(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射窓を含み、キャビティを包囲するハウジングであって、前記ハウジングの少なくとも一部は、熱伝導性材料から作られる、ハウジングと、
前記キャビティ内に設けられ、第１の色の光を放射する発光体と、
前記第１の色の光を別の色の光へと変換する色変換装置と、
を含む照明ユニットであって、前記色変換装置は、
前記第１の色を含む第１のスペクトル分布の光の一部を吸収する及び前記吸収された光の少なくとも一部を第２のスペクトル分布の光へと変換する第１のルミネッセント材料を含む第１のルミネッセント層と、
前記第１のルミネッセント層を支持する支持層と、
前記色変換装置内の温度差を低減するための第１のグラフェン層と、
を含み、
ｉ）前記支持層は、固体発光体の層によって形成され、前記第１のルミネッセント層及び前記第１のグラフェン層のスタックは、前記固体発光体の層上に設けられ、前記固体発光体の層の発光面は、前記第１のルミネッセント層若しくは前記第１のグラフェン層の何れかと接触するか、
ｉｉ）前記支持層は、第１の面及び前記第１の面とは反対側の第２の面を含み、前記第１のグラフェン層は、前記支持層の前記第１の面に設けられ、前記第１のグラフェン層は、前記支持層に熱的に結合され、前記第１のルミネッセント層は、前記支持層の前記第２の面に設けられ、前記第１のルミネッセント層は、前記支持層に熱的に結合されるか、
ｉｉｉ）前記色変換装置は、第２のグラフェン層を含み、前記第１のルミネッセント層は、前記第１のグラフェン層と前記第２のグラフェン層との間に挟持され、前記グラフェン層及び前記第１のルミネッセント層のスタックは、前記支持層上に設けられるか、又は
ｉｖ）前記色変換装置は、前記第１の色を含む第３のスペクトル分布の光及び／若しくは前記第２のスペクトル分布の光の一部を吸収する及び吸収された光の少なくとも一部を第４のスペクトル分布の光へと変換する第２のルミネッセント材料を含む第２のルミネッセント層を含み、前記第１のグラフェン層は、前記第１のルミネッセント層と前記第２のルミネッセント層との間に挟持され、前記ルミネッセント層及び前記第１のグラフェン層のスタックは、前記支持層上に設けられ、
前記色変換装置は前記光出射窓に設けられ、前記第１のグラフェン層及び／又は前記第２のグラフェン層が前記熱伝導性材料の前記ハウジングの少なくとも一部に熱的に結合される、照明ユニット。
【請求項２】
前記色変換装置は、ヒートシンクに熱的に結合される熱伝達インタフェースを更に含み、前記第１のグラフェン層及び／又は前記第２のグラフェン層は、前記熱伝達インタフェースに熱的に結合される、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記第１のルミネッセント材料及び／又は前記第２のルミネッセント材料は、無機蛍光体、有機蛍光体、並びに量子閉じ込めを示す及び少なくとも１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有する粒子の群から選択されたルミネッセント材料を少なくとも含む、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記色変換装置は、前記支持層の反対側の表面上に設けられた別の第２のグラフェン層を含み、
前記色変換装置が前記第２のグラフェン層を含み、前記第１のルミネッセント層が前記第１のグラフェン層と前記第２のグラフェン層との間に挟持され、前記グラフェン層及び前記第１のルミネッセント層の前記スタックが前記支持層上に設けられる場合、又は
前記色変換装置が前記第２のルミネッセント材料を含む前記第２のルミネッセント層を含み、前記第１のグラフェン層が前記第１のルミネッセント層と前記第２のルミネッセント層との間に挟持され、前記ルミネッセント層及び前記第１のグラフェン層の前記スタックが前記支持層上に設けられる場合に、
前記反対側の表面は、前記スタックの１つが上に設けられる表面とは反対側の前記支持層の表面であり、
前記色変換装置は前記光出射窓に設けられ、前記第１のグラフェン層及び前記別の第２のグラフェン層が前記熱伝導性材料の前記ハウジングの少なくとも一部に熱的に結合される、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記支持層が前記第１の面及び前記第１の面とは反対側の前記第２の面を含み、前記第１のグラフェン層が前記支持層の前記第１の面に設けられ、前記第１のグラフェン層が前記支持層に熱的に結合され、前記第１のルミネッセント層が前記支持層の前記第２の面に設けられ、前記第１のルミネッセント層が前記支持層に熱的に結合される場合、又は
前記色変換装置が前記第２のルミネッセント材料を含む前記第２のルミネッセント層を含み、前記第１のグラフェン層が前記第１のルミネッセント層と前記第２のルミネッセント層との間に挟持され、前記ルミネッセント層及び前記第１のグラフェン層の前記スタックが前記支持層上に設けられる場合に、
前記色変換装置は、それぞれ前記第１のルミネッセント層の表面上若しくは前記支持層から見て外方に向く前記第２のルミネッセント層の表面上に設けられる、更なる第２のグラフェン層を含み、
前記色変換装置は前記光出射窓に設けられ、前記第１のグラフェン層及び前記更なる第２のグラフェン層が前記熱伝導性材料の前記ハウジングの少なくとも一部に熱的に結合される、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記熱伝達インタフェースは、前記熱伝導性材料の前記ハウジングの少なくとも一部に接触する、請求項２に記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記ハウジングの表面に配置された追加のグラフェン層を更に含み、前記表面が前記キャビティに対向し、前記追加のグラフェン層が前記発光体及び／又は前記熱伝導性材料の前記ハウジングの少なくとも一部に熱的に結合される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項８】
ヒートシンクを更に含み、前記熱伝導性材料の前記ハウジングの少なくとも一部が前記ヒートシンクに熱的に結合される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項９】
第１の色の光を別の色の光へと変換する色変換装置であって、前記色変換装置は、
前記第１の色を含む第１のスペクトル分布の光の一部を吸収する及び前記吸収された光の少なくとも一部を第２のスペクトル分布の光へと変換する第１のルミネッセント材料を含む第１のルミネッセント層と、
前記第１のルミネッセント層を支持する支持層と、
前記色変換装置内の温度差を低減するための第１のグラフェン層と、
を含み、
ｉｉ）前記支持層は、第１の面及び前記第１の面とは反対側の第２の面を含み、前記第１のグラフェン層は、前記支持層の前記第１の面に設けられ、前記第１のグラフェン層は、前記支持層に熱的に結合され、前記第１のルミネッセント層は、前記支持層の前記第２の面に設けられ、前記第１のルミネッセント層は、前記支持層に熱的に結合されるか、又は
