(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作時、第１の分光分布を有する第１の光を放出する複数の第１の固体光源と、
互いに対してゼロとは異なる角度で延在する第１の光入力表面及び第１の光出口表面と、少なくとも１つの第１の更なる表面とを含む第１の光ガイドであって、第１の光入力表面において第１の分光分布を有する第１の光を受け取り、第１の光を第１の光出口表面に案内し、第１の分光分布を有する第１の光を第１の光出口表面から取り出し、前記複数の第１の光源が第１の光ガイドの第１の光入力表面に隣接し且つ光学接触して配置されている、第１の光ガイドと、
第１の光ガイドの第１の光出口表面に配置された少なくとも１つの蛍光素子であって、前記少なくとも１つの蛍光素子は、第２の光入力表面と、第２の光出口表面と、少なくとも１つの第２の更なる表面と、を含み、第２の光入力表面と第２の光出口表面とが互いに対しゼロとは異なる角度で延在し、前記少なくとも１つの蛍光素子は、第２の光入力表面において第１の分光分布を有する第１の光を受け取り、第１の分光分布を有する第１の光の少なくとも一部を第２の分光分布を有する第２の光に変換し、第２の光を第２の光出口表面に案内し、第２の分光分布を有する第２の光を第２の光出口表面から取り出す、前記少なくとも１つの蛍光素子とを含む、発光デバイスであって、
前記発光デバイスが、第２の光入力表面に対向し且つ平行な前記少なくとも１つの蛍光素子の表面に又は表面上に配置された少なくとも１つの第１のヒートシンク要素を更に含む、発光デバイス。
【請求項２】
第１の光ガイドは、第１の屈折率を有し、前記少なくとも１つの蛍光素子が第２の屈折率を有し、前記少なくとも１つの蛍光素子の第２の屈折率が第１の光ガイドの第１の屈折率よりも大きい、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
光を第１の光ガイドから取り出し、前記少なくとも１つの蛍光素子に取り込み、第１の光ガイドと前記少なくとも１つの蛍光素子との間に配置されているカップリング要素を更に含む、請求項１又は２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
第１の光ガイドは第１の屈折率を有し、前記少なくとも１つの蛍光素子は第２の屈折率を有し、前記カップリング要素は第３の屈折率を有し、前記カップリング要素の第３の屈折率は、前記少なくとも１つの蛍光素子の第２の屈折率及び第１の光ガイドの第１の屈折率の少なくとも１つよりも小さい、請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項５】
複数の光源が、第１の光ガイドの少なくとも１つの第１の更なる表面に隣接し且つ光学接触して配置されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項６】
第１の光ガイドの第１の光出口表面の面積は、第１の光入力表面の面積の多くとも２分の１である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
第１の光ガイドは、入射光を、入射光の分光分布とは異なる分光分布を有する変換済みの光に変換する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項８】
第１の光ガイドの少なくとも１つの第１の更なる表面に設けられる少なくとも１つの更なる光源を更に有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つのヒートシンク要素は、１Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超、１０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超又は２０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超の熱伝導率を有する材料で作製される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの蛍光素子の少なくとも１つの第２の更なる表面の１つに配置された少なくとも１つの更なるヒートシンク要素を更に含む、請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
第１の光ガイドから光を取り出す少なくとも１つのカップリング要素を更に含み、前記カップリング要素は、前記少なくとも１つの蛍光素子とは逆を向いている第１の光ガイドの表面に配置されている、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
動作時、第３の分光分布を有する第３の光を放出する少なくとも１つの第２の光源と、
第３の光入力表面及び第３の光出口表面を含む第２の光ガイドとを更に含み、
第２の光ガイドが、第３の分光分布を有する第３の光を第３の光入力表面で受け取り、第３の光を第３の光出口表面に案内し、第３の分光分布を有する第３の光を第３の光出口表面から取り出し、
前記蛍光素子は、第２の光ガイドの第３の光出口表面から取り出された第３の分光分布を有する第３の光を受け取り、第３の光を第２の光出口表面に案内し、第３の分光分布を有する第３の光を第２の光出口表面から取り出す、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
第２の光ガイドは、第３の分光分布を有する第３の光の少なくとも一部を第４の分光分布を有する第４の光に変換し、第４の光を第３の光出口表面に案内し、第４の分光分布を有する第４の光を第３の光出口表面から取り出す、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
デジタルプロジェクション、自動車照明、舞台照明、店舗照明、家庭用照明、アクセント照明、スポット照明、劇場照明、光ファイバ照明、表示システム、警告照明システム、医療照明用途、装飾照明用途の１つ以上で使用される、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の発光デバイスを含む、ランプ、照明器具又は照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの光源及び光ガイドを有する発光デバイスに関する。本発明は、更に、そのような発光デバイスを含むランプ、照明器具又は照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度の光源、特に、白色高強度の光源は、スポット光、舞台照明、自動車照明及びデジタル光プロジェクションを含む種々の用途において関心が高い。そのような目的のため、並びに高強度点を有する所望の光形状、配光及び色分布を得るため、高度に透明な蛍光材料内で短波長の光がより長い波長に変換されるいわゆる集光器を利用することが可能である。このような透明蛍光材料はＬＥＤによって照明され、蛍光材料内でより長い波長を生成する。蛍光材料内で導波される変換済みの光は表面から抽出され、高輝度点を生じる。
【０００３】
文書、国際公開第２０１２／０５６３８２Ａ１号は、一実施形態において、導波管及び光源を含む照明デバイスについて記載する。導波管には、導波管上又は内に配置された蛍光材料が提供されてもよく、これにより、光源からの光を蛍光材料放出へと変換するように構成されてもよい。
【０００４】
この構成に伴う課題は、温度を比較的低く維持しつつ光ガイドに十分な光を導くことに関する。従来技術の構成では、出来るだけ多くの光を取り込むために、ＬＥＤ、及び幾つかの構成では、高密度実装ＬＥＤ、例えば、３０個、４０個又は更には５０個のＬＥＤが光ガイドから近接した距離に配置される。ＬＥＤが光ガイドに接近し過ぎた結果、ＬＥＤの熱による光ガイドの加熱に繋がり、光ガイド及びＬＥＤ両方の光学性能を低下させる。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２００８０１２３１６Ａ１号は、共通のヒートシンク上に双方ともが配置された半導体光源及び蛍光コンバータ要素を開示する。半導体光源によって放出される光が光ガイドを通じて蛍光コンバータ要素に案内される。
【０００６】
欧州特許出願公開第２２０２４４４Ａ１号は、蛍光体モジュールに向かって光を放出するＬＥＤモジュールを開示する。蛍光体モジュールは、ＬＥＤモジュールの最も近い透明層及び透明層に直に隣接する蛍光体層を含む。蛍光体モジュールは、更に、ヒートシンクを含んでもよい。
【０００７】
国際公開第２０１２／００６１２８Ａ２号は、励起光源と、多チャネル熱放散（multi-channel heat dissipation）を備えた波長変換部品とを用いる高ルーメン出力及び輝度の照明モジュールを開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、この課題を克服すること、発光デバイスを用いることで、光ガイドの温度を比較的低く維持しつつも多量の光が光ガイドへと導かれて取り込まれる発光デバイスを提供すること、並びに光ガイド及び発光デバイスのＬＥＤ両方の光学性能を最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、この目的及び他の目的は、動作時、第１の分光分布を有する第１の光を放出するように適合された複数の第１の固体光源と、第１の光入力表面と、第１の光出口表面と、少なくとも１つの第１の更なる表面と、を含む第１の光ガイドであって、第１の光ガイドが、第１の光入力表面において第１の分光分布を有する第１の光を受け取り、第１の光を第１の光出口表面に案内し、第１の分光分布を有する第１の光を第１の光出口表面から取り出すように適合される、第１の光ガイドと、を含み、複数の光源が第１の光ガイドの第１の光入力表面に隣接し且つ光学接触して配置されており、第１の光ガイドの第１の光出口表面に配置された少なくとも１つの蛍光素子であって、少なくとも１つの蛍光素子が、第２の光入力表面と、第２の光出口表面と、少なくとも１つの第２の更なる表面と、を含み、第２の光入力表面と第２の光出口表面とが互いに対しゼロとは異なる角度で延在し、蛍光素子は、第２の光入力表面において第１の分光分布を有する第１の光を受け取り、第１の分光分布を有する第１の光の少なくとも一部を第２の分光分布を有する第２の光に変換し、第２の光を第２の光出口表面に案内し、第２の分光分布を有する第２の光を第２の光出口表面から取り出すように適合された、少なくとも１つの蛍光素子を含み、発光デバイスが、第２の光入力表面に対向し且つ平行な蛍光素子の表面に又は表面上に配置された少なくとも１つの第１のヒートシンク要素を更に含む、発光デバイスによって達成される。
