(57)【要約】  本発明は、複数の発光ダイオード構造（１０ａ，１０ｂ）を有する発光ダイオードアレイモジュール（３０）を記載し、発光ダイオード構造（１０ａ，１０ｂ）は、発光ダイオードアレイモジュール（３０）の動作中に発光ダイオード構造（１０ａ，１０ｂ）間に光クロストークが存在するように配置され、複数の発光ダイオード構造（１０ａ，１０ｂ）の少なくとも第１の発光ダイオード構造（１０ａ）は第１の色を特徴とし、複数の発光ダイオード構造（１０ａ，１０ｂ）の少なくとも第２の発光ダイオード構造（１０ｂ）は第１の色とは異なる第２の色を特徴とし、第１の色、第２の色及び発光ダイオード間の光クロストークは、発光ダイオードアレイモジュール（３０）の光軸（５０）に垂直な基準面（４０）において予め定められた光分布を提供するように構成される。本発明はさらに、１つ又は複数のＬＥＤアレイモジュール（３０）を有する照明装置を記載する。
2020502764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード構造を有する発光ダイオードアレイモジュールであって、前記発光ダイオード構造は、前記発光ダイオードアレイモジュールの動作中に、前記発光ダイオード構造間に光クロストークが存在するように配置され、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第１の発光ダイオード構造は、第１の色によって特徴付けられ、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第２の発光ダイオード構造は、前記第１の色とは異なる第２の色によって特徴付けられ、前記第１の色、前記第２の色および前記発光ダイオード構造間の前記光クロストークは、前記発光ダイオードアレイモジュールの光軸に垂直な基準面において予め定められた光分布を提供するように構成され、前記第１の色は第１の相関色温度であり、前記第２の色は第２の相関色温度であり、前記予め定められた光分布は、予め定められた相関色温度分布であり、前記第１の相関色温度および前記第２の相関色温度は、予め定められた色点温度分布の均一性が増大するように、前記発光ダイオード構造間の前記光クロストークを少なくとも部分的に補償するように構成される、
発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項２】
前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも前記第１の発光ダイオード構造は、第１の光束によって特徴付けられ、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第３の発光ダイオード構造は、第３の光束によって特徴付けられ、前記第１の光束、前記第３の光束、および前記発光ダイオード構造間の前記光クロストークは、前記基準面において前記予め定められた光分布を提供するように構成される、
請求項１に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項３】
前記発光ダイオード構造は、一次光および二次光を放射するように構成され、前記一次光は、第１の波長範囲の第１の中心波長によって特徴付けられ、前記二次光は、第２の波長範囲の第２の中心波長によって特徴付けられ、前記第２の波長範囲は、前記第１の波長範囲よりも長い波長範囲にあり、少なくとも前記第１の相関色温度および少なくとも前記第２の相関色温度は、発光ダイオード構造が、前記発光ダイオード構造を取り囲む１つまたは複数の発光ダイオード構造から前記一次光を受光する確率に基づいて決定される、
請求項１又は２に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項４】
前記確率は、前記発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造の数に基づいて決定される、
請求項３に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項５】
前記確率は、前記発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造と前記発光ダイオード構造との間の距離に基づいて決定される、
請求項３又は４に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項６】
前記確率は、前記発光ダイオード構造に対する前記発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造の相対位置に基づいて決定される、
請求項３、４又は５に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項７】
前記発光ダイオード構造によって取り囲まれる発光ダイオード構造の相関色温度は、前記の取り囲む発光ダイオード構造から前記一次光を受光する確率が高いほど高い、
請求項３、４、５又は６に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項８】
前記予め定められた相関色温度分布は、前記光軸から定められた距離内で平坦である、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項９】
前記発光ダイオードアレイモジュールは、規則的なパターンに配置された多数の発光ダイオード構造を有し、前記発光ダイオード構造の前記規則的なパターンは、中央領域および境界領域を有し、前記境界領域に含まれる前記発光ダイオード構造の相関色温度は、前記中央領域に含まれる前記発光ダイオード構造によって提供される相関色温度分布に従って、前記光クロストークを少なくとも部分的に補償するように構成される、
