(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムの蛍光デバイスであって、
前記照明システムは、前記蛍光デバイスに第一周波帯光を発するものであり、
前記蛍光デバイスは、基板と、第一蛍光物質層と、第二蛍光物質層と、を備え、
前記第一蛍光物質層は、第一蛍光薬剤と、第二蛍光薬剤とを含み、
前記第一蛍光薬剤は、前記第一周波帯光を第二周波帯光に変換するために基板上に形成され、
前記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含み、
前記第二蛍光薬剤は、前記第二色光の光度を増加させるように前記第一周波帯光を前記第二色光に変換するために、前記第一蛍光薬剤に分散され、
前記基板は、反射基板であり、
前記第二蛍光物質層は、前記第一蛍光物質層上に配置され、
前記第二蛍光物質層は、前記第一周波帯光を第二色光に変換し且つ前記第一周波帯光のエネルギーを減少させるための前記第一蛍光薬剤を含む、蛍光デバイス。
【請求項２】
前記第一蛍光物質層と前記第二蛍光物質層の各々の厚さは、50マイクロメートル以上及び200マイクロメートル以下である、請求項１に記載の蛍光デバイス。
【請求項３】
前記第二蛍光薬剤の質量パーセントは、前記第一蛍光薬剤の85%未満である、請求項１に記載の蛍光デバイス。
【請求項４】
前記蛍光デバイスは、反射コーティングを更に備え、
前記反射コーティングは、前記基板と前記第一蛍光物質層との間に、前記第二周波帯光を反射させるために配置される、請求項１に記載の蛍光デバイス。
【請求項５】
照明システムの蛍光デバイスであって、
前記照明システムは、第一周波帯光を発するものであり、
前記蛍光デバイスは、基板と、第一蛍光物質層と、第二蛍光物質層と、を備え、
前記第一蛍光物質層は、第一蛍光薬剤と、第二蛍光薬剤とを含み、
前記第一蛍光薬剤は、前記第一周波帯光を第二周波帯光に変換するために基板上に形成され、
前記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含み、
前記第二蛍光薬剤は、前記第二色光の光度を増加させるように前記第一周波帯光を前記第二色光に変換するために、前記第一蛍光薬剤に分散される、
前記基板は、透過性基板であり、
前記第二蛍光物質層は、前記第一蛍光物質層と前記透過性基板との間に配置され、
前記第二蛍光物質層は、前記第一周波帯光を第二色光に変換し且つ前記第一周波帯光のエネルギーを減少させるための前記第一蛍光薬剤を含む、蛍光デバイス。
【請求項６】
前記第一蛍光物質層と前記第二蛍光物質層の各々の厚さは、50マイクロメートル以上及び200マイクロメートル以下である、請求項5に記載の蛍光デバイス。
【請求項７】
前記第二蛍光薬剤の質量パーセントは、前記第一蛍光薬剤の85%未満である、請求項5に記載の蛍光デバイス。
【請求項８】
前記蛍光デバイスは、反射コーティングを更に備え、
前記反射コーティングは、前記基板と前記第二蛍光物質層との間に、前記第二周波帯光を反射させるために配置される、請求項5に記載の蛍光デバイス。
【請求項９】
照明システムの蛍光デバイスであって、
前記照明システムは、光路に沿って第一周波帯光を発するものであり、
前記蛍光デバイスは、
前記光路上に配置された基板と、
前記基板の片面に形成された第一蛍光物質層と、
前記光路に沿って前記第一蛍光物質層の後に形成された第二蛍光物質層と、を備え、
前記第一蛍光物質層は、第一蛍光薬剤と、第二蛍光薬剤と、を含み、
前記第二蛍光薬剤の質量は、前記第一蛍光物質層の前記第一蛍光薬剤と前記第二蛍光薬剤の質量のx質量パーセントであり、
前記第二蛍光物質層は、前記第一蛍光薬剤と、前記第二蛍光薬剤と、を含み、
前記第二蛍光薬剤の質量は、前記第二蛍光物質層の前記第一蛍光薬剤と前記第二蛍光薬剤の質量のy質量パーセントであり、
yは、xよりも大きく、
前記第一周波帯光は、前記第一蛍光薬剤によって第二周波帯光に変換され、
前記第一周波帯光のエネルギーは、前記第一蛍光物質層の前記第一蛍光薬剤によって減少し、
前記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含み、
前記第一周波帯光が、前記第二蛍光薬剤によって前記第二色光に変換されることによって、前記第二色光の光度が増加する、蛍光デバイス。
【請求項１０】
xは、0超であり、
yは、85未満である、請求項9に記載の蛍光デバイス。
【請求項１１】
前記第一蛍光物質層と前記第二蛍光物質層の各々の厚さは、10マイクロメートル以上及び500マイクロメートル以下である、請求項9に記載の蛍光デバイス。
