(57)【要約】  第１次光を受光して第２次光を発光する光誘導可能粒子（ｌｉｇｈｔ  ｓｔｉｍｕｌａｔａｂｌｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を含む発光シートを含む、光誘導放出のための光誘導照明装置。光誘導照明装置は、第１次光を生成して、該第１次光を発光シート上へ斜めに導くように構成されている光源と、第１次光の少なくとも一部と第２次光の一部とを発光シート上へ反射するように構成されていると共に、前記発光シートから散乱された第１次光の少なくとも一部と第２次光の一部を光出口へ反射するように構成されている少なくとも一つの反射器と、第１次光及び第２次光の組合せとして、光を出射するように構成されている光出口と、を備える。
2012524414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１次光を受光して第２次光を放出するように構成される光誘導可能粒子を含む発光性シートと、
前記第１次光を生成して該前記第１次光を前記発光性シート上へ斜めに導くように構成される光源と、
前記第１次光の少なくとも一部と前記第２次光の一部とを前記発光性シート上へ反射するように構成されると共に、散乱した前記第１次光の少なくとも一部と前記第２次光の一部とを前記発光性シートから光出口へ反射するように構成される少なくとも一つの反射器と、
前記第１次光と前記第２次光との組み合わせとして前記照明装置から光を放出するように構成される光出口と、
を備える光誘導照明装置。
【請求項２】
前記発光性シート上へ反射される前記第２次光の一部は、如何なる反射光を実質的に含まない、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３】
前記光出口から放出される前記光が、７０より大きい演色評価指数又は８０より大きい演色評価指数を有する、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの反射器が、前記発光性シートの一面上に配置された反射器を備え、
前記発光性シートは、前記第１次光に対して４０％未満の透過率を有する、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの反射器が、前記発光性シートの互いに向かい合う面上に配置されている互いに向かい合う反射器を備え、
前記発光性シートが、前記第１次光に対して４０％未満の透過率を有する、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項６】
前記互いに向かい合う反射器が、平面型反射器又は湾曲型反射器の少なくとも一つを備える、請求項５に記載の光誘導照明装置。
【請求項７】
前記互いに向かい合う反射器が、球状反射器又は円筒状反射器を備える、請求項５に記載の光誘導照明装置。
【請求項８】
前記光源が、前記発光性シートの互いに向かい合う面上にそれぞれ配置された少なくとも２つの光源を備える、請求項５に記載の光誘導照明装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つの反射器が、前記発光性シートの互いに向かい合う面上に配置された互いに向かい合う反射器を備え、
前記発光性シートが、前記第１次光に対して４０％より大きな透過率を有し、
前記光源が前記発光性シートの一面を直接照射するように配置されている光源を含む、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項１０】
前記互いに向かい合う反射器が、平面型反射器又は湾曲型反射器の少なくとも一つを備える、請求項８に記載の光誘導照明装置。
【請求項１１】
前記互いに向かい合う反射器が、球状反射器又は円筒状反射器を備える、請求項９に記載の光誘導照明装置。
【請求項１２】
前記光源が、前記互いに向かい合う反射器のうちの一方の壁面に配置される、請求項９に記載の光誘導照明装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの反射器が、前記発光性シートの互いに向かい合う面上に配置される互いに向かい合う反射器を備え、
前記発光性シートが、前記第１次光に対して４０％未満の透過率を有し、
前記光源が前記発光性シートの互いに向かい合う面上に配置される２つの光源を備え、
反射層が、前記発光性シートの中央層として配置されている、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの反射器が、平面型反射器又は湾曲型反射器の少なくとも一つを備える、請求項１３に記載の光誘導照明装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの反射器が、球状反射器又は円筒状反射器を備える、請求項１３に記載の光誘導照明装置。
【請求項１６】
前記発光性シートが、光ルミネッセント材料の層を備え、
それぞれ層が、前記第１次光と相互作用する異なる色を生成するように構成される、請求項１３に記載の光誘導照明装置。
【請求項１７】
前記光源が、異なる波長の光を放出する２つの光源を備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項１８】
前記発光性シートが、前記ナノファイバ及び前記光誘導可能粒子を固定する光学的に透明な封止材料を含む、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項１９】
前記封止材料が、封止される材料と少なくとも０．１０だけ異なる屈折率を有する、請求項１８に記載の光誘導照明装置。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの反射器が、型打ちした金属部材、金属化されたプラスチック部材、ナノファイバ又は金属化されたガラス部材のうち少なくとも一つを備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２１】
前記光出口が、前記第１次光及び前記第２次光を混合するように構成された光拡散性材料を備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２２】
前記光拡散性材料が、前記第１次光及び前記第２次光を混合するようにつや消し光学部品を備える、請求項２１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２３】
前記光拡散性材料が、前記第１次光及び前記第２次光を混合するように構成された積分球を備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２４】
前記第１次光を生成するように構成される前記光源が電球ソケットを備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２５】
前記発光性シートが拡散性反射体を含む、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２６】
前記発光性シートが、１００ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内の平均ファイバ径を有するナノファイバを備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項２７】
前記ナノファイバが３００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内の平均ファイバ径を有する、請求項２５に記載の光誘導照明装置。
【請求項２８】
前記ナノファイバが、０．０１ミクロン〜２０００ミクロンの範囲内の厚さを有する、請求項２５に記載の光誘導照明装置。
【請求項２９】
前記発光シートが、１ミクロン〜５００ミクロンの範囲内の厚さを有する、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３０】
前記光誘導可能粒子が発光性粒子を備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３１】
前記発光性粒子が量子ドット及び燐光体のうち少なくとも一つを備える、請求項２９に記載の光誘導照明装置。
【請求項３２】
前記量子ドットが、シリコン、ゲルマニウム（ｇｅｒｍａｎｉｕｍ）、インジウム・ガリウム・リン（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、リン化インジウム（ｉｎｄｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、硫化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、セレン化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｍ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、硫化鉛（ｌｅａｄ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、酸化銅（ｃｏｐｐｅｒ  ｏｘｉｄｅ）、セレン化銅（ｃｏｐｐｅｒ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、リン化ガリウム（ｇａｌｌｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、硫化水銀（ｍｅｒｃｕｒｙ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、セレン化水銀（ｍｅｒｃｕｒｙ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、酸化ジルコニウム（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、硫化亜鉛（ｚｉｎｃ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、セレン化亜鉛（ｚｉｎｃ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、ケイ酸亜鉛（ｚｉｎｃ  ｓｉｌｉｃａｔｅ）、硫化チタン（ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、酸化チタン（ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）及び酸化スズ（ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）のうち少なくとも一つの材料ならなる、請求項３１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３３】
前記燐光体が、Ｙ２Ｏ３：Ｔｂ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｌｕ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、ＣａＴｉＯ３：Ｐｒ３＋、ＣａＯ：Ｅｒ３＋、（ＧｄＺｎ）Ｏ：Ｅｕ３＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ３＋、ＧｄＭｇＢ３Ｏ１０：Ｃｅ３＋：Ｔｂ３＋、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ３＋：Ｔｂ３＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋のような希土類ドーピング金属酸化物と、ＹＡＧ：Ｃｅ３＋を含む希土類ドーピングイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）と、ＺｒＯ２：Ｓｍ３＋、ＺｒＯ２：Ｅｒ３＋を含む希土類ドーピング酸化ジルコニウムと、ＹＶＯ４：Ｅｕ及び（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ４を含む希土類ドーピングバナジウム酸塩及びリン酸塩と、希土類ドーピング酸塩と、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＯ２Ｓ、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ及びＺｎＳｅのうち一つを含むホストトリックスとＥｕ、Ｔｂ、Ｔｍ、及びＭｎのうち一つを含むドーパントとからなるドーピング材料と、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋、及びＺｎＳ：Ｃｕ＋を含む硫化亜鉛及びセレン化亜鉛の金属ドーピング形と、Ｚｎ０．２５Ｃｄ０．７５Ｓ：ＡｇＣｌ、窒化物と、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＣａｗＳｒｘＧａｙ（Ｓ，Ｓｅ）ｚ：Ｅｕを含む金属硫化物と、
Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅと（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕとを含む金属ケイ酸塩と、のうち少なくとも一つを含む、請求項３１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３４】
前記燐光体が、希土類ドーピングＹＡＧ、希土類ドーピングＺｎＳ、希土類ドーピングＳｒＧａ２Ｓ４、希土類ドーピングケイ酸塩および希土類ドーピングＺｎＳｅのうち少なくとも一つの含む、請求項３１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３５】
前記燐光体が、ナノ燐光体を備える、請求項３１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３６】
前記発光性シートが、その交換のための着脱可能な発光性シートを備える、請求項１に記載の光誘導照明装置。
【請求項３７】
前記少なくとも一つの反射器の近傍に前記着脱可能な発光性シートの配置のためのレセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）を更に備える、請求項３６に記載の光誘導照明装置。
【請求項３８】
反射性ハウジングと、
前記反射性ハウジング内に配置されていると共に、第１次光を受光して、第２次光を放出するように構成される発光シートと、
前記第１次光を生成し、該第１次光を前記発光シート上へ斜めに導くように構成される光源と、
前記第１次光及び前記第２次光の組合せとして前記反射性ハウジングから光を放出するように構成される前記反射性ウジング内の光出口と、
を備える光誘導照明装置。
【請求項３９】
前記光出口から放出された前記光が、７０より大きい演色評価指数を有する、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４０】
前記光出口から放出された前記光が、８０より大きい演色評価指数を有する、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４１】
前記発光性シートが、前記反射性ハウジングの中央部に配置されている、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４２】
前記発光性シートが、前記光出口の反対側の前記反射性ハウジングの底部への方向に少なくとも一部が延在している、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４３】
前記発光性シートが、前記反射性ハウジングの一端に配置されている、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４４】
前記発光性シートが、前記反射性ハウジングの一端を横切る方向に少なくとも一部が延在する、請求項４３に記載の光誘導照明装置。
【請求項４５】
前記発光性シートが、前記第１次光に対して４０％未満の透過率を有し、
前記光源が、前記発光性シートの同じ面上に配置されている２つの光源を備える、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４６】
前記発光性シートが、前記第１次光に対して４０％未満の透過率を有し、
前記光源は、前記発光性シートの互いに向かい合う面上に配置された２つの光源を備える、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４７】
反射層が、前記発光性シートの中央層として配置されている、請求項４６に記載の光誘導照明装置。
【請求項４８】
前記発光性シートが、前記第１次光に対して４０％より大きな透過率を有し、
前記光源が、前記発光性シートの一面だけを直接照射する位置に配置される光源を備える、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項４９】
前記反射性ハウジングが、平面型反射器又は湾曲型反射器の少なくとも一つを備える、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項５０】
前記反射性ハウジングが、球状反射器又は円筒状反射器を備える、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項５１】
前記発光性シートが、その交換のための着脱可能な発光性シートを備える、請求項３８に記載の光誘導照明装置。
【請求項５２】
前記少なくとも一つの反射器の近傍に前記着脱可能な発光性シートの配置のためのレセプタクルを更に備える、請求項５１に記載の光誘導照明装置。
【請求項５３】
前記発光性シート内の光ルミネセンス・ナノファイバを化学線に暴露させるステップを備える、発光シートの量子発光効率を上昇させるための発光性シートの処理方法。
【請求項５４】
前記暴露ステップが、前記発光性シート内の光ルミネセンス・ナノファイバを０．５μＷ／ｃｍ以上の光出力で、３５０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲からの化学線に暴露させる工程を備える、請求項５３に記載の発光性シートの処理方法。