【００１０】
取り込まれた光の少なくとも一部を、異なる分光分布を有する変換済みの光に変換し、この光を出口表面に案内するように適合された蛍光素子を設けることによって、発光デバイスが設けられ、この発光デバイスによって、特に多量の変換済みの光が蛍光素子内に留まり、表面の１つから抽出されることが可能であり、これにより更には、特に高い強度増加に繋がる。
【００１１】
第２の光入力表面とは逆を向いている、又は換言すると、第２の光入力表面に対向する蛍光素子の表面に又は表面上に配置された少なくとも１つの第１のヒートシンク要素を設けることによって、更に、光源と蛍光素子との間に配置された第１の光ガイドを設けることによって、光源からの光が蛍光素子へと導かれ得る一方で、光源によって発生した熱の殆どが蛍光素子に伝達されず、蛍光素子の効率的な冷却が保証される。このため、蛍光素子の温度を比較的低く維持しつつも、多量の光が光ガイドへと導かれて取り込まれる発光デバイスが提供される。
【００１２】
また、本発明による発光デバイスによって、従来技術に比べて高出力光強度を得るために、より少数の、故に、より低密度実装のＬＥＤが適用されてもよく、これもまた、蛍光素子の温度を比較的低く維持することに寄与する。
【００１３】
更に、上記特徴の両方は、光ガイド及び光源両方の最適化された光学性能を備えた発光デバイスの提供に寄与する。
【００１４】
一実施形態においては、第１の光ガイドの第１の光出口表面の面積は第１の光入力表面の面積の２分の１である。このようにして、より多くの固体光源が第１の光入力表面に配置されることが可能であり、輝度の増加をもたらす集光の向上が達成され得る。他の実施形態においては、光ガイドの第１の光出口表面の面積は、第１の光入力表面の面積の５分の１又は更には１０分の１である。
【００１５】
一実施形態においては、第１の光ガイドは、第１の屈折率を有し、少なくとも１つの蛍光素子が第２の屈折率を有し、少なくとも１つの蛍光素子の第２の屈折率が第１の光ガイドの第１の屈折率よりも大きい。
【００１６】
このため、第１の光ガイドによって案内される光の殆どは蛍光素子に取り込まれるため、蛍光素子への光の取り込みに伴う光の損失を低減する。これにより更には、発光デバイスによって放出される光の強度、故に、輝度の増加に寄与する。
【００１７】
一実施形態においては、発光デバイスは、カップリング要素を更に含む。カップリング要素は、光を第１の光ガイドから取り出し、少なくとも１つの蛍光素子に取り込むように適合され、第１の光ガイドと少なくとも１つの蛍光素子との間に配置されている。
【００１８】
この構成において、カップリング要素は導波管から蛍光素子への光の光結合を担う。このため、第１の光ガイドによって案内される光の殆どが蛍光素子に取り込まれる一方で、変換済みの光は、大半の場合、導波管へと漏れず、これにより、蛍光素子への光の取り込みに伴う光の損失を低減する。これは、更には、発光デバイスによって放出される光の強度、故に、輝度の増加に寄与する。
【００１９】
一実施形態においては、第１の光ガイドは第１の屈折率を有し、少なくとも１つの蛍光素子は第２の屈折率を有し、カップリング要素は第３の屈折率を有し、カップリング要素の第３の屈折率は、少なくとも１つの蛍光素子の第２の屈折率及び第１の光ガイドの第１の屈折率の少なくとも１つよりも小さい。これにより、変換済みの光の比較的ごく一部のみが蛍光素子から漏れて導波管へと戻る、又は変換済みの光が蛍光素子から漏れて導波管へと戻らないことを確実とする。
【００２０】
これらの実施形態は、第１の光ガイドによって案内される光の特に大部分が蛍光素子に取り込まれ、それによって更に、蛍光素子への光の取り込みに伴う光の損失を低減することを確実とする。これにより更には、発光デバイスによって放出される光の強度、故に、輝度の増加に寄与する。
【００２１】
一実施形態においては、第１の光ガイドは、１Ｗ／（Ｋ＊ｍ）未満の熱伝導率を有する材料で作製される。
【００２２】
それにより、光源によって発生した熱の特にごく一部が、蛍光素子に案内される光の量を妥協することなく蛍光素子に伝達され、故に、蛍光素子の更により効率的な冷却を保証する発光デバイスが設けられる。
【００２３】
一実施形態においては、第１の光入力表面と第１の光出口表面とは互いに対してゼロとは異なる角度で延在する。特定の実施形態においては、第１の光入力表面と第１の光出口表面とは互いに対して垂直に延在する。
【００２４】
互いに対してゼロとは異なる角度で延在する、特に、互いに対して垂直に延在する光入力表面及び光出口表面を有する光ガイドを備えた発光デバイスを設けることによって、最適に多量の光が全内反射（ＴＩＲ：total internal reflection）によって各光出口表面に向かって案内される発光デバイスが得られる。これにより更には、第１の光ガイドの、光出口表面以外の表面を通じて失われる光の量が低下し、故に、発光デバイスによって放出される光の強度、故に、輝度が更に増加する。
【００２５】
一実施形態においては、第１の光ガイドは、入射光を、入射光の分光分布とは異なる分光分布を有する変換済みの光に変換するように適合されている。
【００２６】
このため、少なくとも１つの第１の更なる表面を通じて第１の光ガイドに取り込まれ、第１の光ガイド内を案内される光の少なくとも一部に、蛍光素子内で起こる波長変換の前に第２の波長変換が施されてもよく、発光デバイスの光出力に、従って、より複雑な分光分布がもたらされてもよい発光デバイスが設けられる。
【００２７】
発光デバイスの一実施形態においては、更なる複数の光源が、また、第１の光ガイドの少なくとも１つの第１の更なる表面に隣接し且つ光学接触して配置されている。
【００２８】
このため、より多くの光が光ガイドに、故に、蛍光素子に取り込まれてもよく、これにより、より高い強度、故に、より高い輝度の光を放出する発光デバイスを提供する。
【００２９】
一実施形態においては、少なくとも１つのヒートシンク要素は、１Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超、１０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超又は２０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超の熱伝導率を有する材料で作製される。
【００３０】
このため、光ガイドからの特に良好な熱の散逸が得られる。概して、熱伝導率が大きくなるほど熱放散は向上することに留意されたい。
【００３１】
一実施形態においては、発光デバイスは、第１の光ガイドの少なくとも１つの第１の更なる表面の１つに配置された少なくとも１つの更なるヒートシンク要素を更に含む。
【００３２】
これにより、熱放散のために利用可能な面積及び／又は容量が増加されることから、更に向上した熱放散特性を有する発光デバイスが設けられる。
【００３３】
一実施形態においては、第１の光ガイドは、少なくとも１つの蛍光素子の少なくとも２つの表面に隣接して延在する。
【００３４】
このような実施形態は、光が通過して蛍光素子に取り込まれ得る面積が増加されることから、第１の光ガイドから蛍光素子への光の結合をより更に向上させる。
【００３５】
一実施形態においては、発光デバイスは、第１の光ガイドから光を取り出すように適合された少なくとも１つのカップリング要素を更に含む。カップリング要素は、少なくとも１つの蛍光素子とは逆を向いている第１の光ガイドの表面に配置されている。
【００３６】
これにより、光が同時に１つより多い方向に放出されてもよい発光デバイスが設けられる。
【００３７】
一実施形態においては、発光デバイスは、動作時、第３の分光分布を有する第３の光を放出するように適合された少なくとも１つの第２の光源と、第３の光入力表面及び第３の光出口表面を含む第２の光ガイドであって、第２の光ガイドが、第３の分光分布を有する第３の光を第３の光入力表面で受け取り、第３の光を第３の光出口表面に案内し、第３の分光分布を有する第３の光を第３の光出口表面から取り出すように適合されている、第２の光ガイドと、を更に含む。蛍光素子は、第２の光ガイドの第３の光出口表面から取り出された第３の分光分布を有する第３の光を受け取り、第３の光を第２の光出口表面に案内し、第３の分光分布を有する第３の光を第２の光出口表面から取り出すように更に適合されている。
【００３８】
一実施形態においては、第２の光ガイドは、第３の分光分布を有する第３の光の少なくとも一部を第４の分光分布を有する第４の光に変換し、第４の光を第３の光出口表面に案内し、第４の分光分布を有する第４の光を第３の光出口表面から取り出すように更に適合されている。
【００３９】
上記利点と同様の利点に加え、これら実施形態は、特にこれら実施形態による発光デバイスの総光出力が、少なくとも１つの更なる光出力成分、即ち、第３の光、及び任意選択的にまた、第４の光を含むことから、更により高い強度又は輝度の光を放出し、且つ複雑性のより高い所望の配光及び色分布を有する光ビームを簡単且つコスト効果的な手法で提供することが可能な発光デバイスを提供する。
【００４０】
更に、これら実施形態は、発光デバイスの様々な幾何学的構成を得るために使用可能な更なるパラメータを提供する。
【００４１】
本発明は、更に、前述の請求項のいずれか一項に記載の発光デバイスを含むランプ、照明器具又は照明システムに関する。ランプ、照明器具及びシステムは以下の用途、つまり、デジタルプロジェクション、自動車照明、舞台照明、店舗照明、家庭用照明、アクセント照明、スポット照明、劇場照明、光ファイバ照明、表示システム、警告照明システム、医療照明用途、装飾照明用途の１つ以上で使用される。