請求項１又は２に記載の発光ダイオードアレイモジュール。
【請求項１０】
少なくとも１つの請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光ダイオードアレイモジュールを有する照明装置であって、前記の少なくとも１つの発光ダイオードアレイモジュールによって放射される光を分配するように構成された少なくとも１つの光学装置を有する、
照明装置。
【請求項１１】
複数の発光ダイオード構造を有する発光ダイオードアレイモジュールを用いて均一な色点分布で光を放射する方法であって：
少なくとも第２の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第１の発光ダイオード構造により、第１の相関色温度の光を放射するステップと、
少なくとも前記第１の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第２の発光ダイオード構造により、前記第１の相関色温度とは異なる第２の相関色温度の光を放射するステップであって、前記第１の相関色温度および前記第２の相関色温度は、前記発光ダイオードアレイモジュールの光軸に垂直な基準面における予め定められた相関色温度分布の均一性が増大するように、前記発光ダイオード構造間の前記光クロストークを少なくとも部分的に補償するよう構成される、第２の相関色温度の光を放射するステップ、
を含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイモジュールに関する。本発明はさらに、１つ又は複数のＬＥＤアレイモジュールを有する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の眼は、光源によって提供される光分布または照明パターンの変動に関して非常に敏感である。従って、照明モジュールによって提供される光分布の相関色温度の均一性は重要な品質判定基準である。特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）構造のような多数の発光素子を有する照明モジュールは、照明モジュールによって照明される空間の規定されたセクタにおける色、特に相関色温度の均一な分布を可能にするために、これらのＬＥＤ構造の注意深い選択を必要とする。
【０００３】
特許文献１は、少なくとも１つの第１の放射源を含む無影灯を開示し、これは、局所的に異なる、特に、作業領域に対して直角に延在する平面で、半径方向外側に減少する色温度分布を持つ光を生成するのに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１０６１４５号
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、色の、特に相関色温度の改善された分布を持つ発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイモジュールを提供することである。
【０００６】
本発明は、独立請求項に記載されている。従属請求項は、好ましい態様を含む。
【０００７】
第１の態様によれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイモジュールが提供される。ＬＥＤアレイモジュールは、複数の発光ダイオード構造を有する。発光ダイオード構造は、発光ダイオードアレイモジュールの動作中に、発光ダイオード構造間に光クロストークが存在するように配置される。複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第１の発光ダイオード構造は、第１の色または光束によって特徴付けられる。複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第２の発光ダイオード構造は、第１の色とは異なる第２の色によって特徴付けられる。複数の発光ダイオード構造の少なくとも第２の発光ダイオード構造は、代替的に、または加えて、第１の光束とは異なる第２の光束によって特徴付けられ得る。第１の色または第１の光束、第２の色または第２の光束および発光ダイオード間の光クロストークは、発光ダイオードアレイモジュールの光軸に垂直な基準面において予め定められた光分布および好ましくは予め定められた色分布を提供するように構成される。基準面は、発光ダイオードアレイモジュールに対して規定された距離に配置される。
【０００８】
ＬＥＤ構造のうちの１つの色は、好ましくは、色温度、相関色温度などによって特徴付けられ得る。特に、相関色温度は、白色光を発するＬＥＤモジュールを特徴付けるために好ましい場合がある。
【０００９】
古典的な高出力ＬＥＤ構造は、単純な面発光光源である。しかし、これらの構造は、時間が経つにつれて小さくなってきており、これは主にコスト主導である。さらなるコストダウンを可能にする特徴の１つは、５面発光（5-sided
emission）である。従来のＬＥＤ構造が上部からしか発光しないのに対して、５面エミッタは側面からも発光する。
【００１０】
このような新規なエミッタは、コスト面での利点があるが、設計の柔軟性においても利点を有する。例えば、これらのエミッタの最密アレイ（close-packed
array）を想像して、非常に高密度の高光束エミッタアレイ（high-flux
emitter array）を達成することができる。
【００１１】
５面発光のため、エミッタの側面を出る光は、隣接するＬＥＤに入る妥当な機会を有する。隣接するものに入る光は隣接するＬＥＤと相互作用し、これは、色の変化および／または光束の変化をもたらすことができる。このような変化は、第２のＬＥＤ構造における蛍光体の相互作用および／または第２のＬＥＤ構造における光の吸収によって生じ得る。
