特許 6321192 発光モジュール、ランプ、照明器具及び物体を照射する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321192

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】発光モジュール、ランプ、照明器具及び物体を照射する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20180423BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20180423BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20180423BHJP

   F21K 9/23 20160101ALI20180423BHJP

   F21Y 113/17 20160101ALN20180423BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20180423BHJP

   F21Y 115/15 20160101ALN20180423BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20180423BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/48

   H01L33/50

   G02B5/20

   F21K9/23

   F21Y113:17

   F21Y115:10

   F21Y115:15

   F21Y115:30

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-553018(P2016-553018)

(86)(22)【出願日】2015年2月23日

(65)【公表番号】特表2017-507491(P2017-507491A)

(43)【公表日】2017年3月16日

(86)【国際出願番号】EP2015053671

(87)【国際公開番号】WO2015124755

(87)【国際公開日】20150827

【審査請求日】2016年8月18日

(31)【優先権主張番号】14156148.0

(32)【優先日】2014年2月21日

(33)【優先権主張国】EP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】516043960

【氏名又は名称】フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ヒクメット リファット アタ ムスタファ

(72)【発明者】

【氏名】バン ボメル ティエス

【審査官】 大竹 秀紀

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１４４０８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０４５２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／００６５９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５２９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３２６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３５４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２５８６３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｈ０１Ｌ ３３／４８

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体を照射するための発光モジュールであって、
− 白色光のカラーポイントを有する第１の光を放射する第１の発光素子であって、第１の発光器及び第１のルミネッセント素子を含む第１の発光素子と、
− ４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内のピーク波長を有し、且つ７０ナノメートル未満の半値全幅値として表されるスペクトル幅を有する青色光のピークを放射する第２の発光素子であって、第２の発光器を含む第２の発光素子と、
を含む、発光モジュール。

【請求項2】

− 前記第１の光の前記カラーポイントは、実質的に黒体線上にあり、
− 前記第１の光及び前記青色光のピークの合成は、合成カラーポイントを有し、
− 前記第１の発光素子は、第１のエネルギー量の前記第１の光を放射し、前記第２の発光素子は、第２のエネルギー量の前記青色光のピークを放射し、且つ前記第１のエネルギー量と前記第２のエネルギー量との比率は、ＣＩＥＸＹＺ色空間において、前記黒体線及びｙ＝０．３２８＋０．１３ｘによって定義される線によって囲まれた領域内に前記合成カラーポイントの座標を得るように選択され、
− 前記合成カラーポイントのｘ座標は、０．３７６〜０．４４５の範囲内にある、請求項１に記載の発光モジュール。

【請求項3】

前記第１の光は、以下の特徴：
− ２０００ケルビン〜４０００ケルビンの範囲内の色温度、及び
− ８０〜１００の範囲内の色調指数
の少なくとも１つを有する、請求項１に記載の発光モジュール。

【請求項4】

− 前記第１の発光器は、４４０ナノメートル〜４６０ナノメートルのスペクトル領域内にピーク波長を有する第１の青色光を放射し、前記第１のルミネッセント素子は、ルミネッセント材料を含み、前記第１の青色光の一部を吸収し、且つ前記吸収された部分を別の色分布に変換し、前記別の色分布の放射された光及び前記第１の青色光の放射された非吸収部分は、前記第１の光を共に形成する、請求項１に記載の発光モジュール。

【請求項5】

前記第２の発光器は、前記青色光のピークを放射する、請求項４に記載の発光モジュール。

【請求項6】

前記第２の発光素子は、第２のルミネッセント素子を含み、前記第２のルミネッセント素子は、前記第２の発光器によって放射された光を吸収し、且つ吸収された光を前記青色光のピークに変換するルミネッセント材料を含む、請求項４に記載の発光モジュール。

【請求項7】

前記第２の発光器は、固体発光器であり、前記第１の発光器は、固体発光器である、請求項４に記載の発光モジュール。

【請求項8】

前記発光モジュールは、前記第１の光の放射のオフ及びオンの切り替えとは無関係に、前記青色光のピークの前記放射のオフ及びオンの切り替えを可能にする、請求項１に記載の発光モジュール。

【請求項9】

第３のルミネッセント素子及び第３の発光器を含み、前記第３のルミネッセント素子及び前記第３の発光器は、共に前記第１の発光素子を形成し、且つ共に前記第２の発光素子を形成し、前記第３の発光器は、第２の青色光を放射し、前記第３のルミネッセント素子は、前記第２の青色光の一部を吸収し、且つ前記吸収された青色光を更なる色分布に変換するルミネッセント材料を含み、前記発光モジュールは、前記更なる色分布及び前記第２の青色光の非吸収部分の混合を放射し、及び前記発光モジュールによって放射された前記光は、前記青色光のピークを含み、且つ前記青色光のピークが考慮されなければ前記第１の光を形成するスペクトル分布を有し、前記第２の青色光は、４００ナノメートル〜４６０ナノメートルのピーク波長を有する、請求項１に記載の発光モジュール。

