(57)【要約】  本発明は、光源光を発生するように構成された光源、及び光源から遠隔に構成されかつ光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように構成された光コンバータを有する照明ユニットを提供する。当該光コンバータは、（ａ）黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料、（ｂ）緑色光を発する発光材料、（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び（ｄ）微粒子散乱材料、を有する。
2014529879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を発生するように構成された光源、及び光源から遠隔に構成されかつ光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように構成された光コンバータを有する照明ユニットであって、前記光コンバータは
（ａ）黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料、
（ｂ）緑色光を発する発光材料、
（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び
（ｄ）微粒子散乱材料、
を有する前記照明ユニット。
【請求項２】
光コンバータの下流に照明ユニット光を供給するように構成された請求項１に記載の照明ユニットであって、照明ユニット光は少なくとも８０のＣＲＩを有する前記照明ユニット。
【請求項３】
光コンバータは光源光の少なくとも一部について透過性である、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項４】
赤色光を発する有機発光材料がポリマーマトリックス中に埋め込まれている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項５】
ポリマーマトリックスはＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（商標名ＰｌｅｘｉｇｌａｓもしくはＰｅｒｓｐｅｘ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、（ＰＥＴＧ）（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、シリコーン、及びＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）からなるグループから選択される１種以上の材料を有する、請求項４に記載の照明ユニット。
【請求項６】
赤色光を発する有機発光材料は赤色光を発するペリレン材料を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項７】
黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料は、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３+ガーネット（式中Ａはイットリウム及び任意にルテチウム、ガドリニウム、テルビウム及びランタンの１種以上を有し、Ｂはアルミニウム及び任意にガリウムを有する）を有し、緑色光を発する発光材料はＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３+ガーネット（式中Ａはルテチウム及び任意にイットリウム、ガドリニウム、テルビウム及びランタンの１種以上を有し、Ｂはアルミニウム及び任意にガリウムを有する）を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項８】
緑色光を発する発光材料は、（Ｓｒ２−ｘ−ｙ−ａＢａｘＣａｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕａ２+（式中０≦ｘ≦２、０≦ｙ≦２、０＜ａ≦０．４、０＜（ｘ＋ｙ＋ａ）≦２）；（Ｓｒ１−ａ−ｂ−ｃＣａｂＢａｃ）Ｓｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕａ２+（式中０＜ａ≦０．２５、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０＜（ａ＋ｂ＋ｃ）≦１）；及び（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋からなるグループから選択される１種以上の発光材料を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項９】
微粒子散乱材料はＴｉＯ２、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ケイ酸マグネシウム、Ｓｂ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、重合体粒子例えばポリシロキサン、及び鉛白からなるグループから選択される１種以上の材料を有する、微粒子散乱材料は０．０５から１００μｍの範囲の粒径を有する粒子を包含する、及び微粒子散乱材料は発光材料及び微粒子散乱材料の合計重量に対して０．１から２５重量％の範囲の量で存在する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項１０】
光コンバータは複数の層を有する積層構造、ここで第１の層は赤色光を発する有機発光材料及び任意に微粒子散乱材料の一部を有する、及びここで第２の層は黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料及び緑色光を発する発光材料を有する、及び微粒子散乱材料の少なくとも一部を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項１１】
光源は青色光を発生するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項１２】
光源及び光コンバータは光チャンバ内に構成される、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項１３】
黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料はＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+ガーネットを有する、緑色光を発する発光材料は（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を少なくともルテチウムとともに有する、及び赤色光を発する有機発光材料はペリレンレッドを有する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明ユニット。
【請求項１４】
光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように構成された光コンバータであって、当該光コンバータは、
（ａ）黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料、
（ｂ）緑色光を発する発光材料、
（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び
（ｄ）微粒子散乱材料
を有する、前記光コンバータ。
【請求項１５】
黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を有する、緑色光を発する発光材料は（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を少なくともルテチウムとともに有する、及び赤色光を発する有機発光材料はペリレンレッドを有する、請求項１４に記載の光コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は光コンバータ及び該光コンバータを有する照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ＬＥＤ光源及び光コンバータとしての発光材料を有する照明ユニットは、当該技術分野で知られている。
【０００３】
特許文献１は、例えば４２０から４９０ｎｍの放出を有する放射源及びＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ（式中、Ａはテルビウムもしくは元素Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ及び／又はＬｕの少なくとも一種と一緒になったテルビウムであり、Ｂは元素Ａｌ及びＧａのうち少なくとも一種である）で代表されるガーネット構造を有する蛍光体を有する光源を記載しており、前記蛍光体は放射線源からの放出の少なくとも一部を長波の放射線に変換する。
【０００４】
さらに、特許文献２は蛍光体強化光源のための発光コンバータを記載する。該発光コンバータは、蛍光体強化光源の発光素子によって発せられた励起光の少なくとも一部を吸収し、また吸収した励起光の少なくとも一部を励起光と比較して長波長を有する第１の発光へ変換するよう構成された第１の発光材料を有する。発光コンバータはさらに、有機発光材料からなる、かつ第１の発光材料から発せられた第１の発光の少なくとも一部を吸収するように構成され、かつ吸収された第１の発光の少なくとも一部を、第１の発光と比較して長い波長を有する第２の発光へ変換するように構成される第２の発光材料を有する。該発明による発光コンバータの効果は、該発明による２ステップ光変換が、有機発光材料により発せられた光の比較的小さなストークスシフトを生成するということである。該発明者は、有機発光材料のストークスシフトを減らすことにより、第２の発光スペクトルの幅を制限して発光スペクトル中の赤外部部分を減ずること、を見出した。従って効率は改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０１／０８４５２号
【特許文献２】ＷＯ２０１０／１１６２９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行技術システムの問題は、演色評価数（ＣＲＩ）がしばしば低すぎることかもしれない。例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+、以後ＹＡＧと称する、を有機レッドと組み合わせる問題は、相対色温度（ＣＣＴ）及び青色ビン（ｂｌｕｅ  ｂｉｎｓ）についてＣＲＩ要件が全く満たされないということである。例えばＬｕｍｏｇｅｎ  Ｆ３０５（ＢＡＳＦから）及びＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を組み合わせるとき、及び４４７ｎｍＬＥＤ励起を使用するとき、４０００ＫのＣＣＴでＣＲＩはわずか７２に制限される。それに対し、市場要求は最低８０のＣＲＩを指示する。ＣＲＩは、長波長ＬＥＤを使用することにより増加可能であった。例えば、４５５ｎｍＬＥＤ励起を有する同じシステムを使用する場合、ＣＲＩ＞８０が得られる。しかしながら高波長青色ＬＥＤのデメリットは、その比較的低い能率である。４５５ｎｍよりも短い波長で発光するＬＥＤを使用することが望まれる。赤色光を発する有機材料ではなく、赤色光を発する無機材料の使用が望まれる。しかしながらデメリットはそのような材料の価格であるかもしれない。
【０００７】
したがって、本発明の一態様は、好ましくはさらに上述の欠点の一個以上を少なくとも部分的に取り除く、新しいタイプの光コンバータを及び／又はそのような光コンバータを有する照明ユニットを提供することである。
【０００８】
驚くべきことに（ａ）ＹＡＧ：Ｃｅ（もしくはガーネット材料のわずかな違い、以下を参照）、（ｂ）緑色光を発する発光材料、（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び（ｄ）微粒子散乱材料の組み合わせが、青色光、例えば４４０から４６０ｎｍ、特に４４０から４５０ｎｍ、の範囲の青色光、と一緒に、８０以上の、もしくは８５以上の、もしくは９０以上の高いＣＲＩを有する光を供給するコンバータを提供することが明らかである。このような組み合わせは照明ユニットにおける光コンバータとして使用できるが、ここで光コンバータはこのような照明ユニットの光源の光の少なくとも一部を変換する。
