(57)【要約】  本発明は、照明の分野に関し、詳細には光励起可能媒体を含む光源に関する。本発明は、改善された出力光学品質を有する光源を提供する。一般的に、光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色の各々における１つ又はそれ以上の発光要素を含む。これらの発光要素の結合スペクトルパワー分布は、一般的にスペクトル凹面を形成する。光源は、発光要素の１つ又はそれよりも多くによって放射された光の一部分を吸収し、凹面内に位置するピークを有する補完的スペクトルパワー分布によって定められる光を放射するように構成かつ配置された光励起可能媒体を更に含む。発光要素のスペクトル出力を光励起可能媒体のスペクトル出力と結合させることにより、光源の光学品質が高められる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１、第２及び第３の色の各々における１つ又はそれ以上の発光要素であって、各色の結合スペクトルパワー分布が約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間に位置する極小値を有するスペクトル凹面を形成する前記発光要素と、
１つ又はそれ以上の前記発光要素によって放射された光の一部分を吸収し、前記凹面内に位置するピークを有する補完的スペクトルパワー分布によって定められる光を放射するように構成かつ配置された光励起可能媒体と、
を含む光源であって、
光源出力の光学品質が、前記結合スペクトルパワー分布と前記補完的スペクトルパワー分布の結合によって高められている光源。
【請求項２】
前記補完的スペクトルパワー分布は、実質的に狭帯域のスペクトルパワー分布である請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記狭帯域スペクトルパワー分布の半値幅が、１つ又はそれ以上の前記発光要素の半値幅よりも小さい請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記狭帯域スペクトルパワー分布の半値幅が、前記スペクトル凹面の半値幅よりも小さい請求項２に記載の光源。
【請求項５】
前記補完的スペクトルパワー分布は、実質的に広帯域のスペクトルパワー分布である請求項１に記載の光源。
【請求項６】
前記広帯域スペクトルパワー分布の半値幅が、１つ又はそれ以上の前記発光要素の半値幅よりも大きい請求項５に記載の光源。
【請求項７】
前記広帯域スペクトルパワー分布の半値幅が、前記スペクトル凹面の半値幅よりも大きい請求項５に記載の光源。
【請求項８】
前記極小値は、約５６０ｎｍから約５９０ｎｍの間に位置する請求項１に記載の光源。
【請求項９】
前記極小値は、約５７０ｎｍから約５８５ｎｍの間に位置する請求項１に記載の光源。
【請求項１０】
前記極小値は、約５７５ｎｍから約５８０ｎｍの間に位置する請求項１に記載の光源。
【請求項１１】
実質的に不可視な第４の色における１つ又はそれ以上の発光要素を含み、前記光励起可能媒体は、前記第４の色における前記１つ又はそれ以上の発光要素によって放射された光の一部分を吸収するように構成かつ配置されている請求項１に記載の光源。
【請求項１２】
前記第４の色は、赤外線、近赤外線、紫外線及び近紫外線から成る群から選択される請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
前記第１、第２及び第３の色は、それぞれ、赤色、緑色及び青色から成る請求項１に記載の光源。
【請求項１４】
前記光学品質を更に改善するために緑色光を放射するように構成かつ配置された更に別の光励起可能媒体を含む請求項１３に記載の光源。
【請求項１５】
前記光励起可能媒体は、選択された１つ又はそれ以上の前記発光要素のパッケージ構成要素上に配置され、前記選択された１つ又はそれ以上の前記発光要素によって放射された光の一部分を吸収するように構成されている請求項１に記載の光源。
【請求項１６】
前記光励起可能媒体は、前記発光要素とは異なる光源構成要素上に配置されている請求項１に記載の光源。
【請求項１７】
前記光学品質は、光源の色品質、演色評価数、色度及び効率、及び色温度のうちの１つ又はそれ以上を含む請求項１に記載の光源。
【請求項１８】
前記光学品質を検知し、前記光源の駆動機構を通じて前記発光要素の出力を調節することにより必要に応じて前記光学品質を調節するために該駆動機構と作動可能に連結されたフィードバックシステムを更に含む請求項１に記載の光源。
【請求項１９】
前記光励起可能媒体は、蛍光材料を含む請求項１に記載の光源。
【請求項２０】
少なくとも第１及び第２の色の各々における１つ又はそれ以上の発光要素であって、各色の結合スペクトルパワー分布が約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間のスペクトル欠損を形成する前記発光要素と、
１つ又はそれ以上の前記発光要素によって放射された光の一部分を吸収し、約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間に位置するピークを有する補完的スペクトルパワー分布によって定められる光を放射するように構成かつ配置された１つ又はそれ以上の光励起可能媒体と、
を含む光源であって、
光源出力の光学品質が、前記結合スペクトルパワー分布と前記補完的スペクトルパワー分布の結合によって高められている光源。
【請求項２１】
前記第１の色は、約６００ｎｍから６９０ｎｍの間の範囲にあるピーク波長によって形成され、前記第２の色は、約４３０ｎｍから５５０ｎｍの間の範囲にあるピーク波長によって形成される請求項２０に記載の光源。
【請求項２２】
前記第１の色は赤色であり、前記第２の色は青色である請求項２１に記載の光源。
【請求項２３】
前記補完的スペクトルパワー分布が、約５５０ｎｍよりも下に位置する更に別のピークを有し、それによって前記光学品質を更に改善する請求項２０に記載の光源。
【請求項２４】
前記第１の色は赤色であり、前記第２の色は青色であり、前記補完的スペクトルパワー分布は、橙色からアンバー色の範囲の色を示す第１のピークと、緑色から黄色の範囲の色を示す第２のピークとを含む請求項２３に記載の光源。
【請求項２５】
ほぼ緑色から黄色の範囲の第３の色における１つ又はそれ以上の発光要素を更に含む請求項２４に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明の分野に関し、詳細には光励起可能媒体を含む光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体半導体ダイオード及び有機発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光デバイスの光束の開発及び改良の進歩は、これらのデバイスを建築、娯楽、及び道路照明を含む一般的照明用途に用いるのに適切にしている。発光ダイオードは、白熱灯、蛍光灯、及び高輝度放電ランプのような光源と益々競合してきている。また、選択されるＬＥＤ波長の選択肢の増加に伴い、白色光及び可変色ＬＥＤ光源が更に一般的になっている。
【０００３】
白色ＬＥＤ光源は、いくつかの方法で構成することができる。そのような１つの構成は、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤを含み、それらの出力が混合されて白色光が生成される。代替的に、同様の結果を得るために、青色又は紫外（ＵＶ）ＬＥＤのような高エネルギＬＥＤは、赤色又は緑色のような別の色の光を放射する蛍光体をポンピングするために使用され、かつそれらの光（任意的には相補的ＬＥＤの放射）と結合させることができる。
【０００４】