ｉｖ）前記色変換装置は、前記第１の色を含む第３のスペクトル分布の光及び／若しくは前記第２のスペクトル分布の光の一部を吸収する並びに吸収された光の少なくとも一部を第４のスペクトル分布の光へと変換する第２のルミネッセント材料を含む第２のルミネッセント層を含み、前記第１のグラフェン層は、前記第１のルミネッセント層と前記第２のルミネッセント層との間に挟持され、前記ルミネッセント層及び前記第１のグラフェン層のスタックは、前記支持層上に設けられる、色変換装置。
【請求項１０】
固体発光体の固体発光体ダイと、
請求項９に記載の色変換装置と、
を含む固体発光体パッケージであって、前記支持層は、前記固体発光体の層である又は前記固体発光体ダイが上に設けられる基板である、固体発光体パッケージ。
【請求項１１】
請求項９に記載の色変換装置、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明ユニット、又は請求項１０に記載の固体発光体パッケージを含む、照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の色の光を第２の色の光へと変換するルミネッセント材料を含む色変換装置に関する。本発明は、更に、照明ユニット、固体発光体パッケージ、照明器具、及びグラフェン層の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルミネッセント材料において、第１のスペクトル分布の光が吸収され、部分的に第２のスペクトル分布の光へと変換される。全ての吸収されたエネルギーが光の形で放射される訳ではない。一部のエネルギーは、ルミネッセント材料のストークスシフトにより、熱へと変換される。ストークスシフトは、吸収スペクトル分布の位置と、発光スペクトル分布の位置との差である。吸収された光子は、より低量のエネルギーを有した光子として放射され、放射されないエネルギーは、熱へと転換される。
【０００３】
ルミネッセント材料の温度が高くなり過ぎると、ルミネッセント材料の作用は、悪影響を受け、場合によっては、ルミネッセント材料が劣化し得る又は破壊され得る。ルミネッセント材料が温かくなり過ぎると、ルミネッセント材料の劣化及び／又は破壊により、それらの変換効率が大幅に低下し、それらの発光スペクトルが変化し得る、及びそれらの寿命が減少される。更に、ルミネッセント材料が熱くなる場合、ルミネッセント材料が分散された若しくは溶解された材料、又はルミネッセント材料が上に設けられた材料もまた、耐熱性でなければならず、劣化及び／又は破壊を受け得る。
【０００４】
ルミネッセント材料は、層状に施される事が多く、層に衝突した光は、層全体に亘って均一に広がらない事が多い。従って、多くの場合、ルミネッセント材料を有した層において、温度勾配が存在する。温度勾配は、温度勾配を受ける材料において、応力の生成という追加の欠点を有する。
【０００５】
公開された特許出願である国際公開第２０１０／００２７０８Ａ１号は、第１の色から別の色の光へと光を変換する蛍光体層を含む発光デバイスに関する。蛍光体層は、凹部ハウジング上に設けられ、凹部は、第１の色の光を蛍光体層へと放射する発光半導体を含む。蛍光体層の一部のみが第１の色の光で照明され、ストークスシフトの結果、蛍光体層のこの部分は、比較的熱くなる。蛍光体層は、透明層と接触していてもよく、蛍光体層及び透明層の組み合わせは、発光デバイスの動作中、局所的に比較的熱くなる。前述の特許出願においては、凹部ハウジングは、蛍光体層及び／又は透明層から出るように熱を伝導可能な熱伝導性材料から作られる。
【０００６】
前述の特許出願の発光デバイスは、蛍光体層を冷却する手段を設けるが、それでもなお、蛍光体層及び／又は蛍光体層が接触する透明層内において、大き過ぎる温度勾配が動作中に存在する。例えば、透明層は、蛍光体層内部の温度差を減少させるべきであるが、蛍光体層から透明層への熱伝達が効率的ではない及び透明層自体がハウジングへと十分な熱を伝導しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、色変換装置内の温度差を低減する色変換装置を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、色変換装置を提供する。本発明の第２の態様は、照明ユニットを提供する。本発明の第３の態様は、固体発光体パッケージを提供する。本発明の第４の態様は、照明器具を提供する。本発明の第５の態様は、グラフェン層の使用に関する。有利な実施形態は、従属クレームに定義される。
【０００９】
本発明の第１の態様による色変換装置は、第１のルミネッセント層、支持層及び第１のグラフェン層を含む。色変換装置は、第１の色の光を別の色の光に変換する為のものである。第１のルミネッセント層は、第１の色を含む第１のスペクトル分布の光の一部を吸収し、吸収された光の少なくとも一部を第２のスペクトル分布の光へと変換する第１のルミネッセント材料を含む。支持層は、ルミネッセント層を支持する。第１のグラフェン層は、色変換装置内の温度差が低減されるように、熱を横方向に熱伝導する。第１の任意選択の層構成では、支持層は固体発光体の層によって形成される、並びにルミネッセント層及びグラフェン層のスタックは、固体発光体の層上に設けられる。固体発光体の層の発光面は、ルミネッセント層又はグラフェン層と接触する。第２の任意選択の層構成では、支持層は、第１の面及び第１の面とは反対側の第２の面を含み、第１のグラフェン層は、支持層の第１の面に設けられ、並びにルミネッセント層は、第２の面に設けられる。グラフェン層は、支持層に熱的に結合される、及び第１のルミネッセント層は、支持層に熱的に結合される。第３の任意選択の層構成では、色変換装置は第２のグラフェン層を含む、及び第１のルミネッセント層は、第１のグラフェン層と第２のグラフェン層との間に挟持される。グラフェン層及び第１のルミネッセント層のスタックは、支持層上に設けられる。第４の任意選択の層構成では、色変換装置は、第２のルミネッセント材料を含む第２のルミネッセント層を含む。第１のグラフェン層は、第１のルミネッセント層と第２のルミネッセント層との間に挟持される、並びにルミネッセント層及び第１のグラフェン層のスタックは、支持層上に設けられる。第２のルミネッセント材料は、第１の色を含む第３のスペクトル分布の光及び／又は第２のスペクトル分布の光の一部を吸収し、吸収された光の少なくとも一部を第４のスペクトル分布の光へと変換する。
【００１０】
色変換装置では、少なくとも１つのグラフェン層は、第１のルミネッセント層と直接接触する、又は１つのグラフェン層は、支持層を介してそれが第１のルミネッセント層と熱的に結合される特定の位置に設けられる。従って、グラフェン層は、第１のルミネッセント層で生成された熱を受ける。グラフェンは、非常に良く熱を伝導する事ができ、その結果、少なくとも１つのグラフェン層は、色変換装置の比較的温かい部分から色変換装置の比較的冷たい部分へと熱を伝導し、それによって、全体として色変換装置内の温度差を低減する。従って、ルミネッセント層のピーク温度が低下する、及び色変換装置の他の領域が許容限界内でより暖かくなる。その結果、熱過ぎるルミネッセント材料の悪影響が低減され、従って、ルミネッセント材料は、より長い寿命を持ち、比較的高い変換効率を持ち、劣化を受ける事が少なくなり、発光スペクトルの変化が低減されるであろう。更に、支持層の温度は、第１のグラフェン層を持たない色変換装置の場合ほど高くはならず、支持層における温度勾配は、より低い温度差を示すであろう。従って、支持層は、これらの大きな温度差に耐える必要はなく、任意選択的に、より費用のかからない材料から製造されてもよい。
