(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】2024-10-16
(54)【発明の名称】複数の光源に基づく良好な均一性を備える高強度白色光源
(51)【国際特許分類】
F21V 9/32 20180101AFI20241008BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20241008BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20241008BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20241008BHJP
【FI】
F21V9/32
F21S2/00 330
G03B21/14 A
F21Y115:30
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518265
(86)(22)【出願日】2022-09-19
(85)【翻訳文提出日】2024-03-21
(86)【国際出願番号】 EP2022075900
(87)【国際公開番号】W WO2023046616
(87)【国際公開日】2023-03-30
(32)【優先日】2021-09-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
(71)【出願人】
【識別番号】516043960
【氏名又は名称】シグニファイ ホールディング ビー ヴィ
【氏名又は名称原語表記】SIGNIFY HOLDING B.V.
【住所又は居所原語表記】High Tech Campus 48,5656 AE Eindhoven,The Netherlands
(74)【代理人】
【識別番号】100163821
【氏名又は名称】柴田 沙希子
(72)【発明者】
【氏名】ヒクメット リファット アタ ムスターファ
(72)【発明者】
【氏名】ヴァン ボムメル ティース
(72)【発明者】
【氏名】コルネリッセン ヒューゴ ヨハン
(72)【発明者】
【氏名】ヴドヴィン オレクサンデル ヴァレンティノヴィッチ
【テーマコード(参考)】
2K203
【Fターム(参考)】
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA54
2K203FA75
2K203FA82
2K203FB05
2K203GA03
2K203GA20
2K203GA34
2K203GA36
2K203HA13
2K203HA35
2K203HA95
2K203HB19
2K203HB25
2K203MA12
(57)【要約】
本発明は、(i)n1個の第1光生成デバイス110を含む第1セット1100と、(ii)第1光学要素410と、(iii)ルミネッセンス本体200とを有する光生成システム1000であって、前記n1個の第1光生成デバイス110が、第1デバイス光111を生成するよう構成され、前記n1個の第1光生成デバイス110が、レーザ及びスーパールミネッセントダイオードのグループから選択されてもよく、前記第1セット1100が、前記n1個の第1光生成デバイス110のうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイス110のk1個の第1サブセット1115を有し、n1≧3、特にn1≧5、且つ2≦k1≦n1であり、前記ルミネッセンス本体200が、(i)前記第1デバイス光111の一部をルミネッセンス材料光211に変換し、(ii)前記第1デバイス光111の一部を透過するよう構成され、前記n1個の第1光生成デバイス110及び前記第1光学要素410が、第1デバイス光111の第1ビーム115を前記ルミネッセンス本体200に供給するよう構成され、前記k1個の第1サブセット1115の2つ以上の第1光生成デバイス110の2つ以上の第1ビーム115が、前記ルミネッセンス本体200の法線に対して異なる第1入射角α1を持ち、前記光生成システム1000の動作モードにおいて、前記k1個の第1サブセット1115の前記第1デバイス光111の第1強度が、第1入射角αに依存する光生成システムを提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(i)n1個の第1光生成デバイスを含む第1セットと、(ii)第1光学要素と、(iii)ルミネッセンス本体とを有する光生成システムであって、
前記n1個の第1光生成デバイスが、第1デバイス光を生成するよう構成され、前記n1個の第1光生成デバイスが、レーザ及びスーパールミネッセントダイオードのグループから選択され、前記n1個の第1光生成デバイスが、380乃至495nmの範囲から選択される波長を持つ第1デバイス光を生成するよう構成され、
前記第1セットが、前記n1個の第1光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイスのk1個の第1サブセットを有し、n1≧3、且つ2≦k1≦n1であり、
前記ルミネッセンス本体が、(i)前記第1デバイス光の一部をルミネッセンス材料光に変換し、(ii)前記第1デバイス光の一部を透過するよう構成され、
前記n1個の第1光生成デバイス及び前記第1光学要素が、第1デバイス光の第1ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成され、前記k1個の第1サブセットのうちの2つ以上の異なる第1サブセットからの2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1ビームが、前記ルミネッセンス本体の法線に対して異なる第1入射角を持ち、
前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の第1強度が、第1入射角の増加とともに増加する光生成システム。
【請求項2】
前記動作モードにおいて、前記 k1個の第1サブセットの2つ以上の第1光生成デバイスの前記2つ以上の第1ビームのうちの少なくとも2つが、15乃至135°の範囲から選択される相互角度で異なる前記ルミネッセンス本体の前記法線に対する第1入射角を持つ請求項1に記載の光生成システム。
【請求項3】
前記動作モードにおいて、前記ルミネッセンス本体の上流の、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の最高の第1強度I
1,maxと最低の第1強度I
1,minとの比率が、1.04≦(I
1、max/I
1、min)≦10の範囲から選択される請求項1乃至2のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項4】
前記n1個の光生成デバイスが、レーザのグループから選択される請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項5】
前記ルミネッセンス本体が、本体高さH1と、前記第1デバイス光のための散乱平均自由行程lsとを有し、ls>1/3*H1である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項6】
前記ルミネッセンス本体が、垂直に供給される第1デバイス光に対して5乃至20%の範囲内の透過率を有し、前記ルミネッセンス本体が、前記第1デバイス光の一部を、495乃至605nm内の波長を持つルミネッセンス材料光に変換するよう構成される請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項7】
前記ルミネッセンス本体が、前記n1個の第1光生成デバイスと受光関係にあるよう構成される上流面と、下流面であって、前記下流面から、前記動作モード中、(a)前記ルミネッセンス本体を介して透過された後の第1デバイス光、及び(b)ルミネッセンス材料光が脱出する下流面とを有し、前記光生成システムが、システム光を生成するよう構成され、前記動作モードにおいて、前記システム光が、前記第1デバイス光と、前記ルミネッセンス材料光とを有し、前記動作モードにおける前記第1入射角及び前記第1強度が、下流側に垂直な平面において、少なくとも90°の角度βにわたるu'における色の変化又は前記角度にわたるv'における色の変化が、最大で0.03となるように選択される請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項8】
制御システムを更に有し、前記k1個の第1サブセットが、個別に制御可能であり、前記制御システムが、前記k1個の第1サブセットを制御するよう構成される請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項9】
第2光学要素を更に有し、前記第2光学要素が、m1個の小型レンズを備えるレンズアレイ、又はコリメータ要素を有し、前記m1個の小型レンズ、又は前記コリメータ要素が、前記n1個の第1光生成デバイスの下流且つ前記第1光学要素の上流に構成され、m1=n1である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項10】
n2個の第2光生成デバイスを含む第2セットを更に有し、
前記第2光生成デバイスが、第2デバイス光を生成するよう構成され、
前記第2セットが、前記n2個の第2光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第2光生成デバイスのk2個の第2サブセットを有し、n2≧3、且つ2≦k2≦n2であり、
前記ルミネッセンス本体が、垂直に供給される第2デバイス光に対して少なくとも65%の透過率を有し、
前記n2個の第2光生成デバイス及び前記第1光学要素が、第2デバイス光の第2ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成され、前記k2個の第2サブセットのうちの2つ以上の異なる第2サブセットからの2つ以上の第2光生成デバイスの2つ以上の第2ビームが、前記ルミネッセンス本体の前記法線に対して異なる第2入射角を持ち、
前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k2個の第2サブセットの前記第2デバイス光の第2強度が、前記第2入射角に依存する請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項11】
前記動作モードにおいて、前記k2個の第2サブセットの前記第2デバイス光の前記第2強度が、第2入射角の増加とともに減少する請求項10に記載の光生成システム。
【請求項12】
(i)垂直共振器面発光レーザを有する前記n1個の第1光生成デバイス、及び(ii)垂直共振器面発光レーザを有する前記n2個の第2光生成デバイスであって、605乃至780nm内の波長を持つ第2デバイス光を供給するよう構成される前記n2個の第2光生成デバイスのうちの1つ以上が適用される請求項10乃至11のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項13】
第3光学要素を更に有し、前記第3光学要素が、ビームコンバイナを有し、前記第3光学要素が、前記n1個の第1光生成デバイス及び前記n2個の第2光生成デバイスの下流且つ前記第1光学要素の上流に構成され、前記第3光学要素が、前記第1デバイス光と前記第2デバイス光とを組み合わせるよう構成される請求項11乃至12のいずれか一項に記載の光生成システム。
【請求項14】
ランプ、照明器具、プロジェクタデバイス、消毒デバイス、及び光無線通信デバイスのグループから選択される光生成デバイスであって、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の光生成システムを有する光生成デバイス。
【請求項15】
前記n1個の第1光生成デバイスが、レーザを有し、
前記光生成デバイスが、2700乃至4000Kの範囲から選択されるCCTを持ち、少なくとも80のCRIを持つ白色光を生成するよう構成される請求項14に記載の光生成デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光生成システム、及びこのような光生成システムを有する光生成デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
LEDに対して異なる見る角度(viewing angle)における放射光の色温度の変化は、当技術分野において知られている。例えば、US20110001151A1は、蛍光体がLEDの上に導入される一般的なタイプのLEDパッケージングが「グロブ・イン・ア・カップ(glob-in-a-cup)」方式として知られていることを記載している。LEDチップは、カップ状凹部の底部にあり、蛍光体含有材料(例えば、シリコーン又はエポキシなどの封止材内に分散された蛍光体粒子)が、カップに注入され、カップを満たし、LEDを取り囲み、封止する。次いで、封止材材料が、LEDの周りで前記封止材材料を硬くするために硬化される。しかしながら、このパッケージングは、パッケージに対して異なる見る角度において放射光の色温度の大幅な変化を有するLEDパッケージをもたらし得る。この色の変化は、光が変換材料を通過し得る経路長の違いを含む、多くの要因によって引き起こされ得る。この問題は、蛍光体含有マトリックス材料が、カップであって、LEDが前記カップ内にあるカップの「縁」よりも上に延在するパッケージにおいては悪化する可能性があり、横方向に高い見る角度に(例えば、光軸から90度に)放射される変換光の優勢をもたらす。この結果、LEDパッケージによって放射される白色光は、不均一になり、異なる色又は強度を持つ光の帯又は斑点を有する可能性がある。US20110001151A1は、LED放射プロファイルにおいてLED光を放射する少なくとも1つのLEDと、第1標的波長を散乱させる第1の複数の散乱粒子と、前記第1標的波長とは異なる第2標的波長を散乱させる第2の複数の散乱粒子とを有し、前記第1の散乱粒子及び前記第2の散乱粒子が、前記LED放射プロファイルの均一性を向上させるよう前記LED光を散乱させるよう前記LEDの周りに配設される発光ダイオード(LED)パッケージを提案している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
白色LED光源は、例えば約300lm/mm2までの強度を与えることができるが、静的蛍光体変換レーザ白色光源は、約20.000lm/mm2までの強度さえ与えることができる。Ceドープガーネット(例えば、YAG、LuAG)は、ガーネット母材が非常に高い化学的安定性を有するので、青色レーザ光でポンピングするために使用されることができる最も適切なルミネッセンス変換器であり得る。更に、(例えば、0.5%未満の)低いCe濃度では、温度消光は、約200℃超でしか生じない可能性がある。更に、Ceからの発光は、非常に速い減衰時間を持ち、故に、光飽和の発生が本質的に防止されることができる。例えば反射モード動作と仮定すると、青色レーザ光が、蛍光体に入射する可能性がある。これは、実施形態においては、変換光の発光をもたらす、青色光のほぼ完全な変換を実現する可能性がある。相対的に高い安定性及び熱伝導率を備えるガーネット蛍光体の使用が提案されるのは、この理由のためである。しかしながら、他の蛍光体も適用され得る。極めて高い出力密度が使用される場合、熱管理は依然として課題であり得る。
【0004】
高輝度光源は、投影、ステージ照明、スポット照明、自動車用照明などの用途において使用されることができる。この目的のために、レーザがレーザ光を供給し、例えば(遠隔)蛍光体がレーザ光を変換光に変換するレーザ・蛍光体技術が使用され得る。前記蛍光体は、実施形態においては、熱管理の改善のために、従って、より高い輝度のために、ヒートシンク上に配設されてもよく、又はヒートシンクに挿入されてもよい。
【0005】
このような(レーザ)光源に関連し得る問題のうちの1つは、(セラミック)蛍光体の熱管理である。このようなレーザ光源に関連する他の問題は、コンパクトな高出力デバイスを作成したいという要望であり得る。更に、特に透過モードにおける、蛍光体ベースの照明デバイスの問題は、カラー・オーバー・アングル(color-over-angle)(CoA)問題又はカラー・オーバー・アングル効果としても知られている、色の不均一性であり得る。しかしながら、従来技術において提供される解決策は、相対的に複雑であり、製造ばらつきに影響されやすい可能性がある。更に、光源、又は前記蛍光体の一部、又は樹脂内の散乱粒子、又は前記樹脂の一部の起こり得る劣化も、従来技術の解決策では解決できない可能性がある。
