(57)【要約】  本発明は、変換素子の変換率を決定するデバイス、測定を遂行する方法、デバイス及び方法を適用して実質的に同一の色点を有するｐｃＬＥＤを製造する方法に関する。デバイスは、光源（５）、サンプルホルダー（６）及び検出器素子（７）を具備し、光源（５）は一次光（４１）でサンプルホルダー（６）を照射する。サンプルホルダー（６）は、一次光（４１）に対して少なくとも局部的に透明で、一次光（４１）を部分的に二次光（４２）に変換できる複数の変換素子（３）を取付けるのに適しており、１つの取付けられた変換素子（３）からサンプルホルダー（６）を通して別の取付けられた変換素子（３）へ二次光（４２）が導光されるのを阻止する適当な阻止手段（６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ）を備える。検出器素子（７）は、変換素子（３）毎に一次及び二次光（４１、４２）の強度を別々に測定するのに適している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（５）、サンプルホルダー（６）、及び検出器素子（７）を具備し、複数の変換素子（３）の光変換率を決定するためのデバイスであって、
上記光源（５）は、一次光（４１）を用いて上記サンプルホルダー（６）を照射するのに適しており、
上記サンプルホルダー（６）は、一次光（４１）に対して少なくとも局部的に透明であり、一次光（４１）を二次光（４２）に部分的に変換することができる上記複数の変換素子（３）を取付けるのに適しており、そして、１つの取付けられた変換素子（３）から上記サンプルホルダー（６）を通して別の取付けられた変換素子（３）へ二次光（４２）が導光されるのを阻止する適当な阻止手段（６２，６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ）を備え、
上記検出器素子（７）は、一次光（４１）及び二次光（４２）の強度を変換素子（３）毎に別々に測定するのに適している、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
ディフューザ板（５１）が上記サンプルホルダー（６）と上記光源（５）との間に配列され、拡散一次光（４１）を用いて上記サンプルホルダー（６）を照射するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
上記ディフューザ板（５１）は、二次光（４２）を吸収する材料を含むことを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
上記検出器素子（７）は、一次光（４１）または二次光（４２）の何れかに対して透明な少なくとも第１のフィルタ（７１）を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
上記検出器素子（７）は、一次光（４１）及び／又は二次光（４２）の強度を変換素子（３）毎に同時に決定するのに十分な横方向分解能を有するＣＣＤカメラ（７２）を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
上記サンプルホルダー（６）は更に、上記変換素子（３）を上記サンプルホルダー（６）上に取付けるための接着材領域（６３）を備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
上記阻止手段（６２，６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ）は、上記変換素子（３）によってカバーされていない上記サンプルホルダー（６）の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
上記阻止手段（６２，６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）は、少なくとも上記二次光を吸収する材料、反射性材料、または少なくとも上記二次光に対して適当な散乱特性を呈する光散乱性材料のグループの少なくとも１つまたはそれ以上からなる要素であることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
上記阻止手段（６２ｄ）は、上記サンプルホルダー内の溝であることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
上記阻止手段（６２ｅ）は、少なくとも上記変換素子（３）によってカバーされている上記サンプルホルダー（６）の領域内に配列されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
上記阻止手段（６２ｅ）は、二次光に対して透明ではないフィルタであることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
上記阻止手段（６２ｅ）は、上記サンプルホルダー全体にわたって延びていることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
光源（５）、サンプルホルダー（６）、及び検出器素子（７）を具備する請求項１に記載のデバイスを用いて、複数の変換素子（３）の光変換率を決定するための方法であって、
上記複数の変換素子（３）を、上記サンプルホルダー（６）上に取付けるステップと、
上記サンプルホルダー（６）を、上記取付けられた複数の変換素子（３）と共に照射するステップと、
上記各変換素子（３）を通して透過する一次光（４１）の強度、及び上記各変換素子（３）から放出される二次光（４２）の強度を測定するステップと、
上記各変換素子（３）の測定された一次光（４１）及び二次光（４２）の強度の比から、上記各変換素子（３）の変換率を決定するステップと、
上記変換素子（３）を、それらの変換率に従って分類するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
上記各変換素子（３）の一次光（４１）及び二次光（４２）の強度は、同時に測定されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記複数の変換素子を取付けるステップは更に、
変換素子のシートを、上記サンプルホルダー上に取付けるステップと、
ダイシング技術によって上記変換素子を分離し、上記サンプルホルダー内に溝を設けるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
実質的に同一の色点を有する複数のｐｃＬＥＤを製造する方法であって、
複数のＬＥＤ（２）を、それらの一次光のピーク波長に従って分類するステップと、
請求項１３に記載の方法に従って分類されたある色点を得るのに適した変換素子（３）を、上記ＬＥＤ（２）に割当てるステップと、
上記割当てられた変換素子（３）及びＬＥＤ（２）を一緒に取付けて、実質的に同一の色点を有する複数のｐｃＬＥＤ（１ａ、１ｂ、２、３）を得るステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
複数の変換素子（３）の光変換率を決定するためのサンプルホルダーであって、上記サンプルホルダー（６）は、一次光（４１）に対して少なくとも部分的に透明であり、上記一次光（４１）を二次光（４２）に部分的に変換することができる上記複数の変換素子（３）を取付けるのに適しており、そして、１つの取付けられた変換素子（３）から上記サンプルホルダー（６）を通して別の取付けられた変換素子（３）まで上記二次光（４２）が導光されるのを阻止する適当な素子手段（６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ）を備えていることを特徴とするサンプルホルダー。
【請求項１８】