【００４２】
本発明は、特許請求の範囲に列挙した特徴のあらゆる可能な組み合わせに関連することに留意されたい。
【００４３】
本発明のこの態様及びその他の態様が、ここで、本発明の実施形態（単数及び複数）を示す添付の図面を参照しながらより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】蛍光体ホイールを含む発光デバイスの断面図を示す。
【図２】光ガイド及び更なる光源を備え、フィルタ及びダイクロイック光学素子が設けられた照明システムの側面図を示す。
【図３Ａ】配置されたヒートシンク要素が設けられた光ガイドを示す。
【図３Ｂ】配置されたヒートシンク要素が設けられた光ガイドを示す。
【図４】本発明による発光デバイスの第１の実施形態の斜視図を示す。
【図５】図４による発光デバイスの端面図を示す。
【図６】本発明による発光デバイスの第２の実施形態の端面図を示す。
【図７】本発明による発光デバイスの第３の実施形態の端面図を示す。
【図８】本発明による発光デバイスの第４の実施形態の端面図を示す。
【図９】本発明による発光デバイスの第５の実施形態の端面図を示す。ヒートシンク要素は簡略化のために取り外されている。
【図１０】本発明による発光デバイスの第６の実施形態の端面図を示す。
【図１１】本発明による発光デバイスの第７の実施形態の斜視図を示す。
【図１２】図１１による発光デバイスの端面図を示す。
【図１３】本発明による発光デバイスの第８の実施形態の端面図を示す。
【図１４】本発明による発光デバイスの第９の実施形態の端面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図に示されるように、層、要素及び領域の大きさは説明の目的のため誇張されており、故に、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために提供される。例えば、本発明による発光デバイスは全体として１で示される一方で、その異なる特定の実施形態は、全般的な参照符号に０１、０２、０３等を加えることによって示されるように、全体を通じて、同様の参照符号は同様の要素を意味する。以下に更に説明するような本発明の実施形態による発光デバイスの任意の１つに付加されてもよい幾つかの特徴及び要素を示す図１乃至図３Ｂに関して、全般的に、これら図の１つに固有のもの以外の全ての要素に対し「００」が付加されている。
【００４６】
ここで、本発明の目下好適な実施形態が示された添付の図面を参照して本発明を以下により詳細に記載する。本発明は、しかしながら、多くの種々の形態で具現化されてもよく、本明細書中で説明する実施形態を制限するものと解釈されるべきではなく、むしろ、これら実施形態は、徹底性及び完全性のために提供され、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるものである。
【００４７】
以下の説明は、本発明による発光デバイスの種々の要素及び特徴の用途、好適な光源及び好適な材料に関する一般的な事項から開始する。この目的のため、以下に更に説明するような本発明の実施形態による発光デバイスの任意の１つに付加されてもよい幾つかの特徴及び要素が図１乃至図３Ｂを参照して記載される。特定の本発明の実施形態による発光デバイスが図４乃至図１４を参照して詳細に記載される。
【００４８】
本発明による発光デバイスは、ランプ、光モジュール、照明器具、スポットライト、懐中電灯、プロジェクタ、デジタルプロジェクションデバイス、例えば、自動車の前照灯又は後尾灯などの自動車用照明、舞台照明、劇場照明及び建築照明を含むが、これらに限定されない用途に使用されてもよい。
【００４９】
以下に説明するような本発明による実施形態の一部である光源は、動作時、第１の分光分布を有する光を放出するように適合されている。この光は、その後、光ガイド又は導波管に取り込まれる。光ガイド又は導波管は、第１の分光分布の光を別の分光分布に変換してもよく、この光を出口表面に案内する。光源は、原則的に任意の種類の点光源であってもよいが、一実施形態においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード若しくは有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、複数のＬＥＤ若しくはレーザダイオード若しくはＯＬＥＤ、又はＬＥＤ若しくはレーザダイオード若しくはＯＬＥＤのアレイなどの固体光源、又はこれらの任意の組み合わせである。ＬＥＤは、原則的に、任意の色のＬＥＤ又はこれらの組み合わせであってもよいが、一実施形態においては、３８０ｎｍ乃至４９５ｎｍの波長域と定義される青色域の光源光を生成する青色光源である。別の実施形態においては、光源はＵＶ又は紫色光源、即ち、４２０ｎｍ未満の波長域で発光する。複数の若しくはアレイのＬＥＤ又はレーザダイオード又はＯＬＥＤの場合、ＬＥＤ又はレーザダイオード又はＯＬＥＤは、原則的に、ＵＶ、青、緑、黄又は赤などであるが、これらに限定されない２つ以上の異なる色のＬＥＤ又はレーザダイオード又はＯＬＥＤであってもよい。
【００５０】
光源は赤色光源であってもよく、即ち、例えば、６００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長域で発光する。そのような赤色光源は、例えば、赤色光を直接発光する上述の種類のいずれかの光源であってもよく、光源光を赤色光に変換するのに好適な蛍光体が提供されてもよい。この実施形態は、光源光を赤外線（ＩＲ）、即ち、約８００ｎｍ超の波長を持ち、適切な実施形態においては、８１０乃至８５０ｎｍの範囲内のピーク強度を有する光に変換するように適合された光ガイドと組み合わせると特に有利である。一実施形態においては、そのような光ガイドは、ＩＲ発光蛍光体を含む。これら特性を備えた発光デバイスは、暗視システムでの使用に特に有利であるが、また、上述の用途のいずれかにおいて使用されてもよい。
【００５１】
別の例は、４８０ｎｍ乃至８００ｎｍの波長域の光を発し、この光を蛍光ロッド又は導波管に取り込む第１の、赤色光源と、青又はＵＶ又は紫色光、即ち、４８０ｎｍよりも低い波長を有する光を発し、また、その発せられた光を蛍光導波管又はロッドに取り込む第２の光源との組み合わせである。第２の光源の光は蛍光導波管又はロッドによって４８０ｎｍ乃至８００ｎｍの波長域に変換され、蛍光導波管又はロッドに取り込まれる第１の光源の光は変換されない。換言すると、第２の光源は、ＵＶ、紫色又は青色光を発し、その後、蛍光型集光器によって緑−黄−橙−赤スペクトル領域の光に変換される。別の実施形態においては、第１の光源は５００ｎｍ乃至６００ｎｍの波長域で発光し、第２の光源の光は蛍光導波管又はロッドによって５００ｎｍ乃至６００ｎｍの波長域に変換される。別の実施形態においては、第１の光源は６００ｎｍ乃至７５０ｎｍの波長域で発光し、第２の光源の光は蛍光導波管又はロッドによって６００ｎｍ乃至７５０ｎｍの波長域に変換される。一実施形態においては、第１の光源の光は、別の表面、例えば、第２の光源の光が蛍光導波管又はロッドに取り込まれる表面以外の、光の出口表面に対向する表面において蛍光導波管又はロッドに取り込まれる。これら実施形態は、増加した輝度を伴い赤色光領域で発光する蛍光導波管又はロッドを提供する。
【００５２】
本発明による実施形態において以下に説明するような光ガイドは、概して、相互に垂直な方向に延在する高さＨ、幅Ｗ及び長さＬを含むロッド形状又はバー形状の光ガイドであってもよく、実施形態においては、透明、又は透明且つ蛍光である。光は、概して、長さＬ方向に案内される。高さＨは、実施形態においては＜１０ｍｍ、他の実施形態においては＜５ｍｍ、更に他の実施形態においては＜２ｍｍである。幅Ｗは、実施形態においては、＜１０ｍｍ、他の実施形態においては＜５ｍｍ、更なる実施形態においては＜２ｍｍである。長さＬは、実施形態においては幅Ｗ及び高さＨよりも大きく、他の実施形態においては、幅Ｗの少なくとも２倍又は高さＨの２倍、更に他の実施形態においては、幅Ｗの少なくとも３倍又は高さＨの３倍である。高さＨ：幅Ｗのアスペクト比は、通常、１：１（例えば、一般的な光源用途）、又は１：２、１：３若しくは１：４（例えば、前照灯などの特殊光源用途）、又は４：３、１６：１０、１６：９若しくは２５６：１３５（例えば、ディスプレイ用途）である。光ガイドは、概して、平行平面にて配置されない光入力表面及び光出口表面を含み、実施形態においては、光入力表面は光出口表面に対し垂直である。高輝度の集束された光出力を達成するために、光出口表面の面積は、光入力表面の面積よりも小さくてもよい。光出口表面は任意の形状を有し得るが、一実施形態においては、正方形、矩形、円形、楕円形、三角形、五角形又は六角形の形状である。
【００５３】
透明光ガイドは、実施形態においては、複数の光源、例えば、ＬＥＤをエピタキシャル成長させた透明基板を含んでもよい。基板は、実施形態においては、例えば、サファイア基板などの単結晶基板である。光源の透明成長基板（transparent growth substrate）は、これら実施形態においては、集光光ガイドである。
【００５４】
略ロッド形状又はバー形状の光ガイドは任意の断面形状を有し得るが、実施形態においては、正方形、矩形、円形、楕円形、三角形、五角形又は六角形の形状の断面を有する。概して、光ガイドは直方体であるが、幾分台形の形状を有する光入力表面を有する、直方体とは異なる形状が提供されてもよい。そうすることにより、光束は更に強められてもよく、これは、幾つかの用途においては有利となり得る。
【００５５】
本発明の実施形態による以下に説明するような光ガイドに好適な材料は、サファイア、多結晶アルミナ及び／又はｎ＝１．７の屈折率を有するＹＡＧ、ＬｕＡＧなどの無ドープ透明ガーネットである。（例えばガラスを上回る）この材料の更なる利点は、それが良好な熱伝導率を有するため、局所加熱が減少することである。他の適切な材料としては、ガラス、石英及び透明高分子が挙げられるが、これらに限定されない。他の実施形態においては、光ガイド材料は鉛ガラスである。鉛ガラスは、典型的なカリガラスのカルシウム分を鉛に入れ替えた種々のガラスであり、この手法で、屈折率を増加させることができる。通常のガラスはｎ＝１．５の屈折率を有するが、鉛の添加により、１．７までの範囲の屈折率が生じる。
