(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置（１０）の光学部品であって、前記光学部品の少なくとも一部が高分子マトリックス材料および微粒子材料を含んだ複合材料からなり、前記複合材料が前記複合材料を通過する可視光線に対するカラーフィルター効果に寄与し、前記微粒子材料がＮｄ３＋イオンを含有したネオジム化合物を含み、
前記ネオジム化合物がＮｄ−Ｆ化合物またはＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物であり、
前記ネオジム化合物が前記微粒子材料の離散粒子として存在し、
前記ネオジム化合物および前記高分子マトリックス材料の屈折率が可視光線領域において互いに０．１以内にある、光学部品。
【請求項２】
照明装置（１０）の光学部品であって、前記光学部品の少なくとも一部が高分子マトリックス材料および微粒子材料を含んだ複合材料からなり、前記複合材料が前記複合材料を通過する可視光線に対するカラーフィルター効果に寄与し、前記微粒子材料がＮｄ３＋イオンを含有したネオジム化合物を含み、
前記ネオジム化合物がＮｄ−Ｆ化合物またはＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物であり、
前記ネオジム化合物が前記微粒子材料の離散粒子として存在し、
前記微粒子材料が、約０．５〜約５マイクロメータの粒度を有する、光学部品。
【請求項３】
前記微粒子材料がＬＥＤ素子（２０）によって生成された可視光線に対する前記カラーフィルター効果に寄与する、請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記微粒子材料が黄色光の波長範囲の波長を主にフィルタリングする、請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
前記光学部品が、前記ＬＥＤ素子（２０）によって生成された電磁波を吸収し、可視光線を生成する蛍光体組成物を含有するコーティングを備える、請求項３または４に記載の光学部品。
【請求項６】
前記微粒子材料が、金属酸化物とＮｄ３＋イオン源とを含有するペロブスカイト構造材料を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の光学部品。
【請求項７】
前記ネオジム化合物がＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物であり、Ｘはネオジムとともに化合物を形成する少なくとも１種類の元素である、請求項１乃至６のいずれかに記載の光学部品。
【請求項８】
前記ネオジム化合物がＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物であり、Ｘはフッ素とともに化合物を形成するネオジム以外の少なくとも１種類の金属元素である、請求項１乃至６のいずれかに記載の光学部品。
【請求項９】
前記金属元素が、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙのいずれか１種類以上を含む、請求項８に記載の光学部品。
【請求項１０】
前記ネオジム化合物が前記複合材料中に少なくとも約０．１体積パーセントの量で存在する、請求項１乃至９のいずれかに記載の光学部品。
【請求項１１】
前記ネオジム化合物が前記複合材料中に約１〜約２０体積パーセントの量で存在する、請求項１０に記載の光学部品。
【請求項１２】
前記高分子マトリックス材料が、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリル酸塩、ポリフッ化アルキリデンおよびシリコーンからなる群から選択される、請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学部品。
【請求項１３】
前記微粒子材料が無機微粒子材料であり、前記ネオジム化合物が前記無機微粒子材料の粒子中にドーパントとして存在する、請求項１乃至１２のいずれかに記載の光学部品。
【請求項１４】
前記微粒子材料および前記高分子マトリックス材料の屈折率が可視光線領域において互いに０．１以内にある、請求項１３に記載の光学部品。
【請求項１５】
