"明細書に記載の発明。発明の概要このニーズおよび他のニーズに対応するため、また、この目的を考慮して、本発明は、発光装置を提供する。この発光装置は、発光用の光源と、発光を受け、その発光を透過光すなわち順方向透過光および反射光すなわち逆方向透過光に変換するダウンコンバージョン材料と、aダウンコンバージョン材料の上に発光を収集し、移送するように、かつ、b反射光を受け、その反射光を光学デバイスの外側に移送するように構成された光学デバイスとを備える。本発明の一局面に従うと、光源は、発光ダイオードLED、レーザーダイオードLDまたは共振空洞発光ダイオードRCLEDのうちの1つを含む半導体発光ダイオードである。本発明の別の局面に従うと、ダウンコンバージョン材料は、1つのスペクトル領域内で光を吸収し、別のスペクトル領域内で発光する蛍光体または他の材料のうちの1つを含む。本発明のさらなる局面に従うと、光学デバイスは、光透過特性を有するレンズまたは光ガイドのうちの少なくとも1つを含む。本発明のさらにまた別の局面に従うと、光源は、光学デバイスの第一の端に近接して配置される。本発明のさらに別の局面に従うと、ダウンコンバージョン材料は、光学デバイスの第二の端に隣接して配置される。この第二の端は第一の端と向かい合う側である。本発明のさらにまた別の局面に従うと、光源は、複数の半導体発光体を含み得る。本発明のさらに別の局面に従うと、収集デバイスは、光学デバイスから外へ移送される反射光を収集する収集デバイスを含み得る。この収集デバイスは、反射板であり得る。本発明の別の例示的な実施形態は、円筒光学素子を有する別の発光装置を含む。この発光装置は、光透過材料と、円筒光学素子内に配置された光放射源と、円筒光学素子の中間部分でその内部に配置され、光放射源によって伝送された光の透過または反射のうちの少なくとも一方のためのダウンコンバージョン材料とを含む。本発明の一局面に従うと、光放射源は、発光ダイオードLED、レーザーダイオードLDまたは共振空洞発光ダイオードRCLEDのうちの1つを含む半導体発光ダイオードである。本発明の別の局面に従うと、光放射源は、円筒光学素子の一つの側面端に隣接して配置される。本発明のさらに別の局面に従うと、光放射源は、互いに間隔を空けた第一の放射源と第二の放射源とを含み得、その双方は、円筒光学素子の一つの側面端に双方とも近接して配置され得る。本発明のさらにまた別の局面に従うと、ダウンコンバージョン材料は、1つのスペクトル領域内で光を吸収し、別のスペクトル領域で発光する蛍光体または他の材料のうちの1つを含む。本発明のさらなる局面に従うと、ダウンコンバージョン材料は、円筒光学素子の縦軸に実質的に平行に配置される。例えば、本発明は以下の項目を提供する。項目1発光用の光源と、該発光を受け、該発光を透過光および逆方向透過光に変換するダウンコンバージョン材料と、光学デバイスであって、該逆方向透過光を受け、該逆方向透過光を該光学デバイスの外側に移送するように構成された光学デバイスとを備える、発光装置。項目2前記光源は、発光ダイオードLED、レーザーダイオードLDまたは共振空洞発光ダイオードRCLEDのうちの1つを含む半導体発光ダイオードである、項目1に記載の発光装置。項目3前記ダウンコンバージョン材料は、1つのスペクトル領域内で光を吸収し、別のスペクトル領域内で発光する蛍光体または他の材料のうちの1つを含む、項目1に記載の発光装置。項目4前記光学デバイスは、光透過材料を含む、項目1に記載の発光装置。項目5前記光学デバイスは、光透過特性を有するレンズまたは光ガイドのうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載の発光装置。項目6前記光学デバイスは、前記光源から前記ダウンコンバージョン材料の方向に前記発光を向けるように、さらに構成される、項目1に記載の発光装置。項目7前記光学デバイスは、前記光源から前記ダウンコンバージョン材料の方向に前記発光の実質上全てを向けるための、レンズまたは光ガイドのうちの1つを含む、項目1に記載の発光装置。項目8前記光源は、前記光学デバイスの第一の端に隣接して配置される、項目1に記載の発光装置。項目9前記ダウンコンバージョン材料は、前記光学デバイスの第二の端に隣接して配置され、該第二の端は前記第一の端と向かい合う側である、項目8に記載の発光装置。項目10前記光学デバイスは、前記光学デバイスからの反射光を透過するように幾何学的に構成される、項目1に記載の発光装置。