【０００９】
驚くべきことに、ＹＡＧにＬｕＡＧを添加することにより、きわめて限られた性能ペナルティで非常に高いＣＲＩ（例えば＞９０）が得られることが明らかである。例えば、４５０ｎｍ青色ＬＥＤ（もしくはより長い波長）システムについてＹＡＧ４０％をＬｕＡＧに置換することにより、わずか２〜３％の性能ペナルティでＣＲＩは＜８０から９０＋に増加可能である。しかしながら、ＬｕＡＧ以外の他の緑色発光体も使用可能である（下を参照）。
【００１０】
赤色光を発する無機発光材料では、このような高いＣＲＩ光及び／又はこのような効率的システムは得られないことが、さらに明らかである。小さいストークスシフトを有する赤色発光材料の使用は、有機材料の場合によくあることだが、驚くべきことに緑色蛍光体を（黄色＋赤色）蛍光体システムに添加することにより大きなＣＲＩ増加を可能にするように見える。無機赤色蛍光体（大きなストークスシフト）の方は、良好なシステムを与えるようには思われない。なぜなら緑色光のほとんどが赤色無機蛍光体により再吸収されてしまい、それにより高ＣＲＩを得るのに必要とされる「シアンギャップ」をふさぐ可能性を制限してしまうからである。現在ＬＥＤで使われているほとんどの無機赤色蛍光体は、２価のユウロピウム含有カルシウムケイ素窒化物と同様、２価のユウロピウム含有アルカリ土類硫化物及び量子ドットと同様、大きなストークスシフトを呈する。よって、驚くべきことに、最良の選択は赤色を発する発光材料としての有機発光材料であることが明らかである。
【００１１】
さらに、散乱材料の存在は有益であることが明らかである。散乱材料が存在する場合、緑色蛍光体から発せられた光が黄色蛍光体に吸収されるという効果を最小限にすると思われる。即ち、黄色蛍光体のほんの少量を緑色蛍光体で置換する場合、散乱材料の存在は、白色発光スペクトルについての効果を最大化にし、及びその結果ＣＲＩを最大化する。緑色蛍光体はしばしば黄色蛍光体よりも高価なので、このことは有益である。よって、少なくとも上記の４種の化合物の組み合わせは、高ＣＲＩを有する白色光をもたらす青色光を発する光源を有する照明ユニットにおいて効率的に使用可能な光コンバータに導かれることは明らかである。
【００１２】
よって、本発明の第１の態様は、光源光を発生するように構成された光源、及び光源から遠隔に構成されかつ光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように構成された光コンバータを有する照明ユニットを提供する。ここで前記光コンバータは（ａ）黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料、（ｂ）緑色光を発する発光材料、（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び（ｄ）微粒子散乱材料を有する。光源と光コンバータのこの組み合わせにより、優れた演色性を有する白色光が高効率で得られる。特に、ＣＲＩは８０以上、例えば少なくとも８５、特に少なくとも９０になり得る。よって、光コンバータの下流に照明ユニット光を供給するように、照明ユニットを構成してよく、ここで照明ユニット光は少なくとも９０のＣＲＩを有する。
【００１３】
ここでは、用語「照明ユニット光」は光コンバータ下流の光を指し、この光は（発光材料の）発光材料光及び残りの光源光からなってよい。用語「発光材料」は発光材料の組み合わせに関するものであってよい。光コンバータは少なくとも３種の異なる発光材料を有するが、任意にさらなる発光材料を有してもよい。用語「光コンバータ」は、指定した材料すべてを有する単体を包含しうるが、指定した材料すべてを有するものと一緒になった別の物体をも意味する。さらに下の記載を参照。用語「緑色光を発する発光材料」及び同様の用語は、適当な波長（特に青色領域において、下を参照）の光による励起状態で、発光材料が励起されかつ指定色の光（luminescence）を発するようになることを意味する。
【００１４】
光源は特に青色光源光を、例えば４１０から４９０ｎｍの範囲で、特に４４０から４６０ｎｍの範囲で、供給するように構成される。用語「光源」は、複数の光源を意味し得る。具体的な実施形態において、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）、より具体的には青色光を発生するよう構成した発光ダイオード（ＬＥＤ）、を有する。光源の下流に、光コンバータを配置する。光コンバータは光源から離れたところに配置される。仮にＬＥＤであるとして、光コンバータはＬＥＤと物理的に接触していない、もしくはより正確には、ＬＥＤダイと物理的に接触していない。光コンバータはこのように光源から離れたところに配置される。特に、光コンバータは光源光について透過性である。このように、コンバータを出射窓として、もしくは出射窓上の出射窓コーティングとして、もしくは照明ユニットの出射窓に対する層として（下記も参照）、使用可能である。さらに別の実施形態において、光コンバータは光源光について透過性ではない。実質的にすべての光は吸収されてもよく、吸収された光の一部は光コンバータ（出射窓）からの照明ユニット光として発せられてよい。低ＣＣＴ照明ユニットを所望する場合、及び／又はＵＶ光源を使用する場合、このことは重要かもしれない。
【００１５】
用語「上流で」及び「下流で」は、光発生手段（ここでは光源）からの光の伝播に関連した物体（ｉｔｅｍｓ  ｏｒ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）の配置に関するものであり、ここで光発生手段からの光のビーム内の第１の位置に対して、光発生手段により近い光のビーム内の第２の位置は「上流」であり、また光発生手段からさらに遠い光のビーム内の第３の位置は「下流」である。
【００１６】
