(57)【要約】  広帯域光源は、複数のＬＥＤからの光によって励起される蛍光体層を含む。二色性反射体は、該ＬＥＤからの光を該蛍光体層に反射する。第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤは、該光源の広帯域出力光の第１の広帯域部分及び第２の広帯域部分のそれぞれに役割を果たし、それぞれのそのような広帯域部分は、広帯域かつ名目上、白色である。該デバイス構成要素は、該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分が異なるＣＩＥ色座標を有するように構成され、配置される。これらの部分は、該光源の該広帯域光出力全体に対して合成色を生成するように組み合わせ、合成色は、該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分の相対量の関数である。開ループコントローラ又は閉ループコントローラは、該広帯域光出力全体が望ましい設計空間内に色を有するように該広帯域光部分の望ましい組み合わせをもたらすためにＬＥＤを独立して駆動することができる。【選択図】図１
2014503117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域出力光を放射するための光源であって、
第１のＬＥＤ光及び第２のＬＥＤ光をそれぞれ放射するように適合される、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤと、
前記第１のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第１のより長い波長の蛍光体光、及び前記第２のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第２のより長い波長の蛍光体光を放射するように適合される、蛍光体材料層と、
光が前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤから二色性反射体に伝搬するとき、光が前記蛍光体材料層を通過しないような方法で、前記第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分及び前記第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分を前記蛍光体材料層に反射させるように構成された二色性反射体であって、前記第１及び第２のより長い波長の光を実質的に透過し、そのような透過された第１及び第２のより長い波長の蛍光体光が、前記光源の前記広帯域出力光に含められるようにする、二色性反射体と、
を備え、
前記第１のより長い波長の蛍光体光及び任意に前記第１のＬＥＤ光の残りの部分が、前記光源の第１の広帯域光部分を提供し、前記第２のより長い波長の蛍光体光及び任意に前記第２のＬＥＤ光の残りの部分が、前記光源の第２の広帯域光部分を提供し、前記光源の前記広帯域出力光が、前記第１の広帯域光部分及び前記第２の広帯域光部分を含み、
前記第１の広帯域光部分が、第１の色を有し、前記第２の広帯域光部分が、前記第１の色とは異なる第２の色を有する、光源。
【請求項２】
前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤが、凹状表面を有する媒質に近接して配設され、前記二色性反射体が、凹状表面上に配設される、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記凹状表面が、湾曲され、前記二色性反射体の反射スペクトルが、入射光の入射角の関数として変化する、請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記第１のＬＥＤが、第１のＬＥＤの群のうちの１つであり、前記第１の群のＬＥＤが、そのようなＬＥＤによって励起されるより長い波長の蛍光体光によって、前記光源の前記広帯域出力光の第１の部分を提供し、前記第１の部分全てが、前記第１の色を有する、請求項１に記載の光源。
【請求項５】
前記二色性反射体が、光軸を有し、前記第１の群の前記ＬＥＤのそれぞれが、前記光軸から同じ第１の距離に配設される、請求項４に記載の光源。
【請求項６】
前記第２のＬＥＤが、第２のＬＥＤの群のうちの１つであり、前記第２の群のＬＥＤが、そのようなＬＥＤによって励起されるより長い波長の蛍光体光によって、前記光源の前記広帯域出力光の第２の部分を提供し、前記第２の部分全てが、前記第２の色を有し、前記第２の群の前記ＬＥＤのそれぞれが、前記光軸から同じ第２の距離に配設され、前記第２の距離が、前記第１の距離と異なる、請求項５に記載の光源。
【請求項７】
前記光源の前記広帯域出力光が前記第１のＬＥＤ光及び第２のＬＥＤ光のいずれも実質的に含まないように、前記二色性反射体が前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光の実質的に全てを反射し、
前記蛍光体材料層が、第１の蛍光体層部分及び第２の蛍光体層部分を含み、前記二色性反射体が、前記第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分を前記第１の蛍光体層部分に反射し、かつ前記第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分を前記第２の蛍光体層部分に反射するように構成され、前記第１の蛍光体層部分及び前記第２の蛍光体層部分が、異なる蛍光体構成を有し、
前記第１の蛍光体層部分及び前記第２の蛍光体層部分が、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤからそれぞれ反射された光で照射されるとき、異なるスペクトル分布によって蛍光体光を放射する、
請求項１に記載の光源。
【請求項８】
前記二色性反射体が、前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光の一部分のみを反射し、前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光の残りの部分を透過し、その結果、前記光源の前記広帯域出力光が前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光の前記残りの部分を含み、前記二色性反射体が、凹形状及び光軸を有し、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤが、前記光軸から異なる半径方向距離に位置決めされる、請求項１に記載の光源。
【請求項９】
前記第１のＬＥＤ光が、入射角の第１の範囲にわたって前記二色性反射体に衝突し、前記二色性反射体が、第１のスペクトル遷移領域にわたって低透過率から高透過率への遷移によって特徴付けられる第１の帯域端を有する第１の透過スペクトルを有し、前記第１のＬＥＤ光が、前記第１の帯域端と少なくとも重なる第１のスペクトル分布を有し、前記第１の透過スペクトルが、入射角の前記第１の範囲内に配設される第１の入射角に対応し、前記第２のＬＥＤ光が、入射角の第２の範囲にわたって前記二色性反射体に衝突し、前記二色性反射体が、第２のスペクトル遷移領域にわたって低透過率から高透過率への遷移によって特徴付けられる第２の帯域端を有する第２の透過スペクトルを有し、前記第２のＬＥＤ光が、前記第２の帯域端と少なくとも重なる第２のスペクトル分布を有し、前記第２の透過スペクトルが、入射角の前記第２の範囲内に配設される第２の入射角に対応する、請求項８に記載の光源。
【請求項１０】
前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光が、３０ｎｍ以下で異なる、それぞれの第１のピーク波長及び第２のピーク波長を有する、請求項１に記載の光源。
【請求項１１】
前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤが、第１のくさび形領域内に配設される第１の複数の隣接ＬＥＤの成員であり、
第２のくさび形領域内に配設される第２の複数の隣接ＬＥＤを更に備え、
前記第１のくさび形領域及び前記第２のくさび形領域が、前記蛍光体材料層の非閉塞部分によって相互に分離される、請求項１に記載の光源。
【請求項１２】
前記第１のくさび形領域及び前記第２のくさび形領域から分離される第３のくさび形領域内に配設される第３の複数の隣接ＬＥＤを更に備え、前記第３の複数の隣接ＬＥＤからのＬＥＤ光の少なくとも一部分が前記二色性反射体によって前記蛍光体材料層の非閉塞部分に向けて反射されるように、前記第３の複数の隣接ＬＥＤが配設される、請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
前記広帯域出力光の色を制御するために前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤを独立して駆動するように構成される、コントローラと、
前記第１のＬＥＤ光、前記第２のＬＥＤ光、前記第１のより長い波長の蛍光体光、及び前記第２のより長い波長の蛍光体光のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分を受容するように位置決めされる、１つ以上の検出器と、
を更に備え、
前記１つ以上の検出器が、前記コントローラにそれぞれ連結される１つ以上の検出器出力を有し、前記コントローラが、前記１つ以上の検出器出力の関数として前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤを駆動するように構成され、
前記第１の検出器及び前記第２の検出器の検出器出力が組み合わされて色の表示を提供することができるように、前記１つ以上の検出器が、第１のスペクトル応答を有する第１の検出器及び前記第１のスペクトル応答と異なる第２のスペクトル応答を有する第２の検出器を備える、請求項１に記載の光源。
【請求項１４】
広帯域出力光を放射するための光源であって、
前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光をそれぞれ放射するように適合される第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤを含む、複数の隣接ＬＥＤと、
前記複数のＬＥＤがカプセル化され、湾曲した凹状表面を有する、光透過性構造と、
前記第１のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第１のより長い波長の蛍光体光、及び前記第２のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第２のより長い波長の蛍光体光を放射するように適合される、蛍光体材料層と、
湾曲した凹状表面を覆い、光が前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤから二色性反射体に伝搬するとき、光が前記蛍光体材料層を通過しないような方法で、前記第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分及び前記第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分を前記蛍光体材料層に反射するように構成され、前記第１及び第２のより長い波長の光を実質的に透過し、そのような透過された第１及び第２のより長い波長の蛍光体光が、前記光源の前記広帯域出力光に含められるようにする二色性反射体であって、光軸を有する二色性反射体と、
を備え、
前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤが、前記光軸から異なる半径方向距離に配設され、
前記第１のより長い波長の蛍光体光及び任意に前記第１のＬＥＤ光の残りの部分が、前記光源の第１の広帯域光部分を提供し、前記第２のより長い波長の蛍光体光及び任意に前記第２のＬＥＤ光の残りの部分が、前記光源の第２の広帯域光部分を提供し、前記光源の前記広帯域出力光が、前記第１の広帯域光部分及び前記第２の広帯域光部分を含み、
前記第１の広帯域光部分が、第１の色を有し、前記第２の広帯域光部分が、前記第１の色とは異なる第２の色を有する、光源。
【請求項１５】
広帯域出力光を放射するための光源であって、
第１のＬＥＤ光及び第２のＬＥＤ光をそれぞれ放射するように適合され、前記第１のＬＥＤ光及び前記第２のＬＥＤ光の両方が、青色光を含むが、異なるスペクトラル分布を有する、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤと、
前記第１のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第１のより長い波長の蛍光体光を放射するように適合される、蛍光体材料層と、
光が前記第１のＬＥＤから二色性反射体に伝搬するとき、光が前記蛍光体材料層を通過しないような方法で、前記第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分を前記蛍光体材料層に反射するように構成される二色性反射体であって、前記第１のより長い波長の光を実質的に透過し、そのような透過された第１のより長い波長の蛍光体光が、前記光源の前記広帯域出力光に含められるようにし、前記第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分も透過する、二色性反射体と、
を備え、
前記第１のより長い波長の蛍光体光及び任意に前記第１のＬＥＤ光の残りの部分が、前記光源の第１の広帯域光部分を提供し、前記光源の前記広帯域出力光が、前記第１の広帯域光部分及び前記第２のＬＥＤ光の前記透過された部分を含み、
前記二色性反射体が、光軸を有し、前記第２のＬＥＤが、前記光軸から前記第１のＬＥＤより小さな半径方向距離に、配設される、光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、光源に関し、具体的に発光ダイオード（ＬＥＤ）及び蛍光体を組み込む固体光源への応用に関する。本発明はまた、関連物品、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域光を放射する固体光源は既知である。場合によっては、そのような光源は、黄色発光蛍光体層を青色ＬＥＤに適用することによって製造される。青色ＬＥＤからの光が蛍光体層を通過するとき、青色光は、吸収され、吸収エネルギーの相当部分は、典型的に黄色光の可視スペクトルのより長い波長のストークスシフト光として蛍光体によって再放射される。蛍光体の厚さは、青色ＬＥＤ光の一部が蛍光体層全体を通過することができるように十分に小さく、白色外観を有する広帯域出力光をもたらすために蛍光体からの黄色光と組み合わせる。