【0006】
従って、代替光生成システムを提供することが、本発明の或る態様であり、前記代替光生成システムは、好ましくは、更に、上記の不利な点のうちの1つ以上を少なくとも部分的に取り除く。本発明は、従来技術の不利な点のうちの少なくとも1つを解消若しくは改善すること、又は有用な代替手段を提供することを目的とし得る。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、第1態様においては、(i)n1個の第1光生成デバイスを含む第1セットと、(ii)第1光学要素と、(iii)ルミネッセンス本体とを有する光生成システム(「システム」)を提供する。前記n1個の第1光生成デバイスは、第1デバイス光を生成するよう構成され得る。更に、前記第1セットは、前記n1個の第1光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイスのk1個の第1サブセットを含み得る。実施形態においては、n1≧3、特にn1≧5である。更に、2≦k1≦n1である。特には、前記ルミネッセンス本体は、前記第1デバイス光の一部をルミネッセンス材料光に変換するよう構成される。更に、特には、前記ルミネッセンス本体は、前記第1デバイス光の一部を透過するよう構成され得る。実施形態においては、前記n1個の第1光生成デバイス及び前記第1光学要素は、第1デバイス光の第1ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成され得る。特には、前記k1個の第1サブセットの(2つ以上の異なる第1サブセットからの)2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1ビームは、前記ルミネッセンス本体の法線に対して異なる第1入射角(α1)を持ち得る。前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の第1強度は、前記第1入射角(α1)に依存する。従って、特には、本発明は、実施形態において、(i)n1個の第1光生成デバイスを含む第1セットと、(ii)第1光学要素と、(iii)ルミネッセンス本体とを有する光生成システムであって、(A)前記n1個の第1光生成デバイスが、第1デバイス光を生成するよう構成され、(B)前記第1セットが、前記n1個の第1光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイスのk1個の第1サブセットを有し、n1≧3、特にn1≧5、且つ2≦k1≦n1であり、(C)前記ルミネッセンス本体が、(i)前記第1デバイス光の一部をルミネッセンス材料光に変換し、(ii)前記第1デバイス光の一部を透過するよう構成され、(D)前記n1個の第1光生成デバイス及び前記第1光学要素が、第1デバイス光の第1ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成され、前記k1個の第1サブセットの(特に2つ以上の異なる第1サブセットからの)2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1ビームが、前記ルミネッセンス本体の法線に対して異なる第1入射角(α1)を持ち、(E)前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の第1強度が、第1入射角(α1)に依存する光生成システムを提供する。前記n1個の第1光生成デバイスは、レーザ及びスーパールミネッセントダイオードのグループから選択される。
【0008】
このようなシステムでは、カラー・オーバー・アングル問題の少なくとも一部を軽減する又は本質的に回避することが可能である可能性がある。前記第1光の強度は、様々な方向に制御され得るのに対して、変換光の分布は、前記第1光が前記ルミネッセンス本体に供給される様々な角度による影響がずっと少ない可能性がある。前記変換光は、例えば、前記第1光が前記ルミネッセンス本体に対して供給される方向に本質的に関係なく、本質的にランバーシアン分布(Lambertian distribution)を有することがある。しかしながら、経路長は角度とともに変化する可能性があるので、より大きな角度においてはより多くの第1光が変換され、より大きな角度においてはより少ない第1光をもたらし、より小さな角度においてはより多くの第1光をもたらす可能性がある。より大きな角度における第1光と比べて、より小さな角度における第1光の強度を減衰させることによって、カラー・オーバー・アングル問題は少なくとも部分的に解決され得る。従って、本発明では、見る角度に実質的に関係なく、より色が均質な光が得られる可能性がある。
【0009】
特には、前記システムは、前記システムの動作モード中、システム光を生成するよう構成され得る。特には、前記システム光は、可視光を有する。特定の実施形態においては、前記システム光のスペクトルパワーの、少なくとも85%のような、少なくとも90%、より特には、(本質的に)100%などの、少なくとも95%のような、かなりの部分が、可視波長範囲内にあってもよい。
【0010】
上記のように、前記光生成システムは、特には、(i)n1個の第1光生成デバイスを含む第1セットと、(ii)第1光学要素と、(iii)ルミネッセンス本体とを含み得る。
【0011】
以下に示すように、1つ以上のセットが存在する場合がある。従って、少なくとも第1セットが存在する。特定の実施形態においては、第1セットしか存在しない場合がある。更に他の実施形態においては、少なくとも第1セット及び第2セットが存在する場合がある。
【0012】
各セットは、特定のスペクトルパワー分布を持つデバイス光を生成するよう構成され得る。特には、それぞれのセットのデバイス光のスペクトルパワーの、少なくとも85%のような、少なくとも90%、より特には、(本質的に)100%などの、少なくとも95%のような、かなりの部分が、可視波長範囲内にあってもよい。
【0013】
各セットは、複数の光生成デバイスを有してもよい。前記光生成デバイスは、(それぞれのセットの)デバイス光を生成するよう構成される。
【0014】
各セットは、サブセットを有してもよい。サブセットは、1つ以上の光生成デバイスを有してもよい。セット内の異なるサブセットは、特には、本質的に同じスペクトルパワー分布を生成するよう生成され得る。しかしながら、異なるサブセット内の光生成デバイスのデバイス光は、異なる角度の下で前記ルミネッセンス本体を照らす可能性がある(下記も参照)。
【0015】
上記のように、前記光生成システムは、特には、(i)n1個の第1光生成デバイスを含む第1セットを含み得る。
【0016】
(以下で更に説明するような)特定の実施形態においては、前記光生成システムは、n2個の第2光生成デバイスを含む第2セットを更に有してもよい。特には、前記第2光生成デバイスは、(前記第1デバイス光とは異なるスペクトルパワー分布を持つ)第2デバイス光を生成するよう構成され得る。
【0017】
前記第1光生成デバイスは、1つ以上の(第1)光源、より特には1つ以上の(第1)固体光源を含み得る。更に、前記第1光生成デバイスは、光学系を有してもよい。前記1つ以上の光源から脱出する、光、即ち、(前記1つ以上の第1光源からの)第1光源光は、実施形態においては、前記光学系を介してビーム成形されてもよい。第1デバイス光は、特には、前記第1光源光を含み得る。より特には、前記第1デバイス光は、前記1つ以上の第1光源の前記(第1光源)光から成り得る。
【0018】
前記第2光生成デバイスは、1つ以上の(第2)光源、より特には1つ以上の(第2)固体光源を含み得る。更に、前記第2光生成デバイスは、光学系を有してもよい。前記1つ以上の光源から脱出する、光、即ち、(前記1つ以上の第2光源からの)第2光源光は、実施形態においては、前記光学系を介してビーム成形されてもよい。第2デバイス光は、特には、前記第2光源光を含み得る。より特には、前記第2デバイス光は、前記1つ以上の第2光源の前記(第2光源)光から成り得る。
【0019】
以下では、前記第1光生成デバイス(の前記光源)及び前記第2光生成デバイス(の前記光源)に適用され得る、光源に関する幾つかの一般的な態様について説明する。
【0020】
「光源」という用語は、原則として、当技術分野において知られている任意の光源に関し得る。それは、従来の(タングステン)電球、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、蛍光灯、LED(発光ダイオード)であってもよい。
【0021】
特定の実施形態においては、前記光源は、(LED又はレーザダイオード(若しくは「ダイオードレーザ」)などの)固体LED光源を有する。
【0022】
「光源」という用語は、2乃至200個の(固体)LED光源などの複数の光源に関することもある。従って、LEDという用語は、複数のLEDを指すこともある。更に、「光源」という用語は、実施形態においては、所謂チップオンボード(COB)光源を指すこともある。「COB」という用語は、特に、包まれてもおらず、接続されてもおらず、PCBのような基板上に直接取り付けられている半導体チップの形態のLEDチップを指す。従って、複数の発光半導体光源が同じ基板に構成されてもよい。実施形態においては、COBは、単一の照明モジュールとして一緒に構成されるマルチLEDチップである。
【0023】
前記光源は、光脱出面(light escape surface)を有する。電球又は蛍光灯のような従来の光源に関しては、前記光脱出面は、ガラス又は石英のエンベロープの外面であり得る。LEDの場合は、前記光脱出面は、例えば前記LEDダイであり得る、又は前記LEDダイに樹脂が塗布される場合、前記樹脂の外面であり得る。原理上、前記光脱出面は、ファイバの終端である可能性もある。脱出面という用語は、特に、前記光源の、光が実際に前記光源から出る又は脱出する部分に関する。前記光源は、光ビームを供給するよう構成される。(従って)前記光源の光出射面からこの光ビームが脱出する。
【0024】
同様に、光生成デバイスは、端部窓(end window)などの光脱出面を含み得る。更に、同様に、光生成システムは、端部窓などの光脱出面を含み得る。
【0025】
「光源」という用語は、発光ダイオード(LED)、共振空洞発光ダイオード(RCLED)、垂直キャビティレーザダイオード(VCSEL)、端面発光レーザなどのような半導体発光デバイスを指し得る。「光源」という用語は、パッシブマトリクス(PMOLED)又はアクティブマトリクス(AMOLED)などの有機発光ダイオード(OLED)を指すこともある。特定の実施形態においては、前記光源は、(LED又はレーザダイオードなどの)固体光源を有する。実施形態においては、前記光源は、LED(発光ダイオード)を有する。「光源」又は「固体光源」という用語は、スーパールミネッセントダイオード(superluminescent diode)(SLED)を指すこともある。
【0026】
LEDという用語は、複数のLEDを指すこともある。更に、「光源」という用語は、実施形態においては、所謂チップオンボード(COB)光源を指すこともある。「COB」という用語は、特に、包まれてもおらず、接続されてもおらず、PCBのような基板上に直接取り付けられている半導体チップの形態のLEDチップを指す。従って、複数の半導体光源が同じ基板に構成されてもよい。実施形態においては、COBは、単一の照明モジュールとして一緒に構成されるマルチLEDチップである。
【0027】
「光源」という用語は、2乃至2000個の固体光源などの複数の(本質的に同一の(又は異なる))光源に関することもある。実施形態においては、前記光源は、LEDなどの単一の固体光源の下流に、又は複数の固体光源の下流に(即ち、例えば複数のLEDによって共有される)、1つ以上のマイクロ光学要素(マイクロレンズのアレイ)を有してもよい。実施形態においては、前記光源は、オンチップ光学系を備えるLEDを有してもよい。実施形態においては、前記光源は、(実施形態においては、オンチップビームステアリングを提供する)(光学系を備える又は備えない)ピクセル化された単一のLEDを有する。
【0028】
実施形態においては、例えば、青色LEDのような青色光源、又は緑色LEDのような緑色光源、及び赤色LEDのような赤色光源などの、前記光源は、その自体として使用される一次放射線を供給するよう構成されてもよい。ルミネッセンス材料(「蛍光体」)を含まないことがある、このようなLEDは、ダイレクトカラーLED(direct color LED)と示されることがある。
【0029】
しかしながら、他の実施形態においては、前記光源は、一次放射線を供給するよう構成されてもよく、前記一次放射線の一部は、二次放射線に変換される。二次放射線は、ルミネッセンス材料による変換に基づき得る。それ故、前記二次放射線は、ルミネッセンス材料放射線と示されることもある。前記ルミネッセンス材料は、実施形態においては、ルミネッセンス材料を含むルミネッセンス材料層又はドームを備えるLEDなどの、前記光源によって含まれてもよい。このようなLEDは、蛍光体変換LED又はPC LED(phosphor converted LED)と示されることがある。他の実施形態においては、前記ルミネッセンス材料は、前記LEDのダイと物理的に接触していないルミネッセンス材料層を備えるLEDのように、前記光源から幾らかの距離を置いて(「遠隔」に)構成されてもよい。従って、特定の実施形態においては、前記光源は、動作中、少なくとも、380乃至470nmの範囲から選択される波長において光を発する光源であり得る。しかしながら、他の波長も可能であり得る。この光は、部分的に、前記ルミネッセンス材料によって使用され得る。
【0030】
実施形態においては、前記光生成デバイスは、ルミネッセンス材料を有してもよい。実施形態においては、前記光生成デバイスは、PC LEDを有してもよい。他の実施形態においては、前記光生成デバイスは、直射LED(direct LED)(即ち、蛍光体なし)を有してもよい。実施形態においては、前記光生成デバイスは、レーザダイオードのような、レーザデバイスを有してもよい。実施形態においては、前記光生成デバイスは、スーパールミネッセントダイオードを有してもよい。従って、特定の実施形態においては、前記光源は、レーザダイオード及びスーパールミネッセントダイオードのグループから選択されてもよい。他の実施形態においては、前記光源は、LEDを有してもよい。
【0031】
前記光源は、特に、光軸(O)、(ビーム形状、)及びスペクトルパワー分布を有する光源光を生成するよう構成され得る。前記光源光は、実施形態においては、レーザについて知られているような帯域幅を有する、1つ以上の帯域を有し得る。
【0032】
「光源」という用語は、(従って、)例えば固体光源のような光生成要素それ自体を指すことがあり、又は例えば、固体光源などの前記光生成要素、並びにルミネッセンス材料を含む要素、及びレンズ、コリメータのような(他の)光学系のうちの1つ以上のパッケージを指すことがある。光変換要素(「変換要素」又は「変換器」)は、ルミネッセンス材料を含む要素を有してもよい。例えば、青色LEDのような固体光源それ自体は、光源である。青色LEDと光変換要素との組み合わせなどの、(光生成要素のような)固体光源と、前記固体光源に光学的に結合される光変換要素との組み合わせは、光源であることもある(が、光生成デバイスと示されることもある)。従って、白色LEDは、光源である(が、例えば(白色)光生成デバイスと示されることもある)。
【0033】
「光源」という用語は、本明細書においては、LED又はレーザダイオード又はスーパールミネッセントダイオードなどの固体光源を含む光源を指すこともある。
【0034】
「光源」という用語は、(従って、)実施形態においては、ルミネッセンス変換材料と組み合わせた光源などの、光の変換に(も)基づいている光源を指すこともある。従って、「光源」という用語は、LEDと、前記LEDの放射線の少なくとも一部を変換するよう構成されるルミネッセンス材料の組み合わせ、又は(ダイオード)レーザと、前記(ダイオード)レーザの放射線の少なくとも一部を変換するよう構成されるルミネッセンス材料の組み合わせを指すこともある。
【0035】
