(57)【要約】固体線状ランプは、細長いレンズと光輝性材料層とを含む。細長いレンズは、ランプから出射される光を造形するためのものであり、かつ、細長い内部空洞を含む。光輝性材料層は、細長い内部空洞の内壁上に位置する。ランプは、細長い内部空洞に光を出射するように構成された固体発光体のアレイを更に含む。
2015522205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプであって、
細長いレンズと光輝性材料層とを含む共押出構成部品であって、前記細長いレンズ及び前記光輝性材料層が前記共押出構成部品を形成するために合わせて共押出される、前記共押出構成部品と、
細長い内部空洞を含む、前記ランプから出射された光を造形する前記細長いレンズと、
前記細長い内部空洞の内壁上の前記光輝性材料層と、
光を前記細長い内部空洞内へ出射するように構成された固体発光体のアレイと、を備える、ランプ。
【請求項２】
前記レンズは、湾曲した外壁に対応する、請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記湾曲した外壁は、概ね半円形の断面プロファイルを含む、請求項２に記載のランプ。
【請求項４】
前記細長い内部空洞の前記内壁は、概ね湾曲した内壁に対応する、請求項１に記載のランプ。
【請求項５】
前記光輝性材料層は、概ね円錐の断面プロファイルを含む、請求項４に記載のランプ。
【請求項６】
前記光輝性材料層は、概ね半円形、又は、ドーム状の断面プロファイルを含む、請求項４に記載のランプ。
【請求項７】
前記レンズは、固体発光体の線状の前記アレイを有する回路基板に適合するスロットを含む、請求項１に記載のランプ。
【請求項８】
拡散材を更に備える、請求項１に記載のランプ。
【請求項９】
前記拡散材は、前記レンズ上の材料の外部層を含む、請求項８に記載のランプ。
【請求項１０】
前記拡散材は、前記レンズ、又は、前記光輝性材料層内にある、請求項８に記載のランプ。
【請求項１１】
前記レンズを介して出射された光を反射する反射面を含む反射体を更に含む、請求項１に記載のランプ。
【請求項１２】
前記反射体は、前記細長いレンズ及び前記光輝性材料層と合わせて共押出される、請求項１１に記載のランプ。
【請求項１３】
前記反射体、前記細長いレンズ、及び前記光輝性材料層は、多層光学部品として一体形成される、請求項１１に記載のランプ。
【請求項１４】
前記レンズの端部に固定されたエンドキャップを更に備える、請求項１に記載のランプ。
【請求項１５】
前記空洞内に光学媒体を更に備える、請求項１に記載のランプ。
【請求項１６】
前記光学媒体は、前記細長いレンズ及び前記光輝性材料層と合わせて共押出される、請求項１５に記載のランプ。
【請求項１７】
前記ランプから出射された前記光は、集束されることにより造形される、請求項１に記載のランプ。
【請求項１８】
光学部品の製造方法であって、波長変換層を有する細長い固体及び光学部品層を共押出する工程を含み、前記波長変換層は前記光学部品層と接触している、方法。
【請求項１９】
複数の別個の押出機は、前記波長変換層及び前記光学部品層の材料を押し出すために採用される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記押出機によって操作される前記材料は、ＰＣ−ポリカーボネート、ＰＭＭＡ−ポリ（メタクリル酸メチル）、ＰＥＴ−ポリエチレンテレフタル酸塩、及び熱形成プラスチックの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
光拡散部分を共押出する工程を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記光学部品層は、湾曲した形状として形成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記光学部品層は、レンズである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記波長変換層の材料の堆積を制御するためにインラインプロセス制御を実行する工程を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
色測定は、前記インラインプロセス制御のために実行される、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体発光体からの波長スペクトルの異なる部分にある所望の色の光を生成する、発光蛍光体、つまり、光輝性材料を含む固体線状照明用途に関する。特に以下に限定するものではないが、本発明は、スペクトルの可視部分の光、特に以下に限定するものではないが、白色光を生成するＬＥＤを基本とする照明装置に関する。更に、本発明は、そのような照明装置の光学部品、及び、照明装置及び光学部品の製造方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
白色発光ダイオード（ＬＥＤ）が、当技術分野で既知であり、相対的に最近の技術革新である。電磁スペクトルの青色／紫外線で発光するＬＥＤが開発されてはじめて、ＬＥＤを基本とする白色光源を開発することが実際的になった。知られているように、白色光を生成するＬＥＤ（「白色ＬＥＤ」）は、ＬＥＤによって出射された放射線の一部を吸収して異なる色（波長）の放射線を再出射する、光輝性材料である蛍光体を含む。例えば、ＬＥＤは、スペクトルの可視部分の青色光を出射し、蛍光体は、黄色光を再出射する。あるいは、蛍光体は、緑及び赤色の光、緑及び黄色又は黄色及び赤色の光の組み合わせを出射することができる。蛍光体により吸収されない、ＬＥＤによって出射された可視青色光の部分は、眼には白色と見える光を供給するために出射された黄色光と混光する。白色ＬＥＤは、長い動作寿命、典型的には１００，０００の多くの時間、及び、高効率のために白熱光源に潜在的に取って代わることができると予測される。既に、高輝度ＬＥＤが、車両ブレーキ灯及び表示器、並びに、交通信号灯及び懐中電灯において使用されている。
【０００３】
ＬＥＤから出射される光の強度を増大させるために、発光を集束してそれによって強度を増大させるためにプラスチック材又はガラスで作製されたレンズを含むことが知られている。図１を参照すると、高輝度白色ＬＥＤ  ２が、図示されている。ＬＥＤ  ２は、プラスチック又は金属反射カップ６内に取り付けられるＬＥＤチップ４を含み、その後、ＬＥＤチップは、封入材料（典型的にはエポキシ樹脂８）内に封入される。封入材料は、色変換を提供する蛍光体材料を含む。典型的には、カップ６の内面が、封入エポキシ樹脂８の表面上に取り付けられるレンズ１０の方へ迷光を反射するために銀メッキされる。
【０００４】
そのような装置は限界を有することが認識されており、本発明は、これらの限界を少なくともある程度緩和せんがために登場したのである。例えば、１Ｗよりも大きい高強度出力を有する高強度ＬＥＤについては、ＬＥＤの出力時の高い温度が蛍光体材料に極めて接近している点と相まると、温度依存型である光特性が発生し兼ねず、場合によっては、蛍光体材料の熱劣化が、発生し兼ねない。更に、そのようなＬＥＤによって出射された光の色の均一性が、エポキシ樹脂内の分散される蛍光体では維持し難しくなる可能性があり、光が通過する経路長が異なれば、光が遭遇して吸収される蛍光体の量が異なることになるのがその理由である。更に、そのようなＬＥＤの製作は、レンズの封入及びその後の設置のために時間がかかる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、ＬＥＤ及び蛍光体から出射された光を混光及びの配光する役目をする線状透明光学レンズを含む線状照明装置を提供する。蛍光体層は、線状光学レンズの内部空洞で湾曲した形状である。線状ＰＣＢ上のＬＥＤは蛍光体層から遠い位置に配置される。一部の実施形態では、レンズは、光の効果的な抽出のために粗面を付して製造されることが好ましい。線状照明装置は、実施例により「線状ランプ」と本明細書で称する場合がある。
【０００６】
一部の実施形態では、線状ランプは、支持体、例えば、レンズ上の内側窪み／スロットに収まるプリント回路基板上に取り付けられたＬＥＤチップのアレイを含み、内部空洞／チャンバが、レンズの内部に形成される。チャンバの壁部は、蛍光体の層を含む。回路基板の表面は、ＬＥＤチップからの光を回路基板から離れて、かつ、蛍光体の方へ反射するために反射材料で形成するか、又は、反射材料で覆うことができる。ＬＥＤチップによって出射された光は、蛍光体によりフォトルミネセンス光に変換され、ランプの最終発光出力の色調は、蛍光体を通過するＬＥＤチップから任意の残りの光の波長との、蛍光体によって出射されたフォトルミネセンス光の波長の組み合わせに（少なくともある程度）基づく。照明装置から出射される光の色は、蛍光体層内の蛍光体の蛍光体組成ならびに厚さ及び／又は負荷の適切な選択によって制御することができ、該選択によって、蛍光体から始まる出力光の比率が決まることになる。均一な出力カラーを確保するためには、蛍光体層は、均一な厚さであり、かつ、２０〜５００μｍの範囲の典型的な厚さを有することが好ましい。
【０００７】
レンズの配置及び形状は、ランプからの出射光の実際のパターンに影響を与えるように構成することができる。一部の実施形態におけるレンズは、例えば、ランプの中心軸からのレンズの半径方向の角度に実質的に対応する到達範囲（range of coverage）が得られるように所望の方向にランプから出力される出射光の集束及び配光を可能にする半円形プロファイルを有する。レンズは、任意の適切な材料、例えば、ポリカーボネート、アクリル、シリコーンなどのプラスチック材、又は、シリカを基本とするガラスなどのガラス、又は、任意の材料で作製することができる。
【０００８】
蛍光体の配置及び形状は、ランプからの出射光の実際の分散に影響を与えるように構成することができる。一部の実施形態は、蛍光体のためにランプの側面から分散される光の量を増す円錐プロファイルに備える。代替デザインは、蛍光体が、光の相対的により大きな分散を分散領域の中心の方へ提供する、実際は円錐ではなく半円形であるプロファイルを有するランプに関する。蛍光体及び／又はレンズの正確な形状は、任意の適切な出力パターン及び分布を所望通りに提供するように選択して組み合わせることができる。別の利点は、レンズは、また、光が最小の損失で透過率が非常に高い固体内の混光されるチャンバを提供する役目をするという点である。これを示す例が、ランプがチャンバにおいて赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含むときに発生し、チャンバは、これらのＬＥＤ（例えば、赤色光）からの光をレンズの内側で均一に分散させることを可能にする。
【０００９】