複数の変換素子（３）の光変換率を決定するためのサンプルホルダーの用法であって、上記サンプルホルダーは、一次光（４１）に対して少なくとも部分的に透明であり、上記一次光（４１）をそれとは分離している二次光（４２）に部分的に変換することができる上記複数の変換素子（３）を取付けるのに適しており、そして、１つの取付けられた変換素子（３）から上記サンプルホルダー（６）を通して別の取付けられた変換素子（３）まで上記二次光（４２）が導光されるのを阻止する適当な素子手段（６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）を備えていることを特徴とするサンプルホルダーの用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は色変換測定用デバイスに、このような測定を遂行する方法に、及び異なる蛍光体変換ＬＥＤ（ｐｃＬＥＤ）間の色点の変動が極めて小さいｐｃＬＥＤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青光または紫外（ＵＶ）光を放出する効率的な発光ダイオード（ＬＥＤ）の開発に伴って、ＬＥＤの一次放出の一部をより長い波長に蛍光体変換（ｐｃ）することによって白光を発生するＬＥＤを製造することが実現可能になり始めた。これらの白光源が、いわゆる蛍光体変換ＬＥＤ（ｐｃＬＥＤ）である。ＬＥＤの一次放出を、より長い波長の二次放出に変換することを、一般に一次放出のダウン変換と呼ぶ。“一次光”または“一次放出”とは、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって放出される光のことであり、“二次光”または“二次放出”とは、蛍光体、いわゆる変換素子によって放出される光のことである。以下の説明では、変換されなかった（透過した）一次光と、二次光との比を光変換率（コンバージョンパワー）という。変換されなかった一次光と、二次光とが混合されて白光を発生する。この白光の色点は、変換素子の光変換率、及び一次光の波長によって決定される。“光変換率”とは、一次光の透過した光子の数に対する、光変換素子から放出される光子の数をいう。しかしながら、一般的に存在するプロセス変動が原因で、個々のｐｃＬＥＤの間の一次と二次のパワーの比が僅かにずれ、この色点のずれが視認できるようになる。過去１０年の間に効率は大きく改善されたが、白色ＬＥＤを一般的な照明市場へ浸透させるための最後の障害の１つとして、色の一貫性の問題が残されている。
【０００３】
現在では、ｐｃＬＥＤ製造業者はＬＥＤに変換素子を取付ける前に、放出される一次光の特性（例えば、ピーク波長（最大強度の波長））に従ってＬＥＤを分類（いわゆるビンニング）している。しかしながら、同一の変換材料からなる変換素子を、１つのクラス（ビン）から取出したＬＥＤのトップに取付けても、得られるｐｃＬＥＤの色点は大きく異なる。この効果は、変換素子の個々の変換率の変化によってもたらされる。変換率は変換材料の組成以外に、材料の密度、散乱挙動、及び幾何学的特性のような付加的なパラメータにも依存する。同一変換材料からなる変換素子を製造する際の現在のプロセス許容値は、個々の変換素子間の変換率の変動が視認されることにつながってしまう。従って、変換素子をＬＥＤに取付ける前に、変換素子も分類（いわゆるビンニング）する必要がある。
【０００４】
EP1605526に開示されているｐｃＬＥＤにおいては、変換素子をシートで製造した後に個々の変換素子に分離し、これらの変換素子をＬＥＤに接着してｐｃＬＥＤを形成する。これらの変換素子と半導体ＬＥＤとを選択的に組合せ、所望の一次光と二次光の組合せを得て所望の色点を有するｐｃＬＥＤを製造する。各変換素子の変換特性を決定するために、幾つかの変換素子からなるシートを一次光で照射し、変換された光と一次光の組合せを測定する。変換素子のシートに対して測定を遂行するのは測定時間が短いことが長所であるが、測定精度が十分ではない。
【０００５】
この問題は、単一の変換素子に対して測定を遂行すれば回避することはできるが、長時間を要するために好まれない。ある一定数の変換素子を測定するには必要な時間が大幅に増加するために、大量生産への応用が阻害される。更に、サンプルホルダーの構造が、遮光及び／または反射効果によって測定結果に影響を与え、それによって一次光対二次光の強度比を不正確にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
変換率が不正確に決定された変換素子と、半導体ＬＥＤとを組合せても、異なるｐｃＬＥＤ間で色点が異なるようになる。一般的な照明市場に浸透させるためには、ｐｃＬＥＤの色一貫性がより良好であることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明の目的は、実質的に同一の色点を有するｐｃＬＥＤを製造するために、変換素子の変換特性を高精度で決定するのに適するデバイス及び方法を提供することである。
【０００８】
この目的は、光源、サンプルホルダー、及び検出器素子を具備し、複数の変換素子の光変換率を決定するためのデバイスによって達成され、
−上記光源は、一次光を用いて上記サンプルホルダーを照射するのに適しており、
−上記サンプルホルダーは、上記一次光に対して少なくとも局部的に透明であり、上記一次光を二次光に部分的に変換することができる上記複数の変換素子を取付けるのに適しており、そして１つの取付けられた変換素子から上記サンプルホルダーを通して別の取付けられた変換素子へ二次光が導光されるのを阻止する適当な阻止手段を備え、
−上記検出器素子は、変換素子毎に一次光及び二次光の強度を別々に測定するのに適している。
【０００９】
ここで使用する“一次光”とは、サンプルホルダー上に取付けられている変換素子によって部分的に変換される光のことであり、ＬＥＤから放出される光に限定されるものではない。光源は、対応するｐｃＬＥＤを製造するのに使用されるＬＥＤの一次光に類似する一次光を放出する如何なる種類の光源であることもできる。何れにしても、上記デバイスの光源の一次光は、変換素子によってダウン変換することができるＬＥＤの一次光の波長の少なくとも一部を含まなければならない。好ましい光源は、対応するｐｃＬＥＤによって放出される一次光の波長範囲内にピーク波長を有する一次光を放出する。一次光に要求される色は、ｐｃＬＥＤの所望の応用（例えば、変換素子の吸収スペクトル）に依存する。光源は単一の光源であることも、または同一の一次光を放出する光源のアレイであることもできる。光のダウン変換を可能にするために、一次光の波長は二次光の波長より短く、且つダウン変換素子によって少なくとも部分的に吸収される如何なる波長であることもできる（この波長は、変換素子の材料組成によって決定される）。白光ｐｃＬＥＤを得るために、一次光は青光であることができる。
【００１０】
一実施の形態では、サンプルホルダーと光源との間にディフューザ板が配列され、拡散光を用いてサンプルホルダーを照射するようになっている。これは、一次光及び二次光の測定される強度の角度依存性を回避し、従って測定精度を向上させる。検出器とサンプルホルダーとを整列させるのに必要な精度は低減される。別の実施の形態では、ディフューザ板は、二次光を吸収する材料を含む。これは、例えば、青色フィルタ材料を用いるディフューザ板で達成される。このような板は、例えば第１の変換素子から放出されて光源に向かう二次光を吸収する。吸収型のディフューザ板は、この二次光がサンプルホルダーへ後方反射（二次変換素子の二次光の強度に加算される方向）するのを防ぐ。ディフューザ板は、光源とサンプルホルダーとの間の如何なる位置に配列することもできる。ディフューザ板は、光源上に配列することもできる。大きい有機ＬＥＤのような拡散光を放出する光源であれば、ディフューザ板を必要としない。しかしながら、この場合でも、青板は二次光の後方反射を阻止することができる。
【００１１】