【請求項５５】
前記暴露ステップが、１時間〜４８時間の間に前記発光性シート内の光ルミネセンス・ナノファイバを暴露させる工程を備える、請求項５３に記載の発光性シートの処理方法。
【請求項５６】
前記露出ステップの前に、前記発光性シート上に光ルミネセンス粒子をディップコーティング、滴下コーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、スクリーン印刷又はスピンコーティングするステップと、前記発光性シートを乾燥させるステップと、
を少なくとも更に備える、請求項５３に記載の発光性シートの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００９年４月１５日に発明の名称「Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」で出願された米国特許出願第６１／１６９，４６８号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．３４０５５５ＵＳ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００４年４月８日に発明の名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｓｐｒａｙ  Ｈｅａｄ」で出願された米国特許出願第１０／８１９，９１６号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．２４１０１５ＵＳ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００４年４月８日に発明の名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ／ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」で出願された米国特許出願第１０／８１９，９４２号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．  ２４１０１３ＵＳ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００４年４月８日に発明の名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｇａｓｅｏｕｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」で出願された米国特許出願第１０／８１９，９４５号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．  ２４５０１６ＵＳ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００５年５月１７日に発明の名称「Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  Ｍａｔｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」で出願された米国特許出願第１１／１３０，２６９号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．２５６９６４ＵＳ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００６年１１月１３日に発明の名称「ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ  ＤＥＶＩＣＥ」で出願された米国特許出願第１１／５５９，２６０号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．  ２８９０３３ＵＳ２０  −２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００７年６月１２日に発明の名称「Ｌｏｎｇ−Ｐａｓｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｄｅ  ｆｒｏｍ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ」で出願された米国特許出願第６０／９２９，０７７号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．３１０４６９ＵＳ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その米国出願に基づく優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２００８年６月１２日に発明の名称「Ｌｏｎｇ−Ｐａｓｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｄｅ  ｆｒｏｍ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ」で出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８���０６６６２０号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．３１０４６９ＷＯ−２０２５−２０２５−２０）に関連し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、発光性粒子の励起及び放出から白色光を生成するデバイス、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
商業用照明及び住居用照明の一般的なの照明光源は、通常、エネルギー効率と、演色評価指数（ＣＲＩ）で測定される際に十分な色を生成する能力とのバランスに基づいて決定する。従来の蛍光灯が、エネルギー消費の観点から経済的であることは公知である。しかしながら、多くの使用者は、従来の蛍光灯によって生成される光はスペクトル品質が低く、目の疲れ（ｅｙｅ  ｓｔｒａｉｎ）及び他の健康関連の副作用を誘発することを指摘する。白熱灯も、広く使われており、優れたスペクトル品質と正確に色を提供する能力とを有すると認識されている。高いスペクトル品質は、熱フィラメントに由来する。熱フィラメントは、黒体放射体に近く、太陽と同様に多くの波長を有する光を放出する。しかしながら、白熱灯は、エネルギー効率が著しく低いという欠点を有する。従って、より少ないエネルギーで使用可能であると共に太陽光の成分と類似の光成分を有することが必要である。
【０００４】
固体照明（ＳＳＬ）は、代替的な一般の照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）及び照明技術であり、蛍光灯のエネルギー効率と白熱灯の優れたスペクトル特性とが実現可能である。典型的に、市販の固体照明灯は、通常２μｍより大きい大きさの粒子から成る蛍光体によって囲まれた発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。ＬＥＤから放出される光は充分なエネルギーを有し、ＬＥＤから放出される光によって蛍光体が蛍光を生成し、可視光の一つ以上の色を放出する。市販ＳＳＬ製品の最も一般的な例は、セリウム・ドーピング・イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）のような５５０ｎｍに中心波長を有する広帯域の光を放出する黄色の蛍光体によって囲まれた青色ＬＥＤ（典型的に、４６０ｎｍ）から成る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第６１／１６９，４６８号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／８１９，９１６号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１０／８１９，９４２号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１０／８１９，９４５号明細書
【特許文献５】米国特許出願第１１／１３０，２６９号明細書
【特許文献６】米国特許出願第１１／５５９，２６０号明細書
【特許文献７】米国特許出願第６０／９２９，０７７号明細書
【特許文献８】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６６６２０号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００９／０２５１８８４明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｌｕ等著、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００５年、第１６号、ｐ．２２３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蛍光体からの名目上（ｎｏｍｉｎａｌｌｙ）の黄色光の放出とＬＥＤからの青色光との組合せによって見た目に白色光を有する光源を生み出す。代替的に、紫外線（４００ｎｍ未満）を放出するＬＥＤは、赤・緑・青色の蛍光体の混合物を励起するために用いることができる。図１は、固体照明装置（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）から得られる光のスペクトルの模式図である。この方法を用いて白色光を生成することはできるものの、低い効率と限定された波長数によるスペクトルの低品質化が問題となる。
【０００８】
更に、現在の固体照明製品に使われるランプからの光強度は、フラッシュ等の用途には充分であるが、部屋用の照明等の一般照明の用途には、光強度が弱すぎ、且つ発光円錐（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｎｅ）が狭すぎると考えられる。それ故、一般照明に使用するための、十分な広範囲にわたって高強度の白色光が放出可能な固体光源が必要である。
【０００９】
ＳＳＬ装置の性能を高めるために提案される１つの方法では、白色光を生成する二次コンバータ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ）として量子ドットのナノ粒子が用いられてきた。２００３年７月２４日に、サンディア国立研究所雑誌には、「Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔｓ  Ｌｅｎｄ  Ｎｅｗ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ」が発表された。この方法は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を封止するために用いるポリマーの中に量子ドットに組み込み、本質的にＬＥＤダイ周囲に量子ドットの３次元ドームを形成する。この方法によって、白色光を生成することには成功してきた。しかし、３次元ドーム構造では、ＬＥＤ周囲の最適でない位置に大量の量子ドットが配置されると、潜在的に量子ドットが偏積するといった凝集体（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）問題が生じ得る。
【００１０】
一般に、ＳＳＬ装置は、燐光体及びＬＥＤ間の近接度（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）によって、近接燐光体構成（ｐｒｏｘｉｍａｔｅ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）又は遠隔燐光体構成（ｒｅｍｏｔｅ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）として分類できる。Ｅ．  Ｆｒｅｄ  Ｓｃｈｕｂｅｒｔ著、「発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）」、第２版、ケンブリッジ大学出版、２００６年を参照）。近接燐光体構成では、燐光体及びＬＥＤは、同じパッケージに含まれ、燐光体はしばしばＬＥＤの上面と密着（ｉｎｔｉｍａｔｅ  ｃｏｎｔａｃｔ）するように置かれる。遠隔燐光体構成では、燐光体及びＬＥＤが物理的に互いに離間し、燐光体上のＬＥＤの熱効果を減らす。従来技術は、記載された発明によって克服される限界を有する近接燐光体構成及び遠隔燐光体構成の両方を説明した。例えば、米国特許第６，３５７，８８９号は、遠隔燐光体を用いるカラー調整可能な光源を開示している。このシステムは、白色光を生成するために、２つの異なる波長で作動する２つの異なるＬＥＤを最低限に必要とする。このシステムが複雑になると、コストが増加する。別の例において、米国特許第７，１４４，１３１号は、燐光体が拡散反射材料（ｄｉｆｆｕｓｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）に添加された遠隔燐光体からなる光学システムを開示する。このような構造は、構造物全体が燐光体を含むことを必要とするホストマトリックス（ｈｏｓｔ  ｍａｔｒｉｘ）の高反射特性によって制限される光学システムをもたらし、その結果、コストが上昇する。他の例では、米国特許出願公開第２００９／０２５１８８４明細書は、遠隔燐光体に整合した光学システムを開示する。その光学システムでは、燐光体が拡散反射材料に添加され、その複合構造が、統合型光学キャビティ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ  ｃａｖｉｔｙ）の全体を占める。このような構造でも、コストの上昇をもたらす大量の燐光体を必要とする。同様に、このような構造で、発光の材料は、交換に費用がかかる相対的に永久的又は相対的に複雑な構成要素において集積され、発光の材料のキャリアをメンテナンスのために簡単に且つ安価に交換する可能性を制限し、可能な色のバリエーションを制限する。
【００１１】
Ｓｃｈｌｅｃｈｔ等著、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００５年、第１７号、ｐ．８０９−ｐ．８１４に以前開示したように、ポリマー及び量子ドットの複合ナノファイバ（ｐｏｌｙｍｅｒ／ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ）は、ポリマー及び量子ドットの混合液のエレクトロスピニングから得られた。しかしながら、量子閉じ込め効果を発生させるためにＳｃｈｌｅｃｈｔ等によって作製されたナノファイバは、直径１０〜２０ｎｍのオーダーにあった。そこに開示されているナノ粒子及びナノファイバのサイズの範囲は、白色光スペクトル全体にわたって第１次光を第２次光の発光へ変換するのに有効でない。
【００１２】
Ｌｕ等著、  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００５年、第１６号，ｐ．２２３３には、エレクトロスピニングによって、ポリマーファイバマトリクスに埋められるＡｇ２Ｓ  ナノ粒子の製造方法が開示されている。本明細書に示されているナノ粒子及びナノファイバのサイズの範囲は、白色スペクトルにわたる１次発光の２次発光への変換には有利ではない。
【００１３】
上述した２００６年１１月１３日に発明の名称「ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ  ＤＥＶＩＣＥ」で出願された米国特許出願第１１／５５９，２６０号明細書に記載されているように、発光性粒子と重合性ナノファイバとの組み合わせに基づいて、高い効率で光を生成するシートが開発されてきた。これらの発光性シートは白色の固体照明装置（ｗｈｉｔｅ−ｌｉｇｈｔ  ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）において用いられることができる。白色固体照明装置では、発光性シートが、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）光源によって照射されて、そのシートは入射青色光を、例えば、黄色光に変換する。黄色光と青色光との適切な混合は、白色光を生成する。
【００１４】
これらの発生性シートの一つの特有の利点は、発光性粒子が、相対的に光屈折率を有するバルク材料に含まれる代わりにナノファイバ上にサスペンドされる。この配列は、ナノ粒子がバルク材料内に封止されるときに生じる全反射による光捕獲が防止される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、光誘導放出のための光誘導照明装置を提供する。光誘導照明装置は、第１次光を受光して第２次光を放出するように構成される光誘導可能粒子を含む発光性シートを含む。この光誘導照明装置は、第１次光を生成するように構成された光源、第１次光の少なくとも一部と第２次光の一部とを発光性シート上へ反射するように構成されると共に、散乱した第１次光の少なくとも一部と第２次光の一部とを発光性シートから光出口へ反射するように構成される少なくとも一つの反射器と、第１次光と第２次光との組み合わせとして光を放出するように構成される光出口と、を含む。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、反射性ハウジングと、反射性ハウジング内に配置されていると共に、第１次光を受光して、第２次光を放出するように構成される発光シートと、備える光誘導照明装置が提供される。この光誘導照明装置は、第１次光を生成するように構成される光源と、第１次光及び第２次光の組合せとして反射性ハウジングから光を放出するように構成される反射性ウジング内の光出口と、を含む。
【００１７】
本発明の前述した一般的説明と、本発明の以下の詳細な説明とは、典型的な例であり、本発明を限定するものではない。
【００１８】