【０００３】
他のＬＥＤ励振された蛍光体光源もまた提示されてきた。米国特許第７，０９１，６５３号では、ＬＥＤからの紫外線（ＵＶ）がロングパス反射体によって蛍光体層に反射される、光源が記載されている。蛍光体層は、光がロングパス反射体によって実質的に透過される、可視（好ましくは白色）光を放射する。ＬＥＤ、蛍光体層、及びロングパスフィルタは、ＵＶ光がＬＥＤからロングパス反射体に進むとき、それが蛍光体層を通過しないような方法で配置される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
我々は、広帯域の固体光源の新しい一群を開発した。これらの光源は、少なくとも２つのＬＥＤからの光によって励振され、又は励起される蛍光体層又は蛍光体材料を利用する。該光源はまた、該ＬＥＤからの光の少なくとも一部を該蛍光体層に反射する二色性反射体を含む。光が該ＬＥＤから該二色性反射体に伝搬するとき、それが該蛍光体層を通過しない。該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、該光源の広帯域光出力の第１の部分及び第２の部分のそれぞれに役割を果たす。該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分もそれぞれ、広帯域であり、それぞれのそのような部分は好ましくは、名目上、白色である。
【０００５】
該第１の部分は、例えば、該二色性反射体によって透過される該第１のＬＥＤからの一部の光、及びそのような蛍光体層部分を励起するために該二色性反射体によって該蛍光体層の第１の部分に反射される該第１のＬＥＤからの他の光から生じる一部の蛍光体光からなり得る。同様に、該広帯域光出力の該第２の部分は、該二色性反射体によって透過される該第２のＬＥＤからの一部の光、及びそのような蛍光体層部分を励起するために該二色性反射体によって該蛍光体層の第２の部分に反射される該第２のＬＥＤからの他の光から生じる一部の蛍光体光からなり得る。代替的実施形態では、該二色性反射体は、該広帯域光出力の該第１の部分及び該第２の部分がＬＥＤ光をほとんど又は全く含まなくてよい場合、該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光をほとんど又は全く透過しないように構成されることができ、該蛍光体層の異なる励起された部分からの蛍光体光のみ代わりに含まれ得る。
【０００６】
いずれの場合でも、該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分が広帯域かつ名目上、白色であるが、該ＬＥＤ、該二色性反射体、及び該蛍光体層は、該第１の広帯域光部分が該第２の広帯域光部分のものと異なる色を有するように構成され、配置される。例えばＣＩＥ色度グラフ上の異なる点によって表され得る、該第１の部分及び該第２の部分の該異なる色は次に、該光源の該広帯域光出力全体に対して合成色を生成するように組み合わせ、合成色は、該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分の相対的比率又は相対量の関数である。必要に応じて、コントローラは、該広帯域光出力全体が望ましい設計空間内に色を有するように該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分の望ましい組み合わせをもたらすためにＬＥＤを独立して駆動し、又は励磁するために使用され得る。該コントローラは、フィードバックを有しない開ループ構成で動作することができ、あるいは、１つ以上の検出器からのフィードバックを有する閉ループ構成で動作することができる。該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分の該異なる色、並びに該光源の該広帯域出力全体の該異なる色は、異なるそれぞれの色温度及び／又は相関色温度によって表され得る。
【０００７】
我々は、広帯域出力光を放射するための光源を特に本明細書で説明する。そのような光源は、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤ、蛍光体材料層、並びに二色性反射体を含み得る。該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、第１のＬＥＤ光及び第２のＬＥＤ光をそれぞれ放射するように適合される。該蛍光体材料層は、該第１のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第１のより長い波長の蛍光体光、及び該第２のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第２のより長い波長の蛍光体光を放射するように適合される。該二色性反射体は、光が該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤから該二色性反射体に伝搬するとき、それが該蛍光体材料層を通過しないような方法で、該第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分及び該第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分を該蛍光体材料層に反射するように構成される。更に、該二色性反射体は、該第１のより長い波長及び該第２のより長い波長の光を実質的に透過し、そのような透過された第１のより長い波長の光及び第２のより長い波長の光が、該光源の該広帯域出力光に含められるようにする。該第１のより長い波長の蛍光体光及び任意に該第１のＬＥＤ光の残りの部分は、該光源に対して第１の広帯域光部分を提供する。該第２のより長い波長の蛍光体光及び任意に該第２のＬＥＤ光の残りの部分は、該光源に対して第２の広帯域光部分を提供する。該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分は、該光源の広帯域出力光に含められる。該第１の広帯域光部分は、第１の色を有し、該第２の広帯域光部分は、該第１の色とは異なる第２の色を有する。
【０００８】
該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、凹状表面を有する構造又は媒質に近接して配設されることができ、該二色性反射体は、凹状表面上に配設されることができる。場合によっては、該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、該媒質に浸され得る。更に、該凹状表面は、湾曲され、該二色性反射体の反射スペクトルは、入射光の入射角の関数として変化する。
【０００９】
該第１のＬＥＤは、第１のＬＥＤの群のうちの１つであり、該第１の群のＬＥＤは、そのようなＬＥＤによって励起されるより長い波長の蛍光体光によって、該光源の該広帯域出力光の第１の部分を提供し、該第１の部分全ては、該第１の色を有する。更に、該二色性反射体は、光軸を有することができ、該第１の群の該ＬＥＤは、該光軸から同じ第１の距離にそれぞれ配設されることができる。同様に、該第２のＬＥＤは、第２のＬＥＤの群のうちの１つであり、該第２の群のＬＥＤは、そのようなＬＥＤによって励起されるより長い波長の蛍光体光によって、該光源の該広帯域出力光の第２の部分を提供し、該第２の部分全ては、該第２の色を有する。該第２の群の該ＬＥＤは、該光軸から同じ第２の距離にそれぞれ配設されることができ、該第２の距離は、該第１の距離と異なる。
【００１０】
該二色性反射体は、場合によっては、該光源の該広帯域出力光が該第１のＬＥＤ光及び第２のＬＥＤ光のいずれも実質的に含まないように、該第１のＬＥＤ光及び第２のＬＥＤ光の全てを実質的に反射することができる。該蛍光体材料層は、第１の蛍光体層部分及び第２の蛍光体層部分を含むことができ、該二色性反射体は、該第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分を該第１の蛍光体層部分に反射し、かつ該第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分を該第２の蛍光体層部分に反射するように構成され、該第１の蛍光体層部分及び該第２の蛍光体層部分は、異なる蛍光体構成を有することができる。加えて、該第１の蛍光体層部分及び該第２の蛍光体層部分は、該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤからそれぞれ反射された光で照射されるとき、異なるスペクトル分布によって蛍光体光を放射することができる。
【００１１】
該二色性反射体は、他の事例では、該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光の一部分のみを反射することができ、該光源の該広帯域出力光が該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光の該残りの部分を含むように、該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光の残りの部分を透過することができる。該二色性反射体は、凹形状及び光軸を有することができ、該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、該光軸から異なる半径方向距離に位置決めされ得る。該二色性反射体は、構成されることができ、該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、該第１のＬＥＤによって放射される第１の光線及び該第２のＬＥＤによって放射される第２の光線が、該第１の光線に平行な方向に、異なる入射角で該二色性反射体に衝突するように、位置決めされ得る。該第１のＬＥＤ光は、入射角の第１の範囲にわたって該二色性反射体に衝突することができ、該二色性反射体は、スペクトル遷移領域にわたって低透過率から高透過率への遷移によって特徴付けられる第１の帯域端を有する第１の透過スペクトルを有することができ、そのような第１の透過スペクトルは、入射角の該第１の範囲内に配設される第１の入射角に対応し、該第１のＬＥＤ光は、該第１の帯域端と少なくとも重なる第１のスペクトル分布を有し得る。同様に、該第２のＬＥＤ光は、入射角の第２の範囲にわたって該二色性反射体に衝突することができ、該二色性反射体は、スペクトル遷移領域にわたって低透過率から高透過率への遷移によって特徴付けられる第２の帯域端を有する第２の透過スペクトルを有することができ、そのような第２の透過スペクトルは、入射角の該第２の範囲内に配設される第２の入射角に対応し、該第２のＬＥＤ光は、該第２の帯域端と少なくとも重なる第２のスペクトル分布を有し得る。該低透過率及び該高透過率はそれぞれ、該二色性反射体の最大透過率の１０％及び９０％、又は５％及び９５％に対応し得る。
【００１２】
該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光は名目上、同じスペクトル分布を有し得る。例えば、該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光は、１００ｎｍ、６０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、又は１０ｎｍ以下で異なる、それぞれの第１のピーク波長及び第２のピーク波長を有し得る。
【００１３】
該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、第１のくさび形領域内に配設される第１の複数の隣接ＬＥＤの成員であり得る。該光源はまた、第２のくさび形領域内に配設される第２の複数の隣接ＬＥＤを含み、該第１のくさび形領域及び該第２のくさび形領域は、該蛍光体材料層の非閉塞部分によって相互に分離される。該光源は、該第１のくさび形領域及び該第１のくさび形領域から分離される第３のくさび形領域内に配設される第３の複数の隣接ＬＥＤを更に含むことができ、該第３の複数の隣接ＬＥＤからのＬＥＤ光の少なくとも一部分が該二色性反射体によって該蛍光体材料層の非閉塞部分に反射されるように、該第３の複数の隣接ＬＥＤが配設され得る。
【００１４】
該光源はまた、該広帯域出力光の色を制御するために該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤを独立して駆動するように構成されるコントローラを含むことができる。該光源は、該第１のＬＥＤ光、該第２のＬＥＤ光、該第１のより長い波長の蛍光体光、及び該第２のより長い波長の蛍光体光のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分を受容するように位置決めされる１つ以上の検出器を更に含むことができる。該１つ以上の検出器は、該コントローラにそれぞれ連結される１つ以上の検出器出力を有することができ、該コントローラは、該１つ以上の検出器出力の関数として該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤを駆動するように構成され得る。該１つ以上の検出器は、該第１の検出器及び該第２の検出器の検出器出力が色の表示と組み合わせて提供することができるように、第１のスペクトル応答を有する第１の検出器及び該第１のスペクトル応答と異なる第２のスペクトル応答を有する第２の検出器を含むことができる。場合によっては、該１つ以上の検出器は、交互に光を検出し、放射する構成要素を含むことができる。
【００１５】