【００５６】
以下に説明するような、本発明の実施形態による光ガイドは、光を別の分光分布へと変換するための適切な蛍光材料を含んでもよい。好適な蛍光材料には、ドープしたＹＡＧ又はＬｕＡＧなどの無機蛍光体、有機蛍光体、有機蛍光染料及び量子ドットを含み、量子ドットは、以下に説明するような本発明の実施形態の目的に非常に好適である。
【００５７】
量子ドットは、一般に、僅か数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体材料の小さな結晶である。入射光によって励起されると、量子ドットは、結晶のサイズ及び材料によって決定された色の光を発する。特定の色の光は、従って、ドットのサイズを適応させることによって生成され得る。最も知られている、可視域発光の量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）などのシェルを有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）をベースとするものである。りん化インジウム（ＩｎＰ）及び銅インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ２）及び／又は銀インジウム硫化物（ＡｇＩｎＳ２）などの、カドミウムを含まない量子ドットもまた使用され得る。量子ドットは非常に狭い発光バンドを示し、そのため、それらは飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットのサイズを適応させることによって容易に調整され得る。以下で説明するように、当技術分野で知られている任意の種類の量子ドットが本発明の実施形態で用いられてもよい。しかしながら、環境安全及び環境への懸念のため、カドミウムを含まない量子ドット又は少なくとも非常に低いカドミウム含有量を有する量子ドットを使用することが好ましい場合がある。
【００５８】
有機蛍光染料も使用され得る。その分子構造は、そのスペクトルピーク位置が調整され得るように設計され得る。好適な有機蛍光染料材料の例は、ペリレン誘導体をベースとした有機蛍光材料であり、例えば、ＢＡＳＦによりLumogen（登録商標）の名称で販売されている化合物である。好適な化合物の例としては、Lumogen（登録商標）Red F305、Lumogen（登録商標）Orange F240、Lumogen（登録商標）Yellow F083及びLumogen（登録商標）F170が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５９】
蛍光材料は、また、無機蛍光体であってもよい。無機蛍光体材料の例としては、セリウム（Ｃｅ）をドープしたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）又はＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）が挙げられるが、これらに限定されない。ＣｅをドープしたＹＡＧは黄色がかった光を発し、ＣｅをドープしたＬｕＡＧは、黄緑がかった光を発する。赤色光を発する他の無機蛍光体材料の例としては、ＥＣＡＳ及びＢＳＳＮが挙げられ得るが、これらに限定されない。ＥＣＡＳは、０＜ｘ≦１、他の実施形態では、０＜ｘ≦０．２である、Ｃａ１−ｘＡｌＳｉＮ３：Ｅｕｘであり、ＢＳＳＮは、ＭがＳｒ又はＣａであり、０≦ｘ≦１、０＜ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５、及び実施形態では、０≦ｘ≦０．２である、Ｂａ２−ｘ−ｚＭｘＳｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｙＯｙ：Ｅｕｚである。
【００６０】
以下に説明するような本発明の実施形態においては、蛍光材料は、Ｍが、Ｙ、Ｌｕ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩ＞が、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙｂ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞が、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＶ＞がＡｌ、Ｍ＜Ｖ＞は、Ｇａ、Ｓｃ又はその混合物からなる群より選択され、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦０．１、０＜ｚ＜１である、（Ｍ＜Ｉ＞（１−ｘ−ｙ）Ｍ＜ＩＩ＞ｘＭ＜ＩＩＩ＞ｙ）３（Ｍ＜ＩＶ＞（１−ｚ）Ｍ＜Ｖ＞ｚ）５Ｏ１２と、Ｍ＜Ｉ＞が、Ｙ、Ｌｕ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩ＞が、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙｂ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞が、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｂｉ、Ｓｂ又はその混合物からなる群より選択され、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦０．１である、（Ｍ＜Ｉ＞（１−ｘ−ｙ）Ｍ＜ＩＩ＞ｘＭ＜ＩＩＩ＞ｙ）２Ｏ３と、Ｍ＜Ｉ＞が、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩ＞が、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｓｂ、Ｓｎ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞が、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ又はその混合物からなる群より選択され、０＜ｘ≦０．０１、０＜ｙ≦０．０５、０≦ｚ＜１である、（Ｍ＜Ｉ＞（１−ｘ−ｙ）Ｍ＜ＩＩ＞ｘＭ＜ＩＩＩ＞ｙ）Ｓ（１−ｚ）Ｓｅと、Ｍ＜Ｉ＞が、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩ＞が、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞が、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ又はその混合物からなる群より選択され、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１である、（Ｍ＜Ｉ＞（１−ｘ−ｙ）Ｍ＜ＩＩ＞ｘＭ＜ＩＩＩ＞ｙ）Ｏと、Ｍ＜Ｉ＞が、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｂａ、Ｓｒ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩ＞が、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｍ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞が、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ又はその混合物からなる群より選択され、０＜ｘ≦１である、（Ｍ＜Ｉ＞（２−ｘ）Ｍ＜ＩＩ＞ｘＭ＜ＩＩＩ＞２）Ｏ７と、Ｍ＜Ｉ＞が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩ＞が、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｍ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞が、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ又はその混合物からなる群より選択され、Ｍ＜ＩＶ＞が、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｓｉ又はその混合物からなる群より選択される、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１である（Ｍ＜Ｉ＞（１−ｘ）Ｍ＜ＩＩ＞ｘＭ＜ＩＩＩ＞（１−ｙ）Ｍ＜ＩＶ＞ｙ）Ｏ３とからなる群から選択される材料又はその混合物で作製されている。
【００６１】
他の好適な蛍光材料は、Ｃｅをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）及びルテチウム−アルミニウム−ガーネット（ＬｕＡＧ）である。蛍光光ガイドは、中心発光波長を青色域内又は緑色域内又は赤色域内に含んでもよい。青色域は、３８０ナノメートル乃至４９５ナノメートルに定められ、緑色域は、４９５ナノメートル乃至５９０ナノメートルに定められ、赤色域は、５９０ナノメートル乃至８００ナノメートルに定められる。
【００６２】
実施形態において使用されてもよい蛍光体の選択は、以下、表１に、最大発光波長と共に記載される。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