本発明及びその効果は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を参照することでより理解されるので、本発明及びその効果のより完全な理解は、直ちに得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の固体照明装置から得られる光のスペクトルの模式図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係るファイバの体積内の発光性混合物（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）の配置を表す模式図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係るファイバの表面上の、又は、ファイバの表面の付近の発光性混合物の配置を表す模式図である。
【図２Ｃ】ファイバ基板が全体で光学散乱中心として機能する本発明の一実施形態に係るファイバ基板を表す模式図である。
【図３】ファイバ基板が個々の散乱中心として機能する本発明の一実施形態に係るファイバ基板を表す模式図である。
【図４】ナノ粒子発光体を含む本発明のナノファイバ及び／又はファイバの堆積のための適切なエレクトロスピニング装置を表す模式図である。
【図５】発光性粒子がエレクトロスプレー・ポリマーの中に含まれる、本発明の一実施形態に係る発光装置の形成方法を表す流れ図である。
【図６Ａ】凝集体が低密度で存在するだけの所定の濃度のポリマーマトリックス内の量子ドット分散の模式図である。
【図６Ｂ】凝集体が一つの要因となる所定の濃度を有するポリマーマトリックス内の量子ドット分散の模式図である。
【図７】エレクトロスピニング工程（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）の間にエレクトロスピニング法によるファイバに発光粒子が取り付けられる本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法を表す流れ図である。
【図８】エレクトロスピニング工程後にエレクトロスピニング法によるファイバに発光性粒子が取り付けられる本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法を表す流れ図である。
【図９】図８に図示される方法を使用して準備されたポリマー及びナノドットからなる複合ナノファイバの透過型電子顕微鏡検査画像である。
【図１０】発光ダイオード（ＬＥＤ）が、封止材料を介して光を発光する材料を含むファイバに結合させる、本発明の一実施形態に係る構成を表す模式図である。
【図１１】発光ダイオード（ＬＥＤ）が内部に発光材料を含むファイバを含む封止材料を介して光を結合させる、本発明の一実施形態に係る構成を表す模式図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る照明器具構造の断面図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態に係る類似の照明器具構造の斜視図である。
【図１３Ｂ】厚さを変化させながらナノファイバ基板の可視スペクトルにわたって測定した反射率である。
【図１３Ｃ】本発明の一実施形態に係る他の照明構造を示す図である。
【図１３Ｄ】ナイロン・ナノファイバを緑色燐光体及び赤−オレンジ量子ドットでコーティングすることによって作られ、図１３Ｃに示されている本発明の実施形態に挿入され、励起光源として青色ＬＥＤを使用して測定した発光性ナノファイバからの光学スペクトルを表す図である。
【図１３Ｅ】本発明の一実施形態に係る他の照明構造を示す図である。
【図１３Ｆ】ナイロン・ナノファイバを緑色燐光体及び赤−オレンジ量子ドットでコーティングすることによって作られ、図１３Ｅに示されている本発明の実施形態に挿入され、励起光源として青色ＬＥＤを使用して測定した発光性ナノファイバからの光学スペクトルを表す図である。
【図１４Ａ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る発光構造を示す図である。
【図１４Ｂ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る発光構造を示す図である。
【図１４Ｃ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る発光構造を示す図である。
【図１４Ｄ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る発光構造を示す図である。
【図１５Ａ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る別の発光構造を示す図である。
【図１５Ｂ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る別の発光構造を示す図である。
【図１５Ｃ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る別の発光構造を示す図である。
【図１５Ｄ】異なる斜視図からの本発明の一実施形態に係る別の発光構造を示す図である。
【図１６】図１５の反射器の三次元の描写（ｄｅｐｉｃｔｉｏｎ）を生成するコンピュータである。
【図１７】本発明の一実施形態に係る他の発光構造を示す描写である。
【図１８】発光性ナノドットがナノファイバの外側に取り付けられる、本発明の一実施形態によって得られる量子効率の改良を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る照明器具により発生される光を放出する積分球の写真である。
【図２０】本発明のＲＰＲＢ構造に挿入されて、測定された、ガラススライドにスクリーンプリントされたＹＡＧ：Ｃｅからの光学スペクトルを表す図である。
【図２１】本発明のＲＰＲＢ構造に挿入されて、測定された、緑色光を発光する量子ドットを含むヘキサン液からの光学スペクトルを表す図である。
【図２２】ＰＭＭＡナノファイバを緑色蛍光体でコーティングすることによって作られ、本発明のＲＰＲＢ構造に挿入され、テストされた発光性ナノファイバからのクールホワイトの光学スペクトル（ｃｏｏｌ  ｗｈｉｔｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｐｅｃｔｒａ）を表す図である。
【図２３】ＰＭＭＡナノファイバを緑色燐光体でコーティングすることによって作られ、本発明のＲＰＲＢ構造に挿入され、テストされた発光性ナノファイバからのニュートラルホワイト（ｎｅｕｔｒａｌ  ｗｈｉｔｅ）の光学スペクトルを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
一般照明用の照明装置は、（例えば、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲の青色発光と、３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの範囲の青紫色発光と、又は３３０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲の紫外線発光）ポンプ波長とポンプ光より長い波長の光を発光する一つ以上の発光性材料との組み合わせによって製作される。発光性材料は、燐光体、ナノ燐光体及び量子ドットを含む複数の化学成分（ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ）を有し、様々な粒径を有する。発光材料は、しばしば脆性を有し、実用的な装置に組み込まれためには、結合剤（ｂｉｎｄｅｒ）又は支持マトリックスを必要とする。
【００２１】
本発明の一実施形態では、照明装置は、ポリマー材料と結合された発光性粒子を含む。そのポリマー材料は、機械的強度を提供し、結果として生じる発光性層に望ましい光学特性を与える。例えば、幾つかの照明用途で発光性層を有することが好ましく、その発光性層は、合成物のための材料の適切な選択によって達成可能な光透過特性及び光反射特性が調和される。代替的に、本発明の幾つかの実施形態において、高光反射度を提供する発光性層を有することが望ましい。これは、（後述するように）それらを作るために用いる複合物及び方法のための材料の適切な選択によって達成されることもできる。
【００２２】
発光性層の透過特性及び反射特性を制御する１つの方法は、発光性層の屈折率を制御することである。例えば、その周囲の媒体に適合された屈折率を有する発光性層は、高い光透過性を表す。一方、その周囲の媒体に適合された屈折率を有さない材料は、光透過特性及び光反射特性の混合した特性を示す。このような媒体における光反射の範囲は、フレネル方程式を用いて、周囲の媒体に対する発光性層の屈折率の差により決定される。
【００２３】
発光性層の透過特性及び反射特性を制御する１つの代替的な方法は、光の波長のオーダーの寸法を有する特徴物を導入することである。このような特徴物は、典型的に１００ｎｍから８００ｎｍの範囲内の大きさを有し、光線の散乱を促進し、反射係数を上昇させる。その特徴は、それら周囲と異なる屈折率を有してもよく、その異なる屈折率はフレネル方程式によって決まる透過特性及び反射特性をもたらす。発光性層に組み込まれることができる材料の例としては、重合性ナノファイバ（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ）のような材料と、例えばＰｏｌｙＡｒｔ（登録商標）の天然及び合成の用紙と、エッチングされたガラス及びプラスチックと、が含まれる。
【００２４】
光を拡散する、又は広い範囲にわたってその光強度を伝播する材料の能力を向上させるために、発光性層で生じる光散乱が用いられ得る。極端に、光散乱が、対象の強度が視野角に関係なく同じ程度に現れるランバート散乱体の生産に用いられ得る。
【００２５】
一実施形態において、発光性層は、一連の発光性材料を光透過及び光反射の制御をもたらす重合性材料又はセラミック材料に加えることにより生成されることができる。このような発光性材料は、燐光体、ナノ燐光体及び量子ドットを含む。
【００２６】
燐光体は、異なる波長の放射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）におかれたとき、放射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を放出する材料の一般的な種類である。本発明の一実施形態では、このような燐光体は、通常、青色光源、紫色光源、又は紫外光源（すなわち、ポンプ光源）に曝され、入射光源から光子を吸収して、励起された電子状態を作る。この励起状態は、蛍光プロセス、又は、より詳しくは光ルミネセンス・プロセスを介して、通常、ポンプ波長より長い波長を有する光子を放出できる。燐光体は、一般に適切なホスト材料（例えば、アルミニウム・ガーネット、金属酸化物、金属窒化物及び金属硫化物）から作られ、該ホスト材料に活性剤（例えば、銅、銀、ユウロピウム、セリウム及び他の希土類）が加えられる。典型的に、燐光体の粒径は１μｍ以上である。近年では、１００ｎｍ以下の粒子サイズによって、特徴づけられる燐光体が開発された。これらのナノ燐光体は、しばしばより大きな粒子のサイズと類似の化学成分（ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ）を有するが、それらの小さな大きさによって、散乱光をより少なくできる。
【００２７】
５０ｎｍ未満のサイズを有する粒子は、量子ドットと分類することができる。量子ドットは、室温で電子の寸法（ドブロイ波長）と同等又は未満の寸法オーダーを有するナノ粒子である。量子ドットのサイズが概略的に電子のドブロイ波長と同じ又は電子のドブロイ波長よりより小さいとき、人工的に電子を閉じ込めるポテンシャル井戸が生成される。このポテンシャル井戸のサイズは、基礎量子力学の「井戸型ポテンシャル（ｐａｒｔｉｃｌｅ―ｉｎ―ａ―ｂｏｘ）」の解答で説明したように、電子に利用可能な量子化されたエネルギー準位を決定する。エネルギーレベルは、単に量子ドットサイズを変えるだけで、第１の近似値で、量子ドットが可視光を出射する色として、量子ドットの蛍光波長を決定する。このように、量子ドットの量子閉じ込め効果は、それぞれの量子ドットから出射される光に直接影響し、異なるサイズの量子ドットを集めることによって、広範囲の色のスペクトルが得られる。
【００２８】
典型的量子ドットはナノ結晶コアを含む。そのナノ結晶コアは、より高いバンド・ギャップを有する無機材料のシェルによって囲まれ得る。この構造は、様々な溶媒との互換性を確実にする外部の有機層で覆われている。この明細書において、全ての集合体（すなわち、ナノ結晶コア（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｃｏｒｅ）と、より高いバンド・ギャップ材料のシェルと、有機キャッピング層と）を集合的に量子ドットと称する。このような量子ドットの代表例には、硫化亜鉛シェルによって、囲まれると共にトリオクチルホスフィン酸化物のような有機リガンド（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇａｎｄｓ）又はヘキサ・デシルアミンのような長鎖アミン（ｌｏｎｇ−ｃｈａｉｎ  ａｍｉｎｅ）で覆われるカドミウム・セレン化物のナノ結晶コアを含む。コア−シェル構造は、ニューヨーク州のトロイに所在のエヴィデントテクノロジーズ社によって販売される。
【００２９】
量子ドットのナノ結晶コアは、制限されないが、シリコン、ゲルマニウム（ｇｅｒｍａｎｉｕｍ）、インジウム・ガリウム・リン（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、リン化インジウム（ｉｎｄｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、硫化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、セレン化カドミウム（ｃａｄｍｉｕｍ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、硫化鉛（ｌｅａｄ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、酸化銅（ｃｏｐｐｅｒ  ｏｘｉｄｅ）、セレン化銅（ｃｏｐｐｅｒ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、リン化ガリウム（ｇａｌｌｉｕｍ  ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、硫化水銀（ｍｅｒｃｕｒｙ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、セレン化水銀（ｍｅｒｃｕｒｙ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、酸化ジルコニウム（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、硫化亜鉛（ｚｉｎｃ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、セレン化亜鉛（ｚｉｎｃ  ｓｅｌｅｎｉｄｅ）、ケイ酸亜鉛（ｚｉｎｃ  ｓｉｌｉｃａｔｅ）、硫化チタン（ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、酸化チタン（ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）及び酸化スズ（ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）のうち少なくとも一つの材料を含む様々な材料から作られることが可能である。ＣｄＳｅ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＰ及びＺｎＳｅのうち少なくとも一つからなるコアを有する量子ドットが本願発明において有効である。量子ドットの光学特性は、このナノ結晶核によって形成される。
【００３０】
量子ドットは、トルエンのような低誘電率（低Ｋ）を有する有機溶剤のコロイド分散体として市販される。しかしながら、量子ドットは、相互の引力を感じ、凝集することがあり、それらの量子挙動が阻害される、又は、それらの性能特性が変わることがある。例えば、凝集体が量子ドットの光発光効率（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を低下させることは知られており、凝集化凝集体の結果として形成されるより大きなドットへのエネルギー移動による発光周波数におけるレッドシフトを引き起こすことも知られている。Ｓｅｅ  Ｊ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ−Ｖｉｅｊｏ，Ｋ．Ｆ．Ｊｅｎｓｅｎ，  Ｈ．  Ｍａｔｔｏｕｓｓｉ，Ｊ．Ｍｉｃｈｅｌ，Ｂ．Ｏ．Ｄａｂｂｏｕｓｉ  ａｎｄ  Ｍ．Ｇ．Ｂａｗｅｎｄｉ著、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７０（１９９７）、ｎｏ．１６、ｐ．２１３２の開示内容全体は参照によって、本願明細書に組み込まれる。僅かな色変化に対する人間の目の感度度によって、粒子の凝集体は、照明光源からの光の品質に大きく影響を与えることができる。極端に言えば、凝集体は、量子ドットからの光ルミネセンスのクエンチングを引き起こし得る。
【００３１】
ナノファイバは、１０〜２０００ｎｍの（直径）範囲において、一次元の固体構造（ｓｏｌｉｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であり、他の寸法（長さ）は、メーター範囲において、かなり長いこともできる。本発明に適しているナノファイバは、ポリマー、セラミック及びガラスを含む様々な材料や、ゾル・ゲル類や材料の混合物で直ちに作ることができる。ナノファイバの１つの特徴は、それらの小さな直径と、その結果による広い表面積を有することである。可視光（〜５００ｎｍ）又はそれ未満といったナノファイバの直径は、直ちに製造することができ、非常に大きな表面積を有する。
