(57)【要約】      （修正有）【課題】光子放出均一性の改善された新規な燐光変換ＬＥＤデバイスを提供する。【解決手段】凹形ベースハウジング３０６内に設けた発光ダイオード３０８上に、第２のレンズ３２２を設け、前記第２のレンズ３２２上に燐光体を含み実質的に凸形の上側表面３２８を有する燐光体部３２６を設け、さらに、前記燐光体部３２６上に、実質的に凸形の上側表面３４０を有する第１のレンズ３３８を設けてなり、前記第２レンズ３２２と前記燐光体部３２６との界面３２４が実質的に平坦である。【選択図】図３
2007053368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）（１００）であって：
凹形ベースハウジング（１０６）；
前記凹形ベースハウジング（１０６）内にあり、ｐドープ半導体部（１１０）及びｎドープ半導体部（１１２）を有する発光ダイオード（「LED」）（１０８）；
前記LED（１０８）上にあり、燐光体を含み且つ実質的に凸形の上側表面（１２４）を有する燐光体部（１２２）；及び
前記燐光体部（１２２）上にあり、実質的に凸形の上側表面（１４６）を有する第１のレンズ（１４４）、
を含んで成る、NPCLD（１００）。
【請求項２】
前記LED（１０８）が、約420nm〜約490nmの範囲内に発光最大を有し、前記ｎドープ半導体部（１１２）及び前記ｐドープ半導体部（１１０）の各々が、ガリウム窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、ガリウム−アルミニウム−インジウム−窒化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される成分を含み；且つ
前記燐光体が、約550nm〜約585nmの範囲内に発光最大を有し、前記燐光体が、セリウムドープドイットリウムアルミニウムガーネットを含み、さらに
イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム、及びテルビウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、及び
アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、を含む、請求項１に記載のNPCLD（１００）。
【請求項３】
前記発光ダイオード（３０８）と前記燐光体部（３２６）との間に介在する第２のレンズ（３２２）をさらに含み、前記第２のレンズ（３２２）と前記燐光体部（３２６）との界面（３２４）が、実質的に平坦である、請求項１に記載のNPCLD（３００）。
【請求項４】
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）（１００）であって：
凹形ベースハウジング（５０６）；
前記凹形ベースハウジング（５０６）内にあり、ｐドープ半導体部（５１０）及びｎドープ半導体部（５１２）を有する発光ダイオード（「LED」）（５０８）；
前記LED（５０８）上にあり、燐光体を含み且つ実質的に平坦な上側表面（５２４）を有する燐光体部（５２２）；
前記LED（５０８）上にあり、実質的に平坦な上側表面（５２８）を有する第１のレンズ（５２６）；及び
前記燐光体部（５２２）上且つ前記第１のレンズ（５２６）上にあり、実質的に凸形の上側表面を有する第２のレンズ（５３６）
を含んで成り、前記第１のレンズ（５２６）と前記燐光体部（５２２）との界面が、実質的に平坦である、NPCLD。
【請求項５】
前記燐光体部（５２２）が、前記LED（５０８）と前記第１レンズ（５２６）との間に介在する、請求項４に記載のNPCLD（５００）。
【請求項６】
前記第１レンズ（７２２）が、前記LED（７０８）と前記燐光体部（７２６）との間に介在する、請求項４に記載のNPCLD（７００）。
【請求項７】
前記LED（５０８）が、約420nm〜約490nmの範囲内に発光最大を有し、前記ｎドープ半導体部（５１２）及び前記ｐドープ半導体部（５１０）の各々が、ガリウム窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、ガリウム−アルミニウム−インジウム−窒化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される成分を含み；且つ
前記燐光体が、約550nm〜約585nmの範囲内に発光最大を有し、前記燐光体が、セリウムドープドイットリウムアルミニウムガーネットを含み、さらに
イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム、及びテルビウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、及び
アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、を含む、請求項４に記載のNPCLD（５００）。
【請求項８】
前記ｐドープ半導体部（５１０）とシグナル連絡している、比較的高い電位の第１端子（５０４）；及び
前記ｎドープ半導体部（５１２）とシグナル連絡している、比較的低い電位の第２端子（５０２）、
をさらに備える、請求項４に記載のNPCLD（５００）。
【請求項９】
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）（５００）を製造する方法であって：
凹形ベースハウジング（５０６）を製造するステップ；
前記凹形ベースハウジング（５０６）内に、ｐドープ半導体部（５１０）とｎドープ半導体部（５１２）とを有する発光ダイオード（「LED」）（５０８）を配置するステップ；
前記LED（５０８）上に燐光体部（５２２）を形成するステップ；
前記LED（５０８）上に、実質的に平坦な上側表面（５２８）を有する第１のレンズ（５２６）を形成するステップ；
前記燐光体部（５２２）上且つ前記第１レンズ（５２６）上に、実質的に凸形の上側表面を有する第２のレンズ（５３６）を形成するステップ；及び
前記第１レンズ（５２６）と前記燐光体部（５２２）とが実質的に平坦な界面を有するように形を整えるステップ、
を包含する、方法。
【請求項１０】
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）（１００）を製造する方法であって：
凹形ベースハウジング（１０６）を製造するステップ；
前記凹形ベースハウジング（１０６）内に、ｐドープ半導体部（１１０）とｎドープ半導体部（１１２）とを有する発光ダイオード（「LED」）（１０８）を配置するステップ；
前記LED（１０８）上に、実質的に凸形の上側表面（１２４）を有する燐光体部（１２２）を形成するステップ；及び
前記燐光体部（１２２）上に、実質的に凸形の上側表面（１４６）を有するレンズ（１４４）を形成するステップ、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してLEDデバイスに関し、より詳細には、配光均一性の改善された燐光変換LEDデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
燐光変換発光ダイオード（「LED」）デバイスは、LED自体の実際のスペクトル特性とは異なる感知スペクトル特性を有する光出力を生成するのに有用である。例えば、青色LEDの出現は、白熱電球や蛍光灯に取って代わることが期待されている、白色光を明白に発するLEDデバイスの開発を進展させるにあたり不可欠であった。青色LEDを黄色燐光体と組み合わせることで、ヒトの目には白色光として感知される比で、青色及び黄色の光子が放出される。これらの光子の放出は可視スペクトル全体には及ばず、それ故、太陽光とは実際には同等ではないものの、それらは白色であるように見えるため、例えば照明用途において有効に利用することができる。LEDデバイスは、白熱電球や蛍光灯よりも効率よく電気を光子へと変換できるため、照明並びに他の用途のためにLEDを用いることは、エネルギー保全の観点から利点が多い。また、固体素子であるため、LEDデバイスは、従来の白熱電球や蛍光灯よりも平均寿命が長く、多くの場合、物理的ダメージに対してより耐性がある。
