(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長範囲内の第１部分範囲の光を放出する第１組の発光ダイオードと、
３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長範囲内の第２部分範囲の光を放出する第２組の発光ダイオードと、
前記第１組及び第２組の発光ダイオードに放射線的に結合されると共に、前記第１部分範囲の光の少なくとも一部及び前記第２部分範囲の光の少なくとも一部を第１発光エレメント光に変換する第１発光エレメントと、
前記第２組の発光ダイオードの少なくとも部分組に放射線的に結合されると共に、前記第２部分範囲の光の少なくとも一部を第２発光エレメント光に変換する第２発光エレメントと、
を有する照明装置であって、
前記第１部分範囲は、前記第２部分範囲とは異なり、
前記第２発光エレメントは、前記第１発光エレメントの下流に配置される複数の別個の発光エレメントであって、前記第２組の発光ダイオードのうちの発光ダイオードの少なくとも部分組に位置合わせされる当該複数の別個の発光エレメントを有し、
動作の間において、前記第１組の発光ダイオードにより放出される光の輝度レベル及び前記第２組の発光ダイオードにより放出される光の輝度レベルは各々互いに独立に制御することができ、白色の照明装置光を発生し、当該照明装置の動作の間において、前記照明装置光が黒体軌跡から１５等色標準偏差内である、照明装置。
【請求項２】
前記第１組の発光ダイオード及び前記第２組の発光ダイオードが、当該照明装置を駆動するための電気的接続を提供する基板上に取り付けられる、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
当該照明装置の動作の間において、前記照明装置光が黒体軌跡から１０等色標準偏差内である、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
当該照明装置の動作の間において、前記照明装置光が２１００Ｋ〜４５００Ｋの相関色温度の範囲内の白色である、請求項２又は請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１発光エレメントが、黄色光放出発光材料、緑色光放出発光材料及び黄色／緑色光放出発光材料の群からの少なくとも１つの発光材料を有する、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第２発光エレメントが、赤色光放出発光材料、橙色光放出発光材料及び橙色／赤色光放出発光材料の群からの少なくとも１つの発光材料を有する、請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１発光エレメントが、赤色光放出発光材料、橙色光放出発光材料及び橙色／赤色光放出発光材料の群からの更なる発光材料を有する、請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１発光エレメントが、前記少なくとも１つの発光材料を有すると共に前記第１組及び第２組の発光ダイオードを覆う層を有する、請求項６に記載の照明装置。
【請求項９】
前記第２発光エレメントの前記別個の発光エレメントが、前記少なくとも１つの発光材料が分散された母材を有する、請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記層が、前記少なくとも１つの発光材料を含む母材を有する、請求項８に記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明装置を有する、照明モジュール。
【請求項１２】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明装置を有する、ランプ。
【請求項１３】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明装置、請求項１１に記載の照明モジュール及び請求項１２に記載のランプからなる群のうちの１以上を有する、照明器具。
【請求項１４】
３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長範囲内の第１部分範囲の光を放出する第１組の発光ダイオードを基板上に配置するステップと、
３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の波長範囲内の第２部分範囲の光を放出する第２組の発光ダイオードを前記基板上に配置するステップであって、第２組の発光ダイオードが前記第１組の発光ダイオードとは独立に制御可能であるステップと、
前記第１組及び第２組の発光ダイオード上に第１発光層を堆積し、これにより第１発光エレメントを設けるステップであって、前記層が前記第１部分範囲の光の少なくとも一部及び前記第２部分範囲の光の少なくとも一部を第１発光エレメント光に変換するための少なくとも１つの発光材料を有するステップと、
前記第１発光層の下流に複数の別個の発光エレメントを堆積し、これにより第２発光エレメントを設けるステップであって、前記別個の発光エレメントは少なくとも１つの発光材料が分散された母材を有し、これら別個の発光エレメントが前記第２組の発光ダイオードの少なくとも部分組に放射線的に結合されると共に前記第２部分範囲の光の少なくとも一部を第２発光エレメント光に変換するステップと、
を有する照明装置を製造する方法であって、
前記第１部分範囲が、前記第２部分範囲とは異なり、
前記第１発光エレメント及び前記第２発光エレメントが、これら第１発光エレメント及び第２発光エレメントとの組み合わせにおいて全輝度で動作する前記第１組及び第２組の発光ダイオードにより発生される前記照明装置の光の相関色温度が、前記照明装置の動作の間において、黒体軌跡から１５等色標準偏差内であるように選択される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２組の発光ダイオードを有する照明装置に関する。本発明は、更に、上記照明装置を有する照明モジュールにも関する。本発明は、更に、このような照明装置を有するランプにも関する。本発明は、更に、上記照明装置又は上記照明モジュールを有する照明器具にも関する。本発明は、更に、上記照明装置を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は多くの用途のために使用されている。ＬＥＤの相対的に少ない電力消費及び相対的に長い寿命は、ＬＥＤを、白熱電球又は蛍光管等の従来の光源に対する非常に有効な代替品にさせている。従って、新たに設計される照明装置は、しばしば、ＬＥＤを用いるのみならず、多くの市場においてＬＥＤ製品は、例えば白熱又はハロゲン光源等の他の光源を置換するために使用されている。これらの、所謂、改良置換（レトロフィット）製品は、既存の照明／電力供給システムと互換的でなければならない。
【０００３】
多くの照明応用分野においては、調光される照明が必要とされる。従来の白熱及びハロゲンランプは、調光された場合に、光の色温度が黒体軌跡（ＢＢＬ）を辿る効果（“ＢＢＬ調光効果”と称される）を有する。ＢＢＬ調光効果は、調光された場合に当該ランプにより、最大電力（即ち、最大光出力レベル）で動作された場合よりも暖かい光が発生されるという視覚的効果をもたらす。この効果は、例えばレストラン、ラウンジ、居間等における環境（アンビエント）照明状況において心地よい柔らかい照明を提供するために使用される。
【０００４】
ＢＢＬ調光効果は、ＬＥＤ型照明装置を使用する場合にも望ましい。しかしながら、ＬＥＤ光源は、光出力レベルに無関係に実質的に同一の相関色温度の光を供給する。従って、ＢＢＬ調光効果をもたらすために、当該ＬＥＤ型照明装置内に、より暖かい色温度の光を供給する琥珀（アンバ）色ＬＥＤを設けることができる。通常のＬＥＤ光源が最大光出力レベルに設定される場合、該琥珀色ＬＥＤ光源はオフされる。このことは、例えば２７００Ｋの相関色温度の光を供給することができる。当該照明装置を調光する場合、上記通常のＬＥＤ光源の光出力レベルは減少され、同時に、琥珀色ＬＥＤ光源の光出力レベルが増加される。当該装置の最小光出力レベルにおいて、上記通常のＬＥＤ光源はオフされ、琥珀色ＬＥＤ光源は最大光出力レベルとされる。当該光は、この場合、約２２００Ｋの相関色温度を有し得る。
【０００５】