光変換率を決定する適当な検出器素子は、到来する光の強度に比例する信号を発生することができる如何なる検出器素子であることもできる。ここでの変換率とは、変換素子から放出される二次光の強度と、変換素子を通過した後の一次光の強度の比のことである。結果を各変換素子に別々に関係付けることを可能にするために、検出器素子の横方向分解能を最小の変換素子の放出表面の最小直径よりも良好であるようにしなければならない。一実施の形態では、検出器素子は、一次光または二次光の何れかに対して透明な少なくとも第１のフィルタを備えている。直接決定されない二次光または一次光の強度に対応する強度は、一次光及び二次光の測定された合計強度、及び一次光または二次光の何れかの測定された強度から導出することができる。各変換素子の変換率は、一次光及び二次光の両方の強度の比から求まる。代替として、検出器素子は、第１のフィルタ素子（一次光または二次光に対して透明）の他に、他の二次光または一次光に対して透明な第２のフィルタを備えることもできる。この場合、一次光及び二次光の強度は、次のように２ステップで測定を遂行することによって直接的に決定することができる。即ち、変換素子を取付けたサンプルホルダーと光検出器との間の光路内に第１のフィルタを挿入する第１の測定と、第１のフィルタの代わりに第２のフィルタを挿入する第２の測定である。複数のｎ色の二次光を放出させるために複数のｎ個の異なる光変換材料からなる変換素子の場合には、必要なフィルタの数は少なくともｎ個でなければならない。明らかに、全ての一次光及び二次光の強度を直接的に決定するために、ｎ＋１フィルタを使用することもできる。この場合、異なる蛍光体材料を有する変換素子の変換率を、各蛍光体材料に別々に関係付けることができる。別の実施の形態では、検出器素子は、変換素子毎に一次光及び二次光の強度を同時に決定するために、十分な横方向分解能を有するＣＣＤカメラを備える。測定精度を更に向上させるために、測定される強度は10カメラ画素より多くの測定を平均化して求めるべきである。
【００１２】
“一次光に対して透明”とは、サンプルホルダーを通る一次光の20％より多くを、好ましくは50％より多くを、より好ましくは70％より多くを透過させることに対応する。サンプルホルダーの透明部分の材料は、ガラス、またはプラスチック、または他の何等かの透明材料であることができる。二次光が１つの変換素子から別の変換素子（第２の変換素子）へ導光されるのをサンプルホルダーの阻止手段によって阻止（抑圧）すると、各変換素子の光変換率の測定精度が大幅に改善される。二次光は、変換素子内で等方的に放出される。そのため、放出面と周囲（通常は空気）との界面に対して、全反射の臨界角よりも大きな入射角を持つ全ての光は、後方反射を起こす。サンプルホルダーへの界面における屈折率の差は、変換素子と空気との間の界面に比して遙かに小さい。従って、実質的に、変換素子の放出表面から放出されない二次光の大部分はサンプルホルダー内へ結合される（透過する）。全反射効果と、放出面積及びサンプルホルダーと対面している面積に比して側表面積が小さいことから、側面（通常は放出表面に対して直角）を通しての放出は、無視することができる。阻止手段が存在しない場合には、この光はサンプルホルダー全体に導かれ、再度、第２の変換素子内へ望ましくなく結合（アウトカップル）され、第２の変換素子の放出表面を通して放出される。この場合、第２の変換素子から放出される二次光の強度が高過ぎるように測定される。それは、この場合の強度が、第２の変換素子内で発生される二次光と、第１の変換素子内で発生された二次光（但し、サンプルホルダーを介して第２の変換素子へ導光された）との和であるからである。そのため、第２の変換素子の決定された変換率は高過ぎるようになり、この変換素子を或るＬＥＤに組合せると、要望した色点とは異なる色点を有するｐｃＬＥＤになる。対応する多くのｐｃＬＥＤの色の一貫性は良好ではない。変換率は変換素子に結合される一次光の合計量には依存しないので、測定精度を改善するためには、必ずしも一次光の導光を阻止する必要はない。
【００１３】
サンプルホルダーは、変換素子を取付け、一次光を透過させるのに適する如何なる厚みの如何なる幾何学的形状をも有することができる。しかしながら、変換素子の取付けを簡易化するために、箔または板のような実質的に平坦なジオメトリが好ましい。サンプルホルダーの好ましい厚みは、0.001ｍｍから10ｍｍの範囲である。サンプルホルダーの横方向サイズは、例えば十分な横方向分解能を有する検出器素子を用いて光の強度の同時測定を遂行することによって測定を向上させるために、１つのサンプルホルダー上に幾つかの変換素子を取付けるのに適しているべきである。サイズの上限は、主として、検出器素子の利用可能なサイズに依存する。
【００１４】
別の実施の形態では、サンプルホルダーは、サンプルホルダー上に変換素子を取付けるための接着材領域を更に含んでいる。接着材領域は、一方では、サンプルホルダーを操作している間の変換素子の如何なる運動をも阻止する。接着材領域は、他方では、変換素子とサンプルホルダーとの間の良好な光学的結合を可能にする。“良好な光学的結合”とは、異なる光変換素子の光学的結合の差が無視できる程であることを言う。それに比して、変換素子の側面を通して放出されて隣接する変換素子へ向かう二次光の量は無視することができる。何故ならば、変換素子の放出表面から放出されない二次光は、多分サンプルホルダー内へ結合され、変換素子内で何回か後方反射し、側面から放出されることがないからである。阻止手段は、この二次光がサンプルホルダーを介して他の変換素子へ更に導光されるのを阻止する。
【００１５】
一実施の形態では、阻止手段は、変換素子で覆われていないサンプルホルダーの部分に位置している。この場合、後方反射した二次光はサンプルホルダー内へ結合されるが、他の変換素子によって覆われている領域までサンプルホルダーを通ることはできない。一例として、阻止手段は、例えば矩形格子、六角形格子、ドットからなる格子、または他の何等かの規則的な、または不規則な形状のような、何等かの形状の閉じた格子として配列することができる。閉じた格子は、変換素子を取付けるべきセルを規定する。このような構造に配列された阻止手段を有するサンプルホルダーには、セルサイズより小さい如何なるサイズ及び形状の変換素子をも装着することができる。これにより、同一のサンプルホルダーを、異なる形状及びサイズを有するさまざまな変換素子のために使用することが可能になる。阻止手段は、二次光に対して不透明である如何なる手段であることもできる。
【００１６】
別の実施の形態では、阻止手段は、少なくとも二次光を吸収する材料、反射性材料、または少なくとも二次光に対して適当な散乱特性を有する光散乱材料のグループの少なくとも１つまたはそれ以上の要素である。この場合、吸収材料は、全ての可視光を吸収する材料であることも、または二次光だけを吸収するフィルタ材料であることもできる。散乱材料の場合、材料の好ましい散乱パラメータ（単位長さ当たりの散乱イベントの数）は10ｃｍ-1乃至5000ｃｍ-1とするべきである。散乱パラメータは、変換素子が取付けられる領域間のサンプルホルダー内の利用可能なサイズに適合させるべきである。阻止手段を通る二次光の透過は、20％より少なく、好ましくは10％より少なく、より好ましくは５％より少なくすべきである。適用される一次光及び二次光の波長に依存して、適当な吸収、反射、または散乱特性を有する材料が当分野においては公知である。反射性材料は、例えばアルミニウム、銀、金、白金、パラジウム、その他の金属であることができる。散乱は、反射率ｎ1を有する粒子を、反射率ｎ2を有するマトリックス材料（但し、絶対値｜ｎ2−ｎ1｜＞0.01）に添加することによって達成される。吸収性層または化合物は、着色金属の酸化物、窒化物、タンタル酸塩、モリブデン酸塩、ガラス及び／または有機染料（即ち、発色団を含む有機化合物）内に取込んだ金属塩から生成することができ、これらは非局在化電子によって可視光の吸収を誘起する。また、この場合、散乱及び吸収の組合せも含まれる。例えば約1.4−1.6の屈折率の透明マトリックス材料内に、コバルトアルミン酸塩（青化合物）粒子を取込むと、もし粒子が20ｎｍより小さければ純粋に吸収性の層が得られる。粒子がより大きい場合、この層は可視光を部分的に吸収し、部分的に散乱させる。
【００１７】