一実施形態において、黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料はＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３+ガーネット（式中Ａはイットリウム及び任意にルテチウム、ガドリニウム、テルビウム及びランタンの１種以上を有し、式中Ｂはアルミニウム及び任意にガリウムを有する）を有する。一実施形態において、緑色光を発する発光材料はＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３+（式中Ａはルテチウム及び任意にイットリウム、ガドリニウム、テルビウム及びランタンの１種以上を有し、式中Ｂはアルミニウム及び任意にガリウムを有する）を有する。ここで、文言「式中Ａはルテチウム及び任意にイットリウム、ガドリニウム、テルビウム及びランタンの１種以上を有し」及び同様の文言は、例えばＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+、Ｙ２ＬｕＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+、ＹＧｄＴｂＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+、Ｙ２．５Ｌｕ０．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋等のような実施形態を包含する。同様に、このことをＡｌのＧａ及び／または他の元素による（部分的）置換に適用してよい。
【００１７】
したがって、黄色光を発する発光材料は、Ａカチオン位置に少なくともイットリウムを有するガーネット材料を有し、また緑色光を発する発光材料はＡカチオン位置に少なくともルテチウムを有するガーネット材料を有する。Ａカチオン（の相対量）を選択することにより、及び／又はＢカチオン（の相対量）を選択することにより及びＣｅの量を選択することによっても、発光帯はシフトし得る。黄色光を発する発光材料は、特に黄色光を発生するように構成されており、緑色光を発する発光材料は、特に緑色光を発生するように構成されている。黄色及び緑色発光ガーネットの例は、それぞれＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+（ここではＹＡＧとしても表す）及びＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+（ここではＬｕＡＧとしても表す）である。
【００１８】
ガーネットの実施形態は、特にＡ３Ｂ５Ｏ１２ガーネット（式中Ａはイットリウム及び／又はルテチウム、及び任意にガドリニウム、テルビウム及びランタンの１種以上を有し、式中Ｂは好ましくはアルミニウムを有する）を包含する。このようなガーネットは、セリウム（Ｃｅ）もしくはセリウムとプラセオジムとの組み合わせで、しかしながら特にＣｅで、ドープされていてよい。
【００１９】
特に、Ｂはアルミニウム（Ａｌ）を有するが、しかしながら、Ｂは部分的にガリウム（Ｇａ）及び／又はスカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）を、特にＡｌを約２０％まで、さらに特にＡｌを約１０％まで（即ち、Ｂイオンは本質的にＡｌ９０モル％以上及びＧａ、Ｓｃ及びＩｎの一種以上１０モル％以下からなる）を有してもよく、Ｂはガリウム約１０％までを有してよい。他の変形形態において、Ｂ及びＯは少なくとも部分的にＳｉ及びＮで置換されてよい。元素Ａは、特にイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）からなるグループから選択されてよい。さらに、Ｇｄ及び／又はＴｂは特にＡの約２０％の量までしか存在しない。
【００２０】
用語「：Ｃｅ」もしくは「：Ｃｅ３+」は、発光材料における金属イオンの一部（即ちガーネットにおいて、「Ａ」イオンの一部）がＣｅによって置換されることを意味する。例えば、（Ｙ１−ｘＬｕｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであると仮定すると、Ｙ及び／又はＬｕの一部はＣｅによって置換されている。この表記法は、当業者に知られている。Ｃｅは通常１０％以下だけＡを置き換えるが、通常Ｃｅ濃度は（Ａに対して）０．１から４％、特に１．５から４％の範囲になる。Ｃｅが１％及びＹが１０％であると仮定して、完全に正しい式は（Ｙ０．１Ｌｕ０．８９Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２となろう。ガーネット中のＣｅは、当業者に周知のように実質的にもしくはもっぱら３価の状態である。同様のことが「：Ｅｕ」もしくは「：Ｅｕ２+」にも当てはまるので、以下を参照されたい。よって、用語「セリウム含有」及び類似用語は、発光材料が発光材料中における発光種として存在するセリウムを有することを意味する。
【００２１】
好ましくは、黄色光を発する発光材料は、Ｙ及び／又はＡｌのごく小さな変動を有する、例えばＹ１０モル％未満が上に示したランタニドの１種以上で置換されてある、及び／又はＡｌ１０モル％未満が上に示した可能な置換分の１種以上例えばＧａで置換されてある、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を有する。同様に、好ましくは、緑色光を発する発光材料は、Ｌｕ及び／又はＡｌのごく小さな変動を有する、例えばＬｕ１０モル％未満が上に示したランタニド（イットリウムを含む）の１種以上で置換されてある、及び／又はＡｌ１０モル％未満が上に示した可能な置換分の１種以上例えばＧａで置換されてある、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を有する。
【００２２】
ただし、この緑色発光材料に加え、及び／又は黄色発光材料に加え、さらに一種以上のほかの発光材料を適用してもよい。よって、ＬｕＡＧを添加することは、（無機黄色＋有機赤）蛍光体システムのＣＲＩを増やす一方法である。赤色蛍光体が小さいストークスシフトを有する限り（下を参照）、シアンギャップを減らす何らかの他の方法も、最低の効率損失でうまくいく。例えばＣｅ濃度を減じることにより、又はＧａをＡｌで置換することにより、ＹＡＧスペクトルは短波長側にシフト可能であり、又は完全に別のタイプの発光材料を添加してもよい。よって、一実施形態において、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+とは別に、黄色発光素子としてＹ３Ａｌ４ＧａＯ１２：Ｃｅ３+を適用してもよい。
【００２３】