【００３２】
これから図面を参照するとき、本発明の様々な実施形態において、幾つかの図では、同じ参照番号は同一又は対応する部分を示す。図２Ａ及び２Ｂは、ナノファイバの表面上に又はナノファイバの容積内において、配置された例えば発光性粒子４（すなわち、下で開示される合成物のうちの１つ）を含む光誘導可能なファイバ（ＬＦ）２を表す模式図である。より詳しくは、図２Ａは、ファイバ２の体積の内部における発光性粒子４（例えば、量子ドット半導体材料、燐光体又はナノ燐光体のような光誘導可能粒子）の配置を表す模式図であり、図２Ａにおいて、ナノファイバとして描かれている。図２Ｂは、ファイバ２の表面上、又はファイバ２の付近における発光性粒子４の配置を表す模式図であり、図２Ｂにおいて、ナノファイバとして描かれている。図２Ｃは、ファイバ基板６が全体で光学散乱体中心として機能する本発明の一実施形態に係るファイバ基板６を表す模式図である。本発明の一実施形態によれば、この構成において、光誘導可能粒子（明確に図示されていないが）は、ナノファイバ２と結合してファイバ基板の厚さｈの全体にわたって配置されている。ナノファイバ２は、励起（又は、１次）光のための散乱位置を累積的に提供し、ことにより、本発明の一実施形態において、ポンプ光源と光誘導可能粒子４の間に相互作用の確率を高める。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態に係るファイバ基板６を表す模式図であり、ファイバ２がそれぞれの散乱中心として示されている。ナノファイバ２はそれぞれ、励起（１次）光のための散乱位置を提供し、それによって、本発明の一実施形態において、励起光源と誘導可能な粒子４との間の相互作用の確率が高まる。
それ故に、後で更に詳細に説明される本発明の様々な実施形態において、ファイバ基板からの誘導放出のための例えば図２Ｃ及び図３に示されるファイバ基板を含む装置が提供される。ファイバ基板６は、１００〜２０００ｎｍ範囲の平均ファイバ径を有するナノファイバと、ナノファイバと結合して配置された複数の光誘導可能粒子とを含む。光誘導可能粒子４は、波長λの第１次光を受光して第２次光を発光できる。第１次光のためのファイバ基板内に散乱位置を提供するため、平均ファイバ径は、大きさにおいて、波長λに匹敵する。
【００３４】
より詳細に後で述べられるように、平均ファイバ径は、１００〜５０００ｎｍの範囲内にあり、好ましくは、３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲にあり、更に好ましくは、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある。波長λは、１００ｎｍと２０００ｎｍと間の範囲内にあり、好ましくは４００ｎｍと５００ｎｍの間の範囲内にある。ファイバ基板６は、０．１ミクロンと２０００ミクロンと間の範囲内の厚さを有し、好ましくは、１ミクロン〜５００ミクロンの範囲内にある。
【００３５】
本発明の様々な実施形態において、誘導可能な粒子４は、例えば、量子ドット材料に加えて上で挙げられたナノ蛍光体を含む蛍光体を含む。例えば後述の及びその他のような蛍光体は、本発明に適している。以下に限られないが、適切な蛍光体の実施形態は、以下のものを含む。
【００３６】
１．  Ｙ２Ｏ３：Ｔｂ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｌｕ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、ＣａＴｉＯ３：Ｐｒ３＋、ＣａＯ：Ｅｒ３＋、（ＧｄＺｎ）Ｏ：Ｅｕ３＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ３＋、ＧｄＭｇＢ３Ｏ１０：Ｃｅ３＋：Ｔｂ３＋、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ３＋：Ｔｂ３＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋のような希土類ドーピング金属酸化物
２．  ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＣａｗＳｒｘＧａｙ（Ｓ，Ｓｅ）ｚ：Ｅｕのような金属硫化物
３．ＹＡＧ：Ｃｅ３＋のような希土類ドーピングイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）
４．Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅと（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕとを含む金属ケイ酸塩
５．ＺｒＯ２：Ｓｍ３＋、ＺｒＯ２：Ｅｒ３＋のような希土類ドーピング酸化ジルコニウム
６．希土類ドーピングバナジウム酸塩（ＹＶＯ４：Ｅｕ）、及びリン酸塩（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ４
７．ホストトリックス（例えば、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＯ２Ｓ、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ）とドーパント（Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｃｕ、Ａｌ及びＭｎ）とからなるドーピング材料
８．（例えば、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ＋、Ｚｎ０．２５Ｃｄ０．７５Ｓ：ＡｇＣｌ）硫化亜鉛及びセレン化亜鉛の金属ドーピング形
【００３７】
本発明の用途のための燐光体の他の例としてはＷ．Ｍ．Ｙｅｎ、Ｓ．Ｓｈｉｏｎｏｙａ、及び  Ｈ．  Ｙａｍａｍｏｔｏ著、  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ、  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎにおいて、見つけることができ、その開示内容の全体が参照されて、本明細書に組み込まれている。本発明は特有の用途は、少なくとも一つの希土類がドーピングされたＹＡＧと、ドーピングされたＺｎＳ及びＳｒＧａ２Ｓ４を含むドーピングされた金属硫化物と、ドーピングされたＺｎＳｅを含む燐光体である。
【００３８】
後で更に詳細に述べられるように、誘導可能な粒子４は、複数の色で特徴的な発光体（すなわち、異なる大きさの量子ドットの配布又は燐光体の配布）を含むことができ、第１次光からそれぞれ第２次光を生成する。ことにより、７０より大きい又は８０より大きい演色指数（ｃｏｌｏｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ）を有する結果として生じる白色光を形成する。
【００３９】
本発明の一実施形態では、例えばナノファイバのファイバ基板の高い表面積媒体に光誘導可能粒子４を分散させることによって、ナノファイバ２と、誘導可能な粒子４（例えば、量子ドット又は燐光体）とを含むファイバ基板６の発光効率が、フィルムにおいて、分散された発光性粒子を平らに包装することで得られた発光効率より高い。その結果、本発明の一実施形態において、そのようなナノファイバの基板構造はより高い効率を得ることができ、量子ドットがフィルムの中に分散され、ＬＥＤにより燐光発光され、それより高い光強度を有する可視波長を再発光する光子は、平面状に充填された発光性粒子（ｐｌａｎａｒ  ｐａｃｋｅｄ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）によって、可能となる。
【００４０】
いかなる特定の理論にも限定されることではないが、ファイバ２からの散乱光は、ファイバ径、隣接ファイバ間の間隔、光波長、光に対するファイバの方向、及び光ファイバの屈折率に依存する。ファイバのポリマーは、１．３〜１．６間の範囲内の屈折率の実数部を有する。わずかに吸収する材料（そして、その材料は本発明のナノファイバ構造と同様の方法で作用できる）からなる長いファイバのために光散乱効率曲線の実施形態は、  Ｖａｎ  ｄｅ  Ｈｕｌｓｔ、  ｉｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｂｙ  Ｓｍａｌｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ、  Ｄｏｖｅｒ、  １９５７によって、以前に詳述されている。その初期の仕事において、３００ｎｍの入射光線のために、  最大の光散乱は、３．１４のサイズ・パラメータ（π×ファイバ径／波長）と、Ｑｌ＝４．２の散乱効率（Ｑ）とを有する。６００ｎｍの入射光線に対して、サイズ・パラメータは、１．６であり及びＱｌ＝２である。従って、より短い波長光（本発明において、しばしば使われると思われる）が、ファイバの基板において、より長い波長よりも２倍以上捕獲されやすい。この現象の他の説明を、以下において説明する。平均して、適切に設計されたナノファイバ材を介して４００ｎｍの光の光路長（ＯＰＬ）は、６００ｎｍの光の光路長を超える。本発明に適用されるこの現象は、光放射における強化がファイバ基板内のファイバの光散乱特徴から得られることができる。（すなわち、散乱中心として作用している各ファイバと、ファイバ基板媒体内において、より効果的に励起光を限定する媒体として作用するファイバの基板とが、励起光がファイバ基板中に残留する間に発光体と相互に作用するより高い確率を許可する）
【００４１】
例えば、本発明において、典型的な励起波長は、４５０ｎｍを有する青色光である。白色光を生成するために、構造は、４５０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の周波数の幅広い範囲にわたる発光を放出することを必要とする。基板６のナノファイバ４の中で平均的な直径が励起光源の波長（すなわち、４５０ｎｍ）と略同じであるナノファイバ構造を製作することによって、励起周波数は、光散乱によって、ナノファイバ構造で効果的に捕獲され得る（すなわち、励起光源のＯＰＬは長くなる）。これは、励起光源が蛍光を開始して、白色光を生じるための可能性を増加させる。対照的に、発光性混合物の蛍光により生成されるより長い波長の発光は、ファイバ基板のナノファイバによってより効果的に散乱され難く、そのため最小の散乱を有するファイバ基板構造からより現れやすい。これらの条件下で、波長及びファイバ径の関数としての光散乱特性／光フォトニック特性が改善される。
【００４２】
本発明の一実施形態では、ファイバ基板６は、（図２Ｃに示すように）多くのナノファイバ層を含む。これらの層のナノファイバ２は、個々に、入射励起光のための散乱中心として用いられる。典型的に、ナノファイバは、平均直径を有し、該平均直径は（すなわち、１００〜１０００ｎｍから）励起光源の平均波とほぼ同じである。さらに、例えば０．０１ミクロンのようなより薄い値及び例えば３，０００ミクロンのようなより厚い値が適切であるが、ファイバの層の数は典型的に、０．１〜２，０００ミクロンの範囲内のファイバ基板６の厚さを形成できる。より薄い層は、入射励起光を「捕獲する」ことができず、より厚い層は、量子ドットから誘導された光を実質的に散乱する。その結果、薄い層であればあるほど、特定の波長でより大きな透過率を有し、より厚い層であればあるほど、より大きな反射率を有する。その制約のもとで、ナノファイバ構造は、図２４に示すように高い反射率値（すなわち、＞０．８０）を示す。
【００４３】
（作製手順）
本発明における光誘導可能な構造は、多くの方法によって形成できる。形成方法は、典型的に、制御された直径を有するナノファイバ２と、ナノファイバ２に適用された光誘導性粒子４（例えば、量子ドット又は燐光体）とを含む。１つの方法において、光誘導性粒子４は、ファイバが結果として生じるファイバ基板に付着して（ｃｏａｌｅｓｃｉｎｇ）いる間に、エレクトロスピニング法によってファイバ上に付与されることができる。１つの方法において、光誘導可能粒子４は、エレクトロスプレー媒体に含まれることができる。１つの方法において、光誘導可能粒子４は、基板がいかなる光誘導可能粒子を用いることなく形成された後、結果として生じるファイバ基板に適用されることができる。
図４は、本発明のファイバ及び／又はナノファイバの堆積のための適切なエレクトロスピニング装置を表す模式図であり、例えば上記の量子ドット及びナノ燐光体のようなナノ粒子光放出体を含む光誘導可能粒子４を有するファイバ及び／又はナノファイバの堆積を含む。本発明の一実施形態では、本発明のファイバ及び／又は本発明のナノファイバに組み込まれる光誘導可能粒子４がファイバの直径より小さい。本発明の一実施形態では、本発明のファイバ及び／又は本発明のナノファイバに組み込まれる光誘導可能粒子４がファイバの直径より大きい。
【００４４】
図４において、エレクトロスピニング装置２１はエレクトロスピニング部材２４を囲んでいるチャンバ２２を含む。このように、エレクトロスピニング部材２４は、物質をエレクトロスピニングするように構成される。その物質からファイバがファイバ２６を形成するように作られる。エレクトロスピニング装置２１は、エレクトロスピニング部材２４から処理された収集部２８を含み、ファイバ及び／又はナノファイバを集めるように構成される。ファイバ及びナノファイバを形成するさまざまな方法は、米国特許出願第１０／８１９，９４２号明細書、米国特許出願第、１０／８１９，９４５号明細書及び米国特許出願第１０／８１９，９１６号明細書に記載されており、参照によって、本明細書に組み込まれる。
【００４５】
エレクトロスピニング部材２４は、例えば上記のポリマー溶液のエレクトロスプレー媒体を含む貯蔵供給部３０と通信する。本発明に係るエレクトロスプレー媒体は、ナノファイバ材料の押出を含むファイバの押出のための従来技術において周知であるポリマー溶液及び／又は溶融体を含む。実際、本発明に適切なポリマー及び溶媒は、例えばジメチルホルムアミド又はトルエン中のポリスチレン、ジメチルホルムアミド／メチレンクロライド混合液中のポリカプロラクトン、蒸留水中のポリ（エチレン酸化物）、蒸留水中のポリ（アクリル酸）、ポリ（エチレンオキシド）アセトン中のポリ（ポリメチルメタクリレート）ＰＭＭＡ、ジメチル・ホルムアミド（ＤＭＦ）中のＰＭＭＡ、Ｎ―メチル・ホルムアミド（ＮＭＦ）中のＰＭＭＡ、アセトン中の酢酸セルロース、ジメチルホルムアミド中のポリアクリロニトリル、ジクロロメタン又はジメチルホルムアミド中のポリ乳酸、そして、蒸留水中のポリ（ビニルアルコール）及びそれらの組み合わせを含む。一般の、本発明のための適切な溶媒は、有機及び無機溶媒を含み、有機及び無機溶媒中にポリマーが溶解され得る。（後で詳述するように）ポリマーが発光性混合物のためのカラーフィルタとして機能する添加物と共にスピニングされ得るが、ポリマー材料は、形成されたとき、光学的に非吸収性材料であることが好ましい。
【００４６】
高電圧源３４は、エレクトロスピニング部材２４を高電圧に維持するために設けられている。収集部２８は、エレクトロスピニング部材２４の先端から好ましくは１〜１００ｃｍ離れて配置される。収集部２８は、プレート又はスクリーンでありえる。典型的に、２，０００Ｖ／ｍと４００，０００Ｖ／ｍとの間の電界強度が高電圧源３４により確立される。典型的に、収集部２８は接地され、エレクトロスピニング部材２４からエレクトロスピニングによって作られたファイバ２６は、電界３２によって、収集部２８の方へ導かれる。電界３２は、ファイバが、フィラメント又はエレクトロスピニング部材２４の先端からの流体の液体ジェット４２として構成されることから、物質を引き寄せることになる。各エレクトロスピニング部材２４への物質の供給は、物質を抽出する役割を果たす電界強度と好ましくはバランスをとり、エレクトロスピニング部材２４を出る液滴形状が一定に保たれるように、物質からファイバが作られる。ポリマーにおいて、溶液（又は、エレクトロスピニングプロセスの後、又は、それの間に代替的にファイバ上に導かれる）は、発光性混合物である。本発明の一実施形態において堆積されるファイバの直径は、５０ｎｍから数ミクロンまで変動できる。
【００４７】
参照によって組み込まれた関連出願、米国特許出願第１１／１３０，２６９号明細書と同様に、本発明は、異なる大きさのファイバの混合ファイバのファイバ基板を生成するために、異なるエレクトロスピニング部材を使用できる。ファイバ基板は、例えばファイバ基板の他の面よりより大きい平均ファイバ径を有する基板の一面を有することができる。
【００４８】
本発明のナノファイバにおいて、使用するファイバは、限定されないが、アクリロニトリル／ブタジエン共重合体、セルロース、酢酸セルロース、キトサン、コラーゲン、ＤＮＡ、フィブリノゲン、フィブロネクチン、ナイロン、ポリ（アクリル酸）、ポリ（クロロ・スチレン）、ポリ（ジメチル・シロキサン）、ポリ（エーテル・イミド）、ポリ（エーテル・スルホン）、ポリ（エチルアクリレート）、ポリ（エチル酢酸ビニル）、ポリ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ポリ（酸化エチレン）、ポリ（エチレン・テレフタル酸塩）、ポリ（乳酸−グリコール酸共重合体）、ポリ（メタクリル酸）塩、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（メタクリル酸ブチル）、ポリ（メタクリル酸ベンジル）、ポリ（ラウリル・メタクリル酸塩）、ポリアクリレート、ポリ（メチルスチレン）、ポリ（スチレン・スルホン酸）塩、ポリ（フッ化スチレン・スルホニル基）、ポリ（スチレン−アクリロニトリル共重合体）、ポリ（スチレン−ブタジエン共重合体）、ポリ（スチレン−ジビニル・ベンゼン共重合体）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリ・アニリン、ポリベンゾイミダゾール、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリ（ジメチル・シロキサン−ポリ・エチレンオキシド共重合体）、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリエチレン、ポリエチレンイミン、ポリイミド、ポリイソプレン、ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリ（ビニルピロリドン）、タンパク質、ＳＥＢＳ共重合体、絹及びスチレン／イソプレン共重合体を含む。
