知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ サントレ ナティオナル ド ラ ルシェルシェ シアンティフィクの特許一覧 ▶ ユニヴェルシテ パリ−サクレーの特許一覧 ▶ アンスティテュ・ドプティーク・テオリク・エ・アプリケの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-30
(54)【発明の名称】冷却システムを備える発光デバイス
(51)【国際特許分類】
H01L 33/64 20100101AFI20240723BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20240723BHJP
H01L 33/60 20100101ALI20240723BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20240723BHJP
G02B 6/00 20060101ALI20240723BHJP
【ＦＩ】
H01L33/64
H01L33/50
H01L33/60
G02B5/20
G02B6/00 301
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023579671
(86)(22)【出願日】2022-06-22
(85)【翻訳文提出日】2024-01-24
(86)【国際出願番号】 EP2022066959
(87)【国際公開番号】W WO2022268854
(87)【国際公開日】2022-12-29
(31)【優先権主張番号】21305883.7
(32)【優先日】2021-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514255523
【氏名又は名称】サントレ ナティオナル ド ラ ルシェルシェ シアンティフィク
(71)【出願人】
【識別番号】520179305
【氏名又は名称】ユニヴェルシテ パリ－サクレー
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＥ ＰＡＲＩＳ－ＳＡＣＬＡＹ
(71)【出願人】
【識別番号】519183782
【氏名又は名称】アンスティテュ・ドプティーク・テオリク・エ・アプリケ
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＴＩＴＵＴ Ｄ’ＯＰＴＩＱＵＥ ＴＨＥＯＲＩＱＵＥ ＥＴ ＡＰＰＬＩＱＵＥＥ
(74)【代理人】
【識別番号】110001416
【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所
(72)【発明者】
【氏名】バレムボワ， フランソワ
(72)【発明者】
【氏名】ピション， ピエール
【テーマコード（参考）】
2H038
2H148
5F142
【Ｆターム（参考）】
2H038BA06
2H038BA10
2H148AA19
5F142AA42
5F142AA46
5F142CB23
5F142DA15
5F142DB42
5F142DB44
(57)【要約】
以下を含む発光デバイス１：入射光Ｌｄを放射するように構成された複数の発光ダイオードＬＥＤ；第１の大面ＦＥ１および第２の大面ＦＥ２と呼ばれる水平面ｘｙに沿った２つの平行面と、側面ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４と呼ばれるｎ∈Ｎ＞２の面を含む屈折率ｎｃの固体発光集光体ＣＬであって、前記第１の大面および前記第２の大面のうちの少なくとも１つは、前記入射光Ｌｄによって照射され、前記集光体は、前記入射光Ｌｄを吸収し、次にルミネッセンス光ＬＬを放出するように構成され、ルミネッセンス光の一部は、前記集光体内の全内部反射Ｌｇによって誘導され、屈折率ｎｓ＜ｎｃの出射媒体ＥＭと接する前記集光体ＦＬ１のいわゆる第１の出射面を通過し、出射ビームＬｓを形成する、固体発光集光体；被冷却面ＦＥ１と呼ばれる前記集光体の面の少なくとも１つと接する冷媒ＣＭを含むいわゆる冷却システムＣＳであって、前記冷却システムは、前記複数の発光ダイオードによって前記集光体内で発生する熱の少なくとも一部を除去するように適合し、前記冷媒の屈折率ｎｅｘｔは、ｎｃ＞ｎｅｘｔ＞１であり、かつ前記冷媒によって誘導される前記出射ビームの光取り出し効率の損失を制限するように、前記出射媒体の屈折率および前記集光体の屈折率に適合している、冷却システム。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光デバイス１であって、入射光Ｌｄを放射するように構成された複数の発光ダイオードＬＥＤと、
第１の大面ＦＥ１および第２の大面ＦＥ２と呼ばれる水平面ｘｙに沿った２つの平行面と、側面ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４と呼ばれる
【数1】
被冷却面ＦＥ１と呼ばれる集光体の面の少なくとも１つと接する冷媒ＣＭを含むいわゆる冷却システムＣＳであって、前記冷却システムは、前記複数の発光ダイオードによって前記集光体内で発生する熱の少なくとも一部を除去するように適合し、前記冷媒の屈折率ｎｅｘｔは、ｎｃ＞ｎｅｘｔ＞１であり、ｎｓ≠ｎｅｘｔであり、かつ前記冷媒によって誘導される前記出射ビームの光取り出し効率の損失を制限するように、前記出射媒体の屈折率および前記集光体の屈折率に適合している、冷却システムと、
を含む、発光デバイス。
【請求項2】
前記冷媒の屈折率が、前記出射ビームの光取り出し効率の損失が１５％以下となるものである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記冷媒の屈折率が、【数2】