我々は、複数の隣接ＬＥＤ、該複数のＬＥＤがカプセル化される光透過性構造、蛍光体材料層、及び二色性反射体を含む広帯域出力光を放射するための光源も開示する。該複数の隣接ＬＥＤは、該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光をそれぞれ放射するように適合される第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤを含む。該光透過性構造は、湾曲した凹状表面を有する。該蛍光体材料層は、該第１のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第１のより長い波長の蛍光体光、及び該第２のＬＥＤによって放射される光からの励起に応じて第２のより長い波長の蛍光体光を放射するように適合される。該二色性反射体は、湾曲した凹状表面を覆い、光が該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤから該二色性反射体に伝搬するとき、それが該蛍光体材料層を通過しないような方法で、該第１のＬＥＤ光の少なくとも一部分及び該第２のＬＥＤ光の少なくとも一部分を該蛍光体材料層に反射するように構成される。該二色性反射体はまた、該第１のより長い波長及び該第２のより長い波長の光を実質的に透過し、そのような透過された第１及び第２のより長い波長の蛍光体光が、該光源の該広帯域出力光に含められるようにする。該二色性反射体はまた、光軸を有し、又は規定し、該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、該光軸から異なる半径方向距離に配設される。該第１のより長い波長の蛍光体光及び任意に該第１のＬＥＤ光の残りの部分は、該光源に対して第１の広帯域光部分を提供し、該第２のより長い波長の蛍光体光及び任意に該第２のＬＥＤ光の残りの部分は、該光源に対して第２の広帯域光部分を提供し、該光源の該広帯域出力光は、該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分を含む。該第１の広帯域光部分は、第１の色を有し、該第２の広帯域光部分は、該第１の色とは異なる第２の色を有する。該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分はまた、異なる色温度及び／又は異なる相関色温度を有し得る。場合によっては、該第１のＬＥＤ光及び該第２のＬＥＤ光は、１００ｎｍ、６０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、又は１０ｎｍ以下で異なる、それぞれの第１のピーク波長及び第２のピーク波長を有し得る。
【００１６】
関連する方法、システム、及び物品も述べられる。
【００１７】
本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、上記概要は、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】
【００１８】
【図１】例示の広帯域光源の概略的な側面図又は断面図。
【図２ａ】例示の青色ＬＥＤ及び例示の蛍光体のスペクトル強度分布の理想化されたグラフ。
【図２ｂ】例示の二色性反射体のスペクトル反射率及びスペクトル透過率の理想化されたグラフ。
【図３】ＣＩＥ色度座標内に示される例示の色点のグラフ。
【図４】例示の広帯域光源の概略的な斜視図。
【図５】広帯域光源の部分の概略的な上面図又は平面図。
【図６】別の例示の広帯域光源の概略的な側面図又は断面図。
【図７】異なる入射角に対してモデル化された二色性反射体のスペクトル反射率のグラフであり、例示の青色ＬＥＤの正規化された電力スペクトルのグラフをその上に重ね合わせる。
【図８ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図８ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図９ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図９ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図１０ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図１０ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図１１ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図１１ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図１２ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図１２ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図１３ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図１３ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図１４ａ】モデル化された広帯域光源に対して下限検出面内の位置の関数としてモデル化された強度の空間的強度プロットであり、個々のＬＥＤが励磁されるために選択されることによって図面が異なる。
【図１４ｂ】それぞれ、上限検出面内のモデル化された強度が前図に示されることを除き、図８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ及び１４ａのものに対応する空間的強度プロット。
【図１５】図８〜１４と関連付けられる７つの異なる光源状態に対して計算された色点のグラフであり、ＣＩＥ色度座標内に色点が示される。  図中、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上述したように、本出願は特に、少なくとも２つのＬＥＤからの光によって励振され、又は励起される蛍光体層又は蛍光体材料を利用する、広帯域の固体光源を説明する。該光源はまた、該ＬＥＤからの光の少なくとも一部を該蛍光体層に反射する二色性反射体を含む。光が該ＬＥＤから該二色性反射体に伝搬するとき、それが該蛍光体層を通過しない。該第１のＬＥＤ及び該第２のＬＥＤは、該光源の広帯域光出力の第１の部分及び第２の部分のそれぞれに役割を果たす。該第１の広帯域光部分及び該第２の広帯域光部分もそれぞれ、広帯域であり、それぞれのそのような部分は好ましくは、名目上、白色である。ＬＥＤ、二色性反射体、及び蛍光体層は、第１の広帯域光部分が第２の広帯域光部分のものと異なる色を有するように構成され、配置される。第１の部分及び第２の部分の異なる色は、光源の広帯域光出力全体に対して合成色を生成するように組み合わせ、合成色は、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分の相対的比率又は相対量の関数である。
【００２０】
この点において、「発光ダイオード」又は「ＬＥＤ」は、最も実用的な実施形態では、放射光線が約４３０〜５３０ｎｍ、約４４０〜５００ｎｍ、又は約４４５〜４８０ｎｍの範囲内のピーク波長を有するが、可視光線、紫外線、赤外線にかかわらず、光を放射するダイオードを指す。用語ＬＥＤは、従来のもの又は超高輝度のものであるかによらず、「ＬＥＤ」として市販されている非コヒーレントな封入又はカプセル化された半導体デバイスを含む。「ＬＥＤダイ」は、最も基本的な形態、即ち、半導体加工手順によって製造される個々の構成要素又はチップの形態のＬＥＤである。例えば、ＬＥＤダイは、１つ以上のＩＩＩ族元素の組み合わせ及び１つ以上のＶ族元素の組み合わせから形成され得る（ＩＩＩ〜Ｖ族半導体）。好適なＩＩＩ〜Ｖ族半導体材料の例には、窒化ガリウムなどの窒化物、及びリン化インジウムガリウムなどのリン化物が挙げられる。他のタイプのＩＩＩ〜Ｖ族材料も使用可能であり、同様に周期表の他の族の無機物質も使用可能である。構成要素又はチップは、デバイスに電圧を加えるための電力の適用に好適な電気接点を含むことができる。例としては、ワイヤボンディング、テープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）、又はフリップチップボンディングが挙げられる。構成要素又はチップの個々の層及びその他の機能的要素は、通常、ウェハスケールで形成された後、仕上がったウェハは個々の小片部に切られて、多数のＬＥＤダイとなることができる。ＬＥＤダイは、表面実装、チップオンボード、又は他の既知の実装形態を構成するように構成されてもよい。いくつかのパッケージ型ＬＥＤは、ＬＥＤダイの上のポリマーカプセル材料及びそれに関連付けられる反射体カップを形成することによって製造される。ＬＥＤは、いくつかの基板のうちの１つの上に成長させられ得る。例えば、ＧａＮ  ＬＥＤは、エピタキシーによってサファイア、シリコン、及び窒化ガリウム上に成長させられ得る。本出願の目的の「ＬＥＤ」はまた、一般的にＯＬＥＤと呼ばれる、有機発光ダイオードを含むことを考慮される必要がある。
【００２１】
図１において、例示の広帯域光源１１０の概略的な側面図又は断面図が見られる。光源１１０の基板１１２は、ＬＥＤ  １２１、１２２、蛍光体材料層（第１の蛍光体本体１２９ａ及び第２の蛍光体本体１２９ｂからなる）、及び二色性反射体１１６を担持する。このＬＥＤは、場合によっては、青緑色光又は緑色光も使用され得るが、例えば、主に紫外線又は青色光などの比較的短い波長の光を典型的に放射する。このＬＥＤは、露出の外表面からあらゆる方向にそのような光を放射することができ、この光は、それが二色性反射体１１６に衝突する前に、有界空間１１４を伝搬する。二色性反射体１１６は、このＬＥＤ光の少なくとも一部、場合によっては、実質的に全てを反射する。反射されない二色性反射体１１６に衝突する、いかなるＬＥＤ光は、二色性反射体によって透過される代わりに、典型的に吸収されない。
【００２２】
二色性ミラー又は二色性フィルタと呼ばれることもある、二色性反射体は、いくつかの光波長に対して高反射率及び低透過率、他の光波長に対して低反射率及び高透過率を有するように設計される反射体である。そのような反射体は通常、反射されないいかなる光が少なくとも可視波長、近赤外波長、近紫外波長にわたって実質的に透過され、逆もまた同様であるように、ほとんど吸収しない。そのような反射体は、二酸化ケイ素及び二酸化チタンの交互層等の大きな屈折率ミスマッチを有する材料の交互配列内に典型的に、大量の光学的に薄いミクロ層を含むが、他の好適な無機材料又は有機材料も使用され得る。そのような反射体は、ガラス又は他の好適な基板上の交互層の真空蒸着によって製造され得る。あるいは、好適な反射フィルムは、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号及び同第６，７８３，３４９号に記載されるように、交互ポリマー材料の共押出成形及び結果として生じる多層ポリマーウェブを伸張させることを伴い得る連続プロセスによって製造され得る。二色性反射体に使用される材料及び使用される製造方法にかかわらず、反射体は、本明細書の別の箇所で記載されるように、波長の関数として望ましい反射特性をもたらすように調整される大量のミクロ層に対して層厚さプロファイルが設けられる。この点において、米国特許第６，９６７，７７８号を参照する。この厚さプロファイルは、例えば、ロングパスフィルタ又はノッチフィルタとして動作する二色性反射体を提供するように調整され得る。場合によっては、二色性反射体は、所定の波長で別に直交偏光状態を反射する、多層ミラーフィルム、反射偏光子、及び／又はミラー等の部分偏光反射体であってもよく、又は含んでもよい。
【００２３】
二色性反射体１１６は、ＬＥＤ  １２１によって放射される光の少なくとも一部分を反射し、反射が１００％又はそれに近くない限り、そのようなＬＥＤ  １２１光の残りの部分を透過するように調整され得る。二色性反射体１１６はまた、他のＬＥＤ  １２２によって放射される光の少なくとも一部分を反射し、ＬＥＤ  １２２光の反射が１００％又はそれに近くない限り、そのようなＬＥＤ  １２２光の残りの部分を透過することができる。（場合によっては、二色性反射体は、ＬＥＤ  １２１等の１つのＬＥＤからの全ての光を実質的に反射し、そのようなＬＥＤが同じ発光スペクトルを有する場合においても、ＬＥＤ  １２２等の別のＬＥＤからの光の一部分を透過することができる。）反射体１１６は好ましくは、ＬＥＤのうちの所定の１つによって放射され、反射体１１６によって反射される光が蛍光体本体１２９ａ、１２９ｂのうちの所定の１つ等の蛍光体層の局部的な部分に向けられるように凹形状を有する。例示的実施形態では、反射体１１６は、半球形状、部分的球状、又は非球面形状等の他の湾曲形状を有することができ、ＬＥＤ及び蛍光体層は、二色性反射体によって反射されるＬＥＤからの光が蛍光体層上の増加した強度の像、スポット、又は類似の局部的な領域を生成するようにそのような反射体に対して位置決めされ得る。例えば、図１の反射体１１６が名目上、基板１１２の上面１１２ｂ又はその近くに配設される点１１２ａ又はその近くの曲率中心を有する半球形である場合、かつＬＥＤ  １２１、１２２、及び蛍光体１２９ａ、１２９ｂが、それらの関連のある外表面が表面１１２ｂに十分に近いように比較的低いプロファイルである場合、二色性反射体は、蛍光体本体１２９ａの上にＬＥＤ  １２１の像又は同様のものを形成することができ、蛍光体本体１２９ｂの上にＬＥＤ  １２２の像又は同様のものを形成することもできる。
【００２４】
この点において、図１は、光線１３１ａを放射するＬＥＤ  １２１、ＬＥＤによってあらゆる方向に放射される光の典型を示す。これらの光線は、（蛍光体層を通過せず）有界空間１１４を通過し、凹状、湾曲した二色性反射体１１６に当たる。これらの光線の少なくとも一部分は、光線１３１ｂとして反射体１１６によって反射される。場合によっては、最初の光線１３１ａの残りの部分は、光線１３１ｃとして反射体１１６によって透過される。反射された光線１３１ｂは、蛍光体本体１２９ｂを超える蛍光体本体１２９ａに優先的に向けられ、したがって蛍光体本体１２９ａの上でＬＥＤ  １２１の少なくとも粗像を提供する。同様に、ＬＥＤ  １２２は、放射する光線１３２ａ、更に、ＬＥＤによってあらゆる方向に放射される光の典型を示す。これらの光線は、有界空間１１４を通過し、凹状、湾曲した二色性反射体１１６に当たる。これらの光線の少なくとも一部分は、光線１３２ｂとして反射体１１６によって反射され、場合によっては、最初の光線１３２ａの残りの部分は、光線１３２ｃとして反射体１１６によって透過される。反射された光線１３２ｂは、蛍光体本体１２９ａより多く蛍光体本体１２９ｂに優先的に向けられ、したがって蛍光体本体１２９ｂの上でＬＥＤ  １２２の少なくとも粗像を提供する。
