(57)【要約】本発明のＬＥＤ照明モジュールは、例えば側壁及び出力ウィンドウなどの複数の内面を有する色変換キャビティを含む。所定形状に形成された反射体が、ＬＥＤが実装される実装基板の上方に配置される。前記反射体は、前記第１のＬＥＤから放射された光を前記色変換キャビティの第１の面へ優先的に導く第１の複数の反射面と、前記第２のＬＥＤから放射された光を前記色変換キャビティの第２の面へ優先的に導く第２の複数の反射面とを有する。前記照明モジュールは、第２の色変換キャビティをさらに含むことができる。【選択図】図６
2014523146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１の内面及び第２の内面を有する色変換キャビティと、
実装基板と、
前記実装基板に実装され、前記色変換キャビティ内へ光を放射する第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤと、
前記実装基板の上方に配置された、所定形状に形成された反射体とを含み、
前記反射体が、前記第１のＬＥＤから放射された光を前記第１の面へ優先的に導く第１の複数の反射面及び、前記第２のＬＥＤから放射された光を前記第２の面へ優先的に導く第２の複数の反射面を有していることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１のＬＥＤから放射された光の５０％以上が前記第１の内面へ導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が反射性側壁であり、
前記第２の内面が透光性出力ウィンドウであり、
前記反射性側壁が、前記実装基板から前記透光性出力ウィンドウまで延びる高さ寸法を有し、かつ
前記第１のＬＥＤから放射された光の５０％以上が、前記反射性側壁における、前記透光性出力ウィンドウから前記高さ寸法の半分未満の距離に位置する部分へ導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項４】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が第１の波長変換材料を含み、かつ前記第２の内面が第２の波長変換材料を含むことを特徴とするモジュール。
【請求項５】
請求項４に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１のＬＥＤへ第１の電流を供給し、
前記第２のＬＥＤへ第２の電流を供給し、かつ
前記第１及び第２の電流を制御することにより、目標色点を有する光を出力することができるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項６】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が透光性側壁であり、該透光性側壁から当該モジュールの出力光が出射されるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項７】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記反射体の反射面が、放物面状の表面形状を有することを特徴とするモジュール。
【請求項８】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記反射体の反射面が、楕円状の表面形状を有することを特徴とするモジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記楕円状の表面形状を有する前記反射体の反射面によって反射される光の焦点が、前記第１の内面における、前記第１のＬＥＤよりも前記第２の内面に近い位置に位置するように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項１０】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１のＬＥＤが、前記第２のＬＥＤよりも前記第１の内面に近い位置に位置するように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記反射体が、波長変換材料を含むことを特徴とするモジュール。
【請求項１２】
ＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１の内面及び第２の内面を有する第１の色変換キャビティと、
第３の内面及び前記第２の内面を有する第２の色変換キャビティと、
実装基板と、
前記実装基板に実装され、前記第１の色変換キャビティ内へ光を放射する第１のＬＥＤと、
前記実装基板に実装され、前記第２の色変換キャビティ内へ光を放射する第２のＬＥＤと、
前記実装基板の上方に配置された、所定形状に形成された反射体とを含み、
前記反射体が、前記第１のＬＥＤから放射された光を前記第１の面へ優先的に導く第１の複数の反射面及び、前記第２のＬＥＤから放射された光を前記第３の面へ優先的に導く第２の複数の反射面を有することを特徴とするモジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１のＬＥＤから放射された光の５０％以上が前記第１の内面へ導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が反射性側壁であり、
前記第２の内面が透光性出力ウィンドウであり、
前記反射性側壁が、前記実装基板から前記透光性出力ウィンドウまで延びる高さ寸法を有し、かつ
前記第１のＬＥＤから放射された光の５０％以上が、前記反射性側壁における、前記透光性出力ウィンドウから前記高さ寸法の半分未満の距離に位置する部分へ導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項１５】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が第１の波長変換材料を含み、かつ前記第２の内面が第２の波長変換材料を含むことを特徴とするモジュール。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１のＬＥＤへ第１の電流を供給し、
前記第２のＬＥＤへ第２の電流を供給し、かつ
前記第１及び第２の電流を制御することにより、目標色点を有する光を出力することができるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項１７】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が前記透光性側壁であり、該透光性側壁から当該モジュールの出力光が出射されるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項１８】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記反射体の反射面が、放物面状の表面形状を有することを特徴とするモジュール。
【請求項１９】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記反射体の反射面が、楕円状の表面形状を有することを特徴とするモジュール。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記楕円状の表面形状を有する前記反射体の反射面によって反射される光の焦点が、前記第１の内面における、前記第１のＬＥＤよりも前記第２の内面に近い位置に位置するように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項２１】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１のＬＥＤが、前記第２のＬＥＤよりも前記第１の内面に位置するように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項２２】
請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記反射体が、波長変換材料を含むことを特徴とするモジュール。
【請求項２３】
ＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１の波長変換材料を含む第１の内面及び第２の波長変換材料を含む第２の内面を有する色変換キャビティと、
実装基板と、
前記実装基板に実装され、第１の電流の供給を受けて前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第１の内面を優先的に照射する第１のＬＥＤと、
前記実装基板に実装され、第２の電流の供給を受けて前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第２の内面を優先的に照射する第２のＬＥＤとを含み、
前記第１及び第２の電流を制御することによって、所望の範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を出力することができるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項２４】
請求項２３に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１のＬＥＤから放射された光の５０％以上が前記第１の内面へ導かれ、かつ第２のＬＥＤから放射された光の５０％以上が前記第２の内面へ導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
【請求項２５】
請求項２３に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の内面が反射性側壁であり、かつ前記第２の内面が透光性出力ウィンドウであることを特徴とするモジュール。
【請求項２６】
請求項２３に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１及び第２の電流を制御することによって調節することができる前記出力光の相関色温度（ＣＣＴ）の範囲が、５００ケルビン以上であることを特徴とするモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、３５ ＵＳＣ １１９の下で米国仮特許出願第６１／５１４，２３３号（２０１１年６月２４日出願）に基づく優先権を主張する米国特許出願第１３／５６０，８３０号（２０１２年７月２７日出願）に基づく優先権を主張するものであり、前記両出願の開示内容の全体は参照により本明細書に援用されるものとする。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオードは、その光出力レベルまたは光束の限界に起因して、一般照明における使用は依然として制約がある。また、ＬＥＤを使用する照明装置には一般的に、色品質が低いという問題があり、色品質の低さとしては、色点の不安定さがある。色点の不安定さは、部品間でばらつきがあるだけでなく、経時的に変化する。また、色品質の低さとしては、出力がほとんどまたは全くないバンドを有するＬＥＤ光源により生成されたスペクトルに起因する演色性の低さがある。さらに、ＬＥＤを使用する照明装置では、通常、空間的及び／または角度的な色むらが生じる。加えて、ＬＥＤを使用する照明装置は高価である。その理由は、とりわけ、光源の色点を維持するために色制御電子装置及び／またはセンサを必要とするため、あるいは、製造済みのＬＥＤから用途のための色及び／または光束要件を満たすものだけを選び出して使用するためである。
