JP2014505982A - リモート光輝蛍光反射変換機を伴うｌｅｄ白光源 - Google Patents

リモート光輝蛍光反射変換機を伴うｌｅｄ白光源 Download PDF

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Abstract

本発明はリモート光輝変換機と半導体発光ダイオードに基づく白色光ランプに関する。本発明の本質は、ランプからの距離に直列に配置され、放射出力開口部との熱除去基部、及び開口部の周囲に固定された発光ダイオードを含む発光ダイオード、前記放射線フォトルミネッセンス物質層の凹部の形の変換機とを有する光反射凹面反射光発光ダイオードと出口開口部に向かって放射線変換器と反射板の凹部を有し、配向面とされている。発光ダイオードからの一次放射が変換器の表面上に落ちるとき、白色光は、熱除去基部における開口部を介してフォトルミネッセンス物質出口から二次放射線と反射された一次放射の混合の結果として生成される。変換器及び反射器の表面は、熱除去基部における開口部の平面に垂直な主軸と、特定の球体、又は放物面に、回転の切頭楕円形であっても、又はシリンダができるこれらは出力開口部の飛行機で切り捨てられる。熱の放散を改善するために、熱接触は、変換機の凸面と凹面反射鏡の内側面との間に設けられ、外側の表面は、熱除去に関連付けられたリブ付き放熱器の形態であり得るベース。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電気・電子機器に関連し、とりわけ変換フォトルミネセンス蛍光の変換によるＬＥＤに基づく白色光源に関連している。
効率的なＬＥＤ、特に窒化物（ＩｎＧａＮ系）の開発における最近の進歩のおかげで、当技術分野で知られているすべての白色光源の達成可能な限り最高の効率のため、固体照明技術は、白色照明市場を制覇し始めている。線形照明や街路照明など、比較的大きく、激しく加熱されるＬＥＤは、熱の効率的な除去を容易にするように分配することができるため、ＬＥＤ溶液は広く、照明装置に使用されている。省エネ問題を解決するための重要な見通しの観点から、スモールフォームファクタと高い光束を有する標準的な白熱灯やハロゲンをＬＥＤに交換するための開発は、最も重要な科学的、技術的課題の一つであるが、しかしながら、溶液を制御電子回路（ドライバ）をインストールするための限られた空間と、このようなランプのＬＥＤが放出する熱を除去するための比較的小さな表面積によって著しく妨げられる。
白色ＬＥＤは多くの場合、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体でコーティングされた青色ＬＥＤを含む。ハイパワー（１ワット以上）の青色ＬＥＤは３０〜４５％程度の効率を有し、約５５０から７００ｍＷが、それぞれの適用ワットからユニット加熱に割り当てられている。さらに蛍光体は、白色ＬＥＤで、青色光が黄色光に変換する際に、入射光エネルギーの約２０％が、蛍光体の加熱に費やされると考えられている。技術仕様は、青色ＬＥＤ放射電力損失が２５℃〜１２５℃の温度で約７％、白色ＬＥＤの電力損失は、同じ温度約２０％であることを示唆する。それゆえ、高出力の白色ＬＥＤは、熱や光束に実質的な限界がある。本発明の目的は、既知の技術的解決法が克服した、スモールファクタのＬＥＤランプを提供し、標準電球に差し替えることである。
標準的な白色光ランプに取って代わるよう設計されたＬＥＤランプの構造はＬＥＤチップに基づいている。白色光は、ＬＥＤチップから放出された放射線の混合と、青、緑、赤、青、オレンジなどの異なる光色の混合の結果である。
しかし近年では、黄色またはオレンジ色（赤色）の光を放射し、ＬＥＤチップの青色や紫外線を吸収する光輝性蛍光体変換を伴うＬＥＤの白光源が最も広く普及している。図１は、この種の白色光源の動作原理を説明するための図である。
この装置は、比較的長波の第二の放出に対する反応として、前述の比較的短波の照射を受け、特定の比較的短波放射が活性化され、放出される主に比較的短波放射と変換光輝性蛍光体媒体を放出するＬＥＤチップを構成する。特定の実施形態では、チップからの青色モノクロまたはＵＶ放射線放出は、ポリマーマトリックス中の有機および／または無機蛍光体（蛍光体光輝）にチップを配置することによって白色光に変換される。
図２は、米国特許６，３５１，０６９に記載されている、既知の光輝蛍光体の変換を伴う白色ＬＥＤ光源を示している。