【００４９】
加えて、一般の溶媒において、２つ以上のポリマーが可溶性である限り、ポリマー混合物を含んでいるナノファイバが生成され得る。幾つかの実施形態は、以下の通りである：
ポリ（フッ化ビニリデン）−混合（ブレンド）−ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスチレン−混合−ポリ（ビニルメチルエーテル、ポリ（メタクリル酸メチル）−混合−ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（メタクリル酸メチル）−混合−ポリ（メタクリル酸ブチル）、ポリ（ヒドロキシプロピルメタクリル酸塩）−混合−ポリ（ビニルピロリジン）、ポリ（ヒドロキシ酪酸塩）−混合−ポリ（エチレンオキシド）（ｐｏｌｙ（ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ）  −ｂｌｅｎｄ−ｐｏｌｙ（  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ））、ポリ（メタクリル酸メチル）−混合−ポリ（ラウリル・メタクリル酸塩）（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）−ｂｌｅｎｄ−ｐｏｌｙ（ｌａｕｒｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））、タンパク質−混合−ポリエチレンオキシド（ｐｒｏｔｅｉｎ  ｂｌｅｎｄ−ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅ）、ポリ乳酸−混合−ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ−ｂｌｅｎｄ−ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリスチレン−混合−ポリエステル、ポリエステル−混合−ポリ（ヒドロキシルメタクリル酸塩）（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ−ｂｌｅｎｄ−ｐｏｌｙ（ｈｙｒｏｘｙｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））、ポリ（エチレンオキシド）−混合−ポリ（メタクリル酸メチル）（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）−ｂｌｅｎｄ  ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））、ポリ（ヒドロキシスチレン）−混合−ポリ（エチレンオキシド）ｐｏｌｙ（ｈｙｄｒｏｘｙｓｔｙｒｅｎｅ）−ｂｌｅｎｄ−ｐｏｌｙ（  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）。
【００５０】
（光放出体埋め込み）
一般に、図５は、光誘導可能粒子４がエレクトロスピニング法によるポリマーに含まれる、本発明の一実施形態に係る発光装置を形成するための第１の上記方法を例示するフローチャートである。ステップ５００で、光誘導可能粒子を含むポリマー溶液（例えば、光を誘導可能な粒子）は、上述した条件を用いてエレクトロスピニングされる。ステップ５１０で、エレクトロスピニングされた溶液から、ナノファイバは、１００ｎｍと５０００ｎｍとの間に直径を有して形成され、光誘導可能粒子を含む。ステップ５２０で、ナノファイバは、集められてファイバ基板を形成する。
【００５１】
ステップ５００は、好ましくは制御された条件の下でのエレクトロスピニング法によるナノファイバのための上記の一般の技術を反映する。ステップ５００では、十分な分散を確実にするために貯蔵部３０において、ポリマーと混合する前に溶媒における光誘導可能な合成物を超音波で破壊することに注意が必要である。十分な分散は、結果として生じるファイバ基板の全体にわたって光誘導可能粒子の均一な配布をもたらす。通常、２４時間より長い超音波処理時間は、溶液内の均一な発光性混合物のサスペンション（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）を得るために充分である。溶液におけるポリマーと発光性混合物の比は、典型的に、１：５０〜１００：１の範囲である。
【００５２】
更に、本発明の一実施形態によれば、ポリマー溶液における光誘導可能粒子の局所濃度が高いと、これらの混合物中の有害な凝集体をもたらす。図６Ａは、ポリマーマトリックス１０における光誘導可能粒子４（すなわち、量子ドット、発光性混合物又は光誘導可能混合物）の所定の密度を有した分散の模式図である。その分布において、凝集体は、低い密度を有し、典型的に要因となっていない。図６Ｂは、ポリマーマトリックス１０における所定の密度を有する量子ドット４の分散の模式図である。その分布において、凝集体が一つ要因となっている。凝集体は、微小粒子がしばしば静電吸引を感じるため、濃度が低い場合でさえ問題になることがある。しかしながら、本発明は、大量の粒子を収容する高い表面積ナノファイバの能力として推定できる、粒子の凝集体凝集化を減らす高い表面積ナノファイバを利用する。
【００５３】
本発明の一実施形態では、凝集体は、結果として生じるファイバにおける発光性混合物の分散において、不均一性をもたらすので、望ましくない。凝集体は、結果として生じる光放射におけるカラー均一性を変えることができる。加えて、凝集体も、発光周波数のレッドシフトとクエンチング又は自己吸収による発光強度の減少とを引き起こすことによって、発光性混合物の光学特性は劣化する。
【００５４】
ナノ粒子の中のサイズ配布は、多くのパラメータを管理することにより制御され得る。
例えば：溶媒システムの有機相を変えること、ナノ粒子が形成される温度を変えること、ナノ粒子を形成するために用いる反応物濃度を交互に入れ替えること、おおっている分子化学的性質（ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）を変えること、ナノ粒子が形成される材料の凝固を制御する界面活性剤を添加すること、粒子核形成の間、電界又は磁界を適用すること、ナノ粒子などの形成の間、音響エネルギーを印加すること。
【００５５】
覆っている分子成分は、例えばナノ粒子周辺でシェルを形成して、化学的にナノ粒子（すなわち、量子ドット）を安定させることができる。界面活性剤（例えば、有機リガンド）は、シェルの外側の周辺に含まれ、シェルの外側に取り付けられることができ、溶液を活性化して凝集体を防止する。このような界面活性剤は、粒子が乾燥状態において、つくられるか又は用いられる際に、粒子の凝集体を防止することに貢献する。代替的に、所望の粒子配布を成し遂げるために粒子核形成の後に、例えば、電気泳動分離の分離方法が、使うことができる。
【００５６】
ステップ５００において、エレクトロスピニング溶液は、例えば有機発光の材料（染料）、セラミック、有機金属化合物、炭素、そして、又は、金属の添加物を含むことができる。例えば、例えばＴｉＯ２のようなセラミックの高い誘電率を有する材料を加えることによって、ナノファイバの屈折率を増加させることができる。添加物は、ポリマーに組み込まれ、所望の物理的特性、化学的特性、又は機械的特性を与える。添加物は、通常エレクトロスピニング前のポリマーと混合され、一般に、ポリマーと強い化学結合を形成しない。本発明のために適切なポリマーにおいて、見つかる一般の添加物の例は、色素（例えば、二酸化チタン）、導電材料（例えば、炭素又は金属性薄片）、ＵＶ安定剤、及びガラス強化材を含む。
【００５７】
ステップ５１０において、エレクトロスピニング環境における条件は、制御される。「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｇａｓｅｏｕｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」の発明の名称で出願された米国特許出願第１０／８１９，９４５号明細書は、電子噴霧環境を制御するために本発明に適用できる技術を記載する。加えて、エレクトロスピニングプロセスの改良は、以前参照によって、本願明細書に組み込まれた「Ｆｉｌｔｅｒ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ」の発明の名称で出願された米国特許出願第１０／８１９，９１６号明細書に記載されている。そのときに記載されている実施が、本発明において、使われることができ、小さい直径ナノファイバを製造する。小さい直径ナノファイバの体積比に対する大きい表面が、結果として生じるファイバ基板から出射される光の明るさを強化することができ、小さい直径ナノファイバの平均ファイバ径サイズが、入射光源からの光波長に合うように適切な大きさに設定される。
【００５８】
ステップ５２０で、「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｆｉｂｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｒｏｔａｔａｂｌｅ  Ｓｐｒａｙ  Ｈｅａｄ」の発明の名称で出願された米国特許出願第１０／８１９，９１６号明細書における技術を用いると、アメリカにおいて、整列配置されたファイバ又は技術が得られる。「Ｆｉｌｔｅｒ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ」の発明の名称で出願された米国特許出願第１０／８１９，９１６号明細書はファイバマット密度及び均一性を改良するために用いることができる。
【００５９】
（エレクトロスピニングの間におけるナノファイバ上への発光体混入）
本発明の一実施形態では、上記のように、ファイバが結果として生じるファイバ基板６に合体しているときに光誘導可能粒子４がエレクトロスピニング法によるファイバ２に適用されることができる。図７は、エレクトロスピニングプロセスの間にエレクトロスピニング法によるファイバに光誘導可能粒子４が取り付けられる、本発明の一実施形態に係る発光装置の形成方法を例示するフローチャートである。ステップ７００で、ポリマー溶液は、エレクトロスピニングされて１００〜５０００ｎｍの範囲内の直径を有するナノファイバを形成する。ステップ７１０で、ナノファイバはエレクトロスピニングの間に光誘導可能粒子４により被覆される。ステップ７２０で、ナノファイバは、集められ、ファイバ基板６を形成する。
【００６０】
本実施形態において、光誘導可能粒子４は、図２Ｂに示すように、ナノファイバの表面に又はナノファイバの表面の付近に配置されることになる。ステップ７００での工程は、制御条件で一実施形態における電子噴霧ナノファイバのために上で記載されている一般の技術を反映するステップ５００での工程に類似している。ステップ７１０で、光誘導可能粒子４は、エレクトロスピニングされたファイバが乾燥する前に、エレクトロスピニングによるファイバの表面上に取り付けられる。ステップ７１０で、光誘導可能粒子４は、ポリマー溶液をエレクトロスピニングする電子噴霧先端から取り除かれる位置の方向に向かれるエレクトロスプレー光線によって、導かれることができる。図４は、エレクトロスピニング環境４６に光誘導可能粒子４を導くためのエレクトロスプレー・ユニット４８を示す。
【００６１】
光誘導可能粒子４の低濃度の凝集化は、ナノファイバ形成ステップと、光誘導可能粒子の付与ステップとを分離することにより達成されることができる。これは、本発明の一実施形態において、例えば、新たに現れるナノファイバが乾燥している領域に光誘導可能粒子４（例えばエレクトロスプレー溶液から）を導くことによって、達成できる。エレクトロスプレー導入技術において、光誘導可能粒子懸濁液中のミクロン以下の液滴は、光誘導可能粒子を含む溶媒（例えばトルエン）の液滴を静電的に分裂させることによって、発生する。電子噴霧された液滴は、非常に充電され（通常正に荷電され）、ポリマー・ナノファイバ６の表面までのそれらの経路の間、同程度の電荷の反発力のために凝集しない。一実施形態において、反対の電荷をもたせることができる。
【００６２】
針からの放出の間にナノファイバは乾燥しているので、本発明の一実施形態において、エレクトロスプレーの位置によって、光誘導可能粒子４のナノファイバ２中への浸透が制御される。例えば、エレクトロスプレービームが、電子噴霧先端に密接に移動すると、ナノファイバは、おそらくより柔らかくなる。それは、ナノファイバがより多くの溶媒を含み、光誘導可能粒子４がファイバ中により深く埋まるからである。代替的には、エレクトロスプレービームが電子噴霧先端から遠ざけられると共に収集部により近くなる場合、ナノファイバはより乾燥し、光誘導可能粒子は表面に限定される。光誘導可能粒子を分散させるために用いられる使用する溶媒のような他のパラメータは、エレクトロスプレーの光誘導可能粒子の浸透深さに影響することもある。
【００６３】
ステップ７１０で、「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｇａｓｅｏｕｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」の発明の名称で出願された米国特許出願第１０／８１９，９４５号明細書に記載されている工程は、電子噴霧環境の制御がエレクトロスピニング法によるファイバの乾燥率に影響を及ぼす（遅延させる）ために、適用できる。ステップ７１０で、「Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  Ｍａｔｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」の発明の名称で出願された米国特許出願第１１／１３０，２６９号明細書に記載されている方法が、ファイバへの粒子の伝達及び混入に関して本発明に適用できる。
【００６４】
ステップ７２０の方法は、ステップ５２０で上述した方法に類似している。
【００６５】
（エレクトロスピニング後のナノファイバ上への発光体の混入）
本発明の一実施形態では、上記のように、例えば、量子ドットのような光誘導可能粒子が、エレクトロスピニングの後ファイバ基板に適用されることができる。この実施形態は、図８に図示される。本発明のこの実施形態によれば、ファイバ基板は、例えば上記の技術のようなエレクトロスピニング方法によって、ステップ８００中に形成されている。ステップ８１０で、光誘導可能粒子４を含んでいる溶液（例えば図６Ａのポリマー溶液）が提供される。ステップ８２０で、ナノファイバ基板６は、溶液により被覆されている。溶液は、ファイバ基板が溶けないように、ファイバ基板６の中に存在するポリマーをわずかに膨張させることができるように、選択されることができる。
【００６６】
被覆プロセスの間、ポリマー・ナノファイバは、溶媒によって、膨張することがある。
ネットワーク内のファイバのこの膨張は、ファイバ間の隙間も拡大し、これに伴って、ネットワーク空間を広げ、粒子が間に移動できるようになる。このように、粒子はブラウン運動によって、光ファイバの表面に移動する。このファイバ基板６は、１分から７２時間の間にその溶液に浸積されることができ、如何なる緩く付着された表面粒子を除去するために、０〜６０秒間、溶剤で洗浄される。その後、ファイバ基板６は、支持体（ｓｕｐｐｏｒｔ）上に配置されることができ、使用の前に室温で完全に乾燥される。
【００６７】
図９は、図８に図示される方法を使用して準備されたポリマー／量子ドット複合ナノファイバの透過電子顕微鏡画像である。個々の量子ドット４は、図９で示す装飾（ｄｅｃｏｒａｔｅｄ）ファイバの透過型電子顕微鏡の画像において、ファイバ２の内部及び外部の両方において見られる。量子ドットのサイズは、ドットの如何なる凝集化を示していない。
【００６８】
図８に示されている本発明の方法により作製されたポリマー・ナノファイバ上の光誘導可能粒子の表面密度は、ファイバの浸漬時間、粒子溶液濃度、溶媒組成物及び温度のような変数を変えることによって、制御できる。ブラウン運動を増加させ、ナノファイバ母体（マトリックス）を軟化させる（その工程で使われる非溶剤と混合された溶媒の跡）より高い温度のような要因は、ファイバ上の粒子の埋め込みの程度と同様に表面被覆の程度を制御できる。顕微法及びその工程の力学に基づいて、量子ドット（又は光放出性粒子）埋め込みは、ナノファイバの表面に局在されることができる。
【００６９】
本発明に記載されているファイバ又はファイバ基板のようなマトリックスに光放出性粒子が組み込まれる間、本発明のこの態様は、エレクトロスピニング及びファイバにそれほどに制限されない。本発明によれば、上記のエレクトロスピニング、スプレーコーティング、滴下コーティング（ｄｒｏｐ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スピンコーティング、転写印刷、熱印刷、インクジェット式印刷、エアゾール処理、静電的な方法、充填されたポリマーの押出し、自己組織化単分子層等のような他の従来の技術を含む様々な方法は、発光性混合物（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）又は光誘導可能混合物（ｌｉｇｈｔ  ｓｔｉｍｕｌａｔａｂｌｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）の予め定められた配布を有するマトリックスを形成する。それらの実施形態において、マトリックスはエレクトロスピニング法によるファイバである必要はなく、ホストを提供する。
光放出性粒子の分散を含む溶媒のホスト上への暴露は、粒子（すなわち、量子ドット、燐光体、ナノ燐光体又は電子発光性粒子）のマトリックスへの使用をもたらす。マトリックス材料は、好ましくは有機塩基（ｏｒｇａｎｉｃ−ｂａｓｅｄ）であるが、無機塩基を含むゾル‐ゲル材料を含むこともできる。
【００７０】
（相対的な光放出体配布）