【請求項10】

前記第３のルミネッセント素子は、前記青色光のピークを放射する特定のルミネッセント材料を含む、請求項９に記載の発光モジュール。

【請求項11】

前記第３のルミネッセント素子は、更なるルミネッセント材料の混合を更に含み、前記更なるルミネッセント材料の量及び前記更なるルミネッセント材料の前記混合の組成は、前記吸収された第２の青色光を、前記第２の青色光の前記非吸収部分と共に前記第１の光を形成する光へと変換する、請求項１０に記載の発光モジュール。

【請求項12】

前記更なるルミネッセント材料の混合は、量子閉じ込めを示し、且つ少なくとも一次元においてナノメートル領域のサイズを有する複数の異なる種類の粒子を含み、各種類の粒子は、励起される際に異なる発光を放射し、前記異なる種類の粒子は、少なくとも４７０ナノメートル〜７００ナノメートルの実質的に連続したスペクトル分布を形成する前記異なる発光の合成を得るように選択される、請求項１１に記載の発光モジュール。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光モジュールを含むランプ。

【請求項14】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光モジュールを含むか、又は請求項１３に記載のランプを含む、照明器具。

【請求項15】

物体を照射する方法であって、
− 第１の発光器及び第１のルミネッセント素子を含む第１の発光素子により、前記物体に向けて白色光のカラーポイントを有する第１の光を放射するステップと、
− ４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内のピーク波長を有し、且つ７０ナノメートル未満の半値全幅値として表されるスペクトル幅を有する青色光のピークを、第２の発光器を含む第２の発光素子により前記物体に向けて放射するステップと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物体又は環境の照明を行うための発光モジュールの分野に関する。

【0002】

本発明は更に、ランプ、照明器具、及び物体又は環境の照明を行う方法に関する。

【背景技術】

【0003】

幾つかの製品で、所謂「増白剤」を使用することが知られている。増白剤は、増白剤に当たる光（例えばＵＶ光）の一部を吸収し、且つ吸収された光を別の色の光へと変換する。この追加の別の色の光は、人の肉眼が物体の色をより魅力的な色として、より鮮明な色として感じるという事実をもたらす。例えば、増白剤は、紙が人の肉眼により白く見えるように白紙に添加される。白紙によって反射される光は、増白剤によって生成される光と共に、「鮮明な白色光（crispy white light）」としばしば呼ばれる。この増白剤を含む白紙が、１００％反射する白色物体（増白剤なし）の横に置かれた場合、人の肉眼は、白紙をより白く感じ、１００％反射する白色物体の白色を灰色がかった又は黄色／オレンジがかった物体として感じる。増白剤の効果は、自然の昼光及び例えば高圧白熱灯の下で十分に見ることができる。但し、殆どのＬＥＤベースの光源は、増白剤の効果を示さず、具体的には紫外線（より具体的には、ＵＶＡ光）又は紫色光が増白剤を励起することを研究が示している。ＬＥＤベースの光源は、一般的に、これらのＵＶＡ又は紫色スペクトル領域では、光をあまり放射しない。

【0004】

参照により援用される公開特許出願の国際公開第２０１３／１５０４７０号は、殆どのＬＥＤベースの光源が、増白剤による光の励起を引き起こさない光を放射するという問題の解決策を提供する。国際公開第２０１３／１５０４７０号によれば、蛍光体変換発光器（例えば白色光を放射するためのもの）を含む光源において、放射光が増白剤を含む物体に当たると、増白剤が紫色光を吸収し、且つ別の色の光を放射するように、４００〜４４０ナノメートルのスペクトル領域の紫色光を放射する追加の発光器が設けられる。

【0005】

前述の特許出願の解決策を用いた場合、依然として、この特許出願の光源によって照明が行われる際に、より魅力的及び／又はより鮮明に見える必要のある製品に増白剤を添加する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、照明対象の物体を照射するため及び照明対象の物体に増白剤を実際に用いることなく増白剤の使用効果を得るための光源を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、発光モジュールを提供する。本発明の別の態様は、ランプを提供する。本発明の更なる態様は、照明器具を提供する。本発明のまた別の態様は、物体を照射する方法を提供する。有利な実施形態は、従属クレームに定義される。

【0008】

本発明の一態様による、物体を照射するための発光モジュールは、第１の発光素子及び第２の発光素子を含む。第１の発光素子は、第１の光を放射する。第１の光は、白色光のカラーポイントを有する。第２の発光素子は、青色光のピークを放射する。青色光のピークは、４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内のピーク波長を有し、且つ７０ナノメートル未満の半値全幅値として表されるスペクトル幅を有する。

【0009】

本発明者らの洞察は、青色光のピークと共に白色光を放射する発光モジュールが提供されると、この光によって照明が行われる物体及び環境は、人の肉眼により鮮明に見えるというものである。特に、青色光のピークは、この効果をもたらす。照明物体は、白色光の一部の反射と共に、青色光のピークの一部を反射する。青色光のピークの反射された部分は、人の肉眼には、物体が増白剤を含むかのように感じられる。従って、本発光モジュールを用いて、増白剤なしの物体を照射することができ、物体は、人の肉眼には増白剤が添加されているかのように見える。従って、例えば１００％白色反射面（増白剤なし）が、増白剤を含む一枚の白紙の横に配置されると、両方の面が人の肉眼には鮮明な白色に見える。