白色光源１１０は、ＬＥＤチップ１１２窒化物を含んでおり、励起されると、プライマリ青色放射線を放出する。チップ１１２は、反射カップ１１４の導電性枠上に配置され、電気導体１１６及び１１８に接続されている。導体１１６および１１８は、チップ１１２に電力を提供する。チップ１１２は、放射１２２の波長を変換する変換材料を含む透明樹脂層１２０で覆われている。層１２０を形成するために使用される変換材料の種類は、材料１２２によって生成される二次放射線の求めるスペクトル分布に応じて適宜選択することができる。チップ１１２及び蛍光体層１２０は、レンズ１２４で覆われている。レンズ１２４は通常、透明なエポキシ又はシリコンで作られる。白色光源を使用する場合は電圧が、一次放射線がチップの上面によって放出される、チップ１１２に供給される。放出された一次放射は、層１２０における変換材料１２２によって一部吸収される。その後、一次光の吸収に応答して変換材料１２２は、二次放射線を放出する、すなわち、より長い波長のピークを有する光を変換する放出された一次放射の残りの未吸収部分は、二次放射線と共に変換層を透過する。レンズ１２４は、出射光として矢印１２６で示した一般的な方向に吸収されていない一次放射線と二次放射線を導く。従って、出射光は、チップ１１２から放出された一次放射線と変換層１２０によって放出される二次放射線から構成される複雑な光である。変換材料はまた、装置内に残る少量のみ、あるいはすべての一次光は、可視である二次光を放出する二つ以上の変換材料と組み合わせた第一のＵＶ光を発するチップの場合のように構成することができる。
ＬＥＤ表面に形成されているフォトルミネセント蛍光体層を含む、当該技術分野で知られている上述の装置は、いくつかの不利な点がある。光ルミネセント蛍光体が光ルミネセント燐光体層を介して放射伝搬の角度に応じて光路長の大幅な変化によるＬＥＤの表面と直接、機械的、光学的及び熱的に接触しているときの色均一性を達成することは困難である。さらに、加熱ＬＥＤの高温は望ましくない色が光輝蛍光体の座標の変更や劣化につながることがある。
指定された不利な点を解消するために我々は、動作原理を図３にて説明する、ＬＥＤからの波長変換器リモートを伴う白色光源を提案する。照明の配置は、この原則に従って構築されており、例として米国特許６，６００，１７５（Ｂ１）を図４に示す。この白色光源は、内部容積を有する透明媒体２１１によって形成されたシェル２０７を備える。媒体２１１は例えば、透明なポリマーまたはガラス等の光を透過する任意の適切な材料で形成することができる。媒体２１１の内部容積は、ベース２１４に載置された発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ２１３を備えている。第一及び第二の電気的接点２１６および２１７は、ＬＥＤ２１３チップの２１８と２１９それぞれの放射面と裏面、また導体２１２による第一の電気的接点２１６に隣接してＬＥＤ２１８の放射面に接続されている。媒体２１１を透過した光は、その蛍光及び／又は燐光成分、またはそれらの混合物、または、白色光にＬＥＤ２１３の側面２１８によって放出される放射線に変換するフォトルミネセンス燐光体媒体に関連付けられている。フォトルミネセント蛍光体は、媒体２１１のシェル２０７内で散乱、および／またはシェル２０７の表面の内壁にフィルムコーティング２０９の形態で配置される。あるいは光ルミネセント蛍光体は、外部被覆が十分に維持されている場合（例：摩擦や劣化の対象とならない）のように、シェルが単独にある環境下でアセンブリシェルの外壁上でコーティングされる（図示せず）。例えば、フォトルミネセント蛍光体は、ポリマーやガラス溶解物中に分散させることができ、シェルは、そこからシェルの均一な組成物を提供し、シェルの全表面からの光出力を確保するために形成される。
リモート円筒形変換機を持つ細長い白色ＬＥＤ照明は、米国特許ＵＳ７，６１８，１５７（Ｂ１）に記載の技術で知られている。その構成は、概略的に図５に示す。照明器３１０は、線形ヒートシンク３１２を備え、ＬＥＤ３１４は、複数のヒートシンクの長辺に沿ってヒートシンク３１２に装着され、発光ドーム３１６はＬＥＤ３１４に対面して位置するドーム３１６の半円形部分３１８は、ＬＥＤの光に励起される光輝蛍光体３２１０を構成する、ＬＥＤ３１４と同じライン上のヒートシンク３１２に取り付けられた、ＬＥＤが３１４に対して位置ドーム３１６のセクションの半円形部分３１８を、前記ＬＥＤからの光により励起され光ルミネセンス蛍光体３２０を含む。ヒートシンク３１２は、アルミニウム等の熱伝導性材料で作られている。ドーム３１６は、ガラスまたはプラスチックのような透明材料で形成されている。光輝蛍光３２０は、ドームの内側のコーティングとして適用またはコーティング材料に導入することができる。ＬＥＤ両側のヒートシンクに取り付けられている光ルミネセント燐光を持たない平坦部３２６は、アルミニウムコーティングのような内部反射面３２８を有し、ドーム部３１８に発光ダイオード３１４から来る光を反射する。
変換層は、蛍光体材料、量子ドット材料、このような材料の組み合わせを含むことができ、さらに、透明なホスト材料を含むことができ、前記蛍光体材料および／または量子ドット材料が分散されている。