【請求項4】
前記冷媒が、前記被冷却面の少なくとも９０％と接触している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項5】
前記冷媒が、前記第１の大面および前記第２の大面と接触している、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項6】
前記冷却システムが、熱を機械式ラジエータＭＲに伝導する熱伝導材料中に層Ｐを備え、前記層が前記冷媒を形成する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項7】
前記冷媒が水である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項8】
前記冷却システムが、前記集光体および前記複数の発光ダイオードを支持するように適合したホルダＨと、給水源ＷＳに接続した流路ＣＨとを備え、前記流路が、前記水を輸送するように適合し、前記ホルダが、前記デバイスの封止を確実にするように適合した封止要素を備える、請求項７に記載のデバイス。
【請求項9】
前記集光体の前記出射面と反対側の面を覆うミラーを備える、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項10】
追加の固体発光集光体ＣＬ´を備え、前記出射ビームＬｓは、出射媒体ＥＭと接触する前記追加の集光体のいわゆる受取面ＲＦを介して前記追加の集光体ＣＬ´を励起し、前記追加の集光体は、前記出射ビームＬｓを吸収し、次に追加の発光放射線を放出するように適合し、前記追加の発光放射線の一部は、前記追加の集光体のいわゆる追加の出射面ＦＬ１´を通過し、出射ビームＬ´ｓを形成し、前記追加の出射面ＦＬ１´は、屈折率ｎ´ｓの追加の出射媒体ＥＭ´と接触し、前記出射媒体ＥＭの屈折率ｎｓは、前記追加の集光体ＣＬ´の屈折率および前記追加の出射媒体ＥＭ´の屈折率ｎ´ｓに適合し、前記追加の出射ビームＬ´ｓの最高の取り出し効率を達成する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光集光器の分野に関し、より詳細には、冷却システムを備える集光器に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、照明の分野において多くの用途を有する。しかしながら、ＬＥＤの輝度は、いくつかの用途に適していない値に制限される。
【0003】
ＬＥＤの輝度を増加させる１つの解決策は、ＬＥＤ励起発光集光体を使用することである（例えば、非特許文献１参照）。この集光体は、例えば、ＬＥＤが非常に効率的である波長において青色範囲（約４５０ｎｍ）を吸収するＣｅ：ＹＡＧなどの可視（赤－橙）範囲の蛍光を発する結晶である。結晶は平面の形態で切断され、両方の大きな面上に数百個（さらに数千個）のＬＥＤが並び、縁部で発光する。これらの集光体は、ＬＥＤの輝度値よりも１０倍～２０倍高い輝度値を達成することができる。
【0004】
図１Ａは、集光結晶ＣＬに基づく、従来技術において知られている発光モジュールＭＥ０の一例を示す。図１Ａは、発光モジュールＭＥ０の斜視図を模式的に示している。発光モジュールＭＥ０は、第１のスペクトル帯域で発光するＬＥＤのセットと、集光体ＣＬとを備える。集光体ＣＬは、ＬＥＤによって放射される電子発光放射線Ｌｄによって照射される、寸法Ｌ×ｗの少なくとも１つの照射面ＳＩ１、ＳＩ２を有する蛍光平行六面体結晶である。照明面ＳＩ１、ＳＩ２は、「大面」とも呼ばれる。他の４つの面は、側面と呼ばれる。
【0005】
集光体の結晶は、電子発光放射線Ｌｄを吸収するように構成される。ＬＥＤによって放射され、照明面に向けられた光束は、蛍光結晶の発光団Ｌｕｍによって吸収される。これらは、結晶の体積全体にわたって分布し、次いで、結晶内部で蛍光放射線を放出する。蛍光放射線の放出光線は、２つの主要なカテゴリーに分類することができる：
－Ｌｐと呼ばれる捕捉光線：これらの光線は、結晶の様々な面上の全内部反射（ＴＩＲ）のために、結晶内に捕捉される。これらの光線は、結晶が６つの面が２つずつ平行な平行六面体である場合に存在する。捕捉光線は、結晶から出ることはない；
－非捕捉光線は、最終的に結晶を出る光線である。それらは、２つのサブカテゴリ、すなわち、集光体の面上でＴＩＲに誘導され、次いで集光体の面のうちの１つに現れる誘導光線Ｌｇと、面上で反射されることなく集光体から直接的に現れる非誘導光線Ｌｏｕｔとに分けることができる。側面ＳＥを通過する光線は、出射ビームＬｓを形成する。
－Ｌｐと呼ばれる捕捉光線：これらの光線は、結晶の様々な面上の全内部反射（ＴＩＲ）のために、結晶内に捕捉される。これらの光線は、結晶が６つの面が２つずつ平行な平行六面体である場合に存在する。捕捉光線は、結晶から出ることはない；
－非捕捉光線は、最終的に結晶を出る光線である。それらは、２つのサブカテゴリ、すなわち、集光体の面上でＴＩＲに誘導され、次いで集光体の面のうちの１つに現れる誘導光線Ｌｇと、面上で反射されることなく集光体から直接的に現れる非誘導光線Ｌｏｕｔとに分けることができる。側面ＳＥを通過する光線は、出射ビームＬｓを形成する。
【0006】