別の実施の形態では、阻止手段は、サンプルホルダー内の複数の溝である。溝の形状及び深さは、溝の一方の側から溝の他方の側への二次光の透過を20％以下に、好ましくは10％より低く、より好ましくは５％より低く低下させるように調整しなければならない。溝は、変換素子を取付ける前にサンプルホルダー内に設けておくことも、または変換素子を変換素子のシートとしてサンプルホルダー上に取付け、例えば半導体産業で適用されているダイシング技術によって個々の変換素子を互いに切離す際に溝を設けることもできる。何れの場合も、サンプルホルダー内の溝はＶ字形、湾曲形状、または矩形、または上述した所与の値より低い透過が得られるような適当な他の何等かの形状を有することができる。
【００１８】
さらなる実施の形態では、阻止手段は、少なくとも変換素子で覆われているサンプルホルダーの領域内に配列される。この場合、阻止手段は一次光に対して透明でなければならない。この配列は、サンプルホルダー内への二次光の導光をより完全に阻止することができる。第１のステップにおいて変換素子を阻止手段のトップに取付け、第２のステップにおいてサンプルホルダーボディに阻止手段を取付けて、阻止手段を備えたサンプルホルダーを形成することができる。この場合、変換素子はサンプルホルダー上に自由に配置することができる。阻止手段は、サンプルホルダーと対面している変換素子の表面のサイズに等しいか、またはそれより大きいサイズを有している。一実施の形態では、阻止手段は、二次光に対して不透明なフィルタである。適用される一次光及び二次光の波長に依存して、適当な吸収特性を有する材料が当分野においては公知である。別の実施の形態では、阻止手段はサンプルホルダー全体にわたって延びている。二次光に対して不透明なサンプルホルダーは、二次光をも含む光を放出する光源の使用を可能にする。第２の長所として、変換素子がサンプルホルダー上にフィットする限り、形状及びサイズの制約を受けることなく変換素子をサンプルホルダー上に自由に配置することができる。
【００１９】
本発明は、更に、光源、サンプルホルダー、及び検出器素子を具備する特許請求の範囲の請求項１に記載のデバイスを用いて、変換素子の光変換率を決定するための方法に関する。本方法は、
−複数の変換素子を、サンプルホルダー上に取付けるステップと、
−サンプルホルダーを、複数の変換素子と共に照射するステップと、
−各変換素子を通して透過する一次光の強度、及び各変換素子から放出される二次光の強度を測定するステップと、
−各変換素子の測定された一次光及び二次光の強度の比から、各変換素子の変換率を決定するステップと、
−変換素子を、それらの変換率に従って分類するステップと、
を含む。
【００２０】
変換素子は、例えば、セラミック板、コップ、蛍光体粉末層、ルミネセントガラスシート、有機ルミネセント板等のような、ＬＥＤに取付ける準備が整った何等かの堅固なボディである。変換素子は、サンプルホルダー上の適当な位置に、例えば接着によって取付けることができる。この接着は、サンプルホルダーの接着性表面によって、または変換素子とサンプルホルダーとの間にシリコンを塗布することによって遂行することができる。変換素子は、サンプルホルダー内の凹部または空洞内に配置することも可能である。代替として、変換素子を連続層またはシートとしてサンプルホルダー上に取付け、その後、測定を遂行する前に、例えば半導体産業においては公知のダイシング方法によって単一の変換素子に分離することもできる。当業者ならば、代替取付け方法も考案することができよう。
【００２１】
変換率の決定は、検出器素子の一部である何等かの適切な計算ユニットによって実行させることができる。代替として、一次光及び二次光の決定された強度、または一次光または二次光の一方の決定された強度を、一次光及び二次光の（合計光の）合計強度と一緒にコンピュータへ伝送し、これらの受信された強度データから対応する変換率を計算させることができる。一次光と二次光の、または一次光と合計光の、または二次光と合計光の強度を測定するシーケンスは、正確な変換率データを求める上で重要ではない。変換素子は、決定された変換率に従って、いわゆるビンクラスに分類される。
【００２２】
別の実施の形態では、測定速度（単位時間当たりの測定される変換素子の数）を向上させるために、各変換素子を通って透過する一次光の強度、及び各変換素子から放出される二次光の強度を同時に測定する。
【００２３】
別の実施の形態では、複数の変換素子を取付けるステップは、更に
−変換素子の連続シートを、サンプルホルダー上に取付けるステップと、
−ダイシングプロセスによって変換素子を分離し、サンプルホルダー内に溝を設けて阻止手段を得るステップと、
を含む。この場合、変換素子の連続シート（後に分離される）の取付けは、個々の変換素子を処理するより容易であり、高速である。変換素子の分離は、半導体産業において公知のダイシングプロセスによって行われる。この場合ダイシングプロセスは、分離と、サンプルホルダー内に阻止手段を設けることとを同時に遂行する。この場合の阻止手段は、サンプルホルダー内の複数の溝である。
【００２４】
本発明は更に、実質的に同一の色点を有する複数のｐｃＬＥＤを製造する方法に関し、本方法は、
−ＬＥＤを、それらの一次光のピーク波長に従って分類するステップと、
−ＬＥＤに、特許請求の範囲の請求項１１に記載の方法に従って分類されたある色点を得るのに適した変換素子を割当てるステップと、
−割当てられた変換素子及びＬＥＤを一緒に取付けて、実質的に同一の色点を有する複数のｐｃＬＥＤを得るステップと、
を含む。
【００２５】
“ピーク波長”とは、放出される波長の範囲内で最高の強度を有する波長のことである。一次光及び二次光からなる実質的に同一の色点を有する光を放出するｐｃＬＥＤを製造するために、変換素子とＬＥＤとの適当な組合せを選択することができる。この場合、色点は、一次光と二次光との比によって決定される。適当な変換素子をＬＥＤに割当てるために不可欠なことは、変換素子の変換特性を正確に決定することである。１つの例では、青一次光及び黄二次光からなる白光を放出するｐｃＬＥＤの場合、色点目標値付近で0.01より少ない色点変動Δｕ’ｖ’が達成されている。色点目標値は、平均光放出方向に沿う変換素子の厚みを変化させるか、変換素子内の光変換材料及びその量を選択するか、またはＬＥＤから供給される一次光の色を選択することによって調整することができる。本発明の長所は、良好な再現性を有しつつ、黒体放射曲線に極めて近い色点を有するＬＥＤの製造を可能にすることである。これらのＬＥＤは、例えば黒体放射曲線から遠く離れた色点を有するコールド白ＬＥＤとは対照的に、照明の目的に極めて適している。
【００２６】
本発明は更に、サンプルホルダー、及び複数の変換素子の光変換率を決定するためのサンプルホルダーの用法に関する。上記サンプルホルダーは、一次光に対して少なくとも部分的に透明であり、上記一次光をそれとは分離している二次光に部分的に変換することができる複数の変換素子を取付けるのに適しており、そして、上記二次光が１つの取付けられた変換素子から上記サンプルホルダーを通して別の取付けられた変換素子まで導光されるのを阻止する適当な素子手段を備えている。
【００２７】
本発明のこれらの、及び他の面は、以下の実施の形態の説明から明白になるであろう。これらの実施の形態は、添付図面の援助を得て単なる例として説明するに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ｐｃＬＥＤの概要側面図である。
【図２】本発明による光変換率を決定するためのデバイスの概要図である。
【図３】本発明による検出器素子の一実施の形態の概要図である。
【図４ａ】本発明によるサンプルホルダーの一実施の形態の側面図である。
【図４ｂ】本発明によるサンプルホルダーの別の実施の形態の側面図である。
【図４ｃ】本発明によるサンプルホルダーの別の実施の形態の側面図である。
【図４ｄ】本発明によるサンプルホルダーの別の実施の形態の側面図である。
【図５】ａ及びｂは、本発明によるサンプルホルダーの他の２つの実施の形態の側面図である。
【図６】本発明によるサンプルホルダーの一実施の形態の上面図である。
【図７ａ】本発明によるサンプルホルダーの別の実施の形態の側面図である。