【請求項１２】
照明システムの蛍光デバイスであって、
前記照明システムは、前記蛍光デバイスに第一周波帯光を発して第二周波帯光に変換するようにするものであり、
前記蛍光デバイスは、
基板と、
前記基板上に形成される第一蛍光物質層と、
第二蛍光物質層と、を備え、
前記第一蛍光物質層は、第一成分と、第二成分と、を含み、
前記第一周波帯光は、前記第一成分によって第一色光及び第二色光に変換され、
前記第二成分は、前記第一周波帯光を第三色光に変換するために前記第一成分に分散され、
前記第二色光のスペクトル範囲と前記第三色光のスペクトル範囲は、少なくとも部分的に重複しており、
前記第一色光、前記第二色光及び前記第三色光は、前記第二周波帯光として一体化され、
前記第二蛍光物質層は、前記第一周波帯光を前記第一色光及び前記第二色光に同時に変換し且つ前記第一周波帯光のエネルギーを減少させるための前記第一成分を含み、
前記第一周波帯光は、順番に、光路に沿って前記第二蛍光物質層を通過し、前記第一蛍光物質層に入る、蛍光デバイス。
【請求項１３】
照明システムの蛍光デバイスであって、
前記照明システムは、前記蛍光デバイスに第一周波帯光を発して第二周波帯光に変換するようにするものであり、
前記蛍光デバイスは、
基板と、
前記基板上に形成される第一蛍光物質層と、
第二蛍光物質層と、を備え、
前記第一蛍光物質層は、第一成分と、第二成分と、を含み、
前記第一周波帯光は、前記第一成分によって第一色光及び第二色光に変換され、
前記第二成分は、前記第一周波帯光を第三色光に変換するために前記第一成分に分散され、
前記第二色光のスペクトル範囲と前記第三色光のスペクトル範囲は、少なくとも部分的に重複しており、
前記第一色光、前記第二色光及び前記第三色光は、前記第二周波帯光として一体化され、
前記第二蛍光物質層は、前記第一成分と、前記第二成分と、を含み、
前記第一周波帯光は、順番に、光路に沿って前記第二蛍光物質層を通過し、前記第一蛍光物質層に入り、
前記第一蛍光物質層の前記第一成分に対する前記第二成分の質量比は、yであり、
前記第二蛍光物質層の前記第一成分に対する前記第二成分の質量比は、xであり、
yは、xよりも大きく、
xは、0以上である、蛍光デバイス。
【請求項１４】
照明システムの蛍光デバイスであって、
前記照明システムは、光路に沿って、前記蛍光デバイスに第一周波帯光を発して第二周波帯光に変換するようにするものであり、
前記蛍光デバイスは、
基板と、
前記基板上に形成された第一蛍光物質層と、
第二蛍光物質層と、を備え、
前記第一蛍光物質層は、第一成分と、第二成分と、を含み、
前記第一周波帯光は、前記第一成分によって第一色光及び第二色光に変換され、
前記第二成分は、前記第一周波帯光を第三色光に変換するために前記第一蛍光物質層の前記第一成分に分散され、
前記第二蛍光物質層は、前記第一成分と、前記第二成分と、を含み、
前記第一周波帯光は、前記第一成分によって前記第一色光及び前記第二色光に変換され、
前記第二成分は、前記第一周波帯光を前記第三色光に変換するために前記第二蛍光物質層の前記第一成分に分散され、
前記第一蛍光物質層と前記第二蛍光物質層の各々の厚さは、10マイクロメートル以上及び500マイクロメートル以下であり、
前記第一周波帯光は、順番に、光路に沿って前記第二蛍光物質層を通過し、前記第一蛍光物質層に入り、
前記第一周波帯光のエネルギーは、前記第二蛍光物質層の前記第一成分によって減少し、
前記第二色光のスペクトル範囲と前記第三色光のスペクトル範囲は、少なくとも部分的に重複しており、
前記第一色光、前記第二色光及び前記第三色光は、前記第二周波帯光として一体化している、蛍光デバイス。
【請求項１５】
前記第一蛍光物質層の前記第一成分に対する前記第二成分の質量比は、yであり、
前記第二蛍光物質層の前記第一成分に対する前記第二成分の質量比は、xであり、
yは、xよりも大きく、
xは、0以上である、請求項14に記載の蛍光デバイス。
【請求項１６】
蛍光デバイスの製造方法であって、
前記製造方法は、
反射基板を提供するステップと、
前記反射基板上に第一蛍光物質層を形成するステップと、
前記第一蛍光物質層上に第二蛍光物質層を形成するステップと、を含み、
前記第一蛍光物質層は、第一周波帯光を第二周波帯光に変換するための第一蛍光薬剤を含み、
前記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含み、
前記第一蛍光物質層が、前記第一周波帯光を前記第二色光に変換するための第二蛍光薬剤を含むことによって、前記蛍光デバイスによって出力される前記第二色光の光度が増加し、