【０００４】
したがって、発光ダイオードを光源として用いる照明装置の改良が望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＬＥＤ照明モジュールは、例えば側壁及び出力ウィンドウなどの複数の内面を有する色変換キャビティを含む。所定形状に形成された反射体が、ＬＥＤが実装される実装基板の上方に配置される。前記反射体は、前記第１のＬＥＤから放射された光を前記色変換キャビティの第１の面へ優先的に導く第１の複数の反射面と、前記第２のＬＥＤから放射された光を前記色変換キャビティの第２の面へ優先的に導く第２の複数の反射面とを有する。前記照明モジュールは、第２の色変換キャビティをさらに含むことができる。
【０００６】
さらなる詳細及び実施形態及び技術が、以下の詳細な説明で説明される。この要約は、本発明を規定するものではない。本発明は、特許請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。
【図２】照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。
【図３】照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照装置を示す図である。
【図４】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールの構成要素を示す分解図である。
【図５Ａ】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。
【図５Ｂ】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。
【図６】一実施形態によるＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図７】図６に示したＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。
【図８】反射体が出力ウィンドウに取り付けられている、図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図９】ＬＥＤから放射された光を側壁または出力ウィンドウへ優先的に導く反射面を有する反射体を含む、側方放射型のＬＥＤベース照明モジュールの一例を示す図である。
【図１０】少なくとも１つの波長変換材料を含む反射面を有する、図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１１】ＬＥＤベース照明モジュールの別個の領域に配置されたＬＥＤへ電流を供給する別個の電源を有する、図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１２】図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１３】図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１４】図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１５】図１４に示したＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。
【図１６】図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１７】図６及び図７に示したものと同様なＬＥＤベース照明モジュールを示す側断面図である。
【図１８】或るハロゲン光源についての相関色温度（ＣＣＴ）と相対光束との関係を表したグラフである。
【図１９】ＬＥＤベース照明モジュールから放射された光が或る範囲のＣＣＴを有するようにするために必要な相対出力比率をシミュレートしたグラフである。
【図２０】５つのキャビティ領域に分割されたＬＥＤベース照明モジュールを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の背景の例及びいくつかの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１、図２及び図３は、３つの例示的な照明装置１５０を示す。図１に示す照明装置は、矩形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図２に示す照明装置は、円形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図３に示す照明装置は、レトロフィットランプに組み込まれた照明モジュール１００を含む。これらの例は、説明目的のためのものである。略多角形または楕円形の照明モジュールの例も考えられ得る。照明装置１５０は、照明モジュール１００と、リフレクタ１２５と、固定部材（light fixture）１２０とを含む。図示のように、固定部材１２０は、ヒートシンク機能を有する。そのため、固定部材１２０は、ヒートシンク１２０と呼ばれることもある。また、固定部材１２０は、他の構造要素や装飾的要素（図示せず）を含み得る。リフレクタ１２５は、照明モジュール１００から放射された光を平行化または偏向させるために照明モジュール１００に取り付けられる。リフレクタ１２５は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などの材料から製作することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性リフレクタ１２５を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、リフレクタ１２５上での熱対流によって流れる。リフレクタ１２５は、高反射性材料から製作されたかまたは高反射性材料で被覆された複合放物面集光器であり得る。ディフューザやリフレクタ１２５などの光学要素は、例えばねじ、クランプ、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、照明モジュール１００に着脱自在に結合され得る。図３に示すように、リフレクタ１２５は、任意選択で波長変換材料、拡散材料または他の任意の材料で被覆される側壁１２６及びウィンドウ１２７を含み得る。
【００１０】
図１、図２及び図３に示すように、照明モジュール１００は、ヒートシンク１２０に取り付けられる。ヒートシンク１２０は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などの材料から製作することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性ヒートシンク１２０を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、ヒートシンク１２０上での熱対流によって流れる。照明モジュール１００をヒートシンク１２０に固定するために、照明モジュール１００はヒートシンク１２０にねじによって結合される。照明モジュール１００の取り外し及び再取り付けを容易にするために、照明モジュール１００は、例えばクランプ機構、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、ヒートシンク１２０に着脱自在に結合され得る。照明モジュール１００は、例えば直接的にあるいはサーマルグリース、サーマルテープ、サーマルパッドまたはサーマルエポキシを用いてヒートシンク１２０に熱的に接続される少なくとも１つの熱伝達面を有する。ＬＥＤを十分に冷却するためには、実装基板上のＬＥＤに供給される電気エネルギー１ワットあたり、少なくとも５０平方ｍｍ、好ましくは１００平方ｍｍの面積を有する熱接触領域を用いるべきである。例えば、２０個のＬＥＤを使用する場合、１０００〜２０００平方ｍｍの面積を有するヒートシンク接触領域を用いるべきである。より大きいヒートシンク１２０を用いると、ＬＥＤ１０２をより高い出力で駆動させることが可能になり、また、様々なヒートシンク設計が可能になる。例えば、いくつかの設計では、ヒートシンクの配向に対する依存性が低い冷却能力を示すことができる。加えて、照明モジュールから熱を除去するために、ファンまたは強制的に冷却するための他の手段を用いることができる。底部ヒートシンクは、照明モジュール１００への電気的接続を可能にするための開口部を有し得る。
【００１１】
図４は、例として図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の構成要素を示す分解図である。本明細書で定義するように、ＬＥＤベース照明モジュールは、１つのＬＥＤではなく、ＬＥＤ光源またはＬＥＤ照明器具、あるいはそれらの構成部品であることを理解されたい。例えば、ＬＥＤベース照明モジュールは、図３に示すようなＬＥＤベースの交換用ランプであり得る。ＬＥＤベース照明モジュール１００は、１若しくは複数のＬＥＤダイまたはパッケージ化されたＬＥＤと、それらが実装される実装基板とを含む。一実施形態では、ＬＥＤ１０２は、フィリップス・ルミレッズ・ライティング社（Philips Lumileds Lighting）製のルクシオン・レベル（Luxeon Rebel）などのパッケージ化されたＬＥＤである。別の種類のパッケージ化されたＬＥＤ、例えば、ＯＳＲＡＭ社（Ostar package）、ルミナス・デバイセズ社（Luminus Devices；米国）、クリー社（Cree；米国）、日亜工業（日本）、またはトリドニック社（Tridonic；オーストリア）の製品を用いることもできる。本明細書で定義するように、パッケージ化されたＬＥＤは、ワイヤボンド接続部やスタッドバンプなどの電気接続部を含み、所望に応じて光学素子並びに熱的、機械的及び電気的インターフェースを含むこともできる、１若しくは複数のＬＥＤダイのアセンブリである。ＬＥＤチップは一般的に、約１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズを有するが、この寸法は変更可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、複数のＬＥＤチップを含み得る。複数のＬＥＤチップは、同系色または互いに異なる色（例えば、赤色、緑色、青色）の光を放射することができる。実装基板１０４が取付台１０１に取り付けられ、実装基板保持リング１０３によって所定の位置に固定される。