一実施形態において、緑色光を発する発光材料は、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２+及び（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２+からなるグループから選択される１種以上の発光材料を有する。一実施形態において、緑色発光材料として（Ｓｒ２−ｘ−ｙ−ａＢａｘＣａｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕａ２+（式中０≦ｘ≦２、０≦ｙ≦２、０≦（ｘ＋ｙ＋ａ）≦２、０＜ａ≦０．４）を適用する。別の実施形態において、二者択一的にもしくは付加的に（Ｓｒ１−ａ−ｂ−ｃＣａｂＢａｃ）Ｓｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕａ２+（式中０＜ａ≦０．２５、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０＜（ａ＋ｂ＋ｃ）≦１）を緑色発光材料として適用する。さらに別の実施形態（この実施形態は任意に先の実施形態と組み合わせてもよい）において、緑色光を発する発光材料は、（緑色光を発する）チオガリウム酸塩のグループから選択される一種以上の発光材料を有する。よって、一実施形態において、発光材料は（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ２+、特に（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ２+を有する。
【００２４】
赤色光を発する有機発光材料は、特に赤色光を発するペリレン材料を有してよい。そのようなシステムの一例は、（ＢＡＳＦの）ＬｕｍｏｇｅｎＦ３０５である。赤色光を発する有機発光材料の利点は、その小さいストークスシフトかもしれない。このように、緑色における吸収は比較的低くてよく、したがって、特に「シアンギャップ」を減らすのに適用してよい、緑色光を発する有機発光材料からの緑色光の可能な吸収は制限される。特に、有機赤色光を発する発光材料は、頂点同士（ｔｏｐ−ｔｏｐ）の距離として決定される、それのストークスシフトが最高約１５０ｎｍの範囲内、例えば２５〜１５０ｎｍの範囲内、であるものから選択する。ここでは、最低励起バンド（エネルギーの最低）の頂点と対応する最高発光バンド（エネルギーの最高）の頂点との間の距離（ナノメートル）と解する。ＬｕｍｏｇｅｎＦ３０５は、例えば約５０ｎｍの範囲でストークスシフトを有する。したがって、赤色光を発する有機発光材料は、特に１５０ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以下、のストークスシフト、例えばペリレンレッド、例えば（ＢＡＳＦの）ペリレンレッドＦ３０５、を有してよい。
【００２５】
よって、具体的実施形態において、黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を有し、緑色光を発する発光材料は（Ｙ，Ｌｕ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を少なくともルテチウムとともに有し、及び特にＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３+を有し、及び赤色光を発する有機発光材料は、１５０ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以下、のストークスシフト、例えばペリレンレッドＦ３０５を有する。
【００２６】
有機発光材料をマトリックス中、特にポリマーマトリックス、に埋め込むのが特に有利なようである。このようなポリマーマトリックスは、特に透過性、好ましくは透明であってよい。よって、好ましい実施形態において、赤色光を発する有機発光材料はポリマーマトリックス中に埋め込まれている。特にポリマーマトリックスはＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（商標名ＰｌｅｘｉｇｌａｓもしくはＰｅｒｓｐｅｘ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、（ＰＥＴＧ）（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、シリコーン、及びＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）からなるグループから選択される１種以上の材料を有する。特に（ａ）ＹＡＧ：Ｃｅ（もしくはガーネット材料の小さな変動、下を参照）、（ｂ）緑色発光材料、（ｃ）ポリマーマトリックスに埋め込まれた赤色光を発する有機発光材料、及び（ｄ）散乱材料の組み合わせは、高いＣＲＩ、８０より高い、もしくは８５より高い、もしくは９０より高いＣＲＩ、を有し、長時間安定性を有する光を、青色光、例えば４４０〜４６０ｎｍ、特に４４０〜４５０ｎｍ、の範囲の青色光と一緒に提供可能なコンバータを提供するようである。
【００２７】
上に示したように、光コンバータはさらに微粒子散乱材料を包含する。ここでは、用語微粒子散乱材料は、無機塩の結晶性粒子もしくはポリマー粒子を意味してよい。微粒子散乱材料は白色でよい（即ち、スペクトルの可視部において高い反射率）。別の実施形態において、微粒子散乱材料は透明である。特に、微粒子散乱材料の屈折率は、それが埋め込まれているマトリックスの屈折率よりも大きい、もしくは小さく、特にポリマーマトリックスよりも少なくとも０．１大きいか小さい。一実施形態において、微粒子散乱材料はＴｉＯ２、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ケイ酸マグネシウム、Ｓｂ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、及び鉛白からなるグループから選択される１種以上の材料、特にＴｉＯ２、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ及びＭｇＯの１種以上を有する。ケイ酸マグネシウムはタルクとしても知られ、Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２と記載してよい。鉛白は（ＰｂＣＯ３）２・Ｐｂ（ＯＨ）２と記載してよい。好ましくは、微粒子散乱材料は０．０５から１００μｍの範囲、例えば０．１から５０μｍの粒径を有する（結晶性）粒子を有する。さらに、特に微粒子散乱材料は発光材料及び微粒子散乱材料の合計重量に対して０．１から２５重量％の範囲の量で存在する。