【0010】

放射白色光は、実質的にＢＢＬ上にある、即ち、照明デバイスの動作中、ＢＢＬから１５ＳＤＣＭ（「等色標準偏差」）内、特に１０ＳＤＣＭ内、更に特に５ＳＤＣＭ内にあるカラーポイントを有する。

【0011】

青色光のピークの半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximum）値は、７０ナノメートル未満でなければならない。ある実施形態では、ＦＷＨＭ値は、６０ナノメートル未満、５０ナノメートル未満、又は４０ナノメートル未満である。ある実施形態では、青色光のピークのピーク波長は、４４５〜４６５ナノメートルの範囲内である。

【0012】

なお、照明物体の視覚的鮮明さは、人の肉眼が照明物体から受け取る光の人の知覚に関係する。より多くの青色光が受け取られた場合、より具体的には４４０〜４７０ナノメートルの範囲内の青色光が照明物体からより多く受け取られた場合、照明物体は、人の肉眼にはより鮮明に見える。これは、特に白色面に当てはまる。人の肉眼が、白色面から４４０〜４７０ナノメートルの特定の波長範囲の青色光をより多く受け取ると、人間は、白色面をより良い／より白い面と見なし、多くの場合、これは、優れた白色再現と見なされる。白色再現とは、ある特定の発光モジュール又は特定の光源によって照明が行われる際の白色物体の白色外見の質を指す。

【0013】

任意選択的に、発光モジュールは、紫外線光を放射せず、紫色光を放射しない。

【0014】

任意選択的に、第１の光のカラーポイントは黒体線上にあり、第１の光及び青色光のピークの合成は、合成カラーポイントを有する。従って、合成カラーポイントは、発光モジュール全体としてのカラーポイントである。第１の発光素子は、第１のエネルギー量の第１の光を放射し、第２の発光素子は、第２のエネルギー量の青色光のピークを放射し、第１のエネルギー量と第２のエネルギー量との比率は、黒体線及びｙ＝０．３２８＋０．１３ｘによって定義される線によって囲まれた領域内において、ＣＩＥＸＹＺ色空間の合成カラーポイントの座標を得るように選択される。任意選択的に、合成カラーポイントのｘ座標は、０．３７６〜０．４４５の範囲内にある。本発明者らは、本発光モジュールによって物体の照明が行われた場合に、鮮明な効果が、発光モジュールの発光のカラーポイントが上に定義された領域内にある時に十分に目に見え、ｘ座標が上に定義された範囲内にある時に一層十分に目に見えることを発見した。

【0015】

任意選択的に、第１の光は、少なくとも４７０ナノメートル〜７００ナノメートルの実質的に連続したスペクトルである色分布を有する。ＣＩＥＸＹＺ色空間では、青色光のピーク及び第１の光の合成は、第１の光のカラーポイントと比較して、僅かに左に及び下方向に移動されたカラーポイントを有する。４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルにピークを含む実質的に連続したスペクトルを生じさせることなく、例えば、青色、赤色及び緑色光を混合させることによっても、このカラーポイントを得ることができる。連続スペクトルの利点は、光の色調指数が比較的高い点である。少なくとも４７０ナノメートル〜７００ナノメートルの実質的に連続したスペクトルとは、この範囲内のほぼ各波長において光が放射されることを意味し、従って、このスペクトルを表す線は断続を含まない（断続は、約０の値である）。

【0016】

任意選択的に、第１の光は、２０００〜４０００ケルビンの範囲内の色温度を有する。本発明者らは、青色光のピークが上記範囲内の色温度の白色光に付加された時に、照明物体が鮮明に見えるという効果が人の肉眼に十分に目に見えることを発見した。即ち、この色温度範囲においては、青色光のピークの光量は、発光モジュールによって照明が行われた時に照明物体がより「鮮明に」見えるという十分な効果を得るために非常に大きい必要がない。

【0017】

任意選択的に、第１の光は、８０〜１００の範囲内の色調指数（ＣＲＩ：color rendering index）を有する。ある実施形態では、第１の光の色調指数（ＣＲＩ）は、９０〜１００の範囲内である。本発明者らは、青色光のピークが上記範囲のＣＲＩの白色光に付加された時に、照明物体が鮮明に見えるという効果が人の肉眼に十分に目に見えることを発見した。即ち、このＣＲＩ範囲においては、青色光のピークの光量は、発光モジュールによって照明が行われた時に照明物体がより「鮮明に」見えるという十分な効果を得るために非常に大きい必要がない。