ＬＥＤ１０２を実装した実装基板１０４と実装基板保持リング１０３とを合体させることにより、光源サブアセンブリ１１５が構成される。光源サブアセンブリ１１５は、ＬＥＤ１０２を使用して、電気エネルギーを光に変換することができる。光源サブアセンブリ１１５から放射された光は、色混合または色変換を行うための光変換サブアセンブリ１１６へ導かれる。光変換サブアセンブリ１１６は、キャビティ本体部１０５と出力ポートとを含む。出力ポートは、これに限定しないが、出力ウィンドウ１０８として図示されている。光変換サブアセンブリ１１６は、任意選択で挿入体として作成される、底部リフレクタ１０６及び側壁１０７を含む。出力ウィンドウ１０８は、出力ポートとして用いる場合は、キャビティ本体部１０５の頂部に結合される。いくつかの実施形態では、出力ウィンドウ１０８は、キャビティ本体部１０５に、接着剤によって結合され得る。出力ウィンドウ１０８からキャビティ本体部１０５への熱放散を促進するために、伝熱性接着剤を用いることが望ましい。前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８とキャビティ本体部１０５との界面での温度に確実に耐えることができるものを用いるべきである。さらに、前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８から放射される光を吸収するのではなく、入射光を可能な限り反射または透過することが好ましい。一例では、ダウ・コーニング社（Dow Corning；米国）製のいくつかの接着剤（例えば、ダウ・コーニング型番ＳＥ���４２０、ＳＥ４４２２、ＳＥ４４８６、１−４１７３、またはＳＥ９２１０）のうちの１つの熱耐性、伝熱性及び光学特性が、好適な性能を提供するであろう。なお、他の伝熱性接着剤も考えられ得る。
【００１２】
ＬＥＤ１０２から入射した光及び任意の波長変換光を、該光が出力ポート、例えば出力ウィンドウ１０８（光源サブアセンブリ１１５の上方に設置された場合）から出射されるまでキャビティ１６０内で反射するように、キャビティ本体部１０５の内部側壁または側壁挿入体１０７（任意選択でキャビティ本体部１０５内に配置された場合）は反射性を有する。底部リフレクタ挿入体１０６は、任意選択で、実装基板１０４の上方に配置され得る。底部リフレクタ挿入体１０６は、各ＬＥＤ１０２の光放射部分を遮らないように、複数の孔を有する。キャビティ本体部１０５を光源サブアセンブリ１１５の上方に設置したときに、ＬＥＤ１０２から入射した光を側壁挿入体１０７の内面によって出力ウィンドウ１０８へ導くように、側壁挿入体１０７は任意選択でキャビティ本体部１０５の内部に配置され得る。図示のように、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、照明モジュール１００の上方から見ると矩形であるが、他の形状も考えられる（例えば、クローバ状や多角形など）。加えて、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、図示のように出力ウィンドウ１０８に対して垂直に配向させるのではなく、実装基板１０４から出力ウィンドウ１０８へ外向きにテーパまたは湾曲させてもよい。
【００１３】
底部リフレクタ挿入体１０６及び側壁挿入体１０７は、キャビティ１６０内で下向きに反射された光を概ね出力ポート（例えば、出力ウィンドウ１０８）に向けて反射して戻すように、高反射性を有し得る。加えて、挿入体１０６及び１０７は、追加的なヒートスプレッダとしての機能を果たすように、高い伝熱性を有し得る。例えば、挿入体１０６及び１０７は、高い反射性及び耐久性を有するように加工されたアルミニウムベース材料などの高伝熱性材料から製造することができる。例えば、ドイツのアラノッド社（Alanod）製のＭｉｒｏ（登録商標）と呼ばれる材料を使用することができる。高反射性は、アルミニウムを研磨するか、または挿入体１０６及び１０７の内面を１若しくは複数の反射コーティングで被覆することによって実現することができる。あるいは、挿入体１０６及び１０７は、３Ｍ社（米国）製のＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＥＳＲ、東レ（日本）製のＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業（日本）製のものなどの微結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＭＣＰＥＴ）などの高反射性を有する薄い材料から製作してもよい。別の例では、挿入体１０６及び１０７は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料から製作することができる。いくつかの実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（W.L. Gore；米国）またはベルクホフ社（Berghof；ドイツ）から販売されている厚さ１〜２ｍｍのＰＴＦＥ材料から製作することができる。さらに別の実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、例えば金属層または非金属層（ＥＳＲ、Ｅ６０Ｌ、またはＭＣＰＥＴ）などの薄い反射層が裏当て（裏側に配置）されたＰＴＦＥ材料から製作してもよい。また、側壁挿入体１０７、底部リフレクタ挿入体１０６、出力ウィンドウ１０８、キャビティ本体部１０５、及び実装基板１０４に、高拡散反射コーティングを適用することもできる。そのようなコーティングには、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせが含まれ得る。
【００１４】
図５Ａ及び図５Ｂは、図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の斜視断面図である。この実施形態では、側壁挿入体１０７と、出力ウィンドウ１０８と、実装基板１０４上に配置された底部リフレクタ挿入体１０６とにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００内に光混合キャビティ１６０（図５Ａに示す）が画定される。ＬＥＤ１０２から入射した光の一部は、出力ウィンドウ１０８から出射されるまで、光混合キャビティ１６０で反射される。出力ウィンドウ１０８から出る前の光をキャビティ１６０内で反射することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光が混合され、光の分布がより均一になるという効果が得られる。加えて、出力ウィンドウ１０８から出る前の光が光混合キャビティ１６０内で反射されることにより、所定量の光が、キャビティ１６０内に含まれる光変換材料と相互作用することにより色変換される。
【００１５】
図１〜図５Ｂに示すように、ＬＥＤ１０２で生成された光は、概ね色変換キャビティ１６０内へ放射される。本明細書では、特定のＬＥＤ１０２から放射された光をＬＥＤベース照明モジュール１００の特定の内面へ優先的に導くための様々な実施形態を紹介する。本発明のＬＥＤベース照明モジュール１００は、優先的に照射される色変換面を含む。一態様では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、所定形状に形成された底部リフレクタ型反射体（shaped base reflector）を含み、前記反射体は、或るＬＥＤ１０２から放射された光を、第１の波長変換材料を含む色変換キャビティ１６０の或る内面へ優先的に導く反射面と、別のＬＥＤ１０２から放射された光を、第２の波長変換材料を含む色変換キャビティ１６０の別の内面へ優先的に導く反射面とを有する。このことにより、色変換キャビティ１６０の内面をＬＥＤ１０２から放射された光で概ね満たす場合よりも効率的な色変換を実現することができる。
【００１６】
複数のＬＥＤ１０２は、直接的放射または蛍光体変換（例えば、ＬＥＤパッケージの一部として、ＬＥＤに蛍光体層が適用された場合）によって、互いに異なる色または同系色の光を放射することができる。照明モジュール１００は、例えば赤色、緑色、青色、アンバー（琥珀色）、シアン（青緑色）などの有色ＬＥＤ１０２の任意の組み合わせを用いることができる。あるいは、複数のＬＥＤ１０２の全てが、同一色の光を生成するようにしてもよい。また、ＬＥＤ１０２のいくつかまたは全てが白色光を生成するようにしてもよい。加えて、ＬＥＤ１０２が偏光または非偏光を放射するようにしてもよく、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、偏光ＬＥＤまたは非偏光ＬＥＤの任意の組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、ＬＥＤ発光効率が高い青色光またはＵＶ光を放射する。また、ＬＥＤ１０２を、光混合キャビティ１６０内に配置した波長変換材料と併用することにより、照明装置１００から放射される光が所望の色を有するようにすることができる。これらの波長変換材料の光子変換特性と、キャビティ１６０内での光混合との協働により、色変換された光を出力することができる。また、波長変換材料の化学的性質及び／または物理的性質（例えば、厚さや濃度）、あるいはキャビティ１６０の内面に形成されるコーティングの幾何学的性質を調節または変更することにより、出力ウィンドウ１０８から出力される光の特定の色特性、例えば色点、色温度及び演色評価指数（ＣＲＩ）を設定することができる。
【００１７】
本明細書の目的のために、波長変換材料は、色変換機能（例えば、或るピーク波長を有する光を所定量吸収し、それに応じて、別のピーク波長を有する光を所定量放射する機能）を果たす任意の単一の化合物または互いに異なる複数の化合物の混合物である。
【００１８】
キャビティ１６０の一部、例えば、底部リフレクタ挿入体１０６、側壁挿入体１０７、キャビティ本体部１０５、出力ウィンドウ１０８、及びキャビティ内に配置される他の構成要素（図示せず）は、波長変換材料で被覆されるか、または波長変換材料を含み得る。図５Ｂは、波長変換材料で被覆された側壁挿入体１０７の一部を示す。さらに、キャビティ１６０の別の構成要素を、同一のまたは別の波長変換材料で被覆してもよい。
【００１９】
例として、蛍光体は、下記の化学式で表される物質群から選択され得る。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅまたは単にＹＡＧとも呼ばれる）、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｃｓ２ＣａＰ２Ｏ７、Ｃｓ２ＳｒＰ２Ｏ７、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ、Ｙ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、及びＬｕ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ。
【００２０】