【００１２】
従って、アレイのエッジにおけるＬＥＤ構造は、アレイの中央におけるＬＥＤ構造よりも影響を受けにくい。
【００１３】
これは以下をもたらし得る：
‐  孤立して使用される場合、複数のＬＥＤとは異なる総光束および平均色点を持つアレイ。
‐  アレイにわたって、光束および色は変化する。アレイにわたる色の変動は、それが不均一なスポット照明をもたらすことがあるので、望ましくない。
【００１４】
上述のＬＥＤアレイモジュールは、ＬＥＤアレイモジュール内の隣接するＬＥＤ構造の影響を考慮することによって、色（光束）変動の問題を回避するかまたは少なくとも低減する。ＬＥＤ構造は、異なる（例えば、第１、第２、第３、第４などの）色または相関色温度、およびオプションで第１、第２、第３、第４の光束によって特徴付けられ、これらは、予め定められた色点およびオプションで光束分布を提供するようにＬＥＤ構造間の相互作用を考慮した方法で組み合わされる。予め定められた相関色温度分布は、例えば、均質または均一の相関色温度分布であり得るまたは不均一色点分布であり得る（例えば、ＬＥＤアレイモジュールによって提供される光分布の境界における暖白相関色温度および中心における冷白相関色温度）。
【００１５】
ＬＥＤ構造および／または光束の相関色温度（correlated
colors or color temperature）は、異なるＬＥＤ構造のビニング（binning）に基づいて選択することができる。これは、例えば、異なる相関色温度および／または光束を持つＬＥＤ構造が組み合わされることを意味し、相関色温度および／または光束の差は、ＬＥＤ構造の製造プロセスにおける変動によって引き起こされる。あるいは、異なる半導体層（例えば活性層の組成）および／または異なる光変換構造を持つＬＥＤ構造が、ＬＥＤアレイモジュールの予め定められた色および特に相関色温度および／または光束の分布を可能にすることができるように、組み合わされ得る。
【００１６】
ＬＥＤ構造の第１、第２、第３などの色または相関色温度および／または光束は、隣接するＬＥＤ構造と相互作用することなく孤立したＬＥＤ構造の色または相関色温度を指す。
【００１７】
複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第１の発光ダイオード構造は、第１の光束によってさらに特徴付けられ得る。複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第３の発光ダイオード構造は、第３の光束によって特徴付けられ得る。第１の光束、第３の光束、および発光ダイオード間の光クロストークは、基準面において予め定められた光分布を提供するように構成され得る。第３のＬＥＤ構造は、第２のＬＥＤ構造と同じでも異なるＬＥＤ構造でもよい。第３のＬＥＤ構造は、第１および／または第２の色または相関色温度とは異なる第３の色または相関色温度をさらに特徴とし得る。
【００１８】
予め定められた光分布は、予め定められた色点温度分布を有し得る。第１の相関色温度および第２の相関色温度は、予め定められた色点温度分布の均一性が増大するように、発光ダイオード構造間の光クロストークを少なくとも部分的に補償するように構成され得る。
【００１９】
ＬＥＤ構造間の光クロストークは、隣接するＬＥＤ構造の相関色温度の意図しないシフトを引き起こし得る。この意図しないシフトは、異なる相関色温度を有する２個、３個、４個以上のＬＥＤ構造を提供することによって補償され得る。
【００２０】
発光ダイオード構造は、一次光および二次光を放射するように構成され得る。一次光は、第１の波長範囲の第１の中心波長によって特徴付けられる。二次光は、第２の波長範囲の第２の中心波長によって特徴付けられる。第２の波長範囲は、第１の波長範囲よりも長い波長範囲にある。少なくとも第１の相関色温度および少なくとも第２の相関色温度は、発光ダイオード構造が、発光ダイオード構造を取り囲む（encompassing）１つまたは複数の発光ダイオード構造から一次光を受光する確率に基づいて決定される。
【００２１】
確率は、発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造の数に基づいて決定され得る。
【００２２】
確率は、代替的にまたは追加で、発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造と発光ダイオード構造との間の距離に基づいて決定され得る。
【００２３】
確率は、代替的にまたは追加で、発光ダイオード構造に対する発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造の相対位置に基づいて決定され得る。
【００２４】
光、特に一次光または二次光を受光する確率は、一般的に、各単一のＬＥＤ構造の照明パターンおよびＬＥＤアレイモジュール内のＬＥＤ構造の幾何学的配置によって決定される。ＬＥＤアレイモジュール内のＬＥＤ構造の対称性、隣接するＬＥＤ構造間の共通境界の長さを変化させることは、例えば、一次光が隣接する（取り囲む）ＬＥＤ構造の光変換構造によって受光される確率に影響する。さらに、ＬＥＤ構造の配置は、隣接するＬＥＤ構造から受光した一次光の変換後に放射され得る二次光の放射に影響し得る。加えて、特にＬＥＤアレイモジュールの境界に光学構造が存在してもよく、これは、例えば、境界においてＬＥＤ構造によって放射された一次光を反射して発光するＬＥＤ構造または発光するＬＥＤ構造の隣接するＬＥＤ構造に戻るように配置されてもよい。光学構造又は光学構造（複数）は、特に、隣接するＬＥＤをほぼ模倣するように配置され得る。この場合、光学構造は、例えば、ＬＥＤ構造によって放射される一次光が、光学構造の位置に１つまたは複数のＬＥＤ構造があると発光するＬＥＤ構造および隣接するＬＥＤ構造に見えるように、反射される効果を有し得る。光学構造または光学構造（複数）は、ＬＥＤアレイモジュールの境界におけるＬＥＤ構造の一種の像を提供する。