既知のＬＥＤ型照明装置の欠点は、ＢＢＬ調光効果を実現するために、通常のＬＥＤ光源の光出力レベル及び琥珀色ＬＥＤ光源の光出力レベルを制御するために相対的に複雑なコントローラが必要とされることである。これは、ＢＢＬ調光効果を達成するために必要とされる出力レベルがどの程度であるかを決定する必要があるからである。既知のＬＥＤ型照明装置の他の欠点は、琥珀色ＬＥＤ光源の光出力が該ＬＥＤの温度が上昇すると相対的に大きな減少を示すことであり、このことは、高輝度の光が必要とされる用途、例えばスポットライト用途において特に不利である。既知のＬＥＤ型照明装置の更なる欠点は、発生される光のＣＲＩ（“演色評価数”）が約２２００Ｋの色温度において相対的に低いということである。
【０００６】
米国特許出願公開第2013/0093362号公報は、第1組のＬＥＤ、第２組のＬＥＤ、及び異なる蛍光体の２以上の領域を備えた遠隔波長変換要素を含む調整可能な発光装置を開示している。該装置は、更に、調光器及び制御回路を有している。該調光器は当該調整可能な発光装置に使用されるべき連続した一連の出力電力を発生するように構成される一方、上記制御回路は該発生された出力電力をＬＥＤのための調整可能な電力設定に変換するように構成される。
【０００７】
米国特許出願公開第2010/0207521号公報は、基板上の複数のＬＥＤ及び該ＬＥＤを覆う第１蛍光体層を含む発光装置を開示している。該蛍光体層上には、第２蛍光体材料がドットの形態で設けられる。該第２蛍光体材料は細かなカラー調整を行うことを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１態様は、上述した欠点を少なくとも部分的に除去する照明装置であって、当該照明装置の調光の間に、調光の間に達成される相関色温度の範囲の少なくとも一部にわたり実質的にＢＢＬを辿る相関色温度を持つ光を供給するような照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１態様において、本発明は照明装置を提供するもので、該照明装置は、４４０ｎｍ〜４６５ｎｍの青色の第１波長範囲の光を放出するように構成された第１組の発光ダイオードと、４６５ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の第２波長範囲の光を放出するように構成された第２組の発光ダイオードと、前記第１組及び第２組の発光ダイオードに放射線的に結合されると共に前記第１波長範囲の光の少なくとも一部及び前記第２波長範囲の光の少なくとも一部を第１発光エレメント光に変換するよう構成された第１発光エレメントと、前記第２組の発光ダイオードの少なくとも部分組に放射線的に結合されると共に前記第２波長範囲の光の少なくとも一部を第２発光エレメント光に変換するように構成された第２発光エレメントとを有し、動作の間において、前記第１組の発光ダイオードにより放出される光の輝度レベル（即ち、光出力レベル）及び前記第２組の発光ダイオードにより放出される光の輝度レベルは各々互いに独立に制御可能であり、当該照明装置は白色の照明装置光を発生するように構成される。前記第１組の発光ダイオードにより及び前記第２組の発光ダイオードにより放出される光は、各々、前記第１波長範囲及び第２波長範囲の同一の部分的範囲におけるもの、例えば共に青色波長範囲におけるものとすることができる。他の例として、上記部分的範囲は相違し、例えば、当該照明装置の動作の間において、第１組の発光ダイオードは青色波長範囲内の光を放出する一方、第２組の発光ダイオードは紫色波長範囲内の光を放出する。
【００１０】
本明細書における“白色照明装置光”なる用語は、当業者により既知のものである。該光は、約２０００〜２００００Ｋ、特には２７００〜２００００Ｋの間、一般照明のためには特に約２２００Ｋ〜６５００Ｋの範囲内、背面照明（バックライティング）のためには約７０００Ｋ〜２００００Ｋの範囲内であって、ＢＢＬから約１５ＳＤＣＭ（等色標準偏差：standard deviation of color matching）内、特にはＢＢＬから約１０ＳＤＣＭ内、更に特別にはＢＢＬから約５ＳＤＣＭ内の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ光に関するものである。
【００１１】
一実施態様において、当該照明装置は、白色を維持する、即ちＣＣＴ範囲の少なくとも一部にわたり実質的にＢＢＬ上にある光（“照明装置光”）を供給することを可能にする。“実質的にＢＢＬ上”とは、当該照明装置の動作の間においてＢＢＬから１５ＳＤＣＭ（等色標準偏差）内、より特別には１０ＳＤＣＭ内、更に特別には５ＳＤＣＭ内を意味する。特定の実施態様において、前記第１及び第２発光エレメントは、前記照明装置光を、２１００Ｋ〜４５００ＫのＣＣＴの範囲内、より特別には２１００Ｋ〜３５００ＫのＣＣＴの範囲内、更に特別には２１００Ｋ〜２７００ＫのＣＣＴの範囲内、更に一層特別には２４００Ｋ〜２７００ＫのＣＣＴの範囲内において白色（特にはＢＢＬから１５ＳＤＣＭ内、より特別には１０ＳＤＣＭ内、更に特別には５ＳＤＣＭ内）に維持するように構成される。
【００１２】
前記第１及び第２発光エレメントは、当該照明装置を調光する場合にＣＣＴ（“相関色温度”）がＣＣＴ範囲の少なくとも一部に関してＢＢＬ（“黒体軌跡”）を辿るように選択される。前記第１発光エレメントは、該第１発光エレメントのみと組み合わされた場合に全輝度で動作する第１組及び第２組のＬＥＤにより発生される光の相関色温度が、実質的にＢＢＬ上の相関色温度を持つ光を供給するように選択することができる。前記第２波長範囲の光の少なくとも一部を変換するために前記第２組のＬＥＤの少なくとも部分組に放射線的に結合された第２発光エレメントを用いることにより、単に第１組のＬＥＤを調光することにより、即ち第１組のＬＥＤにより発生される光の輝度レベルを減少させることにより、前記ＢＢＬ調光効果が達成される。複雑な制御アルゴリズムは必要とされない。本発明の第１態様による照明装置は、少なくとも第１及び第２発光エレメントを有し、これらの発光エレメントのうち、第１発光エレメントは前記第１組及び第２組のＬＥＤに放射線的に結合され、第２発光エレメントは前記第２組のＬＥＤ及び第１発光エレメントの１以上に少なくとも放射線的に結合される。
【００１３】
公開された米国特許出願第2010/0207521号公報は、ＬＥＤを覆う第１蛍光体材料を含む層、及び第１蛍光体材料を備える該層上にパターンとして形成される第２蛍光体の層を具備するＬＥＤ装置を開示していることに注意されたい。しかしながら、輝度レベルが独立に制御可能な２組のＬＥＤを該ＬＥＤ装置が含むこと、及び該ＬＥＤ装置を調光する場合に該ＬＥＤ装置がＢＢＬ調光効果を有することを可能にすることは開示されていない。
【００１４】
“放射線的に結合される”なる用語は、１以上のＬＥＤ及び発光エレメント（又は複数の発光エレメント）が、ＬＥＤにより放出される光の少なくとも一部が発光エレメント（又は複数の発光エレメント）により受光され（そして、該発光エレメント（又は複数の発光エレメント）により少なくとも部分的にルミネッセント光に変換される）ように互いに組み合わされることを特に意味している。この場合において、第２発光エレメントも第１発光エレメントに放射線的に結合され得、このことは、第１発光エレメントの放射の少なくとも一部は第２発光エレメントにより受光され（そして、該第２発光エレメントにより少なくとも部分的にルミネッセント光に変換され得る）ことを示す。
【００１５】
前記発光ダイオードは、任意の発光ダイオードとすることもできるが、特には光スペクトルの実質的にＵＶ（“紫外”）、紫色又は青色部分で発光することができる発光ダイオードとする。従って、一実施態様において前記第１組及び第２組の発光ダイオードは青色光放出ＬＥＤを有する。上記実施態様と組み合わせることができる更に他の実施態様において、当該発光ダイオードはＵＶ光放出ＬＥＤを有する。好ましくは、当該発光ダイオードは３００ｎｍ〜４９０ｎｍ、特には３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲から選択される波長で少なくとも光を放出する。この光は、前記第１及び／又は第２発光エレメントにより異なる波長範囲を持つ光に特別に変換され得る。“発光ダイオードの組”なる用語は、１つの発光ダイオード又は例えば２〜２０のＬＥＤ等の複数の発光ダイオードに関係し得るものである。
【００１６】