本発明の一実施形態では、本発明の光誘導可能装置の製造に使用する発光性混合物が、例えば量子ドット又はナノ燐光体を生成するナノ粒子である。第１次近似では、量子ドット（すなわち、光誘導可能粒子４）は、ナノ粒子の直径に依存する波長で、電磁波を放出する。例えば、公称直径２．８ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子は、約５３０ｎｍの緑色光を放出し、公称直径５．０ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子は、約６２５ｎｍの赤色光を放出する。（各々特性波長を放出する）特定の粒子の混合は、本発明において、用いられることができ、蛍光灯のための燐光体を混合する際に使われる混合技術と類似の「白色光」を生成する。
【００７１】
本発明の一実施形態では、光誘導可能粒子のために開示される公称サイズが、サイズ配布又は（不連続な放出の又は線放出と比較して）広帯域もたらす表層構造における相違（ｖａｒｉａｎｃｅ）を有することができる。例えば、無機のシェル層を含まない狭いサイズ配布の量子ドットは、表層欠陥の励起及び捕獲によって、広帯域放出を示すことがある。このような材料の例は、Ｂｏｗｅｒｓその他著の、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｖｏｌ．１２７（２００５）、ｐ．１５３７８−１５３７９において、開示されており、その開示内容全体は参照されて、本明細書に組み込まれている。同様に、コア‐シェル量子ドットの広いサイズの分布は、それらを合成するために用いる反応のパラメータを制御することによって、作り出すことができる。広帯域放出は、黒体放射線源（ｂｌａｃｋ  ｂｏｄｙ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅｓ）に匹敵する。広帯域放出を示す本発明の発光装置は、より高い演色指数を有する。
【００７２】
本発明の一実施形態では、ナノ粒子がナノ粒子の直径に応じた波長を有する光を放出するので、白色光が全体に分散した異なる直径ナノ粒子を有するファイバ基板から発生できる。例えば、第１の直径を有するナノ粒子は、第１の波長を有する電磁波を生じることができ、第２の直径を有するナノ粒子は、第２の波長を有する電磁波を生じることができる。複数のナノ粒子が、例えば、１００に近いＣＲＩを有する黒体放射体のＣＲＩのような所望のスペクトルを生成するためにすべての波長を生成する必要がある。幾つかの例において、二次放射の望ましくない吸収を回避するために、異なるナノ粒子のサイズを物理的に離間させることが必要でありえる。これは、本発明の一実施形態において、選択された波長に対して強い光散乱特性を有する上記のナノファイバのような基板を用いることで、達成されることができる。
【００７３】
以下は、様々な励起光源に対して決定されたそのような混合物の例である。
【００７４】
（実施例１）
励起光源：４５０〜４６０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物（Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）：粒子直径２．６〜３．２ｎｍを有するＣｄＳｅ／ＺｎＳコア‐シェル量子ドットの単一の種類（エヴィデントテクノロジーズ（Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社から市販されており、黄色発光のために構成されている）。
【００７５】
この例において、黄色光を発光するこのような黄色量子ドットは、所望の光出力に応じて、０．１％と３０％間の重量パーセント（量子ドットの重量／ファイバの重量）のファイバ、好ましくは１％と１０％の間の重量パーセントのファイバ内に又はファイバ上に組み込まれる。
【００７６】
４５０〜４６０ｎｍで発光する青色ＬＥＤで封止されているとき、この例において、発光性ファイバからのＬＥＤ発光及び黄色発光からの青色光は混合されて、白色光を生成する。
【００７７】
（実施例２）
励起光源：４５０〜４６０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：２．４ｎｍ（緑色発光）である第１のサイズの粒子直径と５．２ｎｍ（赤色発光）である第２のサイズの粒子直径とを有するＣｄＳｅ／ＺｎＳｅコア−シェル量子ドットの２つの異なるサイズ（Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販されている）。
【００７８】
発光性量子ドットの２つの寸法が０．１％と３０％と間の重量パーセント（量子ドットの合計重量／ファイバの重量）、１％と１０％との間の重量パーセントのより適切な範囲を有するファイバ上に又は内部に組み込まれる。ファイバの上又は内部に組み込まれる赤色粒子に対する緑色粒子の比率は所望の光出力に応じて１：１〜２０：１の間で変化する。二次発光の望ましくない吸収を避けるために、２つのサイズの発光性量子ドットを物理的に切り離すことが好ましい。これは、本発明の実施形態において、量子ドットをファイバ基板の別々の面上に置くことによって、又はファイバ基板の同じ面上の異なる領域又はピクセルに量子ドットを配置することによって、達成されることができる。
【００７９】
４５０〜４６０ｎｍで発光する青色ＬＥＤを封止するときに、ＬＥＤからの青色光と本実施例の発光性ファイバからの緑色光及び黄色光が混合されて、白色光が生成される。
【００８０】
（実施例３）
励起光源：４０８ｎｍの青紫色のＬＥＤ。
発光性混合物：１．９ｎｍ（青色発光）である第１のサイズの粒子直径と、２．４ｎｍ（緑色発光）である第２のサイズの粒子直径と、５．２ｎｍ（赤色発光）である第３のサイズの粒子直径と、を有するＣｄＳｅ／ＺｎＳｅコア−シェル量子ドットの３つの異なるサイズ（Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販されている）。
【００８１】
発光性量子ドットのこれらの３つのサイズは、０．１％と１００％間の重量パーセント（量子ドットの合計重量／ファイバの重量）、好ましくは１％と５０％との間の重量パーセントのファイバ上又は内部に組み込まれる。ファイバの上又は内部に組み込まれる青色粒子と緑色粒子と赤色粒子との比は、所望の光出力に応じて、１：２：３（「暖かい白」カラーのために）と２．５：１．５：１（「冷たい白」カラーのために）と間の相対的強度を有する光発光を生じるために選ばれる。二次発光の望ましくない吸収を防止するため、３つのサイズの発光性量子ドットを物理的に切り離すことが好ましい。これは、ファイバ基板の別々の面上に量子ドットを配置することで、又はファイバ基板の同じ面上の異なる領域又はピクセルに量子ドットを配置することで達成されることができる。
【００８２】
４０８ｎｍの青紫色ＬＥＤを封止するときに、この実施例によれば、発光性ナノファイバによって、青色、赤色及び緑色の発光を混合することによって、白色光が生成される。ＬＥＤからの如何なる可視放射線も直接白色光製品に関与しない。
【００８３】
（実施例４）
励起光源：３５０〜３７０ｎｍのＵＶ  ＬＥＤ。
発光性混合物：１．９ｎｍ（青色発光）である第１のサイズの粒子直径と、２．４ｎｍ（緑色発光）である第２のサイズの粒子直径と、５．２ｎｍ（赤色発光）である第３のサイズの粒子直径と、を有するＣｄＳｅ／ＺｎＳｅコア‐シェル量子ドットの３つの異なるサイズ（Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、４５  Ｆｅｒｒｙ  トロイ（ニューヨーク１２１８０）から購入された）（ｐｕｒｃｈａｓｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、４５  Ｆｅｒｒｙ  Ｓｔｒｅｅｔ  Ｔｒｏｙ、  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １２１８０）。
【００８４】
これらの３つのサイズの発光の量子ドットは、０．１％と１００％（量子ドットの合計重量／ファイバの重量）との間の、好ましくは１％と５０％と間の重量パーセントで、ファイバ内部に又は上に組み込まれる。ファイバ内部に又は上に組み込まれる青色粒子と緑色粒子と赤色粒子の比は、１：２：３（「暖かい白」カラーのために）と２．５：１．５：１（「冷たい白」カラーのために）との間の相対的強度に応じて光発光を生成する。二次発光の望ましくない吸収を避けるため、３つのサイズの発光量子ドットを物理的に切り離すことが好ましい。これは、本発明の一実施形態において、ファイバ基板の別々の面上に異なるサイズの量子ドットを位置させることによって、又はファイバ基板の同じ面上の異なる領域又はピクセルにこれらの量子ドットを配置することによって、成し遂げられることが可能である。
【００８５】
３５０〜３７０ｎｍでＵＶを発光するＬＥＤを封止するときに、白色光が、発光性ナノファイバによって、青色、赤色および緑色の発光を混合させることにより生成される。
【００８６】
（実施例５）
励起光源：４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：フォスファーテック社（ＰｈｏｓｐｈｏｒＴｅｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ジョージア州リシア・スプリングズ）により市販されているスルホ・セレン化物の組成物のような緑色燐光体は、滴下コーティング、スプレーコーティング、印刷又はディップコーティングの被覆プロセスを用いてコーティングしてないナノファイバに適用されることができる。インクジェット式印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング、又は、滴下コーティングのような方法を用いる赤色発光量子ドットがこの化合物に加えられる。この構造物が４５０〜４７０ｎｍの青色光ＬＥＤと共に封止されるときに、この例において、緑色蛍光体、赤色量子ドット、及び青色ＬＥＤの発光を混合することで白色光が生成される。
【００８７】
（実施例６）
励起光源：４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：フォスファーテック社（ＰｈｏｓｐｈｏｒＴｅｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ジョージア州リシア・スプリングズ）により市販されているスルホ・セレン化物組成物のような緑色蛍光体は、滴下コーティング、スプレーコーティング、印刷又はディップコーティングの被覆プロセスを用いてコーティングしてないナノファイバに適用されることができる。この構造物が４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ及び６１０〜６２０ｎｍの赤色―オレンジ色を発光するＬＥＤと共に封止されるときに、この例においては、緑色燐光体、赤―オレンジＬＥＤ及び青色ＬＥＤからの発光を混合することで白色光が生成される。
【００８８】
（実施例７）
励起光源：４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：インテマティックス社［Ｉｎｔｅｍａｔｉｘカリフォルニア州フリーモント］により市販されている緑色燐光体（例えばＥｕドーピング・ケイ酸塩）がｄｒｏｐ  ｃｏａｔｉｎｇ、スプレーコーティング、印刷又はディップコーティングの被覆プロセスを用いてコーティングしてないナノファイバに適用されることができる。これに加えて、混合物は、インクジェット式印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング、又は、滴下コーティングのような方法を用いる赤色発光性量子ドットであった。この構造物が４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤと共に封止されるときに、この例においては、白色光は、緑色燐光体、赤い量子ドット及び青色ＬＥＤからの発光を混合することによって、生成される。
【００８９】
（実施例８）
励起光源：４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社（フリーモント、ＣＡ）から販売されたＥｕドーピング・ケイ酸塩のような緑色蛍光体は、滴下コーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷又はディップコーティングの被覆プロセスを使用して、コーティングしてないナノファイバに適用されることができる。この構造物が、４５０〜４７０ｎｍの青色発光ＬＥＤと、６１０〜６２０ｎｍの赤色―オレンジ色発光ＬＥＤと、共に封止されるときに、この例では、白色光が、緑色蛍光体、赤色―オレンジ色発光ＬＥＤ及び青色発光ＬＥＤの発光を混合することにより生成される。
【００９０】
（実施例９）
励起光源：４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社（フリーモント、ＣＡ）で販売されるＣｅドーピング・イットリウム・アルミニウム・ガーネットのような黄色の燐光体は、滴下コーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷又はディップコーティングの被覆プロセスを用いて、コーティングしてないナノファイバに適用されることができる。この合成物に、インクジェット印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング又は滴下コーティングのような方法を使用して、赤色発光量子ドットが加えられた。この構造物が４５０〜４７０の青色発光ＬＥＤと共に封止されるときに、緑色蛍光体、赤色量子ドット及び青色ＬＥＤからの発光を混合することによって、白色光が生成される。
【００９１】
（実施例１０）
励起光源：４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤ。
発光性混合物：Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社（フリーモント、ＣＡ）で販売されたＣｅドーピング・イットリウム・アルミニウム・ガーネットのような黄色の燐光体が、滴下コーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷又はディップコーティングの被覆プロセスでコーティングしてないナノファイバに適用されることができる。この構造物が４５０〜４７０ｎｍの青色ＬＥＤと、６１０〜６２０ｎｍの赤―オレンジ色ＬＥＤと共に封止されるときに、この例では、緑色蛍光体、赤―オレンジ色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤからの発光を混合することによって、白色光が生成される。
【００９２】
（発光の装置）
本発明の一実施形態では、発光性材料を含むエレクトロスピニング法によるファイバ基板のようなポリマー基材は、エポキシ・マトリックスのような封止材料に含まれる。図１０は、本発明の一実施形態の構成を示す模式図であり、その構成では、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光を発光性粒子又は光誘導可能粒子を含むファイバと、封止材料を介して、光を結合する。より詳細には、図１１は、量子ドット（図示せず）のような光誘導可能粒子の特定配布を有するナノファイバ材料２、４を介してＵＶ又は青色光を放出するＬＥＤ５０を示す。ＬＥＤ５０により放出されるＵＶ又は青色光は、ナノファイバ材２、４のための入射光を構成する。（例えば、蛍光体又は量子ドットのような）光誘導可能粒子４は、入射光を吸収して、それらの特性に応じて、白色光を放出する。ファイバ基板材料２、４は、例えば、エポキシ又はシリコーン・封止材料５２に封止される。エポキシ５２は、ＬＥＤ５０及びファイバ基板材料２、４の両方を完全に、又は、部分的に封止できる。ファイバ基板材料２、４は、略１．５ｎｍから１０ｎｍまで変化するサイズの量子ドット又は一つ以上の燐光体を含み、可視スペクトルの所望の部分にわたって光を放出する。本発明の一実施形態において、様々な光誘導可能粒子の濃度は制御され、太陽光放射と同様の高品質の白色光を生成する。
【００９３】
他の実施形態において、他の非―白色光用途のために赤色放出体の濃度が青色放出体の濃度より高く選択されることができる。このように、本発明は、発光構造のそれぞれの領域において、適当な発光性粒子の中でそれぞれの配置によって、モノクロ的な発光の構造及び色特徴的な発光の構造が許される。それぞれの放出色（すなわち、白、赤、青、緑又は色の組合せ）のナノファイバ基板を含むプレハブ式のポリマー基板は、切断されて、それぞれの領域に置かれることができ、例えば光ファイバーケーブルを介して結合された一般光源が、それぞれの領域から異なる光を生成する。
【００９４】
本発明の他の実施形態によれば、基板は、エポキシを用いた封止の前にＬＥＤ５０の表面に直接配置されることができる。この配置は、エポキシにおけるある波長（例えば、青又はＵＶ）の吸収からエネルギー損失を減らすことができる。量子ドットのような光誘導可能粒子４は、近接燐光体構成において、最大吸収効果のために、ＬＥＤ近傍に集中され得る。更に、ナノファイバ基板のＬＥＤへの結合（ｂｏｎｄｉｎｇ）の一部として、ファイバの隙間は、紫外線を捕獲するために必要な散乱効果を最適化するために、シリコーンのような低屈折率ポリマーにより充填されることができる。
【００９５】
図１０は、本発明の一実施形態に係る一構成を示す模式図である。その構成では、発光ダイオード（ＬＥＤ）５０が、光誘導可能粒子４を含むファイバ２を含む封止材料５２を介して、光を結合させる。この実施形態において、図１０に示すように、光誘導可能粒子４を含むナノファイバ基板は、分離されて（例えば、切断されて）、例えばＬＥＤにおいて、典型的に用いられる封止材料であるエポキシ封止材料５２に充填材として加えられる。代替的な方法は、エポキシの剪断（ｓｈｅａｒ）によって、ファイバを分散させることである。ナノファイバは、透明なエポキシにおける可視光透明度を妨げないように小さく作られることが可能であるので、エポキシの光学特性は影響を受けないであろう。