【００２５】
発光構造によって取り囲まれる発光ダイオード構造の相関色温度は、取り囲む発光ダイオード構造から一次光を受光する確率が高いほど高くなり得る。
【００２６】
例えば、光変換構造（例えば、蛍光体層）によってＬＥＤ構造から一次光を受光する確率およびこの一次光を二次光に変換する確率は、それぞれのＬＥＤ構造の光変換構造によって放射される追加の二次光の量を決定する。従って、取り囲むＬＥＤ構造から受光した一次光に基づいて、追加の二次光を放射する高い確率でＬＥＤ構造の相関色温度を高い相関色温度にシフトさせることが必要であり得る。高い相関色温度は、他のＬＥＤ構造によって取り囲まれるＬＥＤ構造によって放射される一次光と二次光との間の比が、（すべての隣接するＬＥＤ構造間のクロストークを考慮して）取り囲むＬＥＤ構造によって放射される一次光と二次光の比と本質的に同じであるように選択され得る。
【００２７】
予め定められた相関色温度分布は、光軸から定められた距離内で平坦であり得る。ＬＥＤ構造の第１、第２、第３、第４またはそれ以上の異なる相関色温度は、ＬＥＤアレイ構造によって提供される照明パターンの均一な相関色温度のセクタを拡張するために使用され得る。この場合、予め定められた相関色温度分布は、光軸の周囲の基準面において平坦であり得る。アレイの境界におけるＬＥＤ構造の異なる（より低い）相関色温度は、予め定められた相関色温度分布が平坦である基準面内の光軸からの距離を延長し得る。
【００２８】
発光ダイオードアレイモジュールは、規則的なパターンに配置された多数の発光ダイオード構造を有し得る。発光ダイオード構造の規則的なパターンは、中央領域および境界領域を有する。境界領域に含まれる発光ダイオード構造の相関色温度は、中央領域に含まれる発光ダイオード構造によって提供される相関色温度分布に従って、光クロストークを少なくとも部分的に補償するように構成される。
【００２９】
ＬＥＤアレイモジュールの発光構造は、例えば、異なる発光特性を有するサブアレイによって特徴付けられ得る。中央領域におけるＬＥＤアレイモジュールの相関色温度は、例えば、ＬＥＤ構造の異なるサブアレイによって提供される強度によって決定され得る。ＬＥＤアレイモジュールの境界領域に含まれるＬＥＤ構造は、上述したように取り囲むＬＥＤ構造の幾何学的配置によって生じる光クロストークの変化によって生じる相関色温度の変化を補償するために、中央領域と比較してそれぞれのサブアレイの異なる相関色温度によって特徴付けられる。
【００３０】
さらなる態様によれば、照明装置が提供される。照明装置は、上述のような１個、２個、３個以上の発光ダイオードアレイモジュールを有する。照明装置は、少なくとも１つの発光ダイオードアレイモジュールによって放射される光を分配するように構成された少なくとも１つの光学装置をさらに有する。光学装置は、単一のレンズ、またはレンズ、アパーチャなどの複雑な配置であり得る。
【００３１】
さらなる態様によれば、複数の発光ダイオード構造を有する発光ダイオードアレイモジュールを用いて均一な色点分布で光を放射する方法が提供される。方法は、以下のステップを含む：
少なくとも第２の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、複数の発光ダイオード構造の少なくとも第１の発光ダイオード構造による第１の相関色温度の光を放射するステップ、
少なくとも前記第１の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、複数の発光ダイオード構造の少なくとも第２の発光ダイオード構造による、第１の相関色温度とは異なる第２の相関色温度の光を放射するステップであって、第１の相関色温度および第２の相関色温度は、発光ダイオード構造間の光クロストークを少なくとも部分的に補償するよう構成され、その結果、発光ダイオードアレイモジュールの光軸に垂直な基準面における予め定められた相関色温度分布の均一性が増大する、第２の相関色温度の光を放射するステップ。
【００３２】
請求項１−１０のいずれか１項の発光ダイオードアレイモジュールおよび請求項１１の方法は、特に従属請求項で規定されるような、類似のおよび/または同一の実施形態を有することを理解されたい。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項のそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであることができるも理解されたい。
【００３４】
さらなる有利な実施形態は、以下に定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明のこれらの態様および他の態様は、以下に記載される実施形態から明らになるであろうとともに、それらを参照して説明される。
【００３６】
次に、添付の図面を参照して、実施形態に基づいて、例として本発明を説明する。
【００３７】
【図１】発光ダイオード構造の主要な概略図を示す。
【図２】発光ダイオードアレイの主要な概略図を示す
【図３】ＬＥＤアレイモジュールの第１の実施形態の主要な概略図を示す
【図４】ＬＥＤアレイモジュールの第２の実施形態の主要な概略図を示す。
【図５】ＬＥＤアレイモジュールの第３の実施形態の主要な概略図を示す。
【図６】ＬＥＤアレイモジュールの第４の実施形態の断面の主要な概略図を示す
【図７】予め定められた相関色温度分布の第１の実施形態を示す。
【００３８】