前記第二蛍光物質層は、前記第一周波帯光を前記第二周波帯光に変換し且つ前記第一周波帯光のエネルギーを減少させるための前記第一蛍光薬剤を含む、蛍光デバイスの製造方法。
【請求項１７】
蛍光デバイスの製造方法であって、
前記製造方法は、
透過性基板を提供するステップと、
前記透過性基板上に第二蛍光物質層を形成するステップと、
前記第二蛍光物質層上に第一蛍光物質層を形成するステップと、を有し、
前記第二蛍光物質層は、第一周波帯光を第二周波帯光に変換し且つ前記第一周波帯光のエネルギーを減少させるための第一蛍光薬剤を含み、
前記第一蛍光物質層は、前記第一周波帯光を前記第二周波帯光に変換するための前記第一蛍光薬剤を含み、
前記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含み、
前記第一蛍光物質層が、前記第一周波帯光を前記第二色光に変換するための第二蛍光薬剤を含むことによって、前記蛍光デバイスによって出力される前記第二色光の光度が増加する、蛍光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、蛍光デバイスに関する。より詳しくは、本発明は、蛍光デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
近年、様々なプロジェクターが、様々なビデオ用途として広く利用されている。例えば、プロジェクターは、教室、立会場、会議室又はホームシアターにおいてプレゼンテーション、議論又は講義に用いることができる。画像信号源からの影像信号は、プロジェクターによってディスプレイスクリーンに拡大表示することができる。電力消費量及び全体の体積を小さくするために、現在のプロジェクターの照明システムは、高輝度放電(HID)ランプに代えて、固体発光素子(例えばLED又はLD)を使用している。
【０００３】
一般に、プロジェクターの照明システムは、三原色光(即ち、赤色光(R)、緑色光(G)及び青色光(B))を発することができる。赤色固体発光素子、緑色固体発光素子及び青色固体発光素子を備える三原色固体発光素子の中で、青色固体発光素子は、発光効率が最も高い。赤色固体発光素子及び緑色固体発光素子は発光効率が低いので、赤色又は緑色は、青色固体発光素子と波長変換デバイス(例えば蛍光体ホイール)を用いて発生させることができる。即ち、青色固体発光素子及び蛍光体ホイールの使用によって、赤色固体発光素子又は緑色固体発光素子に代えて、赤色光又は緑色光を直接的に発することができる。その結果として、全照明システムの発光効率が向上し、照明システムの製造原価が低下する。
【０００４】
しかしながら、励起光を発する固体発光素子とその励起光の波長を変換する蛍光体ホイールの使用には、いくつかの欠点が未だに存在する。投影のための色光として分離される励起光を発する蛍光薬剤を塗布した蛍光体ホイール及び固体発光素子を使用すると、色光の飽和レベル又は光度は充分でない可能性がある。
【０００５】
従って、上記欠点を排除するために、改良された照明システム及び改良された投影装置を提供する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
発明の開示
本発明の目的は、先行技術が直面する前述の欠点のうちの少なくとも1つを解決する蛍光デバイス及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明は、蛍光デバイス及びその製造方法を提供する。第一蛍光薬剤及び第二蛍光薬剤を含む蛍光物質層を利用することによって、第一蛍光薬剤によって変換される第二周波帯光に含まれる色光の光度は、第二蛍光薬剤の変換によって増加させることができる。
【０００８】
本発明は、蛍光デバイス及びその製造方法も提供する。第一蛍光薬剤及び第二蛍光薬剤を含む第二蛍光物質層は、光路に沿って、第一蛍光薬剤だけを含む第一蛍光物質層の後に形成されるため、大部分の第一周波帯光エネルギーは、第一蛍光物質層の第一蛍光薬剤によって減少して、第二蛍光薬剤の変換効率が向上する。
【０００９】
本発明の態様によって、第一周波帯光を発する照明システムの蛍光デバイスが提供される。この蛍光デバイスは、基板と、第一蛍光物質層と、を備える。第一蛍光物質層は、第一蛍光薬剤と、第二蛍光薬剤と、を含む。第一蛍光薬剤は、第一周波帯光を第二周波帯光に変換するために基板上に形成される。第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含む。第二蛍光薬剤は、第二色光の光度を増加させるように第一周波帯光を第二色光に変換するために、第一蛍光薬剤に分散される。