一例では、照明デバイスの色点の調節は、同様に１若しくは複数の波長変換材料で被覆されたかまたは該材料を含浸させた側壁挿入体１０７及び／または出力ウィンドウ１０８を交換することにより実現することができる。一実施形態では、ユウロピウム活性化アルカリ土類窒化ケイ素（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７及び、キャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、ＹＡＧ蛍光体によって出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。別の実施形態では、アルカリ土類オキシ窒化ケイ素などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７及び、キャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、赤色発光アルカリ土類オキシ窒化ケイ素と黄色発光ＹＡＧ蛍光体との混合物によって、出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、前記蛍光体は、適切な溶媒媒体中で、結合剤、並びに任意選択で界面活性剤及び可塑剤と混合される。前記混合により生成された混合物は、スプレー塗布、スクリーン印刷、ブレードコーティング、または他の任意の手段によって堆積させられる。前記キャビティを画定する側壁の形状及び高さを選択するか、または前記キャビティ内における前記蛍光体で被覆される部分を選択するか、または光混合キャビティ１６０の表面に形成する蛍光体層の厚さ及び濃度を最適化することにより、照明モジュール１００から放射される光の色点を所望通りに調節することができる。
【００２２】
一例では、１種類の波長変換材料が、図５Ｂに示す側壁挿入体１０７などの側壁にパターン形成され得る。例えば、赤色発光蛍光体を側壁挿入体１０７における互いに異なる領域に所定のパターンで適用し、黄色発光蛍光体で出力ウィンドウ１０８を被覆してもよい。前記蛍光体の被覆領域及び／または濃度を変更することにより、様々な色温度を生成することができる。ＬＥＤ１０２により生成された光が異なる場合、所望の色温度を生成するためには、赤色発光蛍光体の被覆領域及び／または赤色発光蛍光体及び黄色発光蛍光体の濃度を変更する必要があることを理解されたい。ＬＥＤ１０２、側壁挿入体１０７に適用される赤色発光蛍光体、及び出力ウィンドウ１０８に適用される黄色発光蛍光体の各色性能を事前に（前記各部品を互いに組み合わせる前に）測定しておき、前記各部品を互いに組み合わせたときに所望の色温度が得られるように、前記各色性能に基づいて前記各部品を選択するようにしてもよい。
【００２３】
多くの用途では、３１００ケルビン未満の相関色温度（ＣＣＴ）を有する白色光出力を生成することが望ましい。例えば、多くの用途では、２７００ケルビン未満のＣＣＴを有する白色光が望ましい。ＬＥＤから青色またはＵＶスペクトルで放射された光を、３１００ケルビン未満のＣＣＴを有する白色出力に変換するためには、一般的に、或る量の赤色発光が必要とされる。要求されるＣＣＴを実現するために、黄色発光蛍光体を、赤色発光蛍光体、例えばＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌｉ２ＮｂＦ７：Ｍｎ４＋、Ｌｉ３ＳｃＦ６：Ｍｎ４＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋及びＭｇＯ．ＭｇＦ２．ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋と混合させる取り組みがなされている。しかし、前記混合物中の赤色発光成分に対する出力光のＣＣＴ感度に起因して、一般的に、出力光の色一致性は低い。色分布の悪さは、特に照明用途では、複数の蛍光体を混合させた場合はより顕著である。出力ウィンドウ１０８を、赤色発光蛍光体を含まない蛍光体または蛍光体混合物で被覆することにより、色一致性に関する問題を回避することができる。３１００ケルビン未満のＣＣＴを有する白色出力を生成する場合、赤色発光蛍光体または蛍光体混合物を、ＬＥＤベース照明モジュール１００の側壁あるいは底部リフレクタに堆積させる。特定の赤色発光蛍光体または蛍光体混合物（例えば、６００〜７００ｎｍのピーク波長発光を有するもの）並びに、前記蛍光体または蛍光体混合物の濃度は、３１００ケルビン未満のＣＣＴを有する白色出力を生成するために選択される。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュールは、出力ウィンドウが赤色発光蛍光体成分を含まないようにすることにより、３１００ケルビン未満のＣＣＴを有する白色光を生成することができる。
【００２４】
ＬＥＤベース照明モジュールの場合、ＬＥＤから放射された光（例えば、ＬＥＤ１０２から放射された青色光）の一部を、少なくとも１つの光混合キャビティ１６０内で、光子の損失を最小限に抑えるとともに、より長い波長を有する光に変換することが望ましい。隣接する蛍光体粒子による再吸収、全内部反射（ＴＩＲ）及びフレネル効果に関連する損失を最小限に抑えるとともに、入射光の大部分を効率的に色変換するためには、高密度に充填された蛍光体薄層が好適である。
【００２５】
図６は、一実施形態によるＬＥＤベース照明モジュール１００を示す側断面図である。図示のように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄと、側壁１０７と、出力ウィンドウ１０８と、所定形状に形成された反射体（shaped reflector）１６１とを含む。側壁１０７は、反射層１７１と色変換層１７２とを含む。色変換層１７２は、波長変換材料（例えば、赤色発光蛍光体材料）を含む。出力ウィンドウ１０８は、透光層１３４と色変換層１３５とを含む。色変換層１３５は、側壁１０７に含まれる波長変換材料の色変換特性とは異なる色変換特性を有する波長変換材料（例えば、黄色発光蛍光体材料）を含む。色変換キャビティ１６０は、ＬＥＤベース照明モジュール１００の内面によって画定される。ＬＥＤベース照明モジュール１００の内面には、側壁１０７の内面及び出力ウィンドウ１０８が含まれる。
【００２６】
ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄは、色変換キャビティ１６０内へ光を直接的に放射する。ＬＥＤ放射光は、色変換キャビティ１６０内で混合及び色変換され、それにより生成された混合光１４１が、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される。
【００２７】
図６に示すように、反射体１６１は、底部リフレクタ挿入体１０６としてＬＥＤベース照明モジュール１００に含まれる。反射体１６１は、実装基板１０４の上方に配置される。反射体１６１は、各ＬＥＤ１０２の光放射部分を遮らないように、孔を有している。反射体１６１は、適切なプロセス（例えば、スタンピング、成形、圧縮成形、押出成形、ダイカストなど）により製作された金属性材料（例えば、アルミニウム）または非金属性材料（例えば、ＰＴＦＥ、ＭＣＰＥＴ、高温プラスチックなど）から構成することができる。反射体１６１は、１つの部材から構成してもよいし、または適切なプロセス（例えば、溶接や接着など）によって互いに結合させた２つ以上の部材から構成してもよい。
【００２８】
一態様では、反射体１６１は、ＬＥＤベース照明モジュール１００に含まれているＬＥＤ１０２を、色変換キャビティ１６０の別個の色変換面を各々優先的に照明する複数の領域（zone）に分割する。例えば、図示のように、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは、ＺＯＮＥ（領域）１に配置されている。ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは側壁１０７のごく近傍に配置されており、反射体１６１はＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を側壁１０７へ優先的に導くので、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光は側壁１０７を優先的に照明する。
【００２９】
より具体的には、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから出力された光の５０％以上が、反射体１６１の反射面１６２及び１６３によって側壁１０７へ導かれる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから出力された光の７０％以上が、反射体１６１によって側壁１０７へ導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから出力された光の９０％以上が、反射体１６１によって側壁１０７へ導かれる。
【００３０】
図示のように、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄは、ＺＯＮＥ２に配置されている。ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光は、反射体１６１によって出力ウィンドウ１０８へ導かれる。より具体的には、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから出力された光の５０％以上が、反射体１６１の反射面１６４及び１６５によって出力ウィンドウ１０８へ導かれる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから出力された光の７０％以上が、反射体１６１によって出力ウィンドウ１０８へ導かれる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから出力された光の９０％以上が、反射体１６１によって出力ウィンドウ１０８へ導かれる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは、側壁１０７に含まれる波長変換材料と効率的に相互作用する発光特性を有するように選択される。例えば、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂの発光スペクトル、及び側壁１０７の波長変換材料は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂの発光スペクトルと側壁１０７の波長変換材料の吸収スペクトルとが互いに厳密に一致するように選択される。このことにより、高効率の色変換（例えば、赤色光への変換）を実現することができる。同様に、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄは、出力ウィンドウ１０８に含まれる波長変換材料と効率的に相互作用する発光特性を有するように選択される。例えば、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄの発光スペクトル、及び出力ウィンドウ１０８の波長変換材料は、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄの発光スペクトルと出力ウィンドウ１０８の波長変換材料の吸収スペクトルとが互いに厳密に一致するように選択される。このことにより、高効率の色変換（例えば、黄色光への変換）を実現することができる。