図１Ｂは、ｘｙｚ座標系における角座標（α、β）を用いたエスケープコーンＬｇおよびＬｏｕｔの平面図である：βはＯｚ軸に対する角度である。αはＯｘ軸に対するｘｙ平面内の角度である。コーン間のより明るい領域は、捕捉光線Ｌｐに相当する。この図は、ダイヤモンド結晶（屈折率ｎ＝２．４）を有する、図１Ａの従来技術の結晶に関して、一例として与えられる。周囲媒体は空気であると仮定し、Ｓｎｅｌｌ－Ｄｅｓｃａｒｔｅｓの法則を考えると、ダイヤモンドの場合、臨界角はθｃ＝２４．６°である。図１Ｂから、ＴＩＲに誘導され、４つの側面を通って逃げる光線Ｌｇの角に対応する４つのエスケープコーンが確認できる。出射ビームＬｓを形成する光線に対応するエスケープコーンは、左から２番目のものである。ＴＩＲによって捕捉された放射線の、非捕捉放射線と比較した割合は、Ｓｎｅｌｌ－Ｄｅｓｃａｒｔｅｓの法則によって、結晶の屈折率および周囲媒体の屈折率によって決定される。周囲の空気中で、ダイヤモンド（ｎ＝２．４）から作られた平行六面体集光体の場合、捕捉光線の割合は７３％である。
【0007】
集光体結晶では、出射ビームの出力は、励起出力の増加によって増加させることができる。しかしながら、励起出力は、集光体を冷却することの難しさによって制限される。誘導面上の全内部反射（ＴＩＲ）は、空気よりも高い屈折率の材料との接触に対して非常に敏感である。ＴＩＲは、非常に容易に阻止され、出射面以外の面からの光漏れを誘発し、これにより、出射ビームＬｓの光取り出し効率が低下されうる。この問題を制限する第１の戦略は、励起ＬＥＤを準連続波で動作させることである：ピーク出力を増加させることができ、一方、平均励起出力は、集光体の受動冷却に適合する低レベルに維持される（非特許文献２）。
【0008】
準連続運転または連続波運転における高い平均励起出力のために、最も簡単な解決策は、空気で集光体を冷却することである（非特許文献３）。非特許文献４では、集光体との光学的接触を避けながら、２つの銅ブロックを用いて集光体を冷却している。非特許文献５では、集光体は、集光体の２つの最大の側面上の先端の形状の機械的接触によって冷却される。側面は、全内部反射によって応力を受けにくいので、接触誘導損失が極めて低いこと（公表されている損失は１％～２％）は矛盾していない。しかしながら、このセットアップで使用される励起出力は中程度のままであり、セットアップの冷却能力は低いことに留意すべきである。同様に、特許文献１は、集光体の近くに配置された機械部品による冷却を特徴とする（ハブ上の「３０μｍ以内」、出力ガイド上の「１０μｍ以内であるが１μｍ以上」）。
【0009】
しかしながら、これらの方法は全て、結晶中の熱を除去するのに非常に非効率的であり、大きい入力電力（例えば、ワットレベルで各々が発光する数千個のＬＥＤで結晶を励起するもの）に適合していない。
【0010】
全内部反射の阻止を回避するために、１つの解決策は、集光体のガイド面上にミラーを配置することである。その結果、表面の反射率を変えることなく、反射面の裏側で接触冷却が可能になる。例えば、非特許文献６では、Ｃｅ：ＹＡＧ集光体の大面を、誘電ミラーで覆い、銅製ラジエータと接触させて、このタイプの冷却を使用している。この処理によって得られる反射率は、全内部反射よりも効率が低い。空気中の出射面の場合、誘導損失は中程度（６％）である。この方法は、結晶が冷却されていないときに温度上昇が９０°に達する間、２２Ｗの励起出力に対してＣｅ：ＹＡＧの加熱を１０°の温度差に制限することを可能にする。しかしながら、ミラーによって覆われた大面は、放射されたビームを冷却および誘導するためにのみ機能化される。この機能化された面を励起する可能性がなくなるため、潜在的な励起出力が５０％減少することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】カナダ国特許発明第２９２９１１８号明細書
【非特許文献】
【0012】
【非特許文献1】Ｂａｒｂｅｔ，Ａｄｒｉｅｎ，ｅｔ ａｌ．“Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｐｕｍｐｅｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ：ａ ｎｅｗ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒｓ．”，Ｏｐｔｉｃａ３．５（２０１６）：４６５－４６８．
【非特許文献2】Ａ．ＢＡＲＢＥＴ，ｅｔ ａｌ．“ＬＥＤ ｐｕｍｐｅｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ：ａ ｎｅｗ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒｓ” Ｏｐｔｉｃａ，Ｖｏｌ．３，Ｎｏ５，ｐｐ．４６５－４６８（Ａｐｒｉｌ ２０１６）
【非特許文献3】Ｄ．Ｋ．Ｇ．ｄｅ Ｂｏｅｒ，ｅｔ ａｌ．Ｈｉｇｈ－ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｓｏｕｒｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．１４，ｐａｇｅ Ａ１０６９，Ｊｕｌｙ ２０１６．
【非特許文献4】Ｓａｔｈｉａｎ，Ｊ．ｅｔ ａｌ．“Ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｅ ｙｅｌｌｏｗ ｌｉｇｈｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｃｅ：ＹＡＧ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ”，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．２５，ｎｏ．１２，ｐａｇｅ １３７１４，Ｊｕｎｅ ２０１７
