JP2010525512A - 照明システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(Y1-x-y-a-bLuxGdy)3(Al5-u-vGauSiv)O12-vNv:Ce a 3+Pr b 3+
ここに、0≦x<1、0≦y<1、0<(x+y+a+b)≦1、0≦u<2、0≦v<2、0<a<0.25、0<b<0.25である。
・Yは、希土類金属La、Sm、及びCaからなるグループからの1つまたはそれ以上の元素によって部分的に置換することもできる。
・Alも、Sc、Lu、In、及びMgからなるグループからの1つまたはそれ以上の元素によって置換することができる。
・Siも、Ge、Ti、Zr、及びCからなるグループからの1つまたはそれ以上の元素によって部分的に置換することができる。
(1)第1のランでは、第1の蛍光体層41における光変換によって青色LED点200から軌跡106、107に沿う色点の移動が遂行され、
(2)第2のランでは、リモート蛍光体層42における光変換によって軌跡106、107に沿うさらなる色移動が遂行される。従って、軌跡107上の何等かの所望の色点(異なるLCD製造業者の目標点301、302、303に密に接近する点を含む)に到達することができる。
a)基板25上に、1つまたはそれ以上の半導体発光デバイス20が取付けられている。これは、金属(例えば、アルミニウムまたは鋼)基板のような同一の基板上に1つより多くのデバイス20を取付ける時に便利である。この基板には、半導体発光デバイスの位置の周りの上面(LCDパネルに面している面)上に拡散反射性コーティングまたは層を設けてあり、更に、熱輸送、機械的機能性、及びオプションとして電気的相互接続性を提供する。
b)バルクディフューザ73が第1の蛍光体層41と第2の蛍光体層42との間に配置されている。各半導体発光デバイス20からの青光31及び第1の黄光32は色及び強度の差を有し得るが、これらは、何等かの方法で平均化する必要がある。典型的には、これはこれらの個々の出力を混合するためにディフューザ73を使用することによって行われる。
c)この実施の形態では、カバープレート80が第2の蛍光体層42のためのキャリヤとして使用されている。第2の蛍光体層42は、半導体発光デバイス20に近い方のカバープレートの側に付着されている。オプションとして、カバープレートはディフューザを含むことも、または拡散表面組織を設けることもでき、または第2の蛍光体層をカバープレート内に埋め込むことも、または蛍光体層をカバープレート80のLCDパネル60に近い方の側上に付着させることもできる。
d)公知の輝度増強フィルム(BEF)72が使用されている。これは、表面にほぼ垂直な方向のFoS輝度を増加させるが、このフィルム上へ入射するように反射する光の割合が比較的大きいために混合をも増強させる。
e)オプションとして、二重輝度増強フィルム(DBEF)を使用することができる。これは(これもまた公知の)反射性偏光子71であり、これも混合を増強させる。
f)出力光55はLCDパネルのフロント・オブ・スクリーンにおいて最終の色を有し、これがユーザによって知覚される。これは照明システム11の出力光であり、LCDパネル60の光学特性に起因して色点が移動している。
(Sr1-x-yBaxCay) 2-zSi5-aAlaN8-aOa:Eu z 2+
ここに、0≦x≦1、0≦y≦1、(x+y)≦1、0≦a<5、0<x≦0.2である。
a)第2の蛍光体層45は、1つより多くの蛍光体材料からなる。図5においては、第2の蛍光体層45は2つの隣接する副層、即ち、第1の蛍光体副層45aと第2の蛍光体副層45bとからなるが、当業者ならば、如何なる数の蛍光体副層も使用できることを理解されよう。また、当業者には明らかなように、第2の蛍光体副層45bは、2つまたはそれ以上の蛍光体材料の混合体からなる単一層であることも、または異なる蛍光体材料の隣接するパターンであることもできる。
b)第1の蛍光体副層45aは、青光31の少なくとも若干を捕らえ、その青光31による励起によって第2の黄光33を放出するように選択された蛍光体材料からなる。
