JP2016515767A - スペクトルシフト反射を有する発光アセンブリ及び方法 - Google Patents

スペクトルシフト反射を有する発光アセンブリ及び方法 Download PDF

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Abstract

発光アセンブリ及びその作製方法であって、実質的に平面の近くの光を放出するように構成された光源であって、この光が第１のスペクトルプロファイルを有する、光源と、更に光源からの入射光を第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出するように構成された材料とを所望により含む。光は、シフトされて、上記平面に直交する軸に概ね沿ってアセンブリから放出される。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１３年４月１５日出願の米国仮特許出願第６１／８１１，９１４号に対する優先権の利益を主張するものであり、この開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
（発明の分野）
本開示は一般的に、光を概ね平面の近くに放出する光源と、前記平面に直交する軸に概ね沿って光を放出するスペクトルシフト体とを有する発光アセンブリ及びその方法に関する。
電球、ランプ、照明装置、懐中電灯、データ伝送装置等のような発光アセンブリは、従来、第１のスペクトルプロファイルを有する光を放出する発光部を組み込んでもよい。該アセンブリは、次いで、入射光のスペクトルプロファイルを第２のスペクトル特性にシフトし、光を再放出するように構成されたスペクトルプロファイルシフト材料を組み込んでもよい。かかる材料は、蛍光体であるか又は蛍光体を含有してもよい。それ故、従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光体は概ね青色又は紫外スペクトルを有する光を放出し得る。発光体から放出された光は、続いて、スペクトルプロファイルシフト材料を通り、緑色、黄色、又は赤色のような、長波長を有する別のスペクトルとしてアセンブリから放出されてもよい。励起及び放出された光との混合の後、アセンブリは、白色光又は近白色の光を送達する。
実施例１において、発光アセンブリは、実質的に平面の近くに光を放出するように構成された光源（この光は第１のスペクトルプロファイルを有する）と、光源からの入射光を第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出するように構成された材料とを組み込む。かかる実施例の１つにおいて、光は、シフトされて、上記平面に直交する軸に概ね沿ってアセンブリから放出される。
実施例２において、実施例１の発光アセンブリは、光源が、光を放出するように構成された発光体と、該発光体から放出された光を実質的に平面の近くに方向付けるように構成されたレンズとを備えることを所望により更に含む。
実施例３において、実施例１及び２のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを所望により更に含む。
実施例４において、実施例１〜３のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、光源が上記軸に対して側面発光体であることを所望により更に含む。
実施例５において、実施例１〜４のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、光源が、光を放出するように構成された発光体と、該発光体から放出された光を実質的に平面の近くに方向付けし直すように構成された反射体とを備えることを所望により更に含む。
実施例６において、実施例１〜５のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料が蛍光体であることを所望により更に含む。
実施例７において、実施例１〜６のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料がシリコーン組成物内に含有されることを所望により更に含む。
実施例８において、実施例１〜７のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料が光源を平面の周囲で実質的に包囲する層を形成することを所望により更に含む。
実施例９において、実施例１〜８のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料と実質的に接触し、光源に対して材料よりも遠位の反射表面を所望により更に含み、この反射表面は材料によってシフトされた光を軸に沿って反射するように構成される。
実施例１０において、実施例１〜９のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、材料が、シフトされた光を軸に沿って反射するように更に構成されていることを所望により更に含む。
実施例１１において、実施例１〜１０のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、材料がスペクトルシフト材料であることを所望により更に含み、該スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から形成され、スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを更に含む。
実施例１２において、実施例１〜１１のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンの少なくとも１つから形成されることを所望により更に含む。
実施例１３において、実施例１〜１２のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、反射表面がハウジングの一部であることを所望により更に含む。
実施例１４において、実施例１〜１３のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、ハウジングと熱的に結合され、ハウジング及びスペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを所望により更に含む。