【００１０】
本発明の別の態様によって、照明システムの蛍光デバイスが提供される。この照明システムは、光学通路に沿って第一周波帯光を発するものである。蛍光デバイスは、基板と、第一蛍光物質層と、第二蛍光物質層と、を備える。基板は、光路上に配置される。第一蛍光物質層は、基板の片面に形成される。第二蛍光物質層は、光路に沿って、第一蛍光物質層の後に形成される。第一蛍光物質層は、第一蛍光薬剤と、x質量パーセントの第二蛍光薬剤と、を含む。第二蛍光物質層は、第一蛍光薬剤と、y質量パーセントの第二蛍光薬剤と、を含み、yはxよりも大きい。第一周波帯光は、第一蛍光薬剤によって第二周波帯光に変換される。第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含む。第一周波帯光が、第二蛍光薬剤によって第二色光に変換されることによって、第二色光の光度が増加する。
【００１１】
本発明の更なる態様によって、蛍光デバイスの製造方法が提供される。この製造方法は、基板を提供するステップと、基板上に第一蛍光物質層を形成するステップであって、上記第一蛍光物質層は、第一周波帯光を第二周波帯光に変換するための第一蛍光薬剤を含み、上記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含む、ステップと、上記第一周波帯光を上記第二色光に変換するために第二蛍光薬剤を上記第一蛍光物質層に加えることによって蛍光デバイスによって出力される第二色光の光度を向上させるステップと、を有する。
【００１２】
本発明の更なる態様によって、蛍光デバイスの製造方法が提供される。この製造方法は、反射基板を提供するステップと、上記反射基板上に第一蛍光物質層を形成するステップであって、上記第一蛍光物質層は、第一周波帯光を第二周波帯光に変換するための第一蛍光薬剤を含み、上記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含む、ステップと、上記第一周波帯光を上記第二色光に変換するために第二蛍光薬剤を上記第一蛍光物質層に加えることによって蛍光デバイスによって出力される第二色光の光度を向上させるステップと、上記第一蛍光物質層上に第二蛍光物質層を形成するステップと、を有する。上記第二蛍光物質層は、上記第一周波帯光を上記第二周波帯光に変換し且つ上記第一周波帯光のエネルギーを減少させるための第一蛍光薬剤を含む。
【００１３】
本発明の更なる態様によって、蛍光デバイスの製造方法が提供される。この製造方法は、透過性基板を提供するステップと、上記透過性基板上に第二蛍光物質層を形成するステップであって、上記第二蛍光物質層は、第一周波帯光を第二周波帯光に変換し且つ第一周波帯光のエネルギーを減少させるための第一蛍光薬剤を含むステップと、上記第二蛍光物質層上に第一蛍光物質層を形成するステップであって、上記第一蛍光物質層は、上記第一周波帯光を上記第二周波帯光に変換するための第一蛍光薬剤を含み、上記第二周波帯光は、第一色光と、第二色光と、を含むステップと、上記第一周波帯光を上記第二色光に変換するために第二蛍光薬剤を上記第一蛍光物質層に加えることによって蛍光デバイスによって出力される第二色光の光度を向上させるステップと、を有する。
【００１４】
本発明の上記内容は、以下の詳細な説明及び添付の図面を検討した後、当業者であればより容易に明確になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図1Aは、本発明の一実施形態による、反射基板を備える蛍光デバイスとその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。
【００１６】
【図１Ｂ】図1Bは、図1Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。
【００１７】
【図２Ａ】図2Aは、本発明の一実施形態による、蛍光デバイスを備える透過性基板とその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。
【００１８】
【図２Ｂ】図2Bは、図2Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。
【００１９】
【図３】図3は、本発明の一実施形態による、反射基板を備える蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。
【００２０】