【0018】

任意選択的に、第１の発光素子は、第１の発光器及び第１のルミネッセント素子を含む。第１の発光器は、４４０ナノメートル〜４６０ナノメートルのスペクトル領域内にピーク波長を有する第１の青色光を放射する。ルミネッセント素子は、ルミネッセント材料を含み、第１の青色光の一部を吸収し、且つ吸収された部分を別の色分布に変換するように構成される。別の色分布の放射された光及び第１の青色光の放射された非吸収部分は、第１の光を共に形成する。第２の発光素子は、第２の発光器を含む。従って、白色光は、例えば１つ又は複数の蛍光体を含む発光器を用いて生成される。任意選択的に、第２の発光器は、青色光のピークを放射するように構成される。従って、第２の発光器が例えば固体発光器である場合には、それは、青色光のピークを放射するダイを含み、特定の他の色変換が起こらない。任意選択的に、第２の発光素子は、ルミネッセント材料を含み、且つ第２の発光器によって放射された光を受け取るように配置された第２のルミネッセント素子を含む。第２のルミネッセント素子のルミネッセント材料は、第２の発光器によって放射された光を吸収し、且つ吸収された光を青色光のピークに変換するように構成される。即ち、第２の発光素子は、ルミネッセント材料による色変換を用いて、青色光のピークを得る。このルミネッセント材料は、具体的には、青色光のピークの特性を有する光を放射するように構成される。第２の発光器によって放射される光は、ＵＶ光、紫色光、又は４４０ナノメートル未満のピーク波長を有する青色光でもよいが、ある実施形態では、全てのＵＶ光又は全ての紫色光が、発光モジュールによって吸収され、発光モジュールの周囲に放射されないことに留意されたい。ある実施形態では、全てのＵＶ光又は全ての紫色光が、青色光のピークの光に変換される。上述の通り、第２の発光器は、発光ダイオード等の固体発光器でもよい。但し、第２の発光器は、４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルのスペクトル領域内の波長を有する青色光を放射するレーザダイオードでもよい。レーザダイオードは、一般的に、狭い光ビームを放射し、且つ任意選択的に、散乱素子及び／又は拡散素子が、狭い光ビームをより広い光ビームへと散乱させ、及び／又は拡散するように設けられ得る。任意選択的に、第１のルミネッセント素子に向けて光を放射する複数の第１の発光器が設けられ得る。任意選択的に、複数の第２の発光器が設けられ得る。第１の発光器の数及び第２の発光器の数の比率は、少なくとも２、ある実施形態では少なくとも３、又は更なる実施形態では少なくとも４である。

【0019】

任意選択的に、発光モジュールは、第１の光の放射のオフ及びオンの切り替えとは無関係に、青色光のピークの放射のオン及びオフの切り替えを可能にするように構成される。例えば、第１の発光素子が上述の第１の発光器を含み、第２の発光素子が上述の第２の発光器を含む場合、第１の発光器及び第２の発光器は、駆動回路が第１の発光器から切り離して第２の発光器を駆動できるように電力を受け取る別々の電気コネクタを有する。この最後の任意選択的な実施形態では、発光モジュールは、電力を受け取る幾つかのピンを有することができ、例えば、接地ピンが第１及び第２の発光器によって共有され、２つの駆動ピンは、第１の発光器を駆動するための第１の駆動電圧を受け取るためのものであり、且つ第２の発光器を駆動するための第２の駆動電圧を受け取るためのものである。

【0020】

任意選択的に、発光モジュールは、第３のルミネッセント素子及び第３の発光器を含む。第３のルミネッセント素子及び第３の発光器は、共に第１の発光素子を形成し、且つ共に第２の発光素子を形成する。即ち、第１の発光素子及び第２の発光素子は、第３のルミネッセント素子を共有し、且つ第３の発光器を共有する。発光器は、任意選択的に４４０ナノメートル〜４６０ナノメートルにピーク波長を有する第２の青色光を放射する。第３のルミネッセント素子は、第２の青色光の一部を吸収し、且つ吸収された青色光を更なる色分布に変換するように構成されたルミネッセント材料を含む。発光モジュールは、更なる色分布及び任意選択的に第２の青色光の非吸収部分（全ての第２の青色光が吸収されるとは限らない場合）の混合を放射する。放射された光の混合は、青色光のピークを含み、且つ青色光のピークが考慮されなければ白色光に対応するスペクトル分布を有する。この任意選択的な実施形態によれば、比較的少量の異なる構成要素を用いることによって、青色光のピークを有する白色光を放射することが可能である。例えば、第１の発光素子及び第２の発光素子において異なる種類の発光器を使用する代わりに、１種類のみの第３の発光器が設けられる必要がある。任意選択的に、第３のルミネッセント素子のルミネッセント材料は、青色光のピークを放射するように構成された特定のルミネッセント材料を含む。任意選択的に、第３のルミネッセント素子のルミネッセント材料は、更なるルミネッセント材料の混合を更に含む。更なるルミネッセント材料の量及び更なるルミネッセント材料の混合の組成は、この更なるルミネッセント材料の混合が吸収された青色光を第２の青色光の任意選択的な非吸収部分と共に第１の光を形成する光へと変換するように選択される。ある実施形態では、特定のルミネッセント材料は、量子閉じ込めを示し、且つ少なくとも一次元においてナノメートル領域のサイズを有する粒子である。このような粒子の例は、量子ドット、量子ロッド及び量子テトラポッドである。

【0021】

任意選択的に、更なるルミネッセント材料の混合は、量子閉じ込めを示し、且つ少なくとも一次元においてナノメートル領域のサイズを有する複数の異なる種類の粒子を含む。各種類の粒子は、励起される際に異なる発光を放射するように構成され、異なる種類の粒子は、少なくとも４７０ナノメートル〜約７００ナノメートルの実質的に連続したスペクトル分布を共に形成する異なる発光の合成を得るように選択される。