実施例１５において、実施例１〜１４のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、ヒートシンクがハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有することを所望により更に含み、ハウジングとヒートシンクとの間に熱的に結合された熱界面材料を更に含み、この熱界面はハウジングとヒートシンクとの間の熱抵抗を低減するように構成されている。
実施例１６において、発光アセンブリの作製方法は、実質的に平面の近くに光を放出するように構成された光源を形成する工程であって、該光が第１のスペクトルプロファイルを有する、工程と、光源に対してスペクトルシフト材料を形成する工程とを含み、該スペクトルシフト材料は光源からの入射光を第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出するように構成される。光は、シフトされて、上記平面に直交する軸に概ね沿ってアセンブリから放出される。
実施例１７において、実施例１６の方法は、光源を形成する工程が、光を放出するように構成された発光体を、発光体によって放出された光を実質的に平面の近くに方向付けるように構成されたレンズに対して位置付ける工程を含むことを所望により更に含む。
実施例１８において、実施例１６及び１７のいずれか１つ以上に記載の方法は、発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを所望により更に含む。
実施例１９において、実施例１６〜１８のいずれか１つ以上に記載の方法は、光源が上記軸に対して側面発光体であることを所望により更に含む。
実施例２０において、実施例１６〜１９のいずれか１つ以上に記載の方法は、光源を形成する工程が、光を放出するように構成された発光体を、発光体によって実質的に平面の近くに放出された光を方向付けし直すように構成された反射体に対して位置付ける工程を含むことを所望により更に含む。
実施例２１において、実施例１６〜２０のいずれか１つ以上に記載の方法は、上記材料が蛍光体であることを所望により更に含む。
実施例２２において、実施例１６〜２１のいずれか１つ以上に記載の方法は、材料を形成する工程が、材料をシリコーン組成物内に含有する工程を含むことを所望により更に含む。
実施例２３において、実施例１６〜２２のいずれか１つ以上に記載の方法は、材料を形成する工程が、平面の周囲で光源を実質的に包囲する層として材料を形成することを所望により更に含む。
実施例２４において、実施例１６〜２３のいずれか１つ以上に記載の方法は、上記材料と実質的に接触し、光源に対して材料よりも遠位の反射表面を形成する工程を所望により更に含み、この反射表面は材料によってシフトされた光を軸に沿って反射するように構成される。
実施例２５において、実施例１６〜２４のいずれか１つ以上に記載の方法は、材料がシフトされた光を軸に沿って反射するように更に構成されていることを所望により更に含む。
実施例２６において、実施例１６〜２５のいずれか１つ以上に記載の方法は、スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から、スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを形成する工程を所望により更に含む。
実施例２７において、実施例１６〜２６のいずれか１つ以上に記載の方法は、ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンのうちの少なくとも１つから形成されることを所望により更に含む。
実施例２８において、実施例１６〜２７のいずれか１つ以上に記載の方法は、ハウジングを形成する工程が、ハウジングの一部として反射表面を形成する工程を含むことを所望により更に含む。
実施例２９において、実施例１６〜２８のいずれか１つ以上に記載の方法は、ハウジングと熱的に結合され、ハウジング及びスペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを位置付ける工程を所望により更に含む。
実施例３０において、実施例１６〜２９のいずれか１つ以上に記載の方法は、ヒートシンクがハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有することを所望により更に含み、ハウジングとヒートシンクとの間の熱界面材料を熱的に結合する工程を更に含み、この熱界面はハウジングとヒートシンクとの間の熱抵抗を低減するように構成されている。
実施例３１において、発光アセンブリは、１つの表面上に配向され、平面と直交する軸から実質的に離れた光を放出するように構成された光源（この光は第１のスペクトルプロファイルを有する）と、光源からの入射光を第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出するように構成された材料とを組み込む。かかる実施例の１つにおいて、光は、シフトされて、上記平面に直交する軸に概ね沿ってアセンブリから放出される。
実施例３２において、実施例３１に記載の発光アセンブリは、光源が、光を放出するように構成された発光体と、該発光体から放出された光を実質的に平面の近くに方向付けするように構成されたレンズとを備えることを所望により更に含む。
実施例３３において、実施例３１及び３２のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを所望により更に含む。
実施例３４において、実施例３１〜３３のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、光源が上記軸に対して側面発光体であることを所望により更に含む。
実施例３５において、実施例３１〜３４のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、光源が光を放出するように構成された発光体と、該発光体から放出された光を実質的に平面の近くに方向付けし直すように構成された反射体とを備えることを所望により更に含む。
実施例３６において、実施例３１〜３５のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料が蛍光体であることを所望により更に含む。
実施例３７において、実施例３１〜３６のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料がシリコーン組成物内に含有されることを所望により更に含む。