【図７ｂ】本発明によるサンプルホルダーの別の実施の形態の側面図である。
【図７ｃ】本発明によるサンプルホルダーの別の実施の形態の側面図である。
【図８】光変換率を決定する方法の概要図である。
【図９】一次光のピーク波長の関数としての色点、及び変換素子の変換率を示す図である。
【図１０】複数のｐｃＬＥＤを製造するための本発明による方法の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、結合材１ｂによって基体１ａに結合されているＬＥＤ ２を有する、いわゆる蛍光体変換ＬＥＤ（ｐｃＬＥＤ）を示している。ＬＥＤ ２は、ある波長範囲内の一次光４１を放出する。この一次光は、この範囲内のある波長に最大の強度を有している（ピーク波長）。ピーク波長は、一次光４１のある色に対応している。ＬＥＤ ２のトップに配列されている変換素子３は、一次光を吸収して一次光より長い波長を有する二次光４２を再放出する。ＬＥＤ ２から放出される全ての一次光に変換素子を通過させるために、変換素子はＬＥＤの側壁をもカバーするキャップ状の形状であることができる（図１には示されていない）。二次光は、ある波長範囲内のある波長に最大の強度を有している（ピーク波長）。このピーク波長は、二次光４２の色に対応している。一例として、青一次光４１及び黄二次光４２が、一次光４１と二次光４２の比によって決定される色点を有する白光４を発生する。
【００３０】
複数のＬＥＤ ２の放出特性が同一であり、変換素子３が同一の変換材料からなるものとすれば、白光４の色点は変換素子３の変換率によって決定される。正確に同一の、且つ所望の変換率を有する変換素子を製造することは不可能である。例えば、変換素子の放出方向（図１に矢印４で示す）の厚みは、プロセス公差が原因で平均値付近において変化する。厚手の変換素子は、薄手の変換素子よりも多くの一次光を二次光に変換する。また、光散乱特性は変換素子毎に変化し、放出される一次光及び二次光の量を他の変換素子とは異ならせる。
【００３１】
大量生産してもｐｃＬＥＤの色点を一定に保つために、異なるＬＥＤ間に存在する一次光のピーク波長の変動を使用して、異なる変換素子の変換率の変動を補償することができる。個々のＬＥＤの一次光のピーク波長は、多数のこれらＬＥＤの平均値から±20ｎｍまで逸脱する可能性がある。一次光のピーク波長は、当業者ならば容易に測定することができる。測定されたＬＥＤは、それらのピーク波長に従って、いわゆるビンクラス（Ｂ）に分類することができる。あるビンクラスのＬＥＤと、適当なビンクラスの変換素子とを組合せて得られるｐｃＬＥＤは、所望の色点に極めて近い光４を放出する。多くのこれらｐｃＬＥＤは極めて小さい色点変動を呈し、例えば、0.01より小さい色点変動Δｕ’ｖ’を達成することができる。
【００３２】
図２は、本発明による光変換率を決定するデバイスの概要図である。光源５は、ｐｃＬＥＤの一次光に対応する一次光４１を用いてサンプルホルダー６を照射する。光源５は、少なくとも一次光を放出する如何なる種類の光源であっても、または光源のアレイであっても差し支えない。一実施の形態では、光源５は、ｐｃＬＥＤを製造するために使用されるＬＥＤまたはＬＥＤのアレイであることができる。好ましい実施の形態では、光源５は、拡散した青の一次光４１を放出する。サンプルホルダー６に入射するこの一次光は、二次光４２を含んでいてはならない。これは、二次光を放出しない光源５を使用するか、または光源５とサンプルホルダー６との間に二次光に対して不透明な付加的なフィルタ５１を配列した光源を使用することによって達成することができる。一実施の形態では、サンプルホルダー自体が、非一次光に対して（例えば、二次光に対して）不透明なフィルタであることができる。このようなフィルタ５１は、付加的に、第１の変換素子内で発生され、第１の変換素子からサンプルホルダー内へ望ましくなく結合され、サンプルホルダーから光源に向かって放出される二次光の後方反射を阻止する。フィルタ５１から第２の変換素子へ向かうか、またはサンプルホルダー領域へ向かう（そこから、この二次光は第２の変換素子へ透過することができる）このような二次光の後方反射は、個々の変換素子の変換率を決定する際の良好な測定精度を達成するために阻止すべきである。変換率を正確に測定するには、一次光の絶対強度は重要ではない。サンプルホルダーにまたがる強度変動は一次光と二次光との間の比に影響せず、従って受容することができる。
【００３３】
一例として、図２においては、３つの変換素子３がサンプルホルダー６の光源５から遠い方の側面上に取付けられ、それらの変換率が決定されるようになっている。代替として、他の実施の形態では、変換素子３はサンプルホルダー６の光源５に対面している方の側面に取付けることができる。この場合、サンプルホルダー６は、二次光を検出器素子へ透過させるために、二次光に対して局部的に透明でなければならない。何れの実施の形態においても、サンプルホルダーは一次光に対しては局部的に透明である。サンプルホルダー６の透明部分には、ガラス、プラスチック、または他の適当な材料を使用することができる。取付けられる変換素子３の数は、他のサンプルホルダー６の場合に異なってもよい。
【００３４】
変換素子を透過する一次光４１の強度、及び変換素子３内で発生する二次光４２の強度は、光の強度に比例する信号を発生するセンサ素子７２を含む検出器素子７によって測定される。両強度は、２ステップで直接的に測定することができる。第１のステップでは、一次光４１だけに透明な第１の色フィルタ７１を、変換素子３とセンサ素子７２との間に配置する。この第１のステップにおいて、一次光の強度を測定する。第２のステップでは、第１の色フィルタ７１を、二次光４２だけに透明な第２の色フィルタ７１に置換し、二次光４２の強度を測定する。第２のフィルタを使用する代わりに、第２ステップにおいてフィルタ７１を取除くことによって、放出される光（合計光＝一次光＋二次光）の合計強度を測定することができる。二次光４２の強度は、測定された一次光４１の強度と合計光４の強度から導出することができる。同じ手順を代替の第１の測定（第１のフィルタが二次光４２だけを透過する）にも適用することができる。この場合、一次光４１の強度は、測定された二次光４２の強度と合計光４の強度から導出することができる。その後に、一次光４１の強度と二次光４２の強度の比を、例えば検出器素子７の一部の計算手段によって、またはコンピュータのような外部デバイスによって計算させることができる。計算手段７３は、１つのフィルタ７１だけを使用して行われる測定の場合に、一次光または二次光の強度を導出させるのにも使用することができる。もし変換素子３が、例えば第１の二次光（例えば、緑）及び第２の二次光（例えば、赤）のようなｎ個の異なる色からなる二次光を再放出するｎクラスの変換材料からなっていれば、二次光または一次光の対応する色の１つだけを透過させる少なくともｎ個のフィルタ７１を使用してｎ＋１回の測定を遂行しなければならない。所要の色フィルタ７１を取除き、交換し、またはそれらを切替えるのに適する手順は、当分野においては公知である。
【００３５】
変換素子３から放出される一次光４１及び二次光４２は、検出器素子７またはセンサ素子７２を、サンプルホルダー６を横切って運動させることによって変換素子３毎に連続的に測定することができる。好ましい実施の形態では、変換素子毎の測定は同時に実行される。従って、センサ素子７２の横方向分解能は、図３に示すような異なる変換素子３１、３２、及び３３から放出される一次光４１と二次光４２とを弁別するのに十分でなければならない。センサ素子７２と、変換素子３１、３２、３３との間の距離は、各変換素子の光の錐Ａ、Ｂ、及びＣがセンサ素子７２に到達する前に重なり合うことがないように十分に小さくするか、または、たとえ光の錐が重なり合ったとしても、適当な横方向分解能が得られるように分解能手段７２１を含ませなければならない。分解能手段７２１は、例えばサンプルホルダー６と対面しているセンサ素子７２の表面に対して高過ぎる入射角を持つ光を遮光する格子等、当分野においては公知である。一例として、ＣＣＤカメラを、検出器素子７として使用することができる。変換率を決定することによって所要の精度を得るために、光の強度を測定するのに10カメラ画素より多くを有するＣＣＤを使用することが好ましい。