【図４】図4は、本発明の一実施形態による、透過性基板を備える蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。
【００２１】
【図５】図5は、本発明の黄色蛍光薬剤及び赤色蛍光薬剤を含む蛍光デバイス、並びに、先行技術の黄色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイス及び赤色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスの可視光の強度-波長線図を概略的に図示している。
【００２２】
【図６Ａ】図6Aは、本発明の一実施形態による、反射基板を備える蛍光デバイスとその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。
【００２３】
【図６Ｂ】図6Bは、図6Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。
【００２４】
【図７Ａ】図7Aは、本発明の一実施形態による、透過性基板を備える蛍光デバイスとその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。
【００２５】
【図７Ｂ】図7Bは、図7Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明を、以下の実施形態を参照してより詳しくここに記載する。本発明に好適な実施形態に関する以下の説明は、図示及び記述のためだけに本願明細書において示されている点に留意する必要がある。これは、開示された厳密な形態が網羅的であることを意図するものではなく、それに限定されることを意図するものでもない。
【００２７】
図1Aは、本発明の一実施形態による、反射基板を備える蛍光デバイス及びその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。図1Bは、図1Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。図1A及び図1Bに示すように、照明システム2の蛍光デバイス1は、基板10と、第一蛍光物質層11と、を備え、照明システム2は、第一周波帯光L1を発するものである。第一蛍光物質層11は、第一蛍光薬剤Yと、第二蛍光薬剤Rと、を含む。第一蛍光薬剤Yは、第一周波帯光L1を第二周波帯光L2に変換するために基板10上に形成される。第二周波帯光L2は、投影するための光学装置によって分離することができ、第一色光C1と、第二色光C2と、を含む。第二蛍光薬剤Rは、第二色光C2の光度を増加させるように第一周波帯光L1を第二色光C2に変換するために、第一蛍光薬剤Yに分散される。
【００２８】
蛍光デバイス1の製造方法において、基板10の提供の後、第一蛍光薬剤Yと、第二蛍光薬剤Rと、を含む第一蛍光物質層11は、基板10上に形成される点に留意する必要がある。第二蛍光薬剤Rは、第一周波帯光L1を第二色光C2に変換して高めることによって蛍光デバイス1によって出力される第二色光C2の光度を増加させるために利用される。第二蛍光薬剤Rは、平均的な分布又はグラジエント分布にて第一蛍光物質層11に加えることができる。その結果、第二蛍光薬剤Rは、第一蛍光薬剤Yに分散される。当然、第二蛍光薬剤Rは、混合による混合物として、第一蛍光薬剤Yと混合することができる。あるいは、第二蛍光薬剤R及び第一蛍光薬剤Yは、複数のセグメントとして形成することができる。セグメントは、例えば、パイ形の分布として第一蛍光物質層11に配置されるが、それに限定されるものではない。各セグメントは、第一蛍光薬剤Y又は第二蛍光体Rを含み、あるいは、セグメントの一つ一つは、第一蛍光薬剤Y及び第二蛍光薬剤Rを同時に含む。
【００２９】
この実施形態及び以下の実施形態において、第一蛍光薬剤Yは、例えば、黄色蛍光薬剤であるが、これに限定されるものではない。一方、第二蛍光薬剤Rは、例えば赤色蛍光薬剤であるが、これに限定されるものではない。ある状態において、第二蛍光薬剤Rは、緑色蛍光薬剤であってもよい。第二蛍光薬剤Rの主な趣旨は、第一蛍光薬剤Yによって励起される励起光(第二周波帯光L2)に含まれる色光の少なくとも1つの強度を高め、その色飽和レベルを調整することである。更に、シンボル(文字)「Y」及び「R」は、第一蛍光薬剤及び第二蛍光薬剤を指すために示しているが、第一蛍光薬剤及び第二蛍光薬剤の色を限定するために示しているものではない。
【００３０】
