(57)【要約】  【課題】高輝度効率と良好な光出力安定性を有する蛍光性燐光材料を用いた白色出力光を照射する発光ダイオード及びその発光の方法を提供する。  【解決手段】出力光を照射する装置は、第１のピーク波長を有する第１の光を照射する光源（１０２）と、光源に光学的に結合されて第１の光を受光する波長遷移領域（１１６；２１０Ａ，２１６Ｂ；２１６Ｃ）であって、第１の光の一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有する第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）を含み、さらに第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する特性を有するチオガレート系蛍光材料（１１９）を含み、第２の光と第３の光が出力光の成分である波長遷移領域とを備える。【選択図】図１
2005210117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力光を照射する装置であって、
第１のピーク波長を有する第１の光を照射する光源と、
前記光源に光学的に結合されて前記第１の光を受光する波長遷移領域で、前記第１の光の一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有する第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料を含み、さらに前記第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する特性を有するチオガレート系蛍光材料を含み、前記第２の光と前記第３の光が前記出力光の成分である前記波長遷移領域とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料と前記チオガレート系蛍光材料のうちの少なくとも一つが、少なくとも一つの希土類元素によりドープ処理されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記波長遷移領域の前記第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料は、セレン化亜鉛とセレン化カドミウムのうちの一方を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記チオガレート系蛍光材料は、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有し、ここでＭはバリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎはアルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記チオガレート系蛍光材料は、ＭＮ２Ｓ４とＭＮ４Ｓ７のうちの一方で規定される構造を有することを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
出力光を照射する方法であって、
第１のピーク波長を有する第１の光を生成するステップと、
前記第１の光を受光するステップで、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料を用いて、前記第１の光の一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換するステップと、
チオガレート系蛍光材料を用いて、前記第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換するステップとを有する第１の光を受光する前記ステップと、
前記出力光の成分として前記第２の光と前記第３の光を照射するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料と前記チオガレート系蛍光材料のうちの少なくとも一つが、少なくとも一つの希土類元素によりドープ処理されたことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料は、セレン化亜鉛とセレン化カドミウムのうちの一方を含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記チオガレート系蛍光材料は、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有し、ここでＭはバリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎはアルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字であることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記チオガレート系蛍光材料は、ＭＮ２Ｓ４とＭＮ４Ｓ７のうちの一方で規定される構造を有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
出力光を照射する装置であって、
第１のピーク波長を有する第１の光を照射する光源と、