項目11前記光源は、複数の半導体発光体を含む、項目1に記載の発光装置。項目12前記ダウンコンバージョン材料は、前記光学デバイスの前記第二の端の一部の上に堆積される、項目9に記載の発光装置。項目13前記ダウンコンバージョン材料は、前記光学デバイスの前記第二の端を実質的に覆うよう堆積される、項目12に記載の発光装置。項目14前記光学デバイスから外へ移送される前記反射光を収集する収集デバイスを含む、項目1に記載の発光装置。項目15前記収集デバイスは、前記反射光を該収集デバイスから離れるように向ける反射板を含む、項目14に記載の発光装置。項目16a前記光源は、前記光学デバイスの第一の端に隣接して配置され、b前記ダウンコンバージョン材料は、該光学デバイスの第二の端に隣接して配置され、c該光学デバイスの該第一の端は、前記反射板の第一の端に隣接して配置される、項目15に記載の発光装置。項目17前記光学デバイスの幾何学的形状は、円錐、球、双曲線、放物線、楕円、角錐または箱型形状のうちの1つを含む、項目1に記載の発光装置。項目18前記光学デバイスの少なくとも一部を取り囲む反射板と、該反射板の少なくとも一部の上部に配置された光ディフューザとをさらに備える、項目1に記載の発光装置。項目19前記ダウンコンバージョン材料は、前記光源と前記反射板との間に配置され、該ダウンコンバージョン材料は、湾曲形状を有する、項目18に記載の発光装置。項目20光透過材料を含む円筒光学素子と、該円筒光学素子内に配置された光放射源と、該円筒光学素子の中間部分でその内部に配置され、該光放射源によって伝送された光の透過または反射のうちの少なくとも一方のためのダウンコンバージョン材料とを備える、発光装置。項目21前記光放射源は、発光ダイオードLED、レーザーダイオードLDまたは共振空洞発光ダイオードRCLEDのうちの1つを含む半導体発光体である、項目20に記載の発光装置。項目22前記光放射源は、前記円筒光学素子の一つの側面端に隣接して配置される、項目20に記載の発光装置。項目23前記光放射源は、互いに間隔を空けた第一の放射源と第二の放射源とを含み、その双方は、前記円筒光学素子の一つの側面端に近接して配置される、項目20に記載の発光装置。項目24前記ダウンコンバージョン材料は、1つのスペクトル領域内で光を吸収し、別のスペクトル領域で発光する蛍光体または他の材料のうちの1つを含む、項目20に記載の発光装置。項目25前記ダウンコンバージョン材料は、前記円筒光学素子の縦軸に実質的に平行に配置される、項目20に記載の発光装置。項目26前記光放射源は、前記ダウンコンバージョン材料の各面に少なくとも1つの光源を含む、項目20に記載の発光装置。項目27前記光源は、少なくとも1つの基板上に実装される、項目26に記載の発光装置。本発明は、添付図面と関連付けながら、以下の詳細の記述を読むことで、最も良く理解される。慣例に従い、図面の様々な特徴は、縮尺どおりではないことを強調しておく。逆に、様々な特徴の寸法は、分かりやすくするために、任意に拡大または縮小している。添付図面には、以下の図面が含まれる。本発明は、特定の実施形態を参照しながら、本明細書に例示され、記載されるが、本発明は、示される詳細に限定されることを意図していない。むしろ、様々な変更も、請求項の均等物の範囲および枠内で、本発明から逸脱することなく、細部にわたって行われ得る。発明者らは、ダウンコンバージョン蛍光体をLEDダイの近傍に設置すると、蛍光体変換LEDの性能に悪影響を与えることを発見してきた。その性能が悪くなる理由は、主として、ダイを取り囲む蛍光体媒体が等方性放射体のように振舞い、ダイに向かって反射して戻る光の一部が、蛍光体層、ダイおよび反射カップの間を回るという事実による。その結果、デバイスの中に戻って結合された光は、接合部温度を上げ、こうして、システム効率は低下し、カプセル材料の黄変が増える。これら因子の全ては、時間とともに光出力を低下する。文献によれば、蛍光体層に衝突する光の60は、反射して戻り、上記の影響に寄与することが示されているYamadaら、2003年。8つのYAG:Ce蛍光体板の実験室測定により、60近くの放射エネルギーが青色LED源の方向に反射されて戻ることを証明した。反射された放射エネルギーの絶対量は、他の要因の中でも、とりわけ、蛍光体コーティング密度に依存する。