実施例３８において、実施例３１〜３７のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料が光源を平面の周囲で実質的に包囲する層を形成することを所望により更に含む。
実施例３９において、実施例３１〜３８のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、上記材料と実質的に接触し、光源に対して材料よりも遠位の反射表面を所望により更に含み、この反射表面は材料によってシフトされた光を軸に沿って反射するように構成される。
実施例４０において、実施例３１〜３９のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、材料が、シフトされた光を軸に沿って反射するように更に構成されていることを所望により更に含む。
実施例４１において、実施例３１〜４０のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、材料がスペクトルシフト材料であることを所望により更に含み、該スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から形成され、スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを更に含む。
実施例４２において、実施例３１〜４１のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンのうちの少なくとも１つから形成されることを所望により更に含む。
実施例４３において、実施例３１〜４２のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、反射表面がハウジングの一部であることを所望により更に含む。
実施例４４において、実施例３１〜４３のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、ハウジングと熱的に結合され、ハウジング及びスペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを所望により更に含む。
実施例４５において、実施例３１〜４４のいずれか１つ以上に記載の発光アセンブリは、ヒートシンクがハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有することを所望により更に含み、ハウジングとヒートシンクとの間に熱的に結合された熱界面材料を更に含み、この熱界面はハウジングとヒートシンクとの間の熱抵抗を低減するように構成されている。
実施例４６において、発光アセンブリの作製方法は、光源を平面に配向する工程であって、光源が平面に直交する軸から実質的に離れた光を放出するように構成され、該光が第１のスペクトルプロファイルを有する、工程と、光源に対してスペクトルシフト材料を形成する工程であって、該スペクトルシフト材料は光源からの入射光を第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出する、工程と、を含む。光は、シフトされて、上記平面に直交する軸に概ね沿ってアセンブリから放出される。
実施例４７において、実施例４６の方法は、光源を配向する工程が、光を放出するように構成された発光体を、発光体によって放出された光を実質的に平面の近くに方向付けるように構成されたレンズに対して位置付ける工程を含むことを所望により更に含む。
実施例４８において、実施例４６及び４７のいずれか１つ以上に記載の方法は、発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを所望により更に含む。
実施例４９において、実施例４６〜４８のいずれか１つ以上に記載の方法は、光源が上記軸に対して側面発光体であることを所望により更に含む。
実施例５０において、実施例４６〜４９のいずれか１つ以上に記載の方法は、光源を配向する工程が、光を放出するように構成された発光体を、発光体によって実質的に平面の近くに放出された光を方向付けし直すように構成された反射体に対して位置付ける工程を含むことを所望により更に含む。
実施例５１において、実施例４６〜５０のいずれか１つ以上に記載の方法は、上記材料が蛍光体であることを所望により更に含む。
実施例５２において、実施例４６〜５２のいずれか１つ以上に記載の方法は、材料を形成する工程が、材料をシリコーン組成物内に含有する工程を含むことを所望により更に含む。
実施例５３において、実施例４６〜５２のいずれか１つ以上に記載の方法は、材料を形成する工程が、平面の周囲で光源を実質的に包囲する層として材料を形成することを所望により更に含む。
実施例５４において、実施例４６〜５３のいずれか１つ以上に記載の方法は、上記材料と実質的に接触し、光源に対して材料よりも遠位の反射表面を形成する工程を所望により更に含み、この反射表面は材料によってシフトされた光を軸に沿って反射するように構成される。
実施例５５において、実施例４６〜５４のいずれか１つ以上に記載の方法は、材料が、シフトされた光を軸に沿って反射するように更に構成されていることを所望により更に含む。
実施例５６において、実施例４６〜５５のいずれか１つ以上に記載の方法は、スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から、スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを形成する工程を所望により更に含む。
実施例５７において、実施例４６〜５６のいずれか１つ以上に記載の方法は、ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンのうちの少なくとも１つから形成されることを所望により更に含む。
実施例５８において、実施例４６〜５７のいずれか１つ以上に記載の方法は、ハウジングを形成する工程が、ハウジングの一部として反射表面を形成する工程を含むことを所望により更に含む。
実施例５９において、実施例４６〜５８のいずれか１つ以上に記載の方法は、ハウジングと熱的に結合され、ハウジング及びスペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを位置付ける工程を所望により更に含む。
実施例６０において、実施例４６〜５９のいずれか１つ以上に記載の方法は、ヒートシンクがハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有することを所望により更に含み、ハウジングとヒートシンクとの間の熱界面材料を熱的に結合する工程を更に含み、この熱界面はハウジングとヒートシンクとの間の熱抵抗を低減するように構成されている。