【０００３】
燐光変換LEDデバイスは、典型的に、少なくとも２つのソース（同じ位置ではないが、互いに近い位置に配されている）によって生成された、少なくとも２つの別個の波長を有する光子を放出する。一方のソースは、LED自体からのエレクトロルミネッセント発光であり、他方のソースは、燐光体（LEDからの発光によって励起される）からのルミネッセント発光である。残念なことに、これら光子ソースの物理的な位置並びに機能的な作用が同じではないため、一般に、従来の燐光変換LEDデバイスからの累積的な光子放出は不均一となり、望ましくない広範囲に広がった白色が生成される。
【０００４】
一例として、従来の燐光変換LEDデバイスは、所定の燐光体が積層されたLEDを含む。作用に関して例を示せば、LEDからの或る波長のエレクトロルミネッセント発光は部分的に燐光体によって受け取られ、その結果、燐光体からのルミネッセント発光（一般に、より長い波長を有する）に帰着する。LEDから放出された第１波長の光子と、燐光体から放出された第２波長の光子は、次いで、燐光変換LEDデバイスから一緒となって放出される。この全体的な出力がヒトの目に白色光として感知されるような比で、LEDが青色光子を放出し且つ燐光体が黄色光子を放出するように設計し得ることは、当業者には知られている。
【０００５】
燐光変換LEDデバイスの製造に関して例を示せば、燐光体は、液相状態の適切なカプセル材料内に分散させ、次いで、それをLED上に付着させる。付着後、カプセル材料が固体状態へと硬化される際に、燐光体は、一般に、カプセル材料内で下方に移動する。この移動は、多くの場合、LED上への燐光体の不均一な積層につながり、広範囲に広がった白色を生成する燐光変換LEDデバイスに帰着する。この従来の製造法に関する問題の一例を示せば、LEDの形状が直方体である場合に、燐光体が燐光体−カプセル材料分散物の底部（燐光体のさらなる移動が部分的にLED自体によって妨害される位置）に沈降してしまうことである。この妨害は、燐光体分散物が硬化する際に高まるため、燐光体が直方体LEDの表面にわたって不均一に分布するようになる場合がある。詳細には、直方体LED表面の外端にある沈降燐光体の一部は、さらにその表面から下方に沈降する場合がある。その結果、燐光体の層厚は、外端近傍では薄くなる場合がある。LED自体からのエレクトロルミネッセント発光により刺激（励起）される際、この薄い層厚によって、外端近傍の燐光体の受容能力は低く、LEDにより放出された光子の受容が不充分となる。この低下した受容能力によって、黄色光子の放出が低下するため、燐光変換LEDデバイスの外端領域から放出される青色光子と黄色光子との間の望ましい比率に狂いが生じる。従って、燐光変換LEDデバイスの光子出力には、前記外端近傍の薄い燐光体領域の位置におおよそ沿って、広範囲に広がった白色が生じ且つ青色ハローが生じる場合がある。この青色ハローは、燐光変換LEDデバイスからの光出力の不均一性をもたらし、美的にも機能的にも望ましくないものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、燐光変換LEDデバイスを種々の最終用途において用いるために、光子放出均一性の改善された新規な燐光変換LEDデバイス構造が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）を提供する。当該NPCLDは、凹形ベースハウジング、該凹形ベースハウジング内にある発光ダイオード（「LED」）、該LED上にある燐光体部、及び燐光体部の上方にある第１レンズを備えることができる。LEDは、ｐドープ半導体部及びｎドープ半導体部を含み、燐光体部は、実質的に凸形の上側表面を有し、そして第１レンズは、実質的に凸形の上側表面を有する。
【０００８】
あるいはまた、NPCLDは、凹形ベースハウジング、該凹形ベースハウジング内にあるLED、該LED上の燐光体部、LED上の第１レンズ、並びに燐光体部の上方にあり且つ第１レンズの上方にある第２レンズを備えることができる。LEDは、ｐドープ半導体部とｎドープ半導体部を含み、燐光体部は、実質的に平坦な上側表面を有する。また、第１レンズは、実質的に平坦な上側表面を有し、第２レンズは、実質的に凸形の上側表面を有する。さらに、第１レンズと燐光体部の界面は、実質的に平坦である。
【０００９】
一例として、NPCLDは、凹形ベースハウジングを製造し、該凹形ベースハウジング内にLED（ｐドープ半導体部とｎドープ半導体部を含む）を配置することにより製造することができる。燐光体部は、LED上に形成することができ、第１レンズ（実質的に平坦な上側表面を有する）は、LEDの上方に形成することができる。また、第２レンズ（実質的に凸形の上側表面を有する）は、燐光体部の上方且つ第１レンズの上方に形成することができ、第１レンズと燐光体部との界面は実質的に平坦の形状とし得る。
【００１０】
他の一実施形態では、NPCLDの製造方法は、実質的に凸形の上側表面を有する燐光体部をLED上に形成すること、及び実質的に凸形の上側表面を有する燐光体部上にレンズを形成することを包含する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光子放出均一性の改善された新規な燐光変換LEDデバイスを提供することができる。本発明の他のシステム、方法及び特徴は、以下の図面並びに詳細な説明から当業者には明らかとなろう。そのような他のシステム、方法、特徴及び利点の全てが本開示に包含されるものとし、本発明の範囲内にあるとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、添付の図面を参照することにより、よりよく理解することができる。図面中の構成要素は、必ずしも正確な縮尺では描かれておらず、本発明の原理を説明するにあたっては強調されて描かれている。図面においては、同様の符号は、各図面にわたって、対応する要素を表す。
【００１３】
以下、種々の実施形態を説明する際に、添付の図面を参照する。図面は、本開示の一部を構成するものであり、本発明を実践する際の特定の実施形態を表すものである。
【００１４】
図１に、本発明の新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）１００の一実施形態の断面図を示す。NPCLD１００は、アノード１０２及びカソード１０４を備える。カソード１０４は、凹形（即ち、お椀形及び／又はカップ形）のベースハウジング１０６（この内側にLED１０８が配置される）を備え、該ベースハウジング１０６は、電気絶縁体から形成され且つフレーム１０７上に支持されている。フレーム１０７は、カソード１０４と一体化することができ、例えば、導線から製造することができる。あるいはまた、フレーム１０７を任意の形状のプリント回路基板（例えば、FR4、FR5、ビスマレイミド／トリアジン（BT）、ポリイミド、金属コアから製造されるものなど）とすることができることは当業者には理解されよう。また、フレーム１０７を、例えば、金属コートされたセラミックフレーム、プラスチック基材、又はプラスチック本体若しくは窪みを有する導線フレームのような、他の形状とし得ることも理解されよう。LED１０８は、ｐドープ半導体部１１０とｎドープ半導体部１１２とを含むことができる。用語「部」が、例えば、任意の適切な寸法の層、複数の層、コーティング、成型品、ブロックのような、任意の形状の対象デバイス要素を表すことは、当業者には理解されよう。一実施形態では、LED１０８の形状は、直方体である。他の実施形態では、LED１０８の形状は、立方体、円柱、あるいは他の適切な幾何形状とし得る。一実施形態では、２つ以上のLED１０８を凹形ベースハウジング１０６内に配置することができる。