c)第2の蛍光体副層45bは、青光31の少なくとも若干を捕らえ、その青光31による励起によって緑光34を放出するように選択された蛍光体材料からなる。
a)411、412、413、及び414は、それぞれ、緑蛍光体TG:Eu、BOSE、SSON:Eu、及びLuAG:Ceの色点である。
b)色点402を有するYAG:Ceが、図5の第1の蛍光体層41内の蛍光体材料として使用されている。従って、図6A及び図6Bの軌跡106は、第1の蛍光体層41内の蛍光体材料の量を変化させた時の出力光51の色変化を表す。第1の蛍光体層41における変換量は、出力光51の色点を青色半導体発光デバイス200から軌跡106に沿って目標点300まで調整するように構成されている。
c)第2の蛍光体層45は、(Y,Gd)AG:Ce蛍光体材料を有する第1の副層45aを含む。この材料は、YAG:Ceの色点よりも僅かに長い(橙に近づく)主波長の色点404を有している。
d)第2の蛍光体層45は、TG:Eu蛍光体材料を有する第2の副層45bを更に含む。この材料は、YAG:Ceの色点よりも僅かに短い(緑に近づく)波長の色点411を有している。
a)例えば、図8は、第2の蛍光体層45が緑蛍光体(この場合、色点414を有するLuAG:Ce)及び赤蛍光体(この場合、色点424を有するSCASN:Eu)からなる時の調整三角形108を示している。使用することができる対応色点を有する他の考え得る緑蛍光体は、TG:Eu 色点411、BOSE 色点412、及びSSON:Eu 色点413、または中間色点を得るための何等かの適当な組合せである。BOSEは熱消光に鋭敏であり、従ってそれを本発明による蛍光体として使用する上でより柔軟性を得ることができることに注目されたい。更に、TG:Euは加水分解に鋭敏であり、一般に、高温でより機能しなくなる不動態化層を必要としないので、本発明はその蛍光体としての使用により大きい柔軟性を与え、システムの効率を大幅に損なうことなくLCDパネルで大きな色域を可能にする。対応する色点を有し、使用することができる他の考え得る橙/赤蛍光体は、窒化物・ケイ酸塩蛍光体である。これらは、次の一般式を有している。
(Sr1-x-yBaxCay) 2--zSi5-aAlaN8-aOa:Eu z 2+
ここに、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦a<5、0<z≦1である。
これらの例は、BSSN:Euアンバー色点421、BSSN:Eu赤色点422、SCSN:Eu 色点423、または中間色点を得るための何等かの適当な組合せを含む。
b)例えば、図9はTG:Euを緑蛍光体(色点411)として選択し、CaS:Eu(色点425)を赤蛍光体として選択した時に達成することができるより大きい色調整三角形を示している。TG:Eu及びCaS:Euは熱消光に鋭敏であるので、本発明はそれらを蛍光体として使用する上でより大きい柔軟性を与えることができる。より重要なことは、CaS:Eu及びTG:Euは硫化物・蛍光体であり、それらが汚染をもたらし得るので半導体発光デバイス20を製造する時にクリーンルーム内で付着処理をすることは好ましくない。従って、硫化物蛍光体を第1の蛍光体層41内に組み込むことは行われない。しかしながら、第2の蛍光体層45は、クリーンルーム外で、且つ安定な蛍光体層を形成させるために硫化物蛍光体を遮蔽マトリックス材料内に埋め込むことによって十分に不動態化した後に照明システム11に付加されるので、硫化物蛍光体を第2の蛍光体層45内に組み込むことができる。
(i)一般的に、ガーネット蛍光体
(ii)例えば、YAG:Ce、(Y,Gd)AG:Ce、(Y,Lu)AG:Ce、(Y,Lu,Gd)AG:Ce、(Lu,Gd)AG:Ce、及びLuAG:CeのようなCe活性化ガーネット蛍光体
(iii)例えば、YAGSN:Ce、LuAGSN:Ce、(Y,Lu,Gd)AGSN:Ce、(Y,Gd)AGSN:Ce、及び(Lu,Gd)AGSN:CeのようなSi及びNを含むCe活性化ガーネット蛍光体
(iv)以下の一般式を有するオキシニトリド・ケイ酸塩蛍光体
(Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eu a 2+
ここに、0<a<0.25、0≦b<1、(a+b)<1、0≦c<1、