【非特許文献5】Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈ Ｈｏｅｌｅｎ，ｅｔ ａｌ．“Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ＬＥＤ－ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ”，Ｓｉｘｔｅｅｎｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ ＬＥＤ－ｂａｓｅｄ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１０３７８，１０３７８０Ｎ
【非特許文献6】Ｊｕｎａ Ｓａｔｈｉａｎ，ｅｔ ａｌ．“Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｃｅ：ＹＡＧ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ＣＬＥＯ Ｅｕｒｏｐｅ ２０１９ ｐａｐｅｒ ＣＤ’－Ｐ．２（２０１９）
【0013】
本発明は、従来技術の特定の問題を軽減することを目的とする。この目的を達成するために、本発明の対象は、複数の発光ダイオードによって励起される固体平行六面体発光結晶を含む発光デバイスであって、前記集光体の面の１つは、前記複数の発光ダイオードによって前記集光体内で発生する熱の少なくとも一部を除去するように適合した冷媒と接しており、前記冷媒の屈折率ｎｅｘｔ＞１は、前記冷媒によって誘導される前記出射ビームの光取り出し効率の損失を制限するように、前記出射媒体の屈折率および前記集光体の屈折率に適合している、発光デバイスである。したがって、本発明では、集光体の光取り出し効率に影響を及ぼすことなく、または最小限の影響で、屈折率が制御された冷媒との光学的接触によって、結晶を効率的に冷却することができる。
【発明の概要】
【0014】
この目的を達成するために、本発明の対象は、以下を含む発光デバイスである：
－ 入射光を放射するように構成された複数の発光ダイオード；
－ 第１および第２の大面と呼ばれる水平面ｘｙに沿った２つの平行面と、側面と呼ばれる
－ 入射光を放射するように構成された複数の発光ダイオード；
－ 第１および第２の大面と呼ばれる水平面ｘｙに沿った２つの平行面と、側面と呼ばれる
【数1】
【0015】
の面を含む屈折率ｎｃの固体発光集光体であって、第１および第２の大面のうちの少なくとも１つは、前記入射光によって照射され、前記集光体は、前記入射光を吸収し、次にルミネッセンス光を放出するように構成され、ルミネッセンス光の一部は、集光体内の全内部反射（Ｌｇ）によって誘導され、屈折率ｎｓ＜ｎｃの出射媒体と接する前記集光体のいわゆる第１の出射面を通過し、出射ビームを形成する、固体発光集光体；
－ 被冷却面と呼ばれる集光体の面の少なくとも１つと接する冷媒を含むいわゆる冷却システムであって、前記冷却システムは、前記複数の発光ダイオードによって前記集光体内で発生する熱の少なくとも一部を除去するように適合し、前記冷媒の屈折率ｎｅｘｔは、ｎｃ＞ｎｅｘｔ＞１であり、かつ前記冷媒によって誘導される出射ビームの光取り出し効率の損失を制限するように、前記出射媒体の屈折率および前記集光体の屈折率に適合している、冷却システム。
－ 被冷却面と呼ばれる集光体の面の少なくとも１つと接する冷媒を含むいわゆる冷却システムであって、前記冷却システムは、前記複数の発光ダイオードによって前記集光体内で発生する熱の少なくとも一部を除去するように適合し、前記冷媒の屈折率ｎｅｘｔは、ｎｃ＞ｎｅｘｔ＞１であり、かつ前記冷媒によって誘導される出射ビームの光取り出し効率の損失を制限するように、前記出射媒体の屈折率および前記集光体の屈折率に適合している、冷却システム。
【0016】
本発明の好ましい実施形態では、冷媒の屈折率は、出射ビームの光取り出し効率の損失が１５％以下となるものである。
【0017】
本発明の好ましい実施形態では、冷媒の屈折率は、
【数2】
【0018】
である。
【0019】
本発明の好ましい実施形態では、冷媒は、前記被冷却面の少なくとも９０％と接触している。
【0020】
本発明の一変形例では、冷媒は、第１および第２の大面と接触している。
【0021】
本発明の一実施形態では、冷却システムは、熱を機械式ラジエータに伝導する熱伝導材料中に層を備え、前記層は冷媒を形成する。
【0022】
本発明の一実施形態では、冷媒は水である。
【0023】
本発明の一実施形態では、冷却システムは、集光体および複数の発光ダイオードを支持するように適合したホルダと、給水源に接続した流路とを備え、流路は、前記水を輸送するように適合し、ホルダは、デバイスの封止を確実にするように適合した封止要素を備える。
【0024】
本発明の好ましい実施形態では、デバイスは、集光体の出射面の反対側の面を覆うミラーを備える。
【0025】
本発明の一実施形態では、デバイスは、追加の固体発光集光体を備え、前記出射ビームは、出射媒体と接触する前記追加の集光体のいわゆる受取面を介して前記追加の集光体を励起し、前記追加の集光体は、前記出射ビームを吸収し、次に追加の発光放射線を放出するように適合し、前記追加の発光放射線の一部は、前記追加の集光体のいわゆる追加の出射面を通過し、出射ビームを形成し、前記追加の出射面は、屈折率ｎ´ｓの追加の出射媒体と接触し、前記出射媒体の屈折率ｎｓは、前記追加の集光体の屈折率および前記追加の出射媒体の屈折率ｎ´ｓに適合し、前記追加の出射ビームの最高の取り出し効率を達成する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
本発明の他の特徴、詳細、および利点は、例として与えられ、それぞれを表す添付の図面を参照してなされる説明から明らかになるであろう。
【0027】
【0028】
図面において、特に明記しない限り、要素は縮尺通りではない。
【発明を実施するための形態】