発光アセンブリの切断側面図及び透視図である。 発光アセンブリの切断側面図及び透視図である。 光源の詳細図である。 熱放散構造体を有する発光アセンブリである。 側面発光ＬＥＤを有する発光アセンブリである。 反射体を有する発光アセンブリである。 発光アセンブリを作製する方法である。
発光アセンブリは、従来、光がアセンブリを離れる直前に通過する層として、スペクトルシフト材料を含む場合がある。アセンブリ内の発光体は、種々の方向に光を放出してもよく、その結果、発光体が白熱電球又は半球ＬＥＤの場合のように、アセンブリ内に内部反射を生じる。ただし、かかる実施例において、発光体は、光がスペクトルシフト材料に衝突し、そこからアセンブリの外へ出る軸である主軸に沿って部分的又は排他的に光を放出してもよい。かかる実施例において、光は、光がアセンブリから放出される直前まで、スペクトルシフト材料からスペクトルシフトを生じさなくてもよい。あるいは又は追加的に、アセンブリは、完全な又は本質的に完全な内部反射を利用してもよく、光がスペクトルシフト材料に直接光を放出しないか、又は本質的に放出しない状態で、代わりに、内部反射を利用して、光をスペクトルシフト材料及びアセンブリの外に配向する。あるいは、スペクトルシフト材料は、発光箇所でなく、発光体開口部から離れた点に配置されてもよい。光のスペクトルはシフトされてもよく、その点で内部反射はシフトされた光のアセンブリからの放出を引き起こしてもよい。
上記構造のような実施例は、スペクトル材料が望ましくない大量の熱を蓄積することになるか、あるいは望ましくない嵩高及び／又は機械的に複雑となり得るアセンブリ内部の放散構造に依存し得る。第１のスペクトルプロファイルの光が、概ね平面の近く又は平面内の方向に沿って光源から放出され、スペクトルシフト材料によってシフトされ、次いで概ね前記平面に直交する軸に沿ってアセンブリから放出されるための発光アセンブリが開発された。光源は、発光体及び、所望により、発光体によって放出される光を、平面に沿って方向付けるように構成された、レンズ又は反射体のような構造体を含んでもよい。光源は、単に、光の方向変更を必要とすることなく平面に沿って光を放出する発光体、例えば側面発光体であってもよい。スペクトルシフト材料は、本質的に光源の周囲を囲み、放熱構造体と実質的に接触してもよい。放熱構造体は、ハウジング、ヒートシンク、及び／又は熱伝導性材料であるか又はこれらを含んでもよい。スペクトルシフト材料は、シフトされた光を概ね軸に沿って直接放出してもよく、又はスペクトルシフト材料によって放出された光は、例えばハウジングの反射表面によって、軸に沿って反射されてもよい。スペクトルシフト材料は熱伝導性材料と接触していることから、スペクトルシフト材料は、他の設計よりも熱の蓄積が少なく、なお光を概ね軸に沿って方向付けする。
図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、発光アセンブリ１００の切断側面図及び透視図である。発光アセンブリ１００は、光源１０２及びスペクトルシフト材料１０４を含む。図に示すように、光源１０２は半球型発光ダイオード（ＬＥＤ）１０６及びレンズ１０８を含む。レンズ１０８が存在しない場合、光源１０２は第１のスペクトルプロファイルを有する光、例えば青色光を、ＬＥＤ１０６から半球状に放出すると考えられる。ただし、レンズ１０８は、半球型ＬＥＤ１０６から放出された光を概ね平面１１０の近くか又は平面１１０に直交する軸１１２から離して方向付けるように構成される。数学的慣例に従って認識されるように、平面１１０はＸＹ平面と理解され、軸１１２はＺ軸と理解されてもよい。
図に示すように、光源１０２から放出された光１１４は、第１のスペクトルプロファイルを有し、平面１１０からの光の一部又は全ての角偏位を伴っていても平面１１０に沿って放出されていると理解されてもよい。図に示すように、光１１４は、平面１１０に対して最大で約５０度の角度を有する弧に沿って光源１０２から放出されるが、概ね平面１１０に沿って放出されたと理解される。種々の例において、光源からの光１１４は、平面１１０からゼロ（０）度の角偏位から最大で７５度の偏位又はそれ以上を有するが、概ね平面１１０に沿って放出されたと理解されてもよい。種々の実施例において、光が直行的に又は実質的に軸１１２に沿って放出されていないとき、光１１４は概ね平面１１０に沿って放出されていると理解されてもよい。
スペクトルシフト材料１０４は、種々の実施例において、入射光の第１のスペクトルプロファイルと異なる第２のスペクトルプロファイルを有する入射光を吸収及び再放出する蛍光体又はその他の材料であるか、該材料を含有する。種々の実施例において、蛍光体は、シリコーン、エポキシ、又はその他の材料であるか、該材料に埋め込まれるか、懸濁されるか、若しくは他の方法で含有される。一実施形態において、光源１０２から放出された第１のスペクトルプロファイルを有する光１１４が個々の蛍光体分子に衝突したとき、蛍光体分子は第２のスペクトルプロファイルを有する光１１４を吸収及び再放出する。別のスペクトルシフト材料１０４は、別の方法で入射光のスペクトルをシフトしてもよい。
図に示すように、スペクトルシフト材料１０４は実質的に光源１０２を包囲する。それ故、概ね平面１１０に沿って放出される光１１４は、材料１０４に衝突すると予想される。種々の実施例において、アセンブリは、光源１０２からの光１１４の全て又は本質的に全てが材料１０４に衝突し、スペクトルシフトされるように設計されてもよい。図に示すように、光１１４の一部は、スペクトルシフトされることなく、アセンブリ１００の開口部１１６から放出されてもよい。種々の実施例、例えば例示する実施例において、アセンブリ１００は、開口部１１６を出るスペクトルシフトされていない光１１４を最小化又は排除するように設計されてもよい。追加的に又は別の方法として、アセンブリ１００は、許容可能な量の未シフトの光１１４が開口部１１６を通過することを許すように設計されてもよい。
スペクトルシフト材料１０４から放出されるとき、光１１４はアセンブリ１００の開口部１１６から概ね軸１１２に沿って放出されてもよい。光１１４は、本明細書に開示のように、スペクトルシフト材料１０４若しくはアセンブリ１００のその他の構造体からの反射を通じて、実際に又は事実上のいずれかでスペクトルシフト材料１０４から放出されてもよい。図に示されるように、材料１０４から放出されて開口部１１６を出る光１１４は、必ずしも軸１１２に平行ではなくとも、軸１１２に概ね沿っていると理解されてもよい。種々の実施例において、軸１１２に沿う光１１４は、軸１１２から１０度以上、例えば５０度以上、偏位していてもよく、それでも概ね軸１１２に沿うと理解される。種々の実施例において、光１１４は、材料１０４から放出されるとき及び開口部１１６を通ってアセンブリ１００から放出されるときに、平面１１０と平行でなくてもよい。