一部の実施形態では、レンズ内のチャンバは、空洞内のＬＥＤのアレイの挿入に十分に大きい容積を有するランプ内の空洞を供給する。これによって、ＬＥＤは、レンズ及び／又は蛍光体の内部内に、全体的に、部分的にを問わず、位置することができる。レンズ内の空洞／チャンバを実行する方法は、外部混光チャンバからの損失を回避するために、非常に単純な組み立て及び効率の向上に役立つ。
【００１０】
一部の実施形態は、透き通った、又は、透明な特性を有するレンズの光学材料を実行する、線状光学素子／線状レンズを創出する利点をもたらす。あるいは、レンズは、光源にてコリメーションを行う光導体として動作するように構成することができ、それで、光は、側面を出ることなく、距離の延長が得られるように光導体の内側を進む。光学部品は、コリメーション機能性をもたらすように適切に湾曲した側面を付して構成することができる。代替実施形態では、レンズは、反射体の長さ全体に沿って延在するようには構成されない。その代わりに、レンズは、概ね、反射体により形成された内部容積部を部分的にのみ満たす湾曲した又はドーム状の形状を形成する。共押出法を用いて、蛍光体層、レンズ、及び反射体の構造体を製造することができる。蛍光体及びレンズを単一の構成部品として共押出するという概念が、独自の権利において発明性を有すると考えられる。
【００１１】
一部の実施形態では、ランプの更なる動作効率が、チャンバ内の光学媒体、例えば、中実光学媒体を含むことによりもたらされる。チャンバ内の光学媒体は、蛍光体、ＬＥＤ、及び／又は、ＬＥＤ上に存在することができる任意の形式の封入材料の屈折率により密接に適合する屈折率を所有する材料を含む。光学媒体は、典型的には蛍光体、ＬＥＤに使用される材料、及び／又は、ＬＥＤを取り囲むために使用される任意の封入材料の屈折率に概ね該当又は適合するために材料、例えば、シリコーンを選択することができる。一部の実施形態では、ランプ構造体は、蛍光体層の特定の形状がチャンバの内側に前部レンズと中実充填材との間に埋め込まれる多層「サンドイッチ」構造体を含む。この構造体は、例えば、３つの層の全ての共押出によって製造することができる。
【００１２】
線状ランプの一部の実施形態は、レンズの全長にわたる一体成形されたチャンバを有する細長いレンズを含み、チャンバは、所望の光分布パターンをもたらすよう造形される。ＬＥＤの線状のアレイは、回路基板上に位置し、ＬＥＤの開口を含む反射材料が設置される。回路基板は、ヒートシンク上へ実装される。ヒートシンク、回路基板及び反射材料を含むアセンブリが、レンズの窪んだ端部部分にて設置されるべき１対の終板を使用してレンズに装着される。線状ランプが標準的な蛍光灯の直接的な交換品であると意図される実施形態では、標準的な蛍光灯固定具に嵌入する、Ｇ５又はＧ１３−２ピンコネクタなどの適切なコネクタを含むエンドキャップが設置される。また、所望の方向に出力光を導くためにランプに関連して外部反射体を使用してもよい。
【００１３】
レンズの画角は、ランプの照明パターンを調節するように構成可能である。画角を３６０°に増大すれば、結果的に、丸々３６０°の照明を有するランプになる。レンズの下部は、レンズが、例えば、ランプの中心軸に対して１８０°を上回るか又は下回るにて半径方向の角度にてそして照明角度を有する半円形プロファイルをもたらすように構成される。レンズの下部の角度は、外方方向又は内方方向に傾動されるランプの照明パターンに適応するように調節することもできる。
【００１４】
一部の実施形態では、観察者に対するオフ状態の照明デバイスの外観を改善するために光拡散層を設けることができる。さもなくば波長変換構成部品が黄色／橙色を有する波長の光を再び放出する原因となるであろう外的な励起光の通過を実質的に減少し得る光回折材料の粒子を光拡散層が含む。光拡散層の光回折材料の粒子は、例えば、それが青色光を散乱させる可能性を増す粒径範囲を有するように選択され、これは、つまり、光拡散層を通過して波長変換層を励起する外的な青色光が減少することを意味する。光回折粒子の粒径は、それらの粒子が蛍光体材料によって生成される光を散乱させるにつれて青色光を相対的により多く散乱させるように選択され得る。好ましくは、オフ状態での照明デバイスの白色の外観を強めるために、光拡散層内の光回折材料は、約１５０ｎｍ未満の平均粒径を有する「ナノ粒子」である。他の色を有する光を放出する光源に関しては、他の平均粒径に相当するナノ粒子であり得る。例えば、ＵＶ光源の光拡散層内の光回折材料は、約１００ｎｍ未満の平均粒径を有することができる。本発明の実施形態は、ＬＥＤ照明製品の製造に必要とされる蛍光体材料の量を低減するために使用することができ、それによって、蛍光体材料の比較的高価な性質が影響するそのような製品の製造費を低減することができる。具体的には、光回折材料の粒子で構成されている光拡散層の追加は、選択された発光色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を実質的に低減することができる。異なる方法を用いて、ＬＥＤランプに光散乱材料を導入することができ、これによって、出射光の選択された色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を実質的に低減することができる。更に、光拡散層は、放出光の選択された色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を更に低減するために、波長変換構成部品において、追加の散乱（又は反射／回折）粒子と組み合わせて使用することができる。１つの可能な方法は、光散乱材料が別個の層内に含まれるものである。別の可能な方法は、光散乱材料が蛍光体を含む層内に含まれるものである。別の可能な方法は、光散乱材料がレンズ内に導入されるものである。また、上記の任意の組み合わせを実行してもよい。例えば、光散乱材料は、蛍光体の層及びレンズ内の両方に導入することができる。更に、光散乱材料は、別個の層及び蛍光体の層内の両方に含めることができる。更に、光散乱材料は、別個の層、蛍光体の層及びレンズのそれぞれに含めることができる。
【００１５】
代替方法を取って、ランプのオフ状態の白色外観を改善することができる。例えば、テクスチャード加工をランプの外面に組み込んで、例えば、レンズの外面におけるランプのオフ状態の白色外観を改善することができる。更に別の可能な方法は、黄色蛍光体層の直後、かつ、透き通った線状光学素子の前に肉薄白色層を実装することである。この３層構造体であれは、オフ状態の白色外観となるが、主要光学素子は、それでも（拡散状態／曇りではなく）透き通っている。この方法は、白色外観を依然としてもたらしながら線状レンズ光学素子の配光パターンを保存するという利点を有する。
【００１６】
「混光チャンバ」として内部空洞を使用する方法は、同様に非線状ランプに適用することができる。一部の実施形態では、レンズは、中実半球形形状を含み、ＬＥＤチップは、全体として蛍光体のプロファイルの内部内に含まれるように照明装置のチャンバ内に取り付けられるＬＥＤ照明装置を提供する。しかしながら、レンズは、所望通りに任意の適切な形状をもたらすように製作することができる。例えば、本発明の実施形態による代替ＬＥＤ照明装置は、レンズが中実卵形形状を含むものである。
【００１７】
線状ランプ実施形態に関しては、任意の適切な製造法を採用して、ランプアセンブリを製造することができる。例えば、スクリーン印刷を用いてインクをレンズ表面上へ直接に印字する印刷法を採用することができる。蛍光体インクをレンズ上へ被覆するためにローラーコーターを使用するこのような、他の印刷技法を用いて、蛍光体を印刷及び／又は被覆することができる。スプレーコーティングは、蛍光体をレンズ上へ被覆するために用いることができる別の技法である。ラミネート加工を行って、線状ランプを製造することもできる。この方法では、例えば、透き通った担体層の有無を問わず、蛍光体材料の別個のシートを製造する。その後、蛍光体のシートを光レンズ／管構造体上へ積層する。共押出法を実行して、線状ランプ装置を製造することができる。２つの押出機を使用して、蛍光体の層及びレンズの材料を創出する単一の工具を提供することができ、この方法では、２つの層を同時に創出して合わせて製造する。レンズ内のチャンバが中実光学媒体を含む場合、共押出方法を用いて、３つの押出機で３層を製造することができる。
【００１８】
一部の実施形態では、蛍光体部分と、レンズと、反射体部分とを一体式に含む多層光学部品を提供する。３重押出法を利用して、多層光学部品を製造することができ、３つの押出機を使用して、蛍光体、レンズの材料、及び反射体の材料の層を創出する単一の工具を提供する。３つの押出機を使用して、蛍光体、レンズの材料、及び反射体の材料を含め、材料の３つの別個の層を創出する単一の工具を提供する。この方法では、３つの層を同時に創出して合わせて製造する。この方法は、大部分又は全ての熱形成プラスチックを含め、多種多様な原料物質、例えば、ＰＣ−ポリカーボネート、ＰＭＭＡ−ポリ（メタクリル酸メチル）、及び、ＰＥＴ−ポリエチレンテレフタル酸塩）と共に用いることができる。この３重押出法では、射出成形材料に使用されるペレットと全く同じか又は類似のペレットを概ね使用することができる。レンズ内のチャンバが中実光学媒体を含む場合、４重押出方法を用いて、４つの押出機で複数の層を製造することができる。
【００１９】
一部の実施形態では、ＬＥＤのアレイを有する回路基板が、支持体に取り付けられ、かつ、該支持体と熱連通している。反射体は、多層光学部品の中央部分から離れて延在する下部フランジ部分を有して形成される。フランジ部分は、支持体の経路内に入るように構成される。
【００２０】
一部の実施形態では、ＬＥＤのアレイを有する多層光学部品を製造する共押出加工が利用され、ＬＥＤ  ２２が、共押出機器内に供給される構造体に装着されて、多層光学部品は、形成されているときにＬＥＤを有する回路基板に固定されるようになっている。
【００２１】
ランプの内チャンバは、光学媒体で満たすことができる。チャンバ内の光学媒体は、蛍光体、ＬＥＤ、及び／又は、ＬＥＤ上に存在することができる任意の形式の封入材料の屈折率により密接に適合する屈折率を所有する材料、例えば、中実材料を含む。光学媒体は、典型的には蛍光体（ＬＥＤ）に使用される材料、及び／又は、ＬＥＤを取り囲むために使用される任意の封入材料の屈折率に概ね該当又は適合するためにいずれの適切な材料、例えば、シリコーンを選択することができる。レンズ内のチャンバが中実光学媒体を含む場合、共押出方法を用いて、例えば、押出機を光学媒体の材料用に追加することによって光学媒体も含むように多層光学部品を製造することができる。
【００２２】
光拡散／散乱材料を多層光学部品に関連して使用することができる。光拡散／散乱材料は、出射光の選択された色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を低減するために有用である。光拡散／散乱材料は、ランプのオフ状態の白色外観を改善するためにも有用である。光拡散／散乱材料は、多層光学素子の層のいずれにも含めることができる。例えば、光拡散／散乱材料は、蛍光体を含む層、レンズに追加される層、完全に別個の層として含まれる層、又は、上記の任意の組み合わせに組み込むことができる。