【００１１】
グラフェンは、原子スケールハニカム格子の炭素原子の単層を含む又はそのような原子スケールハニカム格子の炭素原子の単層を２〜９含む材料である。ハニカム格子の炭素原子が９層を超えると、材料の特徴が大幅に変化し、その材料は、「グラファイト」と呼ばれる。本発明の状況では、グラフェンが熱伝導性である及び光透過性である（これは、材料に衝突する光のかなりの部分が材料を透過する事を意味する）であるかどうかが関係あり、従って、グラフェンは、原子スケールハニカム格子の１〜９の炭素原子層を有し得る。単層グラフェンは、可視光の約２．３％を吸収する。ある実施形態では、グラフェン層は、原子スケールハニカム格子の５未満の炭素原子層を有する。
【００１２】
支持層は、色変換装置中の別個の層でもよいが、別のデバイスの層でもよい。支持層の機能は、少なくとも第１のルミネッセント層（これは、特定の実施形態では、それ自体の重さを支える事ができない）及び／又は第２のルミネッセント層を支持する事、並びに場合によっては第１及び／又は第２のグラフェン層を支持する事である。特定の実施形態では、支持層は、基板層又は固体発光体（例えば発光ダイオード等）の別の層（例えば、固体発光体のダイ）であり、そのような特定の実施形態では、グラフェン層は、固体発光体及び色変換装置を含む発光体パッケージ内の温度差も低減する。実用的実施形態では、支持層は、光透過性である。別の実用的実施形態では、支持層は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える、又は別の任意選択的実施形態では１Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える比較的低い熱伝導率を有する。
【００１３】
上記のセクション及び本出願において、「光透過性」という用語は、光が光透過材料を透過可能である事を示す為に使用される。従って、光が材料に衝突した場合、少なくとも一部の光は、材料を透過する（従って、材料の特定の表面で材料を離れる）。全ての光が材料を透過する必要はなく、一部の光は、吸収され得る（例えば、衝突した光の１０％未満若しくは衝突した光の３％未満）及び／又は一部の衝突した光は反射され得る（例えば、衝突した光の２５％未満若しくは衝突した光の１０％未満）。光は、光透過材料内で散乱され得る。光透過性という用語は、「透明」及び「半透明」という用語を含む。
【００１４】
上記のセクション及び本出願において、「熱的に結合される」という用語は、第１の材料が第２の材料と直接的又は間接的熱伝達経路を有する事を示す為に使用される。つまり、熱の形態のエネルギーは、第１の材料から第２の材料へ及びその逆に伝達される事が可能である。第１の材料は、第２の材料と直接接触してもよいが、他の材料をそれらが断熱材でない限り第１の材料と第２の材料との間に設けてもよい。例えば、第１及び第２の材料が互いに直接接触する場合は熱伝導経路を第１の材料と第２の材料との間に設けてもよい、又は比較的薄い接着層を用いて第１の材料を第２の材料に接着させてもよい。更に、本出願において、２つの層が互いに重なりあって設けられる及び／又は互いに直接接触する場合、それは、これら２つの層が熱的に互いに結合されている事も暗に開示している。
【００１５】
第２のルミネッセント材料は、第１の色を含む第３のスペクトル分布の光を吸収するように構成されてもよい。これは、第３のスペクトル分布が第１のスペクトル分布と一部重複してもよい事を意味する。ある実施形態では、第３のスペクトル分布は、第１のスペクトル分布と実質的に等しい。
【００１６】
任意選択的に、色変換装置は、ヒートシンクに熱的に結合される熱伝達インタフェースを含み、第１のグラフェン層及び任意選択的に任意選択の第２のグラフェン層は、熱伝達インタフェースに熱的に結合される。従って、第１のグラフェン層及び任意選択の第２のグラフェン層は、色変換装置内の温度差の低減に寄与するだけでなく、これらは、ヒートシンクへの熱の効果的な伝達にも寄与する。第１のグラフェン層及び任意選択の第２のグラフェン層は、ほとんど透明である及び高熱伝導率を有し、従って、これらは、色変換装置の効率が大幅に低下しない一方でルミネッセント材料が熱くなり過ぎないという効果に寄与する。
【００１７】
任意選択的に、第１のルミネッセント材料及び任意選択的に任意選択の第２のルミネッセント材料は、無機蛍光体、有機蛍光体、並びに量子閉じ込めを示す及び少なくとも１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有する粒子の群から選択されたルミネッセント材料を少なくとも含む。
【００１８】
無機ルミネッセント材料は、ＹＡＧ及び／若しくはＬｕＡＧ等の黄色若しくは黄色／緑色発光無機蛍光体、又はＥＣＡＳ及び／若しくはＢＳＳＮ等の赤色無機蛍光体を含んでもよい。
【００１９】
有機蛍光体は、高量子効率を有する及び多くの場合透明で、この事は、望ましくない散乱を防止する及び効率を向上させる。有機ルミネッセント材料は、更なる利点を有する。発光スペクトルの位置及び帯域幅は、可視領域内のどこにでも容易に設計する事ができる。そのため、高有効性で白色光を放射する光源を製造する事が比較的簡単である。白色光は、少なくとも２色の光の組み合わせでもよく、従って、光源は、第１の色の光を放射する単一の発光体及び第１の色の光の一部を第２の色の光へと変換する少なくとも１つの有機ルミネッセント材料を含み得る。有機蛍光体は、黄色発光ペリレン誘導体又は赤色／橙色発光ペリレン誘導体等のペリレン誘導体を含む材料でもよい。このようなペリレン誘導体は、Lumogen Yellow F083又はF170、Lumogen Red F305、及びLumogen Orange F240の名称で市販されている。
【００２０】
量子閉じ込めを示す及び少なくとも１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有する粒子は、例えば、量子ドット、量子ロッド、又は量子テトラポッドである。１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有するとは、例えば粒子が実質的に球状である場合に、それらの直径がナノメートル領域にある事を意味する。又は、これは、例えばそれらがワイヤ形状である場合に、ワイヤの断面のサイズが１方向においてナノメートル領域にある事を意味する。ナノメートル領域のサイズとは、それらのサイズが少なくとも１マイクロメートル未満（例えば５００ナノメートル未満）及び０．５ナノメートル以上である事を意味する。ある実施形態では、１つの寸法におけるサイズは、５０ナノメートル未満である。別の実施形態では、１つの寸法におけるサイズは、２〜３０ナノメートルの範囲にある。量子ドットは、通常ほんの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る色の光を放射する。従って、ドットのサイズを適合させる事によって、特定の色の光を生み出す事ができる。
【００２１】
本文書において、１つ又は複数のルミネッセント材料は、吸収された光の少なくとも一部をそれらの発光スペクトルの光へと変換する事に留意されたい。多くの場合、変換効率の悪さにより、全ての光が放射光へと変換されるとは限らず、その結果、発熱が生じる。しかしながら、有利なルミネッセント材料は、ほとんど全ての吸収されたエネルギーをその発光スペクトルの光へと変換する。