【0029】
図２Ａは、本発明による発光デバイス１を示す。本発明のデバイス１は、入射光Ｌｄを放出するように構成された複数の発光ダイオードＬＥＤを備える。
【0030】
発光ダイオードＬＥＤの輝度を増大させるために、本発明のデバイスは、水平面ｘｙに沿って、第１および第２の大面ＦＥ１、ＦＥ２と呼ばれる２つの平行な面と、側面ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４と呼ばれる
【数3】
【0031】
の面とを有する、屈折率ｎｃの固体発光集光体ＣＬを備える。図２Ａの例示的な例として、集光体ＣＬは、厚さｅを有する直方体であり、水平面ｘｙにおいて寸法Ｌ×ｗの第１および第２の大面ＦＥ１、ＦＥ２を有する。
【0032】
発光ダイオードＬＥＤは、入射光Ｌｄによって照射される第１および第２の大面の少なくとも１つを介して集光体ＣＬを励起する。入射光Ｌｄは、結晶の体積全体にわたって分布し、そして結晶内部でルミネセンス光ＬＬを放出する発光集光体ＣＬの発光団Ｌｕｍによって吸収される。
【0033】
一実施形態によれば、集光体は、Ｃｅ：ＹＡＧまたはＣｅ：ＬＹＳＯなどの結晶である。別の実施形態では、集光体は、結晶ではなく、発光団によってドープされたガラスまたはＰＭＭＡなどの別の材料である。
【0034】
当業者に知られているように、前記ルミネッセンス光の捕捉部分Ｌｐと呼ばれる部分は、前記集光体内の全内部反射によって捕捉される。前述のように、捕捉光線と非捕捉光線の比は、Ｓｎｅｌｌ－Ｄｅｓｃａｒｔｅｓの法則によって、集光体の屈折率と周囲媒体の屈折率によって決定される。捕捉光線はＬｐで示され、集光体の様々な面上のＴＩＲのために集光体から出ることはできない。非捕捉光線は、最終的に集光体を離れる光線である。それらは、２つのサブカテゴリ、すなわち、大面または側面上でＴＩＲによって誘導され、集光体の面のうちの１つに現れる誘導光線Ｌｇと、面上で反射されることなく、それぞれ集光体の面ＦＥ１およびＦＥ２から直接的に現れる非誘導光線Ｌｏｕｔ，１およびＬｏｕｔ，２とに分けることができる。
【0035】
誘導光線Ｌｇの一部Ｌｓは、屈折率ｎｓ＜ｎｃの出射媒体ＥＭに接する集光体の第１のいわゆる出射面ＦＬ１を通過し、出射ビームＬｓを形成する。例示的な例として与えられる図２Ａにおいて、出射面ＦＬ１は、寸法ｅ×ｗを有する。別の実施形態において、出射面は、別の側面、例えば、寸法Ｌ×ｗを有する側面ＦＬ２によって形成される。
【0036】
【0037】
本発明のデバイスは、集光体の面（以下、「被冷却面」と呼ぶ）の少なくとも１つと接触する冷媒ＣＭを含む、いわゆる冷却システムＣＳを備える。冷却システムは、複数の発光ダイオードＬＥＤによって集光体ＣＬ内で発生した熱の少なくとも一部を除去するように適合する。冷媒の屈折率ｎｅｘｔは、空気よりも高い熱伝導率を可能にするために、ｎｃ＞ｎｅｘｔ＞１となる。従来技術の発光デバイスとは異なり、冷媒は、被冷却面ＦＥ１の表面の大部分と均一に接触している。より正確には、冷媒は、被冷却面の９０％以上と接触している。これは、被冷却面との単一の接触点のみを使用する従来技術の構成と比較して、励起出力のはるかに効率的な冷却を可能にする。例示的な例として、図２Ａでは、唯一の被冷却面は、大面ＦＥ１である。本発明の別の実施形態では、冷却システムによって除去される熱を増加させるために、集光体ＣＬのより多くの面、例えばＦＥ１およびＦＥ２（例えば、図３Ａを参照）、またはＦＥ１、ＦＥ２、ＦＬ２およびＦＬ４（例えば、図６Ａ～図６Ｃを参照）が冷媒と接触している。したがって、より多くのＬＥＤと、より大きい励起出力を使用することができる。
【0038】
冷却システムＣＳは、集光体内に導かれ出射面ＦＥ１を通過する光Ｌｓの全内部反射を維持しながら、熱を除去することができる。より正確には、冷媒ＣＭの屈折率ｎｅｘｔは、冷媒ＣＭによって誘導される出射ビームＬｓの光取り出し効率の損失を制限するために、出射媒体ｎｓの屈折率および集光体ｎｃの屈折率に適合している。実際、前述のように、集光体ＣＬの誘導面上の全内部反射は、空気よりも高い屈折率の材料との接触に対して非常に敏感である。したがって、ｎｅｘｔを注意深く選択しないと、被冷却面ＦＥ１と接する冷媒の存在が、出射面以外の面からの重大な光漏れを誘発し、出射ビームＬｓの光取り出し効率を低下させる可能性がある。
【0039】
【0040】
図２Ａに示す実施形態では、ダイオードＬＥＤによって励起される集光体の面は、冷媒ＦＥ１と接触する面と同じである。したがって、本実施形態では、冷媒ＣＭは、ＬＥＤが発する入射光に対して透明であること（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）が必要である。より一般的には、冷媒が、ＬＥＤによって励起される面を覆うとき、冷却は、ＬＥＤによって放射される光に対して透明である。
【0041】
冷却媒体が取り出し効率に及ぼす影響をよりよく理解するため、図２Ｂは、図２Ａのｘｙｚ座標系における角座標（α、β）を使用して、光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，１およびＬｏｕｔ，２に関連付けられたエスケープコーンの図を示す。コーン間のより明るい領域は、捕捉光線Ｌｐに相当する。
【0042】
一例として、図２Ｂの図は、図２Ａに示され、屈折率ｎｅｘｔ＝１．５の冷媒および出射媒体ｎｓ＝１（空気）である本発明の集光体に関して与えられている。したがって、被冷却面以外の面は、周囲の空気中にある。本発明のこの実施形態を、第１の実施形態Ｍ１と呼ぶ。例えば、集光体ＣＬは、屈折率ｎｃ＝１．８３のＣｅ：ＹＡＧ結晶である。
【0043】