【００２３】
開示する実施形態のいずれにおいても、中実光学媒体及び蛍光体の組み合わせは、ＬＥＤを取り囲む容積を完全に満たすが、材料のその層内に一体式に蛍光体も含む材料の層によって置き換えることができる。これによって、ハイブリッド遠隔蛍光体／非遠隔蛍光体方法が得られ、これによって、蛍光体は、内部空洞を満たす材料の層内に位置するが、蛍光体の一部は、（ＬＥＤの近傍の材料の内側部分において）ＬＥＤに極めて近接して位置するが、蛍光体の多くは、実際には（ＬＥＤから離れて材料の外側部分において）ＬＥＤには全く遠い。したがって、この方法は、遠隔蛍光体デザインの利点の多くをもたらし、また、同時に、空気界面の排除による屈折率における不整合の排除のために光変換効率を最大化する。製造も、より安価で、かつ、より簡単になり得、押出法及び装置では、蛍光体材料のための押出機及び光学媒体材料のための別個の押出機ではなく、材料の単一の層を押出しさえすればよいからである。
【００２４】
いくつかの実施形態は、高い側壁を有する反射体を含む。側壁は、ランプ形成する出射された光を所望の方向に集束するために有用である。
【００２５】
一部の実施形態により、１つ以上の線状照明装置が、標準的な白熱電球の代替品を成すためにエンベロープの中で設置される。ランプは、ランプを従来の照明デバイス内で使用することを可能にする標準的な電気コネクタ（例えば、標準的なエジソンタイプコネクタ）を含むことができる。線状照明装置は、垂直に配向され、ランプ内で軸方向に延在する。内部的には、線状照明装置内のＬＥＤは、ランプの中心軸から半径方向に配向される。この構成は、所望の発光プロファイルをもたらすように選択された線状照明装置の正確な寸法（例えば、長さ、幅）で、広範囲にわたる出射角度にわたってランプからの良好な全体的な発光パターンをもたらす。エンベロープは、任意の適切な形状で構成することができる。一部の実施形態では、エンベロープは、標準的な電球形状を含む。これによって、ランプを、標準的な白熱電球でその他の方法で実行することができる任意の用途／場所において使用することができる。エンベロープは、拡散体を含むか、又は、拡散体に関連して使用することができる。一部の実施形態では、散乱粒子が、材料の更なる層としてエンベロープにて供給されるか、又は、エンベロープの材料内に直接に組み込まれる。
【００２６】
インラインテストを上記の方法のいずれかを用いて採用して、最終的な製造された製品のばらつきを制御及び最小限に抑えることができる。共押出システムでは、インラインテストを行う１つの可能な方法は、押出中に能動的に製品の色を測定する色彩計又は分光計を取り付けることである。この測定具であれば、概ね、冷却浴及び乾燥機の後であるが切断前にライン内に取り付けられることになる。色測定によって、リアルタイムフィードバックが、２つの押出ねじの相対圧力を変わることにより層の厚さを調節する押出システムに供給される。蛍光体層は、押出が行われる間に製品の色をリアルタイムで調節するためにより肉厚又はより肉薄であるように製造される。これによって、押出工程中にリアルタイムで品質チェックを実行することができると同時に単一のビン精度を有することができる。類似のインラインテストを方法を印刷及びコーティング方法と共に使用することができる。
【００２７】
一部の実施形態では、レンズの外面の長さＬ１は、蛍光体部分の表面の長さＬ２を超える。長さＬ２は、一部の方法では、Ｌ１の少なくとも２倍である。
【００２８】
光学部品は、半球状端部と、ＬＥＤパッケージに取り付け可能である平面端部とを有する軸方向の長さｌ及び半径ｒの円筒体を含むことができ、蛍光体は、構成部品の円筒周面及び半球面上に設置される。一部の実施形態では、アスペクト比は、３：１である（が、他の比率を特定の実施形態において採用してもよい）。
【００２９】
本発明の一部の実施形態により、ＳＱＥ損失が、以下の要素、（ｉ）遠隔蛍光体、結合光学素子（ｉｉ）、及び（ｉｉｉ）１：１を上回るアスペクト比を有する蛍光体波長変換層の一部又は全部をランプデザインに実行することによって有意に排除又は低減される。
【００３０】
本記載の実施形態の特徴は本発明の範囲から逸脱することなく組み合わせることができることが理解されよう。更に、複数の従属請求項が企図されている。例えば、先の段落先の段落[０００５]〜[００２９]で開示した主題は、任意の組み合わせで組み合わせることができる。
【００３１】
本発明の態様、物体及び利点の更なる詳細を、以下の詳細な説明、図、及び請求項に記載する。前述の概要及び以下の詳細な説明は、いずれも例示的かつ説明的なものであり、本発明の範囲を限定する意図のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】既に説明したような既知の白色ＬＥＤの概略図である。
【図２】ＬＥＤ照明装置の概略図である。
【図３】ＬＥＤ照明装置の概略図である。
【図４】ＬＥＤ照明装置の概略図である。
【図５】ＬＥＤ照明装置の概略図である。
【図６】ＬＥＤ照明装置の概略図である。
【図７】ＬＥＤ照明装置の概略図である。
【図８】本発明の実施形態に係る、ＬＥＤ線状ランプ照明装置の端面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る、ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る、ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１３】本発明の代替実施形態に係る、ＬＥＤ線状ランプ照明装置の端面図である。
【図１４Ａ】ＬＥＤ線状ランプ照明装置の更なる実施形態の端面図である。
【図１４Ｂ】ＬＥＤ線状ランプ照明装置の更なる実施形態の端面図である。
【図１５】散乱粒子を有するＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１６】散乱粒子を有するＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１７】散乱粒子を有するＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図１８】内部チャンバを有するＬＥＤ照明装置の概略断面図である。
【図１９】内部チャンバ及び卵形レンズ形状を有するＬＥＤ照明装置の概略断面図である。
【図２０】散乱粒子を有する代替ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図２１】散乱粒子を有する代替ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図２２】散乱粒子を有する代替ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図２３】ＬＥＤ線状ランプ構成部品の概略端面図である。
【図２４】図２３の構成部品を利用する例示的なランプの発光パターンの図である。
【図２５】ＬＥＤ線状ランプ構成部品の概略端面図である。
【図２６】図２５の構成部品を利用する例示的なランプの発光パターンの図である。
【図２７Ａ】レンズがコリメーション機能性をもたらすＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図２７Ｂ】代替ＬＥＤ線状ランプ照明装置の概略図である。
【図２８】特定のアスペクト比がもたらされるＬＥＤ線状ランプ構成部品端面図である。
【図２９】本発明の一部の実施形態に係る、多層光学部品を有するランプの端面図を示す。
【図３０】光学媒体がチャンバ内に設置される多層光学部品を有するランプの端面図を示す。
【図３１】散乱粒子を更に含む多層光学部品を有するランプの端面図を示す。
【図３２】チャンバ内に設置された光学媒体が光輝性材料を含む多層光学部品を有するランプの端面図を示す。
【図３３】反射体が高い壁を含む多層光学部品を有するランプの端面図を示す。
【図３４】垂直に配向された線状光装置を有するＬＥＤランプ斜視図である。
【図３５】垂直に配向された線状光装置を有するＬＥＤランプ斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の理解が深まるよう、添付の図面を参照し、例としてのみ、本発明の実施形態を説明する。図面は、以下の通りである。
【００３４】
図２を参照すると、選択された色の光、例えば、白色光を生成するＬＥＤ照明装置２０が図示されている。照明装置２０は、光、好ましくは３００〜５００ｎｍの範囲の波長の放射線を生成するように動作可能であるＬＥＤチップ２２、好ましくは窒化ガリウムチップを含む。ＬＥＤチップ２２は、光を照明装置の出力部の方へ反射するために金属銀が内面上に堆積されたステンレス鋼の外被又は反射カップ２４の内側に取り付けられる。凸面レンズ２６が、装置から出力された光を集束するために設置される。例示する実施例では、レンズ２６は、形は実質的に半球状である。レンズ２６は、ポリカーボネート、アクリル、シリコーンなどのプラスチック材、又は、シリカを基本とするガラスなどのガラス、又は、ＬＥＤチップ２２により生成された光の波長に対して実質的に透明な任意の材料で作製することができる。
【００３５】
図２では、レンズ２６は、レンズが外被２２に取り付けられる前に蛍光体３０の層が設けられる平面の、実質的に平坦な表面２８を有する。蛍光体３０は、窒化物及び／又は硫酸塩蛍光体材料、酸化窒化物及び酸化硫酸塩蛍光体、ガーネット材料（ＹＡＧ）、又は、量子ドット材料などの任意の光輝性材料を含むことができる。典型的には粉体の形である蛍光体は、エポキシ又はシリコーン樹脂などの接着材料、又は、透明な高分子材料と混合され、混合物が、その後、蛍光体層３０をもたらすためにレンズの表面に塗布される。この混合物は、塗装、滴下、若しくは噴霧、又は、当業者に容易に明らかとなろう他の堆積技術により塗布することができる。更に、蛍光体混合物は、光出力の均一化を確保するためにチタン酸化物、シリカ、又はアルミナなどの光拡散材を更に含むことが好ましい。
【００３６】
照明装置から出射される光の色は、蛍光体層内の蛍光体の蛍光体組成ならびに蛍光体層の厚さ及び／又は蛍光体の重量負荷の適切な選択によって制御することができ、該選択によって、蛍光体から始まる出力光の比率が決まることになる。均一な出力色を確保するためには、蛍光体層は、均一な厚さであり、かつ、２０〜５００μｍの範囲の典型的な厚さを有することが好ましい。
【００３７】
そのような照明装置の利点は、蛍光体をＬＥＤパッケージにおいて封入材料内に組み込む必要がないという点である。更に、装置により出力された光の色は、適切な蛍光体層を有する異なるレンズを設置することによって容易に変えることができる。これによって、一般的なレーザパッケージの大量生産が可能である。更に、そのようなレンズは、ＬＥＤ照明装置において直接的な色変換を行う。