【００３６】
図４ａ−図４ｄは、異なる種類の阻止手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを含むサンプルホルダー６の異なる実施の形態を示している。変換素子３は、例えば接着層または接着フィルム６３を介してサンプルホルダー６に取付けられている。接着層／フィルム６３は、少なくとも一次光に対して透明でなければならない。接着層は、シリコンの層、または他の適当な層またはフィルムであることができる。このような接着層または接着フィルムは、変換素子をサンプルホルダーに固定するので、サンプルホルダーの取り扱いを容易にする。阻止手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは、変換素子でカバーされていないサンプルホルダーの領域に配列される。変換素子３の横方向サイズは、隣接する阻止手段間の距離に等しいか、またはそれより小さくすべきである。横方向サイズは、変換素子３の周りの阻止手段上まで延びてはならない。変換素子の下側のサンプルホルダーの領域６１は、一次光４１に対して透明な領域である。入射一次光４１はサンプルホルダー６及び透明接着層を通過し、変換素子３によって部分的にダウン変換される。二次光の一部は、検出器素子に対面している表面（ｐｃＬＥＤの放出表面）を通して変換素子を去る。二次光の別の部分は、図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、及び図４ｄに下向きの矢印４２で示されているように、サンプルホルダー内へ結合される。阻止手段が設けられていない場合には、この光の大部分がサンプルホルダー全体を通して導光され、別の変換素子を通してサンプルホルダーを去るので、この別の変換素子の変換率の測定値を変えてしまう。阻止手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは、二次光４２が１つの領域６１から隣接する領域６１へ透過するのを阻止、または少なくとも強く抑圧する。従って、阻止手段は、サンプルホルダー６の全厚みＤにわたって延びていることが好ましい。図４ａの阻止手段６２ａは、少なくとも二次光４２を吸収することができる光吸収材料からなる。例えば、適当な材料は、Lee Filters製のライティングフィルタのようなフィルタ材料であることも、または炭素のＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィルタ層、または薄い金属層（例えば、５ｎｍ Ａl）のような完全吸収性材料であることができる。図４ｂの阻止手段６２ｂは、光反射材料からなる。例えば、適当な材料は、アルミニウム、チタン等のような如何なる金属材料であることもできる。図４ｃの阻止手段６２ｃは、適当な散乱パラメータを有する光散乱材料からなる。例えばこのような阻止手段は、例えばサンプルホルダー６の透明材料のようなホスト材料の屈折率より0.05以上小さいか、または大きい屈折率を有する小さい粒子からなる。この材料の好ましい散乱パラメータ（単位長さ当たりの散乱イベントの数）は、10ｃｍ-1乃至5000ｃｍ-1とするべきである。図４ｄの阻止手段６２ｄは、検出器素子７と対面しているサンプルホルダー６の側面６ａからサンプルホルダー内へ延びているサンプルホルダー６内の溝である。溝の形状及び深さは、溝の一方の側から溝の他方の側への二次光の透過を減少させるように調整しなければならない。溝は、例えば半導体産業で適用されているダイシング技術によって設けることができる。図示した溝６２ｄの形状は考え得る例の１つであり、溝はＶ字形、湾曲形状、または矩形であることも、または上述した所与の値より低い透過を得るのに適する他の如何なる形状であることもできる。更に、溝は、光吸収材料または光反射材料で充填することができる。溝内のサンプルホルダーの表面６ａに入射する二次光の大部分は、入射角が全反射角よりも大きいために反射して戻される。光学的に密度の高い媒体（サンプルホルダー）から空気への光学的遷移は、望ましくなく結合された二次光を検出器素子へ向け直す。しかしながら、望ましくなく結合された光が隣接する変換素子へ進入する機会は極めて低い。二次光が１つの変換素子から別の変換素子へ透過する率は、溝６２ｄ内のサンプルホルダー６の残された厚みＤGに依存する。厚みＤGの最小限度は、サンプルホルダー材料の安定度によって与えられる。サンプルホルダー６の表面６ａ、６ｂに直角な方向における阻止手段の厚みは、阻止手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを通る二次光の透過を５％より低い値まで低下させるように調整すべきである。サンプルホルダー６の厚みＤには、それが一次光に対して透明である限り厳格な上限は存在しない。下限は、サンプルホルダーに要求される安定度によって設定される。サンプルホルダーの好ましい厚みは、0.001ｍｍ乃至10ｍｍである。
【００３７】
図５は、他の２つのサンプルホルダー６の実施の形態を示しており、阻止手段６２は、吸収性、反射性、散乱性阻止手段のグループの少なくとも１つの要素からなることも、または阻止手段としての溝からなることもできる。図５ａの阻止手段６２は、取り囲まれた変換素子３の放出表面より上まで延びている。これは、１つの変換素子３の側領域面から隣接する変換素子３の側面に向かって二次光４２が直接透過するのを阻止する。“側面”とは、サンプルホルダー６上に取付けられている隣接する変換素子３に面している変換素子３の表面のことである。変換素子３は、接着剤層６３を介してサンプルホルダー上に取付けることができる。図５ｂは、サンプルホルダー６内の凹部内に取付けられている変換素子３を示しており、他の実施の形態では、凹部を変換素子３の形状に精密にフィットさせることによって、接着剤層６３を用いずに変換素子３をサンプルホルダー６上に固定することができる。何れの場合も、変換素子の下のサンプルホルダーの領域６１は、少なくとも一次光４１に対して透明である。
【００３８】
図６は、サンプルホルダーの一例の上面図である。一次光４１の伝播方向は、図示したサンプルホルダー６に垂直である。阻止手段６２は、表面６２ａ上に閉じた領域６１を形成しており、ここでは、サンプルホルダーが少なくとも一次光４１に対して透明である。変換素子３は、これらのセル内に取付けられている。変換素子は、それがこのようなセル内にフィットする変換素子である限り、如何なる形状及びサイズを有していても差し支えない。他の実施の形態では、セルは他の規則的な、または不規則な形状を有することができる。
【００３９】
図７ａ−図７ｃは、他の３つのサンプルホルダー６の実施の形態を示しており、阻止手段６２ｅは、少なくとも変換素子３がカバーしているサンプルホルダー６の領域内に配列されている。阻止手段６２ｅは、少なくとも二次光４２に対して不透明である。これは、例えば、
０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦0.5、0.001≦ａ≦0.02、0.001≦ｂ≦0.005、０≦ｍ≦0.5、及び０≦ｎ≦0.5として、
( Lu1-x-y Yx Gdy )3-a-b( Al1-m-n Gam Scn ) 5 O12：Ce a Pr b
なる一般組成の蛍光体、及び／または、
Ａ）０≦ｘ≦１、0.0003≦ｙ≦0.01として、
( Ca1-x-y Srx ) S：Euy、
Ｂ）０≦ｘ≦0.5、０≦ｙ≦0.8、0.0025≦ｚ≦0.05、０≦ａ≦1として、
( Ba1-x-y Srx Cay )2-z Si5-a Ala N8-a Oa：Euz、
または、
Ｃ）０≦ｘ≦0.5、０≦ｙ≦0.2、0.003≦ｚ≦0.05、０≦ａ≦0.02として、
( Ca1-x-y Srx Mgy )1-z Si1-a Al1+a N3-a Oa：Euz、
なる組成の蛍光体のような、二次光４２を吸収するフィルタ材料からなる。
【００４０】