図において、同様の数字は、全体を通して同様の物体を指す。図中の物体は、必ずしもスケールに合わせて描かれているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に、本発明の種々の実施形態を、図を用いて説明する。
【００４０】
図１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）構造１０の断面の主要な概略図を示す。ＬＥＤ構造１０は、ｎコンタクト（n-contact）５によって電気的に接触させることができるｎ層（n-layer）３を有する。ｎ層３の後に活性層４が続く。活性層４は、活性層（例えば、ＡｌＩｎＧａＮ）の組成によって決定される波長の光を放射するように構成された量子井戸構造を有し得る。活性層４は、ｎ層３とｐ層（p-layer）７との間に埋め込まれるかまたはサンドイッチされる。ｐ層７は、ｐコンタクト９によって電気的に接触させることができる。ｎ層３、活性層４、ｐ層７、ｎコンタクト５およびｐコンタクト９の配置は、ＬＥＤダイを構成する。図示されていないさらなる支持層が存在し得る。活性層４に取り付けられたｎ層３の表面とは反対にあるｎ層３の上面に光変換構造１が取り付けられている。ｎ層３の上面は、ＬＥＤダイの発光面である。光変換構造１は、セリウムドープ蛍光体ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）のような蛍光体を含み得る。光変換構造１は、活性層４によって放射された一次光１１（例えば、青色光）を、一次光１１より長い波長によって特徴付けられる二次光１２（例えば、黄色光）に変換するように構成される。一次光１１の予め定められた部分は、ＬＥＤ構造が一次光１１と二次光１２の混合光（白色光）を放射するように変換されることなく、光変換構造１を通過する。ＬＥＤ構造１０は、光の少なくとも大部分を光変換構造１の上面および側面を介して放射するように構成され、上面は、ｎ層３に取り付けられた光変換構造１の表面とは反対にある。図１に示される断面に垂直な矩形または正方形断面をもつＬＥＤ構造１０は、従って、５つの発光面を有する。
【００４１】
代替的には、蛍光体材料を含む一種の蓋が、ＬＥＤ構造１０の異なる側面によって一次光と二次光の混合光が放射されるように、ＬＥＤ構造１０のＬＥＤダイの周りに配置されてもよい。さらに、ＬＥＤ構造１０は、光を、ＬＥＤ構造１０の発光の直接方向における半球の実質的に全ての方向に放射するように構成された透明な配光構造内に埋め込まれてもよい。
【００４２】
図２は、発光ダイオードアレイ３０の断面の主要な概略図を示す。発光ダイオードアレイ３０は、サブマウント２０に取り付けられた多数のＬＥＤ構造１０（３つが断面に示されている）を有する。サブマウント２０は、ＬＥＤ構造１０がマウントされるサブマウントチップ２１と、それを用いてＬＥＤ構造１０のｎコンタクトおよびｐコンタクト（図示せず）を電気的に接続することができる電気接点パッド２３とを有する。ＬＥＤ構造１０は、一次（青色）光１１および二次（黄色）光１２を放射する。左右のＬＥＤ構造１０によって放射される一次光１１の一部は、中央のＬＥＤ構造１０の光変換構造１に当たり得る。従って、中央のＬＥＤ構造１０は、左右のＬＥＤ構造１０よりも隣接する（または取り囲む）ＬＥＤ構造１０からより多くの一次光１１を受光する。従って、中央のＬＥＤ構造１０の光変換構造１から放射される二次光の相対的割合が増加する。従って、中央のＬＥＤ構造１０の相関色温度は、すべてのＬＥＤ構造１０が単一の構成で、例えば同じ相関色温度の白色光を放射するように構成されている限り、左側および右側のＬＥＤ構造の相関色温度よりも低いように見える。中央のＬＥＤ構造１０は、左側および右側のＬＥＤ構造１０より多くの二次光を追加的に受光するため、同じことがＬＥＤ構造１０によって放射される全光束にも当てはまる。
【００４３】
図３は、ＬＥＤアレイモジュール３０の第１の実施形態の上面視の主要な概略図を示す。ＬＥＤアレイモジュール３０は、図２に関して説明したのと同じ方法で、軸に沿って（リニアアレイに）配置された３つのＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂを有する。ＬＥＤ構造１０ａは、２つのＬＥＤ構造１０ｂの間に配置される。中央のＬＥＤ構造１０ａは、第１の相関色温度と比較して、より低い第２の相関色温度を持つ白色光を放射する２つの隣接するＬＥＤ構造１０ｂによって放射される一次光によって引き起こされる色シフトを補償するために、より高い第１の相関色温度を持つ白色光を放射する。第２の相関色温度は、中央のＬＥＤ構造１０ａの光変換構造１によって受光された一次光によって引き起こされる追加の変換された二次光１２（図２参照）の量が本質的に補償されるように選択される。従って、発光モジュール３０の相関色温度分布は、リニアアレイの軸に沿ってより均質または均一である。第１および第２の相関色温度の選択は、完全な補償が不可能なように、幾何学的境界条件によって決定されることは明らかである。隣接するＬＥＤ構造１０間の光クロストークによって引き起こされる光束の変動を補償するために、同じ原理が使用され得る。ＬＥＤアレイモジュール３０の光束の均一性を改善するために、左右のＬＥＤ構造１０ｂの光束は、例えば、中央のＬＥＤ構造１０ａの光束よりも高くすることができる。
【００４４】