Ｘが、酸素、窒素、硫黄、塩素のいずれかである、請求項７に記載の光学部品。
【請求項１６】
前記ネオジム化合物がＮｄＦ３である、請求項７に記載の光学部品。
【請求項１７】
前記微粒子材料の粒子が、前記高分子マトリックス材料よりも屈折率が低い金属フッ化物または金属酸化物から選択された少なくとも１種類の材料からなる、請求項８に記載の光学部品。
【請求項１８】
前記粒子が、ＮａＦ、ＭｇＦ２、ＫＦ、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２およびＹＦ３からなる群から選択された少なくとも１種類の材料からなる、請求項１７に記載の光学部品。
【請求項１９】
前記光学部品が前記照明装置（１０）のＬＥＤ素子（２０）を囲む封体（１２）である、請求項１乃至１８のいずれかに記載の光学部品。
【請求項２０】
前記光学部品が前記照明装置（１０）のＬＥＤ素子（２０）を囲むドーム（２２）である、請求項１乃至１８のいずれかに記載の光学部品。
【請求項２１】
前記微粒子材料が前記ネオジム化合物以外の他の材料の粒子をさらに含む、請求項１乃至２０のいずれかに記載の光学部品。
【請求項２２】
前記他の材料の屈折率が前記ネオジム化合物の屈折率よりも高い、請求項２１に記載の光学部品。
【請求項２３】
前記他の材料が、チタニア、ネオジム含有化合物および酸化ネオジム化合物からなる群から選択される、請求項２１に記載の光学部品。
【請求項２４】
前記光学部品が前記照明装置（１０）の拡散体である、請求項１乃至１８のいずれかに記載の光学部品。
【請求項２５】
可視光線を発する光源と、前記光源の前記可視光線の少なくとも一部が通過するように構成かつ配置された請求項１乃至２４のいずれかに記載の光学部品とを備える照明装置（１０）。
【請求項２６】
前記光源が、
プリント回路板と、
前記プリント回路板に実装されたＬＥＤチップと
を備え、
前記光学部品が、前記ＬＥＤチップを囲むドームである、請求項２５に記載の照明装置（１０）。
【請求項２７】
前記光源を支持するベース（１６）と、
前記光源を囲む、透明もしくは半透明のカバーまたは封体（１２）と、
前記プリント回路板に接続されたベースコネクター（１４）と、
を備え、
前記ベース（１６）が、前記封体（１２）と前記ベースコネクター（１４）との間に配置される、請求項２６に記載の照明装置（１０）。
【請求項２８】
前記封体（１２）の周りに配置され、周囲環境への放射熱および対流熱の伝達を高める複数の放熱フィン（１８）を備える、請求項２７に記載の照明装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に照明システムおよび関連技術に関する。特に、本発明は、光源に対してカラーフィルター効果を付与するのに適した材料および方法に関し、光源の非限定的な例としては、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として利用する照明装置がある。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤランプは、以下に限定されないが、耐用年数の延長、高エネルギー効率、ウォーミングアップ時間を必要としない最大輝度など、旧式の白熱および蛍光ランプに優る様々な利点をもたらす。当分野で公知のように、ＬＥＤ（本明細書では、有機ＬＥＤやＯＬＥＤも含む）は、電気エネルギーを可視光線（約４００〜７５０ｎｍの波長）を含む電磁波に変換する固体半導体素子である。ＬＥＤは、通常、ｐｎ接合を作るように不純物が添加された半導体材料のチップ（ダイ）を備えている。ＬＥＤチップは、陽極および陰極に電気的に接続しており、それら全てがパッケージ内に実装される。ＬＥＤは、白熱ランプや蛍光ランプなどの他のランプと比較してナロービームで方向性のある可視光線を発するため、従来、自動車用照明、ディスプレイ用照明、安全／非常用照明、有向エリア照明などの用途で利用されている。しかしながら、ＬＥＤ技術の進歩により、高効率ＬＥＤベースの照明システムについて、これまで白熱および蛍光ランプが果たしてきた全方向照明用途など、他の種類の照明源を従来使用してきた照明用途でのより広範な利用法が見出されるようになった。その結果、ＬＥＤは、住宅、商用および市町村環境でのエリア照明用途にますます使用されてきている。