しかしながら、これらの実施の形態の阻止手段６２ｅは、変換素子３によって一次光４１のダウン変換を達成させるために、一次光４１に対して少なくとも部分的に透明でなければならないことは明白である。図７ａの阻止手段６２ｅは、実質的に、変換素子３でカバーされている領域内だけに位置している。図７ｂの阻止手段６２ｅは、変換素子３に面しているサンプルホルダーの表面６ａに連続層として配列されている。この実施の形態では、図７ａに示すような領域に加えて、変換素子間の領域は阻止手段６２ｅからなっている。阻止手段の厚みＤpは、阻止手段６２ｅに使用されている材料の二次光吸収特性に従って適合させるべきである。阻止手段の一方の側から他方の側への全ての阻止手段６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄの二次光の透過は、５％より低く、好ましくは１％より低く、より好ましくは0.1％より低くすべきである。図７ｃにおいては、サンプルホルダー６全体が阻止手段６２ｅになっている。例えば、サンプルホルダー６全体を、二次光吸収材料で形成することができる。この場合、１つの変換素子３からサンプルホルダー６を通して隣接する変換素子３までの二次光４２の透過に対して上述した透過基準が適用される。
【００４１】
図８は、変換素子３の変換率を決定する方法に不可欠なステップの概要を示している。ステップIは、複数の変換素子３をサンプルホルダー６上に取付けるステップを表している。この取付けは、適当な配置マシンを用いて各変換素子を順次に、または同時に遂行することも、または分離されていない変換素子のシートを取付けることもできる。しかしながら、測定を開始する前に、変換素子３を互いに分離しなければならない。取付け手順中に、既にサンプルホルダーは、測定を開始する正しい位置にあってもよく、または光源５から放出される一次光４１からなる光ビームの領域内に配置しなければならない。次に、ステップIIにおいて、サンプルホルダー６を少なくとも一次光４１を用いて照射する。もし光源５が付加的に二次光の波長範囲内の波長を放出するのであれば、光源５から放出される光ビーム内にフィルタを配置しなければならない。ステップIIIにおいて、一次光及び二次光の強度が決定される。ステップIVにおいては、サンプルホルダー６上に取付けられている各変換素子３の変換率が決定され、対応する変換素子３に割当てられる。例えば、個々の変換素子の識別番号及び対応する変換率を、メモリ内に格納及び／または配置マシンへ転送することができる。ステップVにおいて、変換素子がそれらの決定された変換率に従って分類される。分類とは、各変換素子に分類番号を割当てることをいう。変換素子がサンプルホルダーから取外され、それらの変換率に従って格納される。例えば、全ての変換素子が、ある範囲内の変換率毎に箱入れされる。この手順をビンニングとも称し、ある変換率範囲がいわゆるビンクラスＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等である。個々の変換素子３を、それらに関連付けられた変換率に従って取付け、取外し、移動させ、及び／または格納するのに適当な操作マシン／ロボットは当分野において公知である。
【００４２】
好ましい実施の形態では、測定は、前述したような適当な検出器素子によって同時に遂行される。別の実施の形態では、取付けステップは、分離されていない変換素子のシートをサンプルホルダー上に取付ける第１のステップと、例えばダイシングによって個々の変換素子に分離する第２のステップとからなる。変換素子３を分離した後もこのダイシング手順は続行され、変換素子３の下のサンプルホルダー６内に阻止手段６２ｅとして役立つ溝を掘る。
【００４３】
図９は、変換素子３とＬＥＤ ２の両要素を組合せて得られるｐｃＬＥＤに、ある色点の光４を放出させるには、変換素子３をどのようにＬＥＤ ２に割当てるのかを示している。変換素子は蛍光体材料からなり、その吸収係数は励起波長と共に変化する。しかしながら、この変化は、既知の固定された蛍光体、及び変換素子のホスト材料によって純粋に決定される。ＬＥＤビン１−４で示された実線は、４つの異なる一次ＬＥＤ光のピーク波長を有する仮想ｐｃＬＥＤのｕ’ｖ’座標内に与えられた色点を、対応する変換素子の変換率の関数として表している。この場合、ｕ’ｖ’（ＣＩＥ  ＵＣＳ 1976色空間）は、公知のパラメータｕ’＝ｆ（ｘ，ｙ）及びｖ’＝ｆ2（ｘ，ｙ）を表している（但し、ｘ、ｙはＣＩＥ 1931色空間色度図のパラメータである）。線ＬＥＤビン１−４の下端点（図９のｕ’ｖ’の枠外）はそれぞれ、変換率が０に等しいｐｃＬＥＤにおけるＬＥＤの一次光の色点に対応する。線ＬＥＤビン１−４の上端点（これも図９のｕ’ｖ’の枠外）は、変換素子に使用されている変換材料から放出される二次光の色点に、または、全色変換を行う（一次光の100％を二次光にダウン変換する）ｐｃＬＥＤに対応する。上端点と下端点との間の色点は、同一の変換材料を用いた変換素子の変換率を増加させたｐｃＬＥＤの色点である。もしそれらのｐｃＬＥＤに同一変換材料が使用されていれば、４本の線は全て同一の点で終端する。色点は、一次光のピーク波長、変換材料の変換特性（吸収及び放出スペクトル）、及び変換素子の変換率の関数である。また、変換素子の変換率は、変換材料自体の他に、変換素子に用いられている変換材料の濃度、量子効率、変換素子の光透過及び光散乱特性によって決定される。後者のこれらパラメータは、この場合には、一次光のピーク波長によって表される励起波長には関係なく殆ど変化しない。ある励起波長（例えば、一次光のあるピーク波長）において決定された変換率から、他のピーク波長の場合の変換率を推定することができる（図９に示すように）。図９の破線Ａ及びＢは、低めの変換率を有する変換素子（Ａ）、及び高めの変換率を有する変換素子（Ｂ）の、ピーク波長の関数としての色点（ｕ’ｖ’）を表している。ＬＥＤに変換素子を割当てる手順を較正するためには、励起波長（例えば、一次光のピーク波長）の関数として、ある１つの変換率の１つの色点曲線（例えば、曲線Ａのような）を決定しなければならない。較正曲線には、ｐｃＬＥＤパッケージングの付加的ではあるが殆ど一定の影響力も考慮する必要がある（例えば、ＬＥＤと変換素子の組合せのトップに被せられるキャップ、その他の取付けられる光学要素は色点変動の源であるが、大量生産中には無視することができる）。他の変換率を有する変換素子の対応曲線は、較正曲線Ａと平行な曲線になる。従って、他の任意のピーク波長の一次光のＬＥＤと組合せた後の結果的な色点を推定するには、１つの一次光波長における正確な変換率を知るだけでよいことになる。しかしながら、これは変換材料において同一電子遷移を励起する場合に限って有効である。図９では、黒体曲線はＢＢＣで表されている。
【００４４】
図１０は、所望の色点を有するｐｃＬＥＤを得るために、ある変換率を有する変換素子を、あるピーク波長を有するＬＥＤに割当てる方法の概要を示している。この方法を適用すると、製造バッチ内の異なるｐｃＬＥＤ間の色点変動が極めて小さいｐｃＬＥＤを大量生産することができる。本発明によるデバイスを用いて測定された変換素子の変換率は、いわゆるビンクラスＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等に分類される。また、ＬＥＤは、例えばそれらの一次光のピーク波長に従って、いわゆるビンクラスＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４等に分類される。ＬＥＤの分類は、ピーク波長の代わりに、例えばそれらの発光バンド位置のような一次光のスペクトルを特徴付ける他のパラメータに従って行うこともできる。
【００４５】
一例として、ビンに入れられた複数の“青”ＬＥＤと、ビンに入れられた複数の“黄”多結晶質セラミック変換素子（0.4重量％のＣeと、理論的ソリッドステートボディ密度の99％の密度を有し、光放出方向における厚みが120μｍであるＹＡＧ：Ｃe）との組合せから、目標色点、及びΔｕ’ｖ’＜0.01の総合広がりを有する白ｐｃＬＥＤが得られた。