０°、１８０°および２７０°で示される図２Ｂのエスケープコーンは、それぞれ、側面ＦＬ２、ＦＬ４、およびＦＬ３を出射する誘導光線Ｌｇの角度の範囲に対応する。θｃ，ｇをこれらのエスケープコーンの臨界角と呼ぶ。出射ビームを形成する光線Ｌｓに関連するエスケープコーンは、図２Ｂにおいて９０°と示されている。θｃ，ｓをこのエスケープコーンの臨界角と呼ぶ。この実施形態Ｍ１の屈折率および幾何学的形状を考慮すると、空気と接する集光体の面ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４およびＦＥ２上のＴＩＲの臨界角は、θｃ，ｇ＝θｃ，ｓ＝ｓｉｎ－１（ｎｓ／ｎｃ）＝ｓｉｎ－１（１／１．８３）＝３３°である。集光体ＣＬ内を、それらの面の法線に対してその臨界角以上の角度で伝播する光線は、集光体ＣＬ内に捕捉される。図２Ｂから分かるように、被冷却面ＦＥ１に関連する光線Ｌｏｕｔ，１のエスケープコーンの臨界角θｃ，ｏｕｔ１＝ｓｉｎ－１（ｎｅｘｔ／ｎｃ）＝５５°は、大面ＦＥ２に関連する光線Ｌｏｕｔ，２のエスケープコーンの臨界角θｃ，ｏｕｔ２＝θｃ，ｇ＝３３°よりも大きい。これは、被冷却面ＦＥ１と接触する冷媒ＣＭの屈折率ｎｅｘｔがｎｃ＞ｎｅｘｔ＞１となり、したがって、面ＦＥ２と接触する媒体である空気の屈折率よりも大きいためである。
【0044】
また、冷媒ＣＭが出射ビームＬｓの光取り出し効率の損失を招かないことを確実にするために、光線Ｌｏｕｔ，１の角度の範囲と光線Ｌｓの角度の範囲とが重ならないことが必要である。図２Ｂに示す構成では、Ｓｎｅｌｌ－Ｄｅｓｃａｒｔｅｓの法則を考慮すると、以下を満たす限り、重複はない：
【数4】
【0045】
実施形態Ｍ１では、θｃ，ｓ＝３３°かつｎｃ＝１．８３とすると、これは、ｎｅｘｔ≦１．５３を満たす限り、重複がないことを意味する。実施形態Ｍ１では、ｎｅｘｔ＝１．５であるため、光線Ｌｏｕｔ，１の角度の範囲と光線Ｌｓの角度の範囲との間に重複はない。
【0046】
ＥＱ０は、出射ビームＬｓの光取り出し効率の損失を誘発することなく、冷媒として水を使用することが可能であることを示唆する。すなわち、本実施形態の１つでは、冷媒は水（ｎｅｘｔ＝１．３３３）であり、集光体はＣｅ：ＹＡＧであり、被冷却面ＦＥ１以外の全ての面が空気と接している。この実施形態では、冷媒ＣＭはｎｅｘｔ≦１．５３であるため、出射ビームＬｓの光取り出し効率の損失は引き起こされない。この実施形態についても、出射面ＦＬ１から出るルミネッセンス光の割合（すなわち、光取り出し効率）は、集光体によって放射される全ルミネッセンス光の８％である。
【0047】
集光体ＣＬを冷却するために水を使用することは、このタイプの冷却をＬＥＤと共有することができるので有利である。実際、ＬＥＤの効率は約３０％であるので、出力の大部分を（数千個のＬＥＤが使用される場合、ｋＷレベルで）排出する必要がある。したがって、本発明の好ましい実施形態では、デバイス１に含まれる集光体ＣＬを励起する発光ダイオードＬＥＤの数は、１０００以上であり、冷媒は水であり、冷却システムは、集光体ＣＬおよびＬＥＤの両方を前記水で冷却するように適合している。
【0048】
したがって、本発明のデバイスは、出射ビームＬｓの光取り出し効率の損失を引き起こすことなく、ＬＥＤによって集光体ＣＬで発生した熱を効率的に除去するために、空気よりも高い熱伝導率を有する冷媒（水など）を使用することができる。
【0049】
図２Ａに示す実施形態では、大面ＦＥ１のみが励起される。別の実施形態では、より大きい励起出力、すなわちより大きい出力の出射ビームＬｓを達成するために、大面ＦＥ１およびＦＥ２の両方がＬＥＤによって励起される。
【0050】
出射ビームのより高い光取り出し効率を達成するために、本発明の第２の実施形態Ｍ２では、出射媒体は、空気よりも高い屈折率ｎｓ（ｎｓ＞１）を有し、冷媒の屈折率ｎｅｘｔに等しい（ｎｓ＝ｎｅｘｔ）。例えば、出射媒体は、接着剤又は水であってもよい。図２Ｃは、図２Ｂと同じ角座標（α、β）を用いて、第２の実施形態Ｍ２の光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，１およびＬｏｕｔ，２のエスケープコーンの平面図を示す。図２Ｂの図と同様に、一例として、図２Ｃの図は、屈折率ｎｃ＝１．８３のＣｅ：ＹＡＧ結晶を有する、図２Ａに示される本発明の集光体に関して与えられる。被冷却面以外の面および出射面は空気中にある。屈折率ｎｃであるとき、可能な限りＬｓビームの最高の無損失取り出し効率を達成するためには、下記式を満たすことが必要である。
【数5】
【0051】
無損失とは、出射面ＦＬ１を通過する以前に、被冷却面または出射面以外の面を通過する光線Ｌｓの光漏れがないことを意味する。これは、θｃ，ｓ＝θｃ，ｏｕｔ１＝４５°であるため、被冷却面ＦＥ１から出射する光線Ｌｏｕｔ，１の角度の範囲と出射面ＦＬ１から出射する光線Ｌｓの角度の範囲との間に重なりがないためである。冷媒と同じ屈折率ｎｓを有する出射媒体を使用して、無損失の取り出しを維持しながら、出射ビームの光取り出し効率を、実施形態Ｍ２では８％から実施形態Ｍ２の１４．５％に増加させた。
【0052】
第３の実施形態Ｍ３では、出射媒体は、冷媒の屈折率ｎｅｘｔとは異なった屈折率ｎｓ（ｎｓ≠ｎｅｘｔ）を有する。これは、ｎｓ＞ｎｅｘｔを使用することによって、ｎｓ＝ｎｅｘｔの実施形態Ｍ２よりも高い出射ビームＬｓの光取り出し効率を達成するために興味深いものとなり得る。あるいは、出射媒体に適していない特定の冷媒（例えば、水）を使用することが有利であり得る。ある屈折率ｎｓの出射媒体について、無損失の取り出し効率を保証するためには、以下条件が求められる。
【数6】
【0053】
さらに、以下の式が得られる。
【数7】
【0054】
これは、冷媒の屈折率に関して以下の条件を与える。