【0022】

本発明の別の態様によれば、発光モジュールの上記実施形態のいずれか１つによる発光モジュールを含むランプが提供される。

【0023】

本発明の更なる態様によれば、発光モジュールの上記実施形態のいずれか１つによる発光モジュールを含むか、又は本発明の上記別の態様によるランプを含む照明器具が提供される。

【0024】

本発明の更にまた別の態様によれば、物体を照射する方法が提供される。この方法は、ｉ）白色光のカラーポイントを有する第１の光を放射するステップと、ｉｉ）４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内のピーク波長を有し、且つ７０ナノメートル未満の半値全幅値として表されるスペクトル幅を有する青色光のピークを放射するステップとを含む。

【0025】

本発明の上記態様によるランプ、照明器具及び方法は、本発明の第１の態様による発光モジュールと同じ利点を提供し、システムの対応する実施形態と同様の効果を有する同様の実施形態を有する。

【0026】

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明白であり、それらを参照して解明されるであろう。

【0027】

本発明の上記の選択肢、実装形態、及び／又は態様の２つ以上を有益であると思われる態様で組み合わせ得ることが当業者には理解されるであろう。

【0028】

発光モジュールの上記変更形態及び変形形態に対応するランプ、照明器具及び方法の変更形態及び変形形態は、本明細書に基づいて当業者によって実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1a】発光モジュールの一実施形態を概略的に示す。

【図1b】「鮮明な」見かけを得るために、どのように発光モジュールにおいて発光スペクトルが合成されて、物体を照射するための発光スペクトルを得るかを概略的に示す。

【図2】発光モジュールの幾つかの実施形態を概略的に示す。

【図3a】発光モジュールの更なる実施形態を概略的に示す。

【図3b】「鮮明な」見かけを得るために、どのように更なる実施形態の発光モジュールにおいて発光スペクトルが合成されて、物体を照射するための発光スペクトルを得るかを概略的に示す。

【図4a】ランプの一実施形態を概略的に示す。

【図4b】照明器具の一実施形態を概略的に示す。

【図5】物体を照射する方法の一実施形態を概略的に示す。

【図6a】ＣＩＥＸＹＺ色空間における、発光モジュールの発光の合成カラーポイントの領域を概略的に示す。

【図6b】ＣＩＥＸＹＺ色空間における、発光モジュールの発光の合成カラーポイントの領域を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

異なる図面において同じ参照符号で示されたアイテムは、同じ構造的特徴及び同じ機能を有するか、又は同じ信号であることに留意されたい。そのようなアイテムの機能及び／又は構造が既に説明されている場合には、詳細な説明において、それの繰り返しの説明は必要ない。

【0031】

図面は単なる概略であり、一定の縮尺で描かれていない。特に明確にするために、一部の寸法は強く誇張される。

【0032】

第１の実施形態が図１ａに示される。図１ａは、発光モジュール１００の一実施形態を概略的に示す。発光モジュール１００は、第１の光Ｌ１を放射可能な第１の発光素子１０２を含む。第１の光Ｌ１は、色空間内の実質的に黒体線上にあるか、又は黒体線に近いカラーポイントを有する。即ち、第１の光Ｌ１は、白色光である。白色光のカラーポイントは、発光素子の動作中、黒体線から１５ＳＤＣＭ（「等色標準偏差」）内、特に１０ＳＤＣＭ内、更に特に黒体線から５ＳＤＣＭ内にある。発光モジュール１００は、青色光のピークＬ２を放射するように構成された第２の発光素子１０４を更に含む。青色光のピークＬ２は、４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内にあるピーク波長を有し、このピークは、７０ナノメートル（半値全幅（ＦＷＨＭ）値として表された場合）未満のスペクトル幅を有する。任意選択的に、青色光のピークＬ２のピーク波長は、４４５〜４６５ナノメートルの範囲内である。任意選択的に、ＦＷＨＭ値は、６０ナノメートル未満、５０ナノメートル未満、又は４０ナノメートル未満である。発光モジュール１００は、白色光Ｌ１及び青色光のピークＬ２の混合を放射する。

【0033】

図１ｂは、「鮮明な」見かけを得るために、どのように発光モジュール１００において発光スペクトル１５２、１５４が合成されて、物体を照射するための発光スペクトル１５６を得るかを概略的に示す。発光スペクトル１５２は、第１の発光素子１０２による発光を表す。発光スペクトル１５４は、第２の発光素子１０４による発光を表す。見て分かるように、発光スペクトル１５４は、ピーク波長λ_ｐとして４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内の値を有する光の比較的小さなピークである。ピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）値（ピーク強度Ｉ_ｍの最大強度の半値Ｉ_ｍ／２で測定）は、７０ナノメートル未満である。

【0034】

本発明者らの洞察は、白色光の放射スペクトル１５２が青色光のピークＬ２（発光スペクトル１５４に示されるような）と合成された場合に、得られた発光スペクトル１５６の光を用いて、物体がより鮮明に、より明るく、より魅力的に見えるように、又は、白色の物体に関する場合、それが人の肉眼にとってより白く見えるように物体を照射することができるというものである。より鮮明に又はより白く見える物体というこの効果は、物体に増白剤を導入することなく得られる。