一実施態様において、前記第１発光エレメントは、黄色光放出発光材料、緑色光放出発光材料及び黄色／緑色光放出発光材料の群からの１以上の発光材料を有する。他の実施態様において、前記第２発光エレメントは、赤色光放出発光材料、橙色光放出発光材料及び橙色／赤色光放出発光材料の群からの１以上の発光材料を有する。更に他の実施態様において、前記第１発光エレメントは、赤色光放出発光材料、橙色光放出発光材料及び橙色／赤色光放出発光材料の群からの更なる発光材料を有する。第１発光エレメントは、例えば、緑色光及び赤色光放出発光材料の組み合わせ、又は黄色光及び赤色光放出発光材料の組み合わせ、等を有することができる。例えば青色ＬＥＤの場合、当該照明装置の動作の間において、白色の照明装置光は前記第１及び／又は第２組の発光ダイオードにより発生される未変換光、第１発光エレメント光及び第２発光エレメント光の組み合わせに基づくものであり得る。（主に）ＵＶ光を発生する発光ダイオードが適用される場合、第１発光エレメントは、青色、緑色及び赤色光放出発光材料の組み合わせ、又は代わりに青色、黄色及び赤色光放出発光材料の組み合わせを有する。第１組及び第２組のＵＶ ＬＥＤを有する照明装置の動作の間において、前記白色照明装置光は、第１発光エレメント光及び第２発光エレメント光の組み合わせに基づくものであり得る。
【００１７】
“ＵＶ光”、“ＵＶ放射”又は“ＵＶ波長範囲”なる用語は、特に、約２００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関するものである。ＵＶ光は、約２００ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に特に関係する“ＵＶ−Ｃ光”、 約２８０ｎｍ〜３１５ｎｍの範囲内の波長を持つ光に特に関係する“ＵＶ−Ｂ光”及び 約３１５ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に特に関係する“ＵＶ−Ａ光”に分割することができる。“紫色光”、“紫色放射”又は“紫色波長範囲”なる用語は、特に、約３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関するものである。“青色光”、“青色放射”又は“青色波長範囲”なる用語は、特に、約４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内の波長を持つ光（幾らかの紫色及びシアン色相を含む）に関するものである。“緑色光”、“緑色放射”又は“緑色波長範囲”なる用語は、特に、約４９０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関するものである。“黄色光”、“黄色放射”又は“黄色波長範囲”なる用語は、特に、約５６０ｎｍ〜５９０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関するものである。“橙色光”、“橙色放射”又は“橙色波長範囲”なる用語は、特に、約５９０ｎｍ〜６２０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関するものである。“赤色光”、“赤色放射”又は“赤色波長範囲”なる用語は、特に、約６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ、特には６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関するものである。“可視”、“可視光”、“可視放射”又は“可視波長範囲”なる用語は、約３８０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内の波長を持つ光を示す。
【００１８】
前記第１及び／又は第２発光エレメントは、１以上の無機発光材料を有することができる。他の実施態様において、該無機発光材料は二価ユーロピウム含有酸窒化物発光材料、二価ユーロピウム含有硫化物発光材料及び二価ユーロピウム含有セレン化物（及び硫化物）発光材料からなる群から選択される。赤色発光材料は、一実施態様において、(Ba,Sr,Ca)S:Eu, Ca(S,Se):Eu, (Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu及び(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euからなる群から選択される１以上の材料を有することができる。これらの化合物において、ユーロピウム（Ｅｕ）は実質的に又は唯一二価であり、示された二価のカチオンの１以上を置換する。一般的に、Ｅｕは、該Ｅｕが置換するカチオンに対して、カチオンの１０％、特には約０.５〜１０％の範囲、より特別には約０.５〜５％の範囲より多い量では存在しない。“:Eu”又は“:Eu2+”なる用語は、金属イオンの一部がＥｕにより（これらの例では、Eu2+により）置換されることを示す。例えば、CaAlSiN3:Euにおいて２％のＥｕを仮定すると、正しい式は(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3であり得る。二価ユーロピウムは、一般的に、上述した二価アルカリ土類カチオン、特にＣａ，Ｓｒ又はＢａ等の二価カチオンを置換する。材料(Ba,Sr,Ca)S:EuはMS:Euと示すこともでき、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択される１以上の元素であり；特に、Ｍは、この化合物においてカルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、更に特別にはカルシウムを有する。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍの少なくとも一部（即ち、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａの１以上）を置換する。更に、材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:EuはM2Si5N8:Euと示すこともでき、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択される１以上の元素であり；特に、Ｍは、この化合物においてＳｒ及び／又はＢａを有する。他の特定の実施態様において、ＭはＳｒ及び／又はＢａからなり（Ｅｕの存在を考慮に入れないで）、特にBa1.5Sr0.5Si5N8:Eu（即ち、７５％Ｂａ；２５％Ｓｒ）等の、５０〜１００％、特には５０〜９０％のＢａ及び５０〜０％、特には５０〜１０％のＳｒである。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍの少なくとも一部（即ち、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａの１以上）を置換する。同様に、材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:EuはMAlSiN3:Euと示すこともでき、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択される１以上の元素であり；特に、Ｍは、この化合物においてカルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、更に特別にはカルシウムを有する。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍの少なくとも一部（即ち、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａの１以上）を置換する。好ましくは、一実施態様において、前記無機発光材料は(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、好ましくはCaAlSiN3:Euを有する。更に、前者と組み合わせることができる他の実施態様において、前記無機発光材料は(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、好ましくは(Sr,Ba)2Si5N8:Euを有する。“(Ca,Sr,Ba)”なる用語は、対応するカチオンがカルシウム、ストロンチウム又はバリウムにより占められ得ることを示す。該用語は、このような材料において、対応するカチオン位置がカルシウム、ストロンチウム及びバリウムからなる群から選択されるカチオンにより占有され得ることも示す。このように、当該材料は、例えば、カルシウム及びストロンチウム、又はストロンチウムのみ、等を有することができる。同様の原理が“(S,Se)”なる用語にも関係する。