1.5<x<2.5、1.5<y<2.5、1.5<z<2.5である
(v)SSON:EuのようなEu活性化オキシニトリド・ケイ酸塩蛍光体
(vi)以下の一般式を有するチオガリウム酸塩蛍光体
(Sr1-x-y-zMgxCayBaz)(Ga2-u-vAluInv )S4:Eu 2+
ここに、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、(x+y+z)≦1、
0≦u≦1、0≦v≦1、(u+v)<1である
(vii)TG:EuのようなEu活性化チオガリウム酸塩蛍光体
及びこれらの何等かの組合せ。
(i)一般的に、窒化物・ケイ酸塩蛍光体
(ii)BSSN:Eu、SCSN:Eu、SSN:Eu、SCASN:Eu、及びCASN:EuのようなEu活性化窒化物・ケイ酸塩蛍光体
(iii)一般的に、硫化物蛍光体
(iv)SrS:Eu、CaS:Eu、及び(Sr,Ca)S:EuのようなEu活性化硫化物蛍光体
及びこれらの何等かの組合せ。
a)第2の蛍光体層42は、基板25上の半導体発光デバイス20の間に配置されている。第2の蛍光体層42は、ディスプレイデバイス16内に含まれている光学要素によって半導体発光デバイス20に向かって反射される青光31及び/または第1の黄光32によって励起される。
a)発光デバイス20は、各々、基板26内に形成されている凹部、即ちウェルの中に配置されている。基板26内の凹部は、凹部の側壁が発光デバイス20に向くような形状である。側壁は球形、円筒形、または円錐形のような湾曲した表面であることも、または多面体のように3つまたはそれ以上の平面からなることもできる。詳述すれば、それは、反転した底がない立方体、反転した底がないプリズム、反転した底がない半球形、反転した底がない円筒形、反転した底がない円錐形、反転した底がない切頭円錐形、反転したピラミッド、または反転した底がない切頭ピラミッドのような形状を有することができる。基板26は卵ケースに例えることもでき、半導体発光デバイス20は各凹部の中に配置されている。
b)第2の蛍光体層42は、基板26の各ウェルの側壁上に配置されている。第2の蛍光体層42は、ディスプレイデバイス17内に含まれている光学要素によって半導体発光デバイス20に向かって反射された青光31及び/または第1の黄光32によって励起される。
a)透明カップ90が、各発光デバイス20上に、及びその周りに配置されている。カップ90は、カップの側壁が発光デバイス20に向くような形状である。側壁は、球形、円筒形、または円錐形のような湾曲した表面であることも、または多面体のように3つまたはそれ以上の平面からなることもできる。詳述すれば、それは例えば、立方体、プリズム、半球形、切頭半球形、切頭円錐形、ピラミッド、または切頭ピラミッドのような形状であることができる。
b)第2の蛍光体層42は、各カップの側壁上に(発光デバイス20に向いている側、またはLCDパネル60に向いている側の何れかの上に)配置されている。第2の蛍光体層42は、ディスプレイデバイス17内に含まれている光学要素によって半導体発光デバイス20に向かって反射された青光31及び/または第1の黄光32によって励起される。
a)図11において、第1の副層45aをカバープレート80のような光学要素の1つの上に配置し、第2の蛍光体副層45bを基板25上の半導体発光デバイス20の間に配置することができる。
b)図12において、第1の副層45aをカバープレート80のような光学要素の1つの上に配置し、第2の蛍光体副層45bを基板25上の半導体発光デバイス20の間に配置することができる。
15−18 ディスプレイデバイス
20 半導体発光デバイス
21 チップ(ダイ)
31 青光
32 第1の黄光
33 第2の黄光
34 緑光
41 第1の蛍光体層(ローカル)
42 第2の蛍光体層(リモート)
45 第2の蛍光体層
45a 第1の蛍光体副層
45b 第2の蛍光体副層
50 出力光
60 LCDパネル
Claims (12)
- 照明システム(9、10、11、12、13、14)であって、
第1の原色(31)の光を放出するように構成されている半導体発光デバイス(20)を含み、上記半導体デバイスは上記第1の原色(31)の光の少なくとも一部を吸収して第2の原色(32)の光を放出するように構成されている第1の発光素子(41)を含み、