なお、光輝性蛍光体材料の粉末を含む層は、伝導・吸収・反射し、その上に入射する光を放散させることが知られている。この層は、光を消費するとき、それはまた、伝導・吸収し、散乱光の一部を反射することができる。この事実により、既知の発明は、ＬＥＤ放射の影響下の光輝蛍光粒子内で励起された放射は、反射されたＬＥＤ放射と同様、機器の蛍光層と内部組織に必然的に部分的に吸収され、白光源の効率を下げるとしてきた。
山田［１］とナレンドラン［２］ は、黄色の波長範囲の放射線に変換される、約４７０ｎｍの波長の青色光照射によって励起る光輝蛍光ＹＡＧ：Ｃｅの変換層から前後に伝播する放射部分の割合を測定した。ナレンドランはこの場合、変換層によって放出・反射された光の６０％以上は励起源に戻って延びており、この光の大部分は、ＬＥＤアセンブリ内に失われることを証明した［２］。後方へ向かいつつ前方へも向かう放射のバランスのとれた白色光ポーションを作り出す８ｍｇ／ｃｍ２での密度の光屈折率を有するエポキシ樹脂１．６に混入された可視屈折率１．８のＹＡＧ：Ｃｅ光輝蛍光体の場合、青と黄色の光それぞれ５３％と４７％の放射を含む一方で、黄色の場合はそれぞれの割合が５５％と４５％であることが証明されている［３］。
したがって、そのため、光束の著しい増加とＬＥＤ白光源変換の最高の効率は、全ての状態においてＬＥＤ光源の出射孔へのリモート変換機のＬＥＤ放射の照射を即時に受けた光ルミネセンス蛍光体表面からの放射を導くことによって等しく達成可能である。
同様の技術的解決法は、特許ＵＳ７，２９３，９０８（Ｂ２）に提案されており、この特許によって完成した、サイドライト放射結合の照明装置の具現化を主張し、ＬＥＤから遠隔である反射板の上に位置する変換層を含む。
この装置は、プロトタイプとして選択された本発明に基づく装置と最も類似している。
本特許に従って実装側光放射結合のある白色光源の動作原理を、側光放射連結照明システムの記載の実施形態の一つの断面である図６にて説明する。
側光放射連結照明システムは、ＬＥＤ４０２、第一反射体４０４、第二反射体４０６、出口開口部４１２、変換層６０２、追加の透明カバー層４０８、第二反射体４０６を第一反射体４０４と分ける支持手段から構成される。支持手段は、平らな透明素子５０２、サイドサポート５０４、ベース５０６を含む。サイドサポート５０４は、透明または反射する素材であることが望ましい。第一反射体４０４はベース５０６に取り付けられている。第二反射体４０６は平らな透明素子５０２に取り付けられている。変換層６０２は、第二反射体４０６の表面上に位置し、ＬＥＤ４０２の活性領域によって放射された一次放射の少なくとも一部を一次放射波長とは異なる波長を有する放射線に変換している。
説明のために、側光放射連結照明システムの動作を説明する光線４１４、４１５、４１６について考慮しよう。最初の色の光線４１４は、ＬＥＤ４０２の活性領域によって放射され、ＬＥＤ４０２出射面に向けられる。最初の色の光線４１４は、ＬＥＤ４０２の出力面を通過し、透明カバー層４０８に向けられる。最初の色の光線４１４は、透明カバー層４０８を通過し、最初の色の光線４１４を最初の色とは異なる第２の色の光線４１５の中で変換する変換層６０２に向けられる。第二の色の光は、波長変換の点から任意の方向に出射させることができる。第二の色の光線４１５は、透明カバー層４０８を通って導かれると、その後、出口開口４１２を通って最初の反射鏡４０４に導かれる。第二の色の光線４１６は、反射体４０４によって反射され、平坦な透明部材５０２に向けられる。第二の色の光線４１６は平坦な透明部材５０２を透過して側光放射カップリング照明システムを出る。
このシステムの欠点は、大口径損失と、支持手段との境界での反射器上の光の損失である。
これらの欠点を克服するための試みが米国特許７８１０９５６（Ｂ２）に記載されているサーチライト型の別の公知の白色光源で行われた。
図配置およびこのような装置の動作原理を示す図７は、米国特許第７，８１０，９５６（Ｂ２）において特許請求されている本発明の実施形態のいずれかに記載のサーチランプの断面図である。光源７３０はファスナー７３４と付加的な熱ヒートシンク７３６上に配置されている。図７に示すように、熱ヒートシンク７３６は、ひれを付けることができる。光源７３０によって放射され、光源７３０の周囲のミラー７３２に反射される光は、光板７３８に照射される。波長変換層７４２は、光源７３０から分離され、光源７３０からの光を受光できるように配置されている。付加的な熱ヒートシンク７４４は、変換層７４２を冷却すること。収集光７４０は光を平行にする。光源７３０として、短波光、例えば、青色又は紫外光を発生するＬＥＤを使用する。光源７３０は、追加ファスナー７３４上に配置され、付加的な熱ヒートシンク７３６に取り付ける。光学プレート７３８は、収集光学系７４０に光を向けるように形成する。例えば、側部７４８は、傾斜した又は全内部反射の収集光学系７４０に光を向けるように傾斜をつける。