【００３８】
図３を参照すると、蛍光体３０がレンズ２６の凸面外面３２上の層として設置される更なるＬＥＤ照明装置２０が図示されている。この実施形態では、レンズ２６は、形態においてドーム状である。
【００３９】
図４は、レンズ２６が実質的に半球状のシェルを含み、蛍光体３０がレンズ２６の内面３４上に設置されるＬＥＤ照明装置２０を示す。蛍光体を内面上に設置する利点は、レンズ２６は、その後、ＬＥＤ及び蛍光体のために環境保護を行うという点である。あるいは、蛍光体は、レンズ２６（図示せず）の外面の層として塗布することができる。
【００４０】
図７は、光学部品が中実の実質的に球面のレンズ２６を含み、蛍光体が球面４４の少なくとも一部上に設置される。ＬＥＤ照明装置２０を示す。好適な装置では、例示するように、蛍光体は、表面の一部のみに塗布され、該表面は、その後、外被により画定された容積部内に取り付けられる。このようにレンズ２６を取り付けることにより、これによって蛍光体３０の環境保護が行われる。
【００４１】
図５は、光学部品であるレンズ２６が実質的に球面のシェルを含み、蛍光体３０が、内面３６又は球状３８外面の少なくとも一部上の層として堆積され、ＬＥＤチップ２２が、球面シェル内に取り付けられるＬＥＤ照明装置２０を示す。放射線の均一な出射を確保するために、有利なことに、複数のＬＥＤチップが組み込まれ、チップは、それぞれ異なる方向に光を出射するように配向される。そのような形態は、既存の白熱光源（電球）に取って代わる光源として好適である。
【００４２】
図６を参照すると、光学部品２６が中空円筒形を含み、蛍光体が内面４０又は湾曲した外面４２に適用される、更なるＬＥＤ照明装置２０が図示されている。そのような装置では、レーザチップは、円柱体の軸線に沿って配置されるレーザチップの線状のアレイを含むことが好ましい。あるいは、レンズ２６は、中実円柱体（図示せず）を含むことができる。
【００４３】
図６の実施形態は、典型的には長い管状のプロファイルを有する照明装置である線状照明装置／線状ランプ２１の実施例を概ね示す。これらのランプは、多くのオフィス又は作業空間環境において一般的であり、多くの商業ビル及び企業ビルは、標準的なサイズ線状ランプ（例えば、標準的な管状Ｔ５灯、Ｔ８灯及びＴ１２灯）に適合するよう天井において照明器具及び天井窪み／みぞを通常組み込む。
【００４４】
線状ランプは、通常、蛍光灯技術で実行され、かつ、水銀蒸気を励起するために電気を使用するガス放電灯を包含する。しかしながら、従来の蛍光を基本とするランプには多くの短所がある。例えば、蛍光灯内の水銀は、有毒であると考えられ、蛍光灯の破断は、特にダクト又は空気通路においては、（環境保護局による推奨に従って）水銀を除去するために高価なクリーンアップ対策が必要がある場合がある。更に、蛍光灯は、一部には、そのようなランプにおいて電流を調節するためにバラストを使用する要件のために製造経費が極めて高くなり兼ねない。更に、蛍光灯は、かなり高い欠陥率及び相対的に低い動作寿命を有する。
【００４５】
これとは対照的に、ＬＥＤを基本とする線状ランプは、蛍光灯に関連したこれらの問題を克服している。蛍光灯とは異なり、ＬＥＤを基本とする線状ランプは、水銀を必要としない。ＬＥＤを基本とするランプの方が、蛍光灯と比較すると、ワット数当たりの高いルーメンを生成することができ、同時に、低い欠陥率及び高い運転寿命を有する。
【００４６】
図６に示す方法は、線状ランプにより生成された光が全ての方向に出射される装置を提供する。蛍光体３０の層及びレンズ／光学部品２６は、ＬＥＤ  ２２の線状のアレイを完全に取り囲む。したがって、ランプにより生成された光は、ランプの中心軸から丸々３６０°の方向にわたって出射される。
【００４７】
図８は、光が線状ランプから選択された方向に出射される、本発明の実施形態に係る、ＬＥＤを基本とする線状ランプ２１を示す。アレイのＬＥＤチップ２２が、レンズ２６上で内側窪み２３に収まる支持体、例えば、プリント回路基板２５上に取り付けられる。内部空洞／チャンバ３３が、レンズ２６の内部に形成される。チャンバ３３の壁部は、蛍光体３０の層を含む。一部の実施形態におけるＬＥＤチップ２２は、光、好ましくは３００〜５００ｎｍの範囲の波長の放射線を生成するように動作可能である窒化ガリウムチップを含む。回路基板２５の表面は、ＬＥＤチップ２２からの光を回路基板２５から離れて、かつ、蛍光体３０の方へ反射するために反射材料５２で形成するか、又は、覆うことができる。
【００４８】
ＬＥＤチップ２２のアレイ内のＬＥＤのそれぞれは、光抽出カバー２７で覆うか、又は別の方法で封入することができる。光抽出カバー２７は、ＬＥＤ  ２２の屈折率と内部チャンバ３３内の空気の屈折率との間で過剰な不整合を低減する。屈折率内の任意の不整合があれば、ＬＥＤの有意な部分が総ＬＥＤ光出力から失われれる原因になり兼ねない。光抽出カバー２７を含むことによって、これは、屈折率における過剰な不整合を低減する一助になり、増大ランプ２１の全体的な光変換効率が促進される。
【００４９】
ＬＥＤチップ２２によって出射された光は、蛍光体３０によってフォトルミネセンス光に変換される。ランプの最終発光出力の色調は、蛍光体３０を通過するＬＥＤチップ２２からの任意の残りの光の波長との、蛍光体３０によって出射されたフォトルミネセンス光の波長の組み合わせに（少なくともある程度）基づく。照明装置から出射される光の色は、蛍光体層内の蛍光体の蛍光体組成ならびに厚さ及び／又は負荷密度の適切な選択によって制御することができ、該選択によって、蛍光体から始まる出力光の比率が決まることになる。均一な出力カラーを確保するためには、蛍光体層は、均一な厚さであり、かつ、２０〜５００μｍの範囲の典型的な厚さを有することが好ましい。
【００５０】
ランプ２１から出射光の実際のパターンは、レンズ２６の装置によって影響を受ける。この実施形態におけるレンズ２６は、例えば、ランプの中心軸からのレンズ２６の半径方向の角度に実質的に対応する到達範囲（range of coverage）が得られるように所望の方向にランプ２１から出力される出射光の集束及び配光を可能にする半円形プロファイルを有する。レンズ２６は、任意の適切な材料、例えば、ポリカーボネートなどのプラスチック材、又は、シリカを基本とするガラスなどのガラス、又は、任意の材料で作製することができる。
【００５１】
ランプ２１から光の配光は、チャンバ３３内の蛍光体３０の形状によっても影響を受ける。図８に示すランプ２１は、蛍光体３０のために、ランプ２１の側面から分散される光の量を増す円錐プロファイルを有する。図１３は、蛍光体３０が本質的に円錐ではなく半円形であるプロファイルを有する代替デザインを示す。この方法は、配光領域の中心に向う光の相対的により大きな配光を提供する。蛍光体３０及び／又はレンズ２６の正確な形状は、任意の適切な出力パターン及び分布を所望通りに提供するように選択して組み合わせることができる。
【００５２】
チャンバ３３は、空洞内のＬＥＤ  ２２の挿入に十分に大きい容積を有するランプ２１内の空洞（本明細書では「混光チャンバ」ともいう）をもたらす。これによって、ＬＥＤ  ２２は、レンズ２６及び／又は蛍光体３０の内部内に、全体的に又は部分的に、位置することができる。
【００５３】
図８の方法では、窪み／スロット２３が、ＰＣＢ  ２５又はチップオンボード（ＣＯＢ）アレイの直接設置に対応するためにレンズ２６の外形に組み込まれる。図１４の方法では、スロットが、ＰＣＢ  ２５が摺動してスロット内へ支持されることを可能にするためにレンズ２６内に形成した。ＰＣＢ又はＣＯＢ面は、蛍光体３０の方へＬＥＤ出射光を反射するために反射層又はコーティング５２が設置される。レンズ２６の底面は、反射材料５０で覆うこともできる。レンズ２６内の空洞／チャンバ３３を実行する方法は、外部混光チャンバからの損失を回避するために、非常に単純な組み立て及び効率化に役立つ。
【００５４】
この装置によりもたらされる利点は、チャンバが最小の損失で非常に透明な固体内での混光に備えるという点である。これを示す例が、ランプがチャンバにおいて赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含むときに発生し、チャンバは、これらのＬＥＤ（例えば、赤色光）からの光をレンズの内側で均一に分散させることを可能にする。内部混光チャンバによりもたらされる利点には、様々な理由がある。例えば、１つの理由は、内部混光チャンバの配置は光の壁部横断出射に備えるからである。たとえ反射体が依然としてランプの「床」上に設置されたとしても、混光チャンバを通過する光の多くは、反射体から反射する必要なく蛍光体の壁部間を横断することになり、光生成のためのランプの効率が向上する。装置によりもたらされる別の利点は、装置がランプ内の個々のＬＥＤを有する点光源衝撃を除去するという点である。それぞれのＬＥＤは、光（例えば、青色光又は赤色光）の点光源であるが、ＬＥＤが壁部が蛍光体で覆われたチャンバ内にあるので、蛍光体によって出射された光は、ＬＥＤの点光源の影響を視覚的に不明瞭にすることになる。更に別の利点は、現在の装置によりもたらされる指向性である。大部分の蛍光代替ランプは、天井又は壁部固定具に挿入されることになることから、出射光は（例えば、天井又は壁部から離れて）所望の方向に供給されることになる可能性がある。レンズ及び内部のチャンバ構成を使用するこの実施形態は、所望の方向での出射光の指向性を高める。本発明の実施形態によりもたらされる別の利点は、ランプを製造するために必要とされる蛍光体の量をランプの所与のサイズが得られるように最小限に抑えることができるという点である。たとえランプの外部の寸法がレンズの寸法のために極めて大きくなる場合があるとしても、内部チャンバの表面積の低減は、実際にランプに必要とされる蛍光体が遥かに少量化されることを意味する。小さい内部チャンバの更なる利点は、オフ状態のランプを見たときに蛍光体構成部品の見掛けのサイズを低減するという点である。
【００５５】
レンズ２６の光学材料に透き通った、又は、透明な特性を有たせると、線状光学品／線状レンズを創出する利点が得られる。あるいは、レンズは、光源にてコリメーションを行う光導体として動作するように構成することができ、それで、光は、側面を出ることなく、距離の延長が得られるように光導体の内側を進む。例えば、図２７Ａは、光学部品２６がコリメーション機能性をもたらすために適切に湾曲した側面を付して構成されるランプを示す。この装置では、特定の角度にてレンズ２６の壁部に衝突する蛍光体３０から出射される光は、例えば、レンズ２６の光導体効果に少なくともある程度基づいて、反射して下方方向にそれらの壁部から離れる。この結果は、反射材料５０をレンズ２６の壁部上に含める必要なく達成可能であるが、反射材料５０の介在により、光が下方方向に出射される効率を改善することになる。