【００９６】
本発明の様々な実施形態の幾つかの効果は、従来の技術と比較して以下を含む：１）広帯域スペクトル発光の発光材料の形成は、粒子分布を本発明の光誘導可能な装置に組み込むことにより生成され得る。２）このような構造の形成は、キャスト法又はまたは電気泳動法よりも少ない溶媒を必要とする。３）粒子（すなわち、粒子密度、サイズ、構成等）又はナノファイバの形状（すなわち、長さ、直径等）の選択によって、発光性材料の放出特性、透過特性、及び散乱特性がそれぞれ制御される。４）より高い表面積及びファイバの形状の制御によって、発光性コンバータのより効果的な動作を可能にする。５）代替的な方法により、完成した装置において、ナノ粒子を取り扱って処理するためのより便利な方法を提供する。
【００９７】
（照明装置）
本発明の照明装置は、反射器、励起照明用の機構及び（上記のフ発光性粒子／ファイバの複合から形成された）発光性シートを支持するための機構を含む。この照明装置が照明器具として（すなわち、照明備品）、又は単独で用いられることが可能である。また、幾つかのケースでは、照明器具に含まれるランプとして用いられることが可能である。励起照明のための機構及び発光性シートを支持するための機構を含む反射器構成は、上述した発光性粒子／ポリマー複合体からの効果的な光転換及び発光を提供する。本発明の反射器構成は、上述したナノ粒子／ナノファイバ複合体から光散乱を利用する構造に光転換材料が収容されるように構成される。反射器は、鏡面反射率（ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）又は拡散反射率（ｄｉｆｆｕｓｅ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）を提供するように選択されることができる。鏡面反射体の１つの例は、研摩Ａｌ基板である。拡散反射体の例は、図１３Ｂに示すように厚い（５μｍより厚い）ナノファイバ基板である。
【００９８】
上記の通り、発光性粒子／ポリマーファイバの複合体は、有機ナノファイバにより支持される発光性ナノ粒子を含む。本発明のこの態様によって、発光性ナノ粒子が、ナノファイバによって、空気中において、停留されることを可能とする。従来の白色光ＬＥＤ（発光ダイオード）の大部分の光変換燐光体は、有意な屈折率を有する固体材料内に保持され、全反射を克服すると共に固体材料から光を効率的に抽出するために、これらの材料を用いて様々な方策が使われる。上述したナノ粒子／ナノファイバの複合体を含む発光性粒子／ポリマーの複合体（以下、「発光性シート」と称する）は、全反射の問題を有さない。
【００９９】
本発明において、光転換は短波長の光を受光して該短波長の光をより長い波長の光に変換することをいう。短波長光（例えば、青色光）を生成するＬＥＤと適当な光変換機構（例えば、黄色光を生成する機構）との組み合わせは、一般照明のための白色光を生成するための効率的な方法を提供する。本発明の一実施形態では、一連の入射（励起）波長が、励起（例えば、青から紫外線にわたっている光）を提供するために用いられる。本発明の一実施形態では、粒子の光変換機構が励起光に応じた単色光を放出する。本発明の一実施形態では、粒子の光変換機構が広範囲にわたる色を表している波長（例えば、青から赤まで）の広帯域バンドを発光する。
【０１００】
（光学的に厚い発光性シート：）
本発明のこの実施形態において、光変換材料は、相対的に厚く又は相対的に反射性を有し、励起光の相当量が発光性シートを通過しない。一般に７０％未満の透過度は、光変換材料を光学的に厚い材料する。この状態の下で、本発明のこの実施形態に係る照明器具は、発光性シートの少なくとも一面が励起光によって、照らされるように配置され、発光された光は、照明器具から発光するための発光性シートの少なくとも一面から収集されるように配置される。
【０１０１】
本発明の一実施形態では、励起光源からの照射は照明器具から直接に漏えいしない。したがって、本実施形態において、照明器具から漏えいする如何なる光は、１）波長の変化（例えば、青色光）なしで発光性シートのマトリクスから散乱した励起光の構成要素、２）  （例えば黄色光のような励起光より長い波長を有する光）活性発光性粒子により生成された発光の両方を含む。
【０１０２】
図１２に示すように、光源１１０は、照明器具の底に示されている照明器具の出口から離れるように導かれる光を生成する（励起光を発生する）。
【０１０３】
図１２は、本発明の一実施形態に係る照明器具構造１００の断面図である。垂直中心線は、発光性シート１０２を表す。光源１１０（例えば、発光ダイオードＬＥＤ又は他の光源）は、発光性シート１０２の方向に導かれる励起光１１２を発生する。他の実施形態において、一つ以上の分離された（又は一体化された）励起光源１１０は、発光性シート１０２の両側に提供される。「相対的な光エミッタ分布」の部分において、前述したように、第１次光（すなわち、励起光１１２）と相互作用する発光性シート１０２内の発光性粒子は、広範囲の波長を有する第２次光を放出する。ミラー反射鏡１２０は、発光性シート１０２の方へ後方に反射する。代替的に、反射器１２０は、厚いナノファイバ基板により提供されるような拡散反射体でありえる。反射器１２０も、照明器具１００から出る幾つかの光を反射する。このように、励起光１１２（例えば、青色光）は、複数の角度から発光性シート１０２に影響を与え、発光性シート１０２の両側に影響を与える。励起光１１２の一部は発光性シート１０２から散乱して、照明器具の底から直接又は反射器１２０からの反射によって、明器具１００から放出される。発光性シートにおいて、生成された発光される光１１４（例えば、黄色光）は、照明器具の底で照明器具１００を出ることもでき、散乱された励起光１１２と混合され得る。
【０１０４】
図１２は、急な斜角で発光性シート１０２上に入射される励起光１１２を示し、一実施形態において、それによって、励起光の発光性シート１０２との相互作用が最大になる。入射角は、発光性シート１０２の特性に応じて、照明器具１００の構成において、最大効率のために調整されることができる可変な設計である。一般に、その傾斜角は、発光性シートに対する法線に対して１５°〜８５°の範囲において、変化される。本発明の一実施形態では、発光性シート１０２は反射器１２０から切り離されて位置し、放出された光がシート周辺で反射することを可能にする。一般に、発光性シート位置は、最大効率のための位置に配置される。本明細書において、効率とは、照明器具を作動するための電力に対する照明器具により生成される光量と、すべての方向を通じて一体化した、例えば積分球との比を示す。
【０１０５】
したがって、本発明の一つ以上の実施形態において、照明器具１００は、励起光のための光源（例えば、青色ＬＥＤ）と、発光シート（例えば、青色光を黄色光に変換するもの）と、散乱光を導く反射器と、を含む。光は、励起光源から発光性シートの方へ斜めに導かれることができる。励起光源と発光性シートとの間の角度は、最も大きな効率を有する値にセットされる。本明細書において、また、効率は、照明器具を作動するために用いる電力に対する照明器具により生成される光量（例えば積分球において、すべての方向を通じて集積される）との比を意味する。図１２に示される発光性シート１０２は、励起光源１１０及び反射器１２０から少し離れて位置する。反射器１２０は、有用な方向に散乱されて放出された光から光を反射するように調整されている。図１２が直角に保持される２つの平面鏡を有する反射器１２０を示すが、他の実施形態において、反射器１２０は、平坦面よりはむしろ湾曲面であることができ、ファセット又は表面特徴部を含むことができ、直角と異なる角度に関連できる。他の実施形態において、反射器１２０は、例えば、５μｍより厚いナノファイバ基板により提供されるような拡散反射器であることができ、光のランバーティアン配布（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を提供する。
【０１０６】
本発明に係る他の照明器具１５０の一実施形態は、図１３に示されている。この照明器具において、（発光シート１０２から散乱された）青色光と、（発光シート１０２から発光された）黄信号とが、混合されて白く現れている光を形成する。装飾的な目的のために、発光性粒子の混合は、変更されて照明の特定色を提供する。発光性シート１０２の形状及びサイズと、付随する反射器の寸法の形状が可変であり、装飾的な目的又は設計的な目的のために新規な設計要素を提供する。様々な種類の発光性シート１０２は各々と容易に置換されるように調整されることができ、色又は形状が、都合よく安価に照明器具１００又は１５０の使用者によって、変えることができる。
【０１０７】
より詳しくは、図１３Ａは、本発明の一実施形態に係る照明器具１５０の模式図である。図１３Ａの図は、平面状反射器１２０の方へ照明器具を下方から上方に向かって見ている図である。照明器具１５０の中央部の垂直面は、光源１１０からの励起光の一部を第２次の発光に変換する発光性シート１０２を表す。この例では、図１２に示される実施形態と異なって、発光性シートが、反射器と接触している。照明器具１５０の下部上のクロスメンバー１１４は、励起光を生成するための光源１１０を有する。反射器１２０（例えば、反射する鏡面）は、直接的に、照明器具１５０の底から外へ光を導く。
【０１０８】
図１３Ｃは、本発明の他の実施形態により製造される照明器具の模式図である。本実施形態において、発光性シートは、ナノファイバのような拡散性反射体により形成される反射性の後方部に収納される。ＬＥＤは、キャビティの内部に設けられ、発光性シートへ向けられる。非常に平行にされたとき、ＬＥＤは、発光性シートの傾斜照明を提供することができ、又は法線方向（すなわち、垂直な）照明を提供できる。発光性シートは、上述した実施形態により加工され、発光性シートのナノファイバのベースは十分に厚く、ＬＥＤにより発光された第１次光の少なくとも一部が発光性シートから反射される。エネルギーが与えられたときに、ＬＥＤは青色光を生成する。その青色光の少なくとも一部は、発光性シートに導かれる。発光性シートに関連した緑色及び赤色の発光性粒子は、二次放出を発する。その二次放出は、変換されていない青色放出と結合して優れた演色特性の白色光を生成する。本発明の実施形態に係る特定のプロトタイプによって、得られるスペクトルパワー分布の一実施形態は、図１３Ｄに示されている。このプロトタイプ光源は、３，９００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）と、９２の演色評価指数（ＣＲＩ）と、９１のカラー品質スケール（ＣＱＳ）とを有する光を生成した。この光源の測定された発光効率は、２００ｍＡのＬＥＤ駆動電流で、１ワットにつき５５ルーメンを超える。これらの値は、光源として優れた量である。
【０１０９】
変形例、図１３Ｃに図示されている実施形態は、５，０００Ｋ以上のＣＣＴ値を有するクールホワイトのＬＥＤと共に作動するために変更されることができ、発光性シートは、赤−オレンジ色量子ドットを必要とするだけである。本実施形態において、光源は、クールホワイトのＬＥＤの光源を通じて非常に改善されている。この改良された光源の特定のプロトタイプのＣＣＴは、結果としてより輝が少なく、より気持ちの良い温白色を生成する２７００Ｋより低くなることが測定された。この光源の演色特性も増加し、改良されたＣＲＩ値は０．９０まで上昇した。この光源の発光効率は、１ワット当たり略４６ルーメンであった。それは、従来の白熱照明光源の効率を非常に超える。
【０１１０】
代替的に、図１３Ｃに図示されている実施形態は、第１半分がＬＥＤにより起動するとき緑色発光を生成する発光性シートを含み、後半の半分がＬＥＤにより起動するときに赤色放出を生成する発光性シートを含む第２半分を含むように設計できる。反射器は、２つの半分を切り離すために用いることができる。これらの２つの半分からの出力は、積分球又は他の光学的に混合要素を使用して光学的に結合されることができ、白色光を生成する。更に、各ＬＥＤに供給される電力は、緑色光、赤色光及び青色光の混合を提供するように調整されることができ、白以外の色を生成する光源を提供する。
【０１１１】
図１３Ｅは、本発明の他の実施形態により製造される照明器具の模式図である。本実施形態において、発光性シートは、ナノファイバのような拡散反射体により形成される反射性のキャビティに収納される。ＬＥＤは、キャビティの外側に載置され、発光性シートに向けられる。ＬＥＤは、発光性シートの傾斜照明を提供することができ、非常に平行にされている場合には、法線方向（すなわち、垂直な）照明を提供できる。発光性シートは、上記の実施形態により加工される。どの発光シートのナノファイバのベースは十分に厚く、ＬＥＤによって、放出された第１次の発光の少なくとも一部が発光性シートから放出される。エネルギーが付与されるときに、ＬＥＤは発光性シートに導かれる青色光を生成する。発光性シートに関連した緑色及び赤色の発光性粒子は、変換されない青色放出と結合できる二次放出を発し、優れた演色性の白色光が発生する。本発明の本実施形態に係る特定のプロトタイプによって得られるスペクトルパワー分布の一例が、図１３Ｆにおいて開示されている。図１３Ｆは、ナイロン・ナノファイバを緑色燐光体及び赤色−オレンジ色量子ドットで被覆することにより生成され、本発明の図１３Ｅにおいて、示されている実施形態に挿入され、励起光源として青色ＬＥＤを使用して測定した発光性ナノファイバからの光学スペクトルを表す。この光源は、３，６００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）と、８５の演色評価指数（ＣＲＩ）とを有する光を生成した。これらの値は、光源として優れた量である。
【０１１２】
代替的に、図１３Ｅに示されている実施形態が、半分がＬＥＤにより起動するときに、緑色発光を生成する発光性シートを含んでおり、他の半分がＬＥＤにより起動するときに、赤色発光を生成する発光性シートを含む２つの同一の半分を含むように作られる。反射器は、２つの半分を切り離すために用いることができる。これらの２つの半分からの出力は、積分球又は他の光学混合要素を使用することで光学的に結合されることができ、白色光が生成される。加えて、各ＬＥＤに供給される電力は、緑色光、赤色光および青色光の混合物を形成するように調整されることができ、光源に白以外の色を提供する。
【０１１３】
（光学的に薄い発光性シート：）
本発明のこの実施形態において、光変換材料は薄く、又は、さもなければ相対的に透過性を有する。こうした状況では、光変換材料の各部とまではいかないとしてもほぼ全てが、入射励起照明と相互作用する可能性がある。光変換材料が薄いシート状に形成されている場合には、シートの透明度は、一方だけが励起光により照射された場合であっても発光された光１１２がシートの両方の表面から出ることを意味する。本実施形態において、若干の励起照明は相互作用せずに光変換材料を通過するので、励起光１１０は、シートの方へ後ろに反射されて、相互作用又は光散乱のために複数光路を生成する。前述の通り、励起光源からの照明は、照明装置から直接に漏れない。
【０１１４】
本発明の一実施形態では、その照明装置から漏れる如何なる光が、１）波長（例えば、青色光）が変化することなしに発光シートのマトリクスから散乱した励起光の構成要素、２）活性な発光性粒子により生成された放出された光（例えば、励起光より長い波長を有する光（例えば、黄色光）の両方を含む。
【０１１５】
上記の考察に基づいて、効率的な照明のための１種類の光放出構造が、設計されている（図１４）。図１４は、異なる視点からの、本発明の一実施形態に係る光放出構造の図である。図１４Ａは、構造２００の上面図を示し、構造２００の周辺部  が円の孤を含む。例えばＬＥＤのような光源２１０は、光変換材料２０２のための励起照明を提供し、本実施形態において、構造２００の中央部に位置する。実線の矢印（ｓｏｌｉｄ  ａｒｒｏｗｓ）により示されている励起光は、光変換材料２０２を透過して、構造２００により反射される。図１４Ｂは、円の孤を含む輪郭の側面図を示す、反射器２００の側面図である。実線の矢印は、非散乱励起光を示す。図１４Ｃは、光変換材料２０２からの光の発光及び散乱を示す構造２００の上面図である。発光性シート上へ入射される励起光は示されていない。波長の変更を伴わない発光性シートのマトリックスから散乱された励起光が、実線の矢印により示されている。励起光の波長より長い一つ以上の波長を有する二次的に発光する光は、破線の矢印により示されている。図１４Ｄは、構造２００の側面図を示す。図１４Ｂが非散乱励起光を例示しており、図１４Ｄは、散乱された励起光（実線の矢印により示される）及び二次的に発光された光（破線の矢印）を例示している。発光材料の構成に応じて、二次的に発光した光は、１つの波長又はいくつかの波長を有することができる。構造２００のこの部分において、光変換材料の真下の光の反射のための付加的な光路をより明らかに例示するように、光変換材料２０２の右側から発光された光だけが示されている。球体部分の中央部の近くに光源２１０を配置することによって、
【０１１６】
励起光が光源２１０へ後ろ方向に反射され、光変換材料２０２によって、後ろに反射される透過光の量を最大にする。光源２１０の本体において、光の自己吸収を最小化するため、例えばＬＥＤの出射面は、反射器（図１４Ａ）の反対側を記載する円形の断面の中央部の一側にわずかに位置することができる。このような装置は、透過された励起光を反射器の研摩された部分の方へ優先的に導く。
【０１１７】
図１５は、本発明の一実施形態に係る他の発光構造３００の異なる視点からの図である。図１５Ａは、輪郭が、完全な円の孤を含む構造３００の上面図を示す。例えば、実施形態のためのＬＥＤのような光源３１０は、本実施形態において、構造３００の中央部に位置する光変換材料３０２のための励起照明を提供する。励起光は、光変換材料３０２を介して伝播して構造３００により反射される。非散乱励起光は、実線矢印により示されている。図１５Ｂは、円の孤を含む輪郭を示している構造３００の側面図である。図１５Ｃは、構造３００の上面図であり、光変換材料３０２からの光の放射及び散乱を示している。発光性シートの上に入射される励起光は示されていない。波長が変化しない発光性シートのマトリックスから散乱した励起光は、実線の矢印で示されている。励起光の波長より長い１以上の波長を有する二次的に放出された光は、破線の矢印により示されている。図１５Ｂは、非散乱励起光を例示する。図１５Ｄは、非散乱光（実線の矢印で示されている）と、二次放出による光（破線の矢印）とを示している。発光材料の組成に応じて、二次放出による光は１つの波長又はいくつかの波長を有することができる。光変換材料３０２の影響を受ける光の反射の追加的な光路をより明確に例示するため、構造３００のこの部分において、光変換材料３０２の右側から放出された光だけが、示されている。