このシステムの欠点は、大口径損失、及びその効率を排除する光源、鏡、および変換層を有する光板の境界における光の損失である。さらに、平行にする光学系からの出射光光線がかなり細く、ハロゲンランプを使用したとしても、出射された光光線の十分な開口角を有する小さな波形率の標準ランプの代替として使用する照明機としては許容できないことである。
ここに提案する発明は、リモート変換器付きの白色ＬＥＤ光源の最大効率を提供し、高い色均一性とレンダリングと同様に、照明装置のフォームファクタが小さく、光ビームの幅の広い開口角を提供するという目的に基づいている。
ここに示す発明が提案する発光機は、１つまたは複数のＬＥＤを持つ一次放射源、そのＬＥＤが接続された平坦な周辺機器を持つ熱除去基盤、ＬＥＤに対向する光反射面、一次放射を二次放射線に変換する、ＬＥＤと反射体の間に取り付けられた変換層で構成される。対象問題は解決されたため、光放射連結の熱除去基盤は、端が熱除去基盤上に設置されたＬＥＤに接近した開口部があり、変換層の特定の表面はＬＥＤの照射を受け、ＬＥＤの照射を受ける変換層の反射板表面は、一次放射源と開口部とに対向する凹面を有する凹形状をしている。
図である。 白色ＬＥＤ光源を示している。 図である。 米国特許６，６００，１７５（Ｂ１）を示す図である。 米国特許ＵＳ７，６１８，１５７（Ｂ１）に記載の技術の構成を概略的に示す図である。 側光放射連結照明システムの記載の実施形態の一つの断面図である。 装置の動作原理を示す図である。 照明装置の断面を概略的に示す図である。 図である。 付加リフレクタを備えた照明装置の実施形態の具体的な詳細な模式図である。 付加リフレクタを有する照明装置の別の特定の実施形態を示す図である。 図である。
本発明の開示内容は提案された照明装置の断面を概略的に示す図８で説明する。
照明器は、１つ以上のＬＥＤ１を持つ一次放射源、絞り３、ＬＥＤ１が接続されている前記表面４、が付属した熱除去基部２、ＬＥＤに向かう光反射面６を持つ反射体５、一次放射８を二次放射線９に変換し、ＬＥＤ１に対向する凹面１０を有している変換層７、変換層７が発光ダイオード２と反射面６との間に配置された光反射面６と対向する第二凸面１１で構成される。
照明機能は下記のように機能する。ＬＥＤ１の一次放射線８は、変換層７の表面１０に到達し、表面１０から部分的に反射され、熱除去基盤２の開口部３を通って出て、フォトルミネセンス燐光体粒子に部分的に反射され、変換層７で浪費され、変換層７における二次放射線９への物質変換で部分的に吸収される。同時に、光反射面０６に到達した一次放射８の一部は、変換層７に反射し返され、再び、変換層７の光輝性蛍光体による二次放射線９への変換を行う変換層７の材料によって部分的に吸収される。この場合には、一次放射８の特定の部分は、照明装置の開口部３を介して変換層へと出て行き、二次放射線９と混合して白色放射線を形成するが、スペクトル分布は変換層の材料、主に組成、光輝性蛍光体の分散と変換層の厚さといったの特性によって決定づけられる。
蛍光体は通常、希土類元素（ランタノイド）のイオン、あるいは、クロム、チタン、バナジウム、コバルト、ネオジムのイオンを塗布した光学用無機材料である。ランタニド元素は、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムである。光無機材料としては（これらに限定されないが）、サファイア （Ａｌ２Ｏ３）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化ベリリウムアルミニウム（ＢｅＡｌ２Ｏ４）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧまたはＹ３Ａｌ５Ｏ１２）、テルビウム含有ガーネット、イットリウム−アルミニウム−ランタノイド酸化物化合物、イットリウム化合物、ランタニド・アルミニウム・ガリウム酸化物、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、カルシウム又はストロンチウム又はバリウムハロリン酸塩（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３（Ｃｌ，Ｆ）、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９化合物、リン酸ランタン（ＬａＰＯ４）、ランタノイド五塩基剤（（ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ） （Ｍｇ，Ｚｎ） Ｂ５Ｏ１０）、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７化合物、ＳｒＧａ２Ｓ４化合物、化合物（（Ｓｒ，Мｇ，Ｃａ，Ｂａ）（Ｇａ，Аｌ，Ｉｎ）２Ｓ４、亜鉛化合物、チッ化ケイ酸塩である。