図1は、YAG:Ce蛍光体板を備えた青色LEDで測定された反射スペクトルの出力分布2を示す。また、図1は、同じ配置で測定された透過スペクトルの出力分布4も示す。示されるように、光の大部分は反射して戻り、順方向に透過されない。透過光および反射光という用語は、本出願全体を通して使用されることは、理解されるべきである。しかしながら、より正確には、これらの用語は、順方向透過光および逆方向透過光である。蛍光体粒子は、短い波長の光を吸収し、ダウンコンバージョン光を発するので、その発光は、全ての方向にランバート発光体行くので、光の一部分は、上に行き、光の他の部分は、下に行く。上にまたは外に行く光は、光の透過部分であり、LEDダイに向かって下に行く光は、反射部分である。このような効果は、RCLEDにおいてより高いことが期待される。なぜなら、その光の出力は、より一層平行にされるからである。その結果、システム効率を改善するために、パッケージングは、透過成分および反射成分を捕らえる試みをする。さらに、発明者らは、蛍光体層がダイから遠ざかることを可能にすることで、LEDおよびRCLEDの中に光がフィードバックされないようになるパッケージングを作成してきた。その結果、LEDおよびRCLEDの寿命が改善した。同時に、RCLEDからの光が、均一な白色光源を得るために、蛍光体層に均一に衝突する。さらに、パッケージングは、蛍光体層を外れた反射光の多くが、デバイスから出ることを可能にして、デバイス効率を向上する。図2は、円筒形状を有する分配光学素子、光透過包囲光学素子enclosureoptic10を有する本発明の第一の例示的な実施形態を示す。示されるように、包囲光学素子10は、分配光学素子の中央部分に埋め込まれた蛍光体層12を含む。この構成は、分配光学素子を実質的に2つの等しい小片または部分に分ける。つまり、蛍光体層は、円筒光学素子10の縦軸に実質的に平行なストリップであり得る。例示的な一実施形態によると、蛍光体層12は、YAG:Ce蛍光体層であり得る。代替的な例示的実施形態において、蛍光体層は、他の蛍光体、量子ドット、量子ドット結晶、量子ドットナノ結晶または他のダウンコンバージョン材料を備え得る。本発明の他の実施形態は、蛍光体層12と類似の蛍光体層を含み得ることは、理解されるべきである。しかしながら、図2に示すような埋め込んだ蛍光体層とは異なり、他の実施形態は、埋め込まれていない蛍光体層を有し得る。さらに、蛍光体層は、より均一なカラー出力を形成するために、均一な厚さである必要はなく、むしろ、異なる厚さ、または、異なる蛍光体混合であり得る。1つ以上のLEDまたはRCLEDは、14で表わされているような底部で、円筒光学素子の内部に置かれ得る。代替的な実施形態において、1つ以上のLED/RCLEDは、円筒光学素子の底部以外の位置に置かれ得る。短波長光16は、LED/RCLEDから発光される。短波長光は、250nm~500nmの範囲内である。蛍光体層12は、円筒光学素子の実質的に中央にあるので、LED/RCLEDからの短波長光は、蛍光体層12に円筒光学素子の両側から衝突する。短波長光の蛍光体層への衝突によって、4つの成分が生成する。これらは、蛍光体層から反射された短波長光18、蛍光体層を介して透過した短波長光20、蛍光体層から反射されたダウンコンバージョン光22、蛍光体層を介して透過したダウンコンバージョン光24である。これら4つの成分は、蛍光体層の両側で生成され、結合して、白色光26を生成する。このプロセスは、蛍光体層の両側で起こるので、全光抽出量は増加する。光短波長およびダウンコンバージョン光は、他の状態では、円筒光学素子の中に反射して戻る蛍光体層が円筒光学素子またはダイに埋め込まれていない場合が、円筒光学素子の光透過特性を介して、円筒光学素子の外部exteriorまたは外側outsideに有利に透過される。一例として、OptoTechnologyによる高フラックスブルー470nm発光体LEDSharkシリーズが使用され得る。蛍光体層12の密度は、4~8mg/cm2他の密度もまた考慮されるの範囲であり得、円筒光学素子10の長さは、2~4インチの範囲であり得、そして、円筒光学素子の直径は、約0.5インチであり得る。別の例として、異なるパッケージ効率および均一性が、蛍光体層密度、ならびに、円筒光学素子の長さおよび直径を変化することで達成され得る。円筒光学素子の周囲に沿った光の効率および均一性をより良好にするには、円筒光学素子が2.25インチの長さのとき、達成され得る。