【0035】

図２は、図１の発光モジュール１００の幾つかの代替実施形態を示す。

【0036】

発光モジュール２００は、第１のルミネッセント素子２０３を備えた第１の発光器２０２を含む。第１の発光器２０２及び第１のルミネッセント素子２０３の組み合わせによって生成される光は、第１の光Ｌ１（白色光のカラーポイントを有する）である。第１の発光器２０２は、例えば、第１のルミネッセント素子２０３のルミネッセント材料によって、１つ又は複数の他の色の光へと部分的に又は完全に変換される青色光を放射することができる。全ての青色光（第１の発光器２０２によって放射された）が別の色の光に変換されるとは限らない場合、第１の発光器２０２によって放射された青色光の残りの部分は、発光モジュール２００の周囲に放射され得る。青色光のこの任意選択的な残りの部分及び第１のルミネッセント素子のルミネッセント材料によって放射された光の合成は、白色光のカラーポイントを有する第１の光Ｌ１を形成する。発光モジュール２００は、青色光のピークＬ２を放射するように構成された第２の発光器２０４を更に含む − 即ち、第２の発光器２０４は、特定の光の変換を何ら用いることなく、青色光のピークＬ２を直接放射する。第１の発光器２０２及び第２の発光器２０４は、支持層２０９上に設けられ得る。支持層２０９は、第１の発光器２０２及び第２の発光器２０４から熱を奪う良好な熱伝導体でもよい。第１のルミネッセント素子２０３は、図２において、第１の発光器２０２の上に直接設けられた素子として描かれているが、第１のルミネッセント素子２０３と第１の発光器２０２との間に（エア）ギャップが存在し得る（ギャップの幅に応じて第１のルミネッセント素子２０３が近接構成又は遠隔構成で配置され、この幅は、それぞれ０．１〜０．５ｍｍ又は１ｃｍを超え得る）。

【0037】

発光モジュール２１０は、発光モジュール２００と類似しているが、それは、第２のルミネッセント素子２１５を備えた別の第２の発光器２１４を含む。別の第２の発光器２１４は、第２のルミネッセント素子２１５に向けて光を放射し、第２のルミネッセント素子２１５に設けられたルミネッセント材料は、別の第２の発光器２１４によって放射された光を青色光のピークＬ２に変換する。第２の発光器２１４によって放射された光は、紫外線（ＵＶ：Ultraviolet）光でもよく、紫色光でもよく、又は青色光のピークＬ２のピーク波長未満のピーク波長を有する青色光でもよい。ある実施形態では、第２のルミネッセント素子２１５及び第２の発光器２１４の組み合わせは、ＵＶ又は紫色光が発光モジュール２１０の周囲に放射されないように配置される。

【0038】

発光モジュール２２０は、発光モジュール２００と類似しているが、支持層２０９の代わりに、少なくとも１つの面に光出射窓２２２を含む箱型支持部材２２１が設けられる。箱型支持部材２２１の内面２２３は、内面２２３に当たる光が十分に反射され、吸収されず、発光モジュール２２０によってより良く混合されるように、反射性の白色でもよい。

【0039】

発光モジュール２３０は、発光モジュール２２０と類似しているが、箱型支持部材２２１の光出射窓に、追加の光拡散素子２３６が設けられる。拡散素子２３６は、ガラス又はその上に若しくはその中に散乱粒子が設けられた光透過合成材料の層でもよい。光の拡散は、より均質な光出力をもたらす。

【0040】

発光モジュール２４０は、発光モジュール２２０と類似しているが、発光モジュール２４０によって放射される光ビームを特定の形状に成形するための反射体を含む別の箱型支持部材２４１が設けられる。

【0041】

発光モジュール２５０は、発光モジュール２４０と類似しており、発光器２０２、２０４の各々に対して、発光器２０２、２０４の各々に別々に電力を供給するための別個の電源コネクタ２５８、２５９を含む。電源コネクタ２５８、２５９は、例えば、発光モジュール２５０の光出射窓とは反対側の発光モジュール２５０の外面に設けられる。電源コネクタ２５８、２５９は、第１の発光器２０２及び第２の発光器２０４の別々の駆動を可能にし、その結果、例えば、照明物体の「鮮明な見かけ」が必要とされない場合には、第２の発光器２０４をオフにし得るように実施することができる。

【0042】

第１の発光器２０２、第２の発光器２０４及び別の第２の発光器２１４は、固体発光器でもよい。固体発光器の一例は、発光ダイオードである。他の例は、有機発光ダイオード又はレーザダイオードである。レーザダイオードは、青色光のピークＬ２を生成するために使用され得る。レーザダイオードが使用される場合、発光モジュールは、好ましくは、光拡散素子２３６等の光拡散素子を含む。

【0043】

ある実施形態では、第１のルミネッセント素子２０３は、複数のルミネッセント材料によって放射される光の合成（任意選択的に、第１の発光器２０２によって放射された光の残りの非吸収部分と合成される）が第１の光Ｌ１であるような複数のルミネッセント材料を含むことに更に留意されたい。