【００１５】
ｐドープ半導体部１１０は底部導電体１１４とシグナル連絡させることができ、ｎドープ半導体部１１２は上部導電体１１６とシグナル連絡させることができる。底部導電体１１４及び上部導電体１１６は、それぞれ、ｐドープ半導体部１１０及びｎドープ半導体部１１２に電流を行き来させることができる。カソード接続導線１１８は、カソード１０４を底部導電体１１４と電気的に接続し、それによって、カソード１０４と底部導電体１１４とをシグナル連絡させることができる。同様に、アノード接続導線１２０は、アノード１０２を上部導電体１１６と電気的に接続することができる。一実施形態では、２つ以上のカソード接続導線１１８及び／又は２つ以上のアノード接続導線１２０を用いることができる。代替実施形態では、凹形ベースハウジング１０６を導電体から形成して、底部導電体１１４とカソード接続導線１１８を省くことができる。NPCLDの代替的な構造の一例では、半導体部１１２はｐドープ型とし得、半導体部１１０はｎドープ型とし得る。そのような代替構造では、LED１０８を流れる電流は逆となり、それによって、NPCLD１００は、アノード１０４とカソード１０２を備えることになる。他の実施形態では、カソード１０４は、ｐドープ半導体部１１０とシグナル連絡された、比較的高い電位の第１端子１０４と置換することができ、また、アノード１０２は、ｎドープ半導体部１１２とシグナル連絡された、比較的低い電位の第２端子１０２と置換することができる。LED１０８は、燐光体及び燐光体カプセル材料を含んで成る組成物から形成された燐光体部１２２で実質的に被覆することができる。燐光体部１２２は、燐光体ドーム状表面１２４を有し、該燐光体ドーム状表面１２４は、燐光体部１２２からの光子放出１２６、１２８、１３０及び１３２のための実質的に凸形のレンズとなる。「実質的に凸形」という句は、燐光体部１２２が、僅かな欠陥を有すものの概して凸形であることを意味する。凹形ベースハウジング１０６の内壁（内側側壁１３４及び内側底壁１３６など）は、LED１０８及び燐光体部１２２の両方から放出された光子のための反射体となる。反射体は、一般に、これらの光子の向きを、NPCLD１００からの最大光子放射の向き１４０にそらす。一例として、内側底壁１３６は円状の外周を有し、凹形ベースハウジング１０６もまた円状の外周を有する。しかしながら、内側底壁１３６及び凹形ベースハウジング１０６は他の形状の外周も有し得ることを理解されたい。例えば、内側底壁１３６は、楕円、四辺形、又は他の幾何形状の外周を有することができる。望ましくは、内側底壁１３６の外周は、少なくとも１つの対象軸を有し、望ましくは、凹形ベースハウジング１０６の外周の形状は、内側底壁１３６のそれと類似のものとする。NPCLD１００のアノード１０２及びカソード１０４は、ベース（基盤）上において支持することができ、まとめて拡散レンズ１４４（NPCLD１００からの光子放出１４８、１５０、１５２及び１５４のための実質的に凸形のレンズとなる）内に入れることができる。
【００１６】
作用に関して、一例では、外部電源（図示せず）によって、アノード１０２及びカソード１０４を横切るようにバイアス電流が印加される。当該バイアス電流によって、ｎドープ半導体部１１２とｐドープ半導体部１１０との間の界面１５６を横切って移動する電荷担体が惹起される。電子は、ｎドープ半導体部１１２からｐドープ半導体部１１０へと流れ、正孔（ホール）は反対の向きに流れる。ｐドープ半導体部１１０に注入された電子は正孔と再結合し、それによって、LED１０８からの光子（光子１５８及び１６０など）のエレクトロルミネッセント放出が生じる。これらの光子の一部は燐光体部１２２を通過し、カプセルのドーム状表面１４６を介して放出される。残りの光子は、燐光体部１２２内の燐光体による新しい光子（光子１２６、１２８、１３０及び１３２）のルミネッセント発光を引き起こす。燐光体ドーム状表面１２４（実質的に凸形のレンズを形成）とカプセルドーム状表面１４６（実質的に凸形のレンズを形成）との組み合わせは、NPCLD１００のカプセルドーム状表面１４６から放出される光子のスペクトル分布及び強度の均一性を高めるように機能する。
【００１７】
一実施形態では、十分な燐光体を組成物中に含有させることで燐光体部１２２を形成し、それによって、LED１０８を燐光体で実質的に覆うことができる。さらに、燐光体は、それが分散されるカプセル材料よりも比較的高い密度（又は比重）を有するように選択し、それによって、燐光体部１２２の底部に燐光体を沈降させることができる。点線１６２で示すように、本実施形態では、燐光体は、燐光体部１２２のドーム状部分１６４を構成する。燐光体が燐光体部１２２のドーム状部分１６４を形成することによって、さらに、燐光体部１２２からのエレクトロルミネッセント光子放出の均一性が高められる。
【００１８】
燐光体部１２２の実質的に凸形のドーム状表面１２４は、拡散レンズ１４４への光子の出力を高める。Snellの法則に従って、比較的高い屈折率の媒体から比較的低い屈折率の媒体へと光は進む（２つの媒体間の界面が、当該２つの媒体の臨界角未満の角度で交わっている場合に限り）ことは理解されよう。実質的に凸形の燐光体ドーム状表面１２４の湾曲によって、燐光体部１２２から放出されるたいていの光子は、実質的に凸形の燐光体ドーム状表面１２４に直角に進入し、それによって、光子は、屈折損失がほとんどない状態で拡散レンズ１４４に進入することができる。
【００１９】
LED１０８を製造するために用いる材料の選択は、一般に、NPCLD１００の所望の最終用途に応じて決定される。例えば、ヒトの目で認識される光子放出が白色であることが望ましい場合には、LEDは、青色光を放出するように設計することができる。約420ナノメートル（「nm」）から約490nmの範囲（より好ましくは、約430nm〜約480nmの範囲）にわたって最大発光を示す青色光を放出する窒化ガリウム系（「GaN」）あるいは窒化インジウムガリウム系（「InGaN」）のLED半導体チップを利用することができる。用語「GaN系あるいはInGaN系のLED」とは、その放射線放出領域（発光領域）に、GaN、InGaN及び／又は関連する窒化物が、その窒化物の混晶材料（例えばGa(Al-In)Nなど）と共に含まれるLEDであると理解されたい。そのようなLEDは既知であり、例えば、中村修二及びGerhard Fasolによる、"The Blue Laser Diode", Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 1997, pp. 209以下を参照されたい（参照することで、その内容の全てを本明細書に取り入れることとする）。代替実施形態では、ポリマーLED又はレーザーダイオードを半導体LEDの代わりに利用することができる。用語「発光ダイオード」は、半導体発光ダイオード、ポリマー発光ダイオード、及びレーザーダイオードを網羅し包含するものと定義されることを理解されたい。
【００２０】