図2に示される実施形態は、完全に円形のアクリル系ロッドから切断され、研磨された半円形のアクリル系ロッドセグメントから形成され得る。蛍光体は、光学的に透明なエポキシとともに混合され得、次いで、各ロッドセグメントの平らな表面上に均一に塗布される。ロッドセグメントは、次いで、まとめて付着され得、エポキシを硬化させるために炉内に置かれ得る。2.25インチの光学素子円筒光学素子に対する全体の発光損失は、約16であることが分かった。この損失は、LEDに反射して戻った光6、フレネル損失7、ハードウェア実装による回復不能な損失3を含む。損失の約半分は、異なる屈折率を有する媒体間の境界で生じるフレネル損失に起因し得る。フレネル損失は、LED/RCLEDと円筒光学素子との間の結合メカニズムを用いて、減少され得る。さらに、LED/RCLED上に、反射防止コーティングを用いると、損失は回復され得る。これは、光がLED/RCLEDに反射して戻るのを防止するためである。図3は、14で示される底部の円筒光学素子の断面図である。図示されるように、円筒光学素子10は、2つの半円形のアクリル系ロッドセグメント14aおよび14bを含む。蛍光体層12は、アクリル系ロッドセグメント14aおよびアクリル系ロッドセグメント14bとの間に挟まれている。各アクリル系ロッドセグメントは、発光源17および19を含む。発光源17および19は、それぞれ発光ダイオードLED、レーザーダイオードLDまたは共振空洞LEDRCLEDのような半導体発光ダイオードであり得る。底部14に3つ以上の発光源が含まれ得ることも理解されるべきである。このように、多数の発光体からなるアレイがアクリル系ロッドセグメント14a内に配置され得、また、多数の発光体からなる別のアレイがアクリル系ロッドセグメント14b内に配置され得る。これらアレイは、光源17および19と同様の方法で、お互いに対称的に配置され得、図3の蛍光体層12に関して対称的に配置されるのが示される。図4は、本発明の別の例示的な実施形態を示す。この実施形態は、一般的な周辺照明に必要とされる内部空間に使用され得る。図示されるように、このデバイスは、蛍光体板50例えば、YAG:Ce、または、上記に列挙した他の蛍光体を含み得る。また、このデバイスは、LED/RCLEDアレイ52のようなアレイを形成する多数の半導体発光ダイオード56も含む。このアレイ52は、アルミ材料から作成され得る基板54上に実装され得る。例示的な実施形態において、基板54は円形であり得る。図4に示す例示的な構成において、LED/RCLEDは、互いに間隔を空けて配置され、円形基板の周囲に置かれる。発光ダイオードのアレイは、ダイオードの発光表面が蛍光体層板50に向くように、基板上に置かれる。このようにして、ダイオード56は、蛍光体板50に向かって、短波長光を発する。短波長光が、蛍光体層板に衝突すると、その結果、光の4つの成分が生じる。それらは、短波長光およびダウンコンバージョン光60、ならびに、透過短波長光および透過ダウンコンバージョン光64である。短波長光およびダウンコンバージョン光60は、反射され、図に示すように、デバイス内に、白色光62を生成する。透過短波長光および透過ダウンコンバージョン光64は、デバイスの外側に伝送され、白色光66を生成する。図5Aおよび図5Bは、本発明の別の例示的な実施形態を示す。図示されるように、デバイス500は、カップ502と、カップ502内で、カップ502のベースに配置された1つ以上の発光体501とを含む。また、蛍光体層503および504も含まれる。蛍光体層503は、発光体501のベースから反対側の端で、カップ502の壁から実質的に中心に配置される。蛍光体層503は、カップ502の壁の内側に配置される。図5Aおよび図5Bに示す実施形態は、一般的な周辺照明が必要とされる内部空間の中で使用され得る。デバイス500は、アレイ内に配置された1つのLED/RCLEDまたは多数のLED/RCLEDを有する透明なカップであり得るカップ502を含む。カップは、カップ502の透明な壁の内側に接合された1つの蛍光体層503を含む。他の蛍光体層が、カップの中心領域にのみ接合され得る。したがって、反射された短波長光およびダウンコンバージョン光の大部分は、前面表面の透明な部分から直接出て行き得る。LED/RCLEDから発光の細いビームが、この実施形態において好ましい。