図2Aは、本発明の一実施形態による、蛍光デバイスを備える透過性基板及びその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。図2Bは、図2Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。図2A及び図2Bに示すように、照明システム2の蛍光デバイス1は、基板10と、第一蛍光物質層11と、を備える。第一蛍光物質層11は、前述の実施形態に記載されている第一蛍光物質層11と類似しており、本願明細書においては重複して記載していない。本実施形態において、基板10は、透過性基板である。
【００３１】
本発明の蛍光デバイス1が他の方法で検討又は実現することができる点に留意する必要がある。一実施形態において、第一蛍光物質層11は、基板上に形成され、第一成分と、第二成分と、を含んでいる。第一成分を第一蛍光薬剤とすることができ、第二成分を第一蛍光薬剤とすることもできる。更に、第一周波帯光L1は、第一成分によって第一色光C1及び第二色光C2に変換される。第二成分は、第一周波帯光L1を第三色光に変換するために第一成分に分散され、第二色光C2のスペクトル範囲と第三色光のスペクトル範囲は、少なくとも部分的に重複しており、第一色光C1、第二色光C2及び第三色光は、第二周波帯光L2として一体化される。第二色光C2のスペクトル範囲と第三色光のスペクトル範囲は、少なくとも部分的に重複するため、第二色光C2の少なくとも一部の強度は増加する。
【００３２】
一方では、第二成分によって変換された第三色光が第一成分によって変換された第二色光C2と類似すると、第二色光C2のスペクトル範囲と第三色光のスペクトル範囲は、完全に重複し、蛍光デバイス1は、前述の実施形態を満たす。即ち、第二成分によって変換される色光のスペクトル範囲は、実用的な要求を満たすように選択又は調整することができるが、本発明の実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
図3は、本発明の一実施形態による反射基板を備える蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。図1B及び図3に示すように、蛍光デバイス1は、第二蛍光物質層12を更に含む。いくつかの実施形態において、基板10は、反射基板であり、第二蛍光物質層12は、第一蛍光物質層11上に配置される。第二蛍光物質層12は、第一周波帯光L1を第二周波帯光L2に変換し且つ第一周波帯光L1のエネルギーを減少させるための第一蛍光薬剤Yを含む。即ち、入射光(即ち、第一周波帯光L1)が第二蛍光体層12を透過すると、大部分の入射光エネルギーは変換される。例えば、蛍光物質層11に入力された第一周波帯光L1の残存パワーは、40ワット未満であるが、それに限定されるものではない。
【００３４】
第一蛍光物質層11及び第二蛍光物質層12の各々の厚さは、10マイクロメートル以上(即ち≧10μm)及び500マイクロメートル以下(即ち≦500μm)である。好ましい実施形態において、第一蛍光物質層11及び第二蛍光物質層12の各々の厚さは、50マイクロメートル以上(即ち≧50μm)及び200マイクロメートル以下(即ち≦200μm)である。第一蛍光物質層11の厚さは、第二蛍光物質層12の厚さと同一であってもよく、異なっていてもよい点に留意する必要がある。加えて、第二蛍光薬剤Rの質量パーセントは、第一蛍光薬剤Yの85%未満である。
【００３５】
本実施形態において、本発明の蛍光デバイス1は、反射コーティング13を更に含む。反射コーティング13は、基板10と第一蛍光物質層11との間に、少なくとも第二周波帯光L2を反射させるために配置される。反射コーティング13の例として、全反射コーティング又はダイクロイックコーティングが挙げられるが、これらに限定されるものではない。反射コーティング13としてダイクロイックコーティングを利用すると、第二周波帯光L2と同程度の波長範囲を有する色光は、反射コーティング13によって反射させることができる。当然、第一色光C1及び第二色光C2は、反射コーティング13によって両方とも反射することができる。反射コーティングを利用すると、可視光線のほぼ全ては、反射コーティング13によって反射される。
【００３６】
反射基板を備える蛍光デバイス1の製造方法において、反射基板の提供の後、第一蛍光薬剤Yと、第二蛍光薬剤Rと、を含む第一蛍光物質層11は、反射基板上に形成される。第二蛍光薬剤Rが、上記の通り、第一周波帯光L1を第三色光に変換するために利用されることによって、蛍光デバイス1によって出力される第二色光C2の光度が増加する。次に、第二蛍光物質層12は、第一蛍光物質層11上に形成される。第二蛍光物質層12は、第一周波帯光L1を第二周波帯光L2に変換し且つ第一周波帯光L1のエネルギーを減少させるための第一蛍光薬剤Yを含む。更に、反射コーティング13は、基板10にプレコートしてもよく、製造しながら基板上に形成してもよい。