【００２２】
任意選択的に、色変換装置が第２のグラフェン層を含み、第１のルミネッセント層が第１のグラフェン層と第２のグラフェン層との間に挟持され、並びにグラフェン層及び第１のルミネッセント層のスタックが支持層上に設けられる場合、又は色変換装置が第１の色を含む第３のスペクトル分布の光及び／若しくは第２のスペクトル分布の光の一部を吸収するように構成される及び吸収された光の少なくとも一部を第４のスペクトル分布の光へと変換するように構成された第２のルミネッセント材料を含む第２のルミネッセント層を含み、第１のグラフェン層は、第１のルミネッセント層と第２のルミネッセント層との間に挟持され、並びにルミネッセント層及び第１のグラフェン層のスタックは、支持層上に設けられる場合に、色変換装置は、支持層の反対側の表面上に設けられる別の第２のグラフェン層を含み、この反対側の表面は、上記スタックの１つが上に設けられる表面とは反対側の支持層の表面である。
【００２３】
これらの任意選択の実施形態によれば、追加のグラフェン層は、温度差を色変換装置内でより良好に低減する事ができるように、及びヒートシンクへのインタフェースが設けられる場合は、熱をより良好にヒートシンクへと伝導して出す事ができるように設けられる。
【００２４】
任意選択的に、支持層が第１の面及び第１の面とは反対側の第２の面を含み、第１のグラフェン層が支持層の第１の面に設けられ、グラフェン層が支持層に熱的に結合され、第１のルミネッセント層が支持層の第２の面に設けられ、並びに第１のルミネッセント層が支持層に熱的に結合される場合、又は色変換装置が第１の色を含む第３のスペクトル分布の光及び／若しくは第２のスペクトル分布の光の一部を吸収するように構成された及び吸収された光の一部を第４のスペクトル分布の光へと変換するように構成された第２のルミネッセント材料を含む第２のルミネッセント層を含み、第１のグラフェン層が第１のルミネッセント層と第２のルミネッセント層との間に挟持され、並びにルミネッセント層及び第１のグラフェン層のスタックが支持層上に設けられる場合に、色変換装置は、それぞれ第１のルミネッセント層の表面上若しくは支持層から見て外方に向く第２のルミネッセント材料の表面上に設けられる、更なる第２のグラフェン層を含む。
【００２５】
これらの任意選択の実施形態によれば、追加のグラフェン層は、温度差を色変換装置内でより良好に低減する事ができるように、及びヒートシンクへのインタフェースが設けられる場合は、熱をより良好にヒートシンクへと伝導して出す事ができるように設けられる。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、ハウジング、発光体、及び上記実施形態のいずれか１つによる色変換装置を含む照明ユニットが提供される。ハウジングはキャビティを包囲する、及びハウジングは光出射窓を含む。ハウジングの少なくとも一部は、熱伝導性材料から作られる。発光体はキャビティ内に設けられる及び第１の色の光を放射するように構成される。色変換装置は、光出射窓に設けられる。第１のグラフェン層並びに／又は任意選択の第２のグラフェン層、任意選択の別の第２のグラフェン層、及び任意選択の更なる第２のグラフェン層の１つは、熱伝導性材料のハウジングの一部に熱的に結合される。
【００２７】
第２の態様による照明ユニットは、上述したような利点を有する色変換装置を含む。更に、ハウジングは、少なくとも部分的に熱伝導性材料から作られる、及びグラフェン層の少なくとも１つは、ルミネッセント層で生成された熱をハウジングへと伝導する事ができる。従って、ハウジング自体がヒートシンクとして機能する。つまり、全体としての照明ユニット内で、例えば色変換装置とハウジングとの温度差等の大きな温度差が存在する場合があり、ハウジングの一部とグラフェン層の少なくとも１つとの熱的結合により、全体としての照明ユニット内の温度差も低減される。従って、色変換装置の温度が更に低下し、より大きな程度で、そのような温度低下に関連する上述の利点を生じさせる。
【００２８】
第１の色の光を放射可能などのようなタイプの発光体も使用できる事に留意されたい。ある特定の実施形態では、発光体は、固体発光体である。固体発光体は、有機発光ダイオード、発光ダイオード、又は例えばレーザダイオード等の本出願に記載される固体発光体のタイプの１つでもよい。
【００２９】
任意選択的に、色変換装置が上記の任意選択の実施形態の１つに記載された熱伝達インタフェースを有する場合、熱伝達インタフェースは、熱伝導性材料のハウジングの一部に接触する。その結果、この任意選択の実施形態では、色変換装置で生成された熱が、ハウジングの熱伝導性部分により良好に伝達される。
【００３０】
任意選択的に、照明ユニットは、キャビティに対向するハウジングの表面に配置された追加のグラフェン層を含む。追加のグラフェン層は、発光体及び／又はハウジングの熱伝導性部分に熱的に結合される。追加のグラフェン層は、全体としての照明ユニット内で温度差を低減する為の追加手段を提供する。この任意選択の実施形態では、追加のグラフェン層は、発光体の冷却に実質的に寄与する。
【００３１】
任意選択的に、照明ユニットはヒートシンクを含む、及びハウジングの熱伝導性部分は、ヒートシンクに熱的に結合される。従って、ハウジングの熱伝導性部分は、色変換装置の温度が許容限界内で維持されるように、色変換装置からヒートシンクへと熱を伝達する事ができる。
【００３２】
本発明の第３の態様によれば、固体発光体ダイ及び上記実施形態の１つによる色変換装置を含む固体発光体パッケージが提供される。固体発光体ダイは基板上に配置される、及び基板は、色変換装置の支持層としても機能し得る。特定の実施形態では、固体発光体は、それを通って光が放射される基板層を持たず、そのような実施形態では、固体発光体の別の層が支持層として機能し得る。固体発光体パッケージは、色変換装置の第１のグラフェン層によって、固体発光体パッケージ内で温度差が低減されるという利点を有する。低減された温度差は、温度差にさらされる材料内で応力の減少につながり、それは、特定の材料が、より少ない程度に、熱による劣化及び／又は破壊を受けるように最大温度が低下する事も意味する。色変換装置は、固体発光体ダイの発光表面上に配置される、又は固体発光体によって放射された光は、基板を通って放射される事に留意されたい。
【００３３】
本発明の第４の態様によれば、上記実施形態のいずれか１つによる色変換装置を含む、上記実施形態のいずれか１つによる照明ユニットを含む、又は上記実施形態の１つによる固体発光体パッケージを含む照明器具が提供される。本発明の第４の態様による照明器具は、色変換装置、照明ユニット、又は固体発光体パッケージと同じ利点を提供する、及びそれらに対応する実施形態と類似した効果を持つ類似の実施形態を有する。
【００３４】
固体発光体の例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオードＯＬＥＤ、又は例えばレーザダイオードである。一部の実施形態では、固体光源は、例えば４４０〜４６０ｎｍの波長範囲の一次光を放射する、ＧａＮ又はＩｎＧａＮベースのＬＥＤ等の青色発光ＬＥＤでもよい。あるいは、固体光源は、後に１つ又は複数のルミネッセント材料によってより長い波長の光に変換される紫外線又は紫光線を放射してもよい。
【００３５】