【００３２】
さらに、或るＬＥＤから放射された光を、或る波長変換材料を含む表面に集中させ、かつ、別のＬＥＤから放射された光を、別の波長変換材料を含む表面に集中させることにより、或る波長変換材料で色変換して生成した色変換光が別の波長変換材料に吸収される可能性を減少させることができる。このように、別個の色変換面を各々優先的に照射する複数のＬＥＤ領域を用いることにより、非効率的な二段階色変換プロセスの発生を最小限に抑えることができる。一例として、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤにより生成された光子１３８（例えば、青色、紫色、紫外線など）は、反射体１６１によって色変換層１３５へ導かれる。光子１３８は、色変換層１３５の波長変換材料と相互作用して色変換され、色変換光（例えば、黄色）のランバート放射が生成される。色変換層１３５における赤色発光蛍光体の含有量を最小限に抑えることにより、後方反射された黄色光が、別の波長変換材料に吸収されることなく、出力ウィンドウ１０８へ向けて再び反射される可能性を増加させることができる。同様に、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤにより生成された光子１３７（例えば、青色、紫色、紫外線など）は、反射体１６１によって色変換層１７２へ導かれる。光子１３７は、色変換層１７２の波長変換材料と相互作用して色変換され、色変換光（例えば、赤色）のランバート放射が生成される。色変換層１７２における黄色発光蛍光体の含有量を最小限に抑えることにより、後方反射された赤色光が、再吸収されることなく、出力ウィンドウ１０８へ向けて再び反射される可能性を増加させることができる。
【００３３】
図７は、図６に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図である。図７のＡ−Ａ線で切断した断面図が図６である。図示のように、この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図２及び図３に示した例示的な構造のような円形形状を有している。この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、互いに異なるＬＥＤ１０２群を含む環状領域（例えば、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２）に分割されている。図示のように、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２は、反射体１６１によって画定され、かつ反射体１６１によって互いに隔てられている。図６及び図７に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は円形であるが、他の形状も考えられ得る。例えば、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は、多角形であってもよい。別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は、任意の他の閉じた形状（例えば、惰円形など）であり得る。同様に、ＬＥＤベース照明モジュール１００の任意のＬＥＤ領域について、他の形状も考えられ得る。
【００３４】
図７に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、２つのＬＥＤ領域に分割されている。なお、それより多い数のＬＥＤ領域に分割することも考えられ得る。例えば、図２０に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００を、５つのＬＥＤ領域に分割することもできる。ＺＯＮＥ１〜４によって、側壁１０７を、複数の別個の色変換面にさらに分割することができる。このことにより、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ｉ及び１０２Ｊから放射された光を側壁１０７の色変換層２２１へ優先的に導き、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｂ及び１０２Ｅから放射された光を側壁１０７の色変換層２２０へ優先的に導き、ＺＯＮＥ３に配置されたＬＥＤ１０２Ｆ及び１０２Ｇから放射された光を側壁１０７の色変換層２２３へ優先的に導き、かつ、ＺＯＮＥ４に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｈから放射された光を側壁１０７の色変換層２２２へ優先的に導くことができる。図２０に示した、５つのＬＥＤ領域を有する構造は、一例として示したものである。様々な他の数及び組み合わせのＬＥＤ領域が考えられ得る。
【００３５】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００内でのＬＥＤ１０２の位置は、混合光１４１の発光特性が均一になるように選択される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２の実装平面内の或る軸に対して対称であり得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤ１０２の実装平面に対して垂直な或る軸に対して対称であり得る。反射体１６１は、或るＬＥＤ１２０から放射された光を色変換キャビティ１６０の或る１つまたは複数の内面へ優先的に導き、かつ、別のＬＥＤ１０２から放射された光を別の１つまたは複数の内面へ優先的に導くことができる。反射体１６１の配置位置は、色変換キャビティ１６０から光抽出効率を高め、かつ混合光１４１の発光特性の均一性を高めることができるように選択される。このような実施形態では、側壁１０７に最も近いＬＥＤ１０２から放射された光が、側壁１０７へ優先的に導かれる。なお、いくつかの実施形態では、側壁１０７との相互作用によって色変換が過剰になされることを避けるために、側壁１０７に近い位置に配置されたＬＥＤから放射された光が、出力ウィンドウ１０８へ導かれる。逆に言えば、いくつかの実施形態では、側壁１０７との相互作用によるさらなる色変換が必要な場合、側壁１０７から離れた位置に配置されたＬＥＤから放射された光が、側壁１０７へ導かれる。
【００３６】
図８は、反射体１６１が出力ウィンドウ１０８に取り付けられていることを除けば、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。図示のように、反射体１６１は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を側壁１０７へ優先的に導き、かつＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光を出力ウィンドウ１０８へ優先的に導くための反射面１６３〜１６５を有している。いくつかの実施形態では、反射体１６１は、出力ウィンドウ１０８の一部として形成され得る。いくつかの別の実施形態では、反射体１６１は、出力ウィンドウ１０８とは別個の部品として形成され、出力ウィンドウ１０８に取り付けられ得る（例えば、接着、溶接などにより）。反射体１６１を出力ウィンドウ１０８の一部として含めることにより、反射体１６１及び出力ウィンドウ１０８を、ＬＥＤベース照明モジュール１００の色調節のための単一部品として扱うことができる。このことは、波長変換材料が反射体１６１の一部として含まれる場合に特に有益である。また、反射体１６１を出力ウィンドウ１０８の一部として含めることにより、反射体１６１の出力ウィンドウ１０８からＬＥＤ１０２に向かって延出する距離を変更することによって、色変換キャビティ１６０内での光混合の量を調節することができる。
【００３７】
図９は、反射体１６１を含む側方放射型ＬＥＤベース照明モジュール１００の一例を示す。反射体１６１は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を側壁１０７へ優先的に導き、かつＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光を出力ウィンドウ１０８へ優先的に導くための反射面１６３〜１６５を有している。この側方放射型の実施形態では、混合光１４１は、透光性側壁１０７を通じてＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される。いくつかの実施形態では、頂壁１７３は、反射性であり、かつ光を側壁１０７へ導くことができる形状に形成されている。
【００３８】
図１０は、反射体１６１の反射面の一部または全部が少なくとも１つの波長変換材料を含むことを除けば、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。図１０に示した例では、反射面１６２〜１６５は各々、波長変換材料の層を含む。反射面１６２〜１６５に波長変換材料を含めることにより、反射面１６２〜１６５を、ＬＥＤ１０２から放射された光を色変換キャビティ１６０の特定の内面へ優先的に導くことに加えて、ＬＥＤ放射光を色変換するのにも利用することができる。また、反射体１６１に少なくとも１つの種類の波長変換材料を含めることにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から出力される色変換光の量を増加させ、かつ混合光１４１の均一性を高めることができる。任意の数の波長変換材料を、反射体１６１に含めることができる。いくつかの実施形態では、波長変換材料１６１が、反射体１６１の表面を被覆するコーティングに含まれ得る。いくつかの実施形態では、前記コーティングは、所定のパターンを有して形成される（例えば、ドット、ストライプなど）。いくつかの実施形態では、波長変換材料は、反射体１６１に埋め込まれている。例えば、波長変換材料は、反射体１６１の製作材料に含まれる。
【００３９】