それは、LED/RCLEDから短波長光が、蛍光体層に衝突せずに前面表面の透明な部分を直接出て行くのを最小に抑えるためである。カップは、ガラスまたはアクリルから作成され得る。カップ502の内側部分は、ガラスまたはアクリル材料で満たされ得る。こうして、カップ502と、カップ502内に含まれる内側部分との間に蛍光体層503は挟まれる。蛍光体層504は、ガラスまたはアクリル材料の外部表面上に接合され得る。代替的な実施形態において、蛍光体層504は、ガラスまたはアクリル系材料内に置かれ得る。これは、図2および図3に示される2つの半円形のアクリル系ロッドの間に挟まれる蛍光体層に対して記載されたのと同様の方法である。図6は、本発明のまた別の例示的な実施形態を示す。図示されるように、デバイス600は、透明な媒体から作成され得る光学素子606によって、蛍光体層604から分離された発光体602を含む。例示的な実施形態において、透明な媒体は大気であり得る。代替的な実施形態において、透明な媒体は、ガラスまたはアクリルであり得る。蛍光体層604は、透明な壁610および612を有する光学素子606上に実装または配置され得る。壁610および612は、光学素子606が円形の断面を有する場合、連続的な壁であり得る。図7は、本発明のさらにまた別の実施形態を示す。図示されるように、デバイス700は、反射板702内に配置されたデバイス600を含む。反射板702は、放物線の幾何学的形状を有する。本発明は、この反射板702に限られず、円錐、球、双曲線、放物線、楕円、角錐のような他の幾何学的形状であり得るし、あるいは、例えば、箱型であり得る。デバイス700の利点は、ビーム出力分布のより良い制御と、より均一なカラー出力とを含む。基板603は、図6および図7に示すように、発光源602、光学素子606の一端、および、反射板702の一端を実装するために、使用され得る。本発明の他の実施形態と同様に、発光源602は、LED、LDまたはRCLEDのような1つまたは多数の半導体発光ダイオードであり得る。発光ダイオードは、ダイオードのアレイ内に実装され得る。これは、図4のアレイ52として示した光源のアレイと同様である。さらに、蛍光体層604は、図4に示す蛍光体層50と同様であり得る。図8A~図8Eは、光学素子の異なる幾何学的形状を示す。光学素子801は、円錐の形状である。光学素子802は、球の形状である。光学素子803は、双曲線の形状である。光学素子804は、角錐の形状である。光学素子805は、箱型形状である。他の幾何学的形状は、放物線形状、または、楕円形状を含み得る。さらに、各光学素子の広い側の表面の上面は、平坦であり得るし、あるいは、別の幾何学的形状を有し得る。他の実施形態と同様に、光学素子801~805は、透明な材料から作成され得るので、光学レンズ図6の光学素子606と同様のように機能する。あるいは、光学素子801~805は、透明な材料から作成される壁によって形成される中空空洞であり得る図6の壁610および612と同様。図示されていないが、反射板図7に示す反射板702と同様は、各光学素子801~805を取り囲むように配置され得る。さらに、各光学素子801~805は、蛍光体層図6に示す蛍光体層604と同様を含み得る。この蛍光体層図示せずは、各光学素子の広い平坦な表面の上面で、そのそれぞれの発光源と向かい合う側に堆積され得る。代替的に、この蛍光体層図示せずは、各光学素子の広い平坦な表面の近くで、そのそれぞれの発光源と向かい合う側で、各光学素子内に挟まれ得る。図9Aおよび図9Bを参照すると、全体を900として指定される二次元アレイのレンズが示される。図9Aに示されるように、N×M個の高効率光源デバイスのアレイが、光管912の上に配置されている。光源デバイスのうちの3つが、910、920および930として指定される。N×M個からなるアレイ内の残りの光源デバイスは、光源デバイス910、920または930の任意の1つと、全く同一である。次いで、これら光源デバイスのうちの任意の1つは、図7のデバイス700と同様であり得る。図9Bで最もよく示されるように、光源デバイス910、920および930のそれぞれは、発光体902、レンズ904、および、図6の蛍光体層604と同様であり得る蛍光体層図示せずを含む。また、反射板906も含まれ、これは発光体902から長方形の光管912へと透過光および反射光を方向変換させる。