２５０ｎｍ以下またはこれに近い波長の紫外線で励起することができるいくつかの典型的な光ルミネセンス蛍光体がある。Ｅｕ＋３：典型的な赤色発光ルミネセンス蛍光体Ｙ２Ｏ３です。 典型的な黄色発光ルミネセンス蛍光体は、ＹＡＧ：ＣＥ＋３。典型的な緑色発光ルミネセンス蛍光体が含まれる：ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９を：Ｔｂの＜３＋＞、（ランタノイド）ＰＯ４：ＣＥ＋３、Ｔｂの＋３とＧｄＭｇＢ５Ｏ１０：ＣＥ＋３、Ｔｂは＋３。Ｅｕを＋２と（ＳＲ、Ｂａの、カリフォルニア州）５（ＰＯ４）３ＣＬ：Ｅｕを＋２典型青色発光ルミネセンス蛍光体はＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７です。より長い４００〜４５０ｎｍの波長域を有する波またはそれに近いの励起のＬＥＤは、一般的な光無機材料としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２）、テルビウム含有ガーネット、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、ＹＶＯ４を含む、ＳｒＧａ２Ｓ４、（ＳＲ、Мｇ、ＣＡ、ＢＡ）（ジョージア州で、Ａｌ、）２Ｓ４、ＳＲＳと複数形。Ｃｅ＋３、ＹＡＧ：ホー＋３、ＹＡＧ：Ｐｒの＋３、ＳｒＧａ２Ｓ４：ＥＵ＋２、ＳｒＧａ２Ｓ４：ＣＥ＋３、組み合わせによるＳｒＳ：Ｅｕの４００−４５０ナノメートルの波長範囲で励起のＬＥＤのための典型的な光輝の蛍光体は、ＹＡＧを含む＋２及びＥｕ＋２をドープした複数形。量子ドット材料は、約３０ナノメートル未満の無機半導体微粒子である。典型的な量子ドット材料が挙げられる（これらに限定されない）のＣｄＳ粒子、ＣｄＳｅの、ＺｎＳｅの、ＩｎＡｓを、ＧａＡｓ及びＧａＮ系を含む。量子ドット材料は、粒子サイズ、粒子の表面特性、及び無機半導体材料に依存して異なる波長を有する光を再放出し、１つの波長の光を吸収することができる。
変換層は、蛍光体材料又は量子ドット材料の種類及びフォトルミネセンス蛍光体材料と量子ドット材料の混合物の両方を含むことができる。それは白色光（高演色）の広いスペクトル範囲を有することが望ましい場合、そのような材料の複数の混合物を使用することが適当である。高演色で温白色光を得るための典型的な取り組みの一つは黄色と赤色変換光ルミネセント蛍光体の混合物の放射線でＩｎＧａＮのレッドの混合放射である。変換層は、波長の長いＬＥＤが発する光によって放出された光を吸収する複数の光燐光体を含むことができる例えば、青色ＬＥＤのために、変換層は、単一のフォトルミネッセンス発光する蛍光体と黄色光、又は赤色及び緑色の光を発光する複数のフォトルミネセント蛍光体を含むことができる。紫外ＬＥＤについては、変換層は、青色光と黄色光、又は青色、緑色、赤色光を発する蛍光を発するフォトルミネッセンス光ルミネセント燐光体を含むことができる。フォトルミネセンス蛍光体は、色座標およびイルミネータからの混合光の出射のレンダリングを制御するために、付加的な色を発することを添加することができる。
透明なホスト材料は、ポリマーと無機材料を含むことができる。ポリマー材料は（しかし、これには限定されない）、アクリレート、ポリカーボネート、フルオロアクリレート、パーフルオロアクリル酸塩、フルオロリン酸ポリマー、フルオロシリコン、フルオロポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロシリコン、ゾル−ゲル、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、熱収縮プラスチックとシリコンを含む。含フッ素ポリマーは、波長範囲の光のその低吸収による、４００ｎｍおよび赤外線の波長より長い７００ｎｍより短い波長の紫外域で、特に便利されている。典型的な無機材料は、二酸化ケイ素、光学ガラスやガラスカルコゲニドを含む。（しかし、これらに限定されていない）
変換層の光ルミネセント蛍光体をコンフォーマルに粉砕して光反射体、例えば、表面にコーティングとして適用することができる、貼り付け、液体中の光輝性蛍光体懸濁液からの堆積又は電気内方浸透。光輝性コーティング蛍光体反射板に関連する問題の一つは、リフレクタが円筒形または半球形、例えば非平面表面を有する場合は特に、反射体上に均一な再現性のコーティングを適用している液体懸濁液を粉砕し、貼り付け、蒸着法が適用されるときに、基板にフォトルミネセント蛍光体粒子を適用するために使用される。コーティングの均一性が大幅に懸濁液の粘度、懸濁液中の粒子濃度、及び、周囲温度および湿度などの環境要因に依存する。塗布乾燥前の懸濁液に流れによる欠陥、およびコーティング厚さの変化は、通常の日常の問題として分類される。