図１１は、別個のＬＥＤ領域に配置されたＬＥＤ１０２に各々電流を供給する別個の電源を含むことを除けば、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。図１１に示した例では、電源１８２が、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄへ電流１８５を供給する。同様に、電源１８３が、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂへ電流１８５を供給する。別個のＬＥＤ領域に配置されたＬＥＤへの電流供給を個々に制御することにより、色調節を行うことができる。例えば、図６に関して説明したように、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤから放射された光は、赤色発光蛍光体材料を含み得る側壁１０７へ導かれるが、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤから放射された光は、黄色発光蛍光体材料を含み得る出力ウィンドウ１０８へ導かれる。ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤへ供給する電流１８４を、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤに供給する電流１８５に対して調節することにより、混合光１４１における、黄色光に対する赤色光の量を調節することができる。このようにして、電流１８４及び１８５を制御することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光の色を調節することができる。
【００４０】
図１２は、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。この図示した実施形態では、反射体１６１の一部が、ＬＥＤ放射光を色変換キャビティ１６０の特定の内面へ導くことができる放物面形状を有している。図１２に示すように、反射面１６３〜１６５の各々は、放物面形状を有している。例えば、反射面１６４及び１６５の各々は、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光を出力ウィンドウ１０８へ優先的に導くことができる放物面形状を有しており、反射面１６３は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を側壁１０７へ優先的に導くことができる放物面形状を有している。放物面形状を用いることにより、反射性面１６３は、ＬＥＤ放射光を側壁１０７へ向けて優先的にかつ略平行な経路で導くことができる。このことにより、側壁１０７を、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光で、可能な限り均一に満たすことができる。側壁１０７をＬＥＤ放射光で均一に満たすことにより、側壁１０７の波長変換材料のホットスポット及び飽和を回避することができる。同様に、放物面形状を有する反射面１６４及び１６５は、ＬＥＤ放射光を出力ウィンドウ１０８へ向けて優先的にかつ略平行な経路で導くことができる。このことにより、出力ウィンドウ１０８を、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光で、可能な限り均一に満たすことができる。出力ウィンドウ１０８をＬＥＤ放射光で均一に満たすことにより、出力ウィンドウ１０８の波長変換材料のホットスポット及び飽和を回避することができる。さらに、混合光１４１の出力ビーム均一性を向上させることができる。
【００４１】
図１３は、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。この図示した実施形態では、反射体１６１の一部が、ＬＥＤ放射光を色変換キャビティ１６０の特定の内面へ導くことができる楕円形状を有している。図１３に示すように、反射面１６３は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を側壁１０７へ優先的に導くことができる楕円形状を有している。楕円形状を用いることにより、反射性面１６３は、ＬＥＤ放射光を側壁１０７へ向けて優先的にかつ集束経路で導くことができる（図１３の断面図では、集束点１６６として示されている）。その結果、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を小領域に集中させることができ、それにより、再吸収の可能性を減少させて色変換を行うことができる。いくつかの実施形態では、反射体１６１によって側壁１０７へ優先的に導かれる光の集束点は、ＬＥＤ１０２が実装される実装基板１０４と出力ウィンドウ１０８との間の距離の中間地点よりも上側に位置する。図１３に示すように、ＬＥＤ１０２が実装される実装基板１０４と出力ウィンドウ１０８との間の距離の中間地点は、データム（datum）１７５によって示される。楕円形状の表面１６３の集束点は、実装基板１０４よりも出力ウィンドウ１０８に近い位置に位置する（すなわち、データム１７５よりも上側に位置する）。楕円形状の表面１６３の集束点がデータム１７５よりも上側に位置するようにすることにより、光抽出効率を向上させることができる。
【００４２】
図１４は、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。この図示した実施形態では、反射体１６１の一部が、ＬＥＤ１０２の実装面と出力ウィンドウ１０８との間に延在している。したがって、ＬＥＤベース照明モジュール１００の色変換キャビティ１６０は、反射体１６１によって仕切られ、複数の色変換キャビティに分割されている。図１４に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数の色変換キャビティ１６８及び色変換キャビティ１６９を含む。ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光は、色変換キャビティ１６９へ導かれる。ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光は、色変換キャビティ１６８へ導かれる。ＬＥＤベース照明モジュール１００を反射体１６１によって複数の色変換キャビティに分割することにより、或るＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄ）から放射された光を、ＬＥＤベース照明モジュール１００の色変換キャビティ１６０の或る内面（例えば、側壁１０７）から光学的に隔離することができる。このことにより、再吸収による損失を最小限に抑えることができ、それにより、色変換効率を向上させることができる。
【００４３】
図１５は、図１４に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図である。図１５のＡ−Ａ線で切断した断面図が図１４である。図示のように、この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図２及び図３に示した例示的な構造のような円形形状を有している。この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、反射体１６１によって仕切られ、色変換キャビティ１６８及び１６９に分割されている。図１４及び１５に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は円形であるが、他の形状も考えられ得る。例えば、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は、多角形であってもよい。別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は、任意の他の閉じた形状（例えば、惰円形など）であり得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、ＬＥＤベース照明モジュール１００内に、混合光１４１の発光特性が均一になるように配置される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２の実装平面内の或る軸に対して対称であり得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤ１０２の実装平面に対して垂直な或る軸に対して対称であり得る。反射体１６１は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を色変換キャビティ１６９の或る内面へ優先的に導き、かつ、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光を色変換キャビティ１６８内の別の内面へ優先的に導くことができる。反射体１６１の配置位置は、色変換キャビティ１６０からの光抽出効率を高め、かつ混合光１４１の発光特性の均一性を高めることができるように選択される。
【００４４】
図１６は、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。この図示した実施形態では、第２の光混合キャビティ１７４が設けられており、色変換キャビティ１６０から放射された光が第２の光混合キャビティ１７４へ入射し、第２の光混合キャビティ１７４から混合光１４１が出射するように構成されている。第２の光混合キャビティ１７４は、色混合を促進する反射性内面を有している。このことにより、色変換キャビティ１６０から放射された光は、ＬＥＤベース照明モジュール１００から出射される前に、第２の光混合キャビティ１７４内でさらに混合される。ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される混合光１４１は、色及び強度において高い均一性を有する。いくつかの実施形態では（図示せず）、第２の色変換キャビティ１７４は、色混合に加えて色変換を行うために前記キャビティ１７４の内面に配された波長変換材料を有し得る。第２の色混合キャビティ１７４は、本明細書で説明した任意の実施形態において、ＬＥＤベース照明モジュール１００の一部として含めることができる。
【００４５】
図１７は、図６及び図７に図示したものと同様のＬＥＤベース照明モジュール１００を示す。この図示した実施形態では、色変換層１７２は、側壁１０７の限定された部分を覆っている。この図示した実施形態では、色変換層１７２は、側壁１０７の限定された部分を覆う環状形状を有している。図示のように、色変換層１７２は、出力ウィンドウ１０８まで延在していない。色変換層１７２が出力ウィンドウ１０８まで延在しないように構成することにより、出力ウィンドウ１０８の色変換層１３６に含まれる波長変換材料と、側壁１０７の色変換層１７２に含まれる波長変換材料との間に所定の距離Ｄを保つことができる。これにより、別の波長変換材料により再吸収される可能性を減少させることができ、その結果、色変換キャビティ１６０の抽出効率を高めることができる。いくつかの実施形態では（図示せず）、色変換層１７２は、反射体１６１に接触するまで延在している。いくつかの実施形態では（図１７に示したように）、色変換層１７２は、反射体１６１に接触するまで延在していない。このように、色変換層１７２の寸法を選択することにより、所望の量の色変換を実現することができる。
【００４６】