【０００３】
図１は、エリア照明用途に適したＬＥＤベースの照明ユニットの非限定的な商用の例を表す。照明ユニット（「照明装置」または「ランプ」とも称する）１０は、ほぼ全方向への照明能力をもたらすように構成されたＬＥＤランプ（ＡＮＳＩ  Ａ１９型）として表されている。様々な他の構成のＬＥＤベースの照明ユニットも知られている。図１に表すように、ランプ１０は、透明もしくは半透明のカバーまたは封体１２と、エジソン型のねじ込み式ベースコネクター１４と、封体１２とコネクター１４との間のハウジングまたはベース１６と、オプションとして、周囲環境への放射熱および対流熱の伝達を高める放熱フィン１８とを備えている。
【０００４】
ＬＥＤベースの光源は、多くの場合、多数のＬＥＤ素子を備えたＬＥＤアレイであるが、通常、ベース１６に隣接する封体１２の下端に位置している。ＬＥＤ素子は、例えば、緑、青、赤など、狭波長帯域で可視光線を発するため、白色光を含む様々な光の色を生じるように、異なるＬＥＤ素子の組み合わせがＬＥＤランプに組み込まれることが多い。あるいは、青色ＬＥＤからの光と、青色ＬＥＤの青色光の少なくとも一部を別の色に変換する蛍光体（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ）との組み合わせによって、ほぼ白色に見える光が生成される場合もあり、変換光と青色光との組み合わせは、白色またはほぼ白色に見える光を生成することができる。ＬＥＤ素子は、ベース１６に取り付けられた、またはベース１６内部に取り付けられた担体に装着される場合もあれば、担体上で、例えば、ＬＥＤ素子からの可視光取出し効率を高めるために屈折率整合材からなることが多い保護カバーで封入される場合もある。非限定的な例として、図２は、プリント回路板（ＰＣＢ）２６に実装されたＬＥＤチップ２４を囲む光学的に透明または半透明のエンベロープの役割をするドーム２２を備えるタイプのＬＥＤ素子２０の一部を表す。蛍光体をさらに使用して、ＬＥＤによって生成される色以外の色を発光させる場合もある。この目的のために、ドーム２２の内側表面に、蛍光体組成物を含有するコーティング２８が設けられてもよく、その場合、ＬＥＤチップ２４によって発せられた電磁波（例えば、青色可視光線、紫外線（ＵＶ）放射、または近可視紫外線（ＮＵＶ）放射）が蛍光体組成物によって吸収されて、蛍光体組成物が励起され、ドーム２２を通過して発光する可視光線を生成することができる。あるいは、ＬＥＤチップ２４がＰＣＢ２６上においてコーティングで封入される場合もあり、そのようなコーティングは、オプションとして、ＬＥＤエピタキシャル（エピ）ウエハまたはダイ製造に伴うＬＥＤ蛍光体一体化が要求される実施形態のために、蛍光体組成物を含有する場合がある。
【０００５】
ランプ１０の可視光線をほぼ全方向に発光する能力を促進するために、封体１２は、図１において、ほぼ回転楕円体状または楕円体状に表されている。光分散（例えば、全方向光分散）を促進する他の手段も可能である。ほぼ全方向への照明能力をさらに促進するために、封体１２が、封体１２を光拡散体として機能させる材料からなる場合もある。非限定的な例として、封体１２は、間に内部リフレクター（図示せず）が配置される一対の半球状の拡散体を備えたアセンブリであったり、そのアセンプリを備えていたりしており、それにより、ＬＥＤ素子によって生成された可視光線は封体１２の内部に向けられ、生成された光の一部はリフレクターによってベース１６に近い方の半球状の拡散体内に反射され、その拡散体を経て反射光がランプ１０の周囲の環境に分散される。生成された光の残りは、リフレクターの開口を通過して、他方の半球状の拡散体に入り、その拡散体を通過した光がランプ１０の周囲の環境に分散される。拡散体を製造するために一般的に使用される材料としては、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などがある。これらの高分子材料は、一般に、光の屈折を促進し、それによって白色の反射性外観を実現する充填材、例えば、チタニア（ＴｉＯ2）を含有する場合もある。封体１２の内側表面に、コーティング（図示せず）、例えば、蛍光体組成物を含んだコーティングが設けられる場合もある。
【０００６】