同様に、LEDにより放出される青色光子の一部によって励起されるため燐光体の選択もまた、NPCLD１００の所望の最終用途に応じて決定することができる。一例として、ヒトの目で認識される光子放出が白色であることが望ましい場合には、所定の燐光体は黄色光子を放出するように設計することができる。上述のように適切な波長にて適切な比率にて組み合わせると（例えば、国際照明会議が発行した色度チャートに従って）、青色光子と黄色光子とは一緒になって白色光として見える。これに関して、イットリウムアルミニウムガーネット（「YAG」）が一般的なホスト材料であり、通常、１つ又は複数の希土類元素若しくは化合物でドープされている。白色光放出用途のために利用されるYAG燐光体中の一般的な希土類ドーパントは、セリウムである。
【００２１】
一実施形態では、所定の燐光体は、少なくとも１つの元素（イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム等）を含有するセリウムドープドイットリウム−アルミニウムガーネットとすることができる。セリウムドープドイットリウム−アルミニウムガーネットはまた、アルミニウム、ガリウム若しくはインジウムのような少なくとも１つの元素を含むことができる。他の実施形態では、所定の燐光体は、セリウムドープドガーネット構造A3B5O12（ここで、第１成分「A」は、イットリウム（「Y」）、ルテチウム（「Lu」）、セレニウム（「Se」）、ランタン（「La」）、ガドリニウム（「Gd」）、サマリウム（「Sm」）、テルビウム（「Tb」）のような少なくとも１つの元素を表し、第２成分「B」は、アルミニウム（「Al」）、ガリウム（「Ga」）、インジウム（「In」）のような少なくとも１つの元素を表す）を有することができる。これらの燐光体は、LED１０８からの青色光により励起され、光（波長は500nmを超える範囲までシフトし、最高約585nmとなる）を放出することができる。一例として、約550nm〜約585nmの範囲内の最大発光波長を有する燐光体を利用することができる。セリウム活性化Tbガーネットルミネッセント材料の場合、最大発光は、約550nmであり得る。ホスト格子中の比較的少量のTbは、セリウム活性化ルミネッセント材料の特性を改善するように機能し、一方、比較的多量のTbは、とりわけ、セリウム活性化ルミネッセント材料の発光波長をシフトさせるために添加することができる。従って、高比率のTbは、5000K未満の低い色温度の燐光変換LEDデバイスのために適している（例えば、WO 98/05,078、WO 97/50,132及びWO 98/12,757を参照されたい）。
【００２２】
一例として、ガリウム窒化物又はインジウムガリウム窒化物をベースとする青色発光LED（約430nm〜約480nmの範囲に発光最大を有する）を利用することで、YAG:Ceタイプのルミネッセント材料（約560nm〜約585nmに発光最大を有する）を励起することができる。
【００２３】
NPCLDが、LED１０８のエレクトロルミネッセンスにより生成された青色光子と、青色光子により刺激（励起）された燐光体１２２のルミネッセンスから生成した黄色光子とを組み合わせて白色の光出力をもたらすように設計されている種々の実施形態を開示する。しかしながら、異なる色スキームのNPCLD作動もまた、白色若しくは他の色を有するようにみえる光を生成するために設計することができる。白色に見える光は、LED１０８のエレクトロルミネッセンスと光子励起された燐光体１２２のルミネッセンスとによって生成された２つ以上の色を組み合わせることで実現することができる。白色の外観を有する光を生成する方法の一例は、適切な出力比にて２つの相補的な色の光を組み合わせることである。LED１０８自体に関しては、発光ダイオードp-n接合は、典型的に、III族元素及びIV族元素の所定の２つの混合物（例えば、ガリウムヒ素、ガリウムヒ素リン化物、ガリウムリン化物）に基づく。これらの化合物と他（アルミニウム、インジウム含む）との相対割合を注意深く制御すると共に、テルル及びマグネシウムのようなドーパントを添加することによって、例えば、赤色、オレンジ色、黄色若しくは緑色に発光するLEDを製造することができる。一例として、以下の半導体組成物を利用することで、以下に指示するスペクトル範囲の光子を生成することができる：ガリウム−アルミニウム−ヒ素／ガリウムヒ素（エピタキシャル層／LED基材；出力波長880nm、赤外）；ガリウム−アルミニウム−ヒ素／ガリウム−アルミニウム−ヒ素（660nm、赤（ultra red））；アルミニウム−ガリウム−インジウム−リン化物（エピタキシャル層；出力波長633nm；赤（super red））；アルミニウム−ガリウム−インジウム−リン化物（612nm、オレンジ（super orange））；ガリウム−ヒ素／ガリウム−リン化物（605nm、オレンジ）；ガリウム−ヒ素−リン化物／ガリウム−リン化物（585nm、黄）；インジウム−ガリウム−窒化物／シリコンカーバイド（色温度4500K、蛍光白色）；インジウム−ガリウム−窒化物／シリコンカーバイド（6500K、青白）；インジウム−ガリウム−窒化物／シリコンカーバイド（8000K、冷白（クールホワイト））；ガリウム−リン化物／ガリウム−リン化物（555nm、緑（ピュアグリーン））；ガリウム−窒化物／シリコンカーバイド（470nm、青（super blue））；ガリウム−窒化物／シリコンカーバイド（430nm、青紫）；及びインジウム−ガリウム−窒化物／シリコンカーバイド（395nm、紫外）
一例として、上述のように選択された燐光体は、カプセル材料中に分散させ、燐光体−カプセル材料組成物を形成することができ、それは、NPCLD１００の製造時にLED１０８上に配置される。カプセル材料は、生成された光子放射に対して、少なくともある程度は透明である。一実施形態では、カプセル材料は、エポキシ、シリコン若しくはアクリレート樹脂（例えばポリメチル−メタクリレートなど）のような硬化性ポリマー樹脂、又は当該樹脂の混合物とし得る。他の一実施形態では、カプセル材料は、例えばゾル−ゲル形態の無機ガラスのような、光子放射に対し透過性の材料とし得る。
【００２４】
図２に、図１記載の新規なNPCLD１００の製造方法の一実施形態を示すフローチャート２００を示す。ステップ２０２にて当該方法は開始され、ステップ２０４において、凹形ベースハウジング１０６を有するカソード１０４が製造される（凹形ベースハウジング１０６は、光子を反射する内側側壁１３４及び内側底壁１３６を有する）。ステップ２０６において、凹形ベースハウジング１０６内の内側底壁１３６上にLED１０８が配置される。LEDは、既製のものを用いたり、あるいはin-situにて形成することもできる。LED１０８は、内側底壁１３６上の、内側底壁１３６と内側側壁１３４との接点（接線）から実質的に等距離にある位置に配置することができる。LED１０８は、例えば、液相エピタキシ、蒸気相エピタキシ、有機金属エピタキシャル化学気相成長、又は分子ビームエピタキシのような種々の既知の技術を用いて製造することができる。ステップ２０８において、カソード１０４とアノード１０２をベース（基盤）１４２上に配置し、そして、接続導線１１８及び１２０をそれぞれ導電体１１４及び１１６に接続しカソード１０４及びアノード１０２に接続する。ステップ２０８の全てあるいは一部は、当該方法から逸脱することなく、当該方法のより後半の方にて実施することができることを理解されたい。次いで、燐光体−カプセル材料組成物を上述のように調製する。一例として、燐光体−カプセル材料組成物中の燐光体の濃度は、燐光体部１２２の形成時に十分な量の燐光体が凹形ベースハウジング１０６内に配置されて実質的にLED１０８を覆うことができるように（図１の点線１６２で示すように）、十分に高くすることができる。この例では、LED１０８の存在はさらに、その上に燐光体が沈降するため、点線１６２で画定される実質的に凸形の表面を有する、燐光体部１２２中の燐光体から成るサブ領域の形成に寄与する。ステップ２１０において、凹形ベースハウジング１０６内のLED１０８上に燐光体部１２２が形成される。一実施形態では、燐光体部１２２は、実質的に凸形の燐光体ドーム状表面１２４を有するように形成される。一例として、燐光体部１２２は、所望の形状となるように、型押ししたり成型したりすることができる。ステップ２１２において、NPCLD１００のLED１０８、アノード１０２、カソード１０４及び接続導線１１８及び１２０が拡散レンズ１４４内に埋め込まれる（被包される）。そして、ステップ２１４にて当該方法は終了する。拡散レンズは、先述のカプセル材料から製造することができる（二酸化チタンあるいは二酸化ケイ素粒子などの光散乱粒子が分散されている）。また、拡散レンズ１４４は、例えば、型押ししたり成型したりして、所望のドーム形状を有するように形成することができる。