本発明の第５の態様は、ルミネッセント層における温度差を低減する為の手段としてルミネッセント層に熱的に結合されるグラフェン層の使用に関し、ルミネッセント層は、第１のスペクトル分布の光の一部を吸収するように構成された及び吸収された光の一部を第２のスペクトル分布の光へと変換するように構成された第１のルミネッセント材料を含む。このようなグラフェン層の使用の利点は、色変換装置、照明ユニット、及び固体発光体パッケージの上述の任意選択の実施形態において上述されている。
【００３６】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明白である及びそれらを参照して明らかとなるであろう。
【００３７】
有益であると見なされる方法で、本発明の上述の選択肢、実施態様、及び／又は態様の２つ以上を組み合わせてもよい事は、当業者によって理解されるであろう。
【００３８】
色変換装置の上記の変更形態及び変形形態に対応する、色変換装置、照明ユニット及び固体発光体パッケージの変更形態及び変形形態は、本明細書に基づいて、当業者によって実施する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１ａ】本発明の第１の態様による色変換装置を含む固体発光体パッケージの２つの実施形態の断面図を模式的に示す。
【図１ｂ−１ｄ】本発明の第１の態様による色変換装置の異なる実施形態の断面図を模式的に示す。
【図２】照明ユニットの一実施形態の断面図を模式的に示す。
【図３ａ】ヒートシンクを含む照明ユニットの別の実施形態の断面図を模式的に示す。
【図３ｂ】ドーム型発光体ダイオードを含む照明ユニットの更なる実施形態の断面図を模式的に示す。
【図４ａ−４ｄ】色変換装置の代替実施形態の断面図を模式的に示す。
【図５】照明器具の一実施形態を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
異なる図面の同一の参照符号によって示されるアイテムは、同じ構造的特徴及び同じ機能を有する、又は同じ信号である事に留意されたい。そのようなアイテムの機能及び／又は構造が説明済みである場合は、詳細な説明において、その繰り返しの説明の必要はない。
【００４１】
図面は、単なる概略であり、一定の縮尺で描かれていない。特に明瞭さの為に、一部の寸法は、強く誇張されている。
【００４２】
図１ａは、本発明の第１の態様による、色変換装置１０２、１２２を含む固体発光体パッケージ１００、１２０の２つの実施形態を模式的に示す。各固体発光体パッケージ１００、１２０は、発光ダイオードダイ１０４を含む。他の実施形態では、発光ダイオードダイは、有機発光ダイオード又は例えばレーザダイオード等の別のタイプの他の固体発光体のダイである。動作中では、発光ダイオードダイ１０４は、第１の色の光を放射する。発光ダイオードダイ１０４は、光透過基板１２６の上に設けられる。光透過基板１２６は、色変換装置１０２、１２２の一部でもある及び支持層の機能を有する。色変換装置１０２、１２２は、グラフェン層１０８及びルミネッセント層１１０を更に含む。グラフェン層１０８及びルミネッセント層１１０は、互いに接触する。ルミネッセント層１１０は、第１の色を含む第１のスペクトル分布の光の一部を吸収するように構成される及び吸収された光の一部を第２のスペクトル分布の光へと変換するように構成されたルミネッセント材料を含む。これは、第２のスペクトル分布の光及び吸収された第１の色の光の量に応じて第１の色の光を含む固体発光体パッケージによる発光をもたらす。基板１２６の第１の面は、発光ダイオードダイ１０４と接触し、第１の面の反対側の基板１２６の第２の面は、グラフェン層１０８又はルミネッセント層１１０と接触する。つまり、固体発光体パッケージ１００は、層スタックを含み、層スタックの層は、パッケージ１００の第１の面からパッケージ１００の第２の面への順序で挙げれば、発光ダイオードダイ１０４、基板１２６、グラフェン層１０８、及びルミネッセント層１１０である。固体発光体パッケージ１２０は、層スタックを含み、層スタックの層は、パッケージ１２０の第１の面からパッケージ１２０の第２の面への順序で挙げれば、発光ダイオードダイ１０４、基板１２６、ルミネッセント層１１０、及びグラフェン層１０８である。
【００４３】
図１ｂは、本発明の第１の態様による色変換装置１４０の一実施形態を模式的に示す。色変換装置１４０は、光透過性の支持層１０６、支持層１０６の第１の表面上に配置されるグラフェン層１０８、及び支持層１０６の第２の表面上に配置されるルミネッセント層１１０を含む。支持層１０６の第２の表面は、第１の表面の反対側である。支持層１０６は、ルミネッセント材料層１１０及び／又はグラフェン層１０８を指示する。つまり、支持層１０６は、グラフェン層１０８とルミネッセント層１１０との間に挟持される。
【００４４】
図１ｂでは、色変換装置１４０の横側面１４２は、熱伝達インタフェースとして動作するように構成され、これは、横側面１４２が、熱が横側面１４２を介して色変換装置１４０から出るように流れる事ができるように、ヒートシンクに熱的に結合される事に適している事を意味する。グラフェン層１０８は、熱伝達インタフェースに少なくとも熱的に結合される。図１ｂの特定の実施形態では、グラフェン層１０８は、横側面１４２で終端し、このため、グラフェン層１０８は、そこからヒートシンクへと熱を伝導して出す事ができる場所に熱的に結合される。色変換装置の他の実施形態もまた、そこから動作中にヒートシンクへと熱を伝導して出す事ができる熱伝達インタフェースを有し得る事に留意されたい。熱伝達インタフェースは、色変換装置１４０の別の場所に配置されてもよい事に更に留意されたい。例えば、支持層１０６から見て外方を向くグラフェン層１０８の表面の一部が、使用中にグラフェン層１０８が照明ユニットの熱伝導層と接触する際の熱伝達インタフェースとなってもよい。
【００４５】
図面は、色変換装置１４０の断面図を示す事に留意されたい。色変換装置１４０の三次元形状は、薄い／平坦な箱又はディスク形状でもよい。この事は、後に示される色変換装置の実施形態にも当てはまる。
【００４６】
図１ｃは、本発明の第１の態様による色変換装置１６０の別の実施形態を模式的に示す。色変換装置１６０は、第１のグラフェン層１０８、ルミネッセント層１１０、及び第２のグラフェン層１６２のスタックが上に設けられる支持層１０６を含む。層スタックのルミネッセント層１１０は、第１のグラフェン層１０８と第２のグラフェン層１６２との間に挟持される。
【００４７】
図１ｄは、本発明の第１の態様による色変換装置１８０の別の実施形態を模式的に示す。色変換装置１８０は、第１のルミネッセント層１１０、グラフェン層１０８、及び第２のルミネッセント層１８２のスタックが上に設けられる支持層１０６を含む。グラフェン層１０８は、第１のルミネッセント層１１０と第２のルミネッセント層１８２との間に挟持される。第１のルミネッセント層１１０は、特徴が上述されたルミネッセント材料を含む。第２のルミネッセント層１８２は、第１の色の光を含む第３のスペクトル分布の光の一部（色変換装置１８０によって受け取られている光）を吸収する及び／又は第２のスペクトル分布の光の一部（第１のルミネッセント層１１０によって放射されている）を吸収するように構成された第２のルミネッセント材料を含み、第２のルミネッセント材料は、吸収された光の一部を第４のスペクトル分布の光へと変換するように構成される。ある特定の実施形態では、第３のスペクトル分布は、第１のスペクトル分布とは異なり、別の実施形態では、それらは等しい。別の特定の実施形態では、第４のスペクトル分布は、第２のスペクトル分布と等しい。