【0044】

上記では、１つの第１の発光器２０２及び１つの第２の発光器２０４（又は１つの別の第２の発光器２１４）が描かれている。これらの実施形態は、そのような少ない数の発光器に限定されない。発光モジュール２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０は、各々が第１のルミネッセント素子２０３を備えた複数の第１の発光器２０２を含み得る。発光モジュール２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０は、複数の第２の発光器２０４を含み得る。発光モジュール２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０は、各々が第２のルミネッセント素子２１５を備えた複数の別の第２の発光器２１４を含み得る。ある実施形態では、第１の発光器２０２の数及び第２の発光器２０４（又は、代替的に、別の第２の発光器２１４）の数の比率は、少なくとも１、少なくとも２、又は少なくとも３である。一般的に、青色光のピークで放射される光の量よりも多くの白色光が放射される場合に有利であり、これは、そうでなければ「鮮明な」効果を提供する光の代わりに青色光で物体を照射する結果になり得るからである。

【0045】

第１のルミネッセント素子２０３及び第２のルミネッセント素子２１５は、以下の種類のルミネッセント材料：無機蛍光体、例えばペリレン誘導体系の有機蛍光体、又は量子閉じ込めを示し、且つ少なくとも一次元においてナノメートル領域のサイズを有する粒子の少なくとも１つを含み得る。量子閉じ込めを示すとは、粒子が粒子のサイズに依存した光学特性を有することを意味する。このような材料の例は、量子ドット、量子ロッド及び量子テトラポッドである。第１のルミネッセント素子２０３及び第２のルミネッセント素子２１５は、上述の材料の混合も含み得る。

【0046】

図３ａは、発光モジュール３００の更なる実施形態を概略的に示す。発光モジュール３００は、第３の光Ｌ３を放射するある種類の発光器３０２を含む。任意選択的に、第３の光Ｌ３は、青色光であり、且つ４４０ナノメートル〜４６０ナノメートルの範囲内のピーク波長を有する。図３では、単一の第３の発光器３０２のみが設けられて描かれているが、より大量の第３の光Ｌ３を放射するように、複数の第３の発光器３０２が設けられ得る。第３の光Ｌ３は、第３のルミネッセント素子３０４に向けて放射される。第３のルミネッセント素子３０４は、第３の光Ｌ３の一部を吸収し、且つ吸収された光を青色光のピークＬ２に変換する、ある特定のルミネッセント材料３０８を含む。第３のルミネッセント素子３０４は、第１の光Ｌ１（従って白色光）に対応する発光を共に放射する（任意選択的に、第３の光Ｌ３の非吸収部分と一緒に）他のルミネッセント材料３０６の混合を更に含む。前の実施形態と比較して、複数のルミネッセント材料３０６、３０８は、第１の光Ｌ１及び青色光のピークＬ２を生成する。これは、図３ｂに示される。図３ｂは、照明物体の「鮮明な」見かけを得るために、どのように発光モジュール３００において発光スペクトル３５２、３５４が合成されて、発光スペクトル３５６を得るかを概略的に示す。例えば、第３のルミネッセント素子３０４が、全てが僅かに異なるサイズを有する（及び／又は異なる材料から成る）異なる種類の量子ドットを含む場合、それらはそれぞれ僅かにシフトされた光のピークを放射し、光の隣接したピーク同士は、ほぼ連続した発光が得られるように（発光スペクトル３５２に示されるように）僅かに重なり合い得る。同様に、特定のサイズ及び発光スペクトル３５４に示されるように青色光のピークを放射するように構成された特定の材料を有する別の量子ドットが付加され得る。発光３５２及び３５４は一緒に、発光スペクトル３５６をもたらす。発光スペクトル３５６によって物体の照明が行われる場合、物体は、人の肉眼で見られた場合に、「鮮明な」、より「明るい」、より白い外見を有する。

【0047】

発光スペクトル３５２は、他のルミネッセント材料３０６の混合によって生成することができるスペクトルの一例である（任意選択的に、発光スペクトル３５２は、第３の光Ｌ３の非吸収部分も含む）。上述の通り、このような発光スペクトル３５２は、幾つかの僅かに異なる量子ドットを組み合わせることによって得ることができる。上述の通り、量子ドットは、量子閉じ込めを示し、且つ少なくとも一次元においてナノメートル領域のサイズを有する粒子であり、これは、粒子が、粒子のサイズに依存した光学特性を有することを意味する。従って、他のルミネッセント材料３０６の混合は、異なるサイズの幾つかの量子ドットを含み得る。量子閉じ込めを示す他の粒子は、量子ロッド又は量子テトラポッドであること、及び量子ドットの代わりに又は量子ドットに加えて、これらの材料が他のルミネッセント材料３０６の混合中に存在し得ることに留意されたい。他の実施形態では、第１の（白色）光Ｌ１を生成するために（任意選択的に、第３の光Ｌ３の放射された比吸収部分と共に）、ルミネッセント材料の他の混合が用いられ得ることに留意されたい。例えば、他のルミネッセント材料３０６の混合は、無機蛍光体、又は有機蛍光体（例えばペリレン誘導体等）の１つを含み得る。