上記半導体発光デバイス(20)から物理的に離間し、上記第1(31)または第2(32)の原色の光の少なくとも一部を吸収して第3の原色(33)の光を放出するように構成されている第2の発光素子(42、45)を更に含み、
上記照明システムは、上記第1(31)、第2(32)、及び第3(33)の原色の少なくとも1つまたはそれ以上の光を組合せて上記照明システム(10)の出力光(50)を形成するように構成されている、
ことを特徴とする照明システム。 - 上記第1の発光素子(41)による光変換は上記第2の発光素子(42、45)よりも大きい度合いの光変換を行うように構成され、上記光変換の度合いは1976 CIE色度図上で上記原色(31)の色点から遠去かるような色点の移動によって測定可能であることを特徴とする請求項1に記載の照明システム。
- 上記第1の発光素子(41)は蛍光体材料を備え、
上記第2の発光素子(42、45)は第2の蛍光体材料を備え、
上記第1の発光素子(41)内の上記第1の蛍光体材料の実効厚みは、上記第2の発光素子(42、45)内の上記第2の蛍光体材料の実効厚みよりも大きい、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記第3の原色(33)の光は、上記第2の原色(32)の光の主波長よりも大きいか、または等しい主波長を有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記第2の発光素子(42、45)は更に、上記第1及び第2(32)の原色の光の少なくとも一部を吸収するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記第2の発光素子(42)は、互いに物理的に離間している2つまたはそれ以上の蛍光体材料(45a、45b)を備える、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記第2の発光素子(42)は更に第4の原色(34)の光を放出するように構成されており、上記照明システムは上記第1(31)、第2(32)、第3(33)、及び第4(34)の原色の少なくとも1つまたはそれ以上の光を組合せて上記照明システム(10)の出力光(50)を形成するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記照明システム(10、11、12、13、14)は、白に見える混合された出力を形成するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記第1の発光素子(41)及び第2の発光素子(42、45)は、上記第1(31)、第2(32)、及び第3(33)の原色の光の1つまたはそれ以上の組合せの発光当量、演色評価数、及び色域の1つまたはそれ以上を最大化するようになっている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - 上記第1の発光素子(41)及び第2の発光素子(42、45)は、上記第1(31)、第2(32)、第3(33)、及び第4(34)の原色の光の1つまたはそれ以上の組合せの発光当量、演色評価数、及び色域の1つまたはそれ以上を最大化するようになっている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。 - ディスプレイデバイス(15、16、17、18)であって、
上記請求項1に記載の照明システム(9、10、11、12、13、14)と、
上記照明システムの出力光(50、51)の少なくとも一部を捕らえるように配列されている関連体(60)と、
を含むことを特徴とするディスプレイデバイス。 - 上記関連体はLCDパネル(60)であり、上記照明システム(9、10、11、12、13、14)は上記LCDパネル(60)のためのバックライトとして構成されている、
ことを特徴とする請求項11に記載のディスプレイデバイス。
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