【００２５】
ＬＥＤ  １２１によって放射され、二色性反射体によって反射される光は、蛍光体本体１２９ａを励起するスペクトル分布を有し、その本体に蛍光体光１２９ａ−１を放射させる。この蛍光体光は典型的に、あらゆる方向に放射される。同様に、ＬＥＤ  １２２によって放射され、二色性反射体によって反射される光は、蛍光体本体１２９ｂを励起するスペクトル分布を有し、その本体が更に典型的にあらゆる方向に蛍光体光１２９ｂ−１を放射させる。蛍光体光１２９ａ−１、１２９ｂ−１は、二色性反射体１１６によって実質的に透過される。反射体は、例えば、蛍光体光１２９ａ−１及び蛍光体光１２９ｂ−１のそれぞれの少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、又はそれ以上を透過することができ、そのような透過された蛍光体光は、光源１１０の広帯域出力全体に寄与する、蛍光体光１３９として図１に総じて示される。蛍光体のそれぞれによって放射される光は典型的に、例えば、それぞれが少なくとも１００ナノメートルのスペクトル幅にわたって光を放射する、広帯域である。この広帯域光は、図２ａの曲線２１２によって示される１つ等の連続広帯域内に分布されてよく、あるいは離間した狭い発光線の収集の場合のようなスパイクした分布を有してよく、あるいは狭い発光線と連続広帯域の組み合わせであってよい。異なる蛍光体本体によって放射される蛍光体光は、場合によっては、同じ構成及び／又は構造を有し、かつ、例えば、製造又は設計トレランス内の名目上、同じスペクトル分布の光を放射するために、蛍光体本体の一部若しくは全て又は蛍光体層全体に便利であり得るが、同じ種類である必要がなく、同じスペクトル分布を有する必要がないことに留意されたい。同様に、所定の広帯域光源（例えば、ＬＥＤ  １２１、１２２）に含まれる様々な個々のＬＥＤは、場合によっては、同じ種類であり、例えば、製造又は設計トレランス内の名目上、同じスペクトル分布の光を放射するために、個々のＬＥＤの一部又は全てに便利であり得るが、同じ種類である必要がなく、同じスペクトル分布を有する必要がない。場合によっては、所定の広帯域光源の個々のＬＥＤの一部又は全ては、約１００ｎｍ、約６０ｎｍ、約３０ｎｍ、約２０ｎｍ、又は約１０ｎｍ以下で互いに異なるそれぞれのピーク波長を有することができる。典型的なＬＥＤ発光スペクトルは、曲線２１０として図２ａに示される。そこで示されるように、所定のＬＥＤ／蛍光体の対に対して、蛍光体光は概して、ＬＥＤ光より長い波長で分布される。
【００２６】
均一かつ連続、不均一かつ不連続であるかによらず、蛍光体層は、１つ以上の好適な蛍光体材料を含む。蛍光体材料は好ましくは、ＬＥＤが蛍光体を励起することができ、蛍光を示させ、ないしは別の方法で蛍光体光を放射させることができるように、ＬＥＤのうちの少なくとも１つの発光スペクトルを有する波長で重なる範囲内の光を吸収する。多くの場合、所定の蛍光体材料は、電磁スペクトルの紫外線、青色、及び／又は青緑色部分内の光を吸収することができ、可視領域又は近可視領域内の光を放射することができる。蛍光体発光は、上述したように、比較的滑らかな広帯域又は不連続な組の細線であるスペクトル分布を有することができる。例示の蛍光体材料としては、既知の蛍光染料及び蛍光体が挙げられる。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（Ｃｅ：ＹＡＧ）は、使用され得る蛍光体の一例である。他の希土類をドープしたガーネット又は他の希土類をドープした材料はまた、光源の設計詳細及び制約に応じて、例えば、ユーロピウム及び／又はストロンチウムをドープしたケイ酸塩、窒化物、及びアルミン酸塩など、好適であり得る。
【００２７】
二色性反射体１１６がＬＥＤ  １２１、１２２によって放射されるＬＥＤ光を透過するかどうかにかかわらず、ＬＥＤは、広帯域光全体が好ましくは、名目上、白色である、光源１１０によって放射される広帯域光全体の一部分にそれぞれ役割を果たす。更に、それぞれのＬＥＤが役割を果たす広帯域光の部分もまた、好ましくは広帯域かつ名目上、白色である。
【００２８】
例えば、ＬＥＤ  １２１と関連付けられる第１の広帯域光部分は、二色性反射体１１６によって透過されるＬＥＤ  １２１からの一部の光、及び二色性反射体によって透過される蛍光体光１２９ａ−１の部分（ＬＥＤ  １２１によって励起される）からなってよく、透過された蛍光体光部分は、示された蛍光体光１３９の一部を構成する。ＬＥＤ  １２１が青色光を放射する場合、蛍光体光１２９ａ−１は、青色ＬＥＤ光と黄色蛍光体光の組み合わせが名目上、白色を提供するように黄色蛍光体光を放射することができる。ＬＥＤ  １２２と関連付けられる第２の広帯域光部分は、二色性反射体１１６によって透過されるＬＥＤ  １２２からの一部の光、及び二色性反射体（示される蛍光体光１３９の残りの部分を構成する）によって透過される蛍光体光１２９ｂ−１の部分（ＬＥＤ  １２２によって励起される）からなってよい。ＬＥＤ  １２２が青色光を放射する場合、蛍光体光１２９ｂ−１は、青色ＬＥＤ光と黄色蛍光体光の組み合わせが更に、名目上、白色を提供するように黄色蛍光体光を放射することができる。代替的実施形態では、二色性反射体１１６は、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分がＬＥＤ光をほとんど又は全く含まなくてよい場合、ＬＥＤ光１３１ａ、１３２ａをほとんど又は全く透過しないように構成されることができ、二色性反射体によって透過される蛍光体光１２９ａ−１、１２９ｂ−１のそれぞれの部分のみ代わりに含まれ得る。そのような場合には、蛍光体光１２９ａ−１及び蛍光体光１２９ｂ−１は、名目上、白色であり得るが、それでも少し異なる色又は色合いを有する。
【００２９】
ＬＥＤ  １２１と関連付けられる第１の広帯域光部分及びＬＥＤ  １２２と関連付けられる第２の広帯域光部分は望ましくは、少なくとも少し異なる第１の色及び第２の色をそれぞれ特徴とするように、少なくとも少し異なるスペクトル分布を有する。我々は、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分が異なる色を有するように製造され得るいくつかの機構を意図する。第１の機構では、二色性反射体に対して異なるＬＥＤの配置は、入射角の関数として二色性反射体の透過性質及び反射性質のスペクトルシフトと組み合わせて、２つＬＥＤが同一のスペクトル発光プロファイルを有するとしても、透過されたＬＥＤ光のスペクトル分布が他のＬＥＤに対して１つのＬＥＤでは異なり、かつ反射されたＬＥＤ光（蛍光体層を励起するために使用される）のスペクトル分布もまた、他のＬＥＤに対して１つのＬＥＤでは異なることを確実にするために使用され得る。したがって、例えば、二色性反射体の光軸から異なる半径方向距離に配設される同一の青色発光ＬＥＤは、入射角が増大するにつれて、より多くの青色ＬＥＤ光が二色性反射体によって平均して透過される結果として、二色性反射体によって透過される異なる量の青色光を生成することができる。第２の機構では、蛍光体層（又は、例えば蛍光体本体１２９ａ、１２９ｂなどの異なるＬＥＤと関連付けられるその部分）は、１つのＬＥＤによって励起される蛍光体光が別のＬＥＤによって励起される蛍光体光と異なるスペクトル分布又は色を有するように、異なる構成又は構造を有することができる。第３の機構では、ＬＥＤは、例えば、異なるピーク波長及び／又は異なる発光帯域幅若しくはスペクトル発光曲線の異なる形状を有することができるなど、少し異なる発光スペクトルを有するように選択され得る。第３の機構に関して、ＬＥＤ発光スペクトルの差はまた、二色性反射体の有効な反射特性及び透過特性が２つのＬＥＤでは同一であるとしても、かつ２つのＬＥＤと関連付けられる蛍光体層の部分が同一の構成及び構造を有するとしても、蛍光体層によって放射される蛍光体光のスペクトルの少なくともいくらかの差を典型的に生成することに留意されたい。前述の機構の全ては、少なくとも少し異なる色を有する個々のＬＥＤと関連付けられる広帯域光部分を提供するために、個々に又は任意の組み合わせで使用され得る。
【００３０】
異なる色を提供するための第１の機構に関して、図１に加えて図２ａ及び２ｂに読者の注意が向けられる。図２ａは、曲線２１０によって表される例示の青色ＬＥＤ、及び曲線２１２によって表される例示の蛍光体のスペクトル強度分布の理想化されたグラフである。これらの曲線は、典型的な構成要素の典型であることを意図され、限定的であることを必ずしも意図されない。図２ｂは、曲線２２０によって示される例示の二色性反射体のスペクトル反射率、及び曲線２２２によって示される例示の二色性反射体のスペクトル透過率の理想化されたグラフである。更に、これらの曲線は、典型であることを意図され、必ずしも限定的ではない。比較的鮮鋭な帯域端又は高反射率／低透過率から低反射率／高透過率への遷移を有するように二色性反射体を調整することによって、二色性反射体は、ＬＥＤ光を蛍光体により効率的に反射し、外側へ蛍光体光を透過することができる。曲線２２０、２２２は、面法線に対して測定して、ゼロ度の垂直入射、即ち、ゼロ度の入射角θで二色性反射体に衝突する光に対する反射率及び透過率の典型である。入射角θがゼロから増大するにつれて、二色性反射体の反射性質及び透過性質が変化する。どのようにこれらの性質が変化するかについての詳細は、例えば、使用されるミクロ層の数、ミクロ層の厚さプロファイル、並びに個々のミクロ層及び周囲媒質の屈折率などの二色性反射体の設計に依存する。非垂直入射で、反射性質及び透過性質は概して、入射光の異なる偏光成分、即ち、ｐ偏光成分（入射面に偏光される）及びｓ偏光成分（入射面に垂直に偏光される）によっても異なってくる。異なる色を提供するための第１の機構を説明する目的のため、我々は、偏光効果（例えば、我々は、２つの偏光成分に対して平均の透過スペクトル及び反射スペクトルを考慮に入れる）を無視し、我々は、所定の二色性反射体の平均の透過スペクトル及び反射スペクトルが典型的に、入射角θが増大するにつれて、図２ｂの矢印で指示される、より短い波長にシフトすることに留意することによって入射角θへのスペクトル依存性を一般化する。
【００３１】
二色性反射体と関連付けられるこの角度シフトは、第１のＬＥＤからの光が二色性反射体に衝突する少なくとも一部の入射角に対して、二色性反射体の平均の透過スペクトル又は反射スペクトルの帯域端又は遷移領域が、第１のＬＥＤのスペクトル発光とある程度の波長で重なるように、二色性反射体及び少なくとも第１のＬＥＤを調整することによって色の目的に利用され得る。スペクトルの重なりの程度又は範囲は、第１のＬＥＤによって放射される光のどの部分が透過されるか、かつどの部分が蛍光体層に反射されるか決定する。第２のＬＥＤは次に、第２のＬＥＤからの光が第１のＬＥＤと関連付けられる角度の同位角又は範囲と異なる角度の所定の角度又は範囲で二色性反射体に衝突するように、二色性反射体に対して位置決めされ得る。どのように第２のＬＥＤの配置が二色性反射体に対して第１のＬＥＤのものと異なるかによって、二色性反射体の平均の透過スペクトル又は反射スペクトルの遷移領域を有する第２のＬＥＤのスペクトル発光のスペクトルの重なりの程度又は範囲（いくらかでもあれば）は、第１のＬＥＤと関連付けられる対応するスペクトルの重なりとは異なって製造され得る。例えば、第１のＬＥＤと比較して第２のＬＥＤと関連付けられる入射角の異なる範囲により、第２のＬＥＤのスペクトル発光は、第１のＬＥＤに対して、第２のＬＥＤによって放射されるより少ない（ほとんど又は全くないことを含む）ＬＥＤ光が透過され、かつより多くのそのような光が反射され得るとすぐ、第１のＬＥＤと関連付けられる重なりより少ない程度に二色性反射体の平均の透過スペクトル又は反射スペクトルの遷移領域と重なることができる。あるいは、第２のＬＥＤのスペクトル発光は、第１のＬＥＤに対して、第２のＬＥＤによって放射されるより多くのＬＥＤ光が透過され、かつより少ないそのような光が反射され得るとすぐ、第１のＬＥＤと関連付けられる重なりより多い程度に二色性反射体の平均の透過スペクトル又は反射スペクトルの遷移領域と重なることができる。どちらの場合にも、スペクトルの重なりの差は、第１の広帯域光部分に存在する第１のＬＥＤの光の量と比較して、第２の広帯域光部分に存在する第２のＬＥＤの大体の光をもたらす。第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分に存在する、例えば、青色可視光であってもよく、含んでもよい、ＬＥＤ光の相対量のこの差は、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分の色、色温度、及び／又は相関色温度の差を生じさせ得る。
【００３２】
更に、異なる色を提供するための第１の機構を参照して、ＬＥＤ  １２１の放射面全体及び二色性反射体１１６の作業面領域全体を考慮に入れるとき、ＬＥＤ  １２１からの光が入射角の第１の角度にわたって二色性反射体に衝突することを図１に関連して読者は留意するであろう。同様に、ＬＥＤ  １２２の放射面全体及び二色性反射体１１６の作業面領域全体を考慮に入れるとき、ＬＥＤ  １２２からの光は、入射角の第１の範囲と異なる、入射角の第２の角度にわたって二色性反射体に衝突する。例えば、頂点１１６ａ又はその近くで二色性反射体の限定された部分を考慮されたい。頂点１１６ａで、二色性反射体１１６は、二色性反射体（光軸が広帯域光源１１０の光軸とも一致する）の対称軸又は光軸１１６ｂと一致する面法線を有する。この面法線に対して測定して、ＬＥＤ  １２１の放射面の様々な部分によって放射されるＬＥＤ光は、入射角の第１の範囲にわたって頂点１１６ａで二色性反射体に当たり、ＬＥＤ  １２２の放射面の様々な部分によって放射されるＬＥＤ光は、入射角の第２の範囲にわたって頂点１１６ａで二色性反射体に当たり、角度の第２の範囲は、角度の第１の範囲より大きい。言い換えれば、ＬＥＤ  １２２からのＬＥＤ光は、頂点１１６ａに当たるＬＥＤ  １２１からのＬＥＤ光より傾斜した入射角において頂点１１６ａで二色性反射体に当たる。この関係は、ＬＥＤ  １２１、１２２が点１１２ａ又は光軸１１６ｂに対して異なる半径方向距離に配設される事実の結果であり、頂点１１６ａに加え、二色性反射体の他の部分で、この関係もまた維持される。即ち、頂点１１６ａ以外の二色性反射体１１６に沿った点で、ＬＥＤ  １２２によって放射されるＬＥＤ光は同様に、ＬＥＤ  １２１によって放射されるＬＥＤ光より傾斜した入射角で二色性反射体に当たる。したがって、ＬＥＤ  １２２がＬＥＤ  １２１より大きな点１１２ａ及び／又は光軸１１６ｂからの半径方向距離に配設される事実により、ＬＥＤ  １２２によって放射される光は、平均してＬＥＤ  １２１によって放射される光より大きな入射角でＬＥＤの放射面全体及び二色性反射体の作業面全体を考慮に入れるとき、二色性反射体１１６に当たる。ＬＥＤ  １２２と関連付けられるより大きな平均の入射角は、ＬＥＤ  １２１と関連付けられる二色性反射体１１６の平均の反射特性及び透過特性に対してより短い波長（図２ｂの矢印参照）にシフトされる二色性反射体１１６に対して平均の反射特性及び透過特性をもたらす。二色性反射体１１６の特性の波長のこの有効なシフトは、ＬＥＤ  １２１より二色性反射体によって透過されるＬＥＤ  １２２からのより多くのＬＥＤ光（及び反射されるＬＥＤ  １２２からのより少ない光）をもたらすことができ、第１の広帯域光部分（ＬＥＤ  １２１と関連付けられる）と異なる色を有する第２の広帯域光部分（ＬＥＤ  １２２と関連付けられる）をもたらす。