【００５６】
図２７Ｂは、レンズ２６が反射体５０の長さ全体に沿って延在するようには構成されないランプ２１の代替実施形態を示す。その代わりに、レンズ２６は、概ね、反射体５０によって形成された内部容積部を部分的にのみ満たす湾曲した又はドーム状の形状を形成する。レンズ２６及び反射体５０の適切な構成によって、この方法では、任意の所望の発光特性を有する直接的なランプ代替品を形成することができる。図２７Ａ及び２７Ｂの両方の方法では、共押出加工を用いて、蛍光体層、レンズ、及び反射体の構造体を製造することができる。
【００５７】
図８の実施形態では、光は、コリメータなしで概ね構造化されない。しかしながら、この実施形態では、より小さい線状光源（蛍光体層）に結合される透き通った材料を有する線状レンズ光学素子を創出するものではない。この組み合わせ式システムによって、空気界面が遠隔蛍光体層と光学素子の間にないので、最小の損失で配光パターンを正確に制御することができる。図内の横断面は、単一のユニットへと共に結合された光源及び単一の光学素子を示す。光源に対して線状レンズの形状を設計することによって特定の線状ビームパターンを構成することが可能である。実際は、レンズ２６を使用して、例えば、ランプからの出射光を集束することによってランプによって生成された光の出射後の特性を形作ることができる。
【００５８】
一部の実施形態では、ランプの更なる動作効率が、光学媒体をチャンバ３３内に含めることによってもたらされる。チャンバ内の光学媒体３３は、蛍光体３０、ＬＥＤ  ２２、及び／又は、ＬＥＤ  ２２上に存在することができる任意の形式の封入材料の屈折率により密接に適合する屈折率を所有する材料、例えば、中実材料を含む。１つの理由つまり光学媒体を使用することは、ＬＥＤ  ２２と蛍光体３０との間に存在する空気界面を排除するためである。この実施形態により対処される問題は、蛍光体３０の材料の屈折率とランプ２１の内部容積部３３内の空気の屈折率との間に不整合があるという点である。空気とランプ構成部品との間の界面の屈折率のこの不整合の為に、光の有意な部分が熱生成の形で失われる場合がある。その結果、入力電力の所与の量が得られるように生成される光の量が少なくなり、熱量が過剰になる。チャンバ３３を光学媒体５６で満たすことにより、この方法によって、光をランプの内部容積部に、該内部容積部内で、及び／又は、該内部容積部を介して出射することができ、空気界面について屈折率の過剰な不整合により引き起こされる損失を招かなくて済む。光学媒体５６は、典型的には蛍光体３０、ＬＥＤ  ２２に使用される材料、及び／又は、ＬＥＤを取り囲むために使用される任意の封入材料の屈折率に概ね該当又は適合するために材料、例えば、シリコーンを選択することができる。光学媒体を実行する例示的な方法に関する更なる詳細は、２０１２年６月８日出願の「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌａｍｐｓ  Ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」と題された米国特許仮出願第６１／６５７，７０２号で説明されており、この特許は、全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【００５９】
図９、１０、１１及び１２は、特定の本発明の実施形態による線状ランプ２１の構成部品の図を示す。図９は、端面図であり、図１２は、線状ランプ２１の分解端面図である。図１０は、図１１で更に拡大されているランプ２１の分解斜視図である。線状ランプ２１は、レンズ２６の全長にわたる一体成形されたチャンバ３３を有する細長いレンズ２６を含む。チャンバ３３は、所望の配光パターンをもたらすように造形される。線状ランプ２１のこの本実施例では、空洞３３が、ドーム状プロファイルで図示されている。蛍光体３０の層が、チャンバ３３内に設置される。
【００６０】
ＬＥＤ  ２２の線状のアレイが、回路基板２５上に位置する。任意の適切な方法を採用して、ＬＥＤ  ２２のアレイを実装することができる。例えば、ＬＥＤアレイは、チップオンボード（ＣＯＢ）構成を使用して実装することができる。ＬＥＤ  ２２の開口を含む反射材５２（例えば、反射テープ又は紙）が設置される。回路基板２５が、ヒートシンク５４上へ実装される。ヒートシンク５４、回路基板２５及び反射材５２を含むアセンブリが、レンズ２６の窪んだ端部部分にて設定されるべき１対の終板２９を使用してレンズ２６に装着される。終板２９は、１組の４つのねじ穴（図９には図示せず）を含む。上２つのねじ穴は、レンズ２６の開口部までのねじの挿入のためのものである。下２つのねじは、ヒートシンク５４の開口部へのねじの挿入のためのものである。
【００６１】
線状ランプ２１がＴ５、Ｔ８、又はＴ１２蛍光灯などの標準的な蛍光灯の直接的な代替品であることが意図される実施形態では、標準的な蛍光灯固定具に嵌入するＧ５又はＧ１３−２ピンコネクタなどの適切なコネクタを含むエンドキャップ（図示せず）を提供する。外部反射体（図示せず）も、ランプ２１から出力光を所望の方向に導くためにランプ２１に関連して使用することができる。ランプ２１の配向の方向は、必要に応じて調節されることになる。例えば、ランプは、通常、天井固定具に設置されるときに下方方向に（例えば、レンズ２６が反射体より下方にて下方を向いた状態で）に向けられることになる。
【００６２】
レンズ２６の下部は、ランプの中心軸から測定されたときに、例えば、レンズ２６について半径方向の画角を調節することによってランプ２１の照明パターンを調節するように構成可能である。レンズのプロファイルが中心軸から丸々３６０°にわたって延在する場合、これによって、結果的に、例えば、図６のランプに示すように、３６０°の照明を有するランプが得られることになる。レンズの下部の角度は、ランプの照明パターンに適応するように調節することもできる。図１４Ａは、レンズ２６の下部は、例えば、部分５０が、ランプによって出射された光の広がりを改善させるために外方方向に傾動される場合に、レンズ２６が、ランプ２１の中心軸に対して１８０°を若干上回る角度にて半径方向の角度を有する半円形プロファイルをもたらすように構成される、本発明の実施形態の端面図を示す。代替実施形態は、レンズ２６の下部が内方方向に傾動されるように構成することができる。図１４Ｂは、レンズ２６の下部は、例えば、部分５０が、選択された方向にランプによって出射された光の集中を改善させるために内方方向に傾動される場合に、レンズ２６が、ランプ２１の中心軸に対して１８０°を若干下回る角度にて半径方向の角度を有する半円形プロファイルをもたらすように構成される、本発明の実施形態の端面図を示す。
【００６３】
本発明の実施形態が対処する、従来のＬＥＤ照明デバイスに伴う１つの問題は、オフ状態でのデバイスの非白色の外観である。オン状態の間は、ＬＥＤチップ又はダイは青色光を生成し、その青色光のいくらかがその後に１つ又は複数の蛍光体によって吸収されて、黄色光（又は緑色と赤色の光、緑色と黄色の光、緑色と橙色の光、若しくは黄色と赤色の光の組み合わせ）として再び放出される。ＬＥＤによって生成された青色光のうち、蛍光体が放出した光と組み合わされ、蛍光体材料によって吸収されなかった部分は、人の目にほぼ白色に見える光を提供する。しかし、オフ状態では、ＬＥＤチップ又はダイは、青色光を全く生成しない。代わりに、遠隔蛍光体照明装置によって生成される光は、波長変換コンポーネントの蛍光体材料を励起する外部の光（例えば太陽光又は室内照明）に少なくとも部分的に基づくものであるために、黄色っぽい色、黄色−橙色、又は橙色をフォトルミネセンス光にもたらす。ＬＥＤチップ又はダイが全く青色光を生成しないということは、残りの青色光が波長変換構成部品（例えば、蛍光体３０）のフォトルミネセンス光からの黄色／橙色の光と混ざり合って白色に見える光を生成することが全くないことを意味する。結果として、照明デバイスは、黄色っぽい色、黄色−橙色、又は橙色に見える。これは、白色の外観の照明を求めている潜在購買者又は顧客にとって望ましくない場合がある。
【００６４】
図１５の実施形態により、光拡散層３１は、視認者に対するオフ状態のデバイスの外観を向上させることによってこの問題に対処する利点をもたらす。部分的には、これは、さもなくば波長変換コンポーネントが黄色／橙色を有する波長の光を再び放出する原因となるであろう外的な励起光の通過を実質的に減少し得る光回折材料の粒子を光拡散層３１が含むことによる。光拡散層３１の光回折材料の粒子は、例えば、それが青色光を散乱させる可能性を増す粒径範囲を有するように選択され、これは、つまり、光拡散層を通過して波長変換層を励起する外的な青色光が減少することを意味する。したがって、波長変換コンポーネントが黄色っぽい光をより少なく放出することになるので、遠隔蛍光体照明装置は、オフ状態でより白色の外観を有することになる。
【００６５】
光回折粒子の粒径は、それらの粒子が蛍光体材料によって生成される光を散乱させるにつれて青色光を相対的により多く散乱させるように選択され得る。そのような光拡散層は、確実に、オフ状態の間、デバイスが受け取った外的な青色光のより多くの部分を光回折材料によって散乱させて波長変換層から離れるように方向づけ、外的発生源からの光子が蛍光体材料粒子と相互作用する可能性を下げ、黄色っぽい色／橙色のフォトルミネセンス光の生成を最低限にする。しかし、オン状態の間は、ＬＥＤ光源からの励起光によって引き起こされる、蛍光体が生成する光は、それにもかかわらず拡散層を通過することができ、散乱される可能性は比較的低い。好ましくは、オフ状態での照明デバイスの白色の外観を強めるために、光拡散層内の光回折材料は、約１５０ｎｍ未満の平均粒径を有する「ナノ粒子」である。他の色を有する光を放出する光源に関しては、他の平均粒径に相当するナノ粒子であり得る。例えば、ＵＶ光源の光拡散層内の光回折材料は、約１００ｎｍ未満の平均粒径を有することができる。
【００６６】
したがって、光散乱材料の平均粒径の適切な選択によって、光拡散層が、光輝性材料によって放出される他の色、具体的には緑色及び赤色よりも容易に励起光（例えば青色光）を散乱するように、光拡散層を構成することが可能である。例えば、１００ｎｍ〜１５０ｎｍの平均粒径を有するＴｉＯ２粒子は、緑色光（５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ）又は赤色光（６３０ｎｍ〜７４０ｎｍ）を散乱するよりも青色光（４５０ｎｍ〜４８０ｎｍ）を散乱する可能性が２倍以上高い。別の実施例として、平均粒径が１００ｎｍのＴｉＯ２粒子は、緑色又は赤色光を散乱するよりもほぼ３倍多くの（２．９＝０．９７／０．３３）青色光を散乱するであろう。平均粒径が２００ｎｍのＴｉＯ２粒子は、緑色又は赤色光を散乱するよりも２倍以上多くの（２．３＝１．６／０．７）青色光を散乱するであろう。本発明のいくつかの実施形態によると、光回折粒子の粒径は、好ましくは、蛍光体材料によって生成される光の比較的に少なくとも２倍の青色光をそれらの粒子が散乱するように選択される。