以下に説明するような本発明による発光デバイスの実施形態においては、光源によって放出される光を光ガイドに効率的に取り込むカップリング構造又はカップリング媒体が提供されてもよい。カップリング構造は、例えば、波形構造を形成する突出部及び凹部などのフィーチャを有する屈折構造であってもよい。カップリング構造のフィーチャの典型的なサイズは５μｍ乃至５００μｍである。フィーチャの形状は、例えば、半球状（レンズ）であっても、角柱状であっても、正弦波状であっても不規則（例えば、サンドブラストが施される）であってもよい。適切な形状を選択することによって、光ガイドに取り込まれる光の量が調整され得る。屈折構造は、機械的手段によって、例えば、彫刻、サンドブラスト等によって作製されてもよい。或いは、屈折構造は、適切な材料、例えば、ポリマー又はゾル−ゲル材料などの複製によって作製されてもよい。或いは、カップリング構造は回折構造であってもよく、この場合、回折カップリング構造のフィーチャの典型的なサイズは０．２μｍ乃至２μｍである。光ガイド内部の回折角度Θｉｎは、回折格子方程式λ／Λ＝ｎｉｎ・ｓｉｎΘｉｎ−ｎｏｕｔ・ｓｉｎΘｏｕｔ、式中、λはＬＥＤ光の波長、Λは格子周期、ｎｉｎ及びｎｏｕｔは光ガイド内部及び外部の屈折率、Θｉｎ及びΘｏｕｔはそれぞれ光ガイド内部の回折角度及び光ガイド外部の入射角、によって得られる。低屈折率層及びカップリング媒体に対し同じ屈折率ｎｏｕｔ＝１を想定した場合、全内反射の条件ｎｉｎｓｉｎΘｉｎ＝ｎｏｕｔにおいて、以下の条件：λ／Λ＝１−ｓｉｎΘｏｕｔ、即ち、直角入射Θｏｕｔ＝０においてΛ＝λであることを見出した。一般に、他の全ての角度Θｏｕｔが光ガイドへと回折されるわけではない。これはその屈折率ｎｉｎが十分に高い場合にのみ起こる。回折格子方程式から、条件ｎｉｎ≧２において、Λ＝λである場合、全ての角度は回折されることになる。また、光ガイドへと回折されるより少ない光をもたらす他の周期及び屈折率が使用されてもよい。更に、概して、多くの光が透過される（ゼロ次）。回折される光の量は、回折格子構造の形状及び高さに依存する。適切なパラメータを選択することによって、光ガイドに取り込まれる光の量が調整され得る。そのような回折構造は、最も容易には、例えば、電子ビームリソグラフィ又はホログラフィによって作製された構造の複製によって作製される。複製は、ソフトナノインプリントリソグラフィ等の方法によって行われてもよい。カップリング媒体は、例えば、空気又は別の適切な材料であってもよい。
【００６５】
図１は、以下に説明するような、本発明の実施形態による光ガイド４０１５を含む発光デバイス１００１を示す。図１に示される発光デバイス１００１は回転可能な蛍光体ホイール１６００を含み、発光デバイス１００１は、光ガイド４０１５と蛍光体ホイール１６００との間に配置されたカップリング要素７７００を更に含む。
【００６６】
発光デバイス１００１は、基部又は基板１５００上に配置された複数のＬＥＤ２１００、２２００、２３００の形態の光源を更に含む。複数のＬＥＤ２１００、２２００、２３００は、光ガイド４０１５の変換部品６１１０を励起して緑又は青色光などの第３の分光分布を有する光１７００を生成するために使用される。回転軸線１６２０の周りを回転方向１６１０に回転する蛍光体ホイール１６００は、第３の分光分布を有する光１７００を、赤色光及び／又は緑色光などの第２の分光分布を有する光１４００に変換するために使用される。原則的に、光１７００の色及び光１４００の色のあらゆる組み合わせが実現可能であることに留意されたい。
【００６７】
蛍光体ホイール１６００を断面側面図で示す図１に示されるように、蛍光体ホイール１６００は透明モードで使用される。即ち、一方の側において蛍光体ホイール１６００に入る入射光１７００は蛍光体ホイール１６００内を伝送され、光出口表面４２００を形成するその反対側から放出される。或いは、光が蛍光体ホイールに入る面と同じ面から光が放出されるように、蛍光体ホイール１６００は反射モード（図示せず）で使用されてもよい。
【００６８】
蛍光体ホイール１６００は全体にわたり１つの蛍光体のみを含んでもよい。或いは、光１７００の一部もまた変換されることなく伝送され得るように、蛍光体ホイール１６００は、蛍光体を全く有しないセグメントも含んでもよい。この手法で、順次、他の色を発生させることができる。別の代替法では、蛍光体ホイール１６００は、また、複数の蛍光体セグメント、例えば、多色光出力を生成するための、例えば、それぞれ黄色、緑色及び赤色光を発する蛍光体のセグメントを含んでもよい。更に別の代替法では、発光デバイス１００１は、蛍光体ホイール１６００上にピクセル化された蛍光体−反射体パターンを用いることによって白色光を生成するように適合させてもよい。
【００６９】
一実施形態では、カップリング要素７７００は、蛍光体ホイール１６００に入射する光１７００をコリメートするのに好適な光学素子であるが、カップリング要素７７００は、また、例えば、上述のカップリング媒体又はカップリング構造７７００などのカップリング媒体又はカップリング構造であってもよい。発光デバイス１００１は、更に、追加のレンズ及び／又はコリメータを含んでもよい。例えば、追加の光学素子は、例えば、光源２１００、２２００、２３００によって放出される光及び／又は発光デバイス１００１によって放出される光１４００をコリメートするために配置されてもよい。
【００７０】
図２は、放出される光１７００が黄及び／又は橙の波長域、即ち、およそ５６０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域内にあるように入射光１３００を変換するように適合された発光デバイス４０７０を備えた照明システム、例えばデジタルプロジェクタの側面図を示す。発光デバイス４０７０は、例えば、Ｃｅをドープした（Ｌｕ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２又は（Ｙ，Ｔｂ）３Ａｌ５Ｏ１２などの、セラミック材料で作製された透明ガーネットとして設けられてもよい。より高いＣｅ含有量及び／又は例えば、Ｇｄ及び／又はＴｂのＣｅへのより高い置換レベルによって、光ガイドによって放出される光の分光分布はより高い波長へとシフトされ得る。一実施形態においては、光ガイド４０７０は完全に透明である。
【００７１】
光出口表面４２００に、光学素子９０９０が設けられる。光学素子９０９０は、フィルタリング済みの光１７０１を提供するなどのために、発光デバイス４０７０から放出される光１７００をフィルタリングするためのフィルタ９０９１と、少なくとも１つの更なる光源９０９３、９０９４と、フィルタリング済みの光１７０１と、共通の光出力１４００を提供するなどのために少なくとも１つの更なる光源９０９３、９０９４からの光とを組み合わせるように適合された光学構成要素９０９２と、を含む。フィルタ９０９１は吸収フィルタであっても反射フィルタであってもよく、固定であっても調光可能であってもよい。調光フィルタは、例えば、所望の光出力に従いローパス、バンドパス又はハイパスであってもよい反射性のダイクロイックミラーと、調光ミラーを用意し、光伝搬方向に見られるダイクロイックミラーの上流側に調光ミラーを配置することにより得られてもよい。更に、また、２つ以上のフィルタ及び／又はミラーを組み合わせて所望の光出力を選択するということも実施可能である。図２に示されるフィルタ９０９１は、フィルタ９０９１の調光状態により、フィルタリングされていない黄色及び／若しくは橙色光、又はフィルタリング済みの光、特に及び示される実施形態では、フィルタリングされた赤色光の透過を可能にする調光フィルタである。フィルタリング済みの光の分光分布は、用いられるフィルタ９０９１の特性に依存する。示される光学構成要素９０９２は、Ｘキューブとしても知られるクロスダイクロイックプリズムであっても、或いは、個々のダイクロイックフィルタの適切なセットであってもよい。
【００７２】
示される実施形態では、２つの更なる光源９０９３及び９０９４が提供される。更なる光源９０９３は青色光源であり、更なる光源９０９４は緑色光源である。他の色及び／又はより多い数の更なる光源も実現可能であってもよい。更なる光源の１つ以上は、また、以下に説明される本発明の実施形態による光ガイドであってもよい。更なる選択肢は、フィルタ９０９１によってフィルタリングされた光を更なる光源として使用することである。共通の光出力１４００は、従って、発光デバイス４０７０によって放出され、フィルタ９０９１によってフィルタリングされた光１７０１と、各２つの更なる光源９０９３及び９０９４によって放出された光との組み合わせである。共通の光出力１４００は、有利には、白色光であってもよい。
【００７３】
図２に示される解決策は、スケーラブルであり、コスト効果的で、本発明の実施形態による発光デバイスの所与の用途の要求事項に従って容易に適応可能であるという点で有利である。
【００７４】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ光ガイド即ち蛍光素子４０９０Ａ、４０９０Ｂの表面の１つに配置された、実施形態においては、光入力表面から約３０μｍ以下の距離にある、光入力表面とは異なる、それぞれヒートシンク要素７０００Ａ、７０００Ｂを含む、それぞれ光ガイド即ち蛍光素子４０９０Ａ、及び光ガイド即ち蛍光素子４０９０Ｂの側面図を示す。実施形態に関係なく、各ヒートシンク要素７０００Ａ、７０００Ｂは、放熱を向上させるためのフィン７１００、７２００、７３００を含む。フィンは、しかしながら、任意の要素である。実施形態に関係なく、各ヒートシンク要素７０００Ａ、７０００Ｂは、光ガイドの表面形状に適合するように構成され、従って、光ガイドとの全接触面積にわたりコンフォーマルな熱接触を提供するように適合されている。それによって、熱接触面積の増加、故に、光ガイドの冷却の向上が達成され、ヒートシンク要素の位置決めに関する既存の許容限界がより重要でなくなる。
【００７５】
図３Ａは、ヒートシンク要素７０００Ａが複数のヒートシンク部分を含むことを示す。複数のヒートシンク部分は、ここでは４つのヒートシンク部分７００１、７００２、７００３及び７００４であり、その１つ以上に（ここでは４つ全てに）フィンが設けられてもよい。明らかに、ヒートシンク要素７０００Ａが含むヒートシンク部分の数が増えるほど、ヒートシンク要素７０００が光ガイドの表面により精密に適合されてもよい。各ヒートシンク部分７００１、７００２、７００３、７００４は、光ガイドとの全接触面積にわたりコンフォーマルな熱接触を提供するように適合されている。ヒートシンク部分は、光ガイドの表面から互いに異なる距離で配置されてもよい。更に、ヒートシンク要素７０００Ａは、ヒートシンク部分７００１、７００２、７００３及び７００４がそれぞれ取付け要素７０１０、７０２０、７０３０及び７０４０によって個々に取り付けられる共通キャリア７０５０を含む。或いは、各ヒートシンク部分には、独自のキャリアが割り当てられてもよい。これら要素は任意であることに留意されたい。
