(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムであって、
印加される電気信号に応じて発光するように適合されるエレクトロルミネセント素子と、
前記発光光の第１の部分を修正して第１の光成分を提供するように適合される第１の光修正材料と、
を備え、前記照明システムが、前記第１の光成分を、少なくとも、前記発光光の第２の部分と関連付けられる第２の光成分と組み合わせて、システム光学出力を生じ、
前記システム光学出力が、前記印加される電気信号の振幅に基づいて変化する色温度を有し、
色温度の前記変化が、電流集中の結果であり、
前記発光光が前記エレクトロルミネセント素子の出力表面から発光され、前記エレクトロルミネセント素子が、前記出力表面にわたる前記発光光の空間分布が前記印加される電気信号の振幅を変化させることにより当該電気信号の振幅の関数として変化することによって特徴付けられ、前記空間分布の前記変化が、前記エレクトロルミネセント素子に対して印加される電気信号の振幅を変化させることにより生じる電流集中の結果としてである、照明システム。
【請求項２】
前記発光光が発光光スペクトルを有し、前記第１の光成分が、前記発光光スペクトルとは異なる第１のスペクトルを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
照明システムであって、
印加される電流に応じて出力表面から発光するように適合されるエレクトロルミネセント素子であって、該エレクトロルミネセント素子が、前記出力表面にわたる前記発光光の空間分布が該エレクトロルミネセント素子に対して印加される電気信号の振幅を変化させることにより生じる電流集中の結果として前記電気信号の振幅の関数として変化することによって特徴付けられる、エレクトロルミネセント素子と、
前記出力表面の第１の部分を被覆し、前記発光光の第１の部分を第１の光成分に変換するように適合される、第１の光変換材料と、
を備え、前記第１の光成分が、少なくとも第２の光成分と組み合わさってシステム光学出力を提供し、前記第２の光成分が、前記発光光の第２の部分と関連付けられ、
前記第１の光変換材料が、前記出力表面にわたる前記発光光の前記空間分布の前記変化が前記システム光学出力の色の変化を生じるように、空間的に分布される、照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
以下の継続中の、及び／又は同時出願された米国特許出願、即ち、２００９年５月５日に出願された、米国出願第６１／１７５，６４０号「Ｒｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｗｉｔｈ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」（代理人整理番号第６４７５９ＵＳ００２号）、２００９年５月５日に出願された、米国出願第６１／１７５，６３２号「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  Ｉｎｄｉｕｍ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ」（代理人整理番号第６５４３４ＵＳ００２号）、２００９年５月５日に出願された、米国出願第６１／１７５，６３６号「Ｒｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｆｏｒ  Ｕｓｅ  Ｗｉｔｈ  ＬＥＤｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」（代理人整理番号第６５４３５ＵＳ００２号）、及び本出願と同日付けで出願された、米国出願第６１／２２１，６６０号「Ｗｈｉｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」（代理人整理番号第６５３３０ＵＳ００２号）について言及し、これらの特徴は、本出願で開示される実施形態に組み込むことができる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般的には固体半導体光源に関する。
【背景技術】
【０００３】
多種多様な半導体素子、及び半導体素子を形成する方法が知られている。これらの素子には、可視又は近可視（例えば、紫外又は近赤外）光を発光するように設計されるものがある。例には、素子が発光するように、素子に電気駆動電流又は類似する電気信号が印加される、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び半導体レーザ等のエレクトロルミネセント素子が挙げられる。発光するように設計される半導体素子の別の例は、再発光半導体構造（ＲＳＣ）である。
【０００４】
ＬＥＤとは異なり、ＲＳＣは、発光するために、外部電子回路からの電気駆動電流を必要としない。代わりにＲＳＣは、ＲＳＣの活性領域における第１の波長λ１の光の吸収によって、電子正孔対を生成する。次に、これらの電子及び正孔は、活性領域内のポテンシャル井戸において再結合し、第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２で、また任意的にポテンシャル井戸の数及びそれらの設計特性に応じて更に他の波長λ２、λ３等で、発光する。第１の波長λ１での開始放射線又は「ポンプ光」は、通常、ＲＳＣに結合された青色、紫色、又は紫外線発光ＬＥＤによって提供される。例示のＲＳＣ素子、それらの構成方法、並びに関連素子及び方法は例えば、参照により全件が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，４０２，８３１号（Ｍｉｌｌｅｒら）、米国特許出願公開第ＵＳ  ２００７／０２８４５６５号（Ｌｅａｔｈｅｒｄａｌｅら）、及び同第ＵＳ  ２００７／０２９０１９０号（Ｈａａｓｅら）、ＰＣＴ公開第ＷＯ  ２００９／０４８７０４号（Ｋｅｌｌｅｙら）、並びに２００８年６月２６日に出願された、係属中の米国出願第６１／０７５，９１８号「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」（代理人整理番号第６４３９５ＵＳ００２号）において見出され得る。
【０００５】
本明細書において、特定波長の光に関して言及される場合、読者は、その言及が、ピーク波長が特定波長であるスペクトルを有する光に関することを理解するであろう。
【０００６】