【００１９】
他の実施態様において、前記第１及び／又は第２発光材料は、三価セリウム含有ガーネット、三価セリウム含有酸窒化物及び三価セリウム含有窒化物からなる群から選択される１以上の無機発光材料を有することができる。特に、該発光材料はM3A5O12:Ce3+発光材料を更に有することができ、ここで、ＭはＳｃ，Ｙ，Ｔｂ，Ｇｄ及びＬｕからなる群から選択され、ＡはＡｌ及びＧａからなる群から選択される。好ましくは、ＭはＹ及びＬｕの１以上を少なくとも有し、その場合、ＡはＡｌを少なくとも有する。これらのタイプの材料は最高の効率を提供し得る。特定の実施態様において、前記第１発光エレメントはM3A5O12:Ce3+のタイプの少なくとも２つの発光材料を有し、ここで、ＭはＹ及びＬｕからなる群から選択され、その場合、ＡはＡｌからなる群から選択され、比Ｙ：Ｌｕは該少なくとも２つの発光材料に関しては相違する。例えば、これらのうちの一方はY3Al5O12:Ce3+等のように純粋にＹに基づくものであり得、これらのうちの一方は(Y0.5Lu0.5)3Al5O12:Ce3+等のようにＹ，Ｌｕベースの系であり得る。ガーネットの実施態様は特にM3A5O12ガーネットを含み、ここで、Ｍは少なくともイットリウム又はルテチウムを有し、Ａは少なくともアルミニウムを有する。このようなガーネットは、セリウム（Ｃｅ）により、プラセオジム（Ｐｒ）又はセリウム及びプラセオジムの組み合わせによりドーピングすることができるが、特にはＣｅによりドーピングされる。特に、Ａはアルミニウム（Ａｌ）を有することができるが、Ａは部分的にガリウム（Ｇａ）、スカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）を、特にＡｌの約２０％まで、更に特別にはＡｌの約１０％まで有することもできる（即ち、Ａイオンは本質的に９０モル％以上のＡｌ及び１０モル％以下のＧａ，Ｓｃ及びＩｎの１以上からなる）。Ａは特には約１０％までのガリウムを有することができる。他の変形例において、Ａ及びＯはＳｉ及びＮにより少なくとも部分的に置換することができる。要素Ｍは、特に、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択することができる。更に、Ｇｄ及び／又はＴｂは、特に、Ｍの約２０％の量までだけ存在する。特定の実施態様において、ガーネット発光材料は(Y1-xLux)3B5O12:Ceを有し、ここで、ｘは０以上で、１以下である。“:Ce”又は“:Ce3+”なる用語は、当該発光材料における金属イオンの一部（即ち、当該ガーネットにおいて、“Ｍ”イオンの一部）がＣｅにより置換されることを示す。例えば、(Y1-xLux)3Al5O12:Ceを仮定すると、Ｙ及び／又はＬｕの一部がＣｅにより置換される。この表記法は当業者により既知である。一般的に、ＣｅはＭを１０％以下だけ置換する。一般的に、Ｃｅ濃度は０.１〜４％、特には０.１〜２％（Ｍに対して）の範囲内である。１％のＣｅ及び１０％のＹを仮定すると、完全な正しい式は(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12となり得る。ガーネット内のＣｅは、当業者により知られているように、実質的に又は唯一、三価状態である。
【００２０】
更に他の実施態様において、前記第１及び／又は第２発光エレメントは１以上の有機発光材料を有することができる。殆ど限りのない種類の斯様な有機発光材料又は染料（色素）が存在する。関連のある例は、多数の業者から入手可能なペリレン（BASF社、Ludwigshafen, Germanyからの商品名ルモゲンで知られている染料：Lumogen F240 Orange, Lumogen F300 Red，Lumogen F305 Red, Lumogen F083 Yellow, Lumogen F170 Yellow, Lumogen F850 Green)、Neelikon Food Dyes & Chemical Ltd.社, Mumbai, India, India からのYellow 172、クマリン等の染料（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、phthalocyanine, DCM)、スチルベン（例えば、Bis-MSB, DPS)等である。酸性染料、塩基性染料、直接染料及び分散染料等の幾つかの他の染料も、意図する用途に対して十分に高い蛍光量子収率を示す限りにおいて、使用することができる。適用することが可能な特別に関心がある有機発光材料は、例えば、緑色発光のためのBASF Lumogen 850、黄色発光のためのBASF Lumogen F083又はF170、橙色発光のためのBASF Lumogen F240、及び赤色発光のためのBASF Lumogen F305又はF305を含む。従って、前記第１及び／又は第２発光エレメントは、例えば上述した有機発光材料の少なくとも２つ、及びオプションとして上述した有機発光材料から選択することができる１以上の他の有機発光材料を有することができる。
【００２１】
上記第１及び／又は第２発光エレメントの発光材料は、透光性膜又はプレート等の、可視光及び／又はＵＶ光に対して透過性の材料中に埋め込むことができる。該透光性材料は、例えば、前記第１組及び第２組のＬＥＤを封入するために、及び基板上の電気ワイヤを保護するために使用することができる。更に、該透光性材料は、前記第２発光エレメントのための母材として使用することもできる。特に、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（Plexiglas又はPerspex）、セルロース・アセテート・ブチレート（ＣＡＢ）、シリコーン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、（ＰＥＴＧ）（グリコール修飾ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）及びＣＯＣ（シクロ・オレフィン・コポリマ）からなる群から選択されるような透光性有機材料を適用することができる。例えば高輝度応用例等の動作中に相対的に熱くなり得る照明装置においては、例えばシリコーン等の可撓性透光材料が好ましい。というのは、これら装置は相対的に高い機械的応力を受けるからである。
【００２２】
前記第２発光エレメントは複数の別個の（離散的）発光エレメントを有することができ、その場合において、別個の各発光エレメントは前記第２組のＬＥＤにおける対応するＬＥＤに放射線的に結合される。他の例として、第２組のＬＥＤにおける部分組のみが、個別の各発光エレメントに放射線的に結合される（第２組のＬＥＤのうちの他のＬＥＤは個別の発光エレメントには放射線的に結合されない）。これら別個の発光エレメントは、例えば、固体の小片（particles）、パッチ、ドット若しくは粒体等とすることができ、又はオプションとしてポリマ組成物の硬化される液滴とすることができる（液体又は半液体状態で塗布することができる）。別個の発光エレメントは、典型的に、高分子母材中に溶解又は分散された発光材料を有する。該高分子母材は、典型的に、当該発光材料により受光（変換）されて放出される波長の光に対して透明又は少なくとも半透明である。オプションとして、上記別個の発光エレメントは、該発光エレメントを支持体に付着させるように作用し得る接着剤（典型的には、バインダ）を含むことができる。該別個の発光エレメントは、前記第１発光エレメントを形成する層の表面上に配置することができ、又は他の例として該層に部分的に埋め込まれると共に該層から部分的に突出するようにすることができる。
【００２３】
前記第１組の発光ダイオードは４４０ｎｍ〜４６５ｎｍの波長範囲内の青色光を放出するように構成される一方、前記第２組の発光ダイオードは４６５ｎｍ〜４９０ｎｍの波長範囲内の青色光を放出するように構成される。この実施態様の利点は、第２組のＬＥＤにより発生された青色光の第１発光エレメントによる吸収を、斯かる青色光の一層多くが第２発光エレメントにより変換され得るように減少させることができることである。更に、相対的に長い波長を持つ青色光を使用することにより、前記照明装置光のＣＲＩを改善することができる。