【００６７】
本明細書の実施形態により対処され得る遠隔蛍光体デバイスに伴う別の問題は、発射角に伴う発光色の変化である。この問題は、ＣＯＡ（角度に対する色）（Color Over Angle）と一般に呼ばれている。遠隔蛍光体層は、一定量の青色光が、白色光の青色成分として逃げることを可能にする。これは、ＬＥＤから来る指向性光である。蛍光体から来るＲＧＹ（赤緑黄）光は、ランバート光である。したがって、青色光の指向性は、ＲＧＹ光と異なる場合があり、「ハロー」効果が縁部にて発生し、色は、青色ＬＥＤ光の方向で「より寒色」に見え、光が全てのＲＧＹである縁部にて「より暖色」に見える。ナノ拡散体の追加によって、青色光が選択的に拡散され、青色光は、ＲＧＹ光と同じランバートパターンを有して、角度にわたって非常に均一な色が創出される。従来のＬＥＤも、この技術を使用して遠隔蛍光体により改善させることができるこの問題を有する。遠隔蛍光体デバイスは、しばしば、異なる角度から見たときに知覚的に不均一な色となりやすい。波長変換層と直接接触させて光拡散層を追加することは発射角θに伴う発光色の均一性を有意に増すので、本発明の実施形態はこの問題を是正する。
【００６８】
本発明の実施形態は、ＬＥＤ照明製品の製造に必要とされる蛍光体材料の量を低減するために使用することができ、それによって、蛍光体材料の比較的高価な性質が影響するそのような製品の製造費を低減することができる。具体的には、光回折材料の粒子で構成されている光拡散層の追加は、選択された発光色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を実質的に低減することができる。これは、同等な先行技術の方法と比較して、波長変換コンポーネントを製造するために比較的少ない蛍光体が必要であることを意味する。結果として、そのような波長変換コンポーネントを使用する照明装置、特に遠隔蛍光体照明デバイスの製造コストは、はるかに低減される。動作中、拡散層は、光を波長変換層に反射して戻すことによって光子がフォトルミネセンス光の生成をもたらす可能性を増す。したがって、波長変換層と直接接触する拡散層を含めることで、所与の色の発光産物を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を例えば最高４０％低減することができる。
【００６９】
図１５、１６、及び１７は、出射光の選択された色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を実質的に低減することができる、光散乱材料をＬＥＤランプに導入する異なる方法を示す。更に、光拡散層は、放出光の選択された色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を更に低減するために、波長変換構成部品において、追加の散乱（又は反射／回折）粒子と組み合わせて使用することができる。図１５は、光散乱材料３１が別個の層内に含まれる方法を示す。図１６は、光散乱材料３１が蛍光体３０を含む層内に含まれる方法を示す。図１７は、光散乱材料３１がレンズ２６内に導入される代替方法を示す。また、上記の任意の組み合わせを実行してもよい。例えば、光散乱材料３１は、蛍光体３０の層及びレンズ２６内に導入することができる。更に、光散乱材料は、別個の層３１及び蛍光体３０の層内に含めることができる。更に、光散乱材料３１は、別個の層、蛍光体３０の層及びレンズ２６のそれぞれに含めることができる。
【００７０】
代替方法を取って、ランプのオフ状態の白色外観を向上させることができる。例えば、テクスチャード加工をランプの外面に組み込んで、例えば、レンズ２６の外面におけるランプのオフ状態の白色外観を向上させることができる。
【００７１】
更に別の可能な方法は、黄色蛍光体層の直後、かつ、透き通った線状光学素子の前に肉薄白色層を実装することである。この３層構造体であれは、オフ状態の白色外観となるが、主要光学素子は、それでも（拡散状態／曇りではなく）透き通っている。この方法は、白色外観を依然としてもたらしながら線状レンズ光学素子の配光パターンを保存するという利点を有する。
【００７２】
散乱粒子を実行する例示的な方法に関する更なる詳細が、２０１１年１０月１３日出願の、「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｗｉｔｈ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」と題された米国特許出願第１１／１８５，５５０号で説明されており、この特許は、全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【００７３】
「混光チャンバ」として内部空洞を使用する方法は、同様に非線状ランプに適用することができる。図１８は、レンズ２６が中実半球形形状を含む、本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置２０を示す。ＬＥＤチップ２２は、全体として蛍光体３０のプロファイルの内部内に含まれるように照明装置２０のチャンバ３３内に取り付けられる。窪み２３が、ＰＣＢ  ２５を受け取るためにレンズ２６内に形成される。
【００７４】
レンズ２６は、所望通りに任意の適切な形状をもたらすように製作することができる。例えば、図２０は、レンズ２６が中実卵形形状を含む、本発明の実施形態に係る代替ＬＥＤ照明装置を示す。前と同様に、ＬＥＤチップ２２は、全体として蛍光体３０のプロファイルの内部内に含まれるように照明装置のチャンバ３３内に取り付けられる。窪み２３が、ＰＣＢ  ２５を受け取るためにレンズ２６内に形成される。
【００７５】
先に説明した実施形態のいずれも、線状ランプとして構成することができる。例えば、図２の実施形態は、レンズ２６は形が実質的に半球状である、装置から出力された光を集束するために設置される凸面レンズ２６を有するランプを示す。レンズ２６は、レンズが外被２４に取り付けられる前に蛍光体３０の層が設けられる平面の、実質的に平坦な表面２８を有する。図２０は、類似の構造体を有する断面プロファイルを有する線状ランプを示す。線状ランプは、断面形状が半円形である細長いレンズ２６を含み、レンズ２６の基部は、蛍光体３０の細長層が施される平面２８を有する。ＬＥＤ  ２２は、支持体面に取り付けられ、該ＬＥＤは、レンズ２６に外部である。
【００７６】
同様に、図３の先に説明した実施形態は、蛍光体３０がレンズ２６の凸面外面３２上の層として設置されるＬＥＤ照明装置に関する。この実施形態では、レンズ２６は、形態においてドーム状である。図２１は、類似の構造体を有する断面プロファイルを有する線状ランプを示す。線状ランプは、プロファイルが半円形である細長いレンズ２６を含み、蛍光体３０は、レンズ２６の外面上の層として設置される。
【００７７】
図４の先に説明した実施形態は、レンズ２６が、実質的に半球状のシェルを含み、蛍光体３０が、レンズ２６の内面又は外面上に設置されるＬＥＤ照明装置に関する。図２２は、類似の構造体を有する断面プロファイルを有する線状ランプを示し、線状ランプは、半円形のシェルプロファイルを有する細長いレンズ２６を含み、蛍光体３０は、レンズ２６の外面上の層として設置される。
【００７８】
図２３は、本発明の一部の実施形態に係るランプのプロファイルの例示的な構成を示す。この図の装置は、円錐（又はろうそく）断面形状がチャンバ３３内にある蛍光体部分３０を示す。Ｔ８代替品ランプとして実行されたとき、全体径ｄ＝２５．５４ｍｍ（１インチ）、ｌ＝２０．７０ｍｍ、ｈ＝９．６２ｍｍ及びｗ＝８ｍｍである。レンズ２６の外面の長さＬ１は、蛍光体部分の表面の長さＬ２を超える。一部の実施形態では、Ｌ２は、Ｌ１の少なくとも２倍である。蛍光体材料の表面積は、６７．７ｃｍ２／０．３ｍ（１０．５ｉｎ２／ｆｔ）である。
【００７９】
図２４は、図２３のランプの１つの例示的な実行例により配光された光の発光パターンを示す図である。点線は、レンズ２６を含まない例示的なランプの発光パターンを示す。実線は、レンズ２６を含む例示的なランプの発光パターンを示す。レンズは、より大きな集中がチャート上の０°の方へ（蛍光体部分３０の円錐形状の先端の方へ）概ね発生するように出射光を造形する役目をすることがわかる。
【００８０】
図２５は、本発明の一部の実施形態に係るランプのプロファイルの別の例示的な構成を示す。この図の装置は、概ねドーム断面形状がチャンバ３３内にある蛍光体部分３３を示す。Ｔ８代替ランプとして実行されたとき、直径ｄは、２５．４ｍ（１インチ）の長さを有し、ｌ＝２０．７０ｍｍ、及び、ｗ＝８ｍｍであり、図２３の実施形態と同じである。しかしながら、この実施形態のｈの値は、６ｍｍである。前と同様に、レンズ２６の外面の長さＬ１は、蛍光体部分３０の表面の長さＬ２を有意に超え、例えば、Ｌ２は、Ｌ１の少なくとも２倍である。蛍光体材料の表面積は、５０．３ｃｍ２／０．３ｍ（７．８ｉｎ２／ｆｔ）である。
【００８１】
図２６は、図２５のランプの１つの例示的な実行例により配光された光の発光パターンを示す図である。点線は、レンズ２６を含まない例示的なランプの発光パターンを示す。実線は、レンズ２６を含む例示的なランプの発光パターンを示す。前と同様に、レンズは、より大きな集中がチャート上の０°の方へ（蛍光体部分３０の円錐形状の先端の方へ）概ね発生するように出射光を造形する役目をすることがわかる。
【００８２】
これらの図は、図２３のランプの発光パターンと図２５のランプの発光パターンとの間で明確な差を示す。ドーム状断面プロファイルを使用する方法は、（管面にて又はそれ近傍での）近接場配光におけるより均一なパターン、及び、より良好な遠接場ビーム制御を提供する。図２３の円錐断面形状は、ランプの側面に沿って光のより大きな配光をもたらす。これとは対照的に、図２５のドーム状部分的なプロファイルは、ランプの頂部に向って光のより大きな配光をもたらす。これは、蛍光体／チャンバの断面プロファイルの形状をレンズにおいて構成することによってランプにより生成された光を造形することができることを強調している。ドーム状の断面プロファイルを使用する方法は、概ね、円錐形断面プロファイルより少ない蛍光体表面積に対応し、これによって、潜在的に、よりコストが低いランプデザインとなる。
【００８３】