本出願の特定の関心は、白色光を発光することができる光源にある。場合によっては、既知の白色光源は、青色発光ＬＥＤ等のエレクトロルミネセント素子を第１及び第２のＲＳＣ系発光要素と組み合わせることによって構成される。第１の発光要素は、例えば、青色光の一部を緑色光に変換し、青色光の残りの部分を透過する、緑色発光ポテンシャル井戸を含んでよい。第２の発光要素は、第１の発光要素から受光する緑色及び／又は青色光の一部を赤色光に変換し、青色及び緑色光の残りの部分を透過する、ポテンシャル井戸を含んでよい。結果として生じる赤色、緑色、及び青色光成分は組み合わさって、（他の実施形態の中でも特に）国際公開第ＷＯ  ２００８／１０９２９６号（Ｈａａｓｅ）に記載されるような素子が、実質的に白色の光出力を提供することを可能にする。
【０００７】
他の既知の白色光源は、青色発光ＬＥＤを、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）等の黄色リン光体の層と組み合わせることによって、構成される。青色光の一部はリン光体によって吸収されて黄色光として再発光され、青色光の一部はリン光体層を通過する。透過される青色光は、再発光される黄色光と組み合わさって、公称上白色光と知覚される総出力スペクトルを有する出力ビームを生じる。
【０００８】
リン光体層特性及び／又は他の設計詳細における素子間のばらつきは、素子間の出力スペクトルの差及び対応する知覚色の差を生じさせ、例えば、ＬＥＤ／リン光体素子の中には「冷」白色を提供するものもあれば、「暖」白色を提供するものもある。白色の所与の「度合い」は、従来のＣＩＥ色度図における（ｘ，ｙ）色座標としてプロットされてもよく、また、当業者に既知であるように、色温度によって特徴付けることができる。米国特許第７，３８７，４０５号（Ｄｕｃｈａｒｍｅら）は、ＬＥＤ／リン光体素子のこれらの態様のうちの幾つかを記載し、商業用ＬＥＤ／リン光体素子の中には、２０，０００ケルビン度（２０，０００Ｋ）（１９，７２７℃）の色温度を呈するものもある一方で、５７５０Ｋ（５４７７℃）の色温度を呈するものもあることを報告する。また、この‘４０５号特許は、これらのＬＥＤ／リン光体素子のうちの単一の１つでは色温度の制御は可能とならず、１つの素子単独では、所望の範囲の色温度を有するシステムを生成することはできないことを報告する。この‘４０５号特許は、続いて、２つのそのようなＬＥＤ／リン光体素子が、素子の色温度を偏移させる光学ロングパスフィルタ（より長い波長の光のみが通過することができるように着色された透明なガラス又はプラスチック片）と組み合わせられ、次いで、調整可能な色温度を有する３−ＬＥＤ実施形態を提供するために、これらのフィルタ処理されたＬＥＤ／リン光体素子に、特定の第３のＬＥＤ（Ａｇｉｌｅｎｔ  ＨＬＭＰ−ＥＬ  １８琥珀ＬＥＤ）が追加される、実施形態を説明する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願は、とりわけ、印加される電気信号の関数として、システム光学出力を提供する、照明システムを開示する。例示の実施形態において白色光である、又は白色光を含む、システム出力は、色温度によって、又はシステム光学出力の色若しくは出力スペクトルを何らかの形で表す他の任意の好適な測度によって、特徴付けることができる。望ましくは、照明システムは、色温度が、印加される電気信号の関数として変化するように設計される。例示の実施形態では、これらの色温度の変化は、少なくとも一部において、通常は固体照明素子において望ましくないと考えられる、「電流集中」として知られる現象の結果であり、これは、以下で更に記載される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
例示の実施形態では、システムは、エレクトロルミネセント素子と、ＲＳＣ又はリン光体等の第１の光修正材料とを含む。エレクトロルミネセント素子は、印加される電気信号に応じて発光するように適合される。第１の光修正材料は、発光光の第１の部分を修正して第１の光成分を提供するように適合される。照明システムは、第１の光成分を、少なくとも、発光光の第２の部分と関連付けられる第２の光成分と組み合わせて、システム光学出力を生じる。システムは、第１の光成分対第２の光成分の相対的比率によって特徴付けられてもよく、色温度の変化は、相対的比率の変化と関連付けられてもよい。
【００１１】
更なる例示の実施形態では、発光光はエレクトロルミネセント素子の出力表面から発光され、エレクトロルミネセント素子は、出力表面にわたる発光光の空間分布が印加される電気信号の関数として変化することによって特徴付けられ、空間分布の変化は、少なくとも一部において、電流集中の結果としてである。また、システムは、発光光の第２の部分を修正して第２の光成分を提供する第２の光修正材料を含んでもよく、第２の光成分は、第１のスペクトル及び発光光スペクトルとは異なる第２のスペクトルを有する。第１の光修正材料は、出力表面の第１の部分を被覆してもよく、第２の光修正材料は、出力表面の第２の部分を被覆してもよい。例えば、エレクトロルミネセント素子は、出力表面上に配置される電気接触を含んでもよく、例えば、出力表面の第１の部分は電気接触に隣接して配置されてもよく、一方、出力表面の第２の部分は電気接触から離間されてもよい。
【００１２】
また、エレクトロルミネセント素子と、第１の光変換材料とを含む照明システムも開示される。エレクトロルミネセント素子は、印加される電流に応じて出力表面から発光するように適合され、このエレクトロルミネセント素子は、出力表面にわたる発光光の空間分布が少なくとも一部において電流集中の結果として電流の関数として変化することによって特徴付けられる。第１の光変換材料は、出力表面の第１の部分を被覆し、発光光の第１の部分を第１の光成分に変換するように適合される。第１の光成分は、少なくとも第２の光成分と組み合わさってシステム出力を提供し、第２の光成分は、発光光の第２の部分と関連付けられる。第１の光変換材料は、出力表面にわたる発光光の空間分布の変化がシステム光学出力の色の変化を生じるように、空間的に分布される。
【００１３】
場合によっては、第２の光成分は、いかなる光変換材料とも関連付けられなくてもよい。例えば、第２の光成分は、単に、出力表面の第２の部分から発光され得る、発光光の第２の部分であってもよく、又はそれを含んでもよい。あるいは、システムは、出力表面の第２の部分を被覆し、発光光の第２の部分を第２の光成分に変換する、第２の光変換材料を含んでもよい。第１及び第２の光成分を含むことに加えて、システム光学出力はまた、エレクトロルミネセント素子によって発光されるが、いかなる光変換材料によっても他の光に変換されない光等の、他の成分を含んでもよいことに留意されたい。システム光学出力は、例えば、白色光であってもよく、又はそれを含んでもよく、色の変化は、システム光学出力の色温度の変化を含んでもよい。
【００１４】
関連する方法、システム、及び物品も述べられる。
【００１５】