前記光源に光学的に結合されて前記第１の光を受光する波長遷移領域で、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有するチオガレート系蛍光材料を含む波長遷移領域とを有し、ここでＭは、バリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎは、アルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字であり、前記チオガレート系蛍光材料は、前記第１の光の少なくとも一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有し、前記第２の光は前記出力光の成分であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記波長遷移領域は、前記第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する特性を有する第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料を含み、前記第３の光は前記出力光の成分であることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記チオガレート系蛍光材料と、前記第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料のうち一つが、少なくとも一つの希土類元素によりドープ処理されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記チオガレート系蛍光材料は、ＭＮ２Ｓ４とＭＮ４Ｓ７のうちの一方で規定される構造を有することを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料及び／又はチオガレート系蛍光材料を用いて出力光を照射する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
白熱灯やハロゲン灯や蛍光灯等の従来の光源は、過去２０年は顕著に改善されてこなかった。しかしながら、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）は動作効率について或る点まで改善されてきており、発光ダイオードは今では交通信号灯や自動車の尾灯等の従来の単色発光応用分野における従来の光源と置き換わりつつある。これは、発光ダイオードが従来の光源に勝る多くの利点を有するという事実に一部起因するものである。これらの利点には、より長期の動作寿命とより低い電力消費とより小さな寸法であることが含まれる。
【０００３】
発光ダイオードは一般に単色半導体光源であり、紫外〜青色光から緑色光や黄色光や赤色光まで様々な色が現在利用可能である。狭帯照射特性が故に、単色発光ダイオードは「白色」光応用分野には直接使用することはできない。むしろ、単色発光ダイオードの出力光は、他の１以上の異なる波長と混合して白色光を生成しなければならない。単色発光ダイオードを用いて白色光を生成する二つの一般的な手法には、（１）赤色と緑色と青色の個別発光ダイオードをまとめてパッケージ化し、かくしてこれらの発光ダイオードが照射する光を複合して白色光を生成する手法、（２）蛍光材料を紫外光か青色か緑色の発光ダイオードに組み込み、発光ダイオードの半導体ダイが発する原初光をより長い波長の光へ変換し、原初の紫外光か青色光か緑色光と複合して白色光を生成する手法が含まれる。
【０００４】
単色発光ダイオードを用いて白色光を生成するこれら二つの手法間では、第１の手法によりも第２の手法が概ね好まれる。第２の手法とは対照的に、第１の手法はより複雑な駆動回路を必要とし、何故なら赤色と緑色と青色の発光ダイオードは異なる動作電圧要件を有する半導体ダイを必要とするからである。異なる動作電圧要件を有することに加え、赤色と緑色と青色の発光ダイオードはそれらの動作寿命ごとに異なって劣化し、そのことが第１の手法を用いた延長期間に対する色制御を困難なものとしている。さらに、単一種の単色発光ダイオードだけが第２の手法に必要であるため、構成がより簡単でより低い製造コストの第２の手法を用いてよりコンパクトな装置を製作することができる。さらにまた、第２の手法はより高い演色特性を有する白色出力光へ変質しかねないより広い光照射を招くことがある。
【０００５】
白色光を生成するための第２の手法に関する懸念は、原初の紫外光か青色光か緑色光を変換するのに現在用いられている蛍光材料が、所望の蛍光効率及び／又は経時光出力安定性に満たない発光ダイオードに結び付く点にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この懸念に鑑み、高輝度効率と良好な光出力安定性を有する蛍光性燐光材料を用い白色出力光を照射する発光ダイオード及び方法に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
出力光を生成する装置及び方法は、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料及び／又はチオガレート系蛍光材料を用い、装置の光源から照射された原初光の少なくとも一部をより長い波長の光へ変換し、出力光の光学スペクトルを変える。すなわち、この装置と方法は白色カラー光の生成に用いることができる。
【０００８】
本発明の一実施形態になる出力光照射装置には、第１のピーク波長を有する第１の光を照射する光源と、光源に光学的に結合されて第１の光を受光する波長遷移領域を含む。波長遷移領域には、第１の光の一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有する第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料が含まれる。この波長遷移領域はさらに、第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する特性を有するチオガレート系蛍光材料を含む。第２の光と第３の光が、出力光の成分となる。
【０００９】