【００３３】
点１１２ａ及び／又は光軸１１６ｂまでの半径方向距離の差から生じる二色性反射体に対して異なる平均の反射特性及び透過特性のこの同じ現象が、蛍光体本体１２９ｂに対して蛍光体本体１２９ａの二色性反射体によって透過される蛍光体光の量にも影響し得ることにも留意されたい。即ち、蛍光体本体１２９ａは、蛍光体本体１２９ｂより点１１２ａ及び／又は光軸１１６ｂに対してより小さな半径方向距離に配設される。その結果として、第１の広帯域光部分に含まれる、蛍光体本体１２９ａによって放射される蛍光体光は、蛍光体本体１２９ｂの入射角未満である平均の入射角で二色性反射体１１６に当たり、したがって蛍光体本体１２９ｂからの蛍光体光に対して二色性反射体の反射特性及び透過特性は、蛍光体本体１２９ａから蛍光体光に対してより短い波長にシフトされる。少なくとも蛍光体光の一部の入射角で、二色性反射体の帯域端又は遷移領域が（（典型的に）より短い波長の）蛍光体光スペクトル分布と重なる場合において、これは、蛍光体本体１２９ａから透過された蛍光体光と比較して、蛍光体本体１２９ｂからより多くの蛍光体光を透過する二色性反射体をもたらすことができる。別の言い方をすれば、そのような状況の二色性反射体は、二色性反射体の光軸により近い蛍光体層の部分と比較して、二色性反射体の対称軸又は光軸からより遠い距離に配設される蛍光体層の部分からより多くの蛍光体光を透過することができる。幾何学的因子による透過された蛍光体光のこの差はまた、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分の色の差をもたらすことができ、又は寄与することができる。
【００３４】
第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分に対して異なる色を提供するための第２の機構に関して、これは、異なるＬＥＤと関連付けられる蛍光体層の部分に対する異なる構成又は構造を使用することを伴う。蛍光体本体１２９ａは、例えば、ＬＥＤ  １２１からの光が蛍光体本体１２９ｂより多く蛍光体本体１２９ａに二色性反射体１１６によって反射されるため、ＬＥＤ  １２１と関連付けられる。同様に、蛍光体本体１２９ｂは、ＬＥＤ  １２２からの光が蛍光体本体１２９ａより多く蛍光体本体１２９ｂに二色性反射体１１６によって反射されるため、ＬＥＤ  １２２と関連付けられる。異なる色を提供するための第２の機構によれば、蛍光体本体１２９ｂの構成は、本体１２９ａのものとは異なり製造され得る。例えば、異なる蛍光体材料、蛍光体材料の異なる混合、又は蛍光体材料若しくは混合した蛍光体材料の異なる濃度が使用され得る。蛍光体構成のこれらの差は、蛍光体層の異なる部分によって放射される蛍光体光が異なるスペクトル分布、即ち、異なる色、色温度、及び／又は相関色温度を有するように調整され得る。あるいは又は加えて、第２の機構は、蛍光体層の異なる部分に対して異なる構造を提供することによって実現され得る。例えば、蛍光体本体１２９ａ、１２９ｂは、異なる物理的厚さを有するように製造されることができ、及び／又は蛍光体本体の後面は、異なる反射率を有するように製造されることができ、例えば、高反射コーティング又は表面は、本体１２９ａの後方又はその背面で提供されることができ、より低い反射率の表面（又は吸収コーティング若しくは吸収面）は、本体１２９ｂの後方又はその背面で提供されることができる。蛍光体層の様々な部分に対する構造のそのような差は、蛍光体層の異なる部分によって放射される蛍光体光が異なるスペクトル分布、即ち、異なる色を有することを確実にするためにも使用され得る。
【００３５】
異なる色を提供するための第３の機構に関して、個々のＬＥＤは、例えば、それらが異なるピーク波長及び／又は異なる発光帯域幅若しくはスペクトル発光曲線の異なる形状を有することができるなど、異なる発光スペクトルを有するように選択され得る。好ましくは、ＬＥＤは、（広帯域光源が蛍光体層から蛍光をほとんど又は全く励起することができない１つ以上の追加のＬＥＤも備えることができるが）蛍光体層から蛍光放射線を励起するのに十分に短い波長を放射する。多くの場合、したがって、それは、電磁スペクトルの紫外線、青色、及び／又は青緑色領域内の光を放射するＬＥＤに対して望ましい。蛍光放射線を励起する広帯域光源に含まれる様々なＬＥＤは、例えば、それぞれのピーク波長を有するそれぞれのスペクトル分布内のＬＥＤ光を放射することができ、ピーク波長は、約４３０〜５３０ｎｍ、約４４０〜５００ｎｍ、又は約４４５〜４８０ｎｍに及ぶ。第１のそのようなＬＥＤ及び第２のそのようなＬＥＤは、１００ｎｍ、６０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、又は１０ｎｍ以下で異なる、それぞれの第１のピーク波長及び第２のピーク波長を有し得る。単一のモデル又は製品コードのＬＥＤの品質に対して商用注文がＬＥＤ販売業者に提出されるときでさえ、配達されたＬＥＤが、同一の発光スペクトルを有することができず、製造の変動によりピーク発光波長の無視できない変動を呈し得ることを出願者は留意する。そのようなＬＥＤは、ピーク波長又はスペクトル特性により分類され、又はごみ箱に入れられてよく、異なるスペクトル成分を有する異なる箱からのＬＥＤは次に、必要に応じて開示された広帯域光源に組み込むために選択され得る。ＬＥＤ発光スペクトルの差は好ましくは、ある程度まで異なる第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分に対して色を提供するのに十分である。
【００３６】
上述したように、ＬＥＤ発光スペクトルの差はまた、二色性反射体の有効な反射特性及び透過特性が２つのＬＥＤでは同一であるとしても、かつ２つのＬＥＤと関連付けられる蛍光体層の部分が同一の構成及び構造を有するとしても、蛍光体層によって放射される蛍光体光のスペクトル内に少なくともいくらかの差を典型的に生成する。
【００３７】
図１を更に参照すると、ＬＥＤと二色性反射体との間の有界空間１１４は、二色性反射体が独立型かつ自己支持であり得、又は二色性反射体が広帯域光源１１０の「外側」に位置する光透過性本体の内部凹状面に適用され得る場合、気体又は真空からなり得る。あるいは、有界空間１１４は、ＬＥＤ  １２１、１２２及び蛍光体本体１２９ａ、１２９ｂのうちの１つ、いくつか、又は全てをカプセル化する固体、液体、又はゼラチン状の光透過性材料で充填され得る。例示的実施形態では、有界空間は、シリコーンポリマー若しくはゲル等の純粋なカプセル材料又は他の好適な材料で充填される。そのようなカプセル材料は、物理的一体性を有する広帯域光源１１０を提供することができ、二色性反射体が容易に適用され得る好適な形状の凹状外表面を有するように容易に成形され得る。
【００３８】
基板１１２は、任意の好適な設計であり得る。基板は、必要に応じて可撓性又は剛性であってよい。基板はまた、電気的接続が広帯域光源のＬＥＤ又は他の電子構成要素に製造され得る、１つ以上の導電トレース、及び／又は穴若しくは「ビア」を含み得る。電気的接続は、ワイヤーボンド又は図面に示されていない他の好適な手段によってもなされ得る。
【００３９】
コントローラ１４０は、例えば、制御線１４１を介してＬＥＤ  １２１を駆動し、かつ制御線１４２を介してＬＥＤ  １２２を駆動する広帯域光源に含まれる様々なＬＥＤの駆動を駆動するために提供され得る。蛍光体本体１２９ａがＬＥＤ  １２１からのＬＥＤ光によって励起され、蛍光体本体１２９ｂがＬＥＤ  １２２からのＬＥＤ光によって励起されるため、コントローラ１４０が蛍光体層から放射される蛍光体光も制御することに留意されたい。
【００４０】
コントローラは、開ループ構成又は閉ループ構成で動作することができる。閉ループ構成では、コントローラは、１つ以上の検出器からの１つ以上の検出器信号を受信するように適合され、コントローラは、１つ以上の検出器信号の関数であり、又はそれに基づく、量又は比率で様々なＬＥＤを駆動し、又は励磁する。したがって、１つ以上の検出器信号は、ＬＥＤの制御に対してフィードバックループとして使用され得る。簡単な場合、単一の検出器が使用されることができ、コントローラは、受信された検出器信号の振幅に応じて、異なる量又は異なる比率でＬＥＤを駆動することができる。他の事例では、複数の検出器が使用され得る。検出器（単数又は複数）は、光源の基板上、又は広帯域光源の様々な構成要素によって放射されるＬＥＤ及び／又は蛍光体光の一部を傍受するために必要に応じて他の部分に実装され得る。場合によっては、ＬＥＤのうちの１つ以上は、ＬＥＤに衝突する光がダイオードにわたって流れる電流を誘起することができるため、検出器として使用され得る。例えば、１つ以上のＬＥＤは、検出器出力がコントローラに供給される専用の検出器として使用され得る。あるいは又は加えて、１つ以上のＬＥＤは、それが光を放射するようにコントローラがＬＥＤを介して電流を駆動する発光状態と、コントローラがＬＥＤをゼロインピーダンス負荷又は低インピーダンス負荷に接続し、ＬＥＤによって生成される電流を監視する検知状態との間の時間又は開閉器内で交互に行うことができる。複数の検出器が使用される場合、検出器出力の比較又は他の組み合わせが検出器に入射する光の色の表示を提供することができるように、異なるスペクトル応答を有する検出器に有利であり得る。コントローラは、例えば、異なるスペクトル応答の検出器に対して２つの検出器出力の比率を取ることによってなど、色パラメータを計算し、ないしは別の方法で提供することができ、広帯域光源の出力光全体の色が望ましい範囲内にとどまるように、色パラメータを特定の境界内にとどまらせる方法で異なるＬＥＤに対して駆動信号を調整し、ないしは別の方法で制御することができる。
【００４１】
次に図３を参照すると、そこでＣＩＥ色度座標内にＣＩＥ色度図上に示される例示の色点のグラフが見られる。本明細者でより単純に色座標と呼ばれることもある、これらのＣＩＥ色度座標は、１９３１年にＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄｅ  ｌ’ｅｃｌａｉｒａｇｅ（「ＣＩＥ」又は国際照明委員会）によって開発された数学的に定義された色空間であると位置づける。ｘ及びｙ色度又は色座標は、図１のｘ−ｙ−ｚ（物理的）座標系と共に示されるように、物理的位置又は変位と関連付けられるｘ座標及びｙ座標と混合されるべきではない。物理座標とは異なり、（ｘ、ｙ）色度座標は、無単位である。単色光と関連付けられる点は、図３のグラフの曲線縁に沿って表示され、これらの点は、例えば、３８０、４５０、４６０、７８０ｎｍなどの単色光の波長で表示される。グラフのより中央領域において、曲線３０５は、プランク軌跡、即ち、Ｔｃがケルビンで表示される、黒体の物理温度Ｔｃの関数として理想的な黒体光源の色座標を示す。曲線３０５上に位置する任意の所定の色点に関して、その点の色温度は、ケルビンで表される、その点に対する黒体の物理温度に等しい。曲線３０５上に位置しない色点に関して、この色は、「相関色温度」を単位として表され得る。相関色温度は、所定の色点がプランク軌跡に十分に近い場合、知覚色が所定の色点のものに最も密接に類似している理想的な黒体の色温度である測色の当該技術分野において既知である。
【００４２】
また、白色及び近白色が認められる、図３のグラフの中央領域において、２つの例示的色点３１０、３１４が示され、線分３１４が点に接続して示される。色点３１０は、例えば、二色性反射体１１６によって透過される蛍光体光１２９ａ−１の部分、及び二色性反射体１１６によって透過される対応するＬＥＤ光１３１ａの部分（いくらかでもあれば）からなる、光源１１０から放射する光など、第１の広帯域光部分の色を表す。色点３１２は、例えば、二色性反射体１１６によって透過される蛍光体光１２９ｂ−１の部分、及び二色性反射体１１６によって透過される対応するＬＥＤ光１３２ａの部分（いくらかでもあれば）からなる、光源１１０から放射する光など、第２の広帯域光部分の色を表す。第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分は、上述した色調整機構のうちの１つ以上を使用して、（ＣＩＥ色度図上に示されるように）異なる色、及び／又は色温度若しくは相関色温度を有するように調整される。例えば、点３１２は、上述したように、可視青色光を放射することができるＬＥＤ  １２２が、可視青色光を放射することもできるＬＥＤ  １２１より大きな光軸１１６ｂからの半径方向距離に配置される結果として短い波長（青色）可視光のより高い比率を有し得る。第１のＬＥＤ（例えばＬＥＤ  １２１）のみが励磁され、第２のＬＥＤ（例えばＬＥＤ  １２２）がオフにされる場合、光源１１０からの広帯域発光全体は、第１の広帯域光部分のみを含み、光源１１０からの発光全体は、点３１０によって表される色を有する。一方、第２のＬＥＤ（例えばＬＥＤ  １２２）のみが励磁され、第１のＬＥＤ（例えばＬＥＤ  １２１）がオフにされる場合、光源１１０からの広帯域発光全体は、第２の広帯域光部分のみを含み、光源１１０からの発光全体は、点３１２によって表される色を有する。これらの極端の間、即ち、ＬＥＤ  １２１、１２２の両方が励磁される場合、光源１１０からの広帯域発光全体は、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分の混合を含み、出力全体の色は、第１のＬＥＤが第２のＬＥＤより強く駆動される場合、点３１０により近くなり、かつ第２のＬＥＤがより強く駆動される場合、点３１２により近くなる、線分３１４上に重なる。このグラフから、広帯域光源の出力発光全体の色は、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤが励磁され、又は駆動される相対量を設定又は調整することによって設定され、又は調整されることができ、第１の広帯域光部分及び第２の広帯域光部分が光源の出力発光全体に存在する相対量を制御することが明らかである。