【００３７】
図2B及び図4を参照する。図4は、本発明の一実施形態による、透過性基板を備える蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。本実施形態において、蛍光デバイス1は、第二蛍光物質層12を更に備える。基板10は、透過性基板であり、第二蛍光物質層12は、第一蛍光物質層11と基板10との間に配置される。第二蛍光物質層12は、第一周波帯光L1を第二周波帯光L2に変換し且つ同時に第一周波帯光L1のエネルギーを減少させるための第一蛍光薬剤Yを含む。即ち、入射光(即ち、第一周波帯光L1)が第二蛍光体層12を透過すると、大部分の入射光エネルギーは変換される。例えば、蛍光物質層11に入力される第一周波帯光L1の残存パワーは、40ワット未満であるが、それに限定されるものではない。
【００３８】
第一蛍光物質層11及び第二蛍光物質層12の各々の厚さは、10マイクロメートル以上及び500マイクロメートル以下である。好ましい実施形態において、第一蛍光物質層11及び第二蛍光物質層12の各々の厚さは、50マイクロメートル以上及び200マイクロメートル以下である。第二蛍光薬剤Rの質量パーセントは、第一蛍光薬剤Yの85%未満である。
【００３９】
一実施形態において、本発明の蛍光デバイス1は、反射コーティング13を更に含む。反射コーティング13は、基板10と第二蛍光物質層12との間に、第二周波帯光L2を反射させるために配置される。反射コーティング13の例としては、ダイクロイックコーティングが挙げられるが、これに限定されるものではない。反射コーティング13としてダイクロイックコーティングを利用すると、第一周波帯光L1と同程度の波長範囲を有する色光は、反射コーティング13を通過することができ、第二周波帯光L2と同程度の波長範囲を有する色光は、反射コーティング13によって反射することができる。
【００４０】
透過性基板を備える蛍光デバイス1の製造方法において、透過性基板の提供の後、第一蛍光薬剤Yを含む第二蛍光物質層12は透過性基板上に形成される。次に、第一蛍光物質層11は、第二蛍光物質層12上に形成される。第一蛍光物質層11は、第一周波帯光L1を第二周波帯光L2に変換するための第一蛍光薬剤Yを含み、第二周波帯光L2は、第一色光C1と、第二色光C2と、を含む。次に、第二蛍光薬剤Rを、第一周波帯光L1を第二色光C2に変換するために第一蛍光物質層11に加えることによって、蛍光デバイス1によって出力される第二色光C2の光度が増加する。更に、反射コーティング13は、基板10にプレコートしてもよく、製造しながら基板上に形成してもよい。
【００４１】
図1、図3及び図5を参照する。図5は、本発明の、第二蛍光物質層12としての黄色蛍光薬剤と、第二蛍光物質層11としての、赤色蛍光薬剤を混合した黄色蛍光薬剤と、を含む蛍光デバイスの可視光の強度-波長線図を概略的に図示している。これは、先行技術である、黄色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスと、赤色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスと、の比較である。図5は、(R-色領域における)図3に示される本発明の蛍光デバイス1の赤色光の強度(即ち曲線Y on Y+R)、先行技術の黄色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスの赤色光の強度(即ち曲線Y)及び先行技術の赤色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスの赤色光の強度(即ち曲線R)を示す。明らかに、本発明の蛍光デバイス1の赤色光の強度は、先行技術のものよりも大きい。更に、以下の表1は、比較データを示すものである。第二蛍光薬剤Rの質量パーセントは、第一蛍光薬剤Yの25%である。先行技術の黄色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスの赤色光の強度は、比較の基礎とするために、100%とする。
【００４２】
【表１】
0006273312.tif 000002
【００４３】