図示されるように、光管912は、光源デバイス910、920および930に隣接する面914、光源デバイスからさらに遠く離れる他の対向面916を含む。対向面916の上に、蛍光体堆積層918と、マイクロレンズ層920とがある。マイクロレンズ層は、蛍光体堆積層に接合され得る。図10Aおよび図10Bは、全体を1030と指定される高効率光源の他の例示的な実施形態である。ここで、光源デバイス図7の光源デバイス700と同様は、光管のエッジ周辺で隔を空けている。図10Aに示されるように、光源デバイス1020、1022、1024、1026などの幾つかの光源デバイスが、光管1000のエッジ周辺に置かれる。高効率光源1030の断面が、図10Bに示される。図示されるように、光源デバイス1018は、光管1000の中に光を向けるように構成される。光源デバイス1018は、発光体1020、光学レンズ1022、および、発光体1020と向かい合うと関係にある蛍光体層図示せずを含む。また、反射板1024も含まれ、これは、蛍光体1020から光管1000のエッジへと、またその中への方向に透過光および反射光を向ける。光管1000は、エッジ1004、上面1006、および、底面1008を含む。上面1006に、蛍光体層1010の堆積物およびマイクロレンズディフューザ1012の層がある。同様に、底面1008に、蛍光体層の堆積物1014およびマイクロレンズディフューザ1016の層がある。マイクロレンズディフューザの層は、そのそれぞれの蛍光体層と接合され得る。図11は、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す。図示されるように、デバイス1110は、光源1100、レンズ1102および蛍光体層1104を含む。蛍光体層は、レンズ1102の上に堆積される。これは、図6に示されるのと同様の方法で、蛍光体層がLEDから遠ざかるようにである。光源/レンズ/蛍光体の構成は、高反射率を有する反射板1106によって取り囲まれている。例示的な実施形態において、測定された反射率は、90~97の範囲であり得る。さらに、高効率マイクロレンズディフューザ1108は、反射板1106の上面にわたって置かれる。例示的な実施形態において、このマイクロレンズディフューザは、95を超える効率を示し得る。図12は、本発明のさらにまた別の例示的な実施形態である。図示されるように、デバイス1210は、蛍光体層1202と向かい合う光源1200、および反射板1206を含む。透明な媒体1204は、光源1200と蛍光体層1202との間のスペースを満たし得る。例示的な実施形態において、以前に列挙した幾何学的形状の1つと同様に、放物線形状または他の湾曲形状からなり得る。反射板1206は、蛍光体層および光源から離れて置かれ得る。透明な媒体1208は、蛍光体層と反射板との間のスペースを満たすために使用され得る。図示されるように、蛍光体層1202は、光源1200と反射板1206との間に配置される。白色発光ダイオードLEDに使用される蛍光体は、発光の半分よりも多くを後方散乱することは、周知であるが、今日まで、この光を光子として回復させて、白色光源の全体効率を向上し得ることを示した者はいない。発明者らは、本発明の様々な実施形態によって提供される散乱光子抽出SPE方法を実験的に検証してきた。これは、白色光源の全体効率を著しく向上する。低電流において、SPEパッケージは、黒体軌跡に非常に近い色値である80lm/Wを超える白色光を示した。白色光生成に利用可能な他の異なる方法の中で、蛍光体変換発光法が最も一般的である。第一の蛍光体変換白色LEDは、セリウムをドーピングしたイットリウムアルミガーネットYAG:Ce蛍光体が、青色LEDベースのガリウム窒化物GaNと組み合わせて使用される。典型的な白色LEDパッケージにおいて、蛍光体は、LEDダイを取り囲むエポキシ樹脂の内側に埋め込まれる。GaN系LEDによって発する短波長放射の一部は、蛍光体によってダウンコンバージョンされ、結合された光は、人間の目に白色として認識される。これら製品は、白色LEDのコンセプトを示したが、特定のニッチな照明用途に使用されてきた。これらが一般的な照明用途に適していないのは、全体の照明出力が低く、効率が悪いからである。より高い照明効率を白色LEDで達成するためには、数段階の改善が必要とされる。それら段階は、内部量子効率、抽出効率、および、蛍光体変換効率である。