【数8】
【0055】
（ＥＱ１）は、
【数9】
【0056】
に等しい。
【0057】
この実施形態Ｍ３では、Ｌｓビームの無損失の取り出し効率を達成しながら、空気を出射媒体として用いる実施形態Ｍ１よりもＬｓビームの取り出し効率を高くすることができる。この実施形態では、空気よりも高い熱伝導率を有する冷媒を使用して、ＬＥＤによって集光体ＣＬ内で発生した熱を除去することができ、一方で、高い無損失光取り出し効率を達成することができる。図２Ｄは、図２Ｂと同じ角座標（α、β）を用いて、この実施形態の光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，ｌおよびＬｏｕｔ，２のエスケープコーンの平面図を示す。例として示した図３Ｂの図では、冷媒は水（ｎｅｘｔ＝１．３３、θｃ，ｏｕｔ，１＝４６，６°）であり、集光体ＣＬは、屈折率ｎｃ＝１．８３のＣｅ：ＹＡＧ結晶である。出射媒体は、ｎｓ＝１．２２の屈折率を有する。被冷却面以外の面および出射面は空気中にある。
【0058】
集光体ＣＬで発生する熱のより良好な除去を達成するために、図３Ａに示される実施形態の一変形例では、第２の大面ＦＥ２も冷媒ＣＭと接触している。したがって、より多くのＬＥＤおよびより多くの励起出力を使用することができ、より多くの出力を有する出射ビームを達成することができる。図３Ｂは、図２Ｂと同じ角座標（α、β）を用いて、この変形例の光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，１およびＬｏｕｔ，２のエスケープコーンの平面図を示す。例えば、図３Ｂの図に示すように、ｎｓ＝ｎｅｘｔ＝１．２９であり、集光体ＣＬは、屈折率ｎｃ＝１．８３のＣｅ：ＹＡＧ結晶である。被冷却面以外の面および出射面は空気中にある。第２の大面ＦＥ２も冷媒ＣＭと接しているので、図３Ｂから、被冷却面ＦＥ１に関連する光線Ｌｏｕｔ，１のエスケープコーンの臨界角θｃ，ｏｕｔ１＝３３°は、別の被冷却面ＦＥ２に関連する光線Ｌｏｕｔ，２のエスケープコーンの臨界角θｃ，ｏｕｔ２＝３３°に等しいことが分かる。冷媒の屈折率は、出射媒体の屈折率および集光体の屈折率、
【数10】
【0059】
に関して適切に選択されたので、被冷却面ＦＥ１およびＦＥ２を出る光線の角度の範囲と光線Ｌｓの角度の範囲との間に重複はない。したがって、出射ビームＬｓの光取り出し効率は無損失である。
【0060】
Ｌｓビームの取り出し効率を高めるために、本発明の一実施形態は、本発明の前述のすべての実施形態と矛盾はなく、デバイスは、出射面ＦＬ１の反対側の集光体の面を覆うミラーを備える。したがって、面ＦＬ３のエスケープコーンを形成する全ての光線は、集光体ＣＬ内で反射し、次に出射面を通って出射し、ＦＬ３を通って出射する代わりに出射ビームＬｓの出力に寄与する。例えば、図２Ｂの実施形態では、出射面ＦＬ１の反対側の集光体の面を覆うミラーは（ミラーが１の反射係数を有し、集光体ＣＬ内の吸収による伝播損失を考慮しないと仮定すると）、Ｌｓビームの取り出し効率を８％から２×８％＝１６％に倍増させる。
【0061】
可能な限り最良の熱除去を達成するために、本発明の第４の実施形態Ｍ４では、出射面ＦＬ１を含む集光体ＣＬのすべての面が冷媒と接触している。これは、ｎｓ＝ｎｅｘｔであることを意味する。図４は、図２Ｂと同じ角座標（α、β）を用いて、この第４の実施形態Ｍ４の光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，ｌおよびＬｏｕｔ，２のエスケープコーンの平面図を示す。例として挙げた図４の図では、
【数11】
【0062】
であり、かつ、集光体ＣＬは、屈折率ｎｃ＝１．８３のＣｅ：ＹＡＧ結晶である。図４から分かるように、これらの屈折率は、光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，1およびＬｏｕｔ，２のすべてのエスケープコーンに関連する臨界角がｓｉｎ－１（１．２９／１．８３）＝４５°に等しいことを意味する。Ｌｓビームの無損失の光取り出し効率を可能な限り高めるためのｎｃに対するｎｅｘｔの最高値は、ｎｓ＝ｎｅｘｔと仮定して、ＥＱ１から計算される。この値は次の式で与えられる。
【数12】
【0063】
様々な実施形態から、実際には、出射媒体ｎｓの屈折率を、集光体の屈折率、および他の面（すなわち、出射面および被冷却面以外の面）と接する周囲媒体の屈折率に適合させて、出射ビームの光取り出し効率の損失を制限することが理解される。確かに、他の面と接している周囲媒体の屈折率が出射媒体の屈折率と異なっている場合、θｃ，ｓ＋θｃ，ｇ＞９０°となることが可能であり、したがって、他の面のエスケープコーンと出射面のエスケープコーンとの間に重なりを有することが可能である。したがって、好ましい実施形態では、出射媒体ｎｓの屈折率は、θｃ，ｓ＋θｃ，ｇ≦９０°となる。
【0064】
本発明の第５の実施形態Ｍ５によれば、冷媒ＣＭの屈折率は、冷媒ＣＭによって誘導される出射ビームの光取り出し効率の損失が１５％以下となるものである。図５は、図２Ｂと同じ角座標（α、β）を用いて、本実施形態Ｍ５の光線Ｌｇ、Ｌｓ、Ｌｏｕｔ，１およびＬｏｕｔ，２のエスケープコーンの平面図を示す。例えば、このデバイスは、図３Ａの実施形態と同一である。冷媒は水であり、出射媒体ＥＭは、屈折率ｎｓ＝１．５であり、Ｃｅ：ＹＡＧ結晶を有する。出射面および被冷却面以外の他の面は全て空気中にある。屈折率およびデバイスの構成を考えると、大面（ここでは両方の被冷却面）ＦＥ１とＦＥ２に関連する臨界角は、θｃ，ｏｕｔ，１＝θｃ，ｏｕｔ，２＝ｓｉｎ－１（１．３３３／１．８３）＝４６．６°である。面ＦＬ２、ＦＬ３、およびＦＬ４に関連するエスケープコーンは、臨界角θｃ，ｇ＝３３°を有する。出射媒体は、屈折率ｎｓ＝１．５を有するので、Ｌｓ光線のエスケープコーンの臨界角は、θｃ，ｓ＝ｓｉｎ－１（１．５／１．８３）＝５５．１°である。したがって、θｃ，ｓ＋θｃ，ｏｕｔ，ｌ＝θｃ，ｓ＋θｃ，ｏｕｔ，２＞９０°であり、光線Ｌｏｕｔ，ｌ／Ｌｏｕｔ，２のエスケープコーンの角度の範囲と光線Ｌｓのエスケープコーンの角度の範囲との間に重複がある。これは、この角度範囲内のルミネセンス光の光線が、出射面ＦＬ１を通過する代わりに、被冷却面ＦＥ１およびＦＥ２を通って集光体から漏出することを意味する。これにより、出射ビームＬｓの光取り出し効率が低下する。図５の説明に使用したパラメータでは、第５の実施形態Ｍ５において、重複は光取り出し効率に１１．５％の損失をもたらす。