ＬＥＤランプの白色光効果を生じる能力を促進するために様々に異なるＬＥＤ素子および／または蛍光体の組み合わせを利用することもできるが、その代わりとして、またはそれに加えて他の方法が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０２４７３８２１号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、可視光線にカラーフィルター効果を付与する照明装置用に適した材料およびその材料からなる光学部品を提供する。
【０００９】
発明の一局面によれば、光学部品の少なくとも一部が高分子マトリックス材料および無機微粒子材料を含んだ複合材料からなり、複合材料が複合材料を通過する可視光線に対するカラーフィルター効果に寄与し、微粒子材料がＮｄ3+イオンを含有したネオジム化合物を含む。
【００１０】
発明の他の局面は、可視光線を発する光源と、光源の可視光線の少なくとも一部が通過するように構成かつ配置された光学部品とを備える照明装置を包含する。光学部品の一部が、高分子マトリックス材料および無機微粒子材料を含んだ複合材料からなり、複合材料が光学部品の上記一部を通過する可視光線に対するカラーフィルター効果に寄与し、微粒子材料がＮｄ3+イオンを含有したネオジム化合物を含む。
【００１１】
発明の別の局面は、上記のタイプの複合材料を使用することを含み、ネオジム化合物は、照明装置が発する可視光線に低ヘイズ光学効果を付与するのに十分な微粒子材料と高分子マトリックス材料との屈折率整合を促進するために離散粒子として（または微粒子材料内のドーパントとして）存在することができる。理論に制限されることなく、そのような低ヘイズ光学効果は、ミー散乱を最小限に抑えることに少なくとも部分的に起因すると思われる。あるいは、ネオジム化合物は、照明ユニットが発する可視光線に光拡散効果を付与するのに十分な微粒子材料と高分子マトリックス材料との屈折率不整合を促進するためにオプションとして他の微粒子材料の粒子と組み合わされた離散粒子として存在することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記複合材料、光学部品および照明ユニットの技術的効果としては、好ましくは、所望のカラーフィルター効果をもたらす能力とともに、好ましくは、マトリックス材料の屈折率を意図的に整合または不整合にして、複合材料および光学部品を通過する光の光学散乱をそれぞれ最小限に抑えるか、または促進する能力も挙げることができる。
【００１３】
本発明の他の局面および利点は以下の詳細な説明からより深く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の非限定的な実施形態にかかるネオジム組成物含有光学部品を備えることから利益を享受可能なタイプのＬＥＤベースの照明装置を表す。
【図２】例えば図１に表すタイプのＬＥＤベースの照明装置で使用可能なタイプのＬＥＤ素子の断片的な断面図を表す。
【図３】ＮｄＦ3およびＮａＮｄＦ4ナノ結晶に関して観測された吸収スペクトルを表すグラフである。
【図４】８００ｎｍの励起周波数（λexc）と２４０ｍＷの励起電力を受けたときのＮｄＦ3およびＮａＮｄＦ4ナノ結晶に関するアップコンバージョン蛍光スペクトルを表すグラフである。
【図５】シリコーンマトリックス中に分散されたＮｄＦ3の光透過特性をＮｄ2Ｏ3添加ガラスと比較して表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明は、図１に表すＬＥＤベースの照明装置１０および図２に表すＬＥＤ素子２０について言及する。しかしながら、他の様々な構成の照明ユニットおよびＬＥＤ素子も発明の範囲内であることは理解されるべきである。
【００１６】
本発明は、特定の例としてＬＥＤ素子が生成する可視光線などの、可視光線にカラーフィルター効果を付与する照明装置用に適した複合材料およびその複合材料からなる光学部品を提供する。本明細書において、光学部品とは、少なくとも一部分が可視光線を通過させて照明効果をもたらそうとする部品である。複合材料および光学部品はＮｄ3+イオン源を含有している。本発明に至る調査を通じて、そのような源は、特に黄色光波長範囲、例えば、約５６０ｎｍ（ナノメータ）〜約６００ｎｍの波長の可視光線をフィルタリングするカラーフィルター効果をもたらすのに有効であることが確認されている。