【００２５】
図３に、他の実施形態の新規NPCLD３００の断面図を示している。NPCLD３００は、アノード３０２及びカソード３０４を備える。図２と同様に、カソード３０４は、電気絶縁体から形成され且つフレーム３０７上に支持されている凹形ベースハウジング３０６を備える。フレーム３０７は、カソード３０４と一体化されており、例えば、導線又は先述したような他の材料から製造することができる。LED３０８は、ｐドープ半導体部３１０とｎドープ半導体部３１２とを備える。一実施形態では、２つ以上のLED３０８を凹形ベースハウジング３０６内に配置することができる。
【００２６】
ｐドープ半導体部３１０は底部導電体３１４とシグナル連絡させることができ、ｎドープ半導体部３１２は上部導電体３１６とシグナル連絡させることができる。カソード接続導線３１８は、カソード３０４を底部導電体３１４と電気的に接続し、それによって、カソード３０４と底部導電体３１４とをシグナル連絡させることができる。同様に、アノード接続導線３２０は、アノード３０２を上部導電体３１６と電気的に接続し、それによって、アノード３０２と上部導電体３１６とをシグナル連絡させることができる。一実施形態では、２つ以上のカソード接続導線３１８及び／又は２つ以上のアノード接続導線３２０を用いることができる。図１と同様に、底部導電体３１４と上部導電体３１６は、それぞれ、ｐドープ半導体部３１０及びｎドープ半導体部３１２に電流を行き来させることができる。代替実施形態では、凹形ベースハウジング３０６を導電体から形成して、底部導電体３１４とカソード接続導線３１８を省くことができる。NPCLDの代替的な構造の一例では、半導体部３１２をｐドープ型とし得、半導体部３１０をｎドープ型とし得る。そのような代替構造では、LED３０８を流れる電流は逆となり、それによって、NPCLD３００は、アノード３０４とカソード３０２を備えることになる。他の実施形態では、カソード３０４は、ｐドープ半導体部３１０とシグナル連絡された、比較的高い電位の第１端子３０４と置換することができ、また、アノード３０２は、ｎドープ半導体部３１２とシグナル連絡された、比較的低い電位の第２端子３０２と置換することができる。
【００２７】
LED３０８は、分散粒子及びカプセル材料を含んで成る組成物から形成された第１拡散レンズ部３２２で実質的に被覆することができる。分散粒子は、例えば、二酸化チタン若しくは二酸化ケイ素のような金属酸化物から成る粒子とし得る。第１拡散レンズ３２２は、実質的に平坦な上側表面３２４を有する。「実質的に平坦」という句は、第１拡散レンズ３２２の上側表面３２４が、僅かな欠陥を有するものの概して平坦であることを意味する。実質的に平坦な上側表面３２４上に燐光体部３２６（実質的に凸形の第１表面３２８を有する）が配置される。燐光体部３２６がその上に配置される、実質的に平坦な上側表面３２４によって、燐光体は、カプセル材料中を均一に沈降することできる。こうして、実質的に平坦な上側表面３２４にわたる燐光体濃度の差異は最小化される。また、実質的に平坦な上側表面３２４上への燐光体部３２６の配置によって、向き３３０において、燐光体部３２６内における燐光体の有効厚みを正確に制御することが可能となる。この正確な厚さの制御によって、NPCLD３００により放出される光子のスペクトル比の正確な調節が可能となり、それ故、ヒトの目に映る光子出力の色の見掛けを制御することができる。さらに、燐光体部３２６の第１の凸形上側表面（即ち、ドーム状表面）３２８は、第１のドーム状表面３２８を通過する光子の強度が実質的に均一となるように促進する。凹形ベースハウジング３０６の内側側壁３３２及び内側底壁３３４は、LED３０８及び燐光体部３２６によって放出された光子のための反射体となり、これらの光子の向きを、NPCLD３００の最大光子放射の向き３３０にそらす。内側底壁３３２は円状の外周を有する。NPCLD３００のアノード３０２及びカソード３０４は、ベース（基盤）３３６上において支持することができ、まとめて第２レンズ３３８（NPCLD３００からの光子放出３４２、３４４、３４６及び３４８のための実質的に凸形のレンズとなる）内に入れることができる。一実施形態では、第２レンズ３３８は、拡散レンズでなくてもよい。
【００２８】
図４に、図３記載の新規なNPCLD３００の製造方法の一実施形態を示すフローチャート４００を示す。ステップ４０２にて当該方法は開始され、ステップ４０４において、凹形ベースハウジング３０６を有するカソード３０４が製造される。凹形ベースハウジング３０６は、図３記載のように、光子を反射する内側側壁３３２及び内側底壁３３４を有する。ステップ４０６において、凹形ベースハウジング３０６内の内側底壁３３４上にLED３０８が配置される。一実施形態では、LED３０８は、内側底壁３３４上の、内側底壁３３４と内側側壁３３２との接点（接線）から実質的に等距離にある位置に配置することができる。ステップ４０８において、カソード３０４とアノード３０２をベース（基盤）３３６上に配置し、そして、接続導線３１８及び３２０をそれぞれ、底部導電体３１４からカソード３０４へと、また上部導電体３１６からアノード３０２へと接続する。重ねて、ステップ４０８の全てあるいは一部は、当該方法のより後半の方にて実施することができることを理解されたい。ステップ４１０において、凹形ベースハウジング３０６内に第１拡散レンズ部３２２を配置して、LED３０８を実質的に覆い、実質的に平坦な上側表面３２４を形成する。第１の拡散レンズ部３２２は、図２のステップ２１２に関して上述したものと同じ組成物から形成することができる。燐光体−カプセル材料組成物は、先述のように調製することができる。ステップ４１２において、実質的に平坦な上側表面３２４上に、実質的に凸形の第１の上側表面３２８を有する燐光体部３２６が形成される。一例として、燐光体部３２６は、型押ししたり成型したりして所望の形状にすることができる。ステップ４１４において、NPCLD３００のLED３０８、アノード３０２、カソード３０４及び接続導線３１８及び３２０が第２レンズ３３８内に埋め込まれる（被包される）。そして、ステップ４１６にて当該方法は終了する。一実施形態では、第２レンズ３３８は、先述のカプセル材料から製造することができる（二酸化チタンあるいは二酸化ケイ素粒子などの光散乱粒子が分散されている）。また、第２レンズ３３８は、例えば、型押ししたり成型したりして、所望のドーム形状を有するように形成することができる。
【００２９】
図５には、他の実施形態の新規NPCLD５００の断面図を示している。NPCLD５００は、アノード５０２及びカソード５０４を備える。カソード５０４は、電気絶縁体から形成され且つフレーム５０７上に支持されている凹形ベースハウジング５０６を備え、その中にLED５０８が配置される。フレーム５０７は、カソード５０４と一体化されており、例えば、導線又は先述の他の材料から製造することができる。LED５０８は、ｐドープ半導体部５１０とｎドープ半導体部５１２とを備える。一実施形態では、２つ以上のLED５０８を凹形ベースハウジング内に配置することができる。