【００２４】
当該照明装置の一実施態様において、前記第１組の発光ダイオードは４４０ｎｍ〜４６５ｎｍの波長範囲内の青色光を放出するように構成される一方、前記第２組の発光ダイオードは４００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲内の紫色光を放出するように構成される。この実施態様の利点は、相対的に小さな波長を持つ紫色光を使用することにより、青色光放出ＬＥＤのみを使用する照明装置と比較して、白い物体（例えば、紙又は布）が人により一層白色として知覚されることである。
【００２５】
独立に制御可能な第１組及び第２組の発光ダイオードを備える一方、均一に混合されると共に上記第１組及び第２組の両方のＬＥＤを覆う２つの発光材料（例えば、黄色光放出及び赤色放出発光材料）の混合物（例えば、単一の層の）を有する照明装置に関しては、前記ＢＢＬ調光効果を得ることは相対的に困難である。このような照明装置の場合、上記２つの組のＬＥＤの各々により得られる光のＣＣＴは、個々に、非常に正確に制御されねばならない。さもなければ、斯かる照明装置は、該照明装置を調光する場合に白色光ではなく薄く色の付いた光として知覚されるような光を発生する。第２発光エレメントが第２組のＬＥＤにおけるＬＥＤの少なくとも部分組に放射線的に結合される本発明による照明装置によれば、ＢＢＬ調光効果を相対的に簡単に達成することができる。第１発光エレメント及び第２発光エレメントは、これら第１発光エレメント及び第２発光エレメントとの組み合わせにおいて全輝度で動作する第１組及び第２組のＬＥＤにより発生される照明装置光の相関色温度が実質的にＢＢＬ上に位置するように選択される。第２発光エレメントは、第２組のＬＥＤにおけるＬＥＤ（の少なくとも部分組）に位置合わせされると共に、第１発光エレメントに対して例えば下流に設けられる。当該照明装置を調光する場合に到達され得る光の相関色温度は、第１発光エレメントの厚さ、第２発光エレメントのために使用される発光材料、及び第２組のＬＥＤのうちの第２発光エレメントに放射線的に結合されるＬＥＤの数により決定され得る。例えば、第１発光エレメント上に第２発光エレメントの小片（particles）を堆積するために印刷技術を用いることにより、第１発光エレメント上に均一に分布され得る相対的に小さな片を形成することができ、結果として、当該照明装置により動作の間において供給される光のカラー混合が改善される。更に、第１組のＬＥＤ及び第２組のＬＥＤのＬＥＤ間に障壁を設ける必要がなく、ＬＥＤの一層密な離隔配置が可能となり、このことは、相対的に高い輝度の光が必要とされる用途（例えば、スポットライト用途又は自動車照明用途）にとり有利である。上記第２発光エレメントの小片は、第２組のＬＥＤの各ＬＥＤが斯かる小片と位置合わせされ（従って、放射線的に結合され）るか、又は第２組のＬＥＤにおけるＬＥＤの一部のみが第２発光エレメントの小片と位置合わせされるように、分散（分布）させることができる。第１発光エレメント及び／又は第２発光エレメントのために使用される特定の発光材料（又は複数の発光材料）の選択も、当該照明装置を調光する場合に達成することができる当該照明装置光のＣＣＴ（“相関色温度”）の範囲及び／又はＣＲＩ（“演色評価数”）の範囲を制御するために使用することができる。
【００２６】
“上流”及び“下流”なる用語は、光発生手段（ここでは、特に光源）からの光の伝搬に対する物品又はフィーチャの配置に関するものであり、光発生手段からの光のビーム内の第１位置に対して該光のビームにおける当該光発生手段に一層近い第２位置は“上流”であり、該光のビームにおける当該光発生手段から一層遠い第３位置は“下流”である。
【００２７】
当該照明装置の一実施態様において、前記第１及び／又は第２発光エレメントは、量子ドットを有することができる。ここで、量子ドットとは、ルミネッセント量子ドット、即ちＵＶ及び／又は青色光により励起され、当該スペクトルの可視波長範囲内の少なくとも何処かで発光することができる量子ドットを指す。
【００２８】
第２態様において、本発明は、本発明の第１態様による照明装置を有する照明モジュールを提供する。
【００２９】
第３態様において、本発明は、本発明の第１態様による照明装置を有するランプを提供する。
【００３０】
第４態様において、本発明は、本発明の第１態様による照明装置又は本発明の第２態様による照明モジュールを有する照明器具を提供する。
【００３１】
このような照明モジュール、ランプ又は照明器具の利点は、ＢＢＬ調光効果を有する調光可能な照明装置を提供することを可能にすることである。
【００３２】
第５態様において、本発明は照明装置を製造する方法を提供し、該方法は、４４０ｎｍ〜４６５ｎｍの青色の第１波長範囲の光を放出するように構成された第１組の発光ダイオードを基板上に配置するステップと、４６５ｎｍ〜４９０ｎｍの青色の第２波長範囲の光を放出するように構成された第２組の発光ダイオードを前記基板上に配置するステップであって、該第２組の発光ダイオードが前記第１組の発光ダイオードとは独立に制御可能となるように構成されたステップと、前記第１組及び第２組の発光ダイオード上に第１発光層を堆積し、これにより第１発光エレメントを設けるステップであって、前記層が前記第１波長範囲の光の少なくとも一部及び前記第２波長範囲の光の少なくとも一部を第１発光エレメント光に変換するための少なくとも１つの発光材料を有するステップと、前記層上に複数の個別の発光エレメントを堆積し、これにより第２発光エレメントを設けるステップであって、前記個別の発光エレメントは少なくとも１つの発光材料が分散された母材を有し、これら別個の発光エレメントが前記第２組の発光ダイオードの少なくとも部分組に放射線的に結合されると共に前記第２波長範囲の光の少なくとも一部を第２発光エレメント光に変換するステップと、を有する。この方法は、第２発光エレメントを封入層上に相対的に小さな蛍光体小片として堆積することを可能にし、結果として、当該照明装置により発生される光の相対的に良好なカラー混合が得られる。更に、第１組及び第２組のＬＥＤにおけるＬＥＤ間の追加の障壁は必要とされず、各ＬＥＤの一層近い間隔が可能となり、このことは例えばスポットライト用途にとり望ましい。
【００３３】
本明細書において、“実質的に全ての放射”又は“実質的になる”等における“実質的に”なる用語は、当業者により理解されるものである。“実質的に”なる用語は、“全体的に”、“完全に”、“全て”等による実施態様も含み得る。従って、実施態様において、実質的なる形容詞は削除することもできる。当てはまる場合、“実質的に”なる用語は、９５％以上、特には９９％以上、更に特別には１００％を含み９９.５％以上等の９０％以上に関するものでもあり得る。“有する”なる用語は、“有する”なる用語が“からなる”を意味する実施態様も含む。
【００３４】
更に、詳細な説明及び請求項における第１、第２及び第３等の用語は同様の要素の間を区別するために使用されるものであり、必ずしも連続した又は時間的順序を説明するためのものではない。斯様に使用された用語は適切な状況下では入れ替え可能であり、ここに説明される本発明の実施態様は、ここに記載又は図示されたもの以外の順序で動作することができると理解されるべきである。
【００３５】
本明細書における装置は、とりわけ、動作中で説明されている。当業者にとり明らかなように、本発明は動作中の装置及び動作方法に限定されるものではない。
【００３６】
上述した実施態様は本発明を限定するというよりは解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに多数の代替実施態様を設計することができることに注意すべきである。尚、請求項において、括弧内の如何なる符号も当該請求項を限定するものと見なしてはならない。また、“有する”なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。また、単数形の構成要素は複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。また、幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段の幾つかは１つの同一のハードウェアにより具現化することができる。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。
【００３７】