【０１１８】
図１４に示される反射器は比較的複雑であるので、図１５における反射器のような形状を有する反射器は、構造面の観点から幾つかの利点を提供する。本実施形態において、構造３００の上面図の輪郭は、完全な円であり、光源３１０は、その中央部に位置していない。この構成において、幾つかの光は、光変換材料３０２及び反対側の反射器表面の方へ後ろ方に散乱する。垂直な平面（図１５Ｂ）において、光源３１０は、構造３００の側面の一部を形成する円の中央部に位置する。構造３００の側面は光変換材料の方へ、後ろ側への反射を最適化することを目的とする。
【０１１９】
反射器３００の一つのデザインは、図１６に示される。上の前側の端部（ｕｐｐｅｒ  ｆｒｏｎｔ  ｒｉｍ）における穴は、励起光を生成するためのＬＥＤを保持するために構成されている。上面上の溝は、光変換材料３０２を保持するように構成されている。
【０１２０】
（遠隔燐光体反射器ブロック：）
本発明の一実施形態に係る遠隔燐光体反射器ブロック（ＲＰＲＢ）は、上記の光変換材料を組み込むための他の機構を提供する。図１７は、本発明の一実施形態に係るＲＰＲＢを示している。
【０１２１】
ＲＰＲＢの実施形態において、光変換材料５０２は、比較的厚く、又は実質的に拡散的反射性を有する。このような反射性変換材料では、相当な光が光変換材料５０２を介して伝播されない。従って、この材料は、異なる区画における異なる色の光を分離する機構を提供する。光の色の分離は、混合光変換時が用いられるときに有利である。例えば、発光構造５００は、緑色変換層５５０及び赤緑色変換層５６０の両方を含むことができる。緑色変換層５５０及び赤緑色変換層５６０は、両方とも青色励起光と相互に作用できる。混合変換器５５０、５６０（例えば、緑色及び赤色）は、より広い色の範囲又は単一変換層（例えば単一の黄色層）よりより良好な演色品質を提供するように配置されることができる。この点に関しては、混合変換器は、有利でありえる。しかしながら、混合変換器では、緑色光を放出する緑色変換器によって、青色光が遮断されることが生じることがあり、同じく、放出された緑色光は、赤色を放出する赤色変換器によって、遮断されることがありえる。このような複数の変換は、光生成効率を低下させる。本明細書において、効率は、照明器具を作動するために用いる電力に対する照明器具により生成される光量（例えば積分球において、すべての方向を通じて集積される）の比率を意味する。構造５００への同じ電力の入力に対して、光の色における複数の変換が単一変換より少ない全体の光量を生成することに留意されたい。この非効率性に対処するために、本発明のこの実施形態は、反射性障壁５７０を使用し、異なる色の変換層の領域を異なる領域に分離する。
【０１２２】
前述したように、白色光のバランスのために、励起光源からの照明は、ＲＰＲＢ照明器具構造から直接抜け出してはならない。照明器具構造から抜け出す光には、波長（例えば、青色光）の変化なしで光変換材料のマトリックスから散乱する励起光と、励起光より長い波長（例えば、赤色光、及び緑色光）を有する活性発光性粒子によって生じた放出光と、が含まなければならない。
【０１２３】
ＲＰＲＢの実施形態において、凹面反射器は、変換層及び反射層の配列を反射器の軸と平行する位置において、保持する。変換層（例えば、５５０及び５６０）は、反射材の量を２つの量に分離する位置に配置されている。構造５００は、変換層５５０及び５６０のそれぞれに励起光（この例では、青色光）を提供するための２つの光源（例えば、２つのＬＥＤ又は他の光源）を含む。図１７の中心層は、例えば研摩されたアルミホイル（又は光のための他の適切な反射器）からなる平面反射器である。代替的に、拡散反射体は、例えばナノファイバ又は（Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社から入手可能な）ＢａＳＯ４白色反射コーティングのような高い反射率材料で、研摩されたＡｌをコーティングすることにより生成され得る。図１７における色変換層５５０は、緑色光を生成する発光性ナノファイバ層であることができ、光変換層５６０は赤色光を生成する発光性ナノファイバ層でありえる。
【０１２４】
より詳しくは、図１７における構成において、緑色及び赤色の発光性ナノファイバ・シート（ＰＬＮｓ）５５０及び５６０は、背中合わせに配置されて、アルミホイル又はアルミニウム薄膜のような反射層５７０によって、切り離される。各ＰＬＮはそれぞれ、４１０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０又は４７０ｎｍのような放出波長を有する短波長ＬＥＤ  ５８０、５９０によって、ポンプされる。各ＬＥＤからの光出力は、ＬＥＤ駆動電圧を変えることによって、調整できる。ポンプ光と赤色光及び緑色光とは、反射器５００を抜け出るまで混合されるように構成されていない。
【０１２５】
放出光源から青色光（すなわち、第１次光）と赤ＰＬＮから緑ＰＬＮまでからの放出（すなわち、第２次光）とを結合することによって、白色光が生成される。このような白色光は、例えば積分球又はＢｒｉｇｈｔｖｉｅｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手可能なもののような高い透過拡散器のポリマーフィルムを用いて、別々の赤色光、緑色光または青色光のいかなる痕跡をも除去するために、用いられることができ、または光学的に、混合される。
【０１２６】
上記の様々な実施形態において、光源は、ＰＬＮｓ（又は色変換層）を励起するために用いるＬＥＤでありえる。ＰＬＮｓは、いずれが１つの主要な波長、又は異なる主要な波長を放出できる。例えば、ＬＥＤが４６０ｎｍの光を放出することができ、二次的に４１０ｎｍの光を放出できる。
【０１２７】
ＰＬＮｓのナノファイバベースの１つの効果は、それが、特定の状況の下で拡散性のランバート反射器を表すことである。このように、拡散的反射性ナノファイバは、鏡面的に反射されず、むしろ表面の法線に対してコサインθに応じた全ての角度において、散乱されることになる（すなわち、ランバートの放出則に従う）。
【０１２８】
各々が青色光によって、ポンプされた別々の緑色および赤色のＰＬＮｓを有する変形例は、青色ＬＥＤにより励起された緑色ＰＬＮを有し、第二区画において、ドーピングされていないナノファイバ基板上に影響を与えている赤色発光ダイオードを有することである。この設計は、白色光を生成する際における適当な均整において、青色光、緑色光、赤色光を放出するように構成されていることができ、反射層は必要とされない。この方法は、低性能ＬＥＤにおけるいわゆる「緑のギャップ」に対する解決案を表す。代替的に、緑色又は赤色の燐光体は、量子ドットの代わりに使われ得る。代替的に、青色発光ダイオード及び赤色発光ダイオードは、白色光を生じるための緑色ＰＬＮにおいてその目的とする。生成された光に対してより大きな制御を与えるために、複数の青色ＬＥＤ又は赤色ＬＥＤが、反射器ブロックに加えられることが可能である。
【０１２９】
上記の実施形態に加えて、本発明の更にいくつかの実施形態がある。これらの実施形態は、以下のものを含む。
１）少なくとも一部のＲＰＲＢ構造において、エポキシのような光学的に透明な封止材料、又はジェネラル・エレクトリック又はダウ・コーニング供給先から入手可能なシリコーン系封止材料。
このような封止材料は、発光性粒子を含むことができ、又は含まないことができる。この実施例によって、封止材料の屈折率は、ＰＬＮのナノファイバ構成要素の拡散反射率性質を維持するために、選択される。
２）加えて、反射器ブロックは、制限されないが、型打ちした金属（ｓｔａｍｐｅｄ  ｍｅｔａｌ）、金属化されたプラスチック（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）、金属化ガラス（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ  ｇｌａｓｓ）を含む反射材料からなることができる。
３）加えて、反射器ブロックは、制限されないが、ナノファイバ、テフロン（登録商標）パウダー、及び、外部ハウジングに適用されるＢａＳＯ４白反射率コーティングを含む拡散反射材料から含む。
４）ＲＰＲＢは、より大きな構造に組み込まれることができ、例えばランプ又は照明器具の他の照明装置を生成する。
例えば、ＲＰＲＢは、ガラス「エジソン」電球の基部において、形成されることができる。そこでは、一部のガラス壁面が金属化されて反射器ブロックの機能の一部を提供する。
本実施形態において、「エジソン」球上のつや消しコーティングは、赤色光、緑色光、及び青色光を混合する手段として用いられることができ、白色光を生成する。
ＲＰＲＢ「エジソン」球のための電気ドライバは、小さい蛍光のためにバラストが電球の基部で含まれるのと全く同じ方法で、Ｅｄｉｓｏｎｉａｎ技術を用いたソケットに含まれることができる。
５）上記の通りに、発光のナノ粒子をＰＬＮｓに組み込むことに加えて、他の発光材料及び蛍光体をＰＬＮｓに組み込むことができる。１つの実施形態は、上記のように、ＰｈｏｓｐｈｏｒＴｅｃｈ社で販売されているスルホ・セレン化合物のような緑色燐光体に組み込まれることができる。他の実施形態は、希土類ドーピングのケイ酸塩、窒化物、上述のＩｎｔｅｍａｔｉｘ社で販売されているイットリウム・アルミニウム・ガーネット燐光体を含むことができる。
６）ローパス光学フィルタのような更なる光学構成要素が光源の入射ポートに加えられることができ、発光性・ナノファイバから二次放出の損失を抑制する。
【０１３０】
現在、ＲＰＲＢ実施形態の特定のプロトタイプでは、以下の演色評価数（ＣＲＩ）と、相関色温度（ＣＣＴ）と、ＲＰＲＢ構造のための４，０００Ｋと８，２００Ｋとの間のＣＣＴ値とが得られた。従って、ＲＰＲＢ構造において、示されたＣＲＩ値は、７０から９０の範囲内である。ＣＣＴ及びＣＲＩの更なる値は、本発明の範囲から逸脱せずに、青色光、緑色光及び赤色光の相対的な量の調整によって、ＲＰＲＢ構造で可能である。比較的に、商業的な白色ＬＥＤのための測定された値は、ランプの色に応じたＣＣＴ値の範囲を有する。「クールホワイト」ランプは、５，０００Ｋと１０，００ＯＫとの間のＣＣＴ値を有し、「ニュートラルホワイト」ランプは、３，７００Ｋと５，０００Ｋとの間のＣＣＴ値を有し、「ウォームホワイト」ランプは、２，６００Ｋと３，７００Ｋとの間のＣＣＴ値を有する。これらのランプの典型的ＣＲＩ値は、８０未満である。より高いＣＣＴ値は光源の外見が青っぽく、より低いＣＣＴ値はより赤っぽい。ＣＲＩは、正確に色を再現する能力を意味し、８０より大きい値が一般照明のために許容できる。
【０１３１】
（動作例：）
図１８は、「発光デバイス」の部分において記載されているように、発光性量子ドットがナノファイバの外側に取り付けられている、本発明の一実施形態において、提供される量子効率の改善を示している。結果として生じる発光性ナノファイバ構造は、１時間と４８時間の間の期間の間に化学線（ａｃｔｉｎｉｃ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）により処理される。化学線は、０．５μＷ／ｃｍ２と１０ｍＷ／ｃｍ２との間の光学電力レベルで３５０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長範囲内において、典型的に提供される。この処理によって、量子ドットを含む発光性・ナノファイバの量子効率の増加をもたらすという効果が得られることが予想外に見つかった。図１８は、具体的には、効率が２倍になることを示す。更に、測定は、量子ドットおよび燐光体を含む様々な光誘導可能粒子を含む発光性ナノファイバにおいて、７０％を超える量子効率が得られることが示されている。
【０１３２】
後述する図１９は、白色光を放出しているＲＰＲＢ構造の光学写真を示す。この実施例において、４６０でｎｍを放出する青色ＬＥＤが、緑色蛍光体およびＰＭＭＡナノファイバを含む発光層の積層体を励起するために用いられた。所望の白色光を得るために、ＲＰＲＢ構造を介したＬＥＤから赤色―オレンジ色の放出が追加された。積分球（上記のように）が本実施例において、用いられて第１次光とＲＰＲＢ構造から放出される第２次光とが混合されて、結果として生じる白色光を生成する。
【０１３３】
図２０は、ガラススライド上にスクリーン印刷されて、ＲＰＲＢ構造に挿入されて、測定されたＹＡＧ：Ｃｅの光学スペクトルを示す。ここでの性能は、多くの商業的な「クールホワイト」ＬＥＤに類似している。異なる軌跡は、ここで波長を長くする変換を励起して青色光と他の一次的色と混合をもたらし、白色光を生成するために青色ＬＥＤから適用される異なる電力レベルを示す。ＹＡＧ：Ｃｅスクリーン印刷のための演色評価指数（ＣＲＩ）は、約８０であった。
【０１３４】
図２１は、ここで「公式１」として認定されている。（Ｅｖｉｄｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から得られた）緑色量子ドットのヘキサン溶液からの光学スペクトルを示す。
ここにおける性能は、「クールホワイト」光のために図２０に示される性能よりも明瞭であり、原則として、放出ピークはより狭い。異なる軌跡は、波長を長くする変換を励起して青色光を他の一次色と混合して白色光を生成するために用いられる青色光ＬＥＤから適用された異なる電力レベルを示す。この溶液は、ＰＭＭＡナノファイバをコーティングするために用いられ、図２１のスペクトルに相当するスペクトルが得られた。赤色−オレンジ色の光が、ＲＰＲＢ上の第２光源の開口を介して導かれたとき、結果として生じる発光性ナノファイバ構造は、４０と９０との間のＣＲＩ値と、３，０００Ｋと８，０００Ｋと間のＣＣＴ値を表す。
【０１３５】
図２２〜図２３は、緑色蛍光体でＰＭＭＡナノファイバをコーティングすることによって、作られる発光性ナノファイバからの光学スペクトルを示す。図２２〜図２３における結果をもたら発光性材料は、両方とも緑色放射を放出するスルホ・セレン化物燐光体を含む発光性材料の同じ組合せである。ＲＰＲＢ構造によって導かれる赤色−オレンジ色の照明のレベルは、「クールホワイト」を生成するために選択された図２２における設定と異なっていた。一方、図２３における設定は「ニュートラルホワイト」の光を生成するために選択された。図２２及び図２３における異なる軌跡は、波長を長くする変換を励起して青色光を他の一次色と混合して白色光を生成するために用いられる青色光ＬＥＤから適用された異なる電力レベルを示す。図２２は、ＲＰＲＢ構造で生成された「クールホワイト」を示し、ＣＣＴ値は、６６５２Ｋと９０４４Ｋと間であり、ＣＲＩ値は、７６〜９１の範囲内であった。図２３は、ＲＰＲＢで生成された「ニュートラルホワイト」を示し、ＣＣＴ値が４２００Ｋと４６７２Ｋとの間であり、ＣＲＩレベルは、６５〜７８であった。本発明に対して付加的な構成が可能であり、「ニュートラルホワイト」及び「ウォームホワイト」照明において、より高いＣＲＩ値を生成できる。例えば、ＲＰＲＢにおける材料およびＬＥＤのセットを調整することで、青色発光：緑色発光：赤色発光を１：１：２．２までに相対的な強度を調整するこの構成から、高ＣＲＩの「ニュートラルホワイト」が生成されることができる。この照明装置は、ＣＣＴおよびＣＲＩをそれぞれ４，５００Ｋおよび８８有する。青色発光：緑色発光：赤色発光の比率の更なる調整が、「ウォームホワイト」構成を達成するのに用いられることが可能である。例えば、１：２：６（青：緑：赤）までに上で使用した材料の相対的な強度比率を調整することで、３，２５０ＫのＣＣＴ値と８４のＣＲＩ値とを有するウォームホワイト光源を生成できる。
【０１３６】
（交換可能な発光要素）
上記の如く、集積された発光照明装置において、複雑であり、高価であり、不都合であり、場合によっては、設計により禁止されていることができる。本発明の一実施例において、上述した発光性シートは着脱可能なシートであり、照明装置における発光の要素が直ちに交換されることができる。例えば、本発明の一実施形態において、図１３Ｃに示されるナノファイバ基板と、図１３Ｅに示される発光性シートとは、それらの図面に示される反射性構造からこれらの要素を分離することによって、交換可能である（すなわち、入れ替え可能）。例えば、本発明の他の実施形態において、図１４Ａ及び図１５Ａのそれぞれの発光性シート要素２０２および３０２は、反射器構造内部の適所において、発光性シートを保持しているレセプタクル内又は外に取り入れられることが可能である。例えば、本発明の他の実施形態において、図１７の発光性シート要素５０２は、それぞれ、入れ替え可能な発光性シートでありえる。
【０１３７】
上記の教示を考慮して、本発明における様々な修正及び変更が可能である。従って、添付の請求の範囲内において、本発明は本願明細書において、特に記載されているよりも更に様々な態様で実施されることができる。
【符号の説明】
【０１３８】
２  ナノファイバ
４  光誘導性粒子
５０  ＬＥＤ
５２  シリコーン・封止材料（エポキシ）
１００  照明器具構造
１０２  発光性シート
１１０  光源
１１２  励起光
１１４  生成された発光される光
１２０  ミラー反射鏡
【図１】
2012524414.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１８】
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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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【国際調査報告】
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