図４は、ＬＥＤアレイモジュール３０の第２の実施形態の上面視の主要な概略図を示す。ＬＥＤアレイモジュール３０は、ＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの対称配置を有する。ＬＥＤアレイモジュール３０は、両方ともＬＥＤアレイモジュール３０の中心点を横切る２つの対称軸を有する。この場合、第１の対称軸に関する対称性は、第２の対称軸に関する対称性とは異なる。ＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、第１の相関色温度を持つ４個のＬＥＤ構造１０ａがＬＥＤアレイモジュール３０の中央に配置されるように配置される。４つのＬＥＤ構造１０ａは、１０個のＬＥＤ構造１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによって取り囲まれる。ＬＥＤ構造１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの相関色温度は、隣接するＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに対する相対位置、隣接するＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの数、および隣接するＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ間の距離（距離は、例えば、異なる方向で異なってもよい）に基づいて選択される。ＬＥＤアレイ３０内のＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの配置の幾何学的形状は、隣接するＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから一次光を受光する確率を決定する。距離が近いほど、より多くの隣接するＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが、それぞれのＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを取り囲むほど、隣接するＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから一次光を受光する確率が高くなる。従って、中央の４個のＬＥＤ構造１０ａの相関色温度が最も高い。４個のＬＥＤ構造１０ａのそれぞれが７個の他のＬＥＤ構造１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄによって取り囲まれるので、ＬＥＤアレイモジュール３０にわたって本質的に均一な相関色温度分布を提供することが意図される。ＬＥＤ構造１０ｂの第２の相関色温度は、中心におけるＬＥＤ構造１０ａの相関色温度よりも低いが、４個のＬＥＤ構造１０ａ、１０ｃ、１０ｄはＬＥＤ構造１０ｂを、ＬＥＤ構造の３つの側面が、取り囲むるＬＥＤ構造１０ａ、１０ｃ、１０ｄの側面と重なるように、取り囲むので、ＬＥＤ構造１０ｃ、１０ｂの相関色温度よりも高い。ＬＥＤ構造１０ｄは、ＬＥＤ構造１０ｂよりも低い相関色温度を有するが、ＬＥＤアレイモジュール３０の最も低い相関色温度によって特徴付けられるＬＥＤ構造１０ｃよりも高い相関色温度にある。
【００４５】
図５は、ＬＥＤアレイモジュール３０の第３の実施形態の上面視の主要な概略図を示す。ＬＥＤアレイモジュール３０は、この場合、２つのＬＥＤ構造のサブアレイを有し、これらはチェッカーボードパターンで配置される。第１のサブアレイのＬＥＤ構造１７（明るい正方形）は、第１の特性の光を放射するように構成される。第２のサブアレイのＬＥＤ構造（暗い正方形）は、第２の特性の光を放射するように構成される。各サブアレイ１７、１８は、他のサブアレイから独立して制御されることができる。第１のサブアレイのＬＥＤ構造１７は、例えば、第１の色（例えば、青色）の光を放射するように構成され得る。第２のサブアレイのＬＥＤ構造１８は、例えば、第２の色（例えば、黄色）の光を放射するように構成され得る。従って、ＬＥＤアレイモジュール３０によって放射される光の色は、２つのサブアレイによって提供される相対強度によって制御することができる。図２、３および４に関して論じられた一般的な問題は、同じままである。ＬＥＤアレイモジュール３０は、中央領域１６を有し、中央領域１６のＬＥＤ構造１７、１８は、それぞれ、同じ数および種類のＬＥＤ構造１７、１８によって取り囲まれている。ＬＥＤアレイモジュール３０は、さらに、境界領域１５を有し、この境界領域では、取り囲むＬＥＤ構造１７、１８の数は、境界領域１５内の位置に依存する。したがって、境界領域１５のＬＥＤ構造１７、１８の色は、ＬＥＤ構造１７、１８間の異なる光クロストークを補償するために、対応する中央領域１６のＬＥＤ構造１７、１８の色とは異なる。境界領域１５のＬＥＤ構造１７、１８の色は、各ＬＥＤ構造１７、１８を取り囲むＬＥＤ構造１７、１８の数に本質的に依存する。従って、同じ色及び相関色温度の光を放射するように見えるＬＥＤアレイモジュール３０の面積が増加する。中央領域１６および境界領域１５のＬＥＤ構造１７、１８の識別を簡単にするために、境界領域１５および中央領域１６は、図５において小さなギャップによって分離される。実際のＬＥＤアレイモジュール３０にはこのようなギャップはない。
【００４６】
図６は、ＬＥＤアレイモジュール３０の第４の実施形態の断面の主要な概略図を示す。ＬＥＤアレイモジュールは、５×６個のＬＥＤ構造１０のアレイを有する。断面は、規則的な正方形パターンで配列されたＬＥＤ構造１０の５つの列のうちの３番目における６個のＬＥＤ構造１０を示す。ＬＥＤ構造１０は、図２に関して論じたように、サブマウントチップ２１および電気接点パッド２３を有するサブマウント２０に取り付けられる。ＬＥＤアレイモジュール３０は、５×６個のＬＥＤ構造１０の中央に配置された光軸５０を有する。ＬＥＤ構造１０の各々は、図２に関して論じたように、一次光１１および二次光１２を含む混合光１３を放射する。混合光１３は、例えば、ＬＥＤモジュール３０に含まれるＬＥＤ構造１０の効果（impact）を検出するために、好ましくは５ｍｍから１０ｍｍの間の距離に配置され得る基準面４０でオーバーラップする。ＬＥＤアレイモジュール３０の中央領域のＬＥＤ構造１０の相関色温度は、ＬＥＤアレイモジュール３０の境界領域のＬＥＤ構造１０の相関色温度よりも高い。ＬＥＤアレイモジュール３０の４つのコーナーにおけるＬＥＤ構造１０は、これらのＬＥＤ構造１０が最も低い数の取り囲むするＬＥＤ構造１０によって取り囲まれるので、最も低い相関色温度によって特徴付けられる。