【００１７】
発明の特定の局面によれば、そのような複合材料および光学部品は、光散乱（拡散）効果を皆無でないとしてもほとんど有してなくてもよく、または、その代わりに、複合材料の組成並びに複合材料中のＮｄ3+イオン源の組成および量に依存して、通過する光にかなりの光散乱を引き起こしてもよい。所望の効果はこれらの要素に基づいて選択することができる。例として、好ましい複合材料は、Ｎｄ3+イオン源を含有する無機微粒子材料が分散された高分子マトリックス材料を含んでいる。Ｎｄ3+イオン源は、ドーパントとして微粒子材料中に存在するネオジム化合物であっても、オプションとして他の材料の粒子と組み合わされて微粒子材料を構成し得るネオジム化合物の離散粒子として存在してもよい。複合材料を通過する可視光線に対して低ヘイズ（低拡散率）光学効果を付与するのに十分な微粒子材料と高分子マトリックス材料との屈折率整合を促進する（すなわち、それらの屈折率の差を最小限にする）目的で、ネオジム化合物（例えば、一部または全部がネオジム化合物からなるもの）の離散粒子および／またはネオジム化合物が添加された別の材料の粒子を含有する微粒子材料が、高分子マトリックス材料と混合されてもよい。あるいは、微粒子材料の屈折率を高分子マトリックス材料の屈折率と十分に異ならせて、微粒子と高分子マトリックス材料との屈折率不整合を達成し（すなわち、それらの屈折率の差を増大させ）、複合材料を通過する可視光線に光拡散効果を付与するように、微粒子材料が、ネオジム化合物（例えば、一部または全部がネオジム化合物からなるもの）の離散粒子から単独で構成されても、かつ／またはネオジム化合物（例えば、一部または全部がネオジム化合物からなるもの）の離散粒子と少なくとも１種類の他の異なる材料からなる粒子との混合物から構成されてもよい。
【００１８】
複合材料のこの光散乱効果調整能力に鑑みて、複合材料からなる光学部品が多様な機能を有していてもよい。例えば、そのような機能の１つは、ＬＥＤ素子のドーム（例えば、図２のようなもの）を形成するために使用される場合などに、カラーフィルター効果をもたらすことであってもよい。機能の別の例は、図１の照明装置１０の封体／拡散体１２を形成するために使用される場合などに、光散乱効果をさらに（すなわち、カラーフィルター効果に加えて）もたらすことであってもよい。
【００１９】
Ｎｄ3+イオン源の１つは、Ｎｄ−Ｆ化合物を含んだ材料であってもよい。本書において、「Ｎｄ−Ｆ化合物」は、ネオジムと、フッ化物と、オプションとして他の成分とを含有する化合物も包含すると広く解釈されるべきである。ネオジムおよびフッ化物を含有するそのような化合物は、フッ化ネオジム、オキシフッ化ネオジム（例えば、ＮｄＯxＦy、但し２ｘ＋ｙ＝３）、付随の水および／または酸素を含んだフッ化ネオジム、水酸化ネオジムフッ化物（例えば、Ｎｄ（ＯＨ）aＦb、但しａ＋ｂ＝３）、または以下の説明から容易に明らかになる、ネオジムおよびフッ化物を含んだ多数の他の化合物であってもよい。一部の応用例では、Ｎｄ−Ｆ化合物の屈折率が、選択された高分子材料に整合して低ヘイズの光学部品をもたらす屈折率など、比較的低い屈折率であってもよい。有用なＮｄ3+イオン源の１つは、屈折率がおよそ１．６で、特定の高分子マトリックス材料と屈折率整合して散乱損失を最小限に抑えるのに適切な低い屈折率をもたらすフッ化ネオジム（ＮｄＦ3）であると思われる。他のＮｄ3+イオン源も可能であり、例えば、Ｎｄ−Ｆを含有する他の化合物であって、その非限定的な例としては、Ｘが、例として、酸素、窒素、硫黄、塩素など、ネオジムとともに化合物を形成する少なくとも１種類の元素、または、Ｘが、例として、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ等の金属元素や、それらの元素の組み合わせなど、フッ素とともに化合物を形成する少なくとも１種類の金属元素（Ｎｄ以外）であるＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物が挙げられる。Ｎｄ−Ｘ−Ｆ化合物の特定の例としては、オキシフッ化ネオジム（Ｎｄ−Ｏ−Ｆ）化合物、ＸがＭｇおよびＣａ、またはＭｇ、ＣａおよびＯであるＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物、並びにネオジムが添加されたペロブスカイト構造などのＮｄ−Ｆを含有する他の化合物が挙げられる。