本出願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記要約は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】電流集中現象を呈するエレクトロルミネセント素子の概略的断面図。
【図１ｂ】電流集中現象を呈するエレクトロルミネセント素子の概略的断面図。
【図１ｃ】電流集中現象を呈するエレクトロルミネセント素子の概略的断面図。
【図２ａ】照明システムの概略的平面図。
【図２ｂ】同概略的断面図。
【図３】その上に照明システムを表す線分がプロットされている、ＣＩＥ色度図。
【図３ａ】図３の照明システムの２つの構成要素の発光スペクトルのグラフ。
【図３ｂ】図３の照明システムの２つの構成要素の発光スペクトルのグラフ。
【図４】照明システムの概略的断面図。
【図５】位置の関数としての電流密度の関連グラフを伴う、照明システムの概略的断面図。
【図６】異なる照明システムの概略的平面図。
【図７】異なる照明システムの概略的平面図。
【図８】ＬＥＤ／ＲＳＣ組み合わせ素子の概略的側面図。
【図９】ＲＳＣを含む、例示の半導体層積み重ね体の概略的側面図。
【００１７】
図中、同様の参照数字は同様の構成要素。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
「電流集中」として知られる現象は、一般に量子効率の低下と関連付けられるため、光電子素子製造業者は回避すべき問題であると考える。例えば、米国特許第７，０７８，３１９号（Ｅｌｉａｓｈｅｖｉｃｈら）を参照されたい。しかしながら、本明細書に記載される照明システムの少なくとも幾つかは、電流集中を呈するように、かつそれを、印加される電気信号の関数としての色変化を生じるために利用するように、意図的に設計される。これにも関わらず、理論に束縛されるものではないこと、そして本明細書に記載される実施形態のいずれかと同一又は類似の方法で、印加される電気信号に基づいてそのシステム光学出力の色を変化させることができるいかなる照明システムも、そのような照明システムが電流集中を実際には呈しない場合にさえも、本出願に包含されることが意図されることを、強調する。
【００１９】
ここで、図１ａを参照すると、ＬＥＤ等の半導体エレクトロルミネセント素子１１０の概略的断面図が示されており、これは、図１ｂ及び図１ｃに複写される。読者は、素子１１０の層構造が図示のために概略的にのみ描写されており、素子の構成要素は必ずしも一定の尺度で描写されておらず、所望により追加要素が含まれてもよいし、図示されている要素が省略若しくは修正されてもよいことを理解されよう。示されるように、素子１１０は、半導体基層１１２と、発光層１１４と、電流拡散層１１６とを含む。基層１１２は、例えばｐ型ＧａＮ、若しくは他の好適な半導体材料であってもよく、又はそれを含んでもよい。発光層１１４は、それぞれが例えばＡｌＧａＩｎＮ系材料、又は他の好適な半導体材料を含んでもよい、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層（図示せず）との間に挟持される活性層であってもよく、又はそれを含んでもよい。電流拡散層１１６は、例えば、ある濃度のＳｉ等のｎ型ドーパントでドープされるＧａＮ系材料等のｎ型半導体、若しくは他の好適な半導体材料であってもよく、又はそれを含んでもよい。
【００２０】
また、外部電子回路によって供給される電気駆動電流又は類似する電気信号を、素子が発光するように素子に印加することができるように、それぞれの半導体外層と抵抗接触する、第１及び第２の電極１１８ａ、１１８ｂも提供される。素子１１０は、その主表面のうちの１つ、例えば、層１１６の外側表面１１６ａから優先的に発光が行われるようにするため、示されるように非対称設計を用いて作製されてもよい。この理由のため、第１の電極１１８ａは、表面１１６ａの一部分のみを被覆するように作製されることができ、一方、第２の電極１１８ｂは、反対の主表面１１２ａの実質的に全てを被覆するように作製されることができる。第２の電極１１８ｂが少なくとも部分的に反射性である、例えば、金属性である場合、そうでなければ主表面１１２ａを介して脱出し得る、素子１１０内で生成される一部の光を、電極１１８ｂによって反射することによって、それが素子の側面又は主表面１１６ａを介して脱出するようにできる。もちろん、開示される実施形態で使用され得る半導体エレクトロルミネセント素子は、それらの発光の前方／後方特性において、又はそれらの電極の配設において、非対称である必要はない。
【００２１】
図１ｂ及び図１ｃは、電極に対して電気信号が印加される際の素子１１０の挙動を、定性的に概略的に示す。図１ｂでは、第１の振幅を有する第１の信号が印加される。図１ｃでは、第２の振幅を有する第２の信号が印加される。信号振幅は、所望に応じて、しかし、大部分の半導体ダイオード素子のＩ〜Ｖ（電流−電圧）特性を考慮して特徴付けられてよく、信号振幅を電流に関して特徴付けるのが最も論理的である。あるいは、信号振幅を電位（電圧）に関して特徴付けることもできる。いずれの場合でも、電極１１８ａから素子１１０の内部を通って他方の電極１１８ｂへの電流分布は、第１の信号（図１ｂ）の矢印１２０によって、かつ第２の信号（図１ｃ）の矢印１２２によって描写される。
【００２２】
それぞれの信号が、全く同一の素子１１０に印加されることを想起すれば、矢印１２２のパターンと比較して異なる矢印１２０のパターンの幅又は横方向寸法によって例示される電流分布の差は、それぞれの信号の異なる振幅及び「電流集中」現象の結果である。図から明らかであるように、電流集中は、第２の信号（図１ｃ）の、第１の信号（図１ｂ）と比較してより幅の狭い、又はより集中した、電流分布をもたらす。この電流集中現象は、典型的に、高電流密度で発生する。つまり第２の信号は、典型的に、電流で測定して、第１の信号より大きい信号振幅を有する。素子１１０の場合、電流集中は、より高い電流レベルで減少した電気抵抗を有するｐ−ｎ接合の結果でもあり得る。減少した抵抗は、電流がより直接的な経路内を電極１１８ａから電極１１８ｂに流れるようにし、図１ｂの電流分布と比較して、電極１１８ａの下に電流「集群」を生じる傾向がある。
【００２３】