【0048】

ルミネッセント材料の例は、量子閉じ込めを示し、且つ少なくとも一次元においてナノメートル領域のサイズを有する粒子を含む。これは、例えば粒子が実質的に球状である場合に、それらの直径がナノメートル領域にあることを意味する。又は、これは、例えばそれらがワイヤ状である場合に、ワイヤの断面のサイズが一次元においてナノメートル領域にあることを意味する。ナノメートル領域のサイズとは、それらのサイズが少なくとも１マイクロメートル未満、従って、５００ナノメートル未満及び０．５ナノメートル以上であることを意味する。ある実施形態では、一次元におけるサイズは、５０ナノメートル未満である。別の実施形態では、一次元におけるサイズは、２〜３０ナノメートルの範囲内にある。本発明の実施形態では、ルミネッセント材料は、量子ドットを含み得る。量子ドットは、一般的に僅か数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体材料の小結晶である。入射光によって励起されると、量子ドットは、結晶のサイズ及び材料によって決定される色の光を放射する。従って、ある特定の色の光は、ドットのサイズを適応させることによって作り出すことができる。可視領域の放射を有する最もよく知られている量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の殻を有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）に基づく。リン化インジウム（ＩｎＰ）、並びに硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ_２）及び／又は硫化銀インジウム（ＡｇＩｎＳ_２）等のカドミウムが含まれない量子ドットを用いることもできる。量子ドットは、非常に狭い発光帯を示し、従ってそれらは飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットのサイズを適応させることによって簡単に調整することができる。当該技術分野で知られている任意の種類の量子ドットを、それが適切な波長変換特性を有している場合、本発明に用いることができる。但し、環境の安全性及び環境への懸念から、カドミウムが含まれない量子ドット、又は少なくとも非常に低いカドミウム含有量の量子ドットを用いることが望ましい場合がある。

【0049】

図４ａは、ランプ４００の一実施形態を概略的に示す。ランプ４００は、例えば、従来の白熱灯の形状を有し、そのためにレトロフィット白熱灯である。ランプは、例えば、発光モジュールの前述の実施形態による１つ又は複数の発光モジュール（不図示）を含み得る。

【0050】

図４ｂは、照明器具４５０の一実施形態を概略的に示す。照明器具４５０は、例えば、発光モジュールの前述の実施形態による１つ又は複数の発光モジュール（不図示）を含む。別の実施形態では、照明器具４５０は、図４ａの実施形態による１つ又は複数のランプ（不図示）を含む。

【0051】

図５は、物体を照射する方法５００の一実施形態を概略的に示す。方法５００は、ｉ）白色光のカラーポイントを有する第１の光を放射するステップ（５０２）と、ｉｉ）４４０ナノメートル〜４７０ナノメートルの範囲内のピーク波長を有し、半値全幅値として表された場合に７０ナノメートル未満のスペクトル幅を有する青色光のピークを放射するステップ（５０４）とを含む。

【0052】

ランプ、照明器具、及び上述の物体を照射する方法は、発光モジュールの実施形態と同様の効果を有する類似の実施形態を有する。

【0053】

図６ａ及び図６ｂは、ＣＩＥＸＹＺ色空間における、発光モジュールの発光の合成カラーポイントの領域を概略的に示す。図６ａでは、ＣＩＥＸＹＺ色空間の第１のチャート６００が示される。ＣＩＥＸＹＺ色空間において、黒体線６０２が描かれている。第１の発光素子は、黒体線上にカラーポイントを有する第１の光を放射する。第１の光及び青色光のピークの合成は、合成カラーポイントを有する。従って、合成カラーポイントは、発光モジュール全体としてのカラーポイントである。第１の発光素子は、第１のエネルギー量の第１の光を放射し、第２の発光素子は、第２のエネルギー量の青色光のピークを放射し、第１のエネルギー量と第２のエネルギー量との比率は、黒体線６０２及びｙ＝０．３２８＋０．１３ｘによって定義される線６０６によって囲まれた領域６０４内において、ＣＩＥＸＹＺ色空間の合成カラーポイントの座標を得るように選択される。領域６０４内において、鮮明な効果が十分に人の肉眼で見える。領域６０４は、鮮明な効果がより十分に目に見えるように更に限定され得る。これは、図６ｂのチャート６５０に示される。図６ｂでは、合成カラーポイントが配置され得る領域６５４は、ｘ座標０．３７６によって定義される第１の線６６０及びｘ座標０．４４５によって定義される第２の線６６２によって更に限定される。従って、領域６５４は、黒体線６０２、ｙ＝０．３２８＋０．１３ｘによって定義される線６０６、ｘ＝０．３７６によって定義される線６６０、及びｘ＝０．４４５によって定義される線６６２の間の領域である。

【0054】

上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示すること、及び当業者が添付のクレームの範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計できるであろうことに留意されたい。

【0055】

クレームにおいて、丸括弧内に配置される何れの参照符号も、クレームを限定するものと解釈されるものではない。「含む（comprise）」という動詞及びその活用の使用は、クレームに記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数のそのような要素の存在を排除しない。幾つかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、同一のハードウェアアイテムによって実施され得る。特定の手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実のみでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味しない。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6a】

【図6b】