ランプの装置は、光生成効率率（本明細書では「システム量子効率」（System Quantum Efficiency）又はＳＱＥともいう）を改善し、かつ、ＳＱＥ光損失を低減するように構成することもでき、システム量子効率は、システムにより生成された光子の総数：ＬＥＤにより生成された光子の数の比と定義することができる。多くの白色ＬＥＤ及びＬＥＤアレイは、典型的には粉末状の蛍光体材料の粒子を含むシリコーンの層で封入されるか、又は、蛍光体材料を含む光学部品（光学素子）を使用して覆われる青色ＬＥＤで構築される。既知の白色ＬＥＤ及びＬＥＤアレイのシステム量子効率（ＳＱＥ）は、白色光への青色ＬＥＤ光の変換中にランプの総光出力の損失により悪影響を受け、光損失の大部分は、フォトルミネセンス変換法によるのではなく、ＬＥＤへの出射される光（フォトルミネセンス光及びＬＥＤ光の両方）の吸収損失によるものである。フォトルミネセンス変換法が等方性であるために、フォトルミネセンス光が、全ての方向に出射されることになり、したがって、最大約５０％までが、ＬＥＤの方へ戻る方向に生成され、ＬＥＤによるフォトルミネセンス光の再吸収及び損失が生じる。
【００８４】
蛍光体部分３０のアスペクト比を適切に構成することによって、ランプのＳＱＥ損失を排除するか又は有意に低減することが可能である。蛍光体部分３０のアスペクト比は、蛍光体層の面積：ＬＥＤパッケージの面積の比である。図２８は、ＬＥＤパッケージに取り付け可能である、半球状端部と平面端部とを有する軸方向の長さｌ及び半径ｒの円筒体を含むそのような構成部品の実施例である。蛍光体は、構成部品の円筒周面及び半球面上に設置される。この例示的な実施形態では、ＬＥＤパッケージ（即ち、構成部品の平面基部）の領域は、πｒ２であり、一方、波長変換構成部品（蛍光体）の表面積は、２πｒ２＋２πｒｌである。その結果、アスペクト比は、２（ｒ＋ｌ）／ｒ：１である。軸方向の長さが直径の１．５倍である構成部品である、長さｌ＝０．５ｒである構成部品については、アスペクト比は、好ましくは３：１である（が、他の比率を特定の実施形態において採用してもよい）。そのような構成部品については、チャンバ３３内の中実光学素子は、蛍光体光学素子の反対側に光の大半を透過し、ＬＥＤ及びパッケージ基部に戻る光は、極めて少ない。中実光学素子を通過しても、屈折率の変化はなく、それで、事実上、１００％の効率である。したがって、このデザインの目標は、ＬＥＤパッケージに戻る光の量を最小限に抑えることによって発光を最大化することである。
【００８５】
本発明の一部の実施形態により、ＳＱＥ損失は、要素の以下の組み合わせを実行することによって有意に排除又は低減される。
ｉ）遠隔蛍光体−蛍光体部分は、ＬＥＤから分離される。
ｉｉ）結合光学素子−高い屈折率材料を有する光学材料が、ＬＥＤ及び蛍光体変換構成部品に直に結合される。この材料は、１．４以上（好ましくは＞１．５）の屈折率を有するべきである。青色ＬＥＤと透き通った光学素子との良好な光結合が、該結合が確実に効果的に光移送層の役目を果たすようにするために用いられる。空気界面と屈折率の不整合を排除することによって、ＬＥＤにより生成された事実上全ての光が、損失が事実上皆無又は最小にて波長変換構成部品（蛍光体層）に進む。
ｉｉｉ）１：１を上回るアスペクト比による蛍光体波長変換層−蛍光体層が、透き通った結合光学素子によって青色ＬＥＤから分離される。外部蛍光体光学素子は、透明層と同じ屈折率であり、かつ、透き通った光学素子との界面における間隙又は他の光損失を有していないことが理想的である。蛍光体外層光学素子は、透き通った結合光学素子と接触している蛍光体外層の総表面積が少なくとも透き通った結合光学素子に結合されたＬＥＤパッケージ面の領域の３倍であるように、１：１以上のアスペクト比を有する。
【００８６】
動作時、青色光は、事実上損失なしで透き通った結合光学素子を通過する。青色光が蛍光体層を励起し、フォトルミネセンス光は、この時点で、光学媒体／空気界面の排除のためにいずれの方向にも等しく進行することができるとき。フォトルミネセンス波長変換構成部品の高アスペクト比のため、大多数の光（蛍光体生成光及び散乱ＬＥＤ光の両方）は、ＬＥＤパッケージに戻らないことになる。その代わりに、大部分の光は、透き通った光学素子を通って反対側まで進み、反対側の蛍光体層から出る。一旦変換されると、ＹＧＲ（黄緑赤）光は、容易に蛍光体層を通過する。要約すると、光の大半は、標準的なＬＥＤ構成であるとき、もはや、蛍光体とパッケージ／ＬＥＤとの間で直接に再循環されない。
【００８７】
線状ランプ実施形態に関しては、任意の適切な製造法を採用して、ランプアセンブリを製造することができる。例えば、スクリーン印刷を用いてインクをレンズ表面上へ直接に印字する印刷法を採用することができる。蛍光体インクをレンズ上へ被覆するためにローラーコーターを使用するこのような、他の印刷技法を用いて、蛍光体を印刷及び／又は被覆することができる。スプレーコーティングは、蛍光体をレンズ上へ被覆するために用いることができる別の技法である。
【００８８】
ラミネート加工を行って、線状ランプを製造することもできる。この方法では、例えば、透き通った担体層の有無を問わず、蛍光体材料の別個のシートを製造する。その後、蛍光体のシートを光レンズ／光導体構造体上へ積層する。
【００８９】
共押出法を実行して、多層線状照明装置を製造することができる。２つの押出機が、蛍光体の層及びレンズの材料の両方を創出するために単一の用具に供給されるように使用される。２つの層を同時に創出して合わせて製造する。この方法は、大部分又は全ての熱形成プラスチックを含め、多種多様な原料物質、例えば、ＰＣ−ポリカーボネート、ＰＭＭＡ−ポリ（メタクリル酸メチル）、及び、ＰＥＴ−ポリエチレンテレフタル酸塩）と共に用いることができる。この共押出法では、射出成形材料に使用されるペレットと全く同じか又は類似のペレットを概ね使用することができる。レンズ内のチャンバが中実光学媒体を含む場合、共押出方法を用いて、３つの押出機で３層を製造することができる。
【００９０】
上述したように、スロットを、押出のプロファイル内に組み込んで、ＰＣＢ又はＣＯＢアレイに対応することができる。内部空洞方法の使用が、外部混光チャンバによる損害を回避するために、単純な組み立て及び効率化に役立つ。一部の実施形態では、ＬＥＤは、線状混光チャンバの内側に取り付けられ、押出部が、線状混光チャンバに装着される。
【００９１】
図２９は、本発明の一部の実施形態に係る別のランプの端面図を示す。この図の装置は、多層光学部品を示し、多層光学部品は、蛍光体部分３０と、レンズ２６と、反射体部分５０とを一体式に含む。前と同様に、蛍光体部分３０は、チャンバ３３を取り囲む概ねドーム断面形状を含む。レンズ２６は、また、ドーム形状を有する外部断面プロファイルを含む。反射体５０は、光を実質的に反射することができる任意の材料で形成され、かつ、蛍光体部分３０からの蛍光体により生成された光の一部又は全部をランプ２１の基部から離れて反射することにより機能することを目的とする。一部の実施形態では、反射体５０は、白色ポリカーボネート材を含む。
【００９２】
３重押出法を利用して、多層光学部品を製造することができ、３つの押出機を使用して、蛍光体、レンズの材料、及び反射体の材料の層を創出する単一の工具を提供する。３つの押出機を使用して、蛍光体、レンズの材料、及び反射体の材料を含め、材料の３つの別個の層を創出する単一の工具を提供する。この方法では、３つの層を同時に創出して合わせて製造する。この方法は、大部分又は全ての熱形成プラスチックを含め、多種多様な原料物質、例えば、ＰＣ−ポリカーボネート、ＰＭＭＡ−ポリ（メタクリル酸メチル）、及び、ＰＥＴ−ポリエチレンテレフタル酸塩）と共に用いることができる。この３重押出法では、射出成形材料に使用されるペレットと全く同じか又は類似のペレットを概ね使用することができる。レンズ内のチャンバが中実光学媒体を含む場合、４重押出方法を用いて、４つの押出機で複数の層を製造することができる。
【００９３】
一部の実施形態では、ＬＥＤ  ２２のアレイを有する回路基板２５が、支持体５４に取り付けられ、かつ、該支持体と熱連通している。反射体５０は、多層光学部品の特定の部分から離れて延在する下部フランジ部分を有して形成される。フランジ部分は、支持体５４の経路内に入るように構成される。これによって、ランプ２１は、線状ランプが必要とされるどこにでも支持体５４を取り付け、その後、フランジ部分を支持体５４の適切な経路へ摺動することによって多層光学部品を支持体に装着することによって容易に実装することができる。
【００９４】
代替実施形態では、ランプは、初めに、支持体５４に装着される回路基板２５にＬＥＤ  ２２を取り付けることによって製造されるものではない。その代わりに、ＬＥＤ  ２２のアレイを有する多層光学部品を製造する共押出法が利用される。この実施形態では、ＬＥＤ  ２２は、形成されているときに多層光学部品がＬＥＤを有する回路基板に固定されるように、共押出機器内に供給した屈曲可能な回路基板２５に装着される。
【００９５】
図３０は、チャンバが光学媒体５６で満たされる実施形態を示す。チャンバ内の光学媒体３３は、蛍光体３０、ＬＥＤ  ２２、及び／又は、ＬＥＤ  ２２上に存在することができる任意の形式の封入材料の屈折率により密接に適合する屈折率を所有する材料、例えば、中実材料を含む。先述したように、光学媒体５６を使用する１つの理由は、ＬＥＤ  ２２と蛍光体３０との間に存在する空気界面を排除するためである。これによって、蛍光体３０の材料の屈折率とランプ２１の内部容積部３３内の空気の屈折率との間の不整合が排除される。屈折率のこれらの不整合を低減／防止するこれによって、これによって、光の有意な部分が熱生成の形で失われる原因になる恐れがある空気とランプ構成部品の間の界面が除去される。チャンバ３３を光学媒体５６で満たすこれによって、光は、ランプの内部容積部に、該容積部内に、及び／又は該容積部を介して出射されることを可能にされ、空気界面について屈折率の過剰な不整合により引き起こされる損失を招かなくて済む。光学媒体は、典型的には蛍光体３０、ＬＥＤ  ２２に使用される材料、及び／又は、ＬＥＤ  ２２を取り囲むために使用される任意の封入材料の屈折率に概ね該当又は適合するために材料、例えば、シリコーンを選択することができる。
【００９６】
レンズ内のチャンバ３３が中実光学媒体５６を含む場合、共押出法を用いて、例えば、押出機を光学媒体５６の材料用に追加するこれによって、光学媒体５６も含むように多層光学部品を製造することができる。光学媒体５６が液体材料を含む場合、多層光学部品が支持体５４上へ取り付けられた後に液体材料をチャンバ３３に注入又は挿入することができる。所望であれば、（例えば、紫外光を使用して）硬化工程を更に用いて、光学媒体５６の液体材料を固化することができる。
【００９７】
光拡散／散乱材料を多層光学部品に関連して使用することができる。光拡散／散乱材料は、出射光の選択された色を生成するために必要とされる蛍光体材料の量を低減するために有用である。光拡散／散乱材料は、ランプ２１のオフ状態の白色外観を改善するためにも有用である。
【００９８】
光拡散／散乱材料は、多層光学素子の層のいずれにも含めることができる。例えば、光拡散／散乱材料は、蛍光体３０を含む層、レンズ２６に追加される層、完全に別個の層として含まれる層、又は、上記の任意の組み合わせに組み込むことができる。図３１は、光拡散／散乱材料３１が多層光学部品内のレンズ２６の材料に組み込まれた実施形態を示す。