【００３０】
ｐドープ半導体部５１０は底部導電体５１４とシグナル連絡させることができ、ｎドープ半導体部５１２は上部導電体５１６とシグナル連絡させることができる。底部導電体５１４と上部導電体５１６は、それぞれ、ｐドープ半導体部５１０及びｎドープ半導体部５１２に電流を行き来させることができる。カソード接続導線５１８は、カソード５０４を底部導電体５１４と電気的に接続し、それによって、カソード５０４と底部導電体５１４とをシグナル連絡させることができる。同様に、アノード接続導線５２０は、アノード５０２を上部導電体５１６と電気的に接続する。代替実施形態では、凹形ベースハウジング５０６を導電体から形成して、底部導電体５１４とカソード接続導線５１８を省くことができる。一実施形態では、２つ以上のカソード接続導線５１８及び／又は２つ以上のアノード接続導線５２０を用いることができる。NPCLDの代替的な構造の一例では、半導体部５１２をｐドープ型とし得、半導体部５１０をｎドープ型とし得る。そのような代替構造では、LED５０８を流れる電流は逆となり、それによって、NPCLD５００は、アノード５０４とカソード５０２を備えることになる。他の実施形態では、カソード５０４は、ｐドープ半導体部５１０とシグナル連絡された、比較的高い電位の第１端子５０４と置換することができ、また、アノード５０２は、ｎドープ半導体部５１２とシグナル連絡された、比較的低い電位の第２端子５０２と置換することができる。
【００３１】
LED５０８は、燐光体及びカプセル材料を含んで成る組成物から形成された燐光体部５２２で実質的に被覆することができる。燐光体部５２２は、実質的に平坦な上側表面５２４を有する。実質的に平坦な上側表面５２８を有する第１拡散レンズ５２６が、燐光体部５２２上に配置される。第１拡散レンズ５２６は、表面５２８にわたって光子を分散させ、光子強度及び光子スペクトル比の不均一さを低減させる。凹形ベースハウジング５０６の内側側壁５３０及び内側底壁５３２は、LED５０８及び燐光体部５２２によって放出された光子のための反射体となり、これらの光子の向きを、NPCLD５００の最大光子放射の向き５３４にそらす。内側底壁５３２は円状の外周を有する。NPCLD５００のアノード５０２及びカソード５０４は、ベース（基盤）５３５上において支持することができ、まとめて拡散レンズ（NPCLD５００からの光子放出５４０、５４２、５４４及び５４６のための実質的に凸形のレンズとなる）内に入れることができる。一実施形態では、第２レンズ５３６は、拡散レンズでなくてもよい。
【００３２】
一実施形態では、燐光体部５２２を形成するために用いる組成物中の燐光体は、LED５０８を実質的に覆うことができるように十分な濃度及び量にある。この例ではまた、燐光体は、それが分散されるカプセル材料よりも高い密度を有し、それによって、燐光体は燐光体部５２２の底部へと沈降する。この例では、燐光体は、矢印５４８で示す最小距離「x」だけLED５０８を覆っており、それは、燐光体が、燐光体部５２２内において、点線５５０で示される実質的に平坦な上側表面を有するサブ領域を形成するのに十分である。この実質的に平坦な上側表面によって、実質的に平坦な上側表面５２４に達する光子の強度及びスペクトル比における不均一さが軽減される。
【００３３】
図６に、図５記載のNPCLD５００の製造方法の一実施形態を表すフローチャート６００を示す。ステップ６０２にて当該方法は開始され、ステップ６０４において、凹形ベースハウジング５０６を有するカソード５０４が製造される（凹形ベースハウジング５０６は、光子を反射する内側側壁５３０及び内側底壁５３２を有する）。ステップ６０６において、凹形ベースハウジング６０６内の内側底壁５３２上にLED５０８が配置される。LED５０８は、内側底壁５３２上の、内側底壁５３２と内側側壁５３０との接点（接線）から実質的に等距離にある位置に配置することができる。ステップ６０８において、カソード５０４とアノード５０２をベース（基盤）５３５上に配置し、そして、接続導線５１８及び５２０をそれぞれ、導電体５１４及び５１６に接続しカソード５０４及びアノード５０２へと接続する。重ねて、ステップ６０８の全てあるいは一部は、当該方法から逸脱することなく、当該方法６００のより後半の方にて実施することができることを理解されたい。燐光体−カプセル材料組成物は、図２及び図４にて先述したように調製することができる。ステップ６１０において、凹形ベースハウジング５０６内のLED５０８上に、燐光体部５２２が形成される。この例では、燐光体部５２２は、図５記載のように、実質的に平坦な上側表面５２４を有するように形成される。一実施形態では、燐光体−カプセル材料組成物中の燐光体の濃度及び量は、燐光体部５２２の形成時に十分な燐光体が凹形ベースハウジング５０６内に配置されて実質的にLED５０８を覆うことができるように（点線５５０で示すように）、十分に高い。ステップ６１２において、燐光体部５２２上に、実質的に平坦な上側表面５２８を有する第１の拡散レンズ５２６が形成される。一実施形態では、第１の拡散レンズ５２６は、先述のようにカプセル材料から製造することができる（二酸化チタンあるいは二酸化ケイ素粒子などの光散乱粒子が分散されている）。第１の拡散レンズ５２６は、例えば、カプセル材料中に分散した光散乱性粒子を含んで成る硬化性組成物を配置することで形成することができる。あるいはまた、第１の拡散レンズ５２６は、スクリーン印刷したり、固体フィルムとして予め形成しておくことができ、燐光体部５２２に付着させることができる。ステップ６１４において、NPCLD５００のLED５０８、アノード５０２、カソード５０４及び接続導線５１８及び５２０を、第２レンズ５３６内に埋め込む（被包する）。第２のレンズ５３６は、例えば、型押ししたり成型したりしてドーム形状を有するように形成することができる。そして、ステップ６１６にて当該方法は終了する。
【００３４】
図７に、他の実施形態の新規NPCLD７００の断面図を示している。NPCLD７００は、アノード７０２及びカソード７０４を備える。カソード７０４は、電気絶縁体から形成され且つフレーム７０７上に支持されている凹形ベースハウジング７０６を備え、その中にLED７０８が配置される。フレーム７０７は、カソード７０４と一体化されており、例えば、導線又は先述の他の材料から製造することができる。LED７０８は、ｐドープ半導体部７１０とｎドープ半導体部７１２とを備える。一実施形態では、２つ以上のLED７０８を凹形ベースハウジング内に配置することができる。
【００３５】
ｐドープ半導体部７１０は底部導電体７１４とシグナル連絡させることができ、ｎドープ半導体部７１２は上部導電体７１６とシグナル連絡させることができる。底部導電体７１４と上部導電体７１６は、それぞれ、ｐドープ半導体部７１０及びｎドープ半導体部７１２に電流を行き来させることができる。カソード接続導線７１８は、カソード７０４を底部導電体７１４と電気的に接続し、それによって、カソード７０４と底部導電体７１４とをシグナル連絡させることができる。同様に、アノード接続導線７２０は、アノード７０２を上部導電体７１６と電気的に接続する。代替実施形態では、凹形ベースハウジング７０６を導電体から形成して、底部導電体７１４とカソード接続導線７１８を省くことができる。一実施形態では、２つ以上のカソード接続導線７１８及び／又は２つ以上のアノード接続導線７２０を用いることができる。NPCLDの代替的な構造の一例では、半導体部７１２をｐドープ型とし得、半導体部７１０をｎドープ型とし得る。そのような代替構造では、LED７０８を流れる電流は逆となり、それによって、NPCLD７００は、アノード７０４とカソード７０２を備えることになる。他の実施形態では、カソード７０４は、ｐドープ半導体部７１０とシグナル連絡された、比較的高い電位の第１端子７０４と置換することができ、また、アノード７０２は、ｎドープ半導体部７１２とシグナル連絡された、比較的低い電位の第２端子７０２と置換することができる。