ＬＥＤとＬＥＤ励起蛍光体とを組み合わせた光源の例は、米国特許第６７９９８６５号、第７００５６７９号、及び第６６８６６９１号に開示されている。最初の２つの引例では、白色光源は、紫外（ＵＶ）ＬＥＤと、ＵＶ光を吸収して２つの異なる波長（すなわち、赤色及び緑色）で光を再放射するように構成された変換材料と、１つ又はそれ以上の相補的（補色の）ＬＥＤ（すなわち、青色ＬＥＤ）とを含むように開示されている。変換材料及び相補的ＬＥＤのそれぞれの出力は、白色光をもたらすように混合される。代替的に、最後の後者の引例では、白色光は、青色ＬＥＤとこの青色光の一部分を吸収するように構成された赤色及び緑色蛍光体とを、これら２つの蛍光体から放射された光と青色蛍光体から放射された未吸収光とが混合され白色光が生成されるように組み合わせることによって発生される。
【０００５】
ＬＥＤをＬＥＤ励起蛍光体と組み合わせる白色光源の他の例は、米国特許第６５４１８００号、第６５９０２３５号、第６８１３７５３号、第６９４３３８０号、及び第６５０１１０２号、並びに国際出願第２００６／０４７３０６号に見られる。
【０００６】
類似の種類のＬＥＤベース白色光源は、米国特許第６５１３９４９号に開示されており、白色光を生成するためのＬＥＤ／蛍光体−ＬＥＤ混成照明システムは、少なくとも１つの発光ダイオードと蛍光体−発光ダイオードとを含むように説明され、様々な照明システム性能パラメータは、ＬＥＤ及び／又は蛍光体ＬＥＤの蛍光体の色及び数を変化させることによって調節することができる。
【０００７】
また、米国特許第６８１７７３５号では、４つの異なる種類のＬＥＤ、すなわち、青色発光ダイオード、青緑色発光ダイオード、橙色発光ダイオード、及び赤色発光ダイオードを含む照明光源が開示されており、この組合せは、高効率及び高演色性の性能を提供すると報告されている。しかし、この引例は、従来型のＲＧＢ−ＬＥＤに加えて橙色ＬＥＤの使用を必要とし、これは、ある一定の用途には適さない場合がある。例えば、橙色ＬＥＤは、典型的に効率が低く、従って、典型的には可能であれば避けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、上述及び他の公知の光源の欠点の一部を克服する光源の必要性が存在している。
【０００９】
この背景技術の情報は、本出願人によって本発明に関連すると考えられる情報を明らかにするために提供したものである。上述の情報のいずれかが本発明に対する従来技術を構成すると認めることは必ずしも意図されず、またそのように解釈すべきではない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、光励起可能媒体を含む光源を提供することである。本発明の態様により、少なくとも第１、第２、及び第３の色の各々においてそれらの結合スペクトルパワー分布が約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間に位置する極小値を有するスペクトル凹面を形成する１つ又はそれ以上の発光要素と、１つ又はそれ以上の上述の発光要素によって放射された光の一部分を吸収し、上述の凹面内に位置するピークを有する補完的スペクトルパワー分布によって形成される光を放射するように構成かつ配置された光励起可能媒体とを含み、光源出力の光学品質が、上述の補完的スペクトルパワー分布と上述の結合スペクトルパワー分布との組合せによって高められる光源を提供する。
【００１１】
本発明の別の態様により、少なくとも第１及び第２の色の各々においてその結合スペクトルパワー分布が約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間にスペクトル欠損を形成する１つ又はそれ以上の発光要素と、１つ又はそれ以上の上述の発光要素によって放射された光の一部分を吸収し、約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間に位置するピークを有する補完的スペクトルパワー分布によって形成される光を放射するように構成かつ配置された１つ又はそれ以上の光励起可能媒体とを含み、光源出力の光学品質が、上述の補完的スペクトルパワー分布と上述の結合スペクトルパワー分布との組合せによって高められる光源を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＲＧＢ光源のスペクトルパワー分布のグラフ表示を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による広帯域光励起可能媒体を含むＲＧＢ光源のスペクトルパワー分布のグラフ表示を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態による狭帯域光励起可能媒体を含むＲＧＢ光源のスペクトルパワー分布のグラフ表示を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による光源の図解的な正面図である。
【図５】本発明の別の実施形態による光源の図解的な正面図である。
【図６】本発明の別の実施形態による光源の図解的な正面図である。
【図７】本発明の別の実施形態による光源の図解的な正面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による光源の図解的な正面図である。
【図９】本発明の別の実施形態による光源の図解的な正面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による光源の図解的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
定義
用語「発光要素」は、例えば、その間に電位差を印加するか又はそれに電流を通過させることによって励起された時に電磁スペクトル領域又は領域の組合せ（例えば、可視領域、赤外線及び／又は紫外領域）の放射線を発するデバイスを定義するために使用される。従って、発光要素は、単色、準単色、多色、又は広帯域スペクトル放射特性を有することができる。発光デバイスの例としては、半導体、有機、又はポリマー／ポリマー性発光ダイオード、光ポンピング蛍光体被覆発光ダイオード、光ポンピングナノ結晶発光ダイオード、又は当業者によって容易に理解されると考えられる他の類似のデバイスが挙げられる。更に、発光要素という用語は、放射線を発する特定のデバイスを定義するために使用され、かつ放射線を発する特定のデバイスとこの特定の１つ又は複数のデバイスがその内部に置かれたハウジング又はパッケージとを一緒にした組合せを定義するためにも同様に使用することができる。
【００１４】
用語「スペクトルパワー分布」及び「スペクトル出力」は、光源及び／又はその発光要素の全般的、全体的なスペクトル出力を定義するために可換的に使用される。一般的に、これらの用語は、光源／発光要素によって放射された光のスペクトル成分を定義するために使用される。
【００１５】
用語「色」は、ヒト被検者によって知覚される光源及び／又はその発光要素の全般的、全体的な出力を定義するために使用される。各色は、例えば、紫外線から赤外線の間かつそれを含む可視又は近可視スペクトルの所定の領域における所定のピーク波長又は波長の範囲に通常は関連しているが、スペクトル結合で得られる色として一般的に知覚かつ識別される結合スペクトルパワー分布内のそのような波長の組合せを説明するのにも使用することができる。
【００１６】
本明細書で用いられる時、用語「約」は、公称値からの±１０％変動を言うが、波長については、用語「約」は、公称波長からの±５０ｎｍ変動を意味する。具体的な言及の有無に関わらず、こうした変動は、本明細書で提供されたあらゆる所定の値に常に含まれることは理解されるものとする。
【００１７】
別途定められない限り、本明細書で使用される技術及び科学用語は、本発明が属する当業者によって通例理解されるものと同じ意味を有する。
【００１８】
本発明は、光源の出力光学品質を改善する光励起可能媒体を含む光源を提供する。この光源は、少なくとも第１及び第２の色の各々に又は少なくとも第１、第２、及び第３の色に、少なくとも１つ又はそれ以上の発光要素を含み、これらの発光要素の結合スペクトルパワー分布は、約５５０ｎｍと約６００ｎｍの間にスペクトル欠損、例えば、この領域内に位置する極小値を有する凹面を一般的に形成する。この光源は、発光要素の１つ又はそれ以上によって放射された光の一部分を吸収し、この範囲（例えば、この範囲に形成されたスペクトルパワー分布内の凹面）に位置するピークを有する補完的なスペクトルパワー分布によって定まる光を放射するように構成かつ配置された光励起可能媒体を更に含む。発光要素の出力を光励起可能媒体の出力と結合させることにより、光源の光学品質が高められる。