一部の研究者は、内部量子効率を改善するために、半導体の材料および成長の局面の研究に挑戦してきた。他の研究者は、光抽出効率を改善するために、成形チップ、光結晶、マイクロメートルオーダーのLED、および他の新たな方法を探索している。さらに他の研究者は、より高いダウンコンバージョン効率およびより優れた光学的特性を有する新たな蛍光体を探索している。本発明者らの知識が今日及ぶ限りでは、過去の文献は、光の大部分が蛍光体によって後方散乱され、吸収のためにLED内で失われることを認めているが、今日まで誰も、後方散乱された光子を抽出し、散乱光子抽出SPE方法によって、性能を改善しようと試みてこなかった。この方法は、本発明の実施形態によって提供され、蛍光体変換白色LEDの全体の光出力と発光効率を散乱光子の回復によって著しく向上する。一次短波長光と蛍光体との間の相互作用をより良く理解し、前方散乱光および後方散乱光の量を定量化するために、直径5cmの幾つかの円形ガラス板が、2mg/cm2~8mg/cm2の範囲で異なる密度のYAG:Ce蛍光体で発明者らによって、コーティングされた。これら蛍光体板は、右球に面する蛍光体コーティングと一緒に、2つの隣り合う積分球の間に配置された。蛍光体材料は、ガラス板から2.5cm離れて右球の内側にある5mmの青色LEDから放射によって励起された。分光計は、各球から各測定ポートを介して出力された光を測定した。左球および右球から測定された光の出力は、蛍光体層を介した通過光の量と、蛍光体を離れた反射光の量とをそれぞれ示した。分光計データを解析して、LEDによって発した放射エネルギーに対応する青色領域内のフラックス量と、YAG:Ce蛍光体からの変換エネルギーに対応する黄色領域内のフラックス量とを決定した。実験結果によって、透過放射と反射放射に対するスペクトル強度分布は、特に、青色の量対黄色の量の比率によって異なることが示された。透過放射および反射放射の量は、蛍光体密度に依存し、密度が低いと、透過放射線の割合が高くなる。典型的には、透過青色光および透過黄色光が、適切な色度の白色光を生成するのに正しい比率であるように、蛍光体密度は制御され得る。この色度は、それを黒体軌跡の上または近傍に置く。収集されたデータから、バランスの取れた白色光を生成するとき、約40の光が透過され、残りの60が反射されることが推定された。Yamadaらは、同様の結果を見出しており、それは、K.Yamada、Y.Imai、K.Ishiiによって、J.Light.Vis.Env.272、702003に報告されている。従来の白色LEDにおいて、この反射光の大部分は、ダイを取り囲むコンポーネントによって吸収されてきた。これが、照明効率が低い原因の一つであった。反射光のほとんどが回復され得る方法が、図13に示される。これは、散乱光子抽出SPEを実装した、LEDパッケージを模式的に示す。蛍光体がダイの周りに広がっている典型的な従来の白色LEDパッケージと異なり、本発明のSPEパッケージでは、蛍光体層は、ダイから取り去られ、ダイと蛍光体との間に透明な媒体が残る。パッケージ用の効率的な幾何学的形状は、光線追跡解析によって決定され得る。パッケージの形状は重要な役割を果たし、図13に示される形状は、GaNダイから出る光を蛍光体層へと効率的に移送し、蛍光体層からの後方散乱光のほとんどを光学素子へと逃がすことを可能にする。典型的な従来パッケージに比べ、より多くの光子は、SPEパッケージによって回復される。ここで、再び、蛍光体密度が、最終的な白色光の色度を決定する。従来の白色LEDパッケージと同様な色度座標で白色光を生成するためには、SPEパッケージが異なる蛍光体密度を要することには、十分注意する価値がある。この差は、SPEパッケージが異なるスペクトルを有するSPEパッケージ透過光および逆方向反射光を混合する結果である。これに対し、従来のパッケージは、主として、透過光を使用している。図13に示すSPEパッケージが、より高い光出力および照明効率を提供することを検証するために、同じメーカーから入手した12個の従来の高光束LED、6個の3Wの青色LEDおよび6個の3Wの白色LEDを用いて、実験が行われた。SPEパッケージのプロファイル要求に見合う市販の光学素子が見出され、幾つかの光学素子は、LEDとの実験のために入手された。この光学素子は、図13に示すような、後方散乱光のほとんどを抽出するために望まれる形状を有しなかったが、この仮説を検証するためには十分であった。