実施形態においては、「光源」という用語は、LEDのような光源と、前記光源によって生成される光のスペクトルパワー分布を変化させ得る光学フィルタとの組み合わせを指すこともある。特に、「光生成デバイス」は、光源、並びに光学フィルタ及び/又はビーム成形要素などのような更なる光学的構成要素を扱うために使用されることがある。
【0036】
「異なる光源」又は「複数の異なる光源」という語句、及び同様の語句は、実施形態においては、少なくとも2つの異なるビン(bin)から選択される複数の固体光源を指し得る。同様に、「同一の光源」又は「複数の同じ光源」という語句、及び同様の語句は、実施形態においては、同じビンから選択される複数の固体光源を指し得る。
【0037】
「固体光源」又は「固体材料光源」という用語、及び同様の用語は、特に、発光ダイオード(LED)、ダイオードレーザ、又はスーパールミネッセントダイオードなどの半導体光源を指し得る。
【0038】
「レーザ光源」という用語は、特にレーザを指す。このようなレーザは、特に、UV、可視、又は赤外において1つ以上の波長を有する、特に、300乃至1500nmなどの、200乃至2000nmのスペクトル波長範囲から選択される波長を有するレーザ光源光を生成するよう構成され得る。「レーザ」という用語は、特に、電磁放射線の誘導放出に基づく光増幅のプロセスを通して光を発するデバイスを指す。
【0039】
特に、実施形態においては、「レーザ」という用語は、固体レーザを指し得る。特定の実施形態においては、「レーザ」若しくは「レーザ光源」という用語、又は同様の用語は、レーザダイオード(又はダイオードレーザ)を指す。
【0040】
従って、実施形態においては、前記光源は、レーザ光源を有する。実施形態においては、「レーザ」又は「固体レーザ」又は「固体材料レーザ」という用語は、セリウムドープリチウムストロンチウム(又はカルシウム)フッ化アルミニウム(Ce:LiSAF、Ce:LiCAF)、クロムドープクリソベリル(アレキサンドライト)レーザ、クロムZnSe(Cr:ZnSe)レーザ、二価サマリウムドープフッ化カルシウム(Sm:CaF2)レーザ、Er:YAGレーザ、エルビウムドープ及びエルビウムイッテルビウムコドープガラスレーザ、F-センターレーザ、ホルミウム(Ho:YAG)レーザ、Nd:YAGレーザ、NdCrYAGレーザ、ネオジウムドープイットリウムカルシウムオキソボレートNd:YCa4O(BO3)3又はNd:YCOB、ネオジウムドープオルトバナジウム酸イットリウム(Nd:YVO4)レーザ、ネオジウムガラス(Nd:ガラス)レーザ、ネオジウムYLF(Nd:YLF)固体レーザ、プロメチウム147ドープリン酸ガラス(147Pm3+:ガラス)固体レーザ、ルビーレーザ(Al2O3:Cr3+)、ツリウムYAG(Tm:YAG)レーザ、チタンサファイア(Ti:サファイア;Al2O3:Ti3+)レーザ、三価ウランドープフッ化カルシウム(U:CaF2)固体レーザ、イッテルビウムドープガラスレーザ(ロッド、プレート/チップ及びファイバ)、イッテルビウムYAG(Yb:YAG)レーザ、Yb2O3(ガラス又はセラミックス)レーザなどのうちの1つ以上を指し得る。
【0041】
例えば、第2及び第3高調波生成の実施形態を含めると、前記光源は、F中心レーザ(F center laser)、オルトバナジウム酸イットリウム(Nd:YVO4)レーザ、プロメチウム147ドープリン酸ガラス(147Pm3+:ガラス)、及びチタンサファイア(Ti:サファイア;Al2O3:Ti3+)レーザのうちの1つ以上を含み得る。例えば、第2及び第3高調波生成を考慮すると、このような光源は、青色光を生成するために使用され得る。
【0042】
実施形態においては、「レーザ」又は「固体レーザ」又は「固体材料レーザ」という用語は、GaN、InGaN、AlGaInP、AlGaAs、InGaAsP、鉛塩、垂直共振器面発光レーザ(vertical cavity surface emitting laser)(VCSEL)、量子カスケードレーザ、ハイブリッドシリコンレーザなどの半導体レーザダイオードのうちの1つ以上を指し得る。
【0043】
レーザは、より短い(レーザ)波長に達するために、アップコンバータ(upconverter)と組み合わされてもよい。例えば、何らかの(三価)希土類イオンで、アップコンバージョン(upconversion)が達成され得る、又は非線形結晶で、アップコンバージョンが達成され得る。他の例においては、色素レーザなどのレーザは、より長い(レーザ)波長に達するために、ダウンコンバータ(downconverter)と組み合わされ得る。
【0044】
以下から導き出され得るように、「レーザ光源」という用語は、複数の(異なる又は同一の)レーザ光源を指すこともある。特定の実施形態においては、「レーザ光源」という用語は、複数のN個の(同一の)レーザ光源を指し得る。実施形態においては、N=2以上である。特定の実施形態においては、Nは、特に少なくとも8などの、少なくとも5であり得る。このやり方においては、より高い輝度が得られ得る。実施形態においては、レーザ光源は、レーザバンク(laser bank)内に配設されてもよい(上記も参照)。前記レーザバンクは、実施形態においては、ヒートシンク、及び/又は光学系、例えば、レーザ光をコリメートするためのレンズを含んでもよい。
【0045】
前記レーザ光源は、レーザ光源光(又は「レーザ光」)を生成するよう構成される。前記光源光は、本質的に、前記レーザ光源光から成っていてもよい。前記光源光は、2つ以上の(異なる又は同一の)レーザ光源のレーザ光源光を有することもある。例えば、2つ以上の(異なる又は同一の)レーザ光源の前記レーザ光源光を有する単一の光ビームを供給するために、前記2つ以上の(異なる又は同一の)レーザ光源の前記レーザ光源光が、光ガイドに結合されてもよい。従って、特定の実施形態においては、前記光源光は、特に、コリメート光源光である。更に他の実施形態においては、前記光源光は、特に、(コリメート)レーザ光源光である。
【0046】
前記レーザ光源光は、実施形態においては、レーザについて知られているような帯域幅を有する、1つ以上の帯域を有し得る。特定の実施形態においては、前記帯域は、10nm以下などの、室温(RT)において20nm未満の範囲内の半値全幅(full width half maximum)(FWHM)を有するものなどの、相対的にシャープな(sharp)線であってもよい。従って、前記光源光は、1つ以上の(狭)帯域を含み得るスペクトルパワー分布(波長の関数としての、エネルギ尺度における強度)を有する。
【0047】
(光源光の)ビームは、(レーザ)光源光の、集束又はコリメートビームであってもよい。「集束」という用語は、特に、小さいスポットに収束していることを指し得る。この小さいスポットは、個別の変換器領域(discrete converter region)にあってもよく、又は前記個別の変換器領域の(わずかに)上流若しくは前記個別の変換器領域の(わずかに)下流にあってもよい。特に、集束及び/又はコリメーションは、(側面における)前記個別の変換器領域における前記ビームの(前記光軸に対して垂直な)断面形状が、(前記光源光が前記個別の変換器領域を照射する場所での)前記個別の変換器領域の(前記光軸に対して垂直な)断面形状よりも、本質的に大きくはないようなものであり得る。集束は、(集束)レンズのような1つ以上の光学系で実行され得る。特に、前記レーザ光源光を集束させるために、2つのレンズが適用されてもよい。コリメーションは、レンズ及び/又は放物面鏡などの、コリメーション要素のような1つ以上の(他の)光学系で実行され得る。実施形態においては、(レーザ)光源光のビームは、実施形態において、≦2°(FWHM)、より特に≦1°(FWHM)、最も特に≦0.5°(FWHM)のような、相対的に高度なコリメートをされてもよい。従って、≦2°(FWHM)は、(高度に)コリメートされた光源光とみなされ得る。(高度な)コリメーションを提供するために、光学系が使用されてもよい(上記も参照)。
【0048】
「固体材料レーザ」という用語、及び同様の用語は、遷移金属イオン及び/又はランタニドイオンのようなイオンをドープした結晶体又はガラス体をベースとしたもののような固体レーザ、ファイバレーザ、フォトニック結晶レーザ、例えば垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)のような半導体レーザなどを指すことがある。
【0049】
「固体光源」という用語、及び同様の用語は、特に、発光ダイオード(LED)、ダイオードレーザ、又はスーパールミネッセントダイオードなどの半導体光源を指し得る。
【0050】
スーパールミネッセントダイオードは、当技術分野においては知られている。スーパールミネッセントダイオードは、レーザダイオード並みの明るさを持ちながら、LEDのように広域スペクトルの低コヒーレンス光を発することができる可能性がある半導体デバイスと示され得る。
【0051】
US2020192017は、例えば、現在の技術では、単一のSLEDは、十分なスペクトル平坦性及び十分な出力で、800乃至900nmの波長範囲において、例えば最大で50乃至70nmの帯域幅にわたって発光することが可能であることを示している。ディスプレイ用途のために使用される可視範囲、即ち、450乃至650nmの波長範囲においては、単一のSLEDは、現在の技術では、最大で10乃至30nmの帯域幅にわたって発光することが可能である。これらの発光帯域幅は、赤色(640nm)、緑色(520nm)及び青色(450nm)、即ち、RGBの発光を必要とするディスプレイ又はプロジェクタ用途のためには小さすぎる。更に、スーパールミネッセントダイオードは、とりわけ、著者が、Szymon Stanczyk、Anna Kafar、Dario Schiavon、Stephen Najda、Thomas Slight、Piotr Perlinであり、書籍編集者が、Fabrizio Roccaforte、Mike Leszczynskiである、2020年8月3日に初めて出版された「Edge Emitting Laser Diodes and Superluminescent Diodes」 https://doi.org/10.1002/9783527825264.ch9の第9.3章 superluminescent diodesに記載されている。この書籍、特に第9.3章は、参照により本明細書に盛り込まれる。前記書籍においては、とりわけ、スーパールミネッセントダイオード(SLD)は、レーザダイオードの特徴と発光ダイオードの特徴とを兼ね備える放射体(emitter)であることが示されている。SLD放射体は誘導放出を利用する。このことは、これらのデバイスがレーザダイオードの電流密度と同様の電流密度で動作することを意味する。LDとSLDとの主な違いは、後者の場合には、デバイス導波路が、定在波の形成及びレーザ発振を防止する特別なやり方で設計されることがあることである。それでも、導波路の存在は、光の高い空間コヒーレンスを持つ高品質の光ビームの放射を保証するが、前記光は、同時に、低い時間コヒーレンスを特徴とする。現在、窒化物SLDの最も成功した設計は、曲がった、湾曲した、又は傾斜した導波路形状(waveguide geometry)、及び傾斜したファセット形状(facet geometry)である一方で、全ての場合において、
図9.10において示されているように、前記導波路の前端部が、デバイスファセットと傾斜して接する。傾斜した前記導波路は、前記ファセットから前記導波路への光を、デバイスチップの損失の多い非ポンピング領域(unpumped area)へと外部に向けることによって、前記光の反射を抑制する。従って、SLDは、特に、自然放出光がデバイスの活性領域における誘導放出によって増幅される半導体光源であり得る。このような発光は、「スーパールミネッセンス」と呼ばれる。スーパールミネッセントダイオードは、レーザダイオードの高い出力及び輝度と、従来の発光ダイオードの低いコヒーレンスを兼ね備える。光源の低い(時間的)コヒーレンスには、スペックルが、大幅に低減される又は見えないという利点があり、発光のスペクトル分布は、レーザダイオードに比べてはるかに広く、このことは、照明用途により適している可能性がある。特には、電流を変化させることによって、前記スーパールミネッセントダイオードのスペクトルパワー分布は変化し得る。このやり方においては、前記スペクトルパワー分布が制御されることができる(例えば、Abdullah A. Alatawiらによる、Optics Express Vol. 26, Issue 20, pp. 26355-26364, https://doi.org/10.1364/OE.26.026355も参照されたい)。
【0052】
垂直共振器面発光レーザ、即ち、VCSELは、当技術分野においては知られており、特に、ウェハから個々のチップを切り出すことによって形成される表面から放射する端面発光半導体レーザ(面内レーザ)とは対照的に、上面から垂直なレーザビーム放射を備える半導体レーザダイオードの一種であり得る。当技術分野においては知られているように、VCSELは、放射波長が調整可能であり得る。例えば、Dupontらによる、Applied Physics Letters 98(16):161105 - 161105-3, DOI:10.1063/1.3569591、又はWendi Changらによる、Applied Physics Letters 105(7):073303, DOI:10.1063/1.4893758、又はThor Ansbaekによる、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 19(4):1702306-1702306, DOI:10.1109/JSTQE.2013.2257164、又はC.J. Chang-Hasnainによる、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (Volume: 6, Issue: 6, Nov.-Dec. 2000), DOI:10.1109/2944.902146、参照により本明細書に盛り込まれる全ての文献が、放射波長調整可能VCSELについて記載している。特に、電圧を変化させることによって、前記VCSELのスペクトルパワー分布は変化し得る。
【0053】
光生成デバイスは、各サブセットは、本質的に同じスペクトルパワー分布を有する光源光を生成するよう構成される1つ以上の光源を含むが、異なるサブセットの光源は、異なるスペクトル分布を有する光源光を生成するよう構成される、光源の2つ以上のサブセットなどの、複数の異なる光源を有してもよい。このような実施形態においては、前記制御システムは、前記複数の光源を制御するよう構成され得る。特定の実施形態においては、前記制御システムは、光源のサブセットを個別に制御し得る(更に下記も参照)。
【0054】
上記のように、前記n1個の第1光生成デバイスは、第1デバイス光を生成するよう構成される。前記n1個の第1光生成デバイスは、380乃至495nmの範囲から選択される波長を持つ第1デバイス光を生成するよう構成される。特には、前記n1個の第1光生成デバイスは、380乃至495nmの範囲から選択される重心波長を持つ第1デバイス光を生成するよう構成され得る。従って、前記第1デバイス光の本質的に全てのスペクトルパワー、特には、少なくとも90%のような、少なくとも85%、より特には、(本質的に)100%などの、少なくとも95%は、380乃至495nmの波長範囲内にあり得る。実施形態においては、前記第1デバイス光の前記重心波長は、380乃至440nmの範囲から選択され得る(特には紫色光であり得る)。他の実施形態においては、前記第1デバイス光の前記重心波長は、440乃至495nmの範囲から選択され得る(特には青色光であり得る)。
【0055】
λcとも示される「重心波長」という用語は、当技術分野において知られており、光エネルギの半分がより短い波長にあり、光エネルギの半分がより長い波長にある波長値を指し、値はナノメートル(nm)単位で示される。それは、式λc=Σλ*I(λ)/(ΣI(λ)によって表されるような、スペクトルパワー分布の積分を2等分に分ける波長であり、総和は、関心のある波長範囲にわたるものであり、I(λ)は、スペクトルエネルギ密度である(即ち、積分強度に正規化された発光帯域にわたる波長及び強度の積の積分である)。前記重心波長は、例えば、動作状態において決定されてもよい。
【0056】