特定のＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物は、有利なことに、約５８０ｎｍの波長においてより広域の吸収を可能にする。オキシフッ化ネオジム化合物は、様々な量のＯおよびＦを含む場合があるので（オキシフッ化ネオジム化合物は、通常、様々な量のネオジミアおよびＮｄＦ3から得られるので）、オキシフッ化ネオジム化合物の屈折率は、Ｎｄ−Ｏ化合物の屈折率（例えば、ネオジミアは１．８）とＮｄ−Ｆ化合物の屈折率（例えば、ＮｄＦ3は１．６０）との間で選択されてもよい。ネオジムが添加されるペロブスカイト構造材料の非限定的な例としては、ネオジム化合物（例えば、ＮｄＦ3）よりも屈折率が低い少なくとも１種類の成分を含有するもの、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＹの金属フッ化物が挙げられる。そのような「ホスト」化合物は、可視光線領域においてＮｄＦ3よりも屈折率が低く、その非限定的な例としては、５８９ｎｍの波長において、ＮａＦ（ｎ＝１．３２）、ＫＦ（ｎ＝１．３６）、ＡｌＦ3（ｎ＝１．３６）、ＭｇＦ2（ｎ＝１．３８）、ＬｉＦ（ｎ＝１．３９）、ＣａＦ2（ｎ＝１．４４）、ＳｒＦ2（ｎ＝１．４４）、ＢａＦ2（ｎ＝１．４８）、ＹＦ3（ｎ＝１．５０）などが挙げられる。高屈折率Ｎｄ−Ｆ化合物、例えば、ＮｄＦ3を添加した結果、得られた添加ペロブスカイト構造化合物の屈折率は、ホストの屈折率（例えば、ＭｇＦ2は���．３８）とＮｄＦ3の屈折率（１．６０）との間である。ＮｄＦ3添加金属フッ化物化合物の屈折率はＮｄイオンと金属イオンとの比率に依存することになる。
【００２０】
一般に、通常最小レベルの光散乱に起因する低ヘイズ（低拡散率）光学効果は、マトリックス材料および微粒子材料の屈折率が可視光線領域において互いに０．１以内にある場合に達成されると言われている。ＮｄＦ3が、ポリカーボネート（ＰＣ）またはポリスチレン（ＰＳ）を高分子マトリックス材料とする光学部品中で唯一の無機微粒子材料として使用される場合、ＮｄＦ3の屈折率（約１．６０）とＰＣおよびＰＳの屈折率（約１．５８６）とは、光が部品を通過するときに最小レベルの光散乱が起こるような屈折率である。屈折率がＮｄＦ3に対して０．１以内の高分子の別の例は、フッ素添加ポリエステル（約１．６０７の屈折率）である。この点に関して、高分子マトリックス材料は、低ヘイズ（低拡散率）光学効果を達成するようにネオジム化合物と同様の屈折率であることを基準に選択される。
【００２１】
屈折率が可視光線領域においてネオジム化合物と０．１超異なる他の高分子との屈折率整合が、微粒子材料への改良で達成されてもよい。例えば、Ｎｄ3+イオン源（例えば、ＮｄＦ3）は、１種類以上の他の材料と組み合わせて使用することにより、例えば、アクリル（例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ））、ポリフッ化アルキリデン（例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））、シリコーンなど、高分子マトリックス材料の屈折率が可視光線領域においてＮｄ3+イオン源と０．１超異なる光学部品において、最小レベルの光散乱を実現する有効屈折率をもたらすことができる。非限定的な例として、金属フッ化物および／または金属酸化物からなる粒子に対してネオジム化合物を添加して、ネオジム化合物の屈折率と金属フッ化物および／または金属酸化物の屈折率との間の屈折率をもたせるようにしてもよい。適切な金属フッ化物および金属酸化物の非限定的な例としては、ＮａＦ（約１．３２の屈折率）、ＭｇＦ2（約１．３８の屈折率）などが挙げられる。ネオジム化合物と金属フッ化物および／または金属酸化物との適切な比率を選択することによって、微粒子材料の屈折率が、ＬＥＤパッケージでよく利用される、ＰＭＭＡ（約１．４９）、ポリフッ化ビニリデン（約１．４２）、またはメチル型シリコーン（約１．４１）の屈折率との整合またはほぼ整合を可能にするように調整されてもよい。
【００２２】