異なる信号振幅に対する素子内の電流分布の変化はまた、素子１１０によって生成される光の空間分布にも影響を及ぼす。これは、発光層１１４が、それを通って電流が流れている範囲でのみ、光を生成するためである。発光層の電流密度が低い部分は、限度内で、電流密度が高い部分より少ない光を生成する。単位容積当たり、又は単位投影面積当たり（例えば、素子を主表面１１６ａに対して垂直な軸に沿って見る際の）に生成される光のカットオフ値を指定することによって、発光層１１４の高強度領域を定義することができる。カットオフ値は、例えば、基準レベルが最大発光、又は発光層全体にわたり空間的に平均化された光生成であり得る、基準発光レベルの分数であってよく、この分数は、基準値の１／２、１／１０ｔｈ、又は１／ｅ等、所望により選択されてよい。これらのパラメーターのうちのいずれを選択するにせよ、結果として生じるカットオフ値を使用することにより、発光層のより高い強度の領域の空間的広がりを特徴付ける、一貫した方法を得ることができる。より高い強度の領域は、図１ｂでは標識１２４によって識別され、図１ｃでは標識１２６によって識別される。予測され得るように、領域１２４は、領域１２６より大きい幅又は横方向寸法を有する。領域１２６を生じるために使用される、領域１２４と比較して（典型的に）大幅に大きい電流レベルを考慮すると、領域１２４が、領域１２６と比較して大幅に減少した総発光レベルを有し得るにも関わらず、このような場合が起こり得る。
【００２４】
領域１２４、１２６の横方向寸法又は他の空間的広がりの差は、素子の外側表面１１６ａから発光される光の空間分布の対応する差を生じさせる。したがって、比較的幅の広い領域１２４は、表面１１６ａから発光される光のより幅の狭い空間分布を生じさせる比較的幅の狭い領域１２６と比較して、表面１１６ａから発光される光の比較的幅の広い空間分布を生じさせる。別の言い方をすれば、第２の信号を使用して表面１１６ａから発光される光の空間分布は、第１の信号を使用する場合の分布よりも電極１１８ａに向かってより集中される。領域１２４、１２６についてと全く同様に、表面１１６ａから発光される光の空間分布は相対的な用語で、例えば最大若しくは平均値の分数又は百分率等として特徴付けられ、又は測定され得る。したがって、第２の信号が第１の信号より大きい振幅を有すると仮定すると、それらのそれぞれの表面１１６ａからの発光光の空間分布の差は、第２の信号の場合に表面１１６ａから発光される光の総量が、第１の信号の場合より大きい可能性があるという事実とは無関係である。
【００２５】
電流集中の程度は、大部分、電流拡散層の面積抵抗によって制御され得る。そのような電流集中効果の数学的モデルは、Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｂｙ  Ｅ．Ｆｒｅｄ  Ｓｃｈｕｂｅｒｔ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ）の第８章に見られ得る。
【００２６】
電流集中現象、又はその特定の態様、及びエレクトロルミネセント素子の表面から発光される光の空間分布におけるその効果が説明されたところで、これをどのように使用することによって、光学出力、例えば白色光が、印加される電気信号に基づいて色、例えば色温度を変化させるようにできる照明システムを提供することができるかについての説明に進む。
【００２７】
照明システム２１０は、図２ａに概略的平面図で示され、図２ｂに概略的断面図で示される。システムは、印加される電気信号に応じて発光するように適合される、エレクトロルミネセント素子２１２を含む。エレクトロルミネセント素子２１２は、第１及び第２の電極２１６ａ、２１６ｂがその外側表面に適用されている、本体２１４を含む。本体２１４は、概略的に描かれ、例えば、半導体ＬＥＤに見られ得るような、任意の好適な半導体層の積み重ね体（個々には図示せず）を含んでもよい。本体は、示されるように個々のチップ若しくはダイの形態であってもよく、又はダイシング前の完全な半導体ウエハの形態であってもよい。重要なことに、本体２１４を構成する層は、素子２１２が、電流集中現象を呈するように、又は別の方法で、実質的に印加される電気信号の振幅の関数として変化する発光光の空間分布を呈するように、設計される。もちろん、電気信号は、電極２１６ａ、２１６ｂに対して印加され、細いワイヤ２１８が、外部電気駆動装置又は電源から素子２１２に信号を伝達するのを助長するように、ワイヤボンディングを介して、電極２１６ａに接続してもよい。素子２１２内で生成される光は、比較的小さい側面を介して、又は第１の電極２１６ａが適用される主表面２１４ａを介して、脱出又は発光されてもよい。そのような発光光は、ポンプ光と称される場合があり、図中では、標識λｐが付けられている。ポンプ光は、例えば３５０〜５００ｎｍの範囲のピーク波長を有する青色、紫色、若しくは紫外線光であるか、又はそれを含んでもよいが、ポンプ光の他のスペクトル特性もまた想到される。
【００２８】
エレクトロルミネセント素子の設計の結果として、表面２１４ａから発光されるポンプ光λｐの空間分布は、実質的に，印加される電気信号の振幅の関数として変化する。例えば、比較的小さい振幅を有する第１の電気信号は、表面２１４ａから発光される際の空間分布が比較的均一であるポンプ光を提供し得、より大きい振幅を有する第２の電気信号は、表面２１４ａから発光される際の空間分布が電極２１６ａを囲む環等のより小さい区域に集中される、ポンプ光を提供し得る。
【００２９】
エレクトロルミネセント素子２１２に加えて、システム２１０はまた、第１の光修正材料２２０及び第２の光修正材料２２２をも含む。これらの材料は、それらに衝突するポンプ光の少なくとも一部を、他の波長の光成分に変換してもよい。例えば、第１の光修正材料２２０は、それに衝突するポンプ光λｐの少なくとも一部を、典型的にはポンプ光の波長より長い、別の波長λ１の第１の光成分に変換するリン光体であってもよく、又はそれを含んでもよい。第２の光修正材料は、それに衝突するポンプ光λｐの少なくとも一部を、λ１とは異なり、また、典型的にはポンプ光の波長より長い別の波長λ２の第２の光成分に変換する、少なくとも１つのポテンシャル井戸を有するＲＳＣであってもよく、又はそれを含んでもよい。また、光修正材料２２０、２２２の一方又は両方がポンプ光に対して部分的に透明であって、第１の光修正材料２２０の外へ伝播する光が、波長λ１の第１の光成分とポンプ光λｐとの組み合わせ又は混合を含み、かつ／又は第２の光修正材料２２２の外へ伝播する光が、波長λ２の第２の光成分とポンプ光λｐとの組み合わせ又は混合を含んでもよい。あるいは、両方の光修正材料２２０、２２２がポンプ光λｐに対して実質的に不透明であってもよい。いずれの場合でも、第１の光修正材料２２０の外へ伝播する光は、少なくとも波長λ１の第１の光成分を含み、またポンプ光をも含み得る、スペクトルＳ１によって特徴付けられてもよく、一方、第２の光修正材料２２２の外へ伝播する光は、少なくとも波長λ２の第２の光成分を含み、またポンプ光をも含み得る、異なるスペクトルＳ２によって特徴付けられてもよい。
【００３０】