特には、前記第1セットは、少なくとも2つの、更により特には、より特には少なくとも5つのような、少なくとも3つの第1光生成デバイスを含み得る。更に、前記第1セットは、少なくとも2つの第1サブセットを有してもよい。特定の実施形態においては、前記第1セットは、2つのサブセットから成る。他の実施形態においては、前記第1セットは、少なくとも3つの第1サブセットを有してもよい。上記のように、前記第1セット内の前記第1光生成デバイスは、実施形態においては、動作中に生成されるスペクトルパワー分布に関して本質的に同じであり得る。
【0057】
従って、実施形態においては、前記第1セットは、前記n1個の第1光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイスのk1個の第1サブセット有し、n1≧3、特にn1≧5、且つ2≦k1≦n1である。特には、前記n1個の第1光生成デバイスは、レーザを有してもよい。従って、特定の実施形態においては、各第1光生成デバイスは、レーザダイオードを有してもよい。
【0058】
特には、実施形態においては、前記n1個の第1光生成デバイスは、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)を有する。従って、前記第1光生成デバイスは、VCSELを有してもよい。特定の実施形態においては、前記第1光生成デバイスは、k1チャンネルVCSELのような、(第1)多チャンネルVCSELによって提供される。
【0059】
以下では、最初に、前記ルミネッセンス本体に関する幾つかの態様及び実施形態について説明して、その後、(特に第1光学要素と組み合わせた)前記光生成デバイス及び前記ルミネッセンス本体の配置の態様及び実施形態に戻る。
【0060】
前記ルミネッセンス本体は、ルミネッセンス材料を有する。特には、前記ルミネッセンス材料は、前記第1デバイス光の少なくとも一部をルミネッセンス材料光に変換するよう構成される。
【0061】
「ルミネッセンス材料」という用語は、特に、第1放射線、特にUV放射線及び青色放射線のうちの1つ以上を、第2放射線に変換することができる材料を指す。一般に、前記第1放射線と前記第2放射線とは、異なるスペクトルパワー分布を有する。従って、「ルミネッセンス材料」という用語の代わりに、「ルミネッセンス変換器」又は「変換器」という用語が適用されることもある。一般に、前記第2放射線は、前記第1放射線よりも大きい波長の所にスペクトルパワー分布を有し、これは、所謂ダウンコンバージョンの場合である。しかしながら、特定の実施形態においては、前記第2放射線は、前記第1放射線よりも小さい波長の所に強度を持つスペクトルパワー分布を有し、これは、所謂アップコンバージョンの場合である。
【0062】
実施形態においては、前記「ルミネッセンス材料」は、特に、放射線を、例えば可視光及び/又は赤外光に変換することができる材料を指す場合がある。例えば、実施形態においては、前記ルミネッセンス材料は、UV放射線及び青色放射線のうちの1つ以上を、可視光に変換することができる場合がある。前記ルミネッセンス材料は、特定の実施形態においては、放射線を赤外放射線(IR)に変換する場合もある。従って、前記ルミネッセンス材料は、放射線で励起されると、放射線を放出する。一般に、前記ルミネッセンス材料は、ダウンコンバータであり、即ち、より小さい波長の放射線が、より大きい波長(λex<λem)を持つ放射線に変換されるが、特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス材料は、アップコンバータ・ルミネッセンス材料を有する場合があり、即ち、より大きい波長の放射線が、より小さい波長(λex>λem)を持つ放射線に変換される。
【0063】
実施形態においては、「ルミネッセンス」という用語は、リン光を指すことがある。実施形態においては、「ルミネッセンス」という用語は、蛍光を指すこともある。「ルミネッセンス」という用語の代わりに、「発光」という用語が適用されることもある。従って、「第1放射線」及び「第2放射線」という用語は、それぞれ、励起放射線及び発光(放射線)を指すことがある。同様に、「ルミネッセンス材料」という用語は、実施形態においては、リン光及び/又は蛍光を指すことがある。
【0064】
「ルミネッセンス材料」という用語は、複数の異なるルミネッセンス材料を指すこともある。可能なルミネッセンス材料の例を以下に示す。従って、「ルミネッセンス材料」という用語は、特定の実施形態においては、ルミネッセンス材料組成物を指すこともある。
【0065】
実施形態においては、ルミネッセンス材料は、それぞれ、特に三価セリウム又は二価ユーロピウムをドープした、ガーネット及び窒化物から選択される。「窒化物」という用語は、酸窒化物又はニトリドシリケートなどを指すこともある。
【0066】
特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス材料は、A3B5O12:Ceタイプのルミネッセンス材料を含み、Aは、実施形態においては、Y、La、Gd、Tb及びLuのうちの1つ以上、特に、Y、Gd、Tb及びLuのうちの(少なくとも)1つ以上を含み、Bは、実施形態においては、Al、Ga、In及びScのうちの1つ以上を含む。特に、Aは、特にY及びLuのうちの1つ以上のような、Y、Gd及びLuのうちの1つ以上を含み得る。特に、Bは、Al及びGaのうちの1つ以上、より特に、本質的にAlだけのような、少なくともAlを含み得る。従って、特に適切なルミネッセンス材料は、セリウムを含むガーネット材料(cerium comprising garnet material)である。ガーネットの実施形態は、特に、A3B5O12ガーネットを含み、Aは、少なくともイットリウム又はルテチウムを含み、Bは、少なくともアルミニウムを含む。このようなガーネットは、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、又はセリウムとプラセオジムとの組み合わせをドープしている可能性があるが、特にCeをドープしている可能性がある。特に、Bは、アルミニウム(Al)を含むが、Bは、ガリウム(Ga)及び/又はスカンジウム(Sc)及び/又はインジウム(In)も、部分的に、特に最大でAlの約20%、より特に最大でAlの約10%含んでもよい(即ち、Bイオンは、本質的に、90モル%以上のAlと、10モル%以下のGa、Sc及びInのうちの1つ以上とから成る)。Bは、特に、最大で約10%のガリウムを含んでもよい。別の変形例においては、B及びOは、少なくとも部分的にSi及びNに置き換えられてもよい。元素Aは、特に、イットリウム(Y)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、及びルテチウム(Lu)から成るグループから選択され得る。更に、Gd及び/又はTbは、特に、Aの約20%の量までしか存在しない。特定の実施形態においては、ガーネットルミネッセンス材料は、(Y1-xLux)3B5O12:Ceを含み、xは、0以上且つ1以下である。「:Ce」という用語は、ルミネッセンス材料中の金属イオンの一部(即ち、ガーネットにおいては、「A」イオンの一部)が、Ceに置き換えられることを示している。例えば、(Y1-xLux)3Al5O12:Ceの場合には、Y及び/又はLuの一部が、Ceに置き換えられる。このことは、当業者には知られている。Ceは、Aを、一般に10%以下置き換え、一般に、Ce濃度は、(Aに対して)0.1乃至4%、特に0.1乃至2%の範囲内である。1%のCe及び10%のYと仮定すると、完全に正しい式は、(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12となり得る。ガーネットにおけるCeは、当業者には知られているように、実質的に三価状態にある、又は三価状態にしかない。
【0067】
実施形態においては、ルミネッセンス材料は、(従って)A3B5O12を含み、特定の実施形態においては、B-Oの最大10%が、Si-Nによって置き換えられ得る。
【0068】
特定の実施形態においては、ルミネッセンス材料は、(Yx1-x2-x3A'x2Cex3)3(Aly1-y2B'y2)5O12を含み、x1+x2+x3=1であり、x3>0であり、0<x2+x3≦0.2であり、y1+y2=1であり、0≦y2≦0.2であり、A'は、ランタニドから成るグループから選択される1つ以上の元素を含み、B'は、Ga、In及びScから成るグループから選択される1つ以上の元素を含む。実施形態においては、x3は、0.001乃至0.1の範囲から選択される。本発明においては、特に、x1>0.2などの、少なくとも0.8のような、x1>0である。Yを備えるガーネットは、適切なスペクトルパワー分布を提供し得る。
【0069】
特定の実施形態においては、B-Oの最大10%が、Si-Nに置き換えられ得る。ここでは、B-OにおけるBは、Al、Ga、In及びScのうちの1つ以上を指し(且つOは、酸素を指し)、特定の実施形態においては、B-Oは、Al-Oを指す場合がある。上記のように、特定の実施形態においては、x3は、0.001乃至0.04の範囲から選択され得る。特に、このようなルミネッセンス材料は、適切なスペクトル分布を有し(但し、下記参照)、相対的に高い効率を有し、相対的に高い熱安定性を有し、(第1光源光及び第2光源光(並びに光学フィルタ)と組み合わせて)高いCRIを可能にし得る。従って、特定の実施形態においては、Aは、Lu及びGdから成るグループから選択され得る。その代わりに、又は加えて、Bは、Gaを含み得る。従って、実施形態においては、ルミネッセンス材料は、(Yx1-x2-x3(Lu,Gd)x2Cex3)3(Aly1-y2Gay2)5O12を含み、Lu及び/又はGdが利用可能であってもよい。更により特には、x3は、0.001乃至0.1の範囲から選択され、0<x2+x3≦0.1であり、0≦y2≦0.1である。更に、特定の実施形態においては、B-Oの最大1%が、Si-Nに置き換えられ得る。ここで、百分率は、(当技術分野において知られているように)モルを指し、例えば、EP3149108も参照されたい。更に他の特定の実施形態においては、ルミネッセンス材料は、(Yx1-x3Cex3)3Al5O12を含み、x1+x3=1であり、0<x3≦0.2であり、0.001乃至0.1などである。
【0070】
特定の実施形態においては、光生成デバイスは、セリウムを含むガーネットのタイプから選択されるルミネッセンス材料しか含まないことがある。もっと他の特定の実施形態においては、光生成デバイスは、(Yx1-x2-x3A'x2Cex3)3(Aly1-y2B'y2)5O12などの、単一のタイプのルミネッセンス材料を含む。従って、特定の実施形態においては、前記光生成デバイスは、ルミネッセンス材料を有し、前記ルミネッセンス材料の少なくとも85重量%、更により特に少なくとも約90重量%、例えば更にもっとより特に少なくとも約95重量%が、(Yx1-x2-x3A'x2Cex3)3(Aly1-y2B'y2)5O12を含む。ここで、A'は、ランタニドから成るグループから選択される1つ以上の元素を含み、B'は、Ga、In及びScから成るグループから選択される1つ以上の元素を含み、x1+x2+x3=1であり、x3>0であり、0<x2+x3≦0.2であり、y1+y2=1であり、0≦y2≦0.2である。特に、x3は、0.001乃至0.1の範囲から選択される。実施形態においては、x2=0であることに留意されたい。その代わりに、又は加えて、実施形態においては、y2=0である。
【0071】
特定の実施形態においては、Aは、特に、少なくともYを含んでもよく、Bは、特に、少なくともAlを含んでもよい。
【0072】
その代わりに、又は加えて、前記ルミネッセンス材料は、A3Si6N11:Ce3+タイプのルミネッセンス材料を含んでもよく、Aは、実施形態においてはLa及びYのうちの1つ以上などの、Y、La、Gd、Tb及びLuのうちの1つ以上を含む。
【0073】
実施形態においては、ルミネッセンス材料は、その代わりに、又は加えて、M2Si5N8:Eu2+及び/又はMAlSiN3:Eu2+及び/又はCa2AlSi3O2N5:Eu2+などのうちの1つ以上を含んでもよく、Mは、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上、特に実施形態においては、少なくともSrを含む。従って、実施形態においては、ルミネッセンス材料は、(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu及び(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euから成るグループから選択される1つ以上の材料を含んでもよい。これらの化合物において、ユーロピウム(Eu)は、実質的に二価のものである、又は二価のものしかなく、示されている二価カチオンのうちの1つ以上を置き換える。一般に、Euは、カチオンの10%よりも多い量では存在せず、Euの存在は、特に、Euが置き換えるカチオンに対して、約0.5乃至10%の範囲内、より特に約0.5乃至5%の範囲内である。「:Eu」という用語は、金属イオンの一部が、Eu(これらの例においてはEu2+)に置き換えられることを示している。例えば、CaAlSiN3:Euにおいて2%のEuと仮定すると、正しい式は、(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3となり得る。二価ユーロピウムは、一般に、上記の二価アルカリ土類カチオンなどの、二価カチオン、特にCa、Sr又はBaを置き換える。材料(Ba,Sr,Ca)S:Euは、MS:Euと示されることもあり、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)から成るグループから選択される1つ以上の元素であり、特に、Mは、この化合物においては、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、より特にカルシウムを含む。ここで、Euが、導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置き換える。更に、材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euは、M2Si5N8:Euと示されることもあり、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)から成るグループから選択される1つ以上の元素であり、特に、Mは、この化合物においては、Sr及び/又はBaを含む。更なる特定の実施形態においては、Mは、Sr及び/又はBa(Euの存在は考慮に入れていない)から成り、Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即ち、75%のBa;25%のSr)のような、特に50乃至100%、より特に50乃至90%のBa、及び50乃至0%、特に50乃至10%のSrから成る。ここで、Euが、導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置き換える。同様に、材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Euは、MAlSiN3:Euと示されることもあり、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)から成るグループから選択される1つ以上の元素であり、特に、Mは、この化合物においては、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、より特にカルシウムを含む。ここで、Euが、導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置き換える。上記のルミネッセンス材料におけるEuは、当業者には知られているように、実質的に二価状態にある、又は二価状態にしかない。
【0074】