【００３６】
LED７０８は、実質的に平坦な上側表面７２４を有する第１拡散レンズ７２２によって実質的に覆われる。第１拡散レンズ７２２上に、燐光体及びカプセル材料を含んで成る組成物から形成された燐光体部７２６が配置される。燐光体部７２６は、実質的に平坦な上側表面７２８を有する。第１拡散レンズ７２２は、表面７２８にわたって光子を分散させ、光子強度及び光子スペクトル比の不均一さを低減させる。燐光体部７２６がその上に形成される、実質的に平坦な上側表面７２４によって、燐光体がカプセル材料中を沈降する際に、実質的に平坦な上側表面７２４にわたって均一に沈降することが実現される。こうして、実質的に平坦な上側表面７２４を横切る光子の濃度差が最小となる。また、実質的に平坦な表面７２４上への燐光体部７２６の付着（配置）によって、向き７３０において、燐光体部７２６内での燐光体の有効厚みを正確に制御することができる。この正確な厚みの制御によって、NPCLD７００により放出される光子のスペクトル比を正確に調節することができ、それ故、ヒトの目に映る光子出力の色の見掛けを制御することができる。凹形ベースハウジング７０６の内側側壁７３２及び内側底壁７３４は、LED７０８及び燐光体部７２２によって放出された光子のための反射体となり、これらの光子の向きを、NPCLD７００の最大光子放射の向き７３０にそらす。内側底壁７３４は円状の外周を有する。NPCLD７００のアノード７０２及びカソード７０４は、ベース（基盤）７３６上において支持することができ、まとめて第２レンズ７３８（NPCLD７００からの光子放出７４２、７４４、７４６及び７４８のための実質的に凸形のレンズとなるドーム状表面７４０を有する）内に入れることができる。一実施形態では、第２レンズ７３８は、拡散レンズでなくてもよい。
【００３７】
図８に、図７記載のNPCLD７００の製造方法の一実施形態を表すフローチャート８００を示す。ステップ８０２にて当該方法は開始され、ステップ８０４において、凹形ベースハウジング７０６を有するカソード７０４が製造される（凹形ベースハウジング７０６は、光子を反射する内側側壁７３２及び内側底壁７３４を有する）。ステップ８０６において、凹形ベースハウジング７０６内の内側底壁７３４上にLED７０８が配置される。LED７０８は、内側底壁７３４上の、内側底壁７３４と内側側壁７３２との接点（接線）から実質的に等距離にある位置に配置することができる。ステップ８０８において、カソード７０４とアノード７０２をベース（基盤）７３６上に配置し、そして、接続導線７１８及び７２０をそれぞれ、導電体７１４及び７１６に接続しカソード７０４及びアノード７０２へと接続する。重ねて、ステップ８０８の全てあるいは一部は、当該方法から逸脱することなく、当該方法のより後半の方にて実施することができることを理解されたい。ステップ８１０において、凹形ベースハウジング７０６内のLED７０８上に、第１拡散レンズ７２２が形成される。一例では、拡散レンズ７２２は、先述のようにカプセル材料から製造することができる（二酸化チタンあるいは二酸化ケイ素粒子などの光散乱粒子が分散されている）。図２、４及び６記載の方法と同様に、燐光体−カプセル材料組成物は、先述のように調製することができる。ステップ８１２において、凹形ベースハウジング７０６内の実質的に平坦な上側表面７２４上に、燐光体部７２６が形成される。この例では、燐光体部７２６は、実質的に平坦な上側表面７２８を有するように形成することができる。一実施形態では、燐光体部７２６は、先述のように、分散した燐光体を有するカプセル材料から製造することができる。燐光体部７２６は、例えば、カプセル材料中に分散した燐光体を含んで成る硬化性組成物を付与することによって形成することができる。あるいはまた、燐光体部７２６は、スクリーン印刷したり、固体フィルムとして予め形成しておくことができ、拡散レンズ７２２に付着することができる。ステップ８１４において、NPCLD７００のLED７０８、アノード７０２、カソード７０４及び接続導線７１８及び７２０を、第２レンズ７３８内に埋め込む（被包する）。第２のレンズ７３８は、例えば、型押ししたり成型したりしてドーム形状を有するように形成することができる。そして、ステップ８１６にて当該方法は終了する。
【００３８】
これまでの説明は、白色の外観を有する光出力を生成するために、青色光子を放出するLEDを用いて黄色燐光体からのルミネッセント発光を励起することに関するものであったが、本発明はそのようなデバイスに限定されるものではない。上述の構成要素によってもたらされる機能の恩恵を受ける任意の燐光変換LEDデバイスを、本明細書に記載のNPCLDにおいて実施することができる。
【００３９】
さらに、これまで述べた多数の実施形態は、例示及び説明の他明に提示したものであることを理解されたい。以上の説明は、特許請求する発明を、開示した厳密な態様に限定することを意図したものではない。上記の説明に鑑み、多数の変更及び改良を施し得る。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物によって定義される。
【００４０】
以下に、本発明の好ましい実施態様を説明する。
実施態様１）
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）であって：
凹形ベースハウジング；
凹形ベースハウジング内にあり、ｐドープ半導体部及びｎドープ半導体部を有する発光ダイオード（「LED」）；
LED上にあり、実質的に凸形の上側表面を有する燐光体部；及び
燐光体部上にあり、実質的に凸形の上側表面を有する第１レンズ、
を含んで成る、NPCLD。
実施態様２）
前記燐光体部が燐光体とカプセル材料とを含有し、前記燐光体が実質的に前記LEDを覆っている、実施態様１に記載のNPCLD。
実施態様３）
前記LEDが、約420nm〜約490nmの範囲内の発光最大を有し、前記ｎドープ半導体部及び前記ｐドープ半導体部の各々が、ガリウム窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、ガリウム−アルミニウム−インジウム−窒化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される成分を含み；且つ
前記燐光体が、約550nm〜約585nmの範囲内の発光最大を有し、前記燐光体が、セリウムドープドイットリウム−アルミニウムガーネットを含み、さらに
イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム及びテルビウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、及び
アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、を含む、実施態様１に記載のNPCLD。
実施態様４）
前記発光ダイオードと前記燐光体部との間に介在する第２のレンズをさらに備え、該第２のレンズと前記燐光体部との界面が実質的に平坦である、実施態様１に記載のNPCLD。
実施態様５）
前記ｐドープ半導体部とシグナル連絡している、比較的高い電位の第１端子；及び
前記ｎドープ半導体部とシグナル連絡している、比較的低い電位の第２端子、
をさらに備える、実施態様１に記載のNPCLD。
実施態様６）
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）であって：
凹形ベースハウジング；