スペクトルシフト材料１０４は、アセンブリ１００のハウジング１２０の反射表面のような、反射表面１１８と接触又は近接していてもよい。反射表面は、少なくとも部分的に、スペクトルシフト材料１０４から放出された光１１４の反射を提供してもよい。一実施例において、材料１０４の蛍光体分子は第２のスペクトルプロファイルにシフトされた光を放出し、シフトされた光１１４は反射表面１１８に衝突して、図示のように、例えば概ね軸１１２に沿って、開口部１１６から外へと反射される。光１１４の個々の光子は、最終的に軸１１２に沿って及び開口部１１６から外へ反射（又は再放出）されるまで、アセンブリ１００内で内面反射（又は再放出）されてもよいことに注意する。反射表面１１８は、比較的高い反射率を有する種々の金属又は化合物、例えば白色材料で出来ていてもよい。一例において、表面１１８及びハウジング１２０のうち少なくとも１つは充填剤含有シリコーン材料、例えば二酸化チタンのような充填剤を有するポリジメチルシロキサンである。
図に示されるように、スペクトルシフト材料１０４及び反射表面１１８は概ね平滑である。種々の実施例において、スペクトルシフト材料１０４は艶消し又はディンプル加工されており、光が材料１０４に入るのを促進する場合がある。種々の実施例において、反射表面１１８は艶消し又はディンプル加工されており、反射表面１１８からの光の均一化及び／又は方向付けを促進する場合がある。
反射表面及び／又はハウジング１２０は概ね材料１０４よりも高い熱伝導率を有してもよい。一実施例において、材料１０４は、約０.１８ワット毎メートル毎℃（Ｗ／（ｍ℃））の熱伝導率を有する蛍光体であるか又は蛍光体を含有するシリコーンであり、反射表面１１８及び／又はハウジング１２０は概ね、約０.４６ワット毎メートル度の熱伝導率を有するポリマーから作製される。別の実施例において、ハウジング１２０は、ポリマー材料よりもはるかに高い熱伝導率、例えば約１００ワット毎メートル毎℃の伝導率を有する金属材料から作製される。結果的に、材料１０４に衝突する光１１４から発生した熱は、材料１０４から、相対的により熱伝導性の反射表面１１８及び／又はハウジング１２０の材料へと流れる傾向がある。結果として、アセンブリ１００は、概ね、スペクトルシフト材料１０４からの熱を、材料１０４が相対的に熱伝導性が高い材料と接触していない場合よりも高速で放散する場合がある。
図２は、光源の詳細図である。光源１０２は、発光体１０６、図示の半球型ＬＥＤ、及びレンズ１０８を含む。詳細図に示すように、発光体１０６から放出された光１１４は概ね均一に軸１１２周辺に弧状に放出され、レンズ１０８は光１１４を軸１１２から離す方向に曲げ、その結果光は概ね平面１１０の近くに放出される。結果的に、光源１０２から放出された光１１４は平面１１０の近くに放出され、全体的に又は部分的に、軸１１２に沿って放出されない。
図に示されるように、発光体１０４は固有のレンズ２００を含み、レンズ２００に埋め込まれた電子ＬＥＤからの光が弧の周辺に均一に放出されるようにする。かかる実施例において、レンズ２００は発光体１０６の一次レンズであるのに対し、レンズ１０８は、発光体１０６に対して位置付けされた二次レンズであってもよい。種々の実施例において、発光体１０６及びレンズ１０８は、単一要素として製造され、レンズ１０８が唯一のレンズ機能を提供してもよい。
図３は、発光アセンブリ３００である。発光アセンブリは、発光体３０４とレンズ３０６とを含む光源３０２を含む。レンズ３０６は、同様に光を実質的に平面１１０の近くに放出するが、レンズ１０８の構成とは別の構成を含む。発光体３０４は、発光体１０６と同一又は本質的に同一であってもよい。スペクトルシフト材料３０８は、スペクトルシフト材料１０４と同一又は本質的に同一であってもよく、上記のように、スペクトルシフト材料１０４と同様に、光源３０２の周囲を囲んでもよい。
アセンブリ３００は、熱放散構造体３１０を更に含む。図に示されるように、熱放散構造体３１０はハウジング３１２から分離しているが熱的に結合している。あるいは又は追加的に、熱放散構造体３１０はハウジング３１２の一体要素であってもよい。ハウジング３１２は、種々の実施例において、反射表面１１８及びハウジング１２０に関する上記の構造及び原則に従って形成されてもよい。
一実施例において、熱放散構造体３１０は、ハウジング３１２及びヒートシンク３１６に熱的に結合された熱界面材料３１４を含む。種々の実施例において、ヒートシンク３１６は、ヒートシンク３１６の表面積を増大し、ヒートシンク３１６の環境への熱放散を促進するように構成された羽根３１８を含む従来型のヒートシンクである。ヒートシンク３１６は、金属のような熱伝導材料から形成されてもよく、１００ワット毎メートル毎℃以上の熱伝導率を有してもよい。熱界面材料３１４は、ハウジング３１２の熱伝導率（例えば、上のハウジング１２０の約０.４６ワット毎メートル毎℃）とヒートシンク３１６の熱伝導率との間の遷移を提供するように構成されてもよい。一実施例において、熱界面材料３１４は、ハウジングとヒートシンクとの間の熱抵抗を低減するように構成される。一実施例において、熱界面材料３１４の熱伝導率は約２ワット毎メートル毎℃以上である。種々の実施例において、熱界面材料３１４は、熱伝導性化合物若しくはグリース、熱伝導性接着剤、又は熱伝導性パッドである。熱放散構造体３１０は、所望により任意の好適なアセンブリ、例えばアセンブリ１００、又はその他のアセンブリ、例えば本明細書に詳細に開示されているアセンブリに適用されてもよい。
図４は、発光アセンブリ４００の図である。発光アセンブリ４００は、光源４０２及びスペクトルシフト材料４０４を含む。光源４０２は、光４０８を平面１１０に沿って放出するように構成された複数の側面発光ＬＥＤ４０６を含む。側面発光ＬＥＤ４０６により、平面１１０に沿って及び軸１１２から離して光を方向付けし直すために、アセンブリ１００のように、レンズ１０８のような分離したレンズを必要としない。
図に示されるように、スペクトルシフト材料４０４は、反射表面４１０及びハウジング４１２と接触して位置付けされる。反射表面４１０及びハウジング４１２は、アセンブリ１００及び３００に関して記載された材料及び構造に従って構築されてもよい。熱放散構造体３１０のような熱放散構造体又はその個別要素は、スペクトルシフト材料４０４からの熱などの熱の放散を助けるために、アセンブリ４００に適用されてもよい。