本発明の別の実施形態になる出力光照射装置は、第１のピーク波長を有する第１の光を照射する光源と、この光源に光学的に結合されて第１の光を受光する波長遷移領域を含む。波長遷移領域には、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有するチオガレート系蛍光材料が含まれ、ここでＭはバリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎはアルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字である。チオガレート系蛍光材料は、第１の光の少なくとも一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有する。第２の光は、出力光の成分となる。
【００１０】
本発明の一実施形態になる出力光照射方法は、第１の光を生成するステップと、第１の光を受光するステップで、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料を用いた第１の光の一部の第２のピーク波長を有する第２の光への変換とチオガレート系蛍光材料を用いた第１の光の一部の第３のピーク波長を有する第３の光への変換を含む前記ステップと、第２の光と第３の光を出力光の成分として照射するステップが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明の最良の実施形態となる装置及びその発光又は照射方法について詳細に説明する。本発明の他の態様及び効果は、本発明原理の例示により、図示した添付図面と併せ、以下の説明から明らかとなろう。
【００１２】
図１を参照するに、本発明の一実施形態になる白色変換発光ダイオード（ＬＥＤ）１００が図示してある。発光ダイオード１００は、高輝度効率と良好な光出力安定性を有する「白」色出力光を生成する設計としてある。白色出力光は、発光ダイオード１００が生成する原初光の一部を第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料とチオガレート系蛍光材料を用いてより長い波長の光へ変換することで生成される。
【００１３】
図１に示す如く、白色蛍光変換発光ダイオード１００は、リードフレーム搭載型発光ダイオードである。発光ダイオード１００は、発光ダイオードダイ１０２とリードフレーム１０４，１０６と導線１０８とランプ１１０を含む。発光ダイオードダイ１０２は、特定のピーク波長の光を生成する半導体チップである。すなわち、発光ダイオードダイ１０２は発光ダイオード１００のための光源となる。例示の実施形態では、発光ダイオードダイ１０２は可視スペクトル波長範囲の青の領域内にあるほぼ４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ範囲の可視光波長範囲内ピーク波長を有する光を生成するよう設計してある。発光ダイオードダイ１０２は、リードフレーム１０４上に配置してあり、導線１０８を介して他のリードフレーム１０６に電気的に接続してある。リードフレーム１０４，１０６は、発光ダイオードダイ１０２の駆動に必要な電力を供給する。発光ダイオードダイ１０２はランプ１１０内に封入してあり、このランプが発光ダイオードダイ１０２からの光を伝搬する媒体となる。ランプ１１０には、主要部１１２と出力部１１４が含まれる。本実施形態では、ランプ１１０の出力部１１４はレンズとして機能させるべくドーム形状としてある。すなわち、発光ダイオード１００から出力光として出力された光はランプ１１０のドーム形状出力部１１４により合焦される。しかしながら、他の実施形態では、ランプ１００の出力部１１４は水平方向に平坦にすることができる。
【００１４】
白色蛍光変換発光ダイオード１００のランプ１１０は透明物質で出来ており、これは透明エポキシ等の任意の透明材料とすることができ、これにより発光ダイオードダイ１０２からの光にランプを通過させ、ランプの出力部１１４から照射出力させることができる。本実施形態では、ランプ１１０には透明物質と第IIＢ族元素セレン化物系蛍光性燐光材料１１８とチオ没食子酸塩蛍光燐光材料１１９の混合物で出来た伝搬光のための媒体ともなる波長遷移領域１１６が含まれる。第IIＢ元素セレン化物系蛍光材料１１８とチオガレート系蛍光材料１１９は、発光ダイオードダイ１０２が照射する原初光の一部をより低エネルギ（より長い波長の）光へ変換するのに用いられる。第IIＢ元素セレン化物系蛍光材料１１８は発光ダイオードダイ１０２からの第１のピーク波長の原初光の一部を吸収し、これが第IIＢ元素セレン化物系蛍光材料の原子を励起し、第２のピーク波長のより長い波長の光を照射させる。例示の実施形態では、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料１１８は発光ダイオードダイ１０２からの原初光の一部をほぼ６２０ｎｍ〜８００ｎｍである可視スペクトルの赤色波長範囲内のより長いピーク波長の光へ変換する特性を有する。同様に、チオガレート系蛍光材料１１９は発光ダイオードダイ１０２からの原初光の一部を吸収し、これがチオガレート系蛍光材料の原子を励起し、より長い波長の第３のピーク波長の光を照射する。例示の実施形態では、チオガレート系蛍光材料１１９は発光ダイオードダイ１０２からの原初光の一部をほぼ４９０ｎｍ〜５７５ｎｍである可視スペクトルの緑色波長範囲内のより長いピーク波長の光へ変換する特性を有する。変換光の第２と第３のピーク波長は、原初光のピーク波長と第IIＢ元素セレン化物系蛍光材料１１８とチオ没食子酸塩１１９により一部規定される。発光ダイオードダイ１０２からの未吸収原初光と変換光を合成して「白色光」を生成し、これを発光ダイオード１００の出力光としてランプ１１０の光出力部１１４から照射する。
【００１５】