図6Aは、本発明の一実施形態による、蛍光デバイスを備える反射基板とその蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。図6Bは、図6Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。図6A及び図6Bに示すように、照明システム4の反射基板を備える蛍光デバイス3を、本願明細書において開示する。照明システム4は、光路Pに沿って第一周波帯光L1を発するものである。蛍光デバイス3は、基板30と、第一蛍光物質層31と、第二蛍光物質層32と、を備える。基板30は、光路Pに配置される。第一蛍光物質層31は、基板30の片面に形成される。第二蛍光物質層32は、光路Pに沿って第一蛍光物質層31の後に形成される。第一蛍光物質層31は、第一蛍光薬剤Yと、x質量パーセント(即ち、x wt%)の第二蛍光薬剤Rと、を含む。第二蛍光物質層32は、第一蛍光薬剤Yと、y質量パーセント(即ち、y wt%)の第二蛍光薬剤Rと、を含み、yは、x(y>x)よりも大きい。第一周波帯光L1は、第一蛍光薬剤Yによって第二周波帯光L2に変換される。第二周波帯光L2は、第一色光C1と、第二色光C2と、を含む。第一周波帯光L1が、第二蛍光薬剤Rによって第二色光C2に変換されることによって、第二色光C2の光度が増加する。
【００４４】
特に、xは、0超であり、yは、85未満である。xとyとの関係は、0< x < y < 85によって与えられる。即ち、第一蛍光物質層31及び第二蛍光物質層32は、それぞれ、第一周波帯光L1を第二色光C2に変換するための特定の質量パーセントの第二蛍光薬剤Rを0-85の範囲で含み、第二蛍光物質層32の第二蛍光薬剤Rの質量濃度は、第一蛍光物質層31の第二蛍光薬剤Rの質量濃度よりも大きい。本実施形態において、第一蛍光物質層31は、主に第一周波帯光のエネルギーを減少させるために配置される。
【００４５】
第一蛍光物質層31及び第二蛍光物質層32の各々の厚さは、10マイクロメートル以上及び500マイクロメートル以下である。好ましい実施形態において、第一蛍光物質層31及び第二蛍光物質層32の各々の厚さは、50マイクロメートル以上及び200マイクロメートル以下である。
【００４６】
図7Aは、本発明の一実施形態による、蛍光デバイスを備える透過性基板及びこの蛍光デバイスを備える照明システムを概略的に図示している。図7Bは、図7Aに示す蛍光デバイスの構造を概略的に図示している。図7A及び図7Bに示すように、照明システム4の透過性基板を備える蛍光デバイス3を、本願明細書において開示する。照明システム4は、光路Pに沿って第一周波帯光L1を発するものである。蛍光デバイス3は、基板30と、第一蛍光物質層31と、第二蛍光物質層32と、を備える。基板30、第一蛍光物質層31及び第二蛍光物質層32は、図6A及び6Bに示す前述の実施形態と類似しており、本願明細書において重複して記載していない。この実施形態と図6A及び6Bに示される実施形態との間の唯一の相違は、図6Bに示される基板30が反射基板であることと、図7Bに示される基板30は透過性基板であるということである。
【００４７】
表2は、比較データを示すものである。先行技術の赤色蛍光薬剤を利用した蛍光デバイスの赤色光の強度は、比較の基礎とするために、100%としている。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
上記記載から、本発明は、蛍光デバイス及びその製造方法を提供する。第一蛍光薬剤及び第二蛍光薬剤を含む蛍光物質層を利用することによって、第一蛍光薬剤によって変換される第二周波帯光に含まれる色光の光度は、、第二蛍光薬剤の変換によって増加することができる。一方、第一蛍光薬剤及び第二蛍光薬剤を含む第二蛍光物質層は、光路に沿って、第一蛍光薬剤だけを含む第一蛍光物質層の後に形成されるため、大部分の第一周波帯光エネルギーは、第一蛍光物質層の第一蛍光薬剤によって減少する。その結果、第二蛍光薬剤の変換効率は向上する。
【００５０】
本発明は、現在最も実用的かつ好ましい実施形態と考えられるものに関して説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定される必要はないことを理解すべきである。それどころか、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な修正及び類似の構成を包含することが意図され、すべてのそのような修正及び類似の構成を包含するように最も広い解釈に従うべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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