【００４６】
以上に詳述した実施の形態の素子及び特色の特定の組合せは単なる例示に過ぎず、上述した教示と、本願及び参照した特許／出願内の他の教示との交換及び置換が可能であることは明白である。当業者ならば、特許請求の範囲に記載されている本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、上述した実施の形態に対する変化、変更、及び他の実施が可能であることが理解されよう。従って、以上の説明は単なる例示であり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の独立項及び従属項に限定されている。更に、本明細書及び特許請求の範囲に使用した参照符号が本発明の範囲を限定するものでもない。
【図１】
2010533971.tif 000003
【図２】
2010533971.tif 000004
【図３】
2010533971.tif 000005
【図４ａ】
2010533971.tif 000006
【図４ｂ】
2010533971.tif 000007
【図４ｃ】
2010533971.tif 000008
【図４ｄ】
2010533971.tif 000009
【図５ａ】
2010533971.tif 000010
【図５ｂ】
2010533971.tif 000011
【図６】
2010533971.tif 000012
【図７ａ】
2010533971.tif 000013
【図７ｂ】
2010533971.tif 000014
【図７ｃ】
2010533971.tif 000015
【図８】
2010533971.tif 000016
【図９】
2010533971.tif 000017
【図１０】
2010533971.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月20日(2010.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、サンプルホルダー、検出器素子、及び計算手段を具備し、蛍光体変換ＬＥＤのための複数の変換素子の光変換率を決定するためのデバイスであって、
上記光源は、一次光を用いて上記サンプルホルダーを照射するのに適しており、
上記サンプルホルダーは、一次光に対して少なくとも局部的に透明であり、一次光を一次光より長い波長を有する二次光に部分的に変換することができる上記複数の変換素子を取付けるのに適しており、そして、１つの取付けられた変換素子から上記サンプルホルダーを通して別の取付けられた変換素子へ二次光が導光されるのを阻止する適当な阻止手段を備え、
上記検出器素子は、上記変換素子を通して透過した一次光の強度及び上記変換素子内で発生された二次光の強度を変換素子毎に別々に測定するのに適しており、一次光または二次光の何れかに対して透明な少なくとも第１のフィルタを備え、
上記計算手段は、上記検出素子によって測定された一次光及び二次光の強度の比から上記変換率を計算するのに適している、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
ディフューザ板が上記サンプルホルダーと上記光源との間に配列され、拡散一次光を用いて上記サンプルホルダーを照射するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
上記ディフューザ板は、二次光を吸収する材料を含むことを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
上記検出器素子は、一次光及び／又は二次光の強度を変換素子毎に同時に決定するのに十分な横方向分解能を有するＣＣＤカメラを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
上記サンプルホルダーは更に、上記変換素子を上記サンプルホルダー上に取付けるための接着材領域を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
上記阻止手段は、上記変換素子によってカバーされていない上記サンプルホルダーの位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
上記阻止手段は、少なくとも上記二次光を吸収する材料、反射性材料、または少なくとも上記二次光に対して適当な散乱特性を呈する光散乱性材料のグループの少なくとも１つまたはそれ以上からなる要素であることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
上記阻止手段は、上記サンプルホルダー内の溝であることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
上記阻止手段は、少なくとも上記変換素子によってカバーされている上記サンプルホルダーの領域内に配列されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
上記阻止手段は、二次光に対して透明ではないフィルタであることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
上記阻止手段は、上記サンプルホルダー全体にわたって延びていることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
光源、サンプルホルダー、及び検出器素子を具備する請求項１に記載のデバイスを用いて、複数の変換素子の光変換率を決定するための方法であって、
上記複数の変換素子を、上記サンプルホルダー上に取付けるステップと、
上記サンプルホルダーを、上記取付けられた複数の変換素子と共に照射するステップと、
上記各変換素子を通して透過する一次光の強度、及び上記各変換素子から放出される二次光の強度を測定するステップと、
上記各変換素子の測定された一次光及び二次光の強度の比から、上記各変換素子の変換率を決定するステップと、
上記変換素子を、それらの変換率に従って分類するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
上記各変換素子の一次光及び二次光の強度は、同時に測定されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記複数の変換素子を取付けるステップは更に、
変換素子のシートを、上記サンプルホルダー上に取付けるステップと、
ダイシング技術によって上記変換素子を分離し、上記サンプルホルダー内に溝を設けるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
実質的に同一の色点を有する複数のｐｃＬＥＤを製造する方法であって、
複数のＬＥＤを、それらの一次光のピーク波長に従って分類するステップと、
蛍光体変換ＬＥＤのための複数の変換素子の光変換率を決定するために光源，サンプルホルダー，検出器素子，及び計算手段，を具備するデバイスを適用して決定されたある色点を得るのに適した変換率を有する変換素子を、上記ＬＥＤに割当てるステップと、
を含み、
上記デバイスを適用した上記ステップは、
上記複数の変換素子を上記サンプルホルダー上に取付けるステップと、
上記サンプルホルダーを、上記取付けられた変換素子と共に照射するステップと、
上記各変換素子を通して透過する一次光の強度、及び上記各変換素子から放出される二次光の強度を測定するステップと、
上記各変換素子の測定された一次光及び二次光の強度の比から上記各変換素子の変換率を決定するステップと、
上記複数の変換素子を、それらの変換率に従って分類するステップと、
を含み、
上記方法は、更に、
上記割当てられた変換素子及びＬＥＤを一緒に取付けて、実質的に同一の色点を有する複数のｐｃＬＥＤを得るステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2010533971.tif 000019
2010533971.tif 000020
2010533971.tif 000021