一実施形態では、ランプ１１０の波長遷移領域１１６内に含まれる第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料１１８は銅（Ｃｕ）と塩素（Ｃｌ）とフッ素（Ｆ）と臭素（Ｂｒ）と銀（Ａｇ）と希土類元素等の１以上の適当なドーパントにより賦活したセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）で出来た蛍光体である。例示の実施形態では、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料１１８はＣｕ（銅）で賦活したＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）すなわちＺｎＳｅ：Ｃｕで出来た蛍光体である。アルミナや酸化物や硫化物やリン酸塩やハロリン酸を母材とするもの等の発光ダイオードを用いた白色カラー光を生成するのに用いられる従来の蛍光性燐光材料と異なり、ＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体は発光ダイオードダイから照射される光の波長遷移変換に関し非常に効率的である。これは、大半の従来の蛍光性燐光材料が変換光、例えば青緑色光を効率的に吸収しより長い波長光へ変換するのを阻止する大きなバンドギャップを有するという事実に起因するものである。対照的に、ＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体はより低いバンドギャップを有しており、そのことが蛍光を介する波長遷移変換に関するより高い効率に直結する。
【００１６】
ランプ１１０の波長遷移領域１１６内に含まれるチオガレート系蛍光材料１１９は、希土類元素等の１以上の適当なドーパントにより賦活される金属−チオガレート系の蛍光材料とすることができる。金属−チオガレート系蛍光材料は、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有することができ、ここでＭはバリウム（Ｂａ）やカルシウム（Ｃａ）やストロンチウム（Ｓｒ）やマグネシウム（Ｍｇ）等の第ＩＩ族Ａ亜族元素であり、Ｎはアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）やインジウム（Ｉｎ）等の第ＩＩＩ族Ａ亜族元素であり、ｘとｙは数字で、例えばｘは２に等しくｙは４に等しく、或いはｘが４に等しくｙが７に等しい。一実施形態では、チオガレート系蛍光材料１１９は、第ＩＩ族Ａ亜族元素硫化ガリウム系蛍光材料であり、ここで第ＩＩ族Ａ亜族元素はＣａ，Ｓｒ及び／又はＢａである。一例として、チオガレート系蛍光材料１１９は、希土類元素等の１以上の適当なドーパントにより賦活するバリウム硫化ガリウムで出来た蛍光体とすることができる。好ましくは、チオガレート系蛍光材料１１９は、ユーロピウム（Ｅｕ）により賦活したバリウム硫化ガリウム、すなわちＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕで出来た蛍光体である。
【００１７】
好適なＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体は、様々な技法により合成することができる。一つの技法は、ドープ処理していない所定量のＺｎＳｅ材料の５μｍ未満の微粉末又は結晶への乾式粉砕が含まれる。微量のＣｕドーパントをそこでメタノール等のアルコール族からの溶液へ添加し、ドープ処理していないＺｎＳｅ粉を用いてボールミル加工する。溶液へ添加するＣｕドーパントの量は、最小量とＺｎＳｅ材料及びＣｕドーパントの全重量のほぼ６％までの間の任意の量とすることができる。ドープ処理した材料はそこで１００℃程度で炉内乾燥させ、得られた堆積物を再度乾式粉砕して小粒子を生成する。粉砕した材料は水晶坩堝等の坩堝に載せ、１乃至２時間に亙り１，０００℃程度の不活性雰囲気中で焼結する。焼結材料はそこで必要に応じて篩にかけ、ミクロン範囲の所望の粒子寸法分布を有するＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体粉末を生成する。
【００１８】
ＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体粉末をさらに処理し、シリカ被覆付きの蛍光体粒子を生成する。蛍光体粒子上のシリカ被覆は、蛍光体粉末に透明物質を混合してランプ１１０の波長遷移領域１１６等の発光ダイオード内波長遷移領域の形成時に蛍光体粉末の群化或いは集塊を低減する。蛍光体粒子の群化や集塊は、非均一色分布を有する出力光を生成する発光ダイオードを生むこともある。
【００１９】
ＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体粉末に対しシリカ被覆を適用すべく、篩にかけた材料を蛍光体粉末を焼鈍して汚濁物を除去する焼鈍工程にさらす。次に、蛍光体粒子にシリカ粉末を混合し、そこでこの混合物を炉内でほぼ２００℃で加熱する。印加熱が、蛍光体粒子上の薄いシリカ被覆を形成する。蛍光体粒子上のシリカの量は、蛍光体粒子に対しほぼ１％である。シリカ被覆により得られたＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体粒子は、３０ミクロン以下の粒径をもつ。
【００２０】
好適なＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕもまた、様々な技法により合成することができる。一つの技法に、前駆物質としてのＢａＳ（硫化バリウム）とＧａ２Ｓ３（硫化ガリウム）の使用が含まれる。前駆物質は、少量のＥｕドーパントとフラックス（ＣｌとＦ）と過剰硫黄と共にメタノール等のアルコール族からの溶液内でボールミル加工する。この溶液に添加するＥｕドーパントの量は、最小量から全成分の総重量のほぼ６％までの間の任意の量とすることができる。ドープ処理した材料はそこで乾燥させ、続いて粉砕し微細粒子を生成する。粉砕した粒子はそこで水晶坩堝等の坩堝に載せ、１乃至２時間に亙り８００℃程度の不活性雰囲気内で焼結させる。焼結材料はそこで必要に応じて篩にかけ、ミクロン範囲の所望の粒子寸法分布を有するＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末を生成する。