【００４８】
図１ｄの実施形態では、２つの異なるルミネッセント材料が設けられる事に留意されたい。特定の実施形態では、色変換装置は、３つ以上のルミネッセント材料を含み得る。追加のルミネッセント材料は、追加の別々の層に設けられてもよい又は第１のルミネッセント材料及び／若しくは第２のルミネッセント材料として同じ層に設けられてもよい。他に提示される色変換装置の実施形態では、そのような追加のルミネッセント層を使用してもよい及び／又はルミネッセント材料の混合を使用してもよい。
【００４９】
（第１の）グラフェン層１０８及び任意選択の第２のグラフェン層１６２は、「グラフェン」という用語で示される材料から作られる。グラフェンは、原子スケールハニカム格子の炭素原子の単層を含む又はそのような原子スケールハニカム格子の炭素原子の単層を２〜９含む材料である。ハニカム格子の炭素原子が９層を超えると、材料の特徴が大幅に変化し、「グラファイト」という材料の話題となる。本発明の状況では、グラフェンは、熱伝導性及び光透過性（これは、材料に衝突する光のかなりの部分が材料を透過する事を意味する）でなければならず、従って、グラフェンは、原子スケールハニカム格子の１〜９の炭素原子層を有し得る。
【００５０】
グラフェンは、良好な熱導体であり、グラフェン層が比較的少数の層を有する場合、それは、ほぼ透明であり、従って、光を非常に良く透過させる。その結果、上述の実施形態のグラフェン層は、色変換装置内でのより良好な熱拡散に貢献する。この事は、ルミネッセント材料が高過ぎる温度によって破壊又は劣化されないので、ルミネッセント材料のより良好な作用及びルミネッセント材料のより長い寿命をもたらす。
【００５１】
（第１の）ルミネッセント層１１０及び／又は第２のルミネッセント層１８２はそれぞれ、無機蛍光体、有機蛍光体、並びに量子閉じ込めを示す及び少なくとも１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有する粒子の群から選択されたルミネッセント材料を含む。
【００５２】
無機ルミネッセント材料は、ＹＡＧ及び／若しくはＬｕＡＧ等の黄色若しくは黄色／緑色発光無機蛍光体、又はＥＣＡＳ及び／若しくはＢＳＳＮ等の赤色無機蛍光体を含んでもよい。
【００５３】
ルミネッセント材料として適した無機蛍光体の例は、セリウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＹＡＧ：Ｃｅ若しくはＣｅドープＹＡＧとも呼ばれる）又はルテチウムアルミニウムガーネット（ＬｕＡＧ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）、α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋（黄色）、及びＭ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋（赤色）（Ｍは、カルシウムＣａ、Ｓｒ、及びＢａから選択された少なくとも１つの元素である）を含むが、これらに限定されない。更に、アルミニウムの一部は、ガドリニウム（Ｇｄ）又はガリウム（Ｇａ）に置き換えられてもよく、Ｇｄが多い程、黄色発光の赤色シフトをもたらす。他の適切な材料は、赤色領域の光を放射するＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋等の（Ｓｒ１−ｘ−ｙＢａｘＣａｙ）２−ｚＳｉ５−ａＡｌａＮ８−ａＯａ：Ｅｕｚ２＋（０≦ａ＜５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦１、及び（ｘ＋ｙ）≦１）を含み得る。
【００５４】
無機蛍光体の粒子は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はポリカーボネート（ＰＣ）等のマトリックスポリマーに分散されてもよい。無機蛍光体は、シリコーン又は他のエポキシ樹脂及び／若しくは樹脂に分散されてもよい。他の実施形態では、無機蛍光体は、セラミックルミネッセント層の基礎を形成する。
【００５５】
有機蛍光体は、高量子効率を有する及び多くの場合透明であり、これは、望ましくない散乱を防止する及び効率を向上させる。有機ルミネッセント材料は、更なる利点を有する。発光スペクトルの位置及び帯域幅は、可視領域内のどこにでも容易に設計する事ができる。そのため、高有効性で白色光を放射する光源を製造する事が比較的簡単である。白色光は、少なくとも２色の光の組み合わせでもよく、従って、光源は、第１の色の光を放射する単一の発光体及び第１の色の光の一部を第２の色の光へと変換する少なくとも１つの有機ルミネッセント材料を含み得る。
【００５６】
有機蛍光体は、黄色発光ペリレン誘導体又は赤色／橙色発光ペリレン誘導体等のペリレン誘導体を含む材料でもよい。このようなペリレン誘導体は、Lumogen Yellow F083又はF170、Lumogen Red F305、及びLumogen Orange F240の名称で市販されている。
【００５７】
このような有機ルミネッセント材料又は染料には、ほぼ無尽蔵の品揃えがある。関連する例は、ペリレン（ドイツのLudwigshafenにある企業BASFの商品名Lumogenで知られる染料等：Lumogen F240 Orange、Lumogen F300 Red、Lumogen F305 Red、Lumogen F083 Yellow、Lumogen F170 Yellow、Lumogen F850 Green）、インドのMumbaiにある企業Neelikon Food Dyes & Chemical Ltd.のYellow 172、及び多くの業者から入手可能な、クマリン（例えば、Coumarin 6、Coumarin 7、Coumarin 30、Coumarin 153、Basic Yellow 51）、ナフタルイミド（例えば、Solvent Yellow 11、Solvent Yellow 116）、Fluorol 7GA、ピリジン（例えばpyridine 1）、ピロメテン（Pyrromethene 546、Pyrromethene 567等）、ウラニン、ローダミン（例えば、Rhodamine 110、Rhodamine B、Rhodamine 6G、Rhodamine 3B、Rhodamine 101、Sulphorhodamine 101、Sulphorhodamine 640、Basic Violet 11、Basic Red 2）、シアニン（例えば、フタロシアニン、ＤＣＭ）、スチルベン（例えばＢｉｓ−ＭＳＢ、ＤＰＳ）である。酸性染料、塩基性染料、直接染料、及び分散染料等の他の幾つかの染料は、それらが使用目的にとって十分に高い蛍光量子収率を示す限り使用する事ができる。従って、ルミネッセント部分の１つ又は複数は、ペリレン基を含み得る。特に、１つ又は複数のルミネッセント部分は、青色及び／又はＵＶ光によって励起されると、赤色ルミネッセンスを生成するように構成される。
【００５８】
有機蛍光体の分子は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はポリカーボネート（ＰＣ）等のマトリックスポリマーに溶解されてもよい。有機蛍光体の分子は、シリコーン又はエポキシ樹脂若しくは樹脂に溶解されてもよい。