【００７６】
図３Ｂは、ヒートシンク要素７０００Ｂが、それが配置される光ガイド即ち蛍光素子４０９０Ｂの表面の形状に適合するように構成された底部部分７０６０を含むことを示す。底部部分７０６０は可撓性であり、例えば、銅層などの熱伝導性金属層であってもよい。ヒートシンク要素７０００Ｂは、ヒートシンク要素７０００Ｂの可撓性を向上させるために、底部要素７０６０と、ヒートシンク要素７０００Ｂの残部との間に配置された熱伝導性層７０７０を更に含む。熱伝導性層７０７０は、例えば、熱伝導性流体であってもペーストであってもよい。熱伝導性層７０７０は、一実施形態においては、高反射性である及び／又は高反射性コーティングを含む。ヒートシンク要素７０００Ｂは、流体の流れを発生させて放熱を向上させるためにヒートシンク要素７０００Ｂ内部に配置された流体リザーバ７０８０を更に含む。代替的形態においては、流体リザーバ７０８０は、また、ヒートシンク要素７０００Ｂの外部に、例えば、ヒートシンク要素７０００Ｂの一部又は外部周縁部全体に延在して配置されてもよい。流体の流れはポンプによって増大されてもよい。導電性層７０７０及び流体リザーバ７０８０は任意の要素であることに留意されたい。
【００７７】
実施形態に関係なく、ヒートシンク要素７０００Ａ、７０００Ｂは、銅、アルミニウム、銀、金、シリコンカーバイド、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミニウムシリコンカーバイド、酸化ベリリウム、ケイ素−シリコンカーバイド、アルミニウムシリコンカーバイド、銅タングステン合金、銅モリブデンカーバイド、カーボン、ダイヤモンド、グラファイト、及びそれらの２つ以上の組み合わせから選択される材料で作製されてもよい。更に、上記実施形態の特徴を組み合わせたヒートシンク要素が実施可能である。また、上記実施形態のいずれかによるヒートシンク要素を光ガイド即ち蛍光素子４０９０Ａ又は４０９０Ｂの１つより多い表面に配置することも実施可能である。
【００７８】
最後に、上記のようなヒートシンク要素の提供は、赤色波長域内で発光する及び／又は例えば、ＩＲ発光蛍光体を含むことによって赤外線波長域の光を放出するように適合させた光源を用いた発光デバイスにおいて特に有利であることに留意されたい。
【００７９】
図４は、本発明の第１の及び全般的な実施形態による発光デバイス１の斜視図を示す。図５は、発光デバイス１の端面図を示す。発光デバイス１は、概して、少なくとも１つの第１の光源２１、２２、２３、２４、２５、２６と、第１の光ガイド３と、少なくとも１つの蛍光素子９０と、少なくとも１つのヒートシンク要素７０と、を含む。
【００８０】
本明細書中に記載される光源は、実施形態においては、ＬＥＤなどの固体光源であり、好適な種類のＬＥＤについては上述した。一実施形態においては、第１の光源２１、２２、２３、２４、２５、２６は全て同じ分光分布を有する光を放出するが、別の実施形態においては、２つ以上の異なる分光分布を有する光を放出してもよい。一実施形態においては、光源は青色波長域の光を放出するが、光源は、また、紫色又は紫外線波長域の光を放出してもよい。例えば、第１の光入力表面３１に配置された第１の光源２１、２２、２３が、表面３５に配置された第１の光源２４、２５、２６によって放出される分光分布とは異なる分光分布を有する光を放出する実施形態もまた、例えば、実施可能である。
【００８１】
第１の光源２１、２２、２３、２４、２５、２６は、実施形態においては、銅、鉄又はアルミニウムなどの金属で作製されたヒートシンクの形態の基部又は基材に配置されてもよい。このヒートシンクは、放熱を向上させるためのフィンを含んでもよい。他の実施形態においては、基部又は基材はヒートシンクである必要はないことに留意されたい。ヒートシンクを設けることによって、光源によって生成される熱は、効率的な状態で光ガイドから放散されてもよい。これにより更には、発光デバイスの取得可能な最大の出力光強度の増加、及び光ガイド内の過剰な熱に起因する、発光デバイスの光学性能に対する有害な影響の低下又は更には排除をもたらす。基部又は基材は、しかしながら、必須の要素ではなく、従って更に別の実施形態では省略されてもよい。
【００８２】
示され得るように、本実施形態における第１の光源は、２列で配置され、それぞれは、３つの第１の光源を有する。原則的に、例えば、５個、１０個又は２０個の第１の光源などの、任意の他の数の第１の光源が存在してもよいことに留意されたい。
【００８３】
全般的に、第１の光出口表面３２が第１の光ガイド３の頂面であるように、互いに対してゼロとは異なる角度で延在する第１の光入力表面３１及び第１の光出口表面３２を有するプレートとしての形を取る第１の光ガイド３が示される。第１の光ガイド３は、第１の更なる表面３３、３４、３５、３６を更に含み、そのうち、表面３６は、第１の光出口表面３２に対向し且つ平行に延在する。第１の光ガイド３は、矩形であっても四角形であってもよく、また、バー形状であってもロッド形状であってもよい。
【００８４】
実施形態においては、第１の光ガイド３の第１の光出口表面３２の面積は、第１の光入力表面３１の面積の２分の１である。このようにして、より多くの固体光源が第１の光入力表面に配置されることが可能となり、輝度の増加をもたらす集光の向上が達成され得る。他の実施形態においては、光ガイドの第１の光出口表面３２の面積は、第１の光入力表面３１の面積の５分の１又は更には１０分の１である。
【００８５】
第１の光源２１、２２、２３は、第１の光ガイド３の第１の光入力表面３１に隣接し且つ光学接触して配置されている一方で、第１の光源２２４、２５、２６は、更なる表面３５に隣接し且つ光学接触して配置されている。更なる表面３５は、この場合、第１の光ガイド３の第１の光入力表面３１に平行に且つ対向して延在する光入力表面として機能する。或いは、別の実施形態では、第１の光源は、一実施形態においては第１の光入力表面３１である、光ガイドの１つの表面のみに隣接し且つ光学接触して配置されてもよい。或いは、第１の光源は、更に別の実施形態においては、光ガイドの２つを超える表面に隣接し且つ光学接触して配置されてもよい。
【００８６】
第１の光出口表面３２及び更なる表面３６が互いに対向する側部表面であり、第１の光入力表面３１が端部表面である、本発明による発光デバイスの別の構成もまた実施可能である。
【００８７】
更に、第１の光ガイド３は、透明材料、蛍光材料、ガーネット、集光材料又はそれらの組み合わせを含んでもよく、適切な材料及びガーネットについては上述されている。一実施形態においては、しかしながら、第１の光ガイド３は透明光ガイドである。或いは、第１の光ガイド３は反射内部表面を備えた中空光ガイドであってもよい。例えば、内部表面は、例えば、アルミニウム又は銀などの鏡面反射材料で作製される。中空光ガイドは光が中空光ガイドの光出口表面に誘導されるように形状とされてもよい。拡散反射材料もこの構成に使用され得る。例えば、中空光ガイドの内部表面は、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２及び／又はＢａＳＯ４粒子を含むコーティングで被覆されてもよい。
【００８８】
更に、第１の光ガイド３は、熱の分散を向上させるなどのために、１Ｗ／（Ｋ＊ｍ）未満の熱伝導率を有する材料で作製されてもよい。
【００８９】
また、一実施形態においては、第１の光ガイド３は平坦である、即ち、第１の光ガイドは長さＬ及び幅Ｗの少なくとも１つよりも大幅に小さな高さＨを有する。図４及び図５で示される実施形態において、高さは第１の光出口表面３２及び表面３６の両方に垂直に延び、長さ及び幅の両方は高さに垂直に、並びに互いに垂直に延びる。
【００９０】
別の又は更なる実施形態においては、第１の光ガイド３は、１つの分光分布を有する光を異なる分光分布を有する光に変換するように適合された又は変換することが可能な光ガイドであってもよい。従って、そのような実施形態においては、第１の光ガイド３は、１つの分光分布を有する光を別の分光分布を有する光に変換するように適合された材料を含む透明光ガイドであってもよい。１つの分光分布を有する光を別の分光分布を有する光に変換するように適合された材料は第１の光ガイド３に埋設されてもよい。
【００９１】
発光デバイス１は蛍光素子９０を更に含む。全般的に、第２の光出口表面９２が蛍光素子９０の端部表面であるように、互いに対してゼロとは異なる角度で延在する第２の光入力表面９１及び第２の光出口表面９２を有するロッド又はバーとしての形を取る蛍光素子９０が示される。蛍光素子９０は、第２の更なる表面９３、９４、９５、９６を更に含み、そのうち、表面９６は、第２の光出口表面９２に対向し且つ平行に延在する。蛍光素子９０は、また、例えば、矩形又は四角形プレートとして、プレートの形を取ってもよい。
【００９２】
蛍光素子９０は、その第２の光入力表面９１が第１の光ガイド３の第１の光出口表面３２に隣接した状態で配置されている。任意選択的に、蛍光素子９０と第１の光ガイド３は、互いに少なくとも部分的に光学接触している。蛍光素子９０は蛍光材料で作製され、適切な蛍光材料については上述した。
【００９３】
第１の光ガイド３は第１の屈折率ｎ１を含む。蛍光素子９０は、一実施形態においては、通常、１．８のオーダーである第２の屈折率ｎ２を含む。第１の光ガイド３及び蛍光素子９０の材料はそれぞれ、一実施形態においては、蛍光素子９０の第２の屈折率ｎ２が第１の光ガイド３の第１の屈折率ｎ１よりも高くなるように選択される。それにより、第１の光ガイド３に取り込まれた光の殆どは蛍光素子９０に取り込まれる。第１の光ガイド３に適した材料は、従って、ガラスである。また、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの透明高分子が使用されてもよいが、これら材料は高温に耐えることができない。特に関心が高いのは、一般に、１．４〜１．５の低屈折率を持ち、高温に耐えることができるシリコーンである。シリコーンは光を抽出するためにＬＥＤ以外にも既に使用されているため、それらは自然な選択肢である。シリコーンは可撓性であるため、所望の用途に容易に適応させることができる。