図５は、発光アセンブリ５００の図である。発光アセンブリ５００は、光源５０２及びスペクトルシフト材料５０４を含む。光源５０２は、半球型レンズ５０８内に複数の従来のＬＥＤ５０６を含む。一実施例において、ＬＥＤ５０６及びレンズ５０８を組み合わせて図１Ａ、１Ｂ、及び２の発光体１０６を形成する。ＬＥＤ５０６は３個のＬＥＤを図示するが、１つ以上の任意の数のＬＥＤを使用してもよいことは理解されるべきである。光源５０２は、反射体５１０を更に含み、又は種々の実施例において、ＬＥＤ５０６の上に懸垂されたプリズムを含む。反射体５１０は、光源５０２から放出された光が概ね平面１１０の近くにあるように、光を反射又はその他の方法で方向付けし直すように構成される。反射体５１０は、反射表面１１８（図１Ａ及び１Ｂ）の反射材料のような反射材料であってもよく、又は反射体５１０がプリズムであるかプリズムで置換された場合のガラスなど、任意の種々の好適な材料であってもよい。反射体５１０は、直接接続によって又はワイヤ若しくはその他の好適な材料を用いた懸垂によってのいずれかでハウジング５１２と結合されてもよい。
図に示されるように、スペクトルシフト材料５０４は、反射表面５１４及びハウジング５１２と接触して位置付けされる。反射表面５１４及びハウジング５１２は、アセンブリ１００、３００、及び４００に関して記載された材料及び構造に従って構築されてもよい。熱放散構造体３１０のような熱放散構造体又はその個別要素は、スペクトルシフト材料５０４からの熱などの熱の放散を助けるために、アセンブリ５００に適用されてもよい。
図６は、発光アセンブリ１００、３００、４００、５００、又はその他の本明細書に具体的に図示されていない発光アセンブリのような発光アセンブリの作製方法である。
６００において、光を実質的に平面の近くに放出するように構成された光源が形成され、光は第１のスペクトルプロファイルを有する。光源は、平面上に配向される。一実施例において、光源を形成する工程は、光を放出するように構成された発光体を、発光体によって放出された光を実質的に平面の近くに方向付けるように構成されたレンズに対して位置付ける工程を含む。一実施例において、発光体は半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）である。一実施例において、光源は側面発光体である。
一実施例において、光源を形成する工程は、光を放出するように構成された発光体を、発光体によって放出された光を実質的に平面の近くに方向付けるように構成された反射体に対して位置付ける工程を含む。
６０２において、スペクトルシフト材料は光源に対して形成され、このスペクトルシフト材料は光源からの入射光を第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトした光を放出するように構成される。光は、シフトされて、上記平面に直交する軸に概ね沿ってアセンブリから放出される。一実施例において、材料は蛍光体である。一実施例において、材料はシリコーン組成物内に含有される。一実施例において、材料は光源を実質的に包囲する層として形成される。
６０４において、反射表面は実質的に材料と接触し、光源に対して材料よりも遠位に形成され、反射表面は材料によってシフトされた光を軸に沿って反射するように構成されている。一実施例において、材料は、シフトされた光を軸に沿って反射するように構成される。
６０６において、ハウジングは、スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から形成され、スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成される。一実施例において、ハウジングは、金属及び充填剤含有シリコーンの少なくとも１つから形成される。一実施例において、反射表面はハウジングの一部として形成される。
６０８において、ヒートシンクは所望により位置付けされ、ハウジングと熱的に結合され、ハウジング及びスペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成される。一実施例において、ヒートシンクは、ハウジングの熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する。
６１０において、熱界面は、所望によりハウジングとヒートシンクとの間に熱的に結合され、該熱界面は、ハウジングの熱伝導率とヒートシンクの熱伝導率との間の熱伝導率を有する。

Claims (60)

  1. 発光アセンブリであって、
    光を実質的に平面の近くに放出するように構成された光源であって、前記光が第１のスペクトルプロファイルを有する、光源と、
    前記光源からの入射光を前記第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出するように構成された材料と、
    を含み、前記光が、シフトされて、前記平面に直交する軸に概ね沿って前記アセンブリから放出される、発光アセンブリ。
  2. 前記光源が、前記光を放出するように構成された発光体と、前記発光体から放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けるように構成されたレンズとを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
  3. 前記発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項２に記載のアセンブリ。
  4. 前記光源が前記軸に対して側面発光体である、請求項１に記載のアセンブリ。
  5. 前記光源が、前記光を放出するように構成された発光体と、前記発光体から放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けし直すように構成された反射体とを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
  6. 前記材料が蛍光体である、請求項１に記載のアセンブリ。