【００２８】
光コンバータは、あらゆる種類の配置で配置されてよい。どのような配置が選択されようと、光コンバータは光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように構成されており、光源は光コンバータの少なくとも一部を照らすように構成される。特に、光源は青色光源光を生成するように構成されてよい。よって、このような実施形態において、光コンバータは光源光の一部を発光材料光に変換するように、及び光源光と一緒に照明ユニット光を提供するように構成される。したがって、このような実施形態において、照明ユニット光は光源光及び発光材料光（即ち変換された光源光）からなるかもしれない。光コンバータは一つもしくは複数の層を有してよい。複数の層を使用する場合、発光材料は均等にもしくは不均等に層の上に分布されてよい。一実施形態において、光コンバータは出射窓上の層でよく、又は照明ユニットの出射窓の一部であってもよい。照明ユニットで生成された光は、出射窓から漏れ出てよい。さらに別の実施形態において、発光材料の一部は出射窓中に含有され、一部は出射窓に層として、例えばコーティング、塗布される。よって、当業者には明らかであろうが、様々なタイプの構成が適用されてよい。
【００２９】
具体的実施形態において、光コンバータは複数の層を有する積層構造を有する。ここで、「積層構造」もしくは「多層構造」は、お互いの上表部上の２個以上の層を意味する。一実施形態において、積層構造は赤色光を発する有機発光材料及び任意に微粒子散乱材料の一部を有する第１の層、及び黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料及び緑色光を発する発光材料を有する第２の層、及び微粒子散乱材料の少なくとも一部を有する。このような構成において、赤色光を発する発光材料をほかの発光材料よりも光源からより遠くに配置してよい。よって、一実施形態において、光源に対して、第１の層は第２の層の下流に構成される（よって第２の層は第１の層の上流にある）。さらに別の実施形態において、赤色光を発する発光材料はほかの発光材料の上流に配置される。
【００３０】
さらに、一実施形態において光源及び光コンバータは光チャンバ内に構成される。この光チャンバにおいて光源が配置され、光コンバータは光チャンバ内に配置されてよいが、一実施形態においては部分的もしくは完全に光チャンバの出射窓であってもよい。例えば、出射窓は、赤色光を発する有機発光材料、及び任意に多少の微粒子散乱材料、を含有する、例えば上に示したようなポリマー材料を有してよく、その他の発光材料及び散乱材料は出射窓に対する上流コーティングとして構成されてよい（従って出射窓の光源側面において）。上に示したように、光コンバータは光源の非零距離（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）において構成される。さらなる実施形態において、光コンバータは出射窓の一部であってもよく、（出射窓の光源表面側面）に適用してもよく、又は光チャンバの出射窓それ自体であってもよい。
【００３１】
さらに別の態様において、本発明は光コンバータそれ自体に関するものでもある。よって一実施形態において、本発明は光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように構成された光コンバータをも提供する。ここで前記光コンバータは（ａ）黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料、（ｂ）緑色光を発する発光材料、（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び（ｄ）微粒子散乱材料を有する。このような光コンバータは例えば積層構造であってよい。
【００３２】
ここでの用語「白色光」は当業者に周知であり、特に、特に約２７００Ｋから６５００Ｋの範囲での一般照明に関して、及び特に約７０００Ｋから２００００Ｋの範囲でのブラックライト目的に関して、及び特にＢＢＬ（黒体輻射軌跡）から約１５ＳＤＣＭ（等色標準偏差）以内で、特にＢＢＬから約１０ＳＤＣＭ以内で、さらに特にＢＢＬから約５ＳＤＣＭ以内で、約２０００から２００００Ｋの、特に２７００〜２００００Ｋの相対色温度（ＣＣＴ）を有する光に関する。
【００３３】
用語「スミレ色光」もしくは「スミレ色発光」は特に約３８０〜４４０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する。用語「青色光」もしくは「青色発光」は特に約４４０〜４９０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する（多少のスミレ色及びシアンの色調を含む）。用語「緑色光」もしくは「緑色発光」は特に約４９０〜５６０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する。用語「黄色光」もしくは「黄色発光」は特に約５６０〜５９０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する。用語「橙色光」もしくは「橙色発光」は特に約５９０〜６２０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する。「赤色光」もしくは「赤色発光」は特に約６２０〜７５０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する。「可視光」もしくは「可視発光」は特に約３８０〜７５０ｎｍの範囲での波長を有する光に関する。
【００３４】
これらの用語は、特に発光材料は例えば約４９０〜５６０ｎｍ、約５６０〜５９０ｎｍ、及び約５９０〜６５０ｎｍの範囲外の波長で発光を有する広帯域発光を有してよいことを除外しない。しかし、このような発光材料の（もしくはＬＥＤの）それぞれの発光の主波長は、ここに挙げた範囲内で見つかる。よって表現「の範囲の波長を有する」は、特に発光は特定範囲内の主発光波長を有してよいことを意味する。