【００１９】
光源の様々な実施形態が図４から図１０に示され、類似部分は同じような数字を用いて参照される。明確にするために、下記の事項は、図４の実施形態に特に関連して割り当てられることになる。しかし、以下の一般的な説明は、図５から図１０の実施形態に等しく適用することができ、同様に、様々な数又は組合せの以下に説明する変形及び／又は置換、及び／又は当業者に容易に分る他のそのような変形を含むことができる本発明の他の実施形態に等しく適用することができることを当業者は容易に認めるであろう。
【００２０】
上述のように、本発明の実施形態による光源は、図４にそれぞれ要素１０２、１０４、及び１０６として示される少なくとも３つの色の各々での１つ又はそれ以上の発光要素を一般的に含む。光源の発光要素は、パッケージ１０８のようなそれぞれのパッケージ内部に装着することができ、又は１つ又はそれ以上の共通のパッケージ内部に組み合わせることができる。パッケージ１０８は、以下に限定されるものではないが、発光要素によって放射された光の少なくとも一部分を光源の出力部に向けて誘導するための１つ又はそれ以上のレンズ、拡散器、フィルタ、及び／又は当業者に公知の他のこうした光学要素を含むことができる１次出力光学システムを各々任意的に含むことができる。しかし、当業者によって容易に理解されるように、他の光学構成が類似の効果を提供すると考えられる時にこうしたパッケージ光学システムは必要でない場合がある。
【００２１】
一般的に、発光要素１０２、１０４、及び１０６は、基板等の上に、それらのそれぞれの又は共通のパッケージ１０８内部に作動可能に装着される。発光デバイスを駆動するために、共通又はそれぞれの駆動機構（例えば、ドライバ、駆動回路など）がそれらにかつ電源１１４と作動可能に連結される。発光要素の出力及び／又は光源の合成出力を制御、及びできる限り最適化するために、マイクロコントローラ、ハードウエアとソフトウエア及び／又はファームウエアとの組合せなどのような任意的な制御モジュールも含めることができ、駆動機構と作動的に連結することができる。本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することなく、様々な駆動システム及び任意的な制御システムを以下で更に説明するように本明細書において考慮することができる。
【００２２】
それらのそれぞれの及び／又は共通のパッケージ１０８内の発光要素１０２、１０４、及び１０６は、光源の光出力部１１２を一般的に形成する光源ハウジング１１０等の内部に装着することができる。当業者に明らかなように、ハウジング１１０は、様々な光学的効果を提供するためのいくつかの光学的及び／又は非光学的構成要素を含むことができる。これらの構成要素は、以下に限定されるものではないが、いくつかの表面、レンズ、拡散器、フィルタ、その他を含むことができ、それらは、望ましい効果を提供するために様々な組合せで使用される。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、光源は、図４から図９に示すように、異なる色の３つ又はそれ以上の別々の発光要素を含むことができ、又は本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することなく、この要素の組合せ、クラスター、構成、集合、及び／又はアレイを含むことができる。また、１つ又はそれ以上の発光要素は、それらが同じ色又は異なる色であっても、同じ種類又は異なる種類であっても、及び／又は同じ寸法又は異なる寸法であっても、それぞれのパッケージ内部に、又は１つ又はそれ以上の共通パッケージ内部に装着して作動させることができることを当業者は理解するであろう。
【００２４】
更に、様々な光学的及び／又は作動的構成を考慮することができる。すなわち、光源は、図４から図９に示すように、３つ又はそれ以上の独立した発光要素を含むことができ、各選択された色についてこれら要素の１つ又はそれ以上のアレイ（例えば、赤色発光要素のアレイ、緑色発光要素のアレイ、及び青色発光要素のアレイなど）を含むことができ、又はそれらの異なる組合せ及び／又は空間的構成を含むことができる。
【００２５】
また、同様な光源が、第１及び第２の色（例えば、赤色及び青色）のみの各々について、１つ又はそれ以上の発光要素を含み、それによって１つ又はそれ以上の発光要素によって放射された光の一部分が光励起媒体によって吸収され、発光要素の結合スペクトルパワー分布に対して相補的なスペクトル範囲で再放射されるように設計することができることは認められるであろう。例えば、約５５０ｎｍと約６００ｎｍの間のスペクトル欠損が発光要素の結合スペクトルパワー分布によって示され、この分布は、光励起可能媒体によって放射された光のスペクトルパワー分布によって補完される。
【００２６】
本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することなく、２つ又はそれ以上のスペクトル寄与の組合せを提供する２つ又はそれ以上の光励起可能媒体の組合せを本明細書において考慮することができることが更に認められるであろう。例えば、１つ又は複数の光励起可能媒体は、例えば、約５５０ｎｍと約６００ｎｍの間に示されるスペクトル欠損内で光を放射するが、可視スペクトルの他の範囲の光も放射して、これらの領域における１つ又はそれ以上の発光要素からの放射を補完し、又はここでもまた、これらの領域での更に別のスペクトル欠損に対処する。
【００２７】
結合されたスペクトルパワー分布
光源の発光要素によって放射された光は、例えば、それぞれの発光要素パッケージ光学器械、光源出力光学器械、及び／又はこの光源に設けられた光学要素の他の組合せによって一般的に混合かつ組み合わされて、実質的に結合したスペクトルパワー分布が生じる。一般的に、各々の発光要素、要素のクラスター、群、集合、及び／又はアレイのスペクトル／色の寄与を説明するこの結合スペクトルパワー分布は、殆どの場合、光源の出力光学品質の少なくともある程度決定要因である。
【００２８】
図１においては、６５００Ｋの代表的なＲＧＢスペクトルが示されている。例えば、赤色、緑色、及び青色発光ダイオードのような容易に入手可能である発光要素の従来的な組合せを例示するこの結合スペクトルパワー分布は、約５５０ｎｍと約６００ｎｍの間に一般的なスペクトル欠損を形成する。概括的には、この範囲内部に位置する極小値Ｂを有するスペクトル凹面Ａとして本明細書に例示的に説明したスペクトル欠損は、例えば、発光ダイオードベースのＲＧＢ光源の比較的低い演色評価数（ＣＲＩ）の主な要因である。
【００２９】
当業者によって理解されるように、異なる色の３つ又はそれ以上の発光要素の様々な組合せがこうしたスペクトル凹面をもたらし、それによって演色、及び以下で更に定めるような他のこうした光源出力品質に関する同様なスペクトル欠損を有する場合がある。例えば、赤色及び／又は橙-赤色、緑色及び／又は黄-緑色、及びシアン色，青色及び／又は紫-青色の発光要素は、異なるピーク出力波長（例えば、それぞれ６１０−６６０ｎｍ、５００−５３０ｎｍ、及び４２０−５００ｎｍ）になる。他の類似の色も考慮することができる。更に、異なる発光要素は、異なる帯域幅、スペクトルパワー分布、及び／又は出力効率を有することができ、いくつかの可能なスペクトル結合がもたらされ、これらは図１に示すスペクトル特性によって広く定められる結合スペクトル出力を各々生成し、すなわち、約５５０ｎｍから６００ｎｍの範囲に本明細書でスペクトル凹面と呼ぶスペクトル欠損を形成する。
【００３０】