【００５９】
量子閉じ込めを示す及び少なくとも１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有する粒子は、例えば、量子ドット、量子ロッド、又は量子テトラポッドである。１つの寸法においてナノメートル領域のサイズを有するとは、例えば粒子が実質的に球状である場合に、それらの直径がナノメートル領域にある事を意味する。又は、これは、例えばそれらがワイヤ形状である場合に、ワイヤの断面のサイズが１方向においてナノメートル領域にある事を意味する。ナノメートル領域のサイズとは、それらのサイズが少なくとも１マイクロメートル未満（従って、５００ナノメートル未満及び０．５ナノメートル以上）である事を意味する。ある実施形態では、１つの寸法におけるサイズは、５０ナノメートル未満である。別の実施形態では、１つの寸法におけるサイズは、２〜３０ナノメートルの範囲にある。量子ドットは、通常ほんの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る色の光を放射する。従って、ドットのサイズを適合させる事によって、特定の色の光を生み出す事ができる。可視領域で発光する最も良く知られた量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の殻を有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）に基づく。リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２）及び／又は硫化銀インジウム（ＡｇＩｎＳ２）等のカドミウムを含まない量子ドットも使用する事ができる。量子ドットは、非常に狭い発光帯を示し、従って、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合させる事によって簡単に調整する事ができる。当該分野で公知のどのような種類の量子ドットも、それが適切な波長変換特性を有するならば、本発明において使用する事ができる。
【００６０】
色変換装置によって放射される光の演色評価数（ＣＲＩ：color rendering index）を向上させる為に、異なるルミネッセント材料の組み合わせを使用する事ができる。ルミネッセント材料の多層スタックを使用してもよい又は異なるルミネッセント材料を単一層において混ぜ合わせてもよい。層スタックの層間で熱を拡散させる為に、グラフェン層を求めてもよい。更に、ルミネッセント層の代替の配置では、層は、例えばピクセル化されたルミネッセント層において等、空間的に分離された異なる材料を含む。
【００６１】
ルミネッセント材料層の製造方法及びそれらを例えば支持層等の他の層に貼り付ける方法は、当業者には周知である。比較的大きな領域へのグラフェン層の貼り付けは、例えばNano Lett. 2009, 9(12), pp 4359-4363に発表され、American Chemical Societyによって発行された、X. Li et al, “Transfer of large-area graphene films for high-performance transparent conductive electrodes”の論文に記載されている。
【００６２】
図２は、照明ユニット２００の一実施形態を模式的に示す。照明ユニットは、ハウジング、２つの固体発光体２０６、及び図１ｂの色変換装置を含む。ハウジングは、ベース２０８及び壁２０２を含み、壁２０２及びベース２０８は、キャビティ２０４を包囲する。ハウジングは、光出射窓２１６を更に含む。図１ｂの色変換装置は、光出射窓２１６に設けられる。ハウジングの少なくとも一部は、熱伝導性材料から作られる。図２の例では、少なくとも壁２０２は、例えば金属等の熱伝導性材料から作られる。ベース２０８は、同じ材料から作られてもよい。色変換装置は、グラフェン層１０８、支持層１０６、及びルミネッセント層１１０を含む。色変換装置の横側面端部１４２は、色変換装置から出るように熱を輸送する事によって、色変換装置の温度を低下させる事ができるように、熱伝導性材料の壁２０２に熱的に結合される。色変換装置に向けて第１の色の光２１０を放射する２つの固体発光体２０６は、ベース２０８上のキャビティ２０４内に設けられる。固体発光体２０６は、例えば発光ダイオードである。ある任意選択的実施形態では、固体発光体２０６は、固体発光体２０６において生成された熱をそれらから出るように伝導する事ができるように、熱的にベース２０８に結合される。第１の色の光２１０は、グラフェン層１０８を通り、支持層１０６を通って透過し、そして、ルミネッセント層１１０のルミネッセント材料によって少なくとも部分的に吸収される。ルミネッセント材料は、吸収された光の少なくとも一部を特定の分布の光２１２へと変換する。図２に示されるように、光出射窓２１６を通って放射された光は、第１の色の光２１０及び特定のスペクトル分布の光２１２を含む。ルミネッセント材料によって吸収された第１の色の光２１０の（相対）量に応じて、照明ユニット２００によって特定の色の光を放射する事ができ、特定の色は、第１の色の光２１０及び特定のスペクトル分布の光２１２を混ぜ合わせる事によって得る事ができる。どの位の第１の色の光２１０が吸収されているかは、例えば、特定のルミネッセント材料、ルミネッセント層１１０に使用されたルミネッセント材料の量、及びルミネッセント層１１０の厚さによって決まる。
【００６３】
照明ユニット２００では、ルミネッセント層１１０において、熱が局所的に生成される。グラフェン層１０８は、支持層１０６を介して、ルミネッセント層１１０に熱的に結合される。グラフェンは、良好な熱導体であり、グラフェン層１０８によって受け取られた熱は、色変換装置内で熱がより良く分布される及びルミネッセント層１１０内の最大温度が低下されるように、横方向に伝導される。グラフェン層１０８は、色変換装置で生成されている熱が照明ユニット２００のハウジングに向けて伝導されてルミネッセント層１１０の最大温度を更に低下する事ができるように、照明ユニット２００の壁２０２にも熱的に結合される。
【００６４】
図２は、照明ユニット２００の断面図を示す事に留意されたい。従って、照明ユニット２００の三次元形状は、箱形状又は円筒形状でもよい。更に、この断面図は、２つの固体発光体２０６を示すが、３つ以上の固体発光体２０６がキャビティ内に存在してもよい。別の任意選択的実施形態では、照明ユニット２００は、単一の固体発光体２０６を含む。例えば図３ａ及び３ｂに示される照明ユニットの他の実施形態は、上述の実施形態に従った形状を有してもよい及び１つ又は複数の固体発光体を含んでもよい。
【００６５】
キャビティ２０４は、例えば空気等の気体で満たされる。照明ユニット２００の別の実施形態では、光透過性樹脂がキャビティ内に設けられる並びに固体発光体２０６及び色変換装置に光学的に結合される。
【００６６】