実施形態においては、赤色ルミネッセンス材料は、(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu及び(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euから成るグループから選択される1つ以上の材料を含んでもよい。これらの化合物において、ユーロピウム(Eu)は、実質的に二価のものである、又は二価のものしかなく、示されている二価カチオンのうちの1つ以上を置き換える。一般に、Euは、カチオンの10%よりも多い量では存在せず、Euの存在は、特に、Euが置き換えるカチオンに対して、約0.5乃至10%の範囲内、より特に約0.5乃至5%の範囲内である。「:Eu」という用語は、金属イオンの一部が、Eu(これらの例においてはEu2+)に置き換えられることを示している。例えば、CaAlSiN3:Euにおいて2%のEuと仮定すると、正しい式は、(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3となり得る。二価ユーロピウムは、一般に、上記の二価アルカリ土類カチオンなどの、二価カチオン、特にCa、Sr又はBaを置き換える。
【0075】
材料(Ba,Sr,Ca)S:Euは、MS:Euと示されることもあり、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)から成るグループから選択される1つ以上の元素であり、特に、Mは、この化合物においては、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、より特にカルシウムを含む。ここで、Euが、導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置き換える。
【0076】
更に、材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euは、M2Si5N8:Euと示されることもあり、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)から成るグループから選択される1つ以上の元素であり、特に、Mは、この化合物においては、Sr及び/又はBaを含む。更なる特定の実施形態においては、Mは、Sr及び/又はBa(Euの存在は考慮に入れていない)から成り、Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即ち、75%のBa;25%のSr)のような、特に50乃至100%、より特に50乃至90%のBa、及び50乃至0%、特に50乃至10%のSrから成る。ここで、Euが、導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置き換える。
【0077】
同様に、材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Euは、MAlSiN3:Euと示されることもあり、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)から成るグループから選択される1つ以上の元素であり、特に、Mは、この化合物においては、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、より特にカルシウムを含む。ここで、Euが、導入され、M(即ち、Ba、Sr及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置き換える。
【0078】
上記のルミネッセンス材料におけるEuは、当業者には知られているように、実質的に二価状態にある、又は二価状態にしかない。
【0079】
青色ルミネッセンス材料は、YSO(Y2SiO5:Ce3+)、若しくは同様の化合物、又はBAM(BaMgAl10O17:Eu2+)、若しくは同様の化合物を含んでもよい。
【0080】
「ルミネッセンス材料」という用語は、本明細書においては、特に、無機ルミネッセンス材料に関する。
【0081】
「ルミネッセンス材料」という用語の代わりに、「蛍光体」という用語が適用されることもある。これらの用語は、当業者には知られている。
【0082】
その代わりに、又は加えて、他のルミネッセンス材料が適用されることもある。例えば、量子ドット及び/又は有機色素が、適用されてもよく、随意に、例えばPMMA又はポリシロキサンなどのようなポリマのような、透過性マトリックスに埋め込まれてもよい。
【0083】
量子ドットは、一般にわず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さい結晶である。量子ドットは、入射光によって励起されるときに、前記結晶のサイズ及び材料によって決定されている色の光を発する。従って、ドットのサイズを適合させることによって、特定の色の光が生成されることができる。可視域で発光する、最も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)などのシェルを備えるセレン化カドミウム(CdSe)をベースにしている。リン化インジウム(InP)、並びに硫化銅インジウム(CuInS2)及び/又は硫化銀インジウム(AgInS2)などの、カドミウムを含まない量子ドットも、使用されることができる。量子ドットは非常に狭い発光帯域を示し、従って、量子ドットは飽和色を示す。更には、発光色は、量子ドットのサイズを適合させることによって、容易に調整されることができる。本発明においては、当技術分野において知られている任意のタイプの量子ドットが使用され得る。しかしながら、環境に関する安全性及び懸念の理由で、カドミウムを含まない量子ドット、又は少なくともカドミウム含有量が非常に少ない量子ドットを使用することが好ましい場合がある。
【0084】
量子ドットの代わりに、又は量子ドットに加えて、他の量子閉じ込め構造が使用されることもある。「量子閉じ込め構造」は、本願との関連においては、例えば、量子井戸、量子ドット、量子ロッド、トライポッド、テトラポッド、又はナノワイヤなどとして理解されたい。
【0085】
有機蛍光体も使用されることができる。適切な有機蛍光体材料の例は、ペリレン誘導体をベースとした有機ルミネッセンス材料、例えば、BASFによってLumogen(登録商標)という名称で販売されている化合物である。適切な化合物の例は、Lumogen(登録商標)Red F305、Lumogen(登録商標)Orange F240、Lumogen(登録商標)Yellow F083、及びLumogen(登録商標)F170を含むが、これらに限定されない。
【0086】
異なるルミネッセンス材料は、異なるスペクトルパワー分布のそれぞれのルミネッセンス材料光を有し得る。その代わりに、又は加えて、このような異なるルミネッセンス材料は、特に、異なるカラーポイント(又は主波長)を有し得る。
【0087】
上記のように、他のルミネッセンス材料も可能であり得る。従って、特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス材料は、二価ユーロピウム含有窒化物、二価ユーロピウム含有酸窒化物、二価ユーロピウム含有ケイ酸塩、セリウムを含むガーネット、及び量子構造のグループから選択される。量子構造は、例えば、量子ドット又は量子ロッド(又は他の量子型粒子)(上記参照)を含み得る。量子構造は、量子井戸も含み得る。量子構造は、フォトニック結晶も含み得る。
【0088】
前記ルミネッセンス材料は、少なくとも50nmのような、少なくとも40nmの(前記ルミネッセンス材料光の)半値全幅の発光帯域が得られるように選ばれ得る。例えば、前記ルミネッセンス材料は、少なくとも60nmの半値全幅の発光帯域が得られるように選ばれ得る。これは、例えば、(本明細書において記載されているような)3価セリウムを含むガーネットルミネッセンス材料の場合であり得る。従って、特には、前記ルミネッセンス材料は、広帯域放射体を含み得る。前記ルミネッセンス材料は、複数の広帯域放射体を有することもある。特に、前記第1デバイス光の少なくとも一部及び/又は前記第2デバイス光の少なくとも一部を変換するために、2つ以上のルミネッセンス材料が適用される場合、前記2つ以上のルミネッセンス材料のうちの少なくとも2つは、各々が、少なくとも50nmのような、少なくとも40nmの(前記ルミネッセンス材料光の)半値全幅を持つ発光帯域を有するそれぞれのルミネッセンス材料光を供給するよう構成され得る。
【0089】
特には、前記ルミネッセンス材料光は、可視光を含み得る。「可視」、「可視光」又は「可視発光」という用語、及び同様の用語は、約380乃至780nmの範囲内に1つ以上の波長を有する光を指す。本明細書においては、「光」という用語が可視光のみを指すことが文脈から明らかな場合を除き、「光」及び「放射線」という用語は交換可能に使用される。従って、「光」及び「放射線」という用語は、UV放射線、可視光、及びIR放射線を指すことがある。特に照明アプリケーションのための、特定の実施形態においては、「光」及び「放射線」という用語は、(少なくとも)可視光を指す。
【0090】
特には、前記ルミネッセンス材料は、ルミネッセンス本体に含まれる。前記ルミネッセンス本体は、自己支持層(self-supporting layer)のような、層であってもよい。前記ルミネッセンス本体はまた、コーティングであってもよい。特には、前記ルミネッセンス本体は、本質的に自己支持型のものであり得る。実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、セラミック体又は単結晶体であってもよい。従って、前記ルミネッセンス材料は、実施形態においては、例えばセリウムを含むガーネットルミネッセンス材料で可能であるような、セラミック体又は単結晶体として提供されてもよい(本明細書の他の箇所参照)。他の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、前記ルミネッセンス材料が埋め込まれている光透過体を有してもよい。例えば、前記ルミネッセンス本体は、ガラス体であって、前記ガラス体に埋め込まれているルミネッセンス材料を備えるガラス体を有してもよい。あるいは、ガラスそれ自体がルミネッセンス発光性のものであってもよい。他の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、ポリマ体であって、前記ポリマ体に埋め込まれているルミネッセンス材料を備えるポリマ体を有してもよい。
【0091】
前記ルミネッセンス材料本体は、前記反射モードで構成されてもよく、又は前記透過モードで構成されてもよい。前記透過モードにおいては、前記光源光を前記ルミネッセンス材料光に混ぜることが相対的に容易であり得る。このことは、望ましいスペクトルパワー分布を生成するのに有用であり得る。前記反射モードにおいては、前記ルミネッセンス本体のかなりの部分が、ヒートシンク又はヒートスプレッダのような熱伝導性要素と熱的に接触し得るので、熱管理がより容易であり得る。前記反射モードにおいては、前記光源光の一部が、実施形態においては、前記ルミネッセンス材料及び/又は反射器によって反射され、前記ルミネッセンス材料光に混ざり得る。(前記反射モードにおいては、)前記ルミネッセンス材料の下流に前記反射器が構成されてもよい。
【0092】
特には、前記ルミネッセンス本体は、前記透過モードで構成される。従って、前記ルミネッセンス本体は、特に、前記第1光生成デバイスの下流に構成され得る。「上流」及び「下流」という用語は、光生成手段(ここでは、特に、前記光源)からの光の伝搬に対するアイテム又は特徴の配置に関し、前記光生成手段からの光ビーム内の第1位置に対して、前記光生成手段により近い前記光ビーム内の第2位置は「上流」であり、前記光生成手段からより遠く離れた前記光ビーム内の第3位置は「下流」である。従って、前記ルミネッセンス本体は、前記第1光生成デバイスと受光関係にあるよう構成され得る。「受光関係」という用語、及び同様の用語は、(光生成デバイス又は光生成要素又は光生成システムのような)光源の動作中に物品がその光源からの光を受け取り得ることを示すことがある。従って、前記物品は、その光源の下流に構成され得る。前記光源と前記物品との間に、光学系が構成されてもよい。
【0093】
前記ルミネッセンス本体は、任意の形状を有してもよい。しかしながら、一般に、前記ルミネッセンス本体は、(前記ルミネッセンス本体の)高さを規定する、2つの本質的に平行な面を有してもよい。更に、前記ルミネッセンス本体は、2つの本質的に平行な面を架橋する(bridge)端面を有してもよい。前記端面は、1次元又は2次元において湾曲されてもよい。前記端面は、平面のものであってもよい。前記ルミネッセンス本体は、矩形又は円形の断面を有してもよいが、他の断面も可能であり得る。前記2つの本質的に平行な面は、特に前記ルミネッセンス本体の最大の外部領域を供給し得るので、「主面」と示されることもある。
【0094】
実施形態においては、前記本体は、横寸法の幅若しくは長さ(W1若しくはL1)又は直径(D)及び厚さ又は高さ(H1)を有する。実施形態においては、(i)D≧H1、又は(ii)W1≧H1且つ/若しくはL1≧H1である。ルミネッセンスタイルは、透明又は光散乱性であってもよい。実施形態においては、前記タイルは、セラミックルミネッセンス材料を有してもよい。特定の実施形態においては、特にL1≦5mm、より特にL1≦3mm、最も特にL1≦2mmのような、L1≦10mmである。特定の実施形態においては、特にW1≦5mm、より特にW1≦3mm、最も特にW1≦2mmのような、W1≦10mmである。特定の実施形態においては、特にH1≦5mm、より特にH1≦3mm、最も特にH1≦2mmのような、H1≦10mmである。特定の実施形態においては、特にD≦5mm、より特にD≦3mm、最も特にD≦2mmのような、D≦10mmである。特定の実施形態においては、前記本体は、実施形態において、50μm乃至1mmの範囲内の厚さを有してもよい。更に、前記本体は、100μm乃至10mmの範囲内の横寸法(幅/直径)を有してもよい。更に他の特定の実施形態においては、(i)D>H1又は(ii)W1>H1且つW1>H1である。特に、長さ、幅及び直径のような前記横寸法は、前記高さより、少なくとも5倍のような、少なくとも2倍大きい。特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、第1長さL1、第1高さH1及び第1幅W1を有し、H1≦0.5*L1且つH1≦0.5*W1である。
【0095】
特には、前記第1デバイス光の少なくとも一部は、前記ルミネッセンス本体を介して透過される。従って、実施形態においては、前記システム光は、第1デバイス光(及びルミネッセンス材料光)を含み得る。それ故、実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、(i)前記第1デバイス光の一部をルミネッセンス材料光に変換し、(ii)前記第1デバイス光の一部を透過するよう構成され得る。
【0096】
上記のように、前記システムは、第1光学要素を更に有してもよい。「第1光学要素」という用語は、複数の(異なる)第1光学要素を指すこともある。特には、前記第1光生成デバイス及び前記第1光学要素は、第1デバイス光の少なくとも2つの束が異なる角度の下で前記ルミネッセンス本体を照らすように構成される。前記第1デバイス光の少なくとも2つの束は、前記k1個の第1サブセットのうちの少なくとも2つの第1サブセットによって供給され得る。前記ビームの方向は、前記ビームの光軸に沿っていることがある。
【0097】
特には、前記光軸は、経路であって、光が、前記経路に沿って、前記光生成要素、ここでは特に前記(第1)光生成デバイスから始まるシステム内を伝搬する経路を規定する仮想線として定義され得る。特には、前記光軸は、最も高い放射束を持つ光の方向と一致し得る。
【0098】
前記第1光学要素は、前記第1デバイス光を前記ルミネッセンス本体に集束させるよう構成され得る。実施形態においては、前記第1光学要素は、単一のレンズを有してもよい。実施形態においては、前記第1光学要素は、光軸を有してもよい。特定の実施形態においては、前記第1光学要素の前記光軸は、前記ルミネッセンス本体の法線に対して本質的に平行に構成され得る。前記第1光学要素は、前記第1光学要素の上流に構成される2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1光ビームの平行な光軸が、相互角度を取得し、前記ルミネッセンス本体に到達するときにはもはや平行でないように構成されてもよい。従って、前記第1光生成デバイスの第1デバイス光のビームは、前記第1光学要素と平行に供給されてもよい。しかしながら、他の実施形態においては、2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1光ビームは、前記第1光学要素に対して相互角度を持って供給されてもよい。実施形態においては、前記第1光学要素は、集束機能を有することがあるので、前記相互角度は、前記第1光学要素の下流でより大きいことがある。前記ルミネッセンス本体の法線は、特に、前記ルミネッセンス本体の上流面の法線であり得る。これは、実施形態においては、前記主面のうちの1つであり得る(上記も参照)。