【００２１】
ＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体粉末と同様、ＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末はさらに処理し、シリカ被覆を有する蛍光体粒子を生成する。得られたシリカ被覆を有するＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末は、４０ミクロン以下の粒子寸法をもつ。
【００２２】
ＺｎＳｅ：ＣｕとＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末の合成工程の完了に続き、ＺｎＳｅ：ＣｕとＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末にランプ１１０と同じ透明物質、例えばエポキシを混合し、発光ダイオード１０２周りに付着させてランプの波長遷移領域１１６を形成することができる。二つの異なる種の蛍光体粉末どうしの比率は、白色蛍光変換発光ダイオード１００ごとに異なる色特性を生成するよう調整することができる。一例として、ＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体粉末とＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末どうしの比率を、それぞれ１対５とすることができる。ランプ１１０の残りの部分は、ＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体粉末をもたない透明物質を付着して形成し、発光ダイオード１００を生成することができる。ランプ１１０の波長遷移領域１１６は図１に矩形形状として図示したが、波長遷移領域は半休体等の他の形状に構成することができる。さらに、他の実施形態では、波長遷移領域１１６は発光ダイオードダイ１０２に物理的に結合させなくともよい。このように、これらの実施形態では、波長遷移領域１１６はランプ１１０内の他の場所に配置することができる。
【００２３】
図２（ａ）と図２（ｂ）と図２（ｃ）に、本発明の一実施形態になる代替ランプ構成をもった白色蛍光変換発光ダイオード２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃが図示してある。図２（ａ）の白色蛍光変換発光ダイオード２００Ａには、ランプ全体が波長変換領域であるランプ２１０Ａが含まれる。すなわち、この構成ではランプ２１０Ａ全体が透明物質と第IIＢ族元素セレン化物系１１８及びチオガレート系蛍光材料１１９の混合物で出来ている。図２（ｂ）の白色蛍光変換発光ダイオード２００Ｂには、波長遷移領域２１６Ｂがランプの外面に位置するランプ２１０Ｂが含まれる。かくして、この構成では、第IIＢ族元素セレン化物系１１８及びチオガレート系蛍光材料１１９をもたないランプ２１０Ｂの領域を先ず発光ダイオードダイ１０２を覆って形成し、続いて透明物質と蛍光材料の混合物をこの領域を覆って付着し、ランプの波長遷移領域２１６Ｂを形成する。図２（ｃ）の白色蛍光変換発光ダイオード２００Ｃには、波長遷移領域２１６Ｃが透明物質と発光ダイオードダイ１０２を覆って被覆した第IIＢ族元素セレン化物系１１８及びチオガレート系蛍光材料１１９の混合物の薄層であるランプ２１０Ｃが含まれる。すなわち、この構成では、発光ダイオードダイ１０２は透明物質と第IIＢ族元素セレン化物系１１８及びチオガレート系蛍光材料１１９の混合物でもって先ず被覆すなわち覆って波長遷移領域２１６Ｃを形成し、続いて波長遷移領域を覆って蛍光材料をもたない透明物質を付着せさることでランプ２１０Ｃの残りの部分を形成することができる。一例として、発光ダイオード２００Ｃの波長遷移領域２１６Ｃの肉厚は、発光ダイオードダイ１０２が生成する光の色に応じて１０ミクロンと６０ミクロンの間とすることができる。
【００２４】
別の実施形態では、図３（ａ）乃至図３（ｄ）にそれぞれ図示した如く、発光ダイオードダイを配置する白色蛍光変換発光ダイオードのリードフレームに反射器カップを含ませることができる。図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、反射器カップ３２２を有するリードフレーム３２０を含む、異なるランプ構成をもった白色蛍光変換発光ダイオード３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄを示す。反射器カップ３２２は、発光ダイオードダイが生成する光の一部をリードフレーム３２０により反射して個々の発光ダイオードから有効出力光として照射されるよう位置決めする発光ダイオードダイ１０２用の凹所領域を提供する。
【００２５】
上の異なるランプ構成は、面実装発光ダイオード等の他種の発光ダイオードを適用し、本発明になる第IIＢ族元素セレン化物系及びチオガレート系蛍光材料を備える他種の白色蛍光変換発光ダイオードを生成することができる。加えて、これらの異なるランプ構成を半導体レーザ装置等の他種の発光装置に適用し、本発明になる他種の発光装置を生成することができる。これらの発光装置では、光源はレーザダイオード等の発光ダイオードダイ以外にも任意の光源を使用することができる。
【００２６】