【００３５】
ここで、例えば「実質的にすべての放出」もしくは「実質的に構成される」における、用語「実質的に」は当業者には理解できよう。用語「実質的に」は「完全に（ｅｎｔｉｒｅｌｙ）」、「完全に（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ）」、「全て（ａｌｌ）」等を有する実施形態を包含してもよい。よって、実施形態において形容詞「実質的に」を除いてもよい。該当する場合には、用語「実質的に」は、９０％以上、例えば９５％以上、特に９９％以上、さらに特に９９．５％以上、１００％を含む、にも符合する。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」は、「を有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」が「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ  ｏｆ）」を意味する実施形態をも包含する。
【００３６】
さらに、説明中及び請求項中の用語「第１」、「第２」、「第３」及び同種のものは、類似の要素同士で区別するために使用されるのであり、必ずしも順序や時系列順を記載するものではない。そのように使用される用語は適当な状況で互いに入れ替え可能であること、及びここで記載された本発明の実施形態はここに記載ないし説明した以外の順序での実行が可能であることを、理解すべきである。
【００３７】
ここでの装置はとりわけ実行中に記載されている。当業者には明らかであろうが、本発明は実行の方法もしくは実行中の装置に限定されない。
【００３８】
上述の実施形態は発明を限定するというより説明するものであること、及び当業者であれば添付の請求項の範囲から逸脱しないで多くの代替の実施形態を設計可能であることに注意すべきである。請求項において、カッコ内に記載された参照記号は請求項を限定するものとして解釈すべきではない。動詞「ｔｏ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ」とその活用形の使用は、請求項に記載されているもの以外の要素もしくはステップの存在を除外しない。要素の前の冠詞「ａ」もしくは「ａｎ」は、その要素が複数存在することを除外しない。ある処置が相互に異なる従属項で列挙されているという単なる事実は、これらの処置の組み合わせが有利に使用できないことを意味しない。
【００３９】
本発明はさらに詳細説明に記載された及び／又は添付の図面に示すような特徴事項１個以上を有する装置に適用する。本発明はさらに詳細説明に記載された及び／又は添付の図面に示すような特徴事項１個以上を有する方法もしくはプロセスに関係する。
【００４０】
この特許において検討された様々な態様は、追加の利点を提供するために組み合わせ可能である。さらに、いくつかの特徴事項は１個以上の分割出願の根拠を形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
単に例示目的で、添付の概念図を参照して本発明の実施形態をここで説明する。図面中対応する参照記号は対応する部分を示す。
【図１ａ】本発明のいくつかの形態を図式的に表している。図面は必ずしも縮尺どおりではない。
【図１ｂ】本発明のいくつかの形態を図式的に表している。図面は必ずしも縮尺どおりではない。
【図１ｃ】本発明のいくつかの形態を図式的に表している。図面は必ずしも縮尺どおりではない。
【図１ｄ】本発明のいくつかの形態を図式的に表している。図面は必ずしも縮尺どおりではない。
【図１ｅ】本発明のいくつかの形態を図式的に表している。図面は必ずしも縮尺どおりではない。
【図２ａ】本発明の形態及び／又はいくつかのより具体的な実施形態のデータを示す。
【図２ｂ】本発明の形態及び／又はいくつかのより具体的な実施形態のデータを示す。
【図２ｃ】本発明の形態及び／又はいくつかのより具体的な実施形態のデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
実施形態の詳細説明
図１ａはここで説明されているように照明ユニット１００の実施形態を図式的に表している。照明ユニット１００は光源光１１を発生するように構成された光源１０を有する。照明ユニット１００は、さらに光源１０から遠隔に構成されかつ光源光１１の少なくとも一部を発光材料光２１に変換するように構成された光コンバータ２０を有する。以下でさらに明瞭にされるように、光コンバータ２０は（ａ）黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料、（ｂ）緑色光を発する発光材料、（ｃ）赤色光を発する有機発光材料、及び（ｄ）微粒子散乱材料を有する。
【００４３】
ここでこの実施形態において、光コンバータ２０は光源光１１の少なくとも一部について透過性である。照明ユニット１００は特に光コンバータ２０の下流に照明ユニット光１０１を供給するように構成されている。この照明ユニットは例えば青色光源光１１及び発光材料の緑色発光、黄色発光及び赤色発光、すなわち発光材料光２１からなっていてよい。一緒に、高ＣＲＩを有する白色照明ユニット光１０１を得てよい。
【００４４】
この実施形態において、光コンバータ２０は出射窓の役割を有する、もしくは出射窓の一部である、もしくは出射窓に統合されている。出射窓は参照番号３０で示される。光源光１１は出射窓の上流で生成され、照明ユニット光１０１は出射窓から漏れ出しかつ出射窓３０の下流で（光コンバータ２０の下流で）観察される。特に光源１０は青色光を発生するように構成された光発光ダイオードＬＥＤを有してよい。緑色及び黄色光を発する発光材料は特に光源１１の青色光を吸収するように構成されてよく、赤色光を発する発光材料は特に青色光及び／又は黄色光を吸収するように構成されてよい。好ましくは、その励起極大は可視スペクトルの黄色部分に又は可視スペクトルの橙色部分にもある。
【００４５】