本特許出願において説明される種々の態様は、更なる利点を提供するために組み合わせることができる。更に、フィーチャの幾つかは、１以上の分割出願のための基礎を形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】図１ａは、本発明の第１態様による照明装置の第１実施態様を概略的に示す。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明の第１態様による照明装置の第１実施態様を概略的に示す。
【図２ａ】図２ａは、実験結果を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、実験結果を示す。
【図２ｃ】図２ｃは、実験結果を示す。
【図２ｄ】図２ｄは、実験結果を示す。
【図３】図３は、本発明の第２態様による照明モジュールを概略的に示す。
【図４ａ】図４ａは、本発明の第３態様によるランプを概略的に示す。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の第３態様によるランプを概略的に示す。
【図５ａ】図５ａは、本発明の第４態様による照明器具を概略的に示す。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の第４態様による照明器具を概略的に示す。
【図６】図６は、本発明の第５態様による照明装置を製造する方法を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施態様を、添付概略図面を参照して例示としてのみ説明するが、各図において対応する符号は対応する部分を示している。また、これらの図面は必ずしも実寸通りではない。
【００４０】
図１ａは、第１組のＬＥＤ１０、第２組のＬＥＤ１１、並びに第１及び第２発光（ルミネッセント）エレメント１２及び１３を有する照明装置１００を概略的に示す。第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１は基板１６上に取り付けられている。第１組のＬＥＤ１０は、当該照明装置１００の動作の間において、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長範囲内の青色光１４（図１ａ）を発生するように構成されている。第２組のＬＥＤ１１は、当該照明装置１００の動作の間において、４４０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長範囲内の青色光１５（図１ａ）を発生するように構成されている。代替実施態様において、青色光１４は４４０〜４６５ｎｍの波長範囲内であり、青色光１５は４６５〜４９０ｎｍの波長範囲内である。当該照明装置の他の代替実施態様において、第１組の発光ダイオードは４４０ｎｍ〜４６５ｎｍの波長範囲内の青色光を放出するように構成され、第２組の発光ダイオードは４００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲内の紫色光を放出するように構成される。青色光１４，１５は、第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１に放射線的に結合された第１発光エレメント１２により励起光として使用される。光１５は、第２組のＬＥＤ１１に放射線的に結合された第２発光エレメント１３により励起光として使用される。第１発光エレメント１２は、層１３０内に設けられた無機発光材料（例えば、黄色／緑色光を放出する発光材料）１２０を有し、当該層は該発光材料１２０を埋め込むためのポリマ材料を有している。層１３０は、更に、第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１の封入のためにも使用することができ、これらＬＥＤの劣化を生じさせ得る水分及び空気の影響から保護する。他の実施態様において、発光エレメント１２は、更に、例えば赤色光を放出する発光材料等の第２無機発光材料１２１（図１ａ）も有する。発光材料１２０，１２１は、１つの層１３０内で混合することができるか、又は他の例として互いに重ねられた２つの別個の層内に埋め込むこともできる（図１ａには図示されていない）。第２発光エレメント１３は、小片（particles）１３１の形態の１以上の別個の発光エレメント内に設けられた無機発光材料（例えば、赤色光を放出する発光材料）１２２を有し、当該小片は発光材料１２２を埋め込むためのポリマ材料を有する。小片１３１は層１３０上に、即ち第１発光エレメント１２と比較すると前記第２組のＬＥＤの下流側に配置され、かくして、発光エレメント１３は当該照明装置１００の動作の間において主に光１５により励起される。小片１３１は、第１発光エレメント１２上に印刷技術により堆積させることができると共に、例えば円形、卵形、正方形、長方形又は長尺形状等の異なる形状を有することができる。小片１３１は、有機溶媒内に発光材料及び溶解性バインダを有する液体組成物として供給することができ、該組成物は支持体の表面上に印刷することができる。印刷後に、上記溶媒は蒸発して、バインダの層により覆われた小片を別個の発光エレメントとして残存させる。好ましくは、小片１３１の位置は、第２組のＬＥＤ１１における対応するＬＥＤの位置に整列される。小片１３１の表面積は第２組のＬＥＤ１１におけるＬＥＤの表面積に合致する。他の実施態様において、小片１３１の表面積は、上記ＬＥＤの表面積より例えば２倍まで又は３倍まで大きくする。他の実施態様において、第１発光エレメント１２は、層１３０内に埋め込まれた１以上の有機発光材料、又は層１３０に埋め込まれた１以上の量子ドット材料を有することができる。他の実施態様において、第２発光エレメント１３は小片１３内に埋め込まれた有機発光材料又は量子ドット材料を有することができる。第１組のＬＥＤ１０におけるＬＥＤは第１ワイヤボンド４１（図１ａ）により接続されて第１列（ストリング）のＬＥＤを形成する一方、第２組のＬＥＤ１１におけるＬＥＤはワイヤボンド４２（図１ａ）により接続されて第２ストリングのＬＥＤを形成する。斯かるワイヤボンドによる設計は、第１組のＬＥＤ１０を第２組のＬＥＤ１１とは独立に給電及び制御することを可能にする。照明装置１００は（該照明装置の）動作の間において発光照明装置光１０１（図１ａ）を発生するように構成され、該発光照明装置光１０１の相関色温度は、第１組のＬＥＤ１０を調光する場合に、結果としてのＣＣＴの少なくとも或る範囲にわたり実質的にＢＢＬを辿りながら変化する。照明装置１００は単一の制御ボタン（図１ａ，１ｂには図示されていない）を有することができ、このボタンを押す又は回転することにより、当該照明装置１００を調光（即ち、光出力レベルを減少）すべく第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１の相対輝度レベルが変化される。他の実施態様においては、第２組のＬＥＤ１１におけるＬＥＤの部分組のみが、発光材料１２２を有する小片１３１により覆われる（例えば、第２組のＬＥＤ１１におけるＬＥＤのうちの半分が小片１３１により覆われる）。好ましくは、小片１３１は第１発光エレメント１２上に均一に分散される。他の実施態様において、小片１３１は第１発光エレメント１２上に不均一に分散される。前記基板１６（図１ａ）は、第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１が上部に取り付けられる任意の材料とすることもできる。他の実施態様において、第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１は、例えば金属コア印刷回路基板又はセラミック基板である基板１２５（図１ｂ）上に取り付けられる。基板１２５は、当該照明装置１００に電力を供給するためのパッド１２７を有する。該基板１２５における第１組及び第２組のＬＥＤ１０及び１１を有する部分のみが、第１発光エレメントにより覆われる。このような照明装置は、ＣＯＢ（“チップオンボード”）モジュールと称すことができる。他の実施態様において、第１組及び第２組のＬＥＤは基板１６上に例えば市松模様等の異なるパターンで配置される。
【００４１】