【0099】
それ故、実施形態においては、前記n1個の第1光生成デバイス及び前記第1光学要素は、第1デバイス光の第1ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成されてもよく、前記k1個の第1サブセットの(2つ以上の異なる第1サブセットからの)2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1ビーム(特にそれらの光軸)は、前記ルミネッセンス本体の法線に対して異なる第1入射角(α1)を持つ。特定の実施形態においては、前記k1個の第1サブセットの2つ以上の第1光生成デバイスの2つ以上の第1ビームのうちの少なくとも2つは、実施形態においては15乃至135°の範囲から選択されるような、例えば15乃至90°の範囲から選択されるような、10乃至135°などの、5乃至175°の範囲から選択される相互角度(γ)で異なる前記ルミネッセンス本体の前記法線に対する第1入射角(α1)を持つ。
【0100】
実施形態においてカラー・オーバー・アングル効果を補償するために、(前記法線に対して)異なる角度を持つだけでなく、ビームの強度が前記角度に依存し得る第1放射線のビームを前記ルミネッセンス本体に供給することが望ましい場合がある。特定の実施形態においては、前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の第1強度は、前記第1入射角(α1)に依存し得る。上記のように、実施形態においては、第1デバイス光のより傾けられているビームが、より傾けられていないビーム、又は前記ルミネッセンス本体に本質的に垂直なビームよりも高い強度を持ち得ることが望ましい場合がある。前記動作モードにおいて、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の前記第1強度は、第1入射角(α1)の増加とともに増加する。
【0101】
従って、特定の実施形態では、法線入射の下では、大きな角度でのものより少ない第1デバイス光が、前記ルミネッセンス本体を照らしている場合がある。つまり、必ずしも前記蛍光体の中央における第1デバイス光がより少ない(空間的非一様である)わけではなく、具体的には、変換されなかった第1デバイス光がより広い分布で現れるように垂直照射がより少ない(角度的非一様である)。
【0102】
特には、実施形態において、前記第1デバイス光は、青色光であってもよい。
【0103】
特定の実施形態においては、前記動作モードにおいて、前記ルミネッセンス本体の上流の、前記k1個の第1サブセットの前記第1デバイス光の最高の第1強度(I1,max)と最低の第1強度(I1,min)との比率は、1.04≦(I1、max/I1、min)≦10の範囲から選択される。例えば、実施形態においては、1.08≦(I1、max/I1、min)≦8である。
【0104】
本明細書においては、前記強度は、特に、互いとの関係において使用される。しかしながら、2つの強度の比率を決定する実施形態においては、放射束が適用される場合がある。より特には、放射照度が適用される場合がある。「放射束」という用語は、特に、(前記光生成デバイスによって)単位時間当たりに放射される放射エネルギを指し得る。「放射束」という用語の代わりに、「強度」又は「放射力(radian power)」という用語が適用されることもある。「放射束」という用語は、特にワットのような、エネルギを単位として持つことがある。「スペクトルパワー分布」という用語は、特に人間の可視波長範囲(380乃至780nm)にわたる実施形態においては、特に、(特にナノメートル単位の)波長の関数としての(特にワット単位の)光のパワー分布を指す。特には、「スペクトルパワー分布」という用語は、多くの場合ワット/nm単位で示される、単位周波数又は波長当たりの放射束を指すことがある。「スペクトルパワー分布」という用語の代わりに、「スペクトル束」という用語が適用されることもある。従って、「制御可能なスペクトルパワー分布」という語句の代わりに、「制御可能なスペクトル束」という語句が適用されることもある。前記スペクトル束は、単位周波数又は波長当たりのパワー(ワット)として示されることがある。特に、本明細書においては、前記スペクトル束は、単位波長当たりの放射束(W/nm)として示される。更に、本明細書においては、スペクトル束及び放射束は、特に、380乃至780nmの波長範囲にわたる前記デバイス光のスペクトルパワーに基づいている。「放射照度」という用語は、特に、単位面積当たりの表面によって受け取られる放射束を指し得る(ここでは、前記表面は、特に、前記ルミネッセンス本体の表面であり得る)。
【0105】
前記ルミネッセンス本体は、特に、前記第1デバイス光の少なくとも一部を変換するよう構成され得るが、前記第1デバイス光の少なくとも一部は、前記ルミネッセンス本体を介して透過されることが望ましい場合がある。従って、前記ルミネッセンス本体は、前記第1デバイス光に対して相対的に透過性である、又は透明でさえある場合もある。それ故、前記ルミネッセンス本体は、前記第1デバイス光に対して相対的に低い散乱を有し得る。特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、本体高さ(H1)と、前記第1デバイス光の散乱平均自由行程(ls)とを有し、特定の実施形態においては、ls>1/5*H1である。例えば、実施形態においては、前記第1デバイス光の前記散乱平均自由行程(ls)は、1/4*H1乃至H1の範囲から選択されてもよく、1/4*H1乃至1/3*H1の範囲から選択されるようなものであってもよい。更に、特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、垂直に供給される第1デバイス光に対して5乃至20%の範囲内の透過率を有してもよい。
【0106】
従って、前記ルミネッセンス本体は、前記n1個の第1光生成デバイスと受光関係にあるよう構成される上流面(上記も参照)と、 下流面であって、前記下流面から、前記動作モード中、(a)前記ルミネッセンス本体を介して透過された後の第1デバイス光、及び(b)ルミネッセンス材料光が脱出する下流面とを有し得る。特には、実施形態において、前記光生成システムは、システム光を生成するよう構成されてもよく、前記動作モードにおいて、前記システム光は、前記第1デバイス光と、前記ルミネッセンス材料光とを有し、前記動作モードにおける前記第1入射角(α1)及び前記第1強度は、下流側に垂直な平面において、(その平面における)少なくとも90°の角度βにわたるu'における色の変化又は前記角度にわたるv'における色の変化が、最大で0.03となるように選択される。特定の実施形態においては、これは、(互いに垂直な(且つ特に両方とも前記下流側に垂直な))2つの垂直面に適用され得る。
【0107】
カラー・オーバー・アングル効果を低減するために、垂直ビームの強度は、より傾けられているビームの強度よりも低い場合がある。特定の実施形態においては、前記強度を制御することが望ましい場合がある。これは、時間とともに(放射束などの)前記強度を適応させることを可能にする。しかしながら、これはまた、カラー・オーバー・アングル効果が、低減される、又は実質的にない動作モードを可能にし得るだけでなく、それはまた、(反対に、)カラー・オーバー・アングル効果が低減される動作モードを可能にし得る。このような動作モードにおいては、垂直ビームの強度が、より傾けられているビームの強度よりも高い場合がある。
【0108】
前記ビームの前記強度が制御される場合、制御システムが、前記システムに含まれてもよく、又は前記システムに機能的に結合されてもよい。
【0109】
特定の実施形態においては、前記システムは、制御システムを更に有してもよく、(前記n1個の第1光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイスの)前記k1個の第1サブセットは、個別に制御可能であり、前記制御システムは、前記k1個の第1サブセットを制御するよう構成される。特には、前記制御システムは、前記第1サブセットの前記第1光生成デバイスの前記放射束を制御するよう構成され得る。
【0110】
「制御する」という用語及び同様の用語は、特に、少なくとも、要素の挙動を決定すること、又は要素の動作を管理する(supervise)ことを指す。従って、本明細書においては、「制御する」という用語及び同様の用語は、例えば、測定する、表示する、作動する、開く、シフトする、温度を変更するなどのような、挙動を前記要素に課すこと(要素の挙動を決定すること又は要素の動作を管理すること)などを指すことがある。「制御する」という用語及び同様の用語は、その上、モニタすることを更に含むことがある。従って、「制御する」という用語及び同様の用語は、要素に挙動を課すことを含むことがあり、要素に挙動を課し、前記要素をモニタすることを含むこともある。前記要素の制御は、「コントローラ」と示されることもある制御システムで行われ得る。従って、前記制御システム及び前記要素は、少なくとも一時的に、又は恒久的に、機能的に結合されてもよい。前記要素が、前記制御システムを有してもよい。実施形態においては、前記制御システム及び前記要素は、物理的に結合されていなくてもよい。制御は、有線及び/又は無線制御を介して行われることができる。「制御システム」という用語は、特に機能的に結合されている、複数の異なる制御システムを指すこともあり、例えば、前記複数の異なる制御システムのうちの1つの制御システムは、マスタ制御システムであってもよく、1つ以上の他の制御システムは、スレーブ制御システムであってもよい。制御システムは、ユーザインターフェースを有してもよく、又はユーザインターフェースに機能的に結合されてもよい。
【0111】
前記制御システムはまた、遠隔制御装置からの命令を受信し、実行するよう構成されてもよい。実施形態においては、前記制御システムは、スマートフォン又はiPhone、タブレットなどのようなポータブルデバイスなどのデバイスにおけるアプリを介して制御されてもよい。従って、前記デバイスは、必ずしも前記照明システムに結合されないが、前記照明システムに(一時的に)機能的に結合されてもよい。
【0112】
従って、実施形態においては、前記制御システムは(また)、遠隔デバイスにおけるアプリによって制御されるよう構成されてもよい。このような実施形態においては、前記照明システムの前記制御システムは、スレーブ制御システムであってもよく、又はスレーブモードで制御してもよい。例えば、前記照明システムは、コード、特にそれぞれの照明システムのための固有のコードで識別可能であってもよい。前記照明システムの前記制御システムは、(固有の)コードの光学センサ(例えばQRコードリーダ)を備えるユーザインターフェースによって入力される知識に基づいて前記照明システムにアクセスする外部の制御システムによって制御されるよう構成されてもよい。前記照明システムはまた、Bluetooth、WIFI、LiFi、ZigBee、BLE若しくはWiMAX、又は別の無線技術などに基づいて、他のシステム又はデバイスと通信するための手段を有してもよい。
【0113】
前記システム、又は装置、又はデバイスは、或る「モード」又は「動作モード」又は「動作のモード」又は「動作可能モード」で動作を実行し得る。「動作モード」という用語は、「制御モード」と示されることもある。同様に、方法においては、動作、又は段階、又はステップが、或る「モード」又は「動作モード」又は「動作のモード」又は「動作可能モード」で実行され得る。これは、前記システム、又は装置、又はデバイスが、別の制御モード、又は複数の他の制御モードを提供するよう適合されることもあることを除外しない。同様に、これは、前記モードを実行する前に及び/又は前記モードを実行した後に、1つ以上の他のモードが実行され得ることを除外しない場合がある。
【0114】
しかしながら、実施形態においては、少なくとも前記制御モードを提供するよう適合される制御システムが利用可能である場合がある。他のモードが利用可能である場合には、このようなモードの選択は、特には、ユーザインターフェースを介して実行されてもよいが、センサ信号又は(時間)スキームに依存してモードを実行するような他の選択肢も可能であってもよい。前記動作モードは、実施形態においては、単一の動作モード(即ち、更なる調整可能性のない、「オン」)でしか動作することができないシステム、又は装置、又はデバイスを指すこともある。
【0115】
従って、実施形態においては、前記制御システムは、ユーザインターフェースの入力信号、(センサの)センサ信号、及びタイマのうちの1つ以上に依存して制御してもよい。「タイマ」という用語は、クロック及び/又は所定の時間スキームを指すことがある。
【0116】
実施形態においては、前記第1光生成デバイスからの第1デバイス光をコリメートすることが望ましい場合がある。例えば、相対的に広いビーム(相対的に大きなビーム角)を持つことがあるレーザダイオードを使用する場合、これが望ましい場合がある。従って、特定の実施形態においては、前記光生成システムは、第2光学要素を更に有してもよく、前記第2光学要素は、実施形態においては、(i)m1個の小型レンズを備えるレンズアレイ、又は(ii)コリメータ要素を有してもよい。特には、前記m1個の小型レンズ、又は前記コリメータ要素は、前記n1個の第1光生成デバイスの下流且つ前記第1光学要素の上流に構成され得る。更に、特定の実施形態においては、m1=n1である。更に、実施形態においては、前記m1個の小型レンズ、又は前記コリメータ要素は、特に、前記n1個の第1光生成デバイスの前記第1デバイス光をコリメートするよう構成され得る。前記第2光学要素は、コリメータ、レンズ、及びレンズアレイのうちの1つ以上を含み得る。例えば、各第1光生成デバイスの下流に。このようなレンズは、相対的に小さいことがあり、小型レンズと示されることがある。
【0117】
特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、前記第1デバイス光の少なくとも一部を緑色又は黄色(又は琥珀色)光に変換するよう構成されてもよい。特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、前記第1デバイス光の一部を、495乃至605nm内の波長を持つルミネッセンス材料光に変換するよう構成されてもよい。特定の実施形態においては、前記システム光のスペクトルパワーの、少なくとも85%のような、少なくとも90%、より特には、(本質的に)100%などの、少なくとも95%のような、かなりの部分が、495乃至650nmの波長範囲内にあってもよい。実施形態においては、前記重心波長が、495乃至605nmの波長範囲内に構成されてもよい。前記重心波長は、より特には、510乃至590nmの波長範囲内に、更により特には、570乃至590nmの波長範囲内に構成されてもよい。従って、特定の実施形態においては、前記第1デバイス光は、青色光であってもよく、前記ルミネッセンス材料光は、黄色光であってもよく、又は黄色光と赤色光との組み合わせを有してもよい。
【0118】