スペクトルＳ１及びＳ２によって特徴付けられる光は、自由空間伝播によって、又は光学拡散体、レンズ、鏡等の機構を介して、また任意的に他の光成分と共に組み合わさって、矢印２３０によって概略的に表される、照明システム２１０のシステム光学出力を生じる。したがって、システム光学出力２３０は、ある量の第１のスペクトルＳ１の光、及びある量の第２のスペクトルＳ２の光を含む。別の言い方をすれば、システム光学出力２３０は、ある量の波長λ１の第１の光成分、及びある量の波長λ２の第２の光成分を含む。異なるスペクトルＳ１、Ｓ２は、異なる知覚色と関連付けられ、それらの組み合わせ（任意的に他の光成分と共に）は、システム光学出力２３０の更に別の知覚色を生じる。したがって、システム光学出力２３０の知覚色（例えば、色温度）は、システム光学出力２３０に含まれる第１及び第２の光成分の相対量を変化させることによって、調整し、又は変化させることができる。
【００３１】
上述されるエレクトロルミネセント素子２１２の電流集中特性を考慮すれば、第１及び第２の光修正材料によって提供される光の相対量のそのような変化は、第１及び第２の光修正材料２２０、２２２が、表面２１４ａから発光されるポンプ光の空間分布の変化と相乗的に空間的に分布されることを条件として、単に印加される電気信号の振幅を変化させることによって、達成することができる。例えば、印加される電気信号の変化によって、第２の部分と比較して表面の第１の部分からより多くのポンプ光が発光されることとなり、かつ第１の光修正材料が第１の部分に配置され、一方、第２の光修正材料が第２の部分に配置される場合、印加される電気信号の変化は、システム光学出力２３０に、相対的により多い第１の光成分（又はスペクトルＳ１の光）、及び相対的により少ない第２の光成分（又はスペクトルＳ２の光）を提供し、したがってシステム光学出力の知覚色を変化させ得る。
【００３２】
図２ａ〜図２ｂの実施形態では、第１の光修正材料２２０は、電極２２０に隣接する円又は有効環内に配置される。第２の光修正材料２２２は、表面２１４ａの残りの部分の上に、即ち、電極２２０から離間されて配置される。光修正材料２２０、２２２のこのような空間的配設は、電流集中現象の結果として生じるポンプ光の空間分布の変化と相乗的である。低電流レベルで、比較的均一の分布のポンプ光が表面２１４ａから発光され、これは、システム光学出力におけるスペクトルＳ１の光対スペクトルＳ２の光の初期又は基準比率を生じる。電流集中が発光ポンプ光の空間分布を、電極２１６ａを囲む環等のより小さい区域に制限する、より高い電流においては、システム光学出力２３０は、相対的により多いスペクトルＳ１の光、及び相対的により少ないスペクトルＳ２の光を含み、したがって、それらの光成分の異なる比率、及びシステム光学出力２３０の異なる知覚色をもたらす。第１及び第２の光修正材料は、印加される電気信号の振幅の増加に対するシステム光学出力の色の変化が、公称上白色の光出力の色温度の上昇に対応するように、必要に応じて選択されてもよい。あるいは、光修正材料は反対の効果を生じるように、即ち印加される電気信号の振幅の増加に対するシステム光学出力の色の変化が、公称上白色の光出力の色温度の低下に対応するように、選択されてもよい。
【００３３】
図２ａ〜図２ｂに示されるものの代替の実施形態では、１つの光修正材料のみが照明システム内に含まれるように、第１の光修正材料２２０が省略されてもいいし、又は第２の光修正材料２２２が省略されてもよい。したがって、例えば第１の光修正材料２２０が省略される場合、スペクトルＳ１の光は、表面２１４ａの電極２１６ａを囲む環状領域から発光される、波長λｐのポンプ光のみを含み得る。あるいは、第２の光修正材料２２２が省略される場合、スペクトルＳ２の光は、表面２１４ａのそのような環状領域の外側の部分から発光される、波長λｐのポンプ光のみを含み得る。
【００３４】
更に他の代替の実施形態では、第３、第４等の光修正材料のような追加の光修正材料が提供され、システム光学出力の色が、印加される電気信号の振幅に基づいて変化するように、電流集中現象の結果として生じるポンプ光の空間分布の変化と相乗的なパターンで、他の光修正材料と共に空間的に配設されてもよい。所与の光修正材料は、光修正材料の設計に応じて、波長λｐのポンプ光を、１つのピーク波長での単一のピーク（例えばガウス又は鐘形スペクトル分布を有する）のみによって特徴付けられる光成分、又は複数のピーク波長での複数のピークによって特徴付けられる光成分に変換し得ることに留意されたい。ＲＳＣは、例えば、変換された光のスペクトルが単一のピークのみによって特徴付けられるように、１つのポテンシャル井戸のみを含んでもよく、又は同一若しくは類似する設計の複数のポテンシャル井戸を含んでもよい。あるいは、ＲＳＣは、変換された光のスペクトルが、複数のピークによって特徴付けられるように、実質的に異なる設計の複数のポテンシャル井戸を含んでもよい。
【００３５】
当業者は、知覚色を特徴付け、定量化するために使用されるツール又は標準、特に、Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）又は「ＣＩＥ」によって推奨される周知の１９３１  ＣＩＥ色度図を熟知しているであろう。光源又は物品の色（又は「色度」若しくは「色度座標」）は、ＣＩＥ  １９３１標準表色系を使用して、ＣＩＥ色度図上の１つ以上の色度座標（ｘ，ｙ）に関して表される点又は領域によって、正確に測定又は指定することができる。
【００３６】
そのような色度図が、図３に示されている。当業者は、曲線３１０を、「黒体軌跡（Planckian locus）」、即ち、「色温度」Ｔｃと称される温度であるケルビン度で測定される、一連の温度にわたる理想的な黒体源の色として認識するであろう。
【００３７】
点３１２及び３１４はそれぞれ、図２ａ〜図２ｂの照明システム２１０の一実施形態についてのスペクトルＳ１の光及びスペクトルＳ２の光の色座標を表す。これらの点のスペクトルはそれぞれ、図３ａ及び図３ｂに光波長の関数としてプロットされる。つまり、図３ａは図３の点３１２に対応するスペクトルＳ１をプロットし、図３ｂは図３の点３１４に対応するスペクトルＳ２をプロットする。スペクトルＳ１は、２つの主成分、すなわち、第１の光修正材料２２０を通して透過される、波長λｐのポンプ光に対応する比較的幅の狭いスペクトルピークＳ１ａ、及び第１の光修正材料、例えばＹＡＧ：Ｃｅリン光体によって生じる、波長λ１の第１の光成分に対応するより幅の広いスペクトルピークＳ１ｂを有する。また、スペクトルＳ２も、２つの主成分、すなわち比較的幅の狭い第１のスペクトルピークＳ２ａ、及び比較的幅の狭い第２のスペクトルピークＳ２ｂを有する。これらの２つのピークは、青色ポンプ光を第１のピークＳ２ａの光に変換することができる、少なくとも１つのポテンシャル井戸と、ポンプ光を第２のピークＳ２ｂの光に変換することができる、少なくとももう１つのポテンシャル井戸とを有する、青色ＬＥＤポンプＲＳＣによって生じさせることができる。スペクトルＳ２にポンプ波長λｐにいかなるピークも不在であることから、この特定の実施形態では、第２の光変換材料、即ち、ＲＳＣが、その上に入射する波長λｐの全てのポンプ光を吸収し、又は別の方法で効率的に遮断することに留意されたい。