【００９９】
開示する実施形態のいずれにおいても、中実光学媒体５６及び蛍光体３０の組み合わせは、ＬＥＤ  ２２を取り囲む容積を完全に満たすが、材料のその層内に一体式に蛍光体も含む材料の層によって置き換えることができる。この方法を図３２に示す。ここでは、ランプ２１は、蛍光体の肉薄の別個の層を有していない。その代わりに、ＬＥＤ  ２２を取り囲む内部容積部の全体が、蛍光体３０も含む材料で満たされる。これによって、ハイブリッド遠隔蛍光体／非遠隔蛍光体方法が得られ、これによって、蛍光体は、内部空洞を満たす材料の層内に位置するが、蛍光体の一部は、（ＬＥＤの近傍の材料の内側部分において）ＬＥＤ  ２２に極めて近接して位置するが、蛍光体の多くは、実際には（ＬＥＤから離れて材料の外側部分において）ＬＥＤ  ２２には全く遠い。
【０１００】
したがって、この方法は、遠隔蛍光体デザインの利点の多くをもたらし、また、同時に、（空気界面の排除による屈折率における不整合の排除のために）光変換効率を最大化する。製造も、より安く、かつ、より簡単になり得、押出法及び装置では、蛍光体材料のための押出機及び光学媒体材料のための別個の押出機ではなく、材料の単一の層を押出しさえすればよいからである。
【０１０１】
図３３は、反射体５０が高い側壁部を含む別の実施形態を示す。側壁は、ランプ２１を形成する出射された光を所望の方向に集束するために有用である。しかしながら、反射体５０の側壁は、所望の発光パターンをランプ２１から生成するために必要とされる任意の方法で構成することができる。
【０１０２】
図３４は、１つ以上の線状照明装置２１が標準的な白熱電球の代替品を形成するためにエンベロープ６２の内側に設置されるランプ１００の実施形態を示す。この点を踏まえて、ランプ１００は、ランプ１００を従来の照明デバイス内で使用することを可能にする標準的な電気コネクタ６０（例えば、標準的なエジソンタイプコネクタ）を含むことができる。
【０１０３】
線状照明装置２１は、ランプ１００内の照明要素として機能する。線状照明装置２１は、垂直に配向され、ランプ１００内に軸方向に延在し、エンドキャップ２９が、線状照明装置２１の端部（例えば、遠位端）にて設置される。内部的には、線状照明装置２１内のＬＥＤは、ランプ１００の中心軸から半径方向に配向される。この構成は、所望の発光プロファイルをもたらすように選択された線状照明装置２１の正確な寸法（例えば、長さ、幅）で、広範囲にわたる出射角度にわたってランプ１００からの良好な全体的な発光パターンをもたらす。
【０１０４】
エンベロープ６２は、任意の適切な形状で構成することができる。一部の実施形態では、エンベロープ６２は、標準的な電球形状を含む。これによって、ランプ１００を、標準的な白熱電球でその他の方法で実行することができる任意の用途／場所において使用することができる。エンベロープ６２は、拡散体を含むか、又は、拡散体に関連して使用することができる。一部の実施形態では、散乱粒子が、材料の更なる層としてエンベロープ６２にて供給されるか、又は、エンベロープ６２の材料内に直接に組み込まれる。
【０１０５】
任意の数の線状照明装置２１をランプ１００内に含めることができる。２つの線状照明装置２１が、図３４の実施形態において図示されている。図３５は、３つの線状照明装置２１がランプ１００内に配置される実施形態を示す。ランプ１００に設置されるべき正確な数の線状照明装置２１が、所望の性能特性をもたらす達成するように選択される。線状照明装置を使用して実行される更なるＬＥＤ電球の例が、２０１３年１月１６日出願の「ＬＥＤ  Ｌｉｇｈｔ  Ｂｕｌｂｓ」と題された同時係属中の米国特許出願第２９／４４３，３９２号で開示されており、この特許は、全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０１０６】
インラインテストを上記の方法のいずれかを用いて採用して、最終的な製造された製品のばらつきを制御及び最小限に抑えることができる。米国特許出願第１３／２７３，２０１号の方法では、２０１１年１０月１３日出願の、波長変換構成部品において堆積される光輝性材料の量の感じられるほどのばらつきを最小限に抑えるためにインラインプロセス制御を実行する方法が説明されている。この同時係属中の出願において説明されている方法は、本発明の実施形態に関連して用いることができ、かつ、全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０１０７】
共押出システムでは、インラインテストを行う１つの可能な方法は、押出中に能動的に製品の色を測定する色彩計又は分光計を取り付けることである。この測定具であれば、概ね、冷却浴及び乾燥機の後であるが切断前にライン内に取り付けられることになる。色測定によって、リアルタイムフィードバックが、２つの押出ねじの相対圧力を変わることにより層の厚さを調節する押出システムに供給される。蛍光体層は、押出が行われる間に製品の色をリアルタイムで調節するためにより肉厚又はより肉薄であるように製造される。これによって、押出工程中にリアルタイムで品質チェックを実行することができると同時に単一のビン精度を有することができる。類似のインラインテストを方法を印刷及びコーティング方法と共に使用することができる。
【０１０８】
本発明は、以下の条項及びその中で説明される特徴の組み合わせを手段として定義することができることが理解されよう。
【０１０９】
条項１によれば、ランプであって、細長いレンズと光輝性材料層とを含む共押出構成部品であって、細長いレンズ及び光輝性材料層が共押出構成部品を形成するために合わせて共押出される、共押出構成部品と、細長い内部空洞を含む、ランプから出射された光を造形する細長いレンズと、細長い内部空洞の内壁上の光輝性材料層と、光を細長い内部空洞内へ出射するように構成された固体発光体のアレイと、を含む、ランプを提供する。
【０１１０】
条項２：レンズは、湾曲した外壁に対応する、条項１に記載のランプ。
【０１１１】
条項３：湾曲した外壁は、概ね半円形の断面プロファイルを含む、条項２に記載のランプ。
【０１１２】
条項４：細長い内部空洞の内壁は、概ね湾曲した内壁に対応する、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１１３】
条項５：光輝性材料層は、概ね円錐の断面プロファイルを含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１１４】
条項６：光輝性材料層は、概ね半円形、又は、ドーム状の断面プロファイルを含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１１５】
条項７：レンズは、固体発光体の線状のアレイを有する回路基板に適合するスロットを含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１１６】
条項８：拡散材を更に含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１１７】
条項９：拡散材は、レンズ上の材料の外部層を含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１１８】
条項１０：拡散材は、レンズ、又は、光輝性材料層内にある、条項８又は９のいずれか一項に記載のランプ。
【０１１９】
条項１１：レンズを介して出射された光を反射する反射面を含む反射体を更に含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１２０】
条項１２：反射体は、細長いレンズ及び光輝性材料層と合わせて共押出される、条項１１に記載のランプ。
【０１２１】
条項１３：反射体、細長いレンズ、及び光輝性材料層は、多層光学部品として一体形成される、条項１１又は１２のいずれか一項に記載のランプ。
【０１２２】
条項１４：記レンズの端部に固定されたエンドキャップを更に含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１２３】
条項１５：空洞内の光学媒体を更に含む、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１２４】
条項１６：光学媒体は、細長いレンズ及び光輝性材料層と合わせて共押出される、条項１５に記載のランプ。
【０１２５】
条項１７：ランプから出射された光は、集束されることにより造形される、いずれかの前出条項に記載のランプ。
【０１２６】
条項１８により、光学部品の製造方法は、波長変換層を有する細長い固体及び光学部品層を共押出する工程を含み、波長変換層は光学部品層と接触している。
【０１２７】
条項１９：複数の別個の押出機は、波長変換層及び光学部品層の材料を押出するために採用される、条項１８に記載の方法。
【０１２８】
条項２０：押出機によって操作される材料は、ＰＣ−ポリカーボネート、ＰＭＭＡ−ポリ（メタクリル酸メチル）、ＰＥＴ−ポリエチレンテレフタル酸塩及び熱形成プラスチックの少なくとも１つを含む、条項１８又は１９のいずれか一項に記載のランプ。
【０１２９】
条項２１：及び、光拡散部分を共押出する工程を更に含む、条項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【０１３０】
条項２２：光学部品層は、湾曲した形状として形成される、条項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【０１３１】
条項２３：光学部品層は、レンズである、条項１８〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【０１３２】
条項２４：波長変換層の材料の堆積を制御するためにインラインプロセス制御を実行する工程を更に含む、条項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【０１３３】
条項２５：色測定は、インラインプロセス制御のために実行される、条項２４に記載の方法。
【０１３４】
本発明は、説明された具体的な実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で修正が可能であることは、理解されよう。例えば、前出の説明ではレンズに言及しているが、蛍光体は、例えば、光が通るが必ずしも集束されたり、又は、導かれたりするわけではない窓、又は、光を案内、導く導波管などの他の光学部品上へ堆積することができる。更に、光学部品は、当業者に容易に明らかになる多くの形態を有することができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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