例えば、約３８０ｎｍから約５３０ｎｍの可視光を発生することができる高光束アルミニウム−インジウム−ガリウム−窒化物（ＡｌＩｎＧａＮ）発光要素が利用可能であり、約６１０ｎｍから約６６０ｎｍの可視光を発生する高光束アルミニウム−インジウム−ガリウム−リン化物（ＡｌＩｎＧａＰ）発光要素が利用可能であるが、約５３０ｎｍから約６１０ｎｍの領域にピーク波長を有する適切な市販の半導体発光要素は一般的には存在しない。すなわち、約５８５ｎｍから約５９５ｎｍの領域にピーク波長を有する高光束ＡｌＩｎＧａＰアンバー色発光要素が利用可能であるが、それらは、極度の温度依存性及び狭いスペクトル帯域幅を一般的に示すため、これにより、この構成の発光要素は、例えば、比較的良好な演色評価数（ＣＲＩ）及び／又は比較的限定された色温度が要求される殆どの用途に対して通常不適切である。
【００３１】
一実施形態では、３つ又はそれ以上の色の発光要素によって形成されるスペクトル凹面は、約５５０ｎｍから約６００ｎｍの範囲に位置する極小値を含む。当業者によって理解されるように、この極小値は、局所的極小値、大域的極小値から成ることができ、又はこの範囲の多くのそのような極小値のうちの１つから成ることができる。当業者によって容易に分るように、この範囲の外側（例えば、約６５０ｎｍよりも大きい及び約４２０ｎｍよりも小さい、又は４７０ｎｍから５００ｎｍの間）に他の可視極小値も存在することができる。
【００３２】
別の実施形態では、３つ又はそれ以上の色の発光要素によって形成されるスペクトル凹面は、約５６０ｎｍから約５９０ｎｍの範囲に位置する極小値を含む。
【００３３】
更に別の実施形態では、３つ又はそれ以上の色の発光要素によって形成されるスペクトル凹面は、約５７０ｎｍから約５８５ｎｍの範囲に位置する極小値を含む。
【００３４】
更に別の実施形態では、３つ又はそれ以上の色の発光要素によって形成されるスペクトル凹面は、約５７５±５ｎｍ又は約５８５±５ｎｍの間に位置する極小値を含む。
【００３５】
更に、利用可能な発光要素の種類及びそれらの出力特性の違いにより、本明細書に説明して示すスペクトル凹面は様々な形状をとることができる。例えば、３つ又はそれ以上の発光要素の色の所定の組合せから生じたスペクトル凹面は、この凹面に隣接するピーク出力をもたらす発光要素（すなわち、赤色及び緑色）のスペクトルパワー分布に主として基づき、実質的な対称から完全な非対称にまで及ぶことができる。また、発光要素によって放射され又は発光要素ピークのテールエンドによって生成された１つ又はそれ以上の側波帯の結果として、様々な起伏、凸部、及び／又は凹部がこの凹面内に現れるであろう。こうした変形は、当業者によって容易に理解され、従って、本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することを意味しない。
【００３６】
更に、同様な光源が、第１及び第２の色（例えば、赤色及び青色）のみの各々に１つ又はそれ以上の発光要素を含み、それによって上記の領域内にスペクトル欠損が形成されるが、可視スペクトルの他の領域、すなわち、このスペクトルの緑色及び／又は黄色の範囲に更に別の欠損も形成されるように設計することができることは認められるであろう。そのような更に別の欠損に対処する補完的スペクトルパワー分布は、例えば、付加的な光励起可能媒体によって提供することができ、又は、例えば、様々なピーク放射を示す共通の光励起可能媒体によって提供することができる。こうした光励起可能媒体は、例えば、可視スペクトルの所定の領域で光を放射する１つ又はそれ以上の比較的弱い発光要素（例えば、緑色、黄色、及び／又はアンバー色／橙色発光要素など）からの放射線を補うためにも役立たせることができる。
【００３７】
光励起可能媒体
発光要素の結合スペクトル出力によって形成されたスペクトル欠損及び／又は凹面内のスペクトル成分の不足を補償し、それによって光源の出力品質を改善するために、蛍光体などのような光励起可能媒体が光源内に含まれ、１つ又はそれ以上の発光要素によってポンピングされるように構成される。本発明の様々な実施形態による光励起可能媒体の例示的な位置及び構成を示す図４から図１０において、光励起可能媒体がそこに又はその中に付加され、及び／又は取り付けられる構成要素又はその一部の覆いとして光励起可能媒体が示され、数字１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６、及び７１６によってそれぞれ参照されている。
【００３８】
望ましい効果を提供すると本明細書で考えることができる複数の公知の蛍光性の化合物及び化合物群が存在し、かつおそらく更に多くのものが発見を待たれている。例えば、この関連において適用可能な蛍光体群としては、以下に限定されるものではないが、硫化物、酸化物、アルミン酸塩、ケイ酸塩、窒化物、サイアロン、ホウ酸塩、リン酸塩、量子ドットナノ結晶、及び当業者によって容易に理解されると考えられるこうした他の族を含むことができる。発光性化合物の特定の例としては、以下に限定されるものではないが、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＴＡＧ：Ｃｅ、様々なスルホセレン化物及びケイ酸塩、及びそのピーク波長がこのスペクトル凹面の領域内にある量子ドットナノ結晶を含むことができる。他のこうした化合物及び材料は、当業者に容易に明らかであるはずである。
【００３９】
一実施形態では、光励起可能媒体は、そのピーク波長が光励起可能媒体のピーク励起波長に密接に適合する発光要素に光学的に連結される。この波長は、この発光要素の詳細に依存することになり、例えば、アップコンバージョン蛍光体のようなアップコンバージョン媒体に関しては紫外、青色、及び／又は緑色帯域内に選択され、ダウンコンバージョン蛍光体のようなダウンコンバージョン媒体に関しては赤色又は赤外線帯域内に選択することができる。
【００４０】
当業者によって理解されるように１つ又はそれ以上の色における１つ又はそれ以上の発光要素を、光励起可能媒体を励起（例えば、ポンピング）するために使用することができる。例えば、赤色、緑色、及び青色発光要素が使用される一実施形態では、青色発光要素が光励起可能媒体のためのポンピングのためと光源出力の構成要素との両方の機能を果たす。別の実施形態では、青色及び緑色の両方の発光要素をポンピングのために使用することができる。更に別の実施形態では、付加的なＵＶ発光要素を単独に又は青色及び／又は緑色発光要素との組合せのいずれかでポンピングのために使用することができる。更に別の実施形態では、赤色及び／又はＩＲ発光要素を、光励起可能媒体をポンピングしてアップコンバートするために使用することができる。
【００４１】
光励起可能媒体のポンピングが、スペクトルの可視部分内に選択される実施形態では、このポンピングは、１）例えば、光源出力の青色、緑色、及び／又は赤色寄与を制御するため、及び２）光励起可能媒体をポンピングするための二重の目的に機能することができる。この実施形態では、ＵＶ又はＩＲ発光要素のような１つ又はそれ以上の別のポンピングのための発光要素が必要とされないので、必要とする発光要素がより少ない。この実施形態では、光励起可能媒体出力との青色、緑色、及び／又は赤色出力の結合に起因して、１つ又はそれ以上の他の色に対するそのそれぞれの強度も連結することができる。
【００４２】
光励起可能媒体のポンピングがスペクトルの可視部分の外側（例えば、紫外、ＩＲ、又は近ＩＲ）に選択される実施形態では、光励起可能媒体の出力が他の色の出力にリンクしないので、色の制御を高めることができる。
【００４３】
一般的に、光励起可能媒体のスペクトルパワー分布は、発光要素の結合スペクトルによって形成されるスペクトル凹面内部に位置するピーク出力を有する。例えば、一実施形態では、このピークは、約５５０ｎｍから約６００ｎｍの間に位置することができる。別の実施形態では、このピークは、約５６０ｎｍから約５９０ｎｍの間に位置することができる。更に別の実施形態では、このピークは、約５７０ｎｍから５８５ｎｍの間に位置することができる。更に別の実施形態では、このピークは、約５７５±５ｎｍ又は約５８５±５ｎｍの間に位置することができる。
【００４４】