図４（ａ）には、本発明の一実施形態になる青色（４４０〜４８０ｎｍ）発光ダイオードダイを有する白色蛍光変換発光ダイオードの光スペクトル４２４が示してある。この発光ダイオードに関する波長遷移領域は、エポキシに対し６５パーセント（６５％）のＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体でもって形成してある。発光ダイオードの波長遷移領域に含まれるＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体の百分率量すなわち搭載含有量は、蛍光効率に従って可変することができる。例えば、蛍光効率はドーパント量を変えることで増加するので、ＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体の搭載含有量を減らすことができる。光スペクトル４２４には、青色発光ダイオードダイから照射される光のピーク波長に対応する４６０ｎｍ程度の第１のピーク波長４２６が含まれる。光スペクトル４２４にはまた、発光ダイオードの波長遷移領域内のＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体により変換される光のピーク波長である５４０ｎｍ程度の第２のピーク波長４２８と、発光ダイオードの波長遷移領域のＺｎＳｅ：Ｃｕ蛍光体により変換される光のピーク波長である６４５ｎｍ程度の第３のピーク波長４３０が含まれる。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態になるエポキシに対し６５パーセント（６５％）のＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体をもつ波長遷移領域を有する白色蛍光変換発光ダイオードに関する経時輝度（ｌｖ）劣化のプロットである。図５のプロットに示す如く、白色蛍光変換発光ダイオードの輝度特性は、高強度光、すなわち発光ダイオードの半導体ダイから照射される光にさらされる間、延長された時間期間に亙って殆ど変化を経験しない。すなわち、発光ダイオードに用いるＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体は光に対し良好な耐性を有する。この光に対する耐性は、発光ダイオードの半導体ダイから照射された光に限定されず、また紫外光を含む太陽光等の外部光にも限定されない。かくして、本発明になる発光ダイオードは戸外の使用に適したものであり、最小の色遷移をもって一定時間に亙り安定した輝度を供給することができる。加えて、これらの発光ダイオードは高応答速度を必要とする応用分野に用いることができ、何故ならＺｎＳｅ：Ｃｕ及びＢａＧａ４Ｓ７：Ｅｕ蛍光体に関する残光持続時間は短いからである。
【００２８】
本発明の一実施形態になる白色出力光の生成方法を、図６を参照して説明する。ブロック６０２において、可視波長範囲にある第１のピーク波長を有する第１の光を生成する。第１の光は、紫外又は青色発光ダイオードダイ等の発光ダイオードダイにより生成することができる。次に、ブロック６０４において、第１の光を受光し、この第１の光の一部を第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料を用いて第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する。加えて、ブロック６０４において、第１の光の一部をチオガレート系蛍光材料を用いて第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する。次に、ブロック６０６において、第１の光と第２の光と第３の光を出力光の成分として照射する。
【００２９】
上述の実施形態に即して本発明を説明すると、本発明は、出力光を照射する装置であって、第１のピーク波長を有する第１の光を照射する光源（１０２）と、前記光源に光学的に結合されて前記第１の光を受光する波長遷移領域（１１６；２１０Ａ，２１６Ｂ；２１６Ｃ）で、前記第１の光の一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有する第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）を含み、さらに前記第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する特性を有するチオガレート系蛍光材料（１１９）を含み、前記第２の光と前記第３の光が前記出力光の成分である前記波長遷移領域とを備えることを特徴とする装置を提供する。
【００３０】
好ましくは、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）とチオガレート系蛍光材料（１１９）のうちの少なくとも一つが、少なくとも一つの希土類元素によりドープ処理される。
【００３１】
好ましくは、波長遷移領域（１１６；２１０Ａ，２１６Ｂ；２１６Ｃ）の第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）は、セレン化亜鉛とセレン化カドミウムのうちの一方を含む。
【００３２】
好ましくは、チオガレート系蛍光材料（１１９）は、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有し、ここでＭはバリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎはアルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字である。
【００３３】
好ましくは、チオガレート系蛍光材料（１１９）は、ＭＮ２Ｓ４とＭＮ４Ｓ７のうちの一方で規定される構造を有する。
【００３４】
さらに、本発明は、出力光を照射する方法であって、第１のピーク波長を有する第１の光を生成（６０２）するステップと、第１の光を受光（６０４）するステップで、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）を用いて、第１の光の一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換するステップと、チオガレート系蛍光材料（１１９）を用いて、第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換するステップとを有する第１の光を受光するステップと、出力光の成分として第２の光と第３の光を照射（６０６）するステップとを有する方法を提供する。