  7. 前記材料がシリコーン組成物内に含有される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  8. 前記材料が前記平面の周囲で前記光源を実質的に包囲する層を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  9. 前記材料と実質的に接触し、前記光源に対して前記材料よりも遠位である反射表面を更に含み、前記反射表面は前記材料によってシフトされた前記光を前記軸に沿って反射するように構成されている、請求項８に記載のアセンブリ。
  10. 前記材料がシフトされた光を前記軸に沿って反射するように更に構成される、請求項９に記載のアセンブリ。
  11. 前記材料がスペクトルシフト材料であり、前記スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から形成され、前記スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを更に含む、請求項８及び９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  12. 前記ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンの少なくとも１つから形成される、請求項１１に記載のアセンブリ。
  13. 前記反射表面が前記ハウジングの一部である、請求項１１及び１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  14. 前記ハウジングと熱的に結合され、前記ハウジング及び前記スペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを更に含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  15. 前記ヒートシンクが前記ハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有し、前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間に熱的に結合された熱界面材料を更に含み、前記熱界面は前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間の熱抵抗を低減するように構成されている、請求項１４に記載のアセンブリ。
  16. 発光アセンブリを作製する方法であって、
    光を実質的に平面の近くに放出するように構成された光源であって、前記光が第１のスペクトルプロファイルを有する、光源を形成する工程と、
    スペクトルシフト材料を前記光源に対して形成する工程であって、前記スペクトルシフト材料は前記光源からの入射光を前記第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトした光を放出するように構成されている、工程と、
    を含み、前記光が、シフトされて、前記平面に直交する軸に概ね沿って前記アセンブリから放出される、方法。
  17. 前記光源を形成する工程が、前記光を放出するように構成された発光体を、前記発光体によって放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けるように構成されたレンズに対して位置付ける工程を含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記光源が前記軸に対して側面発光体である、請求項１６に記載の方法。
  20. 前記光源を形成する工程が、前記光を放出するように構成された発光体を、前記発光体によって放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けし直すように構成された反射体に対して位置付ける工程を含む、請求項１６に記載の方法。
  21. 前記材料が蛍光体である、請求項１６に記載の方法。
  22. 前記材料を形成する工程が、前記材料をシリコーン組成物内に含有する工程を含む、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記材料を形成する工程が、前記光源を前記平面の周囲で実質的に包囲する層として前記材料を形成する工程を含む、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記材料と実質的に接触し、前記光源に対して前記材料よりも遠位である反射表面を形成する工程を更に含み、前記反射表面は前記材料によってシフトされた前記光を前記軸に沿って反射するように構成されている、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記材料がシフトされた光を前記軸に沿って反射するように更に構成される、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から、前記スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを形成する工程を更に含む、請求項２３及び２４のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンの少なくとも１つから形成される、請求項２６に記載の方法。
  28. 前記ハウジングを形成する工程が、前記ハウジングの一部として前記反射表面を形成する工程を含む、請求項２６及び２７のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記ハウジングと熱的に結合され、前記ハウジング及び前記スペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを位置付けする工程を更に含む、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記ヒートシンクが前記ハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有し、前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間の熱界面材料を熱的に結合する工程を更に含み、前記熱界面は前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間の熱伝導率を有する、請求項２９に記載の方法。
  31. 発光アセンブリであって、
    平面上に配向され、前記平面に直交する軸から実質的に離して光を放出するように構成された光源であって、前記光が第１のスペクトルプロファイルを有する、光源と、