【００４３】
次に図４を参照すると、そこでカーテシアンｘ−ｙ−ｚ座標系に照らして示される、例示の広帯域光源４１０の概略的な斜視図が見られる。光源４１０は、本明細書に記載される他の基板と同じ又はそれに類似し得る、基板４１２を含む。基板４１２は、外表面４２９ａ及び参照点４２９ｂを有する蛍光体層４２９を担持する。１８個のＬＥＤは、蛍光体層の上ないしは別の方法でそれに隣接して配設され、ＬＥＤは、６つの隣接ＬＥＤの３つのくさび形の群４３０、４３２、４３４内に配置され、隣接ＬＥＤのそれぞれの群は、基板のくさび形領域内に配設される。ＬＥＤの３つのくさび形の群、並びに示された番号及びそれぞれの群内のＬＥＤの配向の配置は、多くの可能な配列のうちの１つであり、限定的な方法で解釈されるべきではない。例えば、くさびのような形状以外の形状もまた意図される。ＬＥＤは好ましくは、純粋なポリマー若しくはガラス又は他の好適な光透過性材料内にカプセル化され、カプセル材料の外表面は、二色性反射体４１６がそのような表面に適用されることができ、それに成形的に一致することができるように、凹状又は湾曲され得る。二色性反射体は、本明細書に記載される他の二色性反射体と同じ又はそれに類似し得る。二色性反射体４１６の形状は、頂点４１６ａ及び対称軸又は光軸４１６ｂを画定し得る。光軸４１６ｂは、光源４１０の光軸と一致し、参照点４２９ｂ及び頂点４１６ａを通過し得る。
【００４４】
隣接ＬＥＤの群は、蛍光体層４２９の非閉塞くさび形部分４４０、４４２、４４４によって互いに分離される。この点において、「非閉塞」は、ＬＥＤが実質的に存在しない蛍光体層４２９の部分を指す。更に、隣接ＬＥＤのそれぞれの群は、点４２９ｂの観点からすると、蛍光体層の非閉塞くさび形部分のうちの１つと概ね反対側である基板のくさび形領域内に存在する。基板（例えば、ＬＥＤのくさび形群４３０が存在する領域）のくさび形領域及び蛍光体層（例えば、部分４４０）の対応するくさび形部分のそれぞれの対は、点４２９ｂに対して概ね対称であり得る。光軸４１６ｂが点４２９ｂを通過するように二色性反射体４１６を構成することによって、かつ二色性反射体の好適な曲率半径を選択することによって、二色性反射体によって反射される隣接ＬＥＤのそれぞれのくさび形群からのＬＥＤ光の部分は、蛍光体層の対応するくさび形部分に（少なくともほぼ）撮像され得る。
【００４５】
点４２９ｂ及び／又は光軸４１６ｂからの異なる半径方向距離（ｘ−ｙ平面に平行に測定して）で配置される３つのＬＥＤ群のそれぞれの中の隣接ＬＥＤがまた示される。示された配列において、例えば、それぞれの群の中の１つのＬＥＤは、軸４１６ｂに最も近く配設され、それぞれの群の中の３つのＬＥＤは、軸４１６ｂから最も遠く配設され、それぞれの群の中の２つのＬＥＤは、軸４１６ｂから中間の距離に配設される。
【００４６】
光源４１０の一実施形態では、１８個のＬＥＤ全ては、同じＬＥＤ発光スペクトルによるＬＥＤ光を放射することができ、蛍光体層４２９は、蛍光体層の構成及び構造がくさび形部分４４０、４４２、４４４にわたってかつそれらの中で同じであるように均一な構成及び構造であり得るが、二色性反射体の性質は、異なる色を有する異なる広帯域光部分（異なるＬＥＤと関連付けられる）を提供するように調整され得る。特に、（隣接ＬＥＤのそれぞれの群の）１つの「近い」ＬＥＤの小群と関連付けられる第１の広帯域光源の色は、（隣接ＬＥＤのそれぞれの群の）２つの「中間」ＬＥＤの小群と関連付けられる第２の広帯域光源の色とは異なることができ、同様に、（隣接ＬＥＤのそれぞれの群の）３つの「遠い」ＬＥＤの小群と関連付けられる第３の広帯域光源の色とは異なり得る。これは、二色性反射体が１つの近いＬＥＤの小群と比較して２つの中間のＬＥＤの小群からのＬＥＤ光のより大きな割合を透過し、二色性反射体が２つの中間のＬＥＤの小群と比較して３つの遠いＬＥＤの小群からのＬＥＤ光のより大きな割合も透過するように、二色性反射体の平均の透過スペクトル又は反射スペクトルのスペクトル帯域端又は遷移領域が少なくともいくつかの入射角で２つの「中間の」ＬＥＤの少なくとも小群及び３つの「遠い」ＬＥＤの小群のスペクトル発光と重なることを確実にすることによって実現され得る。光軸４１６ｂからの増大する半径方向距離を有する透過された短い波長のＬＥＤ光の相対的増加は、異なる広帯域光部分の異なる色を提供することができる。そして、光源４１０からの広帯域光発光全体の色は、１つの近いＬＥＤの小群、２つの中間のＬＥＤの小群、及び３つの遠いＬＥＤの小群が励磁される、相対次数を制御することによって制御され、又は調整され得る。
【００４７】
光源４１０の別の実施形態では、異なる色は、異なるＬＥＤと関連付けられる蛍光体層の部分に対して異なる構成及び／又は構造を使用することによって異なる広帯域光部分のために達成され得る。例えば、ＬＥＤ群４３０の６つのＬＥＤによって励起される、蛍光体層４２９のくさび形部分４４０は、部分４４２及び／又は４４４のものとは異なる構成及び／又は構造を有し得る。光源からの広帯域光発光全体の色は次に、隣接ＬＥＤのうちの１つの群（例えば、ＬＥＤ群４３０）が隣接ＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ群４３２、４３４）のうちの他の群と比較して励磁される相対次数を制御又は調整することによって制御され、又は調整され得る。加えて又は別の方法では、くさび形部分４４０、４４２、４４４のうちの１つ、いくつか、又は全ては、光軸４１６ｂ又は参照点４２９ｂからの異なる半径方向距離に異なる構成及び／又は構造を有し得る。湾曲した二色性反射体４１６の撮像性質により、隣接ＬＥＤのそれぞれの群の中の１つの近いＬＥＤの小群は、参照点４２９ｂに最も近いくさび形の蛍光体部分のこの部分を優先的に励起する傾向があり、隣接ＬＥＤのそれぞれの群の中の２つの中間のＬＥＤの小群は、くさび形の蛍光体部分の中間部分を優先的に励起する傾向があり、隣接ＬＥＤのそれぞれの群の中の３つの遠いＬＥＤの小群は、参照点４２９ｂに最も遠いくさび形の蛍光体部分のこの部分を優先的に励起する傾向がある。したがって、半径方向に変化する蛍光体層は、１つの近いＬＥＤの小群、２つの中間のＬＥＤの小群、及び３つの遠いＬＥＤの小群が励磁される、相対次数を調整又は制御することによって光源４１０からの広帯域光発光全体の色を制御又は調整するために使用され得る。
【００４８】
光源４１０の別の実施形態では、異なる色は、異なる発光スペクトルを有する個々のＬＥＤを選択し、次いで異なる発光性質のＬＥＤが励磁される相対次数を制御又は調整することによって異なる広帯域光部分のために達成され得る。
【００４９】
図５は、光源４１０と同じ又はそれに類似し得る、広帯域光源５１０の部分の概略的な上面図又は平面図を示す。カーテシアンｘ−ｙ−ｚ座標系に対して描写される光源５１０において、蛍光体層及び／又は基板は、６つのくさび形領域又は部分、互いに実質的に一致し得る対向する対に分割される。１８個のＬＥＤは、図４に示されるもの、即ち、６つの隣接ＬＥＤの３つのくさび形群５３０、５３２、５３４に類似の方法で基板又は蛍光体層上に配置され、隣接ＬＥＤのそれぞれの群は、基板のくさび形領域のうちの１つの中に配設される。ＬＥＤのこれらの群のそれぞれは、デバイスの中心に示される中心点（表示せず）の観点からすると、蛍光体層の非閉塞くさび形部分と反対側に配置される。したがって、ＬＥＤ群５３０は、くさび形の蛍光体部分５４０と反対側に配置され、ＬＥＤ群５３２は、くさび形の蛍光体部分５４２と反対側に配置され、ＬＥＤ群５３４は、くさび形の蛍光体部分５４４と反対側に配置される。例示的実施形態では、凹状二色性反射体が図５に示される光源の部分を部分的又は完全に覆うように提供される。本明細書の別の箇所で述べたように二色性反射体と同じ又はそれに類似であり得る二色性反射体は、光透過性カプセル材料の表面上に配設されることができ、ｚ軸に平行である対称軸又は光軸を有することができ、中心点（表示せず）を通過する。そのような反射体は、異なるＬＥＤが蛍光体層の異なる部分を主に励起するように蛍光体層の選択された部分に様々なＬＥＤからの少なくとも一部の光を反射することができる。我々が中心点から異なる半径方向距離に小部分からなるものとして蛍光体部分５４０、５４２、５４４、即ち、小部分５４０−１、５４０−２、５４０−３、５４０−４からなる部分５４０、小部分５４２−１、５４２−２、５４２−３、５４２−４からなる部分５４２、及び小部分５４４−１、５４４−２、５４４−３、５４４−４からなる部分５４４を考慮に入れる場合、二色性反射体は、以下の様々な蛍光体層の小部分に優先的に様々なＬＥＤからのＬＥＤ光を反射することができる：
【００５０】
ＬＥＤ  ５２１ａから蛍光体小部分５４０−２への光；
ＬＥＤ  ５２２ａ、５２３ａから蛍光体小部分５４０−３への光；
ＬＥＤ  ５２４ａ、５２５ａ、５２６ａから蛍光体小部分５４０−４への光；
ＬＥＤ  ５２１ｂから蛍光体小部分５４２−２への光；
ＬＥＤ  ５２２ｂ、５２３ｂから蛍光体小部分５４２−３への光；
ＬＥＤ  ５２４ｂ、５２５ｂ、５２６ｂから蛍光体小部分５４２−４への光；
ＬＥＤ  ５２１ｃから蛍光体小部分５４４−２への光；
ＬＥＤ  ５２２ｃ、５２３ｃから蛍光体小部分５４４−３への光；
ＬＥＤ  ５２４ｃ、５２５ｃ、５２６ｃから蛍光体小部分５４４−４への光。
【００５１】
ＬＥＤ光の優先的反射が特定の蛍光体小部分に衝突するために所定のＬＥＤからの反射されたＬＥＤ光の全てに関してあまりにも狭く解釈されるべきではなく、そのようなＬＥＤからの一部の反射されたＬＥＤ光もまた、他の蛍光体小部分及び／又は他のＬＥＤ若しくは光源の他の要素に衝突し得ることを読者は留意するであろう。
【００５２】
光源５１０の一実施形態では、１８個のＬＥＤ全ては、同じＬＥＤ発光スペクトルによるＬＥＤ光を放射することができ、蛍光体層は、蛍光体層の構成及び構造がくさび形部分５４０、５４２、５４４にわたってかつそれらの中で同じであるように均一な構成及び構造であり得るが、二色性反射体の性質は、異なる色を有する異なる広帯域光部分（異なるＬＥＤと関連付けられる）を提供するように調整され得る。特に、「近い」ＬＥＤ  ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃの小部分と関連付けられる第１の広帯域光部分の色は、「中間の」ＬＥＤ  ５２２ａ、５２３ａ、５２２ｂ、５２３ｂ、５２２ｃ、５２３ｃの小部分と関連付けられる第２の広帯域光部分の色と異なることができ、同様に、「遠い」ＬＥＤ  ５２４ａ、５２５ａ、５２６ａ、５２４ｂ、５２５ｂ、５２６ｂ、５２４ｃ、５２５ｃ、５２６ｃの小部分と関連付けられる第３の広帯域光部分の色と異なり得る。これは、二色性反射体が１つの近いＬＥＤ  ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃの小群と比較して中間のＬＥＤの小群からのＬＥＤ光のより大きな割合を透過し、二色性反射体が中間のＬＥＤの小群と比較して遠いＬＥＤの小群からのＬＥＤ光のより大きな割合も透過するように、二色性反射体の平均の透過スペクトル又は反射スペクトルのスペクトル帯域端又は遷移領域が少なくともいくつかの入射角で「中間の」ＬＥＤ  ５２２ａ、５２３ａ、５２２ｂ、５２３ｂ、５２２ｃ、５２３ｃの少なくとも小群及び「遠い」ＬＥＤ  ５２４ａ、５２５ａ、５２６ａ、５２４ｂ、５２５ｂ、５２６ｂ、５２４ｃ、５２５ｃ、５２６ｃの小群のスペクトル発光と重なることを確実にすることによって実現され得る。二色性反射体の光軸からの増大する半径方向距離を有する透過された短い波長のＬＥＤ光の相対的増加は、異なる広帯域光部分の異なる色を提供することができる。そして、光源５１０からの広帯域光発光全体の色は、近い、中間の、及び遠いＬＥＤの小群が励磁される、相対次数を制御することによって制御され、又は調整され得る。
【００５３】
光源５１０の別の実施形態では、異なる色は、異なるＬＥＤと関連付けられる蛍光体層の部分に対して異なる構成及び／又は構造を使用することによって異なる広帯域光部分のために達成され得る。例えば、ＬＥＤ群５３０のうちの６つのＬＥＤによって励起される、くさび形領域５４０は、部分５４２及び／又は５４４のものとは異なる構成及び／又は構造を有し得る。光源からの広帯域光発光全体の色は次に、隣接ＬＥＤのうちの１つの群（例えば、ＬＥＤ群５３０）が隣接ＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ群５３２、５３４）のうちの他の群と比較して励磁される相対次数を制御又は調整することによって制御され、又は調整され得る。加えて又は別の方法では、くさび形部分５４０、５４２、５４４のうちの１つ、いくつか、又は全ては、二色性反射体又は中心点（表示せず）の光軸から異なる半径方向距離に異なる構成及び／又は構造を有し得る。凹状の二色性反射体の撮像性質により、隣接ＬＥＤのそれぞれの群の中の１つの近いＬＥＤの小群は、中心点に最も近いくさび形の蛍光体部分のこの部分を優先的に励起する傾向があり、隣接ＬＥＤのそれぞれの群の中の２つの中間のＬＥＤの小群は、くさび形の蛍光体部分の中間部分を優先的に励起する傾向があり、隣接ＬＥＤのそれぞれの群の中の３つの遠いＬＥＤの小群は、中心点に最も遠いくさび形の蛍光体部分のこの部分を優先的に励起する傾向がある。したがって、半径方向に変化する蛍光体層は、近いＬＥＤ、中間のＬＥＤ、及び遠いＬＥＤの小群が励磁される、相対次数を調整又は制御することによって光源５１０からの広帯域光発光全体の色温度を制御又は調整するために使用され得る。
【００５４】
光源５１０の別の実施形態では、異なる色は、異なる発光スペクトルを有する個々のＬＥＤを選択し、次いで異なる発光性質のＬＥＤが励磁される相対次数を制御又は調整することによって異なる広帯域光部分のために達成され得る。
【００５５】