図２ａ〜図２ｄは実験結果を示す。図２ａは、第１組のＬＥＤ１０として９個の青色光放出ＬＥＤの第１ストリング及び第２組のＬＥＤ１１として９個の青色光放出ＬＥＤの第２ストリングを備えた図１ａ、図１ｂに示す実施態様による照明装置１００により動作中に発生される照明装置光１０１の相関色温度の変化を示す。上記１８個のＬＥＤ（各々は１ｍｍ２）は円形基板（直径１０ｍｍ）上に配置される一方、第１発光エレメント１２はシリコーン層中に緑色／黄色発光YAG:Ce蛍光体（８５重量％）及び赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体（１５重量％）の組み合わせを有する。第２発光エレメント１３は、シリコーン母材中に赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体を有する。該第２発光エレメント１３は上記第１発光エレメント１２上に９個の小片１３１として付着される。これら小片１３１の位置は第２ストリングのＬＥＤにおける９個のＬＥＤの位置に合わされる。即ち、各小片１３１は第１発光エレメント１２上に配置されると共に、対応するＬＥＤ（第２組の）に最短距離で放射線的に結合される。小片１３１の寸法は約１ｍｍ２である。他の実施態様において、小片１３１は１〜３ｍｍ２の範囲内の又は１〜２ｍｍ２の範囲内の異なる寸法を有する。第１組及び第２組（ストリング）の両方のＬＥＤ１０及び１１が自身の最大電流まで駆動される場合、当該照明装置光１０１の相関色温度は図２ａに符号Ａにより示されるように約２７００Ｋとなる（ＣＲＩは８８に達する）。第２ストリングのＬＥＤのみが給電される場合、当該照明装置光のＣＣＴは、図２ａに符号Ｆにより示されるように約２１００Ｋとなる（ＣＲＩは８７となる）。図２ａにおいて両ストリングのＬＥＤが最大電流で駆動される照明装置（符号Ａ）で開始し、続いて、第１ストリングのＬＥＤを調光する（即ち、輝度レベルを減少させる）と、当該照明装置光の結果的ＣＣＴは減少し（符号Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにより各々示されるように）、最終的に該第１ストリングのＬＥＤが完全に調光されると、約２１００ＫのＣＣＴ（符号Ｆ）に到達する。符号Ｘ３及びＸ４は、３０００Ｋ及び２７２５Ｋの各ＣＣＴに関するＢＢＬから５ ＳＤＣＭの範囲を示している。図２ａから分かるように、第１ストリングのＬＥＤの調光の間において、照明装置光１０１の結果的ＣＣＴは実質的に黒体軌跡（“ＢＢＬ”）を辿る。従って、照明装置光１０１は当該照明装置の調光の間において白色光として知覚される一方、第１ストリングのＬＥＤ及び第２ストリングのＬＥＤに対する電流供給を調整することにより、２１００Ｋと２７００Ｋとの間の如何なる相関色温度も、実質的にＢＢＬ上に保ちながら、８０なる値より高いＣＲＩで発生させることができる。
【００４２】
図２ｂは、第１組のＬＥＤ１０として９個の青色光放出ＬＥＤの第１ストリング及び第２組のＬＥＤ１１として９個の青色光放出ＬＥＤの第２ストリングを備えた図１ａ，１ｂに示す実施態様による照明装置１００により動作中に発生される照明装置光１０１の相関色温度の変化を示す。上記１８個のＬＥＤ（各々は１ｍｍ２）は円形基板（直径１０ｍｍ）上に配置される一方、第１発光エレメント１２はシリコーン層中に緑色／黄色発光YAG:Ce蛍光体（８５重量％）及び赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体（１５重量％）の組み合わせを有する。発光エレメント１３は、シリコーン母材中に橙色／赤色発光(Sr,Ca)AlSiN３:Eu蛍光体を有し、該発光エレメントは上記第１発光エレメント１２上に９個の小片１３１として付着される。これら小片１３１の位置は第２ストリングのＬＥＤにおける９個のＬＥＤの位置に合わされる。小片１３１の寸法は約１ｍｍ２である。他の実施態様において、小片１３１は１〜３ｍｍ２の範囲内の又は１〜２ｍｍ２の範囲内の異なる寸法を有する。第１及び第２ストリングの両方のＬＥＤ１０及び１１が自身の最大電流まで駆動される場合、当該照明装置光１０１の相関色温度は図２ｂに符号Ａにより示されるように約４０００Ｋとなる（ＣＲＩは８７に達する）。第２ストリングのＬＥＤのみが給電される場合、当該照明装置光のＣＣＴは、図２ｂに符号Ｆにより示されるように約２３５０Ｋとなる（ＣＲＩは７７となる）。図２ｂにおいて両ストリングのＬＥＤが自身の最大電流まで駆動される照明装置（符号Ａ）で開始し、続いて、第１ストリングのＬＥＤを調光する（即ち、輝度レベルを減少させる）と、当該照明装置光の結果的ＣＣＴは減少し（符号Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにより各々示されるように）、最終的に該第１ストリングのＬＥＤが完全に調光されると、約２３５０ＫのＣＣＴ（符号Ｆ）に到達する。符号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、４０００Ｋ、３５００Ｋ、３０００Ｋ及び２７２５Ｋの各ＣＣＴに関するＢＢＬから５ ＳＤＣＭの範囲を示している。図２ｂから分かるように、第１ストリングのＬＥＤの調光の間において、照明装置光１０１の結果的ＣＣＴは実質的に黒体軌跡（“ＢＢＬ”）を辿る。従って、照明装置光１０１は当該照明装置の調光の間において白色光として知覚される一方、第１ストリングのＬＥＤ及び第２ストリングのＬＥＤに対する電流供給を調整することにより、２３５０Ｋと４０００Ｋとの間の如何なる相関色温度も、実質的にＢＢＬ上に保ちながら、約８０となるＣＲＩの光を含んで発生させることができる（結果的に、図２ａに関連する実施態様と比較して高い光出力が得られる）。発光エレメント１３において、赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体（図２ａに関する照明装置の実施態様で使用されるような）を、橙色／赤色発光(Sr,Ca)AlSiN３:Eu蛍光体（図２ｂに関する照明装置の実施態様で使用されるような）と混合することにより、当該照明装置光のＣＲＩを所望のレベルに調整することができる。
【００４３】
図２ｃは、第１組のＬＥＤ１０として９個の青色光放出ＬＥＤの第１ストリング及び第２組のＬＥＤ１１として９個の青色光放出ＬＥＤの第２ストリングを備えた図１ａ，１ｂに示す実施態様による照明装置１００により動作中に発生される照明装置光１０１の相関色温度の変化を示す。上記１８個のＬＥＤ（各々は１ｍｍ２）は円形基板（直径１０ｍｍ）上に配置される一方、第１発光エレメント１２はシリコーン層中に緑色／黄色発光YAG:Ce蛍光体、赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体及び橙色／赤色発光(Sr,Ca)AlSiN３:Eu蛍光体の組み合わせを有する。発光エレメント１３は、シリコーン母材中に赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体を有し、該発光エレメントは上記第１発光エレメント１２上に９個の小片１３１として付着される。これら小片１３１の位置は第２ストリングのＬＥＤ１１における９個のＬＥＤの位置に合わされる。小片１３１の寸法は約１ｍｍ２である。他の実施態様において、小片１３１は１〜３ｍｍ２の範囲内の又は１〜２ｍｍ２の範囲内の異なる寸法を有する。第１及び第２ストリングの両方のＬＥＤが自身の最大電流まで駆動される場合、当該照明装置光の相関色温度は図２ｃに符号Ａにより示されるように約４０００Ｋとなる（ＣＲＩは９０に達する）。第２ストリングのＬＥＤのみが給電される場合、当該照明装置光のＣＣＴは、図２ｃに符号Ｅにより示されるように約２２００Ｋとなる（ＣＲＩは９４となる）。図２ｃにおいて両ストリングが自身の最大電流まで駆動される照明装置（符号Ａ）で開始し、続いて、第１ストリングのＬＥＤを調光する（即ち、輝度レベルを減少させる）と、当該照明装置光の結果的ＣＣＴは減少し（符号Ｂ、Ｃ及びＤにより各々示されるように）、最終的に該第１ストリングのＬＥＤが完全に調光されると、約２２００ＫのＣＣＴ（符号Ｅ）に到達する。符号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、４０００Ｋ、３５００Ｋ、３０００Ｋ及び２７２５Ｋの各ＣＣＴに関するＢＢＬから５ ＳＤＣＭの範囲を示している。図２ｃから分かるように、第１ストリングのＬＥＤの調光の間において、照明装置光１０１の結果的ＣＣＴは実質的に黒体軌跡（“ＢＢＬ”）を辿る。従って、照明装置光１０１は当該照明装置の調光の間において白色光として知覚される一方、第１ストリングのＬＥＤ及び第２ストリングのＬＥＤに対する電流供給を調整することにより、２２００Ｋと４０００Ｋとの間の如何なる相関色温度も、実質的にＢＢＬ上に保ちながら、９０以上のＣＲＩで発生させることができる。