【００４７】
図７は、基準面４０の軸に沿った図６に示すＬＥＤアレイモジュール３０の予め定められた相関色温度分布６５を示す。軸は、光軸５０と交差し、図６に示されるＬＥＤ構造１０によって画定される線に沿って配置される。横座標６１は、基準面４０における光軸５０までの距離を示し、縦座標６２は、基準面４０における軸に沿った相関色温度を示す。予め定められた相関色温度分布６５は、基準面４０内の光軸５０の周りの予め定められた範囲内で、本質的に一定または平坦である。基準面４０内の予め定められた範囲は、各ＬＥＤ構造１０によって提供される照明パターン、ＬＥＤアレイモジュール３０内のＬＥＤ構造１０の幾何学的方向、およびＬＥＤアレイモジュール３０の境界領域内のＬＥＤ構造１０の異なる相関色温度による光クロストークの補償によって決定される。
【００４８】
本開示は、ＬＥＤ構造１０の色を記述するために相関色温度を主に説明するが、本発明は、黒体放射体の色に限定されない。当業者は、本発明がフルカラースペースにおける色補償に有効であることを理解するであろう。典型的には、本開示において言及される色は、蛍光体ロードライン（phosphor load line(s)）（複数可）に沿っている、即ち、対応するＬＥＤ構造１０の光変換構造１における蛍光体の濃度を変化させることによって作り出すことができる色である。
【００４９】
本発明は、図面および前述の説明において詳細に図示および説明されているが、かかる図示および説明は、説明的または例示的とみなされるべきであり、限定的ではない。
【００５０】
本開示を読むことにより、他の修正形態が当業者には明らかであろう。このような修正形態は、当技術分野で既知であり、本明細書に既に記載の特徴の代わりに、またはそれに加えて使用することができる他の特徴を含むことができる。
【００５１】
開示された実施形態に対する変形形態は、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の研究から、当業者によって理解され、実施され得る。請求項において、「有する、含む」という語は、他の要素又は工程を排除せず、また、不定物品「１つの（“ａ”又は“ａｎ”）」は、複数の要素又は工程を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に利用することができないことを示しているものではない。
【００５２】
請求項中の参照符号は、その範囲を限定するものと解釈してはならない。
【符号の説明】
【００５３】
１        光変換構造
３        ｎ層
４        活性層
５        ｎコンタクト
７        ｐ層
９        ｐコンタクト
１０      発光ダイオード構造
１０ａ    第１の相関色温度を持つＬＥＤ構造
１０ｂ    第２の相関色温度を持つＬＥＤ構造
１０ｃ    第３の相関色温度を持つＬＥＤ構造
１０ｄ    第４の相関色温度を持つＬＥＤ構造
１１      一次光
１２      二次光
１３      混合光
１５      境界領域の発光ダイオード構造
１６      中央領域の発光ダイオード構造
１７      第１のサブアレイのＬＥＤ構造
１８      第２のサブアレイのＬＥＤ構造
２０      サブマウント
２１      サブマウントチップ
２３      電気接点パッド
３０      発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイモジュール
４０      基準面
５０      光軸
６１      基準面内の光軸までの距離
６２      基準面内の相関色温度
６５      基準面内の相関色温度分布
【図１】
2020502764.tif 000003
【図２】
2020502764.tif 000004
【図３】
2020502764.tif 000005
【図４】
2020502764.tif 000006
【図５】
2020502764.tif 000007
【図６】
2020502764.tif 000008
【図７】
2020502764.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月2日(2019.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード構造を有する発光ダイオードアレイモジュールを用いて均一な色点分布で光を放射する方法であって：
少なくとも第２の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第１の発光ダイオード構造により、第１の相関色温度の光を放射するステップと、
少なくとも前記第１の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも第２の発光ダイオード構造により、前記第１の相関色温度とは異なる第２の相関色温度の光を放射するステップであって、前記第１の相関色温度および前記第２の相関色温度は、前記発光ダイオードアレイモジュールの光軸に垂直な基準面における予め定められた相関色温度分布の均一性が増大するように、前記発光ダイオード構造間の前記光クロストークを少なくとも部分的に補償するよう構成される、第２の相関色温度の光を放射するステップ、
を含む、
方法。
【請求項２】