他の実施形態では、さらに、光励起可能媒体又はその組合せは、可視スペクトルの別の範囲に位置するピークを含み、例えば、光源の結合スペクトル出力の別のスペクトル欠損に対処し、又は、１つ又はそれ以上の所定の色の発光要素（例えば、緑色、黄色、及び／又はアンバー色／橙色発光要素など）からの出力を補完する。
【００４５】
更に、光励起可能媒体は、狭帯域光励起可能媒体又は広帯域光励起可能媒体を含むことができる。例えば、狭帯域光励起可能媒体は、その半値幅が、スペクトル凹面の半値幅よりも小さく、１つ又はそれ以上の発光要素の半値幅よりも小さく、及び／又は全発光要素の半値幅よりも小さいスペクトル出力を含む。こうした狭帯域光励起可能媒体は、このスペクトル凹面内又はそのほぼ近傍において光源に正確なスペクトル寄与を提供する。
【００４６】
それに対して、又は狭帯域光励起可能媒体との組合せで、広帯域光励起可能媒体は、その半値幅が、１つ又はそれ以上の発光要素の半値幅よりも大きく、全発光要素の半値幅よりも大きく、及び／又はスペクトル凹面の半値幅よりも大きいスペクトル出力を含む。こうした広帯域光励起可能媒体は、スペクトル凹面内又はそのほぼ近傍において光源へのスペクトル寄与を提供すること、並びに他のスペクトル領域内での光源のスペクトル寄与を補完することの両方ができる。例えば、広帯域光励起可能媒体は、従来型の発光ダイオードで不十分な場合が多い深赤色域において発光要素のスペクトル成分を高めるために使用することができる。他のこうした考慮は、当業者に明らかであるはずである。
【００４７】
光励起可能媒体を１つ又はそれ以上のポンピングのための発光要素に光学的に結合するために、様々な構成が考えられる。一実施形態では、光励起可能媒体は、製造ステージでポンピングのための発光要素パッケージのレンズ内に充填される（図４及び図８）。これは、それ自体発光体として機能するレンズをもたらす。この構成のいくつかの利点としては、その上に発光要素が装着されるＰＣＢに余分な熱が導入されなくてもよい事実と、発光要素及び光励起可能媒体の出力色が良好に混合されると考えられる事実とが挙げられる。更に、いくつかの光励起可能媒体は、高温への反復露出で劣化するので（例えば、量子ドット蛍光体など）、作動中に一般的に光を吸収して加熱される発光要素からこうした光励起可能媒体を遠ざけることにより、この媒体の耐用期間及び特性を拡張させることができる。別の実施形態では、光励起可能媒体は、レンズ自体の端部又は表面に付加することができる（図５を参照されたい）。この実施形態は、例えば、光励起可能媒体によって放射された光を収束させるための補正光学器械の必要性を低減することができる。
【００４８】
別の実施形態では、光励起可能媒体は、ポンピングのための発光要素上に直接に、例えば、ＬＥＤダイなどに直接に配置される。
【００４９】
別の実施形態では、光励起可能媒体は、発光要素パッケージのような封入材料内に充填される。
【００５０】
更に別の実施形態では、光励起可能媒体は、例えば、光源ハウジング内の外付け透明プレートに配置することができる（例えば、図７、図９、及び図１０を参照されたい）。従って、光源は２つのモードで作動可能にすることができ、第１モードはこのプレートを含み、それによって出力品質改善を提供するのに対し、第２モードはこのプレートを含まず、従って、より低い出力品質をもたらす。更に、この実施形態は、発光要素を交換せずに光励起可能媒体を交換できる利点を提供することができる。例えば、光励起可能媒体の劣化が発光要素のそれを超える場合に、新しい光励起可能媒体との交換を考慮することができる。
【００５１】
更に、発光要素と分離した構成要素に光励起可能媒体を付加することにより、光励起可能媒体の受ける加熱を軽減することができ、それは、光励起可能媒体の寿命延長をもたらす。一般的に、遠隔構成要素の上又はその内部に配置された時、光励起可能媒体が受ける温度範囲は、それが発光要素ダイ又はチップ上に直接配置された時に受けることになる範囲よりも多くの場合に非常に小さい。例えば、発光要素封入材が耐えなければならない温度範囲は、約−４０から２６０℃であるのに対して、遠隔構成要素では、通常、約−４０から６０℃である。一部の光励起可能媒体は、温度変化に非常に影響されるので、この実施形態は、こうした温度感受性媒体を使用する時に有用になる。例示的に、ＹＡＧ蛍光体の効率は、作動温度が約１００℃から２５０℃に上昇する時に４０％低下する。従って、光源の遠隔構成要素上に配置された実施形態は、この問題を回避することができる。
【００５２】
光源内の他のこうした光励起可能媒体の構成も考えることができる。例えば、光励起可能媒体は、光源の出力光学器械に（例えば、図６を参照されたい）、ハウジングに、又は１つ又はそれ以上のポンピングのための発光要素によって放射される光の少なくとも一部分を受光するように配置された光源の別の部分に付加することができる。光励起可能媒体が透過モードで使用されるように配置された本発明の実施形態では、光励起可能媒体は、エポキシなどのような透明媒体内に分散させることができ、それに対して反射モードで使用されるように配置された時は、光励起可能媒体は、例えば、アルミニウムメッキ処理を施したアクリルのようなミラー表面に付加することができる。これら及び他のこうした変形は、当業者に明らかなはずであり、従って、本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することを意味しない。
【００５３】
光学品質
上記で示すように、この光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色の各々における１つ又はそれ以上の発光要素のみの使用が可能であるものと比較して改善した光学品質を提供する。一般的に、光源の光学品質は、この光源のスペクトル品質（すなわち、望ましい特性を有する出力スペクトルパワー分布、及び／又は物体を照射した時に望ましい結果をもたらす出力スペクトルパワー分布を生成する光源の機能）として定めることができる。光源の出力品質の意味の範囲に通例包含されるこうした特性／結果としては、以下に限定されるものではないが、出力色度、色温度、ＣＲＩ、色品質、効率、及び当業者によって容易に理解されると考えられるこうした光学的／作動的品質の１つ又はそれ以上を含むことができる。
【００５４】
例えば、一実施形態では、光源の出力品質は、そのＣＲＩによって定められ、発光要素によって放射された光への光励起可能媒体によって放射された光の結合が、光源のＣＲＩを高める。実施例７及び実施例８（それぞれ図２及び図３）において、こうした改善が、それぞれ広帯域及び狭帯域光励起可能媒体を含む光源について報告されている。これらの光源は、少なくとも３つの色の各々での１つ又はそれ以上の発光要素と、この発光要素によって放射された光の一部分を吸収して約５５０ｎｍから約６００ｎｍの範囲に位置するピーク波長で光を再放射するように構成された光励起可能媒体とを各々含む。
【００５５】
当業者は、本明細書に説明するように、こうした光励起可能媒体を少なくとも第１、第２、及び第３の色の発光要素と組み合わせることによって、他の出力品質も同様に影響を受けることを容易に理解するであろう。例えば、個々の色の発光要素の相対強度を調節し、それによって光励起可能媒体によって放射される光の相対強度も調節することにより、光源の出力色度、色温度、ＣＲＩ、効率、及び／又は色品質を、光励起可能媒体を用いない別の方法で得られるよりも優れた結果で調節することができる。
【００５６】
本発明の一実施形態では、光源は、この光源の出力をモニタし、様々の発光要素、要素の群、アレイ、又はクラスターのそれぞれの出力を任意的に調節して望ましい出力品質を実質的に維持するためのフィードバックシステムを更に含む。例えば、光源は、この光源のスペクトル出力を検知し、これらの測定値を光源のモニタ及び制御モジュール（例えば、マイクロコントローラ、集積ハードウエア、ソフトウエア及び／又はファームウエアなど）に伝達するための１つ又はそれ以上の光センサを含むことができる。そして、このモニタ及び制御モジュールは、発光要素に提供される駆動電流を調節し、それによって光源の結合出力を調節することができる。