出射窓３０は例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（商標名ＰｌｅｘｉｇｌａｓもしくはＰｅｒｓｐｅｘ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、（ＰＥＴＧ）（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、シリコーン、及びＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）からなるグループから選択される１種以上の材料を有する。これらの材料は光透過性出射窓を提供するのに使用してよい。
【００４６】
この図式的に表した実施形態において、光源１０は光チャンバ１０５内に構成される。この実施形態において光コンバータ２０は、射出窓３０の一部である、もしくは出射窓３０に統合されている、もしくは射出窓３０そのものであるので、光コンバータ２０は光チャンバ１０５の壁の一部とみなされてもよい。
【００４７】
図１ｂは同様の実施形態を図式的に表すが、こちらは実質的に円形の光チャンバ１０５が適用される。ここで、光コンバータ２０を照明ユニット１００の壁の内面の一部に適用する。壁は実際には照明装置１００の出射窓３０である。よって光コンバータ２０を照明装置１００の出射窓３０の一部に適用する。例えばこのような照明ユニット１００を、慣用の直管低圧蛍光灯（以降ＴＬＥＤと称する）の代替物として適用してもよい。
【００４８】
図１ｃ〜１ｄは、光コンバータ２０の無限数の実施形態を図式的に表す。図１ｃ及び１ｅは、光コンバータが複数の層１２１、１２２（ここで参照番号１２１は第１の層を示し、参照番号１２２は第２の層を示す）を有する積層構造からなる実施形態を図式的に表す。ここで第１の層１２１は赤色光を発する有機発光材料２２及び任意に微粒子散乱材料２５の一部を有する（図１ｃにおける第１の層は微粒子散乱材料２５を有し；図１ｅにおける第１の層は微粒子散乱材料２５を有しない）、及びここで第２の層は黄色光を発するセリウム含有ガーネット発光材料２３及び緑色光を発する発光材料２４を有する、及び微粒子散乱材料２５の少なくとも一部を有する。
【００４９】
概略的な図１ｃ及び１ｅは２つの層を示すのみである。しかしながら、光コンバータ２０はさらに層を有してよい。
【００５０】
図１ｄは、示した要素をすべて有する、単一ユニットとしての光コンバータ２０の実施形態を図式的に表す。
【実施例】
【００５１】
実施例１：  ＹＡＧ／ＬｕＡＧを塗布した、ＬｕｍｏｇｅｎＦ３０５含有ポリマーフィルム
リモートフォスファーＴＬＥＤにおいてＬｕｍｏｇｅｎＦ３０５含有ポリマーフィルム（ＰＥＴ）を使用した。フォイルに無機ガーネット蛍光体含有コーティングをロールツーロールコーティングにより塗布した。短波長ＬＥＤ（４４０〜４５０ｎｍ）と組み合わせて使用した場合、ＹＡＧ〜２０重量％のＬｕＡＧによる置換は、結果としてＣＲＩ＞８０（ＬｕＡＧなしだとＣＲＩは８０未満であった）を有するランプとなった。ＬｕＡＧ及びＹＡＧを混合物して添加する追加の利点は、青色ＬＥＤの波長によるカラーポイントの減少したシフトである。
【００５２】
実施例２：  ポリマーフィルム中のＹＡＧ／ＬｕＡＧ／Ｆ３０５
ポリマーフィルムに無機蛍光体を塗布する代わりに、蛍光体を例えばフィルム押し出しプロセスを使用してポリマー中に混合した。
【００５３】
実施例３：  ＣＲＩ９０ランプ
ＹＡＧ及びＬｕＡＧのコーティング（使用した青色ＬＥＤのピーク波長に依存する、約２０重量％ＬｕＡＧ）をＦ３０５含有ＰＥＴポリマーフィルムに塗布した。ここでは２７００Ｋの光が発生するように黄色／緑色層及び赤色層厚さを選択したところ、結果として９０のＣＲＩを有する白色光となった（４４０〜４６０ｎｍの間にある如何なるＬＥＤ波長に関して）。
【００５４】
実施例４：  無機／有機の比較
ＹＡＧとＦ３０５との組み合わせは常に要求されるＣＲＩ（例えばＴＬＥＤのような昼白色（ｃｏｏｌ  ｗｈｉｔｅ）システムについてはＣＲＩ＞８０）に至るわけではない。驚くべきことに、（ＹＡＧとＦ３０５との組み合わせにおける）ＹＡＧの小さい比率をＬｕＡＧで置換すると、大きくＣＲＩが増加し、効率の低下は極めて小さい。例えば、ＹＡＧ３０％をＬｕＡＧで置換するだけで４０００ＫにおいてＣＲＩは８０から９０に増加しるが、効率の低下は２％だけである。無機黄色／緑色／赤色混合物についてもＣＲＩのはっきりした増加は得られるが、ただし黄色はもっと緑色で置換される必要があり、効率はもっと低下する。例えば、ＹＡＧ／ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋系について４０００ＫにおけるＣＲＩは全てのＹＡＧをＬｕＡＧで置換することにより８０から９０に増加できるが、効率は１３％低下する。
【００５５】
実施例５：  散乱材料の影響
図２ａはまだ最適化していないシステムのＣＲＩに影響するいくつかのファクターを示す。ｘ軸において、ＬｕＡＧ対ＹＡＧの比率が示される。例えば０．３は、ＹＡＧ＋ＬｕＡＧの合計量に対する７０重量％ＹＡＧ及び３０重量％ＬｕＡＧを意味した。ｙ軸において、（ＣＣＴ４０００Ｋにおける）ＣＲＩを示した。いずれのＬｕＡＧ重量比における４個の四角形は、すべての発光材料を有する層中で下から上へ０、０．５、１及び１．５ｇ／ｍ２ＴｉＯ２を示す。よって、実質的ＣＲＩ増加は、微粒子散乱材料微粒子を混合したときに得られる。
【００５６】
実施例６：  スペクトル
図２ｂ〜２ｃは青色励起における発光スペクトルの２つの可能な実施形態を図式的に表す。図２ｂは（Ｓｒ，Ｂａ）ＳｉＯ４：Ｅｕａ２+、ＹＡＧ及びＦ３０５の組み合わせを表し、図２ｃはＹＡＧ、ＬｕＡＧ及びＦ３０５の組み合わせを表す。両スペクトルは４０００Ｋの白色光を与える。図２ｂにおけるスペクトルはＣＲＩ９１を有し、図２ｃにおけるスペクトルはＣＲＩ８４を有する。
【図１ａ】
2014529879.tif 000003
【図１ｂ】
2014529879.tif 000004
【図１ｃ】
2014529879.tif 000005
【図１ｄ】
2014529879.tif 000006
【図１ｅ】
2014529879.tif 000007
【図２ａ】
2014529879.tif 000008
【図２ｂ】
2014529879.tif 000009
【図２ｃ】
2014529879.tif 000010
【国際調査報告】
2014529879.tif 000011
2014529879.tif 000012
2014529879.tif 000013
2014529879.tif 000014
2014529879.tif 000015