【００９４】
発光デバイス１はヒートシンク要素７０を更に含む。ヒートシンク要素７０は、実施形態においては、不透明であり、熱分配を向上させるための１つ以上のフィン７１、７２、７３を含む。しかしながら、フィン７１、７２、７３は、原則的に、省略されてもよいことは留意されたい。
【００９５】
ヒートシンク要素７０は、概して、蛍光素子の表面９０上又は蛍光素子の表面９０に配置されている。蛍光素子の表面９０は、第１の光ガイド３とは逆を向いており、そのため、蛍光素子９０の第２の光入力表面９１とも逆を向いている、又は換言すると、蛍光素子９０の第２の光入力表面９１に対向する。本実施形態においては、ヒートシンク要素７０は、蛍光素子９０の第１の光入力表面９１に対して平行に且つ対向して延在する表面９５上に配置されている。
【００９６】
実施形態においては、ヒートシンク要素７０は、銅、鉄又はアルミニウムなどの金属で作製される。不透明ヒートシンク７０は、アルミナ又は窒化ホウ素などの反射性セラミックで作製されてもよい。より一般的には、そのような不透明ヒートシンク要素７０に好適な材料は、高熱伝導率、即ち、例えば、１Ｗ／（ｍ＊Ｋ）超、及び好ましくは１０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）超、又は更には２０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超の熱伝導率を有する材料である。
【００９７】
本明細書中に示される実施形態では、ヒートシンク要素７０のフィン７１、７２、７３は、ヒートシンク要素の長手方向に、又は換言すると、蛍光素子９０の第２の光出口表面９２及び更なる表面９６の両方に対して実質的に垂直な方向の、ヒートシンク要素の取付け位置に延在する。ヒートシンク要素のフィンが、例えば、ヒートシンク要素の横断方向に、又は換言すると、蛍光素子９０の第２の光出口表面９２に平行などの任意の他の方向に延在する別の実施形態もまた実施可能である。
【００９８】
本明細書中に示される実施形態では、ヒートシンク要素７０は、蛍光素子９０の更なる表面９５の全面積にわたって延在する。しかしながら、ヒートシンク要素７０が蛍光素子９０の更なる表面９５の面積の一部のみにわたって延在する別の実施形態もまた実施可能である。
【００９９】
図４及び図５を参照すると、本発明による発光デバイスは、概して、以下にように機能する。第１の分光分布を有する第１の光１３は、第１の光源２１、２２、２３、２４、２５、２６の各光源によって放出される。第１の分光分布を有する第１の光１３は、その後、第１の光入力表面３１において第１の光ガイド３に取り込まれる。第１の分光分布を有する第１の光は、第１の光出口表面３２において第１の光ガイド３から取り出される。第１の分光分布を有する第１の光１３は、その後、蛍光素子９０に取り込まれ、第１の分光分布を有する第１の光１３の少なくとも一部は、蛍光素子９０によって第２の分光分布を有する第２の光１４に変換される。第２の光１４は蛍光素子９０によって案内されると共に蛍光素子９０を通過し、蛍光素子９０の第２の光出口表面９６から取り出され、故に、発光デバイス１によって放出される。従って、光が出る又は放出される蛍光素子９０の１つの表面があり、それは第２の光出口表面９６である。
【０１００】
同時に、光源２１、２２、２３、２４、２５、２６によって発生した熱はヒートシンク要素７０によって第１の光ガイド３から分配される。より詳細には、熱は蛍光素子９０を通して第１の光ガイド３から分配される。従って、第１の光ガイド３は光源２１、２２、２３、２４、２５、２６によって発生した熱を分散及び分配し、蛍光素子９０内に存在する残りの熱はヒートシンク要素７０によって分配される。
【０１０１】
ここで図６を参照すると、本発明による発光デバイス１０１の第２の実施形態の端面図が示される。発光デバイス１０１は、少なくとも１つの蛍光素子に光を取り込むように適合されたカップリング要素８０と、第１の光ガイド３から光を取り出すように適合されたカップリング要素９と、を更に含むという点で、図４に示されるもの及び上述のものとは異なる。
【０１０２】
カップリング要素８０は第１の光ガイド３と蛍光素子９０との間に配置されている。カップリング要素８０は、例えば、光学接着剤であっても、屈折又は回折格子であっても、散乱層又は構造であってもよい。或いは、カップリング要素８０は、例えば、エアギャップの形態の、単に空気であってもよい。他の適切なカップリング要素については上述した。一実施形態においては、カップリング要素８０は、カップリング要素の第３の屈折率ｎ３が蛍光素子９０の第２の屈折率ｎ２を下回り、第１の光ガイド３の第１の屈折率ｎ１を上回るように選択された材料を含む。或いは、カップリング要素の第３の屈折率ｎ３は、蛍光素子９０の第２の屈折率ｎ２及び第１の光ガイド３の第１の屈折率ｎ１の両方を下回る。更に、カップリング要素８０は、任意選択的に、第１の光ガイド３及び蛍光素子９０の両方と光学接触してもよい。
【０１０３】
カップリング要素９は、蛍光素子９０とは逆を向いている第１の光ガイド３の表面３３の、一実施形態においては、蛍光素子９０の位置とは逆の位置に配置されている。カップリング要素９は、例えば、散乱又は反射素子若しくはパターンであってもよい。例えば、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３若しくはＢａＳＯ４粒子などの散乱材料のコーティング又は層が使用されてもよい。他の適切なカップリング要素については上述した。
【０１０４】
カップリング要素８０及びカップリング要素９のいずれか１つが省略される別の実施形態もまた実施可能であることに留意されたい。
【０１０５】
図７は、本発明による発光デバイス１０２の第３の実施形態の端面図を示す。発光デバイス１０２は、第１の光ガイド３０１が２つの脚又は部品３０１１及び３０１２を含み、そのそれぞれが光入力表面３１１及び３１２をそれぞれ含み、それぞれが第１の光源２１及び２４それぞれと対応付けられた成形光ガイドであるという点で、図４に示されるもの及び上述のとは異なる。第１の光ガイド３０１の２つの部品３０１１及び３０１２は、１つの共通の第１の光出口表面３２を更に含み、そこに蛍光素子９０が設けられる。
【０１０６】
原則的に、第１の光ガイド３は任意の実施可能な形状で設けられてもよく、図７に示される形状は、従って、単に非限定的な例であることに留意されたい。
【０１０７】
そのような構成は、例えば、美的、物理的又は実用的な要件に従って成形されてもよい発光デバイスを提供する。
【０１０８】
図８は、本発明による発光デバイス１０３の第４の実施形態の頂面図を示す。簡略化のため、ヒートシンク要素は省略されている。発光デバイス１０３は、光が光ガイドに３つの側部から取り込まれてもよいように更なる光源２５１、２５２、２６１、２６２が第１の光ガイド３の第１の更なる表面３３に配置されているという点のみにおいて図４に示されるもの及び上述のものとは異なる。このため、発光デバイス１０３によって放出される光の強度は上述の発光デバイスと比較して増加されてもよい。
【０１０９】
明らかに、図８に示される種類の実施形態においても、表面３４に光源を設けること及び／又は表面３５に設けられる光源を省略することは実施可能である。
【０１１０】
図９は、本発明による発光デバイス１０４の第５の実施形態の端面図を示す。発光デバイス１０４は、第１の光ガイド３の第１の光出口表面３２と第１の光入力表面３１とが互いに平行且つ対向する面であるという点で図４に示されるもの及び上述のものとは異なる。
【０１１１】
この実施形態においては、光源２１、２２、２３、２４、２５、２６は光ガイド３の第１の光入力表面３１と光学接触して配置されている。更に、更なる実施形態では、光源は、効率の向上のために大きな放出角度で放出するＬＥＤである。
【０１１２】
更に、特に図９による実施形態においてであるが、原則的に実施形態に関係なく、ミラーなどの反射素子を、第１の更なる表面３３、３４、３５及び３６に、蛍光素子９０に隣接する光出口表面３２に、及び／又は光源の間の光入力表面３１に、これら表面を通しておそらくは漏れていたはずの光の一部を再利用するために配置することも可能である。これによって、発光デバイス１０４によって放出される光の強度は増加されてもよい。反射素子は、また、蛍光光ガイド内の光の、第２の光出口表面への案内を強化するために、蛍光素子９０の第２の光入力表面及び第２の出力表面以外の蛍光素子９０の表面に配置されてもよい。この目的のため、ヒートシンク要素は、また、反射器として機能してもよい。
【０１１３】
図１０は、光源２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７及び２８が、第１の光ガイド３の、第１の光出口表面３２に対向し且つ平行に延在する表面、ここでは第１の光入力表面３１と、第１の光出口表面３２に対してゼロとは異なる角度で延在する表面の２つ、ここでは表面３３及び３４の両方に配置されている、本発明による発光デバイス１０５の第６の実施形態の端面図を示す。
【０１１４】
従って、図１０に示される発光デバイス１０５は、原則的に、図８及び図９に示される実施形態の組み合わせである。従って、また、光源を残りの第１の更なる表面３５及び３６に設けるということも実施可能である。第１の更なる表面３５及び３６については図１０で図示されない。
【０１１５】
図１１は、本発明の第７の実施形態による発光デバイス１０６の斜視図を示す。図１２は、発光デバイス１０６の端面図を示す。
【０１１６】
発光デバイス１０６は、上記実施形態のいずれかによる、第１の光源２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１と、第１の光ガイド３と、蛍光素子９０と、フィン７１、７２、７３を備えたヒートシンク要素７０と、を含む。
【０１１７】
発光デバイス１０６は、第２の光源２１２、２２２及び第２の光ガイド４を更に含む。
【０１１８】