【００５７】
例えば、光源は、上述のような少なくとも第１、第２、及び第３の色における１つ又はそれ以上の発光要素と、１つ又はそれ以上のこの発光要素によって放射された光の一部分を吸収し、この発光要素の結合出力によって形成されたスペクトル凹面内部に光を放射するように構成かつ配置された光励起可能媒体とを含むことができる。光源の出力を検知するように構成された任意的な検出要素を用いて、これら発光要素により、および間接的にこの光励起可能媒体により提供されるスペクトル出力を調節することができる。
【００５８】
赤色、緑色、及び青色発光要素と、青色発光要素によってのみトリガされる光励起可能媒体とを用いる本発明の一実施形態では、光源のスペクトル出力は、赤色、緑色、及び青色発光要素の出力強度を独立して調節し、青色強度の調節により光励起可能媒体の強度を間接的に調節することによって調節することができる。赤色、緑色、及び青色発光要素と、青色及び緑色発光要素の両方によってトリガされる光励起可能媒体とを用いる別の実施形態では、光源のスペクトル出力は、赤色、緑色、及び青色発光要素の出力強度を独立して調節し、緑色及び青色強度の調節により光励起可能媒体の強度を調節することによって調節することができる。他のこうした組合せは、当業者に明らかであるはずである。
【００５９】
別の実施形態では、光源は、３つの可視発光要素色（例えば、赤色、緑色、及び青色）及び１つの部分的又は完全不可視発光要素（例えば、ＵＶ、近ＵＶ、ＩＲ、近ＩＲなど）を含むことができ、それによって光励起可能媒体の出力強度が可視発光要素の強度に連結しないようになっている。この実施形態は、４つの独立に調節することができる出力を提供するので、更により優れた汎用性及び／又は適応性を提供することができる。例えば、各発光要素の相対強度は、光励起可能媒体によって提供され、ＵＶ又は近ＵＶ発光要素によって維持される実質的に一定な背景スペクトルパワー分布に対して調節することができる。代替的に、この背景スペクトルパワー分布も調節することができる。任意的に、モニタされた光源出力の関数としての各要素の相対強度の調節は、このように光源の出力光学品質に対するより優れた制御をもたらすことができる。
【００６０】
上述及び他のこうした実施形態の各々では、光源の出力品質は、発光要素出力の調節機能により、及び少なくとも部分的に光励起可能媒体の出力に対するこれらの調節により、望ましい出力品質に合わせ、かつ実質的に維持することができる。この任意的なモニタ及び制御システム（出力フィードバック機構又はシステムとも称される）は、使用中の望ましい光源出力品質の維持に役立つ。発光要素及び／又は光励起可能媒体の出力は、使用中又は時間と共に変化する（例えば、熱影響、エージング効果など）ので、こうした任意的なモニタ及び制御システムを使用することは、望ましい出力品質のより良好な維持を可能にすることができる。例えば、１つ又はそれ以上の発光要素の出力スペクトルパワー分布、すなわち光励起可能媒体の出力スペクトルパワー分布が変化すると、望ましい出力品質を提供するようにその出力を調節することができる。これは、例えば、様々な色温度について望ましい色品質（例えば、ＣＲＩ、ＣＱＳなど）を維持することを求める時にも適用することができる。その結果、同じ光源を、しかも発光要素と光励起可能媒体の同じセットを用いて、異なる出力品質特性を必要とする様々な用途に使用することができる。
【００６１】
ここで、本発明が特定的な実施例を参照して以下に説明する。以下の実施例は、本発明の実施形態を説明することを意図し、本発明を多少なりとも限定することを意図しない点は理解されるであろう。
【００６２】
実施例１
ここで図４を参照して、全体的に数字１００を用いて示される本発明による光源を以下に説明する。光源１００は、少なくとも第１、第２、及び第３の色、例えば、赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ）の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ発光要素１０２、１０４、及び１０６などのように一般的に含む。発光要素１０２、１０４、及び１０６は、パッケージ１０８のようなそれぞれのパッケージ内部に装着することができ、それらのパッケージは、それら自体を光源ハウジング１１０などの内部に装着することができる。
【００６３】
パッケージ１０８は、発光要素１０２、１０４、及び１０６によって放射された光の少なくとも一部分を誘導するための１次出力光学器械を一般的に提供する。こうした出力光学器械としては、以下に限定されるものではないが、１つ又はそれ以上のレンズ、拡散器、フィルタ、及び／又は当業者によって容易に理解されると考えられる他のこうした光学要素を含むことができる。
【００６４】
ハウジング１１０は、その内部に発光要素１０２、１０４、及び１０６が装着され、かつ作動させることができる内部空洞を形成する本体と、出力部１１２とを一般的に含む。当業者に明らかなように、ハウジング１１０は、様々な光学効果を提供するためのいくつかの光学的及び／又は非光学的構成要素を含むことができる。これらの構成要素としては、以下に限定されるものではないが、望ましい効果を提供するために様々の組合せで使用される１つ又はそれ以上の反射面、レンズ、拡散器、フィルタなどを含むことができる。
【００６５】
光源１００は、異なる色の３つの個別の発光要素を含むように示されているが、本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することなく、こうした要素の組合せ、クラスター、構成、集合、及び／又はアレイも考慮することができることは理解されるであろう。また、１つ又はそれ以上の発光要素は、それらが同じ色又は異なる色のもの、同じか又は異なる種類のもの、及び／又は同じか又は異なる寸法のものであろうと、本明細書に示すようにそれぞれのパッケージ１０８内に、又は１つ又はそれ以上の共通パッケージ内に装着され、かつ作動させることができる。
【００６６】
更に、様々な光学的及び／又は作動的構成を考慮することができる。すなわち、本明細書で説明したように、光源１００は、３つ又はそれ以上の独立した発光要素を含むことができ、又は各選択された色のためのこうした要素の１つ又はそれ以上のアレイ（例えば、赤色発光要素のアレイ、緑色発光要素のアレイ、及び青色発光要素のアレイなど）を、しかも様々な組合せ及び／又は空間構成で含むことができる。
【００６７】
発光要素１０２、１０４、及び１０６は、基板等上のそれらのそれぞれのハウジング１０８内部に一般的に装着される。発光要素１０２、１０４、及び１０６を駆動するために、共通及び／又は個別の駆動手段（例えば、それらの例えばドライバ、駆動モジュール、駆動回路など）が、電源１１４と発光要素１０２、１０４、及び１０６との間に例えばそれらのそれぞれの基板を通じて作動可能に接続されている。任意的な制御手段（マイクロコントローラ等）も含めることができ、発光要素１０２、１０４、及び１０６の出力を制御して、できる限り最適化させるために駆動手段と作動可能に接続させることができる。本発明の開示の一般的な範囲及び本質から逸脱することなく、様々な駆動手段及び任意的制御手段を本明細書で考慮することができ、当業者に明らかであるように本明細書で更に説明することは要しない。
【００６８】
一般的に、発光要素１０２、１０４、及び１０６の結合スペクトルパワー分布は、図１に示されているような一般的プロフィール、すなわち、各発光要素の色に対応する３つのピーク出力と、赤色ピークと緑色ピークの間のスペクトル凹面Ａとの組合せを有することができる。
【００６９】