図３および図４は以下の刊行物“Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｉｎ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ＮｄＦ3  ａｎｄ  ＮａＮｄＦ4  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”、Ｌｉ他、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｖｏｌ．１８、Ｉｓｓｕｅ４、３３６４〜３３６９ページ（２０１０）から改造されたグラフである。グラフは、同じモル濃度で水中に分散されたＮｄＦ3およびＮａＮｄＦ4ナノ結晶の光学特性を表すことができる。図３は、ＮｄＦ3およびＮａＮｄＦ4ナノ結晶に関して観測された吸収スペクトルを表し、図４は、８００ｎｍの励起周波数（λexc）と２４０ｍＷの励起電力を受けたときのＮｄＦ3およびＮａＮｄＦ4ナノ結晶に関するアップコンバージョン蛍光スペクトルを表す。図３から明らかなように、ＮｄＦ3とＮａＮｄＦ4の吸収ピークはそれぞれ５７８と５８３であり、そのため、十分に黄色光波長範囲（約５６０〜約６００ｎｍ）内である。図４は、ＮａＮｄＦ4の吸収ピークがＮｄＦ3の吸収ピークに対してわずかにずれていることを明示している。図３および図４は、ＮｄＦ3とＮａＦの組み合わせ（ＮａＮｄＦ4を生じる）がＮｄＦ3の吸収特性を根本的には変化させなかったことを示している。それにより、Ｎｄ−Ｍ−Ｆ化合物（Ｍはネオジム以外の金属）を生じるようにＮｄ−Ｆ化合物が添加されたＮｄ−Ｆ以外の化合物を含んだ粒子を含有する複合材料を用いて所望のカラーフィルター効果が達成可能であると思われる。
【００２３】
ここで、高分子マトリックスと微粒子材料との屈折率の差が可視光線領域において０．１を超える場合に、一般に光散乱に起因する光拡散効果が達成されてもよい。一例として、ＮｄＦ3（または別のＮｄ3+イオン源）は、高分子マトリックス材料が、例えば、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、シリコーンなど、屈折率がＮｄＦ3と十分に異なる高分子マトリックス材料である光学部品中で唯一の無機微粒子材料として使用されてもよい。別の例として、金属酸化物とＮｄ3+イオン源とを含有するペロブスカイト構造材料からなる微粒子材料が使用されてもよい。そのようなペロブスカイト構造材料としては、１．７より高い屈折率を示し得るＣａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｙ、Ｖ、ＧｄおよびＳｒのうちの少なくとも２種類の酸化物を含有するペロブスカイト構造材料が挙げられ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、シリコーンなどの高分子マトリックス材料と併用されたときにペロブスカイト構造材料を用いて所望のカラーフィルター効果と光散乱とを達成することができる。
【００２４】
屈折率不整合の増大は、ＮｄＦ3（または別のＮｄ3+イオン源）の粒子を他の材料の粒子と組み合わせることによっても達成することが可能であり、そのような他の材料の注目すべき例としては、ルチルチタニア（ＴｉＯ2；約２．７４の屈折率）、Ｎｄ−Ｏ化合物（Ｎｄ2Ｏ3など）などの金属酸化物や、他のネオジム含有金属酸化物（Ｎｄ含有ペロブスカイト構造材料など）が挙げられる。この方法によれば、ＮｄＦ3（または別のＮｄ3+イオン源）の粒子が色フィルター効果を主としてまたは単独で担うことができ、上記他の粒子が有意レベルの光散乱の達成を主としてまたは単独で担うことができる。
【００２５】