多くの使用環境では、設置された光源から放射される光の色温度及び強度を大幅に変更することが望ましい。例えば、レストランでは、ランチタイムのときは、比較的高い色温度（例えば、３０００Ｋ）を有する明るい光が望ましい。しかし、同じレストランでも、ディナータイムのときは、放射光の強度及び色温度の両方を低くすることが望ましい。ディナータイムのときは、２１００Ｋ未満のＣＣＴを有する光を生成することが望ましい。例えば、日の出または日没時の光レベルは、約２０００ＫのＣＣＴを示す。別の例では、ろうそくの炎は、約１９００ＫのＣＣＴを示す。これらの光レベルを模倣することを所望するレストランでは、白熱光源を減光するか（出力を下げるか）、照明フィルタを用いて前記のＣＣＴレベルを実現するか、または追加的な光源（例えば、各テーブルにろうそくをともす）を追加することを行う。レンストランで一般的に使用されるハロゲン光源は、フルパワー出力で約３０００Ｋの色温度を有する光を放射する。ハロゲンランプの特性に起因して、ハロゲン光源から放射される光は、発光強度が減少するとＣＣＴも低下する。そのため、ハロゲンランプを減光することにより、放射光のＣＣＴを低下させることができる。しかしながら、個々の照明装置でのハロゲンランプのＣＣＴと光度との間の関係は固定されており、このことは、多くの使用環境において望ましくない。
【００４７】
図１８は、ハロゲン光源についての相関色温度（ＣＣＴ）と相対光束との関係を表すグラフ２００である。相対光束は、光源の最大定格出力レベルに対する割合としてプロットされている。例えば、１００％は、光源が最大定格出力レベルで動作しているときを示し、５０％は光源が最大定格出力レベルの半分の出力レベルで動作しているときを示す。グラフ線２０１は、３５Ｗのハロゲンランプから収集した実験データに基づいたものである。図示のように、最大定格出力レベルでの３５Ｗハロゲンランプの放射光のＣＣＴは、２９００Ｋであった。ハロゲンランプを減光して相対光束レベルを下げると、ハロゲンランプから出力される光のＣＣＴも低下する。例えば、２５％の相対光束のときは、ハロゲンランプから放射される光のＣＣＴは約２５００Ｋである。ＣＣＴをさらに低下させるためには、ハロゲンランプを非常に低い相対光束レベルまで減光する必要がある。例えば、２１００Ｋ未満のＣＣＴを実現するためには、ハロゲンランプの相対光束レベルを５％未満まで下げる必要がある。従来のハロゲンランプは、２１００Ｋ以下のＣＣＴレベルを実現することができるが、それは、ランプ放射光の光強度を大幅に下げることによってのみ実現することができる。光強度を大幅に下げると、ダイニングスペースが非常に暗くなるため、客にとっては居心地の悪いものとなる。
【００４８】
より望ましい選択肢は、線２０２で表される減光特性を示す光源を用いることである。線２０２は、光強度（相対光束）を１００％から５０％へ減少させたときのＣＣＴの低下を示す。相対光束５０％では、１９００ＫのＣＣＴが得られる。相対光束をそれ以上減少させても、ＣＣＴは大幅に変化しない。このようにして、レストランの経営者は、放射光のＣＣＴを所定レベルに維持したままで、幅広い範囲にわたって、レストランの光強度を所望のレベルに調節することができる。線２０２は、例として示したものである。減光可能な光源についての他の様々な望ましい色特性が考えられ得る。
【００４９】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、ＣＣＴを比較的大きく変化させても光束レベルの変化が比較的小さくなるように（例えば、線２０２の相対光束５０〜１００％の範囲に示すように）、また、光束レベルを比較的大きく変化させてもＣＣＴの変化が比較的小さくなるように（例えば、線２０２の相対光束０〜５０％の範囲に示すように）構成することができる。
【００５０】
図１９は、ＬＥＤベース照明モジュール１００からの放射光が或る範囲のＣＣＴを有するようにするために必要な相対出力比率をシミュレートしたグラフ２１０である。相対出力比率は、ＬＥＤベース照明モジュール１００に含まれる３種類の発光素子、すなわち、青色発光ＬＥＤ、緑色発光蛍光体（三菱社製のモデルＢＧ２０１Ａ）及び赤色発光蛍光体（三菱社製のモデルＢＲ１０２Ｄ）の相対出力比率（パーセント）を示す。図１９に示すように、２１００Ｋ未満のＣＣＴレベルを実現するためには、赤色発光素子の相対出力比率を、緑色発光素子及び青色発光素子の相対出力比率よりも大きくする必要がある。加えて、青色発光の相対出力比率を大幅に小さくする必要がある。
【００５１】
互いに同様な発光特性を有し、かつ各々別個の色変換面を優先的に照射するように構成された複数のＬＥＤ（例えば、全ての青色発光ＬＥＤ）を用いることによって、ＬＥＤベース照明モジュール１００の全動作範囲にわたってＣＣＴの小幅な変更を実現することができる。ＬＥＤベース照明モジュールの別個のＬＥＤ領域に配置されたＬＥＤから放射される光の相対光束を個別に制御することによって（図１１に示すように、別個の領域に配置されたＬＥＤに供給する電流を個別に制御することによって）、ＣＣＴの小幅な変更を実現することができる。このようにして、例えば、全動作範囲にわたって３００Ｋ以上の変更を実現することができる。
【００５２】
ＬＥＤベース照明モジュール１００の動作範囲にわたってのＣＣＣＴの大幅な変更は、各々別個の色変換面を優先的に照射する複数のＬＥＤを導入することによって実現することができる。ＬＥＤベース照明モジュールの別個のＬＥＤ領域に配置されたＬＥＤから放射される光の相対光束を個別に制御することによって（図１１に示すように、別個の領域に配置されたＬＥＤに供給する電流を個別に制御することによって）、ＣＣＴの大幅な変更を実現することができる。このようにして、例えば、５００Ｋ以上の変更を実現することができる。
【００５３】
一実施形態では、図７のＬＥＤ領域（ＺＯＮＥ）２に配置されたＬＥＤ１０２は、紫外線放射ＬＥＤであり、一方、図７のＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２は、青色発光ＬＥＤである。色変換層１７２は、黄色発光蛍光体あるいは緑色発光蛍光体を含む。色変換層１３５は、赤色発光蛍光体を含む。側壁１０７に含まれる黄色発光蛍光及び／または緑色発光蛍光体は、ＺＯＮＥ１の青色ＬＥＤの発光スペクトル付近を中心とし、かつＺＯＮＥ２の紫外線ＬＥＤの発光スペクトルから遠く離れている狭帯域の吸収スペクトルを有するように選択される。その結果、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤから放射された光は、出力ウィンドウ１０８へ優先的に導かれ、赤色光へ変換される。加えて、側壁１０７に配された蛍光体は紫外線に対する感受性を有していないので、紫外線ＬＥＤから放射されて側壁１０７へ入射した光はほとんど色変換されない。そのため、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤから放射された光の混合光１４１に対する寄与は、ほとんど全てが赤色光である。したがって、混合光１４１に寄与する赤色光の量は、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤへ供給する電流の影響を受ける。ＺＯＮＥ１に配置された青色ＬＥＤから放射された光は、側壁１０７へ優先的に導かれ、緑色光及び／または黄色光へ変換される。そのため、ＺＯＮＥ１に配置された青色ＬＥＤから放射された光の混合光１４１に対する寄与は、青色及び／または緑色の組み合わせである。したがって、混合光１４１に寄与する青色及び黄色光及び／または緑色光の量は、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤへ供給する電流の影響を受ける。
【００５４】
図１８の線２０２によって示される所望の減光特性を模倣するために、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ及びＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤを個別に制御する。例えば、２９００Ｋにするときは、ＺＯＮＥ１のＬＥＤを最大電流レベルで駆動し、かつＺＯＮＥ２のＬＥＤへは電流を提供しない。色温度を低下させるときは、ＺＯＮＥ１のＬＥＤへ供給する電流を減少させ、かつＺＯＮＥ２のＬＥＤへ供給する電流を増加させる。ＺＯＮＥ２のＬＥＤの数は、ＺＯＮＥ１のＬＥＤの数よりも少ないので、ＬＥＤベース照明モジュール１００全体での相対光束は減少する。ＺＯＮＥ２のＬＥＤは混合光１４１の赤色に寄与するので、混合光１４１における赤色光の相対比率が増加する。図１９に示すように、このことにより、ＣＣＴにおける所望の低下を実現することができる。１９００Ｋにするときは、ＺＯＮＥ１のＬＥＤへ提供する電流を非常に低いレベルまたはゼロまで減少させ、それにより、ＺＯＮＥ２のＬＥＤから放射された光が混合光の大部分を占めるようにする。ＬＥＤベース照明モジュール１００出力光束をさらに減少させるときは、ＺＯＮＥ２のＬＥＤへ供給する電流を減少させ、かつ、ＺＯＮＥ１のＬＥＤへ供給する電流をほとんど変化させない。この動作領域では、混合光１４１は、ＺＯＮＥ２のＬＥＤから提供される光によって大部分が占められる。そのため、ＺＯＮＥ２のＬＥＤへ供給する電流を減少させても、色温度をほぼ一定（この例では１９００Ｋ）に維持することができる。
【００５５】
図２０を参照して説明するように、追加的なＬＥＤ領域を設けることもできる。例えば、ＺＯＮＥ１及び３における色変換面２２１及び２２３が、それぞれ、高密度充填された黄色及び／または緑発光蛍光体を含み、ＺＯＮＥ２及びＺＯＮＥ４における色変換面２２０及び２２２が、それぞれ、疎密度充填された黄色発光蛍光体及び／または緑発光蛍光体を含むようにしてもよい。このようにすると、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ３のＬＥＤから放射された青色光のほぼ全てを黄色光及び／または緑色光へ変換することができ、かつ、ＺＯＮＥ２及びＺＯＮＥ４のＬＥＤから放射された青色光の一部だけを黄色光及び／または緑色光へ変換することができる。したがって、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ３のＬＥＤへ供給する電流とＺＯＮＥ２及びＺＯＮＥ４のＬＥＤへ供給する電流とを個別に制御することによって、混合光１４１に寄与する青色光の量（相対比率）を制御することができる。より具体的には、混合光１４１に寄与する青色光の相対比率を増加させたい場合は、ＺＯＮＥ２及びＺＯＮＥ４のＬＥＤへ供給する電流を増加させ、かつＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ３のＬＥＤへ供給する電流を最小限に抑えればよい。また反対に、混合光１４１に寄与する青色光の相対比率を減少させたい場合は、ＺＯＮＥ２及びＺＯＮＥ４のＬＥＤへは限られた電流だけを供給し、かつＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ３のＬＥＤへ供給する電流を増加させればよい。このようにして、混合光１４１における青色光の相対比率と、黄色／緑色光の相対比率とを個別に制御することができる。このことは、ＬＥＤベース照明モジュール１００により生成される光出力を調節して所望の減光特性（例えば、線２０２）に一致させるのに有用であり得る。上述した実施形態は、一例として提供するものである。個別に制御され別個の色変換面を優先的に照明するＬＥＤが配置される別個のＬＥＤ領域の、所望の減光特性のための他の様々な組み合わせが考えられ得る。