スペクトル凹面内のスペクトル成分の不足を補償し、それによって光源１００の光学品質を改善するために、蛍光体などのような光励起可能媒体１１６が、青色発光要素１０６のパッケージ１０８内部に組み込まれる。それに従って、発光要素１０６によって放射された青色光が光励起可能媒体１１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ範囲に再放射することができる。例えば、光励起可能媒体１１６の放射線は、凹面Ａ内に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分を含むことができる。例えば、このピークは、約５５０ｎｍから約６００ｎｍの範囲、約５６０ｎｍから約５９０ｎｍの範囲、約５７０から約５８５ｎｍの範囲に、又は他の同様な範囲に位置することができる。
【００７０】
光励起可能媒体は、例えば、緑色発光要素、赤色発光要素、及び／又は青色及び緑色発光要素の組合せによって励起される（例えば、ポンピングされる）ように同様に選択することができることは認められるであろう。
【００７１】
実施例２
ここで図５を参照して、全体的に数字２００を用いて示す本発明による光源を以下に説明する。光源２００は、実施例１の光源１００のように設計されかつ作動させることができる。この光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色（例えば、赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ））の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ要素２０２、２０４、及び２０６などのように一般的に含み、それらは、光源ハウジング２１０内などに装着されたそれぞれの及び／又は共通のそれら自体のパッケージ２０８内部に装着される。
【００７２】
しかし、この実施例では、蛍光体などのような光励起可能媒体２１６は、青色発光要素のパッケージ２０８の内面及び／又は外面上に設けられる。例えば、青色発光要素２０６のパッケージ２０８が１次出力レンズを形成する場合、光励起可能媒体２１６は、このレンズの外面上に配置することができる。それに従って、発光要素２０６によって放射された青色光が、光励起可能媒体２１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ範囲に再放射することができる。例えば、光励起可能媒体２１６の放射線は、図１の凹面Ａ内に、すなわち、上述の実施例１で定められた範囲に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分をこの場合も含むことができる。
【００７３】
ここでも、光励起可能媒体は、例えば、緑色発光要素、赤色発光要素、及び／又は青色及び緑色発光要素の組合せによって励起される（例えば、ポンピングされる）ように同様に選択することができることは認められるであろう。
【００７４】
実施例３
ここで図６を参照して、全体的に数字３００を用いて示す本発明による光源を以下に説明する。光源３００は、実施例１の光源１００のように設計されかつ作動させることができる。この光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色（例えば、赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ））の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ要素３０２、３０４及び３０６などのように一般的に含み、それらは、光源ハウジング３１０内などに装着されたそれぞれの及び／又は共通のそれら自体のパッケージ３０８内部に装着される。
【００７５】
しかし、この実施例では、蛍光体などのような光励起可能媒体３１６は、ハウジング３１０の出力部３１２の内面及び／又は外面上に設けることができ、又は出力部３１２内部に組み込むことができる。例えば、光源出力部３１２が１次又は２次出力レンズを形成する時に、光励起可能媒体３１６は、このレンズの内面及び／又は外面に配置することができ、及び／又はこのレンズ内部に組み込むことができる。それに従って、発光要素３０６によって放射された青色光は、出力部３１２に到達すると、光励起可能媒体３１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ範囲に再放射することができる。例えば、光励起可能媒体３１６の放射線は、図１の凹面Ａ内に、すなわち、上述の実施例１で定められた範囲に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分をこの場合も含むことができる。
【００７６】
ここでも、光励起可能媒体は、例えば、緑色発光要素、赤色発光要素、及び／又は青色及び緑色発光要素の組合せによって励起される（例えば、ポンピングされる）ように同様に選択することができることは認められるであろう。
【００７７】
実施例４
ここで図７を参照して、全体的に数字４００を用いて示す本発明による光源を以下に説明する。光源４００は、実施例１の光源１００のように設計されかつ作動させることができる。この光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色（例えば、赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ））の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ要素４０２、４０４及び４０６などのように一般的に含み、それらは、光源ハウジング４１０内などに装着されたそれぞれの及び／又は共通のそれら自体のパッケージ４０８内部に装着される。
【００７８】
しかし、この実施例では、蛍光体などのような光励起可能媒体４１６は、発光要素４０６によって放射された青色光が、光励起可能媒体４１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ範囲に再放射することができるように、ハウジング４１０内部に配置された別個の要素として提供されている。例えば、光励起可能媒体４１６の放射線は、図１の凹面Ａ内に、すなわち、上述の実施例１で定められた範囲に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分をこの場合も含むことができる。
【００７９】
ここでも、光励起可能媒体は、例えば、緑色発光要素、赤色発光要素、及び／又は青色及び緑色発光要素の組合せによって励起される（例えば、ポンピングされる）ように同様に選択することができることは認められるであろう。
【００８０】
実施例５
ここで図８を参照して、全体的に数字５００を用いて示す本発明による光源を以下に説明する。光源５００は、実施例１の光源１００のように設計されかつ作動させることができる。この光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色（例えば、赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ））の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ要素５０２、５０４及び５０６などのように一般的に含み、それらは、光源ハウジング５１０内などに装着されたそれぞれの及び／又は共通のそれら自体のパッケージ５０８内部に装着される。
【００８１】
しかし、この実施例では、光源５００は、１つ又はそれ以上の第４の色での付加的な発光要素（例えば、１つ又はそれ以上の紫外（ＵＶ）又は赤外線（ＩＲ）発光要素５０９）を含み、蛍光体などのような光励起可能媒体５１６が付加発光要素５０９のハウジング内部に組み込まれる。それに従って、発光要素５０９によって放射されたＵＶ又はＩＲ光が、光励起可能媒体５１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ範囲に再放射することができる。例えば、光励起可能媒体５１６の放射線は、図１の凹面Ａ内に、すなわち、上述の実施例１で定められた範囲に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分をこの場合も含むことができる。
【００８２】