【００４４】
図２ｄは、第１ストリングの青色ＬＥＤ、第２ストリングの青色ＬＥＤ及び第３ストリングの青色ＬＥＤを備えた照明装置により動作中に発生される照明装置光の相関色温度の変化を示す。第１発光エレメントは、上記３つのストリングのＬＥＤ上に堆積され、シリコーン層中に混合された緑色発光LuAG:Ce蛍光体を有する。第２発光エレメントは、シリコーン材料中に混合されたLuAG:Ce蛍光体を有し、上記第１発光エレメント上に小片として付着されると共に第２ストリングのＬＥＤにおけるＬＥＤに整列される。第３発光エレメントは、シリコーン母材中に赤色発光CaAlSiN３:Eu蛍光体を有し、上記第１発光エレメント上に小片として付着されると共に第３ストリングのＬＥＤにおけるＬＥＤに整列される。３つの全ストリングのＬＥＤが自身の最大電流まで駆動される場合、当該照明装置光の相関色温度（ＣＣＴ）は図２ｄに符号Ａにより示されるように約４０００Ｋとなる（ＣＲＩは８６に達する）。第３ストリングのＬＥＤのみが給電される場合、当該照明装置光のＣＣＴは、図２ｄに符号Ｄにより示されるように約２２００Ｋとなる（ＣＲＩは７９となる）。図２ｄにおいて全ストリングのＬＥＤが自身の最大電流まで駆動される照明装置（符号Ａ）で開始し、続いて、該第１及び第２ストリングのＬＥＤを調光する（即ち、輝度レベルを減少させる）と、当該照明装置光の結果的ＣＣＴは減少し（符号Ｂ及びＣにより各々示されるように）、最終的に第１ストリングのＬＥＤが完全に調光されると、約２２００ＫのＣＣＴ（符号Ｄ）に到達する。符号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、４０００Ｋ、３５００Ｋ、３０００Ｋ及び２７２５Ｋの各ＣＣＴに関するＢＢＬから５ ＳＤＣＭの範囲を示している。図２ｄから分かるように、第１及び第２ストリングのＬＥＤの調光の間において、照明装置光の結果的ＣＣＴは実質的に黒体軌跡（“ＢＢＬ”）を辿る。従って、該照明装置光は当該照明装置の調光の間において白色光として知覚される一方、第１ストリングのＬＥＤ及び第２ストリングのＬＥＤに対する電流供給を調整することにより、２２００Ｋと４０００Ｋとの間の如何なるカラー点も、実質的にＢＢＬ上に保ちながら、７９以上のＣＲＩで発生させることができる。第２発光エレメント１３に代わりの発光材料（又は複数の発光材料）を適用することにより、ＣＲＩを一層高い範囲に調整することができる。
【００４５】
図３は、本発明による照明装置３０１を有する照明モジュール３００を概略的に示す。照明装置３０１はモジュール３００の面３０２上に取り付けられている。該モジュール３００は反射性側壁３０３及び光出射窓３０４を有している。モジュール３００の動作の間において、照明装置３０１により発生された照明装置光３０５は該モジュールから光出射窓３０４を介して出射する。モジュール３００は、例えば円柱状、長方形状等の任意の形状を有することもできる。
【００４６】
図４ａは、従来の白熱電球の置換のためのランプを概略的に示す。該ランプ４００は、従来の電球ソケットに適合された基部（口金）４０１及び電球形状又はドーム形状の透明カバー部材４０２を備えたＬＥＤ型ランプである。本発明の第１態様による照明装置は、上記基部の平らな上面（図４ａには図示されていない）上に配置され、従って上記透光性カバー部材により覆われており、照明装置光はランプ４００の動作の間において該透光性カバー部材を介して出射する。基部４０１は、当該照明装置を制御するための電子部品を有し、更にヒートシンクとして作用する。
【００４７】
図４ｂは、従来の蛍光管の置換のためのランプを概略的に示す。該ランプ４０５は長尺のチューブ４０９を有している。該チューブ４０９は、横方向に、本発明の第１態様による複数の照明装置４０６，４０７を有する。他の実施態様において、ランプ４０５は、複数の照明装置４０６，４０７の代わりに、本発明の第１態様による１つの長尺の照明装置を有する。照明装置４０６，４０７はピン４０８を介して制御され、これらピンは該ランプ４０５の動作の間においてドライバ（図４ｂには図示されていない）に接続される。照明装置４０６，４０７により発生される照明装置光は、チューブ４０９を介して当該ランプ４０５から出射する。
【００４８】
図５ａは、本発明の第４態様による照明器具５００を概略的に示す。該照明器具は、本発明の第１態様による１以上の照明装置を有するか、本発明の第２態様による１以上のモジュールを有するか、又は本発明の第３態様による１以上のランプを有する。
【００４９】
図５ｂは、相対的に高輝度の光ビームを発生するための照明器具５０２を概略的に示す。該照明器具５０２はプレート５０３を介して構造体の壁又は天井に取り付けることができる。本発明の第１態様による照明装置５０５は、コネクタ５０４を介してプレート５０３に接続される反射器５０６内に取り付けられる。コネクタ５０４内には、該照明装置５０５を電源（図５ｂには示されていない）に接続するための電気ワイヤが配置されている。動作の間において照明装置５０５により発生され該照明器具５０２から直接出射しない光は反射器５０６により反射され、結果として、相対的に高い輝度の光ビームが得られる。他の実施態様においては、本発明の第２態様によるモジュール５０５が反射器５０６内に取り付けられる。該モジュール５０５は、自身の光出射窓に又は光出射窓内にビーム形成のための追加の光学系を有することができる。
【００５０】
図６は、本発明による照明装置を製造する方法６００を示す。第１ステップ６０１において、３００ｎｍ〜４９０ｎｍの第１波長範囲内の光１４を放出するように構成された第１組の発光ダイオード１０が基板１６上に配置される。第２ステップ６０３において、３００ｎｍ〜４９０ｎｍの第２波長範囲内の光１５を放出するように構成されると共に上記第１組の発光ダイオードとは独立に制御可能である第２組の発光ダイオード１１が基板１６上に配置される。第３ステップ６０５において、上記第１組及び第２組の発光ダイオード１０及び１１上に第１発光エレメント１２が層１３０として堆積され、該層１３０は上記第１波長範囲の光の少なくとも一部及び上記第２波長範囲の光の少なくとも一部を第１発光エレメント光に変換する発光材料１２０を有する。オプションとして、該層１３０は２以上の発光材料１２０，１２１を有することができる。オプションとして、該２以上の発光材料１２０，１２１は互いに重なり合う２つの別個の層に適用することができる（図６には図示されていない）。第４ステップ６０７において、第２発光エレメント１３が、印刷技術により、上記層１３０上に発光材料１２２を有する母材の小片１３１として堆積される。該第２発光エレメントは、前記第２組の発光ダイオード１１におけるＬＥＤの少なくとも部分組に放射線的に結合されると共に前記第２波長範囲の光１５の少なくとも一部を第２発光エレメント光に変換するよう構成される。第１発光エレメント及び第２発光エレメントは、該第１発光エレメント及び第２発光エレメントと組み合わされた場合に全輝度において動作される第１組及び第２組のＬＥＤにより発生される当該照明装置光の相関色温度が、実質的にＢＢＬ上に位置するように選択される。他の実施態様において、上記第１発光エレメントは、例えば緑色／黄色光を放出する発光材料及びオプションとして赤色光放出発光材料等の、１以上の無機発光材料を有することができる。他の実施態様において、上記第２発光エレメントは、例えば赤色光放出発光材料等の、１以上の無機発光材料を有することができる。他の実施態様において、第２発光エレメント１３の小片１３１は第２組のＬＥＤの各ＬＥＤが１つの小片に関連されるように層１３０上に分散させることができ、又は他の実施態様において、第２組のＬＥＤの一部のみが第２発光エレメントの小片に放射線的に結合される。
【図１ａ】
0006357225.tif 000002
【図１ｂ】
0006357225.tif 000003
【図２ａ】
0006357225.tif 000004
【図２ｂ】
0006357225.tif 000005
【図２ｃ】
0006357225.tif 000006
【図２ｄ】
0006357225.tif 000007
【図３】
0006357225.tif 000008
【図４ａ】
0006357225.tif 000009
【図４ｂ】
0006357225.tif 000010
【図５ａ】
0006357225.tif 000011
【図５ｂ】
0006357225.tif 000012
【図６】
0006357225.tif 000013