    前記光源からの入射光を前記第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトされた光を放出するように構成された材料と、
    を含み、前記光が、シフトされて、前記平面に直交する軸に概ね沿って前記アセンブリから放出される、発光アセンブリ。
  32. 前記光源が、前記光を放出するように構成された発光体と、前記発光体から放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けるように構成されたレンズとを備える、請求項３１に記載のアセンブリ。
  33. 前記発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項３２に記載のアセンブリ。
  34. 前記光源が前記軸に対して側面発光体である、請求項３１に記載のアセンブリ。
  35. 前記光源が、前記光を放出するように構成された発光体と、前記発光体から放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けし直すように構成された反射体とを備える、請求項３１に記載のアセンブリ。
  36. 前記材料が蛍光体である、請求項３１に記載のアセンブリ。
  37. 前記材料がシリコーン組成物内に含有される、請求項３１〜３６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  38. 前記材料が前記光源を前記平面の周囲で実質的に包囲する層を形成する、請求項３１〜３７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  39. 前記材料と実質的に接触し、前記光源に対して前記材料よりも遠位である反射表面を更に含み、前記反射表面は前記材料によってシフトされた前記光を前記軸に沿って反射するように構成されている、請求項３８に記載のアセンブリ。
  40. 前記材料がシフトされた光を前記軸に沿って反射するように更に構成される、請求項３９に記載のアセンブリ。
  41. 前記材料がスペクトルシフト材料であり、前記スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から形成され、前記スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを更に含む、請求項３８及び３９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  42. 前記ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンの少なくとも１つから形成される、請求項４１に記載のアセンブリ。
  43. 前記反射表面が前記ハウジングの一部である、請求項４１及び４２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  44. 前記ハウジングと熱的に結合され、前記ハウジング及び前記スペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを更に含む、請求項４１〜４３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
  45. 前記ヒートシンクが前記ハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有し、前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間に熱的に結合された熱界面材料を更に含み、前記熱界面は前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間の熱伝導率を有する、請求項４４に記載のアセンブリ。
  46. 発光アセンブリを作製する方法であって、
    光源を平面上に配向する工程であって、前記光源が前記平面に直交する軸から実質的に離して光を放出するように構成され、前記光が第１のスペクトルプロファイルを有する、工程と、
    スペクトルシフト材料を前記光源に対して形成する工程であって、前記スペクトルシフト材料は前記光源からの入射光を前記第１のスペクトルプロファイルから第２のスペクトルプロファイルへとシフトし、シフトした光を放出するように構成されている、工程と、
    を含み、前記光が、シフトされて、前記平面に直交する軸に概ね沿って前記アセンブリから放出される、方法。
  47. 前記光源を配向する工程が、前記光を放出するように構成された発光体を、前記発光体によって放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けるように構成されたレンズに対して位置付ける工程を含む、請求項４６に記載の方法。
  48. 前記発光体が半球発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記光源が前記軸に対して側面発光体である、請求項４６に記載の方法。
  50. 前記光源を配向する工程が、前記光を放出するように構成された発光体を、前記発光体によって放出された前記光を実質的に前記平面の近くに方向付けし直すように構成された反射体に対して位置付ける工程を含む、請求項４６に記載の方法。
  51. 前記材料が蛍光体である、請求項４６に記載の方法。
  52. 前記材料を形成する工程が、前記材料をシリコーン組成物内に含有する工程を含む、請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記材料を形成する工程が、前記光源を前記平面の周囲で実質的に包囲する層として前記材料を形成する工程を含む、請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の方法。
  54. 前記材料と実質的に接触し、前記光源に対して前記材料よりも遠位である反射表面を形成する工程を更に含み、前記反射表面は前記材料によってシフトされた前記光を前記軸に沿って反射するように構成されている、請求項５３に記載の方法。
  55. 前記材料が、シフトされた光を前記軸に沿って反射するように更に構成される、請求項５４に記載の方法。
  56. 前記スペクトルシフト材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有するハウジング材料から、前記スペクトルシフト材料からの熱エネルギーを伝導