光励起可能媒体が、緑色発光要素及び／又は青色発光要素と付加的なＵＶ発光要素との組合せ、又は赤色発光要素と付加的なＩＲ発光要素との組合せによって励起される（例えば、ポンピングされる）ように同様に選択され、かつそのような組合せによるその励起を可能にするように、例えば、図６及び図７の実施例に表現されたように同様に配置することができることが認められるであろう。
【００８３】
実施例６
図２は、本発明の一実施形態に従って光励起可能媒体を含むＲＧＢ光源のスペクトル出力のグラフ表示を提供している。光励起可能媒体は、青色及び／又は緑色発光要素（すなわち、それぞれ約４７０ｎｍ及び約５２０ｎｍでのピーク出力）により又はＵＶ及び／又は近ＵＶ発光要素により放射された光の一部分を吸収し、約５５０ｎｍから約６００ｎｍ、約５６０ｎｍから約５９０ｎｍ、約５７０ｎｍから約５８５ｎｍ、又は約５７５±５ｎｍ又は約５８０±５ｎｍの間に位置するピークを有する広帯域出力として再放射するように一般的に配置される。極小値Ｂを有するスペクトル凹面Ａを示すＲＧＢ光源の出力を表示する図１のスペクトル出力と比較した時、光励起可能媒体によって放射された広帯域スペクトルパワー分布のピークが、この凹面の範囲に入り、それによってこの領域内の光源のスペクトル成分が高められている。更に、光励起可能媒体の広帯域性質により、そうでなければスペクトル成分において不足及び／又は欠如していると考えられる領域、すなわち、約６５０ｎｍを超える遠赤色領域でスペクトル出力が高められている。その結果、光源の光学品質が、スペクトル出力のこの再分配によって高められる。この実施例では、広帯域光励起可能媒体が使用される時に、この光源のＣＲＩが４７から６３まで高められる。
【００８４】
実施例７
図３は、本発明の一実施形態に従って光励起可能媒体を含むＲＧＢ光源のスペクトル出力のグラフ表示を提供している。光励起可能媒体は、青色及び／又は緑色発光要素（すなわち、それぞれ約４７０ｎｍ及び約５２０ｎｍでのピーク出力）により又はＵＶ及び／又は近ＵＶ発光要素により放射された光の一部分を吸収し、約５５０ｎｍから約６００ｎｍ、約５６０ｎｍから約５９０ｎｍ、約５７０ｎｍから約５８５ｎｍ、又は約５７５±５ｎｍ又は約５８０±５ｎｍの間に位置するピークを有する狭帯域出力として再放射するように一般的に配置される。極小値Ｂを有するスペクトル凹面Ａを示すＲＧＢ光源の出力を表示する図１のスペクトル出力と比較した時、光励起可能媒体によって放射された狭帯域スペクトルパワー分布のピークは、この凹面の範囲に入り、それによって光学品質が改善する。この実施例では、狭帯域光励起可能媒体が使用される時に、この光源のＣＲＩが４７から７９まで高められる。
【００８５】
実施例８
ここで図９を参照して、全体的に数字６００を用いて示す本発明による光源を以下に説明する。光源６００は、実施例１の光源１００のように設計されかつ作動させることができる。この光源は、少なくとも第１、第２、及び第３の色（例えば、赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ））の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ要素６０２、６０４及び６０６などのように一般的に含み、それらは、光源ハウジング６１０内などに装着されたそれぞれの及び／又は共通のそれら自体のパッケージ６０８内部に装着される。
【００８６】
この実施例では、光励起可能媒体６１６（１つ又はそれ以上の蛍光体のような組合せを含むことができ、又は、例えば、２つ又はそれ以上のピーク放射線長又はスペクトルを示す材料によって定めることができる）が、ハウジング６１０内部に配置された別個の要素として提供され、それによって発光要素６０６によって放射された青色光が、光励起可能媒体６１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ範囲の組合せに再放射することができるようになっている。例えば、光励起可能媒体６１６の放射線は、図１の凹面Ａ内に、すなわち、上述の実施例１で定められた範囲に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分をこの場合も含むことができ、同様に、より低波長に位置する、すなわち、例えば、緑色から黄色の範囲の色を示すピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分を含むことができる。この実施形態は、例えば、緑色又は黄緑色発光要素が例えば青色発光要素に比較してより低い出力効率及び／又はピーク強度を示す時に、改善された出力品質を提供することができる。それに従って、青色発光要素によって放射された青色光の一部分を緑色又は黄色に向けてダウンコンバートすることにより、可視スペクトルの緑色又は黄色領域内の光源の出力がスペクトルの青色領域内の出力に対して高められることになり、他の用途のためにより良好に調節された光源スペクトルパワー分布が提供されうる。
【００８７】
実施例９
ここで図１０を参照して、全体的に数字７００を用いて示す本発明による光源を以下に説明する。光源は、少なくとも第１及び第２の色（例えば、赤色及び青色）の各々において１つ又はそれ以上の発光要素をそれぞれ７０２及び７０６などのように一般的に含み、それらは、光源ハウジング７１０内などに装着されたそれぞれの及び／又は共通のそれら自体のパッケージ７０８内部に装着される。
【００８８】
この実施例では、光励起可能媒体７１６（１つ又はそれ以上の蛍光体のような組合せを含むことができ、又は、例えば、１つ又はそれ以上のピーク放射線長又はスペクトルを示す材料によって定めることができる）が、ハウジング７１０内部に配置された別個の要素として提供され、それによって発光要素７０６によって放射された青色光が、光励起可能媒体７１６によって吸収され、光源の出力品質を改善するのに役立つ１又はそれ以上の範囲に再放射することができるようになっている。例えば、光励起可能媒体７１６の放射線は、図１の凹面Ａ内に、又は、この範囲に示されるスペクトル欠損内（すなわち、上述の実施例１で定められた範囲）に位置するピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分をこの場合も含むことができ、それによって例えば可視スペクトルの赤色、橙色／アンバー色、及び青色領域内に例えばピークを示す結合スペクトルパワー分布を提供する。
【００８９】
光励起可能媒体７１６の放射線は、より短波長に位置するピーク、すなわち、例えば、緑色から黄色の範囲の色を示すピークを有する狭帯域又は広帯域スペクトル成分を更に含むことができ、それによって光源の結合スペクトルパワー分布は、例えば、可視スペクトルの赤色、緑色／黄色、橙色／アンバー色、及び青色領域内にピークを示す。
【００９０】
ＵＶ発光要素のような付加的な発光要素を、単一又は複数の光励起可能媒体をポンピングするため、又は、青色発光要素によって提供される光励起可能媒体のポンピングを補足するために使用することができることが認められるであろう。アップコンバージョン光励起可能媒体を同様の効果をもたらすために使用することができることも認められるであろう。光励起可能媒体は、例えば、赤色発光要素によって励起される（例えば、ポンピングされる）ように同様に選択することができることも同じく認められるであろう。
【００９１】
当業者は、本発明の上述の実施形態が例示であり、様々に変更することができることを理解するであろう。そのような現在又は将来の変更は、本発明の精神及び範囲から逸脱すると見做すべきではなく、当業者に明らかであると考えられるそのような全ての修正は、特許請求の範囲に含まれるように意図されている。
【符号の説明】
【００９２】
１００  光源
１０２、１０４、１０６  発光要素
１０８  パッケージ
１１０  光源ハウジング
１１２  光出力部
１１６  光励起可能媒体
１１４  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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