【0065】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、本発明の別の実施形態による発光デバイスの斜視図、断面Ａ－Ｂによる側面図、および断面Ｃ－Ｄによる側面図をそれぞれ示す。この実施形態では、冷却システムは、集光体ＣＬおよび複数の発光ダイオードＬＥＤを支持するように適合したホルダＨを備える。一例として、ホルダは、アルミニウムまたは銅などの金属から作製することができる。ホルダは、一方の端部Ｅ１を介して給水源ＷＳ（図６Ａには示されていないが、図６Ｂには示されている）に接続されるように適合した流路ＣＨを備える。流路ＣＨ内を流れる水は、冷媒を形成する。より正確には、流路は、水が側面ＦＬ２およびＦＬ４の全体に接触し、入射光Ｌｄによって照射される面ＦＥ１およびＦＥ２の表面の９０％超に接触するように、給水源から端部Ｅ１から端部Ｅ２に流れる水を輸送するように適合している。ホルダは、デバイス１の封止を確実にするように適合した封止要素ＳＥを備える。入射光Ｌｄの直接経路内の封止要素は、前記入射光に対して透明である。流路ＣＨ内を流れる水は、集光体ＣＬの表面の大部分と接触しているので、図６Ａの実施形態は、高い値の励起出力によって生成される集光体内の熱を除去するのに適している（例えば、数千の発光ダイオードの場合）。寸法１０５ｍｍ×２２ｍｍ×１ｍｍ、水流４Ｌ／分、水と集光体の温度差１０℃の集光体の場合、図６Ａ～６Ｃの発光デバイスは、冷媒を介して最大１８５．４Ｗの熱出力を取り出すことができる。この計算は有限要素解析を用いて行った。比較として、被冷却面が面ＦＥ１、ＦＥ２のみである場合、１７７．３Ｗの熱出力を取り出すことができる。これは、大面が、集光体の冷却においてはるかに効率的であることを示す。図６（Ａ）～図６（Ｃ）のデバイスで冷媒が空気であった場合、１２．３Ｗの熱出力しか取り出せなかった。
【0066】
図７は、本発明の別の実施形態による発光デバイスを示す。この実施形態では、冷却システムは、熱を機械式ラジエータＭＲに伝導する熱伝導材料中に層Ｐを備える。層Ｐは、冷媒ＣＭを形成する。図７に示す実施形態では、ダイオードＬＥＤによって励起される集光体の面ＦＥ１は、層Ｐと接触する面と同じである。したがって、この実施形態では、層はＬＥＤによって放射される入射光に対して透明であることが必要である。一例として、層は、ＣａＦ２またはサファイア内にある。さらに、好ましくは、機械式ラジエータＭＲは、前記入射光を遮断しないように、入射光の経路の外側に配置される。図７の実施形態では、デバイス１は、層Ｐを被冷却面ＦＥ１に結合する、典型的には光学接着剤である薄い副層Ｇを含む。この副層Ｇは任意である。
【0067】
図７の実施形態は、中程度の値（例えば、数百個の発光ダイオードの場合）の励起出力によって生成された集光体内の熱を除去するのに適している。
【0068】
図８は、本発明の別の実施形態による発光デバイスを示し、デバイスは、２つの発光集光体ＣＬ、ＣＬ´のカスケードを含む。この実施形態では、例示的な例として、集光体ＣＬの唯一の被冷却面は、大面ＦＥ１である。出射ビームＬｓは、出射媒体ＥＭとも接触するいわゆる受取面ＲＦを介して追加の集光体ＣＬ´を励起する前に、出射媒体ＥＭと接触する集光体ＣＬの出射面ＦＬ１を通過する。追加の集光体は、出射ビームＬｓの光線を吸収し、その後、追加の発光放射線を放出するように適合している。先に説明したように、追加の発光放射線の一部は、追加の集光体のいわゆる追加の出射面ＦＬ１´を通過し、出射ビームＬ´ｓを形成する。追加の出射面ＦＬ１´は、屈折率ｎ´ｓの追加の出射媒体ＥＭ´と接している。一例として、被冷却面ＦＥ１、出射面ＦＬ１、追加の出射面ＦＬ１´、および受取面ＲＦ以外の全ての面は空気中にある。図８の実施形態では、出射媒体は、出射ビームＬｓの取り出し効率を高めるように、また、２つの集光体ＣＬとＣＬ´との間の機械的接点を維持するように適合されている。
【0069】
前述のすべての実施形態と同様に、図８の実施形態では、冷媒の屈折率ｎｅｘｔは、冷媒によって誘導される出射ビームＬｓの光取り出し効率の損失を制限するために、出射媒体の屈折率および集光体ＣＬの屈折率に適合している。追加の出射ビームＬ´ｓの可能な限り最も高い取り出し性能を達成するために、出射媒質ＥＭの屈折率ｎｓは、追加の集光体ＣＬ´の屈折率および追加の出射媒質の屈折率ｎ´ｓにも適合している。より正確には、出射媒体の屈折率ｎｓは、面ＦＬ１´に関連する追加のルミネッセンス光のエスケープコーンと、面ＲＦに関連する追加のルミネッセンス光のエスケープコーンとの間に重なりがないものである。したがって、図８の実施形態の一変形例では、発光集光体の効率的なカスケードが達成されて、追加の出射ビームＬ´ｓの光取り出し効率を高め、図８の実施形態の変形例では、ミラーが追加の出射面ＦＬ１´以外の追加の集光体の側面を覆う。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】