少なくとも第３の発光ダイオード構造により光を放射するステップを含み、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも前記第１の発光ダイオード構造は、第１の光束によって特徴付けられ、前記複数の発光ダイオード構造のうちの少なくとも前記第３の発光ダイオード構造は、第３の光束によって特徴付けられ、前記第１の光束、前記第３の光束、および前記発光ダイオード構造間の前記光クロストークは、前記基準面において前記予め定められた光分布を提供するように構成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発光ダイオード構造は、一次光および二次光を放射するように構成され、前記一次光は、第１の波長範囲の第１の中心波長によって特徴付けられ、前記二次光は、第２の波長範囲の第２の中心波長によって特徴付けられ、前記第２の波長範囲は、前記第１の波長範囲よりも長い波長範囲にあり、少なくとも前記第１の相関色温度および少なくとも前記第２の相関色温度は、発光ダイオード構造が、前記発光ダイオード構造を取り囲む１つまたは複数の発光ダイオード構造から前記一次光を受光する確率に基づいて決定される、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記確率は、前記発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造の数に基づいて決定される、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記確率は、前記発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造と前記発光ダイオード構造との間の距離に基づいて決定される、
請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記確率は、前記発光ダイオード構造に対する前記発光ダイオード構造を取り囲む発光ダイオード構造の相対位置に基づいて決定される、
請求項３、４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記発光ダイオード構造によって取り囲まれる発光ダイオード構造の相関色温度は、前記の取り囲む発光ダイオード構造から前記一次光を受光する確率が高いほど高い、
請求項３、４、５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記予め定められた相関色温度分布は、前記光軸から定められた距離内で平坦である、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記発光ダイオードアレイモジュールは、規則的なパターンに配置された多数の発光ダイオード構造を有し、前記発光ダイオード構造の前記規則的なパターンは、中央領域および境界領域を有し、前記境界領域に含まれる前記発光ダイオード構造の相関色温度は、前記中央領域に含まれる前記発光ダイオード構造によって提供される相関色温度分布に従って、前記光クロストークを少なくとも部分的に補償するように構成される、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの発光ダイオードアレイモジュールを有し、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法に従って動作する照明装置であって、前記の少なくとも１つの発光ダイオードアレイモジュールによって放射される光を分配するように構成された少なくとも１つの光学装置を有する、
照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードアレイモジュールによって均一な色点分布を持つ光を放射する方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の目的は、色の、特に相関色温度の改善された分布を持つ発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイモジュールによって光を放射する方法を提供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、請求項１に記載されている。従属請求項は、好ましい態様を含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の方法は、以下のステップを含む：
少なくとも第２の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、複数の発光ダイオード構造の少なくとも第１の発光ダイオード構造による第１の相関色温度の発光、
少なくとも前記第１の発光ダイオード構造との光クロストークが存在するように、複数の発光ダイオード構造の少なくとも第２の発光ダイオード構造による、第１の相関色温度とは異なる第２の相関色温度の発光であって、第１の相関色温度および第２の相関色温度は、発光ダイオード構造間の光クロストークを少なくとも部分的に補償するよう構成され、その結果、発光ダイオードアレイモジュールの光軸に垂直な基準面における予め定められた相関色温度分布の均一性が増大する、第２の相関色温度の発光。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
請求項１‐１０の方法で使用されることになる発光ダイオードアレイモジュールは、類似のおよび／または同一の実施形態を有することを理解されたい。
【国際調査報告】
2020502764.tif 000010
2020502764.tif 000011
2020502764.tif 000012