第２の光ガイド４は、蛍光素子９０とは逆を向いている第１の光ガイド３の表面、図１１及び図１２では、第１の光出口表面３２に対して平行に且つ対向して延在する表面３６に隣接して配置されている。
【０１１９】
別の実施形態においては、第２の光ガイド４は、光が蛍光素子９０に１つより多い側部から取り込まれるように、少なくとも１つの蛍光素子９０の表面に隣接して配置されてもよい。
【０１２０】
全般的に、第３の光入力表面４１及び第３の光出口表面４２が第２の光ガイド４の対向する側部表面であるように、互いに平行に且つ対向して延在する第３の光入力表面４１及び第３の光出口表面４２を有するバー又はロッドとしての形を取る第２の光ガイド４が示される。第２の光ガイド４は、第３の更なる表面４３、４４、４５、４６を更に含む。第２の光ガイド４は、また、例えば、矩形又は四角形プレートとして、プレートの形を取ってもよい。
【０１２１】
第２の光源２１２、２２２は、第２の光ガイド４の第３の光入力表面４１に隣接し且つ光学接触して配置されている。他の実施形態においては、更なる光源が、第２の光ガイド４の少なくとも１つの第３の更なる表面の１つ以上に隣接して設けられてもよい。
【０１２２】
例えば、第３の光出口表面４２が第２の光ガイド４の端部表面であるように、又は第３の光出口表面４２と表面４６とが互いに対向する側部表面であり、第２の光入力表面４１が端部表面であるように、第３の光入力表面４１と第３の光出口表面４２とが互いに対しゼロとは異なる角度で延在する図１１及び図１２による発光デバイス１０６の別の構成もまた、実施可能である。
【０１２３】
更に、第２の光ガイド４は、第１の光ガイド３の材料と異なる又は同じ透明材料、蛍光材料、ガーネット、集光材料又はそれらの組み合わせを含んでもよい。適切な材料及びガーネットについては上述した。或いは、第２の光ガイド４は反射内部表面を備えた中空光ガイドであってもよい。
【０１２４】
一実施形態においては、第２の光ガイド４は、１つの分光分布を有する光を別の分光分布を有する光に変換するように適合された材料を含む透明光ガイドである。１つの分光分布を有する光を別の分光分布を有する光に変換するように適合された材料は、第２の光ガイド４の表面に配置されてもよいが、一実施形態においては、第２の光ガイド４に埋設され、この材料は、第１の光ガイド３の材料と異なっていても同じであってもよい。
【０１２５】
更に、第２の光ガイド４は、一実施形態においては、１Ｗ／（Ｋ＊ｍ）未満の熱伝導率を有する材料で作製される。
【０１２６】
また、第２の光ガイド４は平坦であってもよい、即ち第２の光ガイドは長さＬ及び幅Ｗの少なくとも１つよりも大幅に小さな高さＨを有してもよい。図１１及び図１２で示される実施形態において、高さは、第３の光入力表面４１及び第２の光出口表面４２の両方に垂直に延び、長さ及び幅の両方は、高さ方向に垂直に、並びに互いに垂直に延びる。
【０１２７】
また、発光デバイス１０６の第１の光ガイド３の第１の光入力表面３１と第１の光出口表面３２とは互いに対しゼロとは異なる角度で延在する。第１の光出口表面３２と第１の光入力表面３１とが互いに対向し且つ平行な表面である図１１及び図１２による発光デバイス１０６の他の代替的構成もまた実施可能である。
【０１２８】
図１１及び図１２による発光デバイス１０６は、概して、以下のように機能する。第１の分光分布を有する第１の光１３は、第１の光源２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１の各光源によって放出される。第１の分光分布を有する第１の光１３は、その後、第１の光入力表面３１において第１の光ガイド３に取り込まれる。第１の分光分布を有する第１の光１３は、第１の光出口表面３２において第１の光ガイド３から取り出される。第１の分光分布を有する第１の光１３は、その後、蛍光素子９０に取り込まれる。第１の分光分布を有する第１の光１３の少なくとも一部は、蛍光素子９０によって第２の分光分布を有する第２の光１４に変換される。第２の光１４は蛍光素子９０内を案内され、第２の光出口表面９６から取り出され、従って、発光デバイス１０６によって放出される。第１の光源２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１によって発生した熱はヒートシンク要素７０によって第１の光ガイド３から分配される。
【０１２９】
同時に、第３の分光分布を有する第３の光１７は、第２の光源２１２、２２２の各光源によって放出される。第３の分光分布を有する第３の光１７は、その後、第３の光入力表面４１において第２の光ガイド４に取り込まれる。第３の分光分布を有する第３の光１７の少なくとも一部は、第２の光ガイド４によって第４の分光分布を有する第４の光１８に変換される。第４の分光分布を有する第４の光１８は、第３の光出口表面４２において第２の光ガイド４から取り出される。第４の分光分布を有する第４の光１８は、その後、第１の光ガイド３内に取り込まれ、そこで更に別の分光分布を有する光に変換されてもされなくてもよく、また、蛍光素子９０に取り込まれ、蛍光素子９０内を案内され、第２の光出口表面９６から取り出され、従って、発光デバイス１０６によって放出される。同時に、第２の光源２１２、２２２によって発生した熱は、ヒートシンク要素７０によって第２の光ガイド４及び第１の光ガイド３から分配される。
【０１３０】
別の又は更なる実施形態においては、第２の光ガイド４は入射光を異なる分光分布を有する光に変換するように適合されていない透明光ガイドであってもよい及び／又は蛍光素子９０は、また、第２の光ガイド４から入射する光を異なる分光分布を有する光に変換するように適合されてもよい。
【０１３１】
更に別の又は更なる実施形態においては、第２の光ガイドに、別個の蛍光素子及び別個のヒートシンク要素を設けるということも実施可能である。そのような実施形態は、例えば、図４乃至１０に関連して上述したタイプのいずれかの２つの発光デバイス１を用意し、それらを各ヒートシンク要素が互いに逆を向くように配置することにより得られてもよい。
【０１３２】
ここで図１３を参照すると、本発明による発光デバイス１０７の第８の実施形態の端面図が示される。発光デバイス１０７は、蛍光素子９０が、その４つの側部を第１の光ガイド３によって囲まれるように配置されるという点で図４に示されるもの及び上述のものとは異なる。換言すると、蛍光素子９０は第１の光ガイド３を貫通して配置されている。
【０１３３】
別の実施形態においては、蛍光素子９０は、その２つ、３つ又は更には５つの側部が第１の光ガイド３によって囲まれるように配置されてもよい。
【０１３４】
ここで図１４を参照すると、本発明による発光デバイス１０８の第９の実施形態の端面図が示される。発光デバイス１０８は、第１の光ガイド３からのより効率的な熱の分配のために、蛍光素子９０の、その３つの側部９３、９４及び９５に、ヒートシンク要素７０、７４、７５が設けられるように、更なるヒートシンク要素７４及び７５が設けられるという点で、図４に示されるもの及び上述のものとは異なる。
【０１３５】
更なるヒートシンク要素７４及び７５は、別個のヒートシンク要素として設けられても、ヒートシンク要素７０と一体で設けられてもよい。更なるヒートシンク要素７４及び７５には、それぞれフィン７６及び７７が設けられてもよい。
【０１３６】
一実施形態においては、更なるヒートシンク要素７４及び７５は、銅、鉄又はアルミニウムなどの金属で作製される。更なるヒートシンク要素７４及び７５は、アルミナ又は窒化ホウ素などの反射性セラミックで作製されてもよい。より一般的には、そのような更なるヒートシンク要素７４及び７５に好適な材料は、高熱伝導率、即ち、例えば、１Ｗ／（ｍ＊Ｋ）超、及び好ましくは１０Ｗ／（ｍ＊Ｋ）超、又は更には２０Ｗ／（Ｋ＊ｍ）超の熱伝導率を有する材料である。
【０１３７】
本明細書中に示される実施形態では、各更なるヒートシンク要素７４及び７５のフィン７６及び７７は、ヒートシンク要素の長手方向に、又は換言すると、蛍光素子９０の第２の光出口表面９２及び更なる表面９６の両方に対して実質的に垂直な方向の、ヒートシンク要素の取付け位置に延在する。更なるヒートシンク要素のフィンが、例えば、ヒートシンク要素の横断方向に、又は換言すると、蛍光素子９０の第２の光出口表面９２に平行などの任意の他の方向に延在する別の実施形態もまた実施可能である。
【０１３８】
本明細書中に示される実施形態においては、更なるヒートシンク要素７４及び７５は蛍光素子９０の更なる表面９３及び９４それぞれの全面積にわたって延在する。更なるヒートシンク要素７４及び７５が蛍光素子９０の更なる表面９３及び９４それぞれの面積の一部のみにわたって延在する別の実施形態もまた、しかしながら、実施可能である。
【０１３９】
本明細書中に記載されるヒートシンク要素７０、７４、７５のいずれかは、更に任意選択的に、光を反射するように適合された少なくとも１つの表面を含んでもよく、一実施形態においては、この表面は、蛍光素子９０に面するヒートシンク要素の表面である。
【０１４０】
当業者であれば、本発明は上述の実施形態に如何様にも限定されないことを認識している。逆に、添付の特許請求の範囲の範囲内における多くの改良及び変形が可能である。
【０１４１】
特に、本明細書中に記載される種々の実施形態の種々の要素及び特徴は自由に組み合わせてもよい。
【０１４２】
加えて、請求された発明の実施において、当業者には、開示された実施形態の変形形態が、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から理解され、実施され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という語は他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除しない。相互に異なる従属請求項に特定の施策が列挙されるという単なる事実は、これら施策の組み合わせが効果的に使用され得ないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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