この実験の二次光学素子の上面の平坦部分は、所定の量のYAG:Ce蛍光体でコーティングされた。必要とされる蛍光体密度は、蛍光体密度の量を体系的に変化させ、異なる実験を行い、結果として得られた色度を解析し、実験で使用される市販の白色LEDの色度に近い色度を生成する密度を選択して決定された。2つのパッケージコンセプトの性能を比較するために、白色LEDには、コーティングされていない二次光学素子が取り付けられた。市販の白色LEDの光出力およびスペクトルは、積分球内で測定され、LEDに電源供給するのに必要とされる電流および電圧も、また測定された。同じ測定が、図13に示されるように、蛍光体コーティングされた二次光学素子が取り付けられた青色LEDを含むSPEパッケージに対しても繰り返された。SPEのLEDパッケージに対し、平均光束およびそれに対応する平均効率は、それぞれ、90.7lmおよび36.3lm/Wであることが分かった。典型的な白色LEDパッケージに対し、平均光束およびそれに対応する平均効率は、それぞれ、56.5lmおよび22.6lm/Wであった。それゆえ、SPEのLEDパッケージは、平均で、61多い光出力と、61高い発光効率とを有した。同様のLED間における光束および対応する効率の変動は、標準偏差は4未満と小さかった。SPEパッケージは、典型的な従来の白色LEDパッケージに比べ、一貫して、高い光出力と高い発光効率を有した。光出力および効率のインパクトも、また、1つの典型的な白色LEDと、1つのSPEパッケージとの2つのLEDパッケージで測定された。これら2つのLEDは、同じ光出力測定手順で行われたが、その入力電流は、700mAから50mAへと何回かのステップで減少され、その対応する光度計および電気データが収集された。非常に低い電流で、SPEパッケージは、80lm/Wを超えた。これと比較して、従来のパッケージは、54lm/Wであった。SPEパッケージで、後方散乱光子は、LED内のコンポーネントによって吸収される前に抽出された。蛍光体層が、ダイからさらに離れて置かれること、および、後方散乱光子が、パッケージ内での多数の反射を体験する前に抽出されることは重要である。蛍光体をダイから遠ざけるように動かすことは、追加のメリットを有する。これによって、以前の論文Narendran,N.、Y.Gu、J.P.Freyssinier、H.Yu,およびL.Deng、2004年、Solid-statelighting:FailureanalysisofwhiteLEDsJournalofCrystalGrowth、2683-4:p449-456に示されているように、白色LEDの寿命が、また改善されるからである。後方散乱光の一部を回復する本発明の代替的な方法は、図5Aおよび図5Bに示されるように、二次光学素子の両面を反射性材料でコーティングすることである。効率は、従来の白色LEDパッケージに比べ改善され得るが、ゲインはそれほどでもない。なぜなら、後方散乱光は、蛍光体層と反射板との間を行き来して跳ね返るから、この光のかなりの部分が吸収され、熱として失われるからである。この方法の不利な点は、周囲のエポキシ材料を介して移動する短波長光の経路長が増えることによって、エポキシが早く劣化し、こうして、白色LEDの有効寿命を短くすることである。図13に示されるSPEパッケージの形状がこの特定の形状に限定されないことは、理解されるべきである。代替的な形状は、カラーや寿命のような他の設計上の懸念事項に対処しながら、後方散乱光子をより効率的に回復するために使用され得る。一例として、図13の構成において、上表面の直径の好ましい寸法は、約20mmであり、高さに対する好ましい寸法は、約11mmであることを、発明者らは発見した。要約すれば、本発明は、蛍光体層からの後方散乱光を回復する。さらに、白色LEDの全体の光出力および対応する発光効率は、従来の白色LEDに比べ、著しく向上され得る。低電流において、SPEの方法は、黒色軌跡に非常に近い色度で、80lm/Wを超える白色光を示す。本発明は、例示的実施形態を参照しながら記載されてきたが、本発明は、本明細書に記載されたことに限定されない。むしろ、添付の請求項が、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく当業者によってなされ得る本発明の他の変種および実施形態を含むものと解釈されるべきである。"