前記凹形ベースハウジング内にあり、ｐドープ半導体部及びｎドープ半導体部を有する発光ダイオード（「lED」）；
前記LED上にあり、実質的に平坦な上側表面を有する燐光体部；
前記LED上にあり、実質的に平坦な上側表面を有する第１レンズ；及び
前記燐光体部上且つ前記第１レンズ上にあり、実質的に凸形の上側表面を有する第２レンズ
を含んで成り、前記第１レンズと前記燐光体部の界面が実質的に平坦である、NPCLD。
実施態様７）
前記燐光体部が、前記LEDと前記第１レンズとの間に介在する、実施態様６に記載のNPCLD。
実施態様８）
前記燐光体部が、
燐光体、及び
カプセル材料、
を含み、前記燐光体が、実質的に前記LEDを覆っている、実施態様６に記載のNPCLD。
実施態様９）
前記第１レンズが、前記LEDと前記燐光体部との間に介在する、実施態様６に記載のNPCLD。
実施態様１０）
前記LEDが、約420nm〜約490nmの範囲内に発光最大を有し、前記ｎドープ半導体部及び前記ｐドープ半導体部の各々が、ガリウム窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、ガリウム−アルミニウム−インジウム−窒化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される成分を含み；且つ
前記燐光体が、約550nm〜約585nmの範囲内に発光最大を有し、前記燐光体が、セリウムドープドイットリウムアルミニウムガーネットを含み、さらに
イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム、及びテルビウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、及び
アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、を含む、実施態様６に記載のNPCLD。
実施態様１１）
前記ｐドープ半導体部とシグナル連絡している、比較的高い電位の第１端子；及び
前記ｎドープ半導体部とシグナル連絡している、比較的低い電位の第２端子、
をさらに備える、実施態様６に記載のNPCLD。
実施態様１２）
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）を製造する方法であって：
凹形ベースハウジングを製造するステップ；
前記凹形ベースハウジング内に、ｐドープ半導体部及びｎドープ半導体部を有する発光ダイオード（「LED」）を配置するステップ；
前記LED上に燐光体部を形成するステップ；
前記LED上に、実質的に平坦な上側表面を有する第１のレンズを形成するステップ；
前記燐光体部上且つ前記第１レンズ上に、実質的に凸形の上側表面を有する第２のレンズを形成するステップ；及び
前記第１レンズ及び前記燐光体部が実質的に平坦な界面を有するように形を整えるステップ、
を包含する、方法。
実施態様１３）
前記LEDと前記第１レンズとの間に、前記燐光体部を介在させるステップをさらに含む、実施態様１２に記載の方法。
実施態様１４）
前記LEDを燐光体で実質的に覆うステップをさらに含む、実施態様１２に記載の方法。
実施態様１５）
前記LEDと前記燐光体部との間に前記第１レンズを介在させるステップをさらに含む、実施態様１２に記載の方法。
実施態様１６）
実質的に凸形の上側表面を有するように、前記燐光体部の形を整えるステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
実施態様１７）
前記LEDが、約420nm〜約490nmの範囲内に発光最大を有し、前記ｎドープ半導体部及び前記ｐドープ半導体部の各々が、ガリウム窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、ガリウム−アルミニウム−インジウム−窒化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される成分を含み；且つ
前記燐光体が、約550nm〜約585nmの範囲内に発光最大を有し、前記燐光体が、セリウムドープドイットリウムアルミニウムガーネットを含み、さらに
イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム、及びテルビウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、及び
アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、を含む、実施態様１２に記載の方法。
実施態様１８）
新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）を製造する方法であって：
凹形ベースハウジングを製造するステップ；
前記凹形ベースハウジング内に、ｐドープ半導体部及びｎドープ半導体部を有する発光ダイオード（「LED」）を配置するステップ；
前記LED上に、実質的に凸形の上側表面を有する燐光体部を形成するステップ；及び
前記燐光体部上に、実質的に凸形の上側表面を有するレンズを形成するステップ、
を包含する、方法。
実施態様１９）
前記LEDを燐光体で実質的に覆うステップをさらに含む、実施態様１８に記載の方法。
実施態様２０）
前記LEDが、約420nm〜約490nmの範囲内に発光最大を有し、前記ｎドープ半導体部及び前記ｐドープ半導体部の各々が、ガリウム窒化物、インジウム−ガリウム−窒化物、ガリウム−アルミニウム−インジウム−窒化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される成分を含み；且つ
前記燐光体が、約550nm〜約585nmの範囲内に発光最大を有し、前記燐光体が、セリウムドープドイットリウムアルミニウムガーネットを含み、さらに
イットリウム、ルテチウム、セレニウム、ランタン、ガドリニウム、サマリウム、及びテルビウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、及び
アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成る群から選択される少なくとも１つの元素、を含む、実施態様１８に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）の一実施形態の断面図
【図２】図１記載のNPCLDを製造する方法の一実施形態を示すフローチャート
【図３】NPCLDの他の実施形態の断面図
【図４】図３記載のNPCLDを製造する方法の一実施形態を示すフローチャート
【図５】NPCLDの他の実施形態の断面図
【図６】図５記載のNPCLDを製造する方法の一実施形態を示すフローチャート
【図７】NPCLDの他の実施形態の断面図
【図８】図７記載のNPCLDを製造する方法の一実施形態を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４２】
１００、３００、５００、７００  新規な燐光変換LEDデバイス（「NPCLD」）
１０６、３０６、５０６、７０６  凹形ベースハウジング
１０８、３０８、５０８、７０８  発光ダイオード（「LED」）
１１０、３１０、５１０、７１０  ｐドープ半導体部
１１２、３１２、５１２、７１２  ｎドープ半導体部
１２２、５２２  燐光体部
１４４、５２６、７２２  第１レンズ
３２２、５３６  第２レンズ
【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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