いくつかの件にそれは、例えば、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリルなどの透明プラスチック、押し出しによって成形、コーティング材料にフォトルミネセンス蛍光体を添加することが好ましいこの場合には、変換層は、次いで、所望の形状に成形される熱シートにあらかじめ製造することができる。成形前に、からなる光反射コーティングは、例えば、アルミニウムや銀を真空蒸着によるシートの片面に塗布することができる放熱器のコンフォーマルに予め形成された反射面の変換層は、変換層と放熱器の反射面の間に位置するシリコン系粘着剤を、例えば、それに結合することができる。この場合には、接着剤層は変換層よりも、例えば薄く薄くすることができ、変換層から中心の除去に大きな熱抵抗を維持することができない。
イルミネータの具体的な実施形態の一つにおいて、予め形成されたシートを真空熱蒸着によって適用されるアルミニウムの薄層（０．５ミクロン）で銅または黄銅円筒形反射器に貼り付けされ、使用されている有機溶媒は、光輝性蛍光体、界面活性剤（界面活性剤）、ポリマーの懸濁液を調製するために使用される次いで懸濁液を押し出し又は金型鋳造によりシート状に成形することができ、またはそれは、例えば、平坦な基板上にガラスつを注ぐことができる、後に乾燥する。得られたシートは、仮基板から分離され、リフレクタに取り付けられ、溶媒またはシアノアクリレート接着剤を使用することができ。シートで被覆された反射器は４８０℃に加熱し、ポリマーマトリックスは光輝性蛍光体コーティングを残し、焼失されている。
図９に示すように特定の実施例では、暑さが異なるシートは、イットリウム・ガドリニウム・セリウムアルミニウムガーネット（Ｙ、Ｇｄの、Ｃｅの）塩化メチレン中のポリカーボネート溶液中の３Ａｌ５Ｏ１２をもとにして実験フォトルミネセント蛍光体粒子の懸濁液から押出成形により形成した。変換層は、イルミネータ開口から混合された白色光の出射の必要な色座標値を達成するのに十分な厚さでなければならない。有効厚さは、光散乱使用されるフォトルミネセンス燐光体の処理と範囲に基づいて定義され、例えば、５〜５００μｍで、最も頻繁には１００〜２５０μｍである。
シートは、所望の形状の雄型を用いてシートにイソプロパノールおよび加圧によりリフレクタ湿潤を介して円筒状のリフレクタに固定した。溶媒は、シートを軟化及び反射シートへの完全な密着性を確保するために、その下から気泡を絞り出すことができる。コーティングされた反射体は光ルミネセンス蛍光体で覆われた円筒形の反射鏡で、その結果、ポリマーを燃焼するために４８０℃の空気中でアニールした焼き戻す。以下で複雑な形状の反射体は、透明なシリコンバインダーと光ルミネセント蛍光体との混合物で被覆することができ、次いで、この混合物を焼き戻す。この場合には、シリコンバインダーは焼き戻すによって除去されない。空気中で４８０℃に加熱された後に橙赤色のいずれかで青い光に変換するフォトルミネセンス蛍光体は、完全な無駄になるまで低下する可能性がある事を頭に考えるべきです。
この場合には、低い燃焼オフ温度を有する他のポリマーを使用しなければならない。いくつかの実施形態では、燃焼オフ温度範囲は２６０℃〜５４０℃である。
変換層の表面はさらに、フォトルミネッセンス、蛍光体の種類によっては、例えば、硫化物として、変換層への水分および／または酸素の進入を防止する透明保護層で被覆することができることは、水分攻撃による損傷を受けやすい。保護層は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸化アルミニウム、有機ポリマーまたはポリマーの組み合わせなどの無機材料からなる、例えば、変換層に浸透するの水分および／または酸素を防止する任意の透明な材料から作られてもよいおよび無機層。
保護層に好適な材料としては、二酸化ケイ素および窒化ケイ素である。
保護層はまた、光学的な雰囲気で光輝蛍光体粒の境界をクリアすることができるし、光ルミネセンス蛍光体の自己放射の吸収損失を低減し、この境界にＬＥＤ一次放射線と光ルミネセンス蛍光体の二次放射線の反射を減らすことができる。その粒内にすることにより、照明装置の効率を高める。保護層はまた、とりわけ、粒子の表面にケイ酸亜鉛のナノサイズ５０〜１００ｎｍの膜を形成させ、フォトルミネセンス蛍光体粒子の表面仕上げ処理によって適用することができる、すなわち、の境界をクリア光輝蛍光体粒子。
必要な場合に応じて、イルミネータの内部体積を不活性雰囲気で満たされた、又は排気することができる一方の開口をさらに気密、水分および／または酸素から変換層を保護する光学的に透明な窓を封止することができる。