【００５６】
いくつかの実施形態では、反射体１６１などの、色変換キャビティ１６０の構成要素は、ＰＴＦＥ材料から製作されるか、またはＰＴＦＥ材料を含み得る。いくつかの例では、前記構成要素は、研磨された金属層などの反射層によって裏当て（裏側に配置）されたＰＴＦＥ層を含み得る。ＰＴＦＥ材料は、焼結されたＰＴＦＥ粒子から製作され得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部をＰＴＦＥ材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、ＰＴＦＥ材料を波長変換材料で被覆してもよい。別の実施形態では、波長変換材料をＰＴＦＥ材料と混合させてもよい。
【００５７】
別の実施形態では、色変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性セラミック材料（例えば、セラフレックス・インターナショナル社（CerFlex International；オランダ）製のセラミック材料）から製作されるか、または前記反射性セラミック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部をセラミック材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、前記セラミック材料を波長変換材料で被覆してもよい。
【００５８】
別の実施形態では、変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性金属材料（例えば、アルミニウムまたはアラノッド社（ドイツ）製のＭｉｒｏ（登録商標））から製作されるか、または前記反射性金属材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部を反射性金属材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、前記反射性金属材料を波長変換材料で被覆してもよい。
【００５９】
別の実施形態では、変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性プラスチック材料（例えば、３Ｍ社（米国）製のビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標））ＥＳＲ、東レ（日本）製のルミラー（登録商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業株式会社（日本）製などの微結晶ポリエチレンテレフタラート（ＭＣＰＥＴ））から製作されるか、または前記反射性プラスチック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部を反射性プラスチック材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、前記反射性プラスチック材料を波長変換材料で被覆してもよい。
【００６０】
ＬＥＤ１０２から非固形物質中へ光が放射されるように、キャビティ１６０に非固形物質、例えば空気や不活性ガスなどを充填してもよい。一例として、キャビティを密閉し、キャビティにアルゴンガスを充填してもよい。アルゴンガスの代わりに窒素を用いてもよい。別の実施形態では、キャビティ１６０に固形封入材料を充填してもよい。一例として、キャビティにシリコーンを充填してもよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２からの熱抽出（熱除去）を向上させるために、色変換キャビティ１６０に流体が充填され得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０全体を通じての色変換を実現するために、前記流体内に波長変換材料が含まれ得る。
【００６１】
ＰＴＦＥ材料は、色変換キャビティ１６０の構成要素を製作するために用いられるかまたは含まれ得る他の材料、例えばアラノッド社製のＭｉｒｏ（登録商標）よりも反射率が低い。一例では、Ｍｉｒｏ（登録商標）から製作され、かつ未被覆の側壁挿入体１０７を備えて構成されたＬＥＤベース照明モジュール１００の青色光出力を、ベルクホフ社（ドイツ）製の焼結ＰＴＦＥ材料から製作され、かつ未被覆のＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を備えて構成された同じ照明モジュールと比較した。ＰＴＦＥ側壁挿入体を使用した場合、照明モジュール１００からの青色光出力は７％減少した。同様に、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（米国）製の焼結ＰＴＦＥ材料から製作され、かつ未被覆のＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、未被覆のＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの青色光出力は５％減少した。照明モジュール１００からの光抽出は、キャビティ１６０の内部の反射率に直接的に関係する。そのため、他の利用可能な反射性材料と比べて反射率が低いＰＴＦＥ材料は、キャビティ１６０内での使用には敬遠されるであろう。それにも関わらず、本願発明者は、ＰＴＦＥ材料を蛍光体で被覆した場合、予期せぬことに、同様の蛍光体コーティングを有する他の反射率がより高い材料（例えばＭｉｒｏ（登録商標））と比較して、ＰＴＦＥ材料の発光出力が増加することを見出した。別の例では、Ｍｉｒｏ（登録商標）から製作され、かつ蛍光体で被覆された側壁挿入体１０７を備えて構成され、４０００ケルビンの相関色温度（ＣＣＴ）を目標とする照明モジュール１００の白色光出力を、ベルクホフ社（ドイツ）製の焼結ＰＴＦＥ材料から製作され、かつ蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を備えて構成された同様の照明モジュールと比較した。蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は７％増加した。同様に、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（米国）製の焼結ＰＴＦＥ材料から製作されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は１４％増加した。別の例では、Ｍｉｒｏ（登録商標）から製作され、かつ蛍光体で被覆された側壁挿入体１０７を備えて構成され、３０００ケルビンの相関色温度（ＣＣＴ）を目標とする照明モジュール１００の白色光出力を、ベルクホフ社（ドイツ）製の焼結ＰＴＦＥ粒子から製作され、かつ蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を備えて構成された同様の照明モジュールと比較した。蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は１０％増加した。同様に、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（米国）製の焼結ＰＴＦＥ粒子から製作されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は１２％増加した。
【００６２】
このように、反射率が低いにもかかわらず、光混合キャビティ１６０の蛍光体被覆部分をＰＴＦＥ材料から構成することが望ましいことが見出されている。さらに、本願発明者は、蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ材料が、例えば光混合キャビティ１６０内で、ＬＥＤからの熱に曝された場合、同様の蛍光体コーティングを有する他の反射率がより高い材料（例えば、Ｍｉｒｏ（登録商標））と比較して耐久性が高いことも見出した。
【００６３】
以上、説明目的のためにいくつかの特定の実施形態を説明したが、本明細書の教示内容は一般的な適用性を有しており、上述した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、色変換キャビティ１６０の任意の構成要素に、蛍光体をパターン形成してもよい。パターン及び蛍光体組成は、両方とも様々であり得る。一実施形態では、本発明の照明デバイスは、光混合キャビティ１６０の互いに異なる領域に配置された互いに異なる種類の蛍光体を含み得る。例えば、赤色発光蛍光体を側壁挿入体１０７及び底部リフレクタ挿入体１０６の一方または両方に配し、黄色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体を出力ウィンドウ１０８の上面または下面に配するかまたは出力ウィンドウ１０８内に埋め込んでもよい。一実施形態では、側壁挿入体１０７の互いに異なる領域に、互いに異なる種類の蛍光体（例えば、赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体）を配してもよい。例えば、或る種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第１の領域に縞、スポットまたは他の模様でパターン形成し、別の種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第２の領域に配してもよい。所望であれば、追加の蛍光体を用い、それをキャビティ１６０の別の領域に配してもよい。加えて、所望であれば、１種類の波長変換材料だけを用い、それをキャビティ１６０（例えば、側壁）にパターン形成してもよい。別の例では、実装基板保持リング１０３を使用せずに、キャビティ本体部１０５を使用して、実装基板１０４を取付台１０１に直接的に固定するようにしてもよい。他の例では、取付台１０１及びヒートシンク１２０は、１つの部品であってもよい。別の例では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図１〜図３に、照明装置１５０の一部として示されている。図３に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、交換用ランプまたはレトロフィットランプの一部であり得る。しかし、別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００を交換用ランプまたはレトロフィットランプとして形成し、交換用ランプまたはレトロフィットランプと見なすこともできる。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変更、修正、及び上記の実施形態に記載された様々な要素の組み合わせを実施することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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