図６は、光源４１０及び５１０と同じ又はそれに類似し得る、別の例示の広帯域光源６１０の概略的な側面図又は断面図である。カーテシアンｘ−ｙ−ｚ座標系に対して描写される光源６１０において、ＬＥＤ  ６２１ａ、６２２ａ、６２５ａ、６２１ｃ、６２２ｃ、６２４ｃは、蛍光体層６２９の主表面６２９ａ上に配設され、同様に反射基板６１８上に配置される。ＬＥＤは、第１の封入成員６１７内にカプセル化され、その上に第２の封入成員６１４が形成される。第１の封入成員及び第２の封入成員は、例えば、異なる透明ポリマーなどの異なる光透過性材料からなり得るが、他の実施形態では、第１の封入成員及び第２の封入成員は、成員が単一の構成要素を形成するように同じ材料で製造され得る。第１の成員６１７と接触して平面６１４ａを有する第２の成員６１４が示される。第２の成員もまた、二色性反射体６１６を形成される湾曲した外表面を有する。湾曲した外表面及び二色性反射体６１６の凹形状は、対称軸又は光軸６１６ｂを画定し、二色性反射体の頂点６１６ａ及び蛍光体層６２９の表面６２９ａ上の中心点６２９ｂを通過する。
【００５６】
図６の視界では、表面６２９ａ上のＬＥＤの配列又は配置に関して完全な情報を提供しない。一実施形態では、ＬＥＤは、図４及び５に示されるものに類似するくさび形領域内に一緒に集められ得る。例えば、ＬＥＤ  ６２１ａ、６２２ａ、６２５ａは、図５のＬＥＤ  ５２１ａ、５２２ａ、５２３ａ、５２４ａ、５２５ａ、５２６ａに類似する６つの隣接ＬＥＤの群内の３つのＬＥＤであり得、ＬＥＤ  ６２１ｃ、６２２ｃ、６２４ｃは、図５のＬＥＤ  ５２１ｃ、５２２ｃ、５２３ｃ、５２４ｃ、５２５ｃ、５２６ｃに類似する６つの隣接ＬＥＤの群のうちの３つのＬＥＤであり得る。あるいは、ＬＥＤは、所定のＬＥＤからの光が二色性反射体６１６によって他のＬＥＤによって実質的に閉塞されない蛍光体表面６２９ａの部分に反射されるように、隣接ＬＥＤの群、分散した若しくは離間した配列、又は隣接ＬＥＤと分散したＬＥＤの組み合わせのいずれかの任意の他の配列で表面６２９ａ上に位置決めされ得る。いずれの場合でも、光がＬＥＤのうちの１つ、いくつか、又は全てから二色性反射体に伝搬するとき、それが蛍光体層を通過しない。ＬＥＤは、リード線、ワイヤーボンド、又は簡単にするために示されない他の導電素子によってコントローラに接続され得る。
【００５７】
蛍光体層は、本明細書の別の箇所で記載される蛍光体層と同じ又はそれに類似し得、本明細書の別の箇所で記載される１つ以上の蛍光体材料を含み得る。一実施形態では、蛍光体層は、多数の蛍光体粒子が分散される透明ポリマー層をであってもよく、又は含んでもよい。蛍光体層６２９は、少なくとも一部の反射されたＬＥＤ光が層６２９を通じて完全に伝搬し、反射基板６１８に当たるように、層６２９が部分的に光透過性であることができるように十分に小さい厚さｔ３を有すると仮定される。反射基板によって反射されるＬＥＤ光は次に、蛍光体材料によって吸収されるべき別の機会のため、蛍光体層６２９を介して戻って伝搬する。
【００５８】
光源６１０は、上述した技術のいずれかを使用して、異なる色を有する複数の広帯域光部分からなる広帯域光発光全体を提供するように構成され得る。
【００５９】
例えば、二色性反射体６１６は、二色性反射体が他のＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ  ６２１ａ及び６２１ｃ等の光軸６１６ｂへのより小さな半径方向距離に配設されるＬＥＤ）と比較して、いくつかのＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ  ６２５ａ及び６２４ｃ等の光軸６１６ｂへのより大きな半径方向距離に配設されるＬＥＤ）からのＬＥＤ光のより大きな割合を透過するように、少なくともいくつかの入射角でＬＥＤのうちの１つ、いくつか、又は全てのスペクトル発光と重なる平均の透過スペクトル又は反射スペクトルのスペクトル帯域端又は遷移領域を有し得る。光軸６１６ｂからの増大する半径方向距離を有する透過された短い波長のＬＥＤ光の相対的増加は、異なる広帯域光部分の異なる色を提供することができる。光源６１０からの広帯域光発光全体の色は次に、例えば、ＬＥＤを励磁するために使用されるそれぞれの電気駆動電流を制御することによって異なるＬＥＤが励磁される相対次数を制御することによって制御され、又は調整され得る。
【００６０】
あるいは、異なる色は、上述されるように、異なるＬＥＤと関連付けられる蛍光体層６２９の部分に対して異なる構成及び／又は構造を使用することによって異なる広帯域光部分のために達成され得る。更に、異なる色は、異なる発光スペクトルを有する個々のＬＥＤを選択し、次いで異なる発光性質のＬＥＤが励磁される相対次数を制御又は調整することによって異なる広帯域光部分のために達成され得る。
【００６１】
モデル化された実施例
図６に示されるものに類似する広帯域光源を光学設計ソフトウェアでモデル化した。モデル化された設計は、図５の平面図に実質的に示すように、６つの隣接ＬＥＤの３つの群に配置される１８個のＬＥＤを利用される光源を仮定した。同一の物理的性質及び光学的性質を有する１８個のＬＥＤを仮定した。１ｍｍ×１ｍｍの寸法及び１０ミクロンの厚さ（図６の寸法ｔ１参照）の平面図の正方形形状を有するサファイア上の窒化ガリウム（ＧａＮ／サファイア）ＬＥＤダイである、それぞれのＬＥＤを仮定した。全波長で５０％の反射率を有するそれぞれのＬＥＤの正方形表面の後方又はその背面を仮定した。それぞれのＬＥＤダイが４５５ｎｍのピーク波長及び１５ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）として測定して、スペクトル幅を有する発光帯内の青色光を放射すると仮定した。曲線７１６として図７の正規化された電力スケール上にこの青いＬＥＤ光を示す。図７のグラフはまた、更に後述するように、異なる入射角に対してモデル化された二色性反射体のスペクトル反射率を示す。
【００６２】
１．４１の屈折率及び４９ミクロンの物理的厚さ（図６の寸法ｔ２参照）を有するシリコーンマトリックスに浸されるＬＥＤを仮定した。Ｓｃｈｏｔｔ（商標）ＢＫ７ガラスとしてシミュレーションされた、図６の要素６１４に対応する屈折率１．５の半球形レンズがシリコーン層上にあった。半球形レンズが図６に示すように７．５ｍｍの曲率半径並びに対称頂点及び対称軸を有すると仮定した。
【００６３】
二色性反射体が半球形レンズの湾曲した外表面全体を覆った。６つの層の対又は「光学的繰り返し単位」を形成するために、二酸化チタン（ＴｉＯ２）の６つのミクロ層と交互配置される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の６つのミクロ層を有する反射体を仮定した。この層の対の厚さプロファイルが図７に示すスペクトル反射率を提供するように調整した。曲線７１０は、０度（即ち、垂直入射）の入射角での二色性反射体の反射率である。曲線７１２は、本明細書の「平均値」がｓ偏光及びｐ偏光の平均値を指す場合、２０度の入射角での平均反射率である。曲線７１４は同様に、４０度の入射角での二色性反射体の平均反射率である。本項で呼ばれる入射角は、半球形レンズの媒質、即ち、屈折率１．５の媒質で測定した場合の入射角である。二色性反射体が吸収作用を有せず、したがって任意の所定の入射角及び波長に対して１００％マイナスの反射率パーセント（又は平均反射率パーセント）で二色性反射体の透過率パーセント（又は平均透過率パーセント）を容易に計算できると仮定した。
【００６４】
図７のグラフから、二色性反射体は、様々なＬＥＤからの光が二色性反射体に衝突する少なくとも一部の入射角に対してＬＥＤのスペクトル発光とある程度の波長で重なる帯域端又はスペクトル遷移領域を有することが分かる。この点において、様々なＬＥＤは、特にいくつかのＬＥＤ（例えば、図５のＬＥＤ  ５２１ａ、５２１ｂ、及び５２１ｃ参照）が二色性反射体の光軸への比較的小さな半径方向距離に配設され、かつ他のＬＥＤ（例えば、図５のＬＥＤ  ５２４ａ、５２５ａ、５２６ａ、５２４ｂ、５２５ｂ、５２６ｂ、５２４ｃ、５２５ｃ、及び５２６ｃ参照）が光軸への比較的大きな半径方向距離に配設される事実により、蛍光体層の表面上のＬＥＤの配列の結果として異なる入射角で二色性反射体に衝突する光を放射する。例えば、図５のＬＥＤ  ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃに対応するモデル化されたＬＥＤは、約０〜１２度の範囲にわたる入射角でモデル化された二色性反射体に衝突する光を放射する。一方、図５のＬＥＤ  ５２４ａ、５２６ａ、５２４ｂ、５２６ｂ、５２４ｃ、及び５２６ｃに対応するモデル化されたＬＥＤは、約０〜３１度の範囲にわたる入射角でモデル化された二色性反射体に衝突する光を放射する。本項で述べた入射角は、半球形レンズの媒質、即ち、屈折率１．５の媒質で測定した場合の入射角である。
【００６５】
直径１５ミクロンの球形粒子のＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を仮定して、その全域にわたる構成及び構造が均一であったモデル化された蛍光体層を屈折率１．８の透明材料内に均一に分布した。この層内の粒子の濃度は、立方ミリメートル当たり１５，０００個の粒子であった。蛍光体層の物理的厚さが１００ミクロンであると仮定した。Ｃｅ：ＹＡＧは、青色光及び紫外線を吸収し、黄色の外観を有する広帯域である比較的滑らかな発光帯内の光を放射する。黄色蛍光体光は、適量の青色ＬＥＤ光と組み合わされるとき、名目上、白色光を生成する。
【００６６】
モデル化された反射基板（図６の要素６１８参照）が銀の反射率に類似する可視波長全てに対する９４％の反射率を有すると仮定した。
【００６７】
このモデル化された広帯域光源を用いて、我々は、１８個のＬＥＤのうちの選択されたものを選択的に励磁することができ、生成された結果として生じる広帯域光の特性を観察した（計算した）。特に、我々は、半球形レンズの平面（図６の表面６１４ａ参照）と一致した下部観測平面、及び下部平面に平行であったが、半球形レンズの曲面の上方に配設され、２．３５ｍｍの距離によってレンズ（図６の点６１６ａ参照）の頂点から離間した、上部観測平面の２つの観測平面内の結果として生じる光の特性を計算した。これらの観測平面を通過するモデル化された光線を表にし、この情報を図８〜１４に示す空間的強度プロットに変換した。上部観測平面内の光に対する色座標及び相関色温度も計算した。用語「下部」及び「上部」が説明の便宜上のみに使用され、限定的な方法で解釈されるべきではないことに留意されたい。
【００６８】
第１の励磁スキームでは、６つの隣接ＬＥＤの１つの群内の全てのＬＥＤを等量で励磁し、残りの１２個のＬＥＤを励磁せず、「オフ」のままにした。したがって、図５のＬＥＤ配列を参照すると、くさび形ＬＥＤ群５３０内の６つのＬＥＤを等量で励磁し、他のＬＥＤを励磁しなかった。図８ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。図８ｂは、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。それぞれの図において、輪郭曲線は、等しい強度の曲線を表し、線種は、計算された強度値を用いてグラフの下部で表示される。それぞれの図のｘ軸及びｙ軸は、点（０、０）が光源（図５の表示されていない中心点及び図６の中心点６２９ｂ参照）の中心に対応する、観測平面の位置座標を表す。強度グラフのｘ軸及びｙ軸が図５のものとは異なり、強度グラフのｘ軸が図５のｙ軸に平行であり、強度グラフのｙ軸が図５のｘ軸に平行であることに留意されたい。
【００６９】
下部観測平面（図８ａ）において、隣接（励磁された）ＬＥＤのくさび形群に対応する照明領域８１０が見られ、蛍光体層が二色性反射体によって反射されたＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の照明領域８１２が見られる。上部観測平面（図８ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点８１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．３４１のＣＩＥのｘ値及び０．３５４のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が約５２９２Ｋ（５０１９℃）であった。
【００７０】
第２の励磁スキームでは、１つのＬＥＤのみを励磁し、残りのＬＥＤを「オフ」のままにした。励磁されたＬＥＤは、光軸に最も近いもののうちの１つであり、例えば、図５のＬＥＤ  ５２１ａを参照されたい。図９ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示し、図９ｂは、図８ａ及び８ｂそれぞれと同様に、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。下部観測平面（図９ａ）において、単一の励起されたＬＥＤに対応する照明領域９１０が見られ、蛍光体層が二色性反射体によって反射されるＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の照明領域９１２が見られる。上部観測平面（図９ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点９１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．４０８のＣＩＥのｘ値及び０．４６８のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が３９７６Ｋ（３７０３℃）であるように計算した。
【００７１】
第３の励磁スキームでは、２つのＬＥＤのみを励磁し、残りのＬＥＤを「オフ」のままにした。励磁されたＬＥＤは、光軸から中間の半径方向距離にあるものであり、例えば、図５のＬＥＤ  ５２２ａ及び５２３ａを参照されたい。図１０ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示し、図１０ｂは、図８ａ及び８ｂそれぞれと同様に、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。下部観測平面（図１０ａ）において、２つの励起されたＬＥＤに対応する照明領域１０１０が見られ、蛍光体層が二色性反射体によって反射されるＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の照明領域１０１２が見られる。上部観測平面（図１０ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点１０１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．３７７のＣＩＥのｘ値及び０．４１８のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が４３９９Ｋ（４１２６℃）であるように計算した。