図３ａは、ヒートシンク３０８を含む照明ユニット３００の別の実施形態を模式的に示す。照明ユニット３００は、図１ｃの色変換装置を含み、色変換装置は、照明ユニット３００のハウジングの光出射窓に設けられる。ハウジングは、キャビティ３０４を包囲する熱伝導性壁３０２及び熱伝導性ベース３０６を含む。色変換装置は、熱伝導性壁３０２に熱的に結合され、より詳細には、色変換装置の第１のグラフェン層１０８及び第２のグラフェン層１６２は、色変換装置から出てヒートシンク３０８へとルミネッセント層１１０内で生成された熱を伝導する事ができるように、熱伝導性壁３０２に熱的に結合される。キャビティ３０４から見て外方に向くベースの表面において、例えばフィンを含むヒートシンク３０８が設けられる。色変換装置の他の特徴は、図２の照明ユニット２００の特徴と同様である。照明ユニット３００の示された実施形態は、図１ｃの色変換装置に限定されない事に留意されたい。光出射窓において、他の色変換装置が設けられてもよい。
【００６７】
任意選択的に、色変換装置に設けられたグラフェン層１０８、１６２に加えて、照明ユニット３００は、発光体２０６に熱的に結合される及びハウジングの熱伝導性部分に熱的に結合される、キャビティ３０４内に設けられる追加のグラフェン層３１０を含んでもよい。図３ａの例では、追加のグラフェン層３１０は、熱伝導性ベース３０６の上に設けられ、固体発光体２０６及びベース３０６に接触する。その結果、グラフェン層３１０は、固体発光体２０６から生じた熱を照明ユニット３００の他の部分（図３ａの例ではヒートシンク３０８等）に向けて拡散する助けとなる。例えば図２及び図３ｂに示される様な照明ユニットの他の実施形態は、照明ユニット内で追加の熱の拡散及び伝導を提供する為にキャビティ内に１つ又は複数の追加のグラフェン層を含んでもよい事に留意されたい。図３ａでは、追加のグラフェン層３１０は、ベース３０６の上に設けられた及び固体発光体２０６の上には施されていない層としてのみ描かれている。しかしながら、ある代替実施形態では、追加のグラフェン層３１０は、より良好な熱接触が得られるように、固体発光体２０６の上にも設けられる。
【００６８】
図３ｂは、ドーム型発光体ダイオード３５８／３６０を含む照明ユニット３５０の更なる実施形態を模式的に示す。照明ユニット３５０は、上述の照明ユニットに類似する。図３ｂの照明ユニット３５０の具体例では、図１ｄの色変換装置は、照明ユニット３５０のハウジングの光出射窓に設けられている。照明ユニット３５０のハウジングは、熱伝導性壁３５２及び熱伝導性ベース３５６のハウジングを含む。色変換装置は、熱伝導性壁３５２に熱的に結合される。ハウジングは、空気で満たされたキャビティ３５４を包囲する。キャビティ３５４内では、ベース３５６の表面上に、発光ダイオード３６０が設けられ、これらは、対応する発光ダイオード３６０によって放射された光を所定の光線へと屈折させるドーム３５８を備える。ドーム３５８は、レンズに似た機能を有し得るが、少なくとも、発光ダイオード３６０ダイからの光のアウトカップリングを向上させる為に使用される。
【００６９】
図４ａ〜図４ｄは、色変換装置の代替実施形態の断面図を模式的に示す。図４ａは、図１ｂの色変換装置１４０に類似した及び追加の第２のグラフェン層４０２を含む色変換装置４００を示す。第２のグラフェン層４０２は、ルミネッセント層１１０が支持層１０６と接触する面とは反対側のルミネッセント層１１０の面上に設けられる。従って、色変換装置４００の平面に対して垂直な方向に見た場合、色変換装置４００は、層：第１のグラフェン層１０８、支持層１０６、ルミネッセント層１１０及び第２のグラフェン層４０２から構築される。
【００７０】
図４ｂは、図１ｃの色変換装置１６０に類似した色変換装置４２０を示す。追加の第３のグラフェン層４２２は、第１のグラフェン層１０８、第１のルミネッセント層１１０、及び第２のグラフェン層１６２のスタックが設けられる支持層１０６の表面とは反対側の支持層１０６の表面に設けられる。従って、色変換装置４２０の平面に対して垂直な方向に見た場合、色変換装置４２０は、層：第３のグラフェン層４２２、支持層１０６、第１のグラフェン層１０８、ルミネッセント層１１０及び第２のグラフェン層１６２から構築される。
【００７１】
図４ｃは、図１ｄの色変換装置１８０に類似した色変換装置４４０を示す。追加の第２のグラフェン層４４２は、第１のグラフェン層１０８と接触する第２のルミネッセント層１８２の表面とは反対側の第２のルミネッセント層１８２の表面に設けられる。従って、色変換装置４４０の平面に対して垂直な方向に見た場合、色変換装置４４０は、層：支持層１０６、第１のルミネッセント層１１０、第１のグラフェン層１０８、第２のルミネッセント層１８２及び第２のグラフェン層４４２から構築される。
【００７２】
図４ｄは、図１ｄの色変換装置１８０に類似した色変換装置４６０を示す。追加の第２のグラフェン層４６２は、第１のルミネッセント層１１０と接触する支持層１０６の表面とは反対側の支持層１０６の表面に設けられる。従って、色変換装置４６０の平面に対して垂直な方向に見た場合、色変換装置４６０は、層：第２のグラフェン層４６２、支持層１０６、第１のルミネッセント層１１０、第１のグラフェン層１０８及び第２のルミネッセント層１８２から構築される。
【００７３】
図５は、照明器具５００の一実施形態を模式的に示す。照明器具５００は、図１ａ〜図１ｄ若しくは図４ａ〜図４ｄに関連して開示された少なくとも１つの色変換装置を含む、及び／又は図２若しくは図３ａ及び図３ｂに関連して開示された少なくとも１つの照明ユニットを含む。
【００７４】
要約すると、本出願は、色変換装置、照明ユニット、固体発光体パッケージ、照明器具、及びグラフェン層の特定の使用を提供する。第１の態様を有する色変換装置は、第１のルミネッセント層、支持層及び第１のグラフェン層を含む。色変換装置は、第１の色の光を別の色の光に変換する為のものである。第１のルミネッセント層は、第１の色を含む第１のスペクトル分布の光の一部を吸収し、吸収された光の少なくとも一部を第２のスペクトル分布の光へと変換する第１のルミネッセント材料を含む。支持層は、ルミネッセント層を支持する。第１のグラフェン層は、色変換装置内の温度差が低減されるように、熱を横方向に熱伝導する。色変換装置の層の異なる構成が提供される。
【００７５】
上述の実施形態が本発明を限定するのではなく例示する事、及び当業者は添付のクレームの範囲から逸脱する事なく多くの代替実施形態を設計できる事に留意されたい。
【００７６】
クレームにおいて、丸括弧内の何れの参照符号もクレームを限定するものと解釈されるものではない。「含む」（“comprise”）という動詞及びその活用形の使用は、クレームに記載されたもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する冠詞「a」又は「an」は、複数のそのような要素の存在を排除しない。本発明は、幾つかの異なる要素を含むハードウェアを用いて及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施され得る。幾つかの手段を列挙する装置クレームでは、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化されてもよい。特定の方策が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実だけでは、これらの方策の組み合わせを有利に使用できない事を意味しない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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