【００３５】
好ましくは、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）とチオガレート系蛍光材料（１１９）のうちの少なくとも一つが、少なくとも一つの希土類元素によりドープ処理される。
【００３６】
好ましくは、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）は、セレン化亜鉛とセレン化カドミウムのうちの一方を含む。
【００３７】
好ましくは、チオガレート系蛍光材料（１１９）は、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有し、ここでＭはバリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎはアルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字である。
【００３８】
好ましくは、チオガレート系蛍光材料（１１９）は、ＭＮ２Ｓ４とＭＮ４Ｓ７のうちの一方で規定される構造を有する。
【００３９】
さらに本発明は、出力光を照射する装置であって、第１のピークを有する第１の光を照射する光源（１０２）と、光源に光学的に結合されて第１の光を受光する波長遷移領域（１１６；２１０Ａ，２１６Ｂ；２１６Ｃ）であって、ＭＮｘＳｙにより規定される構造を有するチオガレート系蛍光材料（１１９）を含む波長遷移領域とを有し、ここでＭは、バリウムとカルシウムとストロンチウムとマグネシウムからなる群から選択される元素であり、Ｎは、アルミニウムとガリウムとインジウムからなる群から選択される元素であり、ｘとｙは数字であり、前記チオガレート系蛍光材料は、前記第１の光の少なくとも一部を第２のピーク波長を有する第２の光へ変換する特性を有し、前記第２の光は前記出力光の成分であることを特徴とする装置を提供する。
【００４０】
好ましくは、波長遷移領域（１１６；２１０Ａ，２１６Ｂ；２１６Ｃ）は、第１の光の一部を第３のピーク波長を有する第３の光へ変換する特性を有する第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）を含み、第３の光は出力光の成分である。
【００４１】
好ましくは、チオガレート系蛍光材料（１１９）と、第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料（１１８）のうち一つが、少なくとも一つの希土類元素によりドープ処理される。
【００４２】
好ましくは、チオガレート系蛍光材料は、ＭＮ２Ｓ４とＭＮ４Ｓ７のうちの一方で規定される構造を有する。
【００４３】
本発明の特定の実施形態を説明し図示してきたが、本発明は斯く説明し図示した特定の形態や部品配置に限定すべきではない。さらに、本発明は白色出力光を生成する装置と方法に限定はされない。本発明は、他種の出力光を生成する装置と方法もまた含むものである。一例として、本発明になる第IIＢ族セレン化物系蛍光材料及び／又はチオガレート系蛍光材料は発光装置にて使用することができ、そこでは光源が生成する実質的に全ての原初光は異なる波長へ変換され、その場合に出力光の色は白色とはならないであろう。本発明範囲は、本願明細書に添付した特許請求の範囲とそれらの等価物により規定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態になる白色蛍光変換発光ダイオードの線図である。
【図２】図２（ａ）と図２（ｂ）と図２（ｃ）は本発明の一実施形態になる代替ランプ構成を備える白色蛍光変換発光ダイオードの線図である。
【図３】図３（ａ）と図３（ｂ）と図３（ｃ）と図３（ｄ）は本発明の代替実施形態になる反射器カップを有するリードフレームを備える白色蛍光変換発光ダイオードの線図である。
【図４】本発明の一実施形態になる青色発光ダイオードダイを備える白色蛍光変換発光ダイオードの光スペクトルを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態になる白色蛍光変換発光ダイオードの経時輝度（ｌｖ）劣化のプロットを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態になる出力光照射方法のフロー線図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  発光ダイオード
１０２  発光ダイオードダイ
１０４，１０６  リードフレーム
１０８  導線
１１０  ランプ
１１２  主要部
１１４  出力部
１１６  波長遷移領域
１１８  第IIＢ族元素セレン化物系蛍光材料
１１９  チオガレート系蛍光材料
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ  白色蛍光変換発光ダイオード
２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ  ランプ
２１６Ｂ，２１６Ｃ  波長変換領域
３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ  白色蛍光変換発光ダイオード
３２０  リードフレーム
３２２  反射器カップ
４２４  光スペクトル
４２６  第１のピーク波長
４２８  第２のピーク波長
４３０  第３のピーク波長
【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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