【００７２】
第４の励磁スキームでは、３つのＬＥＤを励磁し、残りのＬＥＤを「オフ」のままにした。励磁されたＬＥＤは、光軸から最大の半径方向距離にあるものであり、例えば、図５のＬＥＤ  ５２４ａ、５２５ａ、及び５２６ａを参照されたい。図１１ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示し、図１１ｂは、図８ａ及び８ｂそれぞれと同様に、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。下部観測平面（図１１ａ）において、３つの励起されたＬＥＤに対応する照明領域１１１０が見られ、蛍光体層が二色性反射体によって反射されるＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の照明領域１１１２が見られる。上部観測平面（図１１ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点１１１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．３０３のＣＩＥのｘ値及び０．２８９のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が８１３５Ｋ（７８６２℃）であるように計算した。
【００７３】
第５の励磁スキームでは、１８個のＬＥＤ全てを等量で励磁し、ＬＥＤを「オフ」のままにしなかった。励磁されたＬＥＤが図５に示されるＬＥＤの全てに対応した。図１２ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示し、図１２ｂは、図８ａ及び８ｂそれぞれと同様に、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。下部観測平面（図１２ａ）において、隣接ＬＥＤ（図５のＬＥＤ群５３０、５３２、及び５３４それぞれ参照）の３つのくさび形群に対応する３つのくさび形の照明領域１２１０ａ、１２１０ｂ、１２１０ｃが見られ、蛍光体層がそれぞれのＬＥＤ群から二色性反射体によって反射されるＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の３つのくさび形の照明領域１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃが見られる。上部観測平面（図１２ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点１２１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．３４１のＣＩＥのｘ値及び０．３５５のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が５２９２Ｋ（５０１９℃）であるように計算した。
【００７４】
第６の励磁スキームでは、１８個のＬＥＤのうちの１５個を等量で励磁し、残り３つのＬＥＤを「オフ」のままにした。「オフ」のままにしたＬＥＤは、光軸に最も近く配設された隣接ＬＥＤ、即ち、残りのＬＥＤが励磁された、図５のＬＥＤ  ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃのそれぞれの群に１つであった。図１３ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示し、図１３ｂは、図８ａ及び８ｂそれぞれと同様に、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。下部観測平面（図１３ａ）において、３つのくさび形の照明領域１３１０ａ、１３１０ｂ、１３１０ｃが隣接ＬＥＤ（照射されたうちの１つを除く全て）の３つのくさび形群に対応し、蛍光体層がそれぞれの部分的に励磁されたＬＥＤ群から二色性反射体によって反射されるＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の３つのくさび形の照明領域１３１２ａ、１３１２ｂ、１３１２ｃが見られる。上部観測平面（図１３ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点１３１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．３３２のＣＩＥのｘ値及び０．３３８のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が５７２０Ｋ（５４４７℃）であるように計算した。
【００７５】
第７の励磁スキームでは、１８個のＬＥＤのうちの異なる組の１５個を等量で励磁し、残り３つのＬＥＤを「オフ」のままにした。この場合、「オフ」のままにしたＬＥＤは、光軸から最も遠く配設されたＬＥＤの列の中央であった隣接ＬＥＤ、即ち、残りのＬＥＤが励磁された、図５のＬＥＤ  ５２５ａ、５２５ｂ、５２５ｃのそれぞれの群に１つであった。したがって、隣接ＬＥＤのそれぞれの群に励磁されたＬＥＤをＶ字形パターンで配置した。図１４ａは、下部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示し、図１４ｂは、図８ａ及び８ｂそれぞれと同様に、上部観測平面で観察される光のモデル化された空間的強度を示す。下部観測平面（図１４ａ）において、３つのＶ字形（又はくさび形）の照明領域１４１０ａ、１４１０ｂ、１４１０ｃが隣接ＬＥＤの３つのＶ字形群に対応し、蛍光体層がそれぞれの部分的に励磁されたＬＥＤ群から二色性反射体によって反射されるＬＥＤ光によって励起される結果として放射される蛍光体光に対応する別の３つのＶ字形の照明領域１４１２ａ、１４１２ｂ、１４１２ｃが見られる。上部観測平面（図１４ｂ）において、光源によって放射される回転対称の光点１４１４が見られる。放射された光が広帯域かつ名目上、白色であり、その色が０．３４７のＣＩＥのｘ値及び０．３６５のＣＩＥのｙ値を有するように計算した。この光の相関色温度が５０９６Ｋ（４８２３℃）であるように計算した。
【００７６】
上記にモデル化された励磁スキームのうちの７つ全てに関して上述した広帯域光源のＣＩＥ色度座標を図１５のＣＩＥ色度プロットに示す。この図において、色点１５０８は、第１の励磁スキームの光源の広帯域光出力全体の色であり、色点１５０９は、第２の励磁スキームの色であり、色点１５１０は、第３の励磁スキームの色であり、色点１５１１は、第４の励磁スキームの色であり、色点１５１２は、第５の励磁スキームの色であり、色点１５１３は、第６の励磁スキームの色であり、色点１５１４は、第７の励磁スキームの色である。モデル化された広帯域光源の出力光の色がどのＬＥＤを励磁するか選択することによって同調され、調整され得ることを読者は観察するであろう。
【００７７】
上述と一致して、数多くの改変がモデル化された広帯域光源になされ得る。例えば、６つのＬＥＤより多く又はより少ない数が隣接ＬＥＤのそれぞれの群に使用され得る。ＬＥＤは、隣接ＬＥＤの群であれ、分散した又は離間した配列であれ、又は隣接ＬＥＤと分散したＬＥＤの組み合わせであれ、他のパターンで配置されてよい。ＬＥＤは、同じ発光スペクトルを有するよりも、異なる発光スペクトルを有するように調整され、又は選択されてよい。例えば、光源の中心により近く（及び／又は二色性反射体の光軸により近く）配設されるＬＥＤは、より長い波長（例えば、４６５ｎｍでのピーク波長を有する青色光）を有するように選択されてよく、中心からより遠く配設されるＬＥＤは、より短い波長（例えば、４５０ｎｍのピーク波長を有する青色光）を有するように選択されてよい。二色性反射体もまた改変されてよい。例えば、垂直入射帯域端は、より長い波長又はより短い波長にシフトされてよい。更に、作業面全体にわたる同じ光学的性質を有するよりも、二色性反射体は、それが位置の関数として少し異なる反射性質及び透過性質を有するように、例えば、光源（例えば、光軸で）の中心で少しより薄く、端部で少しより厚く、又は逆もまた同様に、可変の厚さを有するように製造されてよく、この設計特徴は、光軸から異なる半径方向距離にあるＬＥＤの幾何学的影響を強調する、即ち、光源の縁部に近く配設されるＬＥＤのものと比較して中心に近く配設されるＬＥＤと関連付けられる広帯域光部分の色の差を増大するために使用されてよい。他の変形形態では、検出器は、コントローラに対してフィードバックを供給し、ないしは別の方法で光源の出力を監視するために追加され得る。一手法では、図６の反射体６１８は、例えば、シリコン基板上で形成されるシリコンフォトダイオードなどの１つ以上の検出器と交換されてよく、検出器は次に、必要に応じて蛍光体光及びＬＥＤ光の両方を検知し得る。フィルタがまた、そのような検出器の前面上に設けられてもよい。異なるスペクトル透過率のフィルタは、濾過された検出器が異なる有効なスペクトル感度を有するように、かつコントローラが光源の出力光の色又は（相関）色温度の実時間測定を提供する方法でそのような検出器の出力を組み合わせ得るように、異なる検出器上に設けられてよい。異なる固有のスペクトル感度の検出がまた使用されてもよい。
【００７８】
更なる変形形態では、蛍光体層を著しく励起しない１つ以上のＬＥＤは、例えば、追加の色調整を提供するために広帯域光源に追加されてもよい。例えば、赤色、緑色、青色、又は他の色のＬＥＤは、例えば、中心点６２９ｂで図６の表面６２９に追加されてよい。例えば、１つ以上の比較的長い波長の青色ＬＥＤ（例えば、約４６５ｎｍ以上のピーク波長を有する）は、光源の中心点又はその近くに定置されてよく、それらが蛍光体層を著しく励起しないが、光源の出力全体に著しく寄与するように位置決めされてよく、１つ以上の比較的短い波長の青色ＬＥＤ（例えば、約４５０ｎｍ以下のピーク波長を有する）は、それらが蛍光体層を著しく励起するように別の箇所で位置決めされてよい。
【００７９】
開示されたデバイスの色出力が異なる発光波長を有するＬＥＤを利用することによって影響を受け得るだけでなく、パッケージの製造可能性もまた改善され得る。例えば、二色性反射体が１００％に近い垂直角での反射を有する場合、一部のより短い波長の青色ＬＥＤ、及び光の多く又はそのほとんどが二色性反射体によって透過され得ることに対して、一部のより長い波長の青色ＬＥＤを利用することが望ましい場合がある。いくつかのシステムでは、我々は、二色性反射体を介する透過率が非常に高く、例えば、光源の縁部又はその近くなどで光源の中心から遠くにより短い波長の青色ＬＥＤ（例えば、内部ＬＥＤに対して４５５ｎｍ、外部ＬＥＤに対して４４０ｎｍ）を位置決めし得る場合、光源の中心又はその近くで１つ以上のより長い波長の青色発光ＬＥＤ又はシアン発光ＬＥＤ（シアン又はより長い波長の青色ＬＥＤもまた光源の演色評価数（ＣＲＩ）を増加させるために望ましい）を位置決めすることを望む場合がある。例えば、中心に近いＬＥＤは、約４５５ｎｍのピーク波長を有してよく、中心から遠いＬＥＤは、約４４０ｎｍのピーク波長を有してよく、又は全ての蛍光体ＬＥＤは、約４４０ｎｍのピーク波長を有してよい。中心又はそれに近いＬＥＤは、比較的長い波長の可視青色光を放射することができ、蛍光体層を励起するように構成される、中心からより遠いＬＥＤは、より長い波長の青色光又は紫外線を放射することができる。
【００８０】
逆設計手法が他の実施形態で望ましくてよい。即ち、より長い波長のＬＥＤは、光源の中心からより遠くに位置決めされてよく、より短い波長のＬＥＤは、中心の近くに位置決めされてよい。この手法の利点は、中心に近いＬＥＤに対して撮像及び二色性性能の改善、かつ外側位置でＬＥＤに対して二色性反射体のより高い透過率により、より高い効率の可能性がある。この手法の潜在的欠点は、均一性の減少である得るが、例えば、光がレンズ又は別個の光学素子等の二色性反射体を通過した後、光を傍受する位置で、拡散体を光源に組み込むことによって克服され得る。
【００８１】
蛍光体層を励起しないが広帯域出力全体の色に影響を与える１つ以上のＬＥＤを広帯域光源内に組み込み、蛍光体層を励起する１つ以上のＬＥＤも組み込む技術は、二色性反射体を設計及び製造することをより容易にし、効率を高めることができる。
【００８２】
他の変形形態では、蛍光体層は、ＬＥＤの１つ以上又はＬＥＤの群が、反射されたＬＥＤ光によって高度に照射される領域内の蛍光体層（例えば、単離された蛍光体本体の形態で）を維持しつつ、蛍光体上よりも支持基板上に直接実装されるように不連続であるように製造されてよい。更に、蛍光体層は、異なる位置で異なる構成及び／又は構造を有するように設計されてよい。
【００８３】
別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲において用いる、機構の寸法、数量、物理的性質、及びその他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、反することが示されない限り、本明細書及び添付特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。
【００８４】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく本発明の様々な改変及び変形が当業者には明らかであり、本発明が本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されるものではないことは理解されるはずである。本明細書において参照された公開及び非公開の特許出願並びに他の特許及び非特許文献は、これらが先行の開示に直接矛盾しない範囲において参照として組み込まれる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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