上記のように、前記光生成システムは、n2個の第2光生成デバイスを含む第2セットを更に有してもよい。特には、前記第2光生成デバイスは、(前記第1デバイス光とは異なるスペクトルパワー分布を持つ)第2デバイス光を生成するよう構成され得る。特には、前記第2セットは、前記n2個の第2光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第2光生成デバイスのk2個の第2サブセットを含み得る。特定の実施形態においては、n2≧3、特にn2≧5である。更に、実施形態においては、2≦k2≦n2である。更に、特定の実施形態においては、前記ルミネッセンス本体は、垂直に供給される第2デバイス光に対して、少なくとも約60%などの、実施形態においては少なくとも約65%のような、更には少なくとも約70%などの、少なくとも50%の透過率を有し得る。特には、前記n2個の第2光生成デバイス及び前記第1光学要素は、第2デバイス光の第2ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成されてもよく、前記k2個の第2サブセットの(2つ以上の異なる第2サブセットからの)2つ以上の第2光生成デバイスの2つ以上の第2ビームは、前記ルミネッセンス本体の前記法線に対して異なる第2入射角(α2)を持ち得る。特定の実施形態においては、前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k2個の第2サブセットの前記第2デバイス光の第2強度は、前記第2入射角(α2)に依存し得る。それ故、本発明は、n2個の第2光生成デバイスを含む第2セットを更に有し、(a)前記第2光生成デバイスが、第2デバイス光を生成するよう構成され、(b)前記第2セットが、前記n2個の第2光生成デバイスのうちの各々少なくとも1つの第2光生成デバイスのk2個の第2サブセットを有し、n2≧3、特にn2≧5、且つ2≦k2≦n2であり、(c)前記ルミネッセンス本体が、垂直に供給される第2デバイス光に対して、少なくとも約60%などの、実施形態においては少なくとも約65%のような、更には少なくとも約70%などの、少なくとも50%の透過率を有し、(d)前記n2個の第2光生成デバイス及び前記第1光学要素が、第2デバイス光の第2ビームを前記ルミネッセンス本体に供給するよう構成され、前記k2個の第2サブセットの(2つ以上の異なる第2サブセットからの)2つ以上の第2光生成デバイスの2つ以上の第2ビームが、前記ルミネッセンス本体の前記法線に対して異なる第2入射角(α2)を持ち、(e)前記光生成システムの動作モードにおいて、前記k2個の第2サブセットの前記第2デバイス光の第2強度が、前記第2入射角(α2)に依存する光生成システムも提供する。
【0119】
実施形態においては、前記n2個の第2光生成デバイスは、605乃至780nm内の波長を持つ第2デバイス光を供給するよう構成され得る。特には、前記n2個の第2光生成デバイスは、605乃至780nmの範囲から選択される重心波長を持つ第2デバイス光を生成するよう構成され得る。従って、前記第2デバイス光の本質的に全てのスペクトルパワー、特には、少なくとも90%のような、少なくとも85%、より特には、(本質的に)100%などの、少なくとも95%は、605乃至780nmの波長範囲内にあり得る。特には、前記重心波長は、610乃至650nmの波長範囲内などの、605乃至680nmの波長範囲内にあってもよい。
【0120】
特には、前記第2セットは、少なくとも2つの、更により特には、より特には少なくとも5つのような、少なくとも3つの第2光生成デバイスを含み得る。更に、前記第2セットは、少なくとも2つの第2サブセットを有してもよい。特定の実施形態においては、前記第2セットは、2つのサブセットから成る。他の実施形態においては、前記第2セットは、少なくとも3つの第2サブセットを有してもよい。上記のように、前記第2セット内の前記第2光生成デバイスは、実施形態においては、動作中に生成されるスペクトルパワー分布に関して本質的に同じであり得る。
【0121】
特には、前記n2個の第2光生成デバイスは、レーザを有してもよい。従って、特定の実施形態においては、各第2光生成デバイスは、レーザダイオードを有してもよい。特には、実施形態においては、前記n2個の第2光生成デバイスは、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)を有する。従って、前記第2光生成デバイスは、VCSELを有してもよい。特定の実施形態においては、前記第2光生成デバイスは、k1チャンネルVCSELのような、(第2)多チャンネルVCSELによって提供される。従って、(i)垂直共振器面発光レーザを有する前記n1個の第1光生成デバイス、及び(ii)垂直共振器面発光レーザを有する前記n2個の第2光生成デバイスのうちの1つ以上が適用され得る。
【0122】
実施形態においては、前記第1光生成デバイスからの第1デバイス光をコリメートすることが望ましい場合がある。例えば、レーザダイオードを使用する場合、これが望ましい場合がある。この目的のために、上記のような第2光学要素も適用され得るが、その場合、前記第2光学要素は、特に、前記第2光生成デバイス専用であり得る。
【0123】
前記第1デバイス光とは対照的に、前記(第1)動作モードにおいて、前記第2デバイス光は、本質的に垂直な角度の下ではより高い強度で、より傾けられている角度においてはより低い強度で、供給され得る。特定の実施形態においては、前記動作モードにおいて、前記k2個の第2サブセットの前記第2デバイス光の前記第2強度は、第2入射角(α2)の増加とともに減少する。
【0124】
前記第1デバイス光及び前記第2デバイス光は、前記第1光学要素に到達する前に組み合わされ得る。従って、特定の実施形態においては、前記システムは、第3光学要素を更に有してもよく、前記第3光学要素は、ビームコンバイナを有してもよく、前記第3光学要素は、前記n1個の第1光生成デバイス及び前記n2個の第2光生成デバイスの下流且つ前記第1光学要素の上流に構成され、前記第3光学要素は、前記第1デバイス光と前記第2デバイス光とを組み合わせるよう構成される。実施形態においては、前記ビームコンバイナは、偏光ビームスプリッタを有してもよい。実施形態においては、前記ビームコンバイナは、ダイクロイックビームコンバイナを有してもよい。更に、実施形態においては、前記ビームコンバイナは、回折格子を有してもよい。
【0125】
前記システム光は、実施形態においては、前記動作モードにおいて、白色光を有してもよい。より特には、更に特定の実施形態において、前記システム光は、動作モードにおいて、白色光であってもよい。本明細書における「白色光」という用語は、当業者には知られている。前記白色光は、特に、約2000Kと20000Kとの間、特に2700K乃至20000K、全般照明の場合は特に約2700K乃至6500Kの範囲内のような、約1800Kと20000Kとの間の相関色温度(CCT)を有する光に関する。実施形態においては、バックライト用途の場合は、前記相関色温度(CCT)は、特に、約7000乃至20000Kの範囲内であり得る。更に他に、実施形態においては、前記相関色温度(CCT)は、特にBBL(黒体軌跡)から約15SDCM(カラーマッチングの標準偏差)内、特にBBLから約10SDCM内、更により特にBBLから約5SDCM内である。
【0126】
前記光生成システムは、例えば、オフィス照明システム、家庭用アプリケーションシステム、店舗照明システム、家庭用照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、光ファイバアプリケーションシステム、投影システム、自己照明ディスプレイシステム(self-lit display system)、画素化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告標識システム、医療用照明アプリケーションシステム、インジケータサインシステム、装飾照明システム、携帯用システム、自動車アプリケーション、(屋外)道路照明システム、都市照明システム、温室照明システム、園芸照明、デジタル投影、又はLCDバックライトの一部であってもよく、又はそれらにおいて利用されてもよい。前記光生成システム(又は前記照明器具)は、例えば光通信システム又は消毒システムの一部であってもよく、又はそれらにおいて利用されてもよい。
【0127】
更に他の態様においては、本発明は、本明細書において規定されているような光生成システムを有するランプ又は照明器具も提供する。前記照明器具は、ハウジング、光学要素、ルーバーなどなどを更に含み得る。前記ランプ又は前記照明器具は、前記光生成システムを囲むハウジングを更に含み得る。前記ランプ又は前記照明器具は、前記ハウジングにおける光窓(light window)、又はハウジング開口部を有してもよく、前記システム光は、前記光窓又は前記ハウジング開口部を通して、前記ハウジングから脱出し得る。更に他の態様においては、本発明は、本明細書において規定されているような光生成システムを有する投影デバイスも提供する。特に、投影デバイス又は「プロジェクタ」又は「画像プロジェクタ」は、例えば投影スクリーンなどの表面に画像(又は動画)を投影する光学デバイスであり得る。前記投影デバイスは、本明細書において記載されているような光生成システムを1つ以上含み得る。従って、本発明は、或る態様においては、ランプ、照明器具、プロジェクタデバイス、消毒デバイス、及び光無線通信デバイスのグループから選択される光生成デバイスであって、本明細書において規定されているような光生成システムを有する光生成デバイスも提供する。前記光生成デバイスは、前記光生成システムの1つ以上の要素を、収容するよう構成されるハウジング、又は支持するよう構成される担体を有してもよい。例えば、実施形態においては、前記光生成デバイスは、前記第1光生成デバイス、前記第1光生成デバイス、前記第1光学要素及び前記ルミネッセンス本体のうちの1つ以上を、随意に、前記第2光生成デバイス及び1つ以上の更なる光学要素のうちの1つ以上も、収容するよう構成されるハウジング、又は支持するよう構成される担体を有してもよい。
【0128】
「可視」、「可視光」又は「可視発光」という用語、及び同様の用語は、約380乃至780nmの範囲内に1つ以上の波長を有する光を指す。本明細書においては、UVは、特に、200乃至380nmの範囲から選択される波長を指すことがある。
【0129】
本明細書においては、「光」という用語が可視光のみを指すことが文脈から明らかな場合を除き、「光」及び「放射線」という用語は交換可能に使用される。従って、「光」及び「放射線」という用語は、UV放射線、可視光、及びIR放射線を指すことがある。特に照明アプリケーションのための、特定の実施形態においては、「光」及び「放射線」という用語は、(少なくとも)可視光を指す。
【0130】
「紫色光」又は「紫色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約380乃至440nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記紫色光は、380乃至440nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「青色光」又は「青色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、(幾らか紫色及びシアンの色相を含む)約440乃至490nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記青色光は、440乃至490nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「緑色光」又は「緑色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約490乃至560nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記緑色光は、490乃至560nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「黄色光」又は「黄色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約560至590nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記黄色光は、560至590nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「オレンジ色光」又は「オレンジ色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約590乃至620nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記オレンジ色光は、590乃至620nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「赤色光」又は「赤色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約620乃至750nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記赤色光は、620乃至750nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「シアン光」又は「シアン発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約490乃至520nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記シアン光は、490乃至520nmの範囲内に重心波長を有してもよい。「琥珀色光」又は「琥珀色発光」という用語、及び同様の用語は、特に、約590至600nmなどの、約585至605nmの範囲内に波長を有する光に関する。特定の実施形態においては、前記琥珀色光は、585至605nmの範囲内に重心波長を有してもよい。
【0131】
特定の実施形態においては、第1タイプの光及び第2タイプの光の色又はカラーポイントは、前記第1タイプの光及び前記第2タイプの光のそれぞれのカラーポイントが、u'に関して少なくとも0.01及び/又はv'に関して少なくとも0.01、更により特にu'に関して少なくとも0.02及び/又はv'に関して少なくとも0.02異なる場合に、異なり得る。更により特定の実施形態においては、前記第1タイプの光及び前記第2タイプの光のそれぞれのカラーポイントは、u'に関して少なくとも0.03及び/又はv'に関して少なくとも0.03異なり得る。ここで、u'及びv'は、CIE 1976 UCS(均等色度)図における光の色座標である。特に、異なるスペクトルパワー分布は、実施形態においては、異なるカラーポイントを持つ光を指すことがある。
【0132】
「波長範囲内に1つ以上の波長を持つ光」という語句、及び同様の語句は、特に、示されている前記光(又は放射線)が、示されている前記波長範囲内のこれらの1つ以上の波長において少なくとも1つ以上の強度を持つスペクトルパワー分布を有することを示し得る。例えば、青色発光固体光源は、440乃至495nmの波長範囲内の1つ以上の波長において強度を持つスペクトルパワー分布を有する。
【図面の簡単な説明】
【0133】
ここで、ほんの一例として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略的な図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【
図3】光生成システムの実施形態を概略的に図示する。
【
図4】幾つかの実施形態及び応用例を概略的に図示する。
【0134】
概略的な図面は、必ずしも縮尺通りではない。
【発明を実施するための形態】
【0135】
図1は、(i)n1個の第1光生成デバイス110を含む第1セット1100と、(ii)第1光学要素410と、(iii)ルミネッセンス本体200とを有する光生成システム1000の実施形態を概略的に図示している。
【0136】
n1個の第1光生成デバイス110は、第1デバイス光111を生成するよう構成される。第1セット1100は、n1個の第1光生成デバイス110のうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイス110のk1個の第1サブセット1115を含み得る。特には、n1≧3、特にn1≧5、且つ2≦k1≦n1である。ここでは、2つのサブセット1115が概略的に図示されており、1つは第1サブセット1115aとして示されており、1つは第2サブセット1115bとして示されている。ここでは、この概略的な断面図に。第1サブセット1115aは、少なくとも単一の第1光生成デバイス110を有し、第2サブセット1115bは、少なくとも2つの第1光生成デバイス110を有する。
【0137】
光生成システム1000の実施形態においては、n1個の第1光生成デバイス110は、レーザを有する。
【0138】
特には、n1個の第1光生成デバイス110は、380乃至495nmの範囲から選択される波長を持つ第1デバイス光111を生成するよう構成される。