変換機７の表面１０と反射板５の表面６は、平面、によって切り捨て軸対称図形（球、楕円、放物面、または他の方法で）または表面対称図形（例えば、シリンダー）として成形することができる例えば、内孔３の平面に平行熱取出ベース２と、このケースでは、ＬＥＤを１と熱除去基部の前記面の交点近くで、従来のラインに沿って２に位置している前記変換器７の表面１０。変更機面１０の形状とＬＥＤその放射指向ダイアグラムに基づいての位置の最適化は開口部からその終了前に変換機７の空洞内部に反射された放射線の異なる角度と再分配における変換機面１０につながった放射線の入射による、照明器から出てくる色の均一性及び放射の角度分布を向上させることができる。
仕様から知られている、ＣＲＥＥ製強力な青色ＬＥＤ ＳＬ−Ｖ−Ｂ４５ＡＣ２またはＥＺＢｒｉｇｈｔ１０００ファミリーチップのＳｅｍｉＬＥＤｓのチップのために、ＬＥＤチップの放射指向性図は、ランバーシャン分布を持つことができ、（ＬＥＤチップの表面に対して９０°の傾斜角度と光円錐）、または、角の少ないコーンα＜９０°に限定される、例えば、時放射は、ＬＥＤチップの表面上に形成された量子サイズの格子構造を用いて結合されている。この場合には、α／２−ＬＥＤは、ＬＥＤの放射指向性図の軸が角度β≧９０°反射鏡の対称軸に交差するように、熱除去基部上に配置することができる。
しかし、ＬＥＤ一次放射線の一定の比較的小さな部分が直接外側に照明開口を伝播し、そしてＬＥＤライトが付いている可能性、ユーザーの直接アイコンタクトを避けるために、熱伝導ベース２は、直接利回りを選別突起１２を含むことができ、変換機７の表面１０をバイパスする一次放射を外側照明。ＬＥＤ一次放射のより完全な利用を確保するために、変換器７の表面１０に向かってそれに当たる次放射線を向ける平面ミラー部１３ − 熱伝導ベース２の突出部１２が付加リフレクタを備える。付加リフレクタを備えた照明装置の実施形態の具体的な詳細はも模式的に図１０に示す。本実施形態の照明装置は、図８に示した要素に加えて、反射コーティング１３と突出部１２を含む。図８および図と同じように番号が付けられている。付加リフレクタを有する照明装置の別の特定の実施形態は、図１１に詳細に示されている。対応する構成要素には図と同様の方法で番号が付けられて固定されたＬＥＤが１ベース２の領域における照明装置の拡大断面図８に示している。（拡大縮小しないように）。付加リフレクタは、ＬＥＤチップ１と変換機７、ほぼ完全部をリダイレクトすることができ、そこからの反射との間に位置する傾斜面１５（例えば、切頭円錐面は軸対称形状の変換器の場合には、ベース上に置く）であるＬＥＤチップ１から放射は、イルミネータの出射放射を均質変換器０７の反対側にその上に落ちる。ＬＥＤと変換層によって放出される光の反射を増加させるために、放熱器における反射器の表面は、とりわけ、洗練された又は放射線を均質化するために艶消しすることができ、それにより、高い光学コーティングで覆うことができる反射率。光反射体の表面は、別個のミラー放熱器から離れて行われたが、熱伝導層を介して熱的に接触を維持することができる。アルミニウム；、ダイクロイックコーティング；アルミニウムの反射率を高めるためにダイクロイックコーティングと組み合わせて適切なコーティングアルミニウムと高反射コーティングの材料としては、銀を含んでいる； 酸化チタン、酸化アルミニウム等の材料は、ゾルゲル法により形成されている。照明装置のこの実施形態では、ＬＥＤチップ１がなさリフレクタ６の対称軸にＬＥＤチップ１の表面の法線が平行になるようにベース２上に位置する（又は小さい角度をなしている）されている０．１５〜０．２μｍの厚さのアルミニウムまたはための第２共通電極として機能するアルミニウム半球状のキャップ１９に弾性耐熱性化合物１８で接着半球状のガラスキャップ１７の内面に真空熱蒸着によって適用された銀膜を反射する導体１４および金属被膜１５とリボン１６のポリイミドを用いて並列にレッドチップ１が接続されている。光反射性、ポリイミドリボン上の金属コーティング１５を高めるためには、薄いアルミニウム層で被覆され、電気接点であることに加えて付加リフレクタとして機能している。ＬＥＤのこのレイアウトでは、主な放射線は、直接観察者の目に入らない。第１の電極が、ＬＥＤチップ１が半田付けされているとベース２と、ベース２との電気的及び熱的に接触している放熱器２２である。電力は、リフレクタ６の対称軸と軸方向に整列してキャップ１９の頂部に（又ははんだ付け）溶接を介して接続されている中央円筒出力によるキャップ１９（図１１には示されていない。）に供給される放熱体の上部に作られた対応するキャビティ内に位置する供給ドライバに放熱器２２の内面２１で電気的に絶縁された貫通孔（図示せず）。
半球状のキャップ１９は、放熱器２２の本体２０内面２１の耐熱性、熱伝導性化合物と結合している。
半球状のキャップ１７は、熱伝導性セラミックからなることができる。半球状のキャップ１９は、ステンレス鋼、銅、黄銅、コバール、または同様な材料で作ることができる。