可視光線スペクトルにおいてＮｄ3+イオンがもたらす可視光線吸収によるカラーフィルター効果は、約５６０ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲内の黄色光の波長に関してＮｄ−Ｏ化合物（Ｎｄ2Ｏ3など）より優れていると思われる。Ｎｄ−Ｆ化合物およびＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物は、様々な標準光学グレードの透明プラスチック、例えば、ＰＣ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、シリコーンおよびテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）にずっと近い屈折率をもつことによって、Ｎｄ−Ｏ化合物に優るさらなる利点を有しており、屈折率不整合に起因する散乱からの光損失とＮｄイオン吸収とのバランスをよりうまくとることができる。Ｎｄ−Ｆ化合物および／またはＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物を使用して黄色光の波長をフィルタリングすることにより、１つ以上の白色ＬＥＤ素子が発する光を調整して、演色効果の向上を達成することができる。例えば、演色効果の向上は赤色と緑色のコントラストの向上であってもよく、すなわち、演色効果の向上は、ＬＥＤ白色光ＣＲＩ（演色評価数）またはＣＳＩ（彩度指数）の上昇であっても、白色軌跡（「白色ボディーライン」）により近い色点を可能にすることであってもよい。Ｎｄ−Ｆ化合物および／またはＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物を使用して黄色光の波長をフィルタリングすることにより、１つ以上の白色ＬＥＤ素子が発する光を調整して、ＲＥＶＥＡＬラインの白熱電球（ＧＥライティング（ＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）社から市販）の照明効果と同様の照明効果を達成することができる。ＲＥＶＥＡＬラインの白熱電球は、ネオジミア（Ｎｄ2Ｏ3）が添加されたガラスからなる外側ジャケットを有して、光の特定の波長をフィルタリングするように製造されている。図５は、シリコーンマトリックス中に分散されたＮｄＦ3の光透過率をＮｄ2Ｏ3添加ガラスと比較して表すグラフであり、両者の光透過率、特に黄色光の波長をフィルタリングする能力の類似性を明示している。
【００２６】
複合材料中のＮｄ3+イオン微粒子源の体積量と粒度は、複合材料のカラーフィルター効果に影響を及ぼすと思われる。加えて、複合材料中のあらゆる他の材料の相対量および粒度もカラーフィルター効果に影響を及ぼす。一般に、標準光学グレードの透明プラスチック（例えば、ＰＣ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、シリコーンまたはＰＥＴ）からなる複合材料は、所望のフィルター効果を達成するように、少なくとも０．１体積パーセント、より好ましくは約１〜約２０体積パーセントのＮｄＦ3または別のＮｄ3+イオン源（例として、Ｎｄ−Ｆ化合物やＮｄ−Ｘ−Ｆ化合物、例えば、Ｎｄ−Ｆ添加ＭｇＦ2）を含有するべきであると思われる。もし存在すれば、他の材料（例えば、ＮｄＦ3などに比べて屈折率が高い、ＴｉＯ2、Ｎｄ含有化合物、Ｎｄ含有ペロブスカイト構造材料）も、光拡散体にとって望ましい散乱プロファイルに依存して、最高２０体積パーセント、より好ましくは約０．０１〜約２体積パーセントの量で存在していてもよい。複合材料中の好ましい総微粒子荷重は、少なくとも０．０１から最高約２０体積パーセント、より好ましくは約０．０１から約２体積パーセントであると思われる。さらに、微粒子材料の適切な粒度は最高で約５０マイクロメータ、好ましくは約０．５〜約５マイクロメータであると思われる。これらの荷重と粒度であれば、上述の標準光学グレード透明プラスチックの１種をマトリックス材料とする複合材料が一般に容易に多様な形状に成形可能になるが、より小さい粒度およびより高い荷重では困難に直面する可能性がある。
【００２７】
発明を特定の実施形態に関して説明したが、他の形態が当業者によって採用可能であることは明らかである。したがって、発明の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  照明ユニット、照明装置、ランプ
１２  封体
１４  コネクター
１６  ベース
１８  放熱フィン
２０  ＬＥＤ素子
２２  ドーム
２４  ＬＥＤチップ
２６  プリント回路板
２８  コーティング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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