【0139】
ルミネッセンス本体200は、(i)第1デバイス光111の一部をルミネッセンス材料光211に変換し、(ii)第1デバイス光111の一部を透過するよう構成され得る。
【0140】
n1個の第1光生成デバイス110及び第1光学要素410は、第1デバイス光111の第1ビーム115をルミネッセンス本体200に供給するよう構成され、k1個の第1サブセット1115の(2つ以上の異なる第1サブセット1115からの)2つ以上の第1光生成デバイス110の2つ以上の第1ビーム115は、ルミネッセンス本体200の法線に対して異なる第1入射角α1を持つ。第1ビーム115aは、第1サブセット1115aの第1光生成デバイス110に基づいていてもよく、第2ビーム115bは、第2サブセット1115bの第1光生成装置110に基づいていてもよい。第1光学要素410の下流のビーム115は、前記ビーム115の光軸によって特徴付けられることができ、前記光軸は、ルミネッセンス本体200の法線に対してそれぞれの第1入射角α1を持ち得る。第1入射角α1は、第1ビーム115aの場合、本質的に0°であり、この概略的な図面においては、第1入射角α1は、約25°であり得る。
【0141】
光生成システム1000の動作モードにおいて、k1個の第1サブセット1115の第1デバイス光111の第1強度は、第1入射角αに依存し得る。(光生成システム1000の)特定の実施形態においては、動作モードにおいて、k1個の第1サブセット1115の第1デバイス光111の第1強度は、第1入射角α1の増加とともに増加する。概略的に、傾けられているビーム115bは、本質的に法線と平行に伝搬するビーム115aに比べて、より高い強度を示す、より太い矢印で図示されている。
【0142】
特には、k1個の第1サブセット1115の2つ以上の第1光生成デバイス110の2つ以上の第1ビーム115のうちの少なくとも2つは、15乃至135°の範囲から選択される相互角度γで異なるルミネッセンス本体の法線に対する第1入射角(α1)を持つ。ここでは、3つの入射角、即ち、3つの光軸が示されており、2つのビームが、法線に対して角度α1を持つことに留意されたい。これら2つのビームが同じ入射角を持つことは必須ではないことに留意されたい。しかしながら、実施形態においては、対称構成が選ばれてもよい。
【0143】
特定の実施形態においては、動作モードにおいて、ルミネッセンス本体200の上流の、k1個の第1サブセット1115の第1デバイス光111の最高の第1強度(I1,max)と最低の第1強度(I1,min)との比率は、1.04≦(I1、max/I1、min)≦10の範囲から選択され得る。
【0144】
実施形態においては、ルミネッセンス本体200は、本体高さH1と、第1デバイス光111の散乱平均自由行程(ls)とを有する。特には、ls>1/4*H1である。幅は、参照符号W1で示されている。特定の実施形態においては、幅W1は、直径Dであり得る。矩形の実施形態においては、幅W1及び高さH1に垂直な長さL1が存在し得る(
図2bも参照)。
【0145】
実施形態においては、ルミネッセンス本体200は、単結晶体又はセラミック体を有してもよい。
【0146】
実施形態においては、ルミネッセンス本体200は、垂直に供給される第1デバイス光111に対して5乃至20%の範囲内の透過率を有する。
【0147】
ルミネッセンス本体200は、第1デバイス光111の一部を、495乃至605nm内の波長を持つルミネッセンス材料光211に変換するよう構成されてもよい。
【0148】
特には、ルミネッセンス本体200は、n1個の第1光生成デバイス110と受光関係にあるよう構成される上流面201と、下流面202であって、前記下流面202から、動作モード中、(a)ルミネッセンス本体200を介して透過された後の第1デバイス光111、及び(b)ルミネッセンス材料光211が脱出する下流面202とを有する。上流面201及び下流面202は、主面と示されることもある。主面は、縁端部によって橋渡しされ得る。主面のうちの1つに平行な、ルミネッセンス本体200の断面は、例えば、円形又は矩形であり得る。
【0149】
光生成システム1000は、システム光1001を生成するよう構成され得る。動作モードにおいて、システム光1001は、第1デバイス光111と、ルミネッセンス材料光211とを有してもよい。実施形態においては、動作モードにおいて、システム光1001は、白色光であってもよい。
【0150】
特定の実施形態においては、光生成システム1000は、制御システム300を更に有してもよい。
【0151】
実施形態においては、(n1個の第1光生成デバイス110のうちの各々少なくとも1つの第1光生成デバイス110の)k1個の第1サブセット1115は、個別に制御可能であってもよい。制御システム300は、k1個の第1サブセット1115を制御するよう構成されてもよい。
【0152】
図2aも参照すると、実施形態においては、動作モードにおける第1入射角(α1)及び第1強度は、下流側に垂直な平面において、(その平面における)少なくとも90°の角度βにわたるu'における色の変化又は前記角度にわたるv'における色の変化が、最大で0.03となり得るように選択される。
【0153】
図2b(
図1も参照)は、考えられるルミネッセンス本体200の上面図を概略的に図示しており、破線は、ルミネッセンス本体の下流側202に垂直な平面を示している。左側には矩形のルミネッセンス本体200が図示されており、右側には円形のルミネッセンス本体200が図示されている。他の形状も可能であり得る。破線の円は、ルミネッセンス本体200の下流側202から脱出するルミネッセンス光及びデバイス光を示している。これは、システム光1001であり得る。
【0154】
図3も参照すると、実施形態においては、光生成システム1000は、第2光学要素420を更に有してもよい。第2光学要素420は、m1個の小型レンズ425を備えるレンズアレイ、又はコリメータ要素426を有してもよい。m1個の小型レンズ425、又はコリメータ要素426は、n1個の第1光生成デバイス110の下流且つ第1光学要素410の上流に構成され得る。実施形態においては、m1=n1である。実施形態においては、m1個の小型レンズ425、又はコリメータ要素426は、n1個の第1光生成デバイス110の第1デバイス光111をコリメートするよう構成され得る。
【0155】
特定の実施形態においては、光生成システム1000は、n2個の第2光生成デバイス120を含む第2セット1200を更に有してもよい。第2光生成デバイス120は、(第1デバイス光111とは異なるスペクトルパワー分布を持つ)第2デバイス光121を生成するよう構成され得る。
【0156】
第2セット1200は、n2個の第2光生成デバイス120のうちの各々少なくとも1つの第2光生成デバイス120のk2個の第2サブセット1125を含み得る。実施形態においては、n2≧3、特にn2≧5である。特には、実施形態において、2≦k2≦n2である。
【0157】
実施形態においては、ルミネッセンス本体200は、垂直に供給される第2デバイス光111に対して少なくとも50%の透過率を有する。
【0158】
n2個の第2光生成デバイス120及び第1光学要素410は、第2デバイス光121の第2ビーム125をルミネッセンス本体200に供給するよう構成される。
【0159】
k2個の第2サブセット1125の(2つ以上の異なる第2サブセット1125からの)2つ以上の第2光生成デバイス120の2つ以上の第2ビーム125は、ルミネッセンス本体200の法線に対して異なる第2入射角α2を持つ。
【0160】
光生成システム1000の動作モードにおいて、k2個の第2サブセット1125の第2デバイス光121の第2強度は、第2入射角α2に依存し得る。特には、動作モードにおいて、k2個の第2サブセット1125の第2デバイス光121の第2強度は、第2入射角α2の増加とともに減少し得る。このことは、破線で概略的に示されており、より垂直なビームにおいては、より高い強度があり、より傾けられているビームにおいては、より低い強度がある。
【0161】
実施形態においては、n2個の第2光生成デバイス120は、レーザを有する。
【0162】
ここでは、例として、第1セット1100は、その下流に構成されるコリメータ要素426を有しており、第2セット1200は、その下流に構成されるm1個の小型レンズ425を有している。当然、他の実施形態も可能であり得る。
【0163】
特に
図1及び3を参照すると、(i)垂直共振器面発光レーザを有するn1個の第1光生成デバイス110、及び(ii)垂直共振器面発光レーザを有するn2個の第2光生成デバイス120のうちの1つ以上が適用され得る。
【0164】
特定の実施形態においては、n2個の第2光生成デバイス120は、605乃至780nm内の波長を持つ第2デバイス光121を供給するよう構成され得る。
【0165】
図3を参照すると、光生成システム1000は、第3光学要素430を更に有してもよい。第3光学要素は、ビームコンバイナを有してもよい。第3光学要素430は、n1個の第1光生成デバイス110及びn2個の第2光生成デバイス120の下流且つ第1光学要素410の上流に構成され得る。第3光学要素430は、第1デバイス光111と第2デバイス光121とを組み合わせるよう構成され得る。
【0166】
光学的モデリング(optical modelling)が実施された。前記光学的モデリングは、カラー・オーバー・アングル効果の大幅な低減が得られ得ることを示した。
【0167】
図4は、上記のような光生成システム1000を含む照明器具2の実施形態を概略的に図示している。参照符号301は、光生成システム1000によって含まれる又は光生成システム1000に機能的に結合される制御システム300と機能的に結合され得るユーザインターフェースを示している。
図3は、光生成システム1000を有するランプ1の実施形態も概略的に図示している。参照符号3は、壁などに、画像を投影するために使用され得る、プロジェクタデバイス又はプロジェクタシステムを示しており、前記プロジェクタデバイス又はプロジェクタシステムも、システム1000を含み得る。従って、
図4は、ランプ1、照明器具2、プロジェクタデバイス3、消毒デバイス、及び光無線通信デバイスのグループから選択される照明デバイス1200であって、本明細書において記載されているような光生成システム1000を有する照明デバイス1200の実施形態を概略的に図示している。実施形態においては、このような照明デバイスは、ランプ1、照明器具2、プロジェクタデバイス3、消毒デバイス、又は光無線通信デバイスであり得る。照明デバイス1200から脱出する照明デバイス光が、参照符号1201で示されている。照明デバイス光1201は、本質的に、システム光1001から成ってもよく、従って、特定の実施形態においては、システム光1001であってもよい。
【0168】
図1乃至3を参照すると、特定の実施形態においては、動作モードにおいて、k1個の第1サブセット1115の第1デバイス光111の第1強度は、第1入射角(α1)の増加とともに増加してもよく、n1個の第1光生成デバイス110は、レーザを有し、光生成デバイス1200は、2700乃至4000Kの範囲から選択されるCCTを持ち、少なくとも80のCRIを持つ白色光1201を生成するよう構成され得る。
【0169】
「複数」という用語は、2つ以上を指す。
【0170】
本明細書における「実質的に」又は「本質的に」という用語、及び同様の用語は、当業者には理解されるだろう。「実質的に」又は「本質的に」という用語は、「全体的に」、「完全に」、「全て」などを備える実施形態も含み得る。従って、実施形態においては、実質的に又は本質的にという形容詞が取り除かれることもある。適用可能な場合には、「実質的に」という用語又は「本質的に」という用語は、100%を含む、95%以上、特に99%以上、更により特に99.5%以上などの、90%以上に関することもある。
【0171】
「有する」という用語は、「有する」という用語が「から成る」ことを意味する実施形態も含む。
【0172】
「及び/又は」という用語は、特に、「及び/又は」の前及び後で言及されている項目のうちの1つ以上に関する。例えば、「項目1及び/又は項目2」という語句、及び同様の語句は、項目1及び項目2のうちの1つ以上に関し得る。「有する」という用語は、或る実施形態においては、「から成る」ことを指す場合があるが、別の実施形態においては、「少なくとも規定されている種を含み、随意に、1つ以上の他の種を含む」ことを指す場合もある。
【0173】
更に、明細書及び特許請求の範囲における、第1、第2、第3などの用語は、同様の要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも、逐次的又は時間的な順序を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書において記載されている本発明の実施形態は、本明細書において記載又は図示されている順序以外の順序で動作が可能であることは理解されるべきである。
【0174】
本明細書においては、とりわけ、動作中の、デバイス、装置、又はシステムが記載されているかもしれない。当業者には明らかであるだろうように、本発明は、動作の方法、又は動作中の、デバイス、装置、若しくはシステムに限定されるものではない。
【0175】
上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明を説明するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、多くの他の実施形態を設計することができるだろうことに留意されたい。
【0176】
特許請求の範囲において、括弧内に配置される如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。
【0177】
「有する」という動詞及びその語形変化の使用は、請求項において示されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。文脈から明らかに別の意味が必要とされない限り、明細書及び特許請求の範囲全体を通して、「有する」などの単語は、排他的又は網羅的な意味とは対照的な、包括的な意味で、即ち、「含むが、これに限定されない」という意味で解釈されるべきである。
【0178】
要素の単数形表記は、このような要素の複数の存在を除外するものではない。
【0179】
本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実施されてもよく、又は適切にプログラムされたコンピュータによって実施されてもよい。幾つかの手段を列挙している、デバイスの請求項、又は装置の請求項、又はシステムの請求項においては、これらの手段のうちの幾つかは、ハードウェアの全く同一のアイテムによって実施されてもよい。単に、或る特定の手段が、相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。(従って、)更に他の態様においては、本発明は、コンピュータにおいて実行するときに、本明細書において記載されているような方法(の1つ以上の実施形態)を実現することが可能であるソフトウェアを提供する。
【0180】
本発明は、デバイス、装置、若しくはシステムを制御し得る、又は本明細書において記載されている方法若しくはプロセスを実行し得る制御システムも提供する。更に他に、本発明は、デバイス、装置、又はシステムに機能的に結合される又は含まれるコンピュータにおいて実行するときに、このようなデバイス、装置、又はシステムの1つ以上の制御可能な要素を制御するコンピュータプログラム製品も提供する。
【0181】
本発明は、更に、明細書において記載されている、及び/又は添付の図面において示されている、特徴付けている特徴のうちの1つ以上を有するデバイス、装置、又はシステムに当てはまる。本発明は、更に、明細書において記載されている、及び/又は添付の図面において示されている、特徴付けている特徴のうちの1つ以上を有する方法又はプロセスに関する。
【0182】
この特許において説明されている様々な態様は、更なる利点を提供するために組み合わされることができる。更に、当業者は、実施形態は組み合わされることができること、及び3つ以上の実施形態も組み合わされることができることを理解するだろう。更に、特徴のうちの幾つかは、1つ以上の分割出願のための基礎を形成することができる。
【国際調査報告】