キャップ１９は、コバール又は比較的良好な熱伝導性と変換機７、照明装置の設計において使用されるフォトルミネッセンス蛍光体の熱膨張係数に最も近い比較的低い熱膨張係数を有する他の類似の合金で作られている場合単純化され、安価で作られており、それはキャップ１７なくなされ得ることができる。この目的のために、反射アルミニウム又は銀膜は、直接コバールキャップ１９の内面に真空熱蒸着（その他）によって、またはフォトルミネセント蛍光体層の堆積に続いて、中間薄膜の誘電体被覆を介して印加される前述の方法のいずれかを使用している。
キャップ１９は、アルミニウムで形成されている場合は、ステンレス鋼、フォトルミネセント蛍光体フィラー、また照明装置と、プラスチック製の変換器７の熱膨張係数に最も近い比較的高い熱膨張係数が銅、黄銅または類似の材料キャップ１７なく行うことができる。
この目的のために、キャップ１９の内側表面を研磨および／またはアルミニウムや銀反射膜を直接、または予め形成されたプラスチック変換機７を貼り合わせ、続いて中間体薄膜の誘電体被覆を介して、真空熱蒸着によって適用される。
ＬＥＤチップ１とワイヤコンタクト１４は、ＬＥＤアセンブリの製造に適用される周知の技術を用いた光化合物２３で封止することができる。
放熱器２２は、例えば銅やアルミニウムなどの任意の適切な材料で作ることができる。放熱器は、図１２に示すように、例えば、伝熱面を高めるためにリブすることができるシートです。図９に示しているように、ハンレッドの製、ＳＬ−Ｖ−Ｂ３５ＡＫ型を用いたＬＥＤチップは、板厚に応じて１６０〜２００ルーメン／Ｗの効率を達成し、白い線状光源装置半円柱状のサンプルを、製造するために使用された。
参照者
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リモート光輝は変換機を反映した白色ＬＥＤ光源

Claims (11)

  1. 一つ以上の発光ダイオードからなる一次放射線源を含む照明装置であって、一次放射線に変換する変換材料層として設計放射線変換器、発光ダイオードが固定された前記表面と熱除去基部二次放射線に、その表面に当たる発光ダイオードと、前記それに当たる放射線を反射する面を有するリフレクタと、前記放射線変換器は、一次放射線源及び前記反射面近傍の反射体との間に位置され、前記反射器及び変換器は、一次光源からの距離に位置しているここでは、熱除去基部は、放射出力の開口部を有しており、発光ダイオードにより照射される変換器と、反射器の表面の前記表面は、凹状の前記開口部と対向する光の凹部を有するダイオードを発光すると、発光ダイオードは、開口部の周囲の近くに配置されている照明装置。
  2. 変換器及び反射器の表面は回転楕円面として、例えば、熱除去基部に開口部の平面に平行な面によって切り捨て軸対称の図形、として形成されている、イルミネータ熱除去ベースにおける開口部の平面に主軸に垂直で、特に、球体または放物面、請求項１に記載の照明装置。
  3. 対称軸は、熱除去基部における開口部の平面に垂直で、変換器及び反射器の表面を有する円筒切り捨てとしては、例えば、熱除去基部に開口部の平面に平行な面によって切り捨て、面対称な図形として形成されている、請求項１に記載の照明装置。
  4. 一次放射線の前述の開口部への直接出力を防ぐ突起部で構成される熱除去基部である請求項１に記載の照明装置。
  5. 反射面がリブ付き外面と熱取出放熱器の内面である請求項１に記載の照明装置。
  6. 変換器と反射器の表面が平坦なファセットまたは複数のセグメントから構成されている請求項２に記載の照明装置。
  7. 次放射源の熱除去基部を含み、リフレクタと一体である請求項３に記載の照明装置。
  8. 光学的に透明な媒体で区切られている、その一次放射線を照射する凹面と、反射器の凹面と反対変換機の凸面を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  9. 熱除去基部の前記突起は、一次放射線変換器の反対側の面にそれに当たる導く平面ミラー部を備える請求項４に記載の照明装置。
  10. 各発光ダイオードの放射指向性図の軸、または等しい角度で反射鏡の対称軸に交差するように発光ダイオードを含み、熱除去基部に固定されている９０°、各々の指向性ダイアグラムの半値幅の差より小さく、発光ダイオード述べた請求項３に記載の照明装置。
  11. 各発光ダイオードの放射指向性図の軸に対して平行であるかの対称軸と鋭角を行うように発光ダイオードを含み、熱除去基部に固定されている反射器は、変換器の表面と発光ダイオードとの間に塩基を除去する熱は、変換器の反対側の面に、その上に落下する一次放射を誘導する傾斜した反射鏡部とを備える請求項３に記載の照明装置。
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