【００３８】
端点が点３１２及び３１４である、図３の線分３１６は、出力がスペクトルＳ１の光及びスペクトルＳ２の光の線形組み合わせからなるシステムの、全ての考えられる照明システム光学出力の群を表す。したがって、例えば、光学出力が、等量のスペクトルＳ１の光及びスペクトルＳ２の光からなる照明システムは、線分３１６を二分する点によって表される。スペクトルＳ１の光の比率が増加される場合、システム点は、線分３１６に沿って、点３１２に向かって移動する。代わりに、スペクトルＳ２の光の比率が増加される場合、システム点は、線分３１６に沿って、点３１４に向かって移動する。
【００３９】
点３１２及び３１４の位置（色）の慎重な選択によって、線分３１６を、例えば、黒体軌跡（Planckian locus）３１０の部分、例えば２５００Ｋ（２２２７℃）〜５０００Ｋ（４７２７℃）、又は３０００Ｋ（２７２７℃）〜５０００Ｋ（４７２７℃）の一連の色温度にわたる軌跡３１０の部分に、厳密に近似させることができる。そのような場合、点３１２に向かって移動する線分３１６上のシステム点は、より高い色温度、即ち「より冷たい」（より高い青色含有量）白色光源に向かう色偏移に対応する。代わりに、システム点が点３１４に向かって移動する場合、これは、より低い色温度、即ち「より暖かい」（より高い赤色含有量）光源に向かう色偏移に対応する。図３、図３ａ、及び図３ｂに関連して記載される光修正材料を利用する、図２ａ〜図２ｂの照明システム２１０は、印加される電気信号の振幅が増加されるにつれて、より低い色温度からより高い色温度に（線分３１６に沿って、点３１２に向かって）偏移する、システム光学出力を生成することに留意されたい。
【００４０】
スペクトルＳ１及びＳ２の特定の形状は、波長の関数としてプロットされる際にＣＩＥ色度図上のそれらのそれぞれの点３１２、３１４の位置を決定するだけでなく、結果として生じるシステム光の「演色評価数」として知られる特性をも決定する。演色評価数（ＣＲＩ）は、設計者が、システム光学出力の、目による直接観察によって知覚される際の外観又は色だけでなく、例えば、そのシステム光学出力を使用した反射光に見られる物体又は物品の外観にも関心がある場合、照明システム設計者にとって重要であり得る、パラメーターである。物体又は物品の反射率スペクトルによって、それらの外観は、第１及び第２の白色光源がＣＩＥ色度図上で同一の色座標を有し得るとしても、第１の公称上白色の光源で照射される際、第２の公称上白色の光源で照射される際とは大きく異なる場合がある。これは、ＣＩＥ色度図上の特定の色座標が、互いに大幅に異なり得る多数の光学スペクトルと関連付けられ得るという事実の結果である。演色の効果を実証する一般的な実例は、例えば、事務所の蛍光灯での照射と比較して、又は路上のガス放電灯での照射と比較して、太陽光で照射される際に有色物体が有する、（これらの照明光源の全てが、直接見る際に公称上の白色に見え得るにもかかわらず）時として大きく異なる外観である。
【００４１】
所与の源の演色評価数は、ＣＩＥ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  １３．３−１９９５，「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｐｅｃｉｆｙｉｎｇ  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」に記載される方法を使用して測定することができる。演色評価数は、広くは、０の低から１００の高に及び、より高い値が一般的には望ましい。更に、ＣＩＥ  １３．３−１９９５  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎに基づいて所与の光源を表す所与のスペクトルの演色評価数を計算することができる、数値手法及びソフトウェアが、ＣＩＥから入手可能である。
【００４２】
そのようなソフトウェアを使用して、図３ａ及び図３ｂに示されるスペクトルＳ１及びＳ２の線形組み合わせからなるシステム光学出力の演色評価数を計算する場合、結果は、（スペクトルＳ１及びＳ２の異なる比率に対応する）２５００Ｋ（２２２７℃）〜５０００Ｋ（４７２７℃）の色温度範囲にわたり、少なくとも８０の演色評価数である。例示の実施形態では、演色評価数は、例えば、２５００Ｋ（２２２７℃）〜５０００Ｋ（４７２７℃）、又は３０００Ｋ（２７２７℃）〜５０００Ｋ（４７２７℃）の色温度範囲にわたり、少なくとも６０、又は少なくとも７０、又は少なくとも８０である。高演色評価数値を達成するためには、システム光学出力を構成する構成スペクトル（Ｓ１、Ｓ２）のそれぞれが、少なくとも２つの明らかなスペクトルピーク、例えば図３ａのピークＳ１ａ、Ｓ１ｂ又は図３ｂのピークＳ２ａ、Ｓ２ｂによって確実に特徴付けられるようにすることが望ましく、ピークは、例えば少なくとも１０ｎｍ、相互から離間され得る。これに関して、参照により本明細書に組み込まれる、同日出願された米国出願第６１／２２１，６６０号「Ｗｈｉｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」（代理人整理番号第６５３３０ＵＳ００２号）が更に参照される。
【００４３】
ここで、図４を参照すると、少なくとも一部において電流集中の結果として、印加される電気信号の振幅の関数として実質的な色偏移を呈することができる、別の固体照明システム４１０の概略的断面図が示されている。システム４１０は、ＬＥＤ等の二端子半導体エレクトロルミネセント素子４１２を含む。素子は、素子４１２の底面電極に電気的に連結される、第１の導電性ポスト４１６を有する、金属ヘッダ４１４上に実装される。ヘッダ４１４から電気的に絶縁される第２の導電性ポスト４１８は、細いワイヤ４２０及びワイヤボンディング４２２を介して、素子の上面電極に電気的に連結する。ポスト４１６、４１８が、システム４１０の２つの端子を形成し、これらを介して、素子に電圧を印加するための電気信号が印加される。素子の上面電極は、底面電極より小さく、エレクトロルミネセント素子４１２の出力表面４１２ａの片側にオフセットしている。
【００４４】
ＲＳＣ  ４２４が出力表面４１２ａの第１の部分を被覆し、この第１の部分は、示されるように、上面電極から離間されるように空間的に配設されてもよい。ＲＳＣ  ４２４は、エレクトロルミネセント素子内で生成される発光光又はポンプ光を、例えば琥珀光の特性である、スペクトルＳ３を有する第１の光成分に変換するように動作可能である。スペクトルＳ３は、例えば、図３ｂのスペクトルＳ２と同一若しくは類似の、明らかな第１及び第２のスペクトルピークを含んでもよいか、又は本質的にそれからなってもよい。スペクトルＳ３は任意的に、ＲＳＣ  ４２４によって透過される残存ポンプ光に対応する明らかな第３のスペクトルピークを含んでもよく、又は、ＲＳＣ  ４２４がそのようなポンプ光を実質的に遮断する場合には、そのような第３のスペクトルピークを含有しなくてもよい。
【００４５】
リン光体４２６が出力表面４１２ａの第２の部分を被覆するが、この第２の部分は第１の部分とは異なっており、上面電極に隣接する区域又は領域を含む。リン光体４２６は、ポンプ光の少なくとも一部を第２の光成分、例えば、図３のピークＳ１ｂと類似するスペクトルピークを有する黄色光に変換して、スペクトルＳ４を有する発光光をもたらすように動作可能である。スペクトルＳ４を有する光は、リン光体４２６によって生成される黄色光だけでなく、また、例えば図３ａのスペクトルＳ１に示されるような、リン光体によって透過される残存ポンプ光を含んでもよい。スペクトルＳ３の光及びスペクトルＳ４の光は、任意的に他の光成分と共に、組み合わせられ、色温度がシステム出力に含まれる第１及び第２の光成分の相対量又は比率に依存する、システム光学出力４２８、例えば、白色光を提供する。
【００４６】
印加される電気信号の変化する振幅に伴うシステム出力の色温度の変化は、エレクトロルミネセント素子４１２が確実に電流集中を呈するようにすることによって、即ち、出力表面４１２ａにわたって発光されるポンプ光の空間分布が確実に実質的にそのような振幅の関数として変化するようにすることによって、また更に、発光光の空間分布のそのような変化が確実にＲＳＣ  ４２４及びリン光体４２６の空間分布と相乗的になるようにすることにより、システム出力に含まれる第１及び第２の光成分の相対量又は比率が対応して変化するようにすることによって達成される。特に、上面電極をエレクトロルミネセント素子の片側に、ＲＳＣ  ４２４とは反対にオフセットさせることによって、電流集中現象の効果が促進される。
【００４７】
図５は、システム４１０と類似する照明システム５１０の概略的断面図を、位置の関数としての電流密度の関連グラフと共に示す。システム５１０は、素子内で生成されるポンプ光がそこから発光される出力表面５１２ａを有する、エレクトロルミネセント素子５１２を含む。素子５１２はまた、上面電極５１４、底面電極５１６、及び構成要素半導体層５１８、５２０、５２２も含み、これらの層はそれぞれ電流拡散層、ｐ−ｎ接合層、及び基材層であってよいか、又はそれを含んでもよい。電流拡散層は、例えばＡｌＧａＩｎＮ、又は他の好適な半導体材料を含んでもよく、ｐ−ｎ接合は、例えばＧａＩｎＮ、又は他の好適な半導体材料を含んでもよく、基材層は、例えばシリコン、又は他の好適な半導体材料を含んでもよい。第１の光修正材料５２４は、図４のＲＳＣ  ４２４と実質的に同一であってもよく、出力表面５１２ａの第１の部分を被覆し、ポンプ光の第１の部分を受光する。第２の光修正材料５２６は、図４のリン光体４２６と実質的に同一であってもよく、出力表面５１２ａの第２の部分を被覆し、ポンプ光の第２の部分を受光する。スペクトルＳ５を有する第１の光修正材料から発光される光、及びＳ５とは異なるスペクトルＳ６を有する第２の光修正材料から発光される光は、組み合わさってシステム光学出力５２８を形成する。
【００４８】
電極５１４、５１６の幾何学的形状又はレイアウト、及び、電極に対して印加される電気信号の振幅に応じて変化する、エレクトロルミネセント素子５１２の１つ以上の構成要素層の１つ以上の電気特性に起因して、相当な電流集中現象が観測される。例えば、ｎ−ＧａＮ層の厚さ及び／又は導電率は、高電流で制御された量の電流集中を提供するように設計することができる。これに関して、ｐ−ｎ接合層５２０を通じて期待される電流密度のグラフが、ｐ−ｎ接合層に沿った横方向位置の関数として、図中に提供されている。曲線５３０は、電極５１４、５１６に対して印加される第１の電流を表し、曲線５３２は、第１の電流を超える第２の電流を表す。これらの曲線は、ｐ−ｎ接合層５２０の固有抵抗が、第１の電流より第２の電流に対して低いことを想定している。両方の曲線共に、上面電極５１４に対応する位置で水平状態又は最大を呈し、同電極からの距離の増加に伴って徐々に衰えるが、曲線５３２は、電極に近い位置でより強く加重又は集中され、一方、曲線５２８は、ほぼ均一の空間分布により近づく。電流密度のこれらの差は、出力表面５１２ａから発光されるポンプ光の空間分布に対応する差をもたらし、これは、第１及び第２の光修正材料の異なる空間分布との組み合わせによって、システム光学出力５２８における、スペクトルＳ５の光及びスペクトルＳ６の光の異なる相対量をもたらし、したがって、出力５２８の色又は色温度の変化を生じる。
【００４９】
第１及び第２の光修正材料の組成物、及びそれらのそれぞれの出力表面５１２ａ上でのレイアウト又は空間分布（例えば、電極５１４と第１の光修正材料５２４との間の空隙の寸法）は、所望される場合、低印加電流で特定の色温度、例えば、２５００Ｋ（２２２７℃）又は３０００Ｋ（２７２７℃）を呈し、より高い印加電流で上昇する色温度を呈する、公称上白色の光出力を有するシステム光学出力を提供するように選択されてもよい。電流の増加に伴う色温度の上昇は、例えば、白熱光源に関連付けられる色温度の変化に近似するように設計されてもよい。
【００５０】
図６及び図７は、色又は色温度が印加される電気信号の関数として変化するシステム光学出力を提供することができる、他の照明システムの概略的平面図を示す。簡潔化のため、エレクトロルミネセント素子の設計の詳細は図示されないが、これに関して、上述が参照される。代わりに、図６及び図７は、所望の色変化効果を生じるために使用することができる、上面電極の代替の設計並びに第１及び第２の光修正材料の空間分布を図示する。
【００５１】
図６では、照明システム６１０は、示されるようにエレクトロルミネセント素子の出力表面上に配置される、上面電極６１２を含む。第１の光修正材料６１４は、電極６１２に隣接するように空間的に配設又は配置される。第２の光修正材料６１６は、電極６１２から離間されるように空間的に配設又は配置される。電流集中は、電気信号の振幅が増加されるにつれて、第２の光修正材料と関連付けられる光と比較してより多い第１の光修正材料に関連付けられる光を、システム光学出力にもたらし得る。
【００５２】
図７では、照明システム７１０は、示されるようにエレクトロルミネセント素子の出力表面上に配置される、上面電極７１２を含む。第１の光修正材料７１４は、電極７１２に隣接するように空間的に配設又は配置される。第２の光修正材料７１６は、電極７１２から離間されるように空間的に配設又は配置される。出力表面の領域又は区域７１８は、エレクトロルミネセント素子内で生成されるポンプ光が、修正されることなくこの区域から発光されるように、いかなる光修正材料によっても被覆されない。電流集中は、電気信号の振幅が増加されるにつれて、第２の光修正材料と関連付けられる光と比較してより多い第１の光修正材料に関連付けられる光を、システム光学出力にもたらし得る。
【００５３】
図８は、ＲＳＣ  ８０８及びＬＥＤ  ８０２を組み合わせる実例の素子８００を示す。ＬＥＤは、エピ層と称される場合がある、ＬＥＤ半導体層の積み重ね体８０４をＬＥＤ基材８０６上に有する。層８０４は、ｐ型及びｎ型接合層と、発光層（典型的に、量子井戸を含有する）と、バッファー層と、上層とを含んでもよい。層８０４は、任意的な接着層８１６を介して、ＬＥＤ基材８０６に付着されてもよい。ＬＥＤは、上面８１２と、下面とを有し、上面は、この上面が平坦である場合と比較してＬＥＤからの光の抽出を増加するように、非平坦化される。電極８１８、８２０は、示されるように、これらの上面及び下面上に提供されてもよい。これらの電極を通して好適な電源に接続されると、ＬＥＤは、青色又は紫外線（ＵＶ）光に対応し得る、第１の波長λ１で発光する。これらのＬＥＤ光の一部はＲＳＣ  ８０８に入り、そこで吸収される。
【００５４】
ＲＳＣ  ８０８は、接着層８１０を介してＬＥＤの上面８１２に付着される。ＲＳＣは、上面８２２及び下面８２４を有し、ＬＥＤからのポンプ光は、下面８２４を通って入る。ＲＳＣはまた、構造の一部のバンドギャップが、ＬＥＤ  ８０２によって発光されるポンプ光の少なくとも一部が吸収されるように選択されるよう、工学的に設計される、量子井戸構造８１４も含む。ポンプ光の吸収によって生成される電荷担体は、より小さいバンドギャップを有する構造の他の部分、量子井戸層に拡散し、そこにおいて担体は再結合してより長い波長の光を生成する。これは図８中に、ＲＳＣ  ８０８内から発生し、ＲＳＣを出て出力光を提供する第２の波長λ２の再発光光によって描写される。
【００５５】
図９は、ＲＳＣを含む、実例の半導体層積み重ね体９１０を示す。積み重ね体は、リン化インジウム（ＩｎＰ）ウエハ上に、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）を使用して成長させた。先ず、ＧａＩｎＡｓバッファー層をＭＢＥによりＩｎＰ基板に成長させて、ＩＩ〜ＶＩ形成用の表面を準備した。次いでウエハは、ＲＳＣで使用されるＩＩ〜ＶＩエピタキシャル層の成長のために、超高真空移送システムによって別のＭＢＥチャンバに移動された。成長したＲＳＣの詳細が図９に示され、また表１に要約される。表は、ＲＳＣと関連付けられる、異なる層の厚さ、材料組成物、バンドギャップ、及び層説明を記載する。ＲＳＣは、それぞれが２．１５ｅＶの遷移エネルギーを有する、８つのＣｄＺｎＳｅ量子井戸９３０を含んだ。それぞれの量子井戸９３０は、ＬＥＤによって発光される青色光を吸収することができる、２．４８ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する、ＣｄＭｇＺｎＳｅ吸収層９３２の間に挟持されていた。ＲＳＣはまた、種々のウィンドウ、バッファー、及びグレージング層も含んだ。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
このＲＳＣ素子及び他のＲＳＣ素子の更なる詳細は、ＰＣＴ公開第ＷＯ  ２００９／０４８７０４号（Ｋｅｌｌｅｙら）に見ることができる。
【００５８】
図３ｂに示されるスペクトルと類似する、２つのピーク波長を含むスペクトルを有する光を同時発光することができるＲＳＣを含む、例示の半導体積み重ね体が、表２に説明される。積み重ね体は、緑色スペクトルピークを生じる、１つの緑色発光（５５５ｎｍ）量子井戸と、赤色スペクトルピークを生じる、１つの赤色発光（６２０ｎｍ）量子井戸とを含む。緑色及び赤色ピークの相対強度は、主として、それぞれの量子井戸と関連付けられる吸収層の厚さによって制御される。緑色発光量子井戸に隣接して比較的薄い吸収層を使用することによって、ポンプ光のより多くがこれらの層を通過し、赤色発光量子井戸に隣接する吸収層で吸収される。これは、緑色光より多い赤色光の発光をもたらすことができる。また、緑色光対赤色光の比は、任意の光抽出構造の存在によっていくらか影響される場合があるが、例えば、そのような構造はシアン遮断体の外側表面にエッチングされるか、又は付着される。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
当業者は、どのようにＣｄＭｇＺｎＳｅ合金の組成物を調整することによって種々の層の記載されるバンドギャップエネルギーを達成するか、理解されよう。例えば、ＣｄＭｇＺｎＳｅ合金のバンドギャップエネルギーは主としてＭｇ含有量によって制御される。量子井戸の発光波長（又はエネルギー）は、Ｃｄ／Ｚｎ比、及び量子井戸の厳密な厚さの両方によって制御される。
【００６１】
特に別段の指定がない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用する、数量、特性の測定値等を表す全ての数値は、「約」という語で修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨が指定されない限り、本明細書及び特許請求の範囲において記載された数値パラメーターは、本出願の教示を利用する当業者が得ようと求める望ましい特性に応じて変化し得る、概算値である。均等論を「特許請求の範囲」の範疇に適用することを制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメーターは少なくとも、記録された有効数字の桁数を考慮して、また通常の四捨五入を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメーターは近似であるにもかかわらず、いかなる数値も本明細書で述べられる具体的な例で示される程度に、これらは妥当に可能な限り精確に報告される。しかしながら、いかなる数値も試験及び測定の限界に関連する誤差を含み得る。
【００６２】
本発明のさまざまな修正及び変更が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであり、また本発明は、本明細書に記載された例示の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、読者は、開示される一実施形態の特徴が、特に別段の指定がない限り、全ての他の開示される実施形態にも適用され得ると想定すべきである。また、本明細書において参照された全ての米国特許、特許出願公開、並びに他の特許及び非特許文書は、それらが上述の開示に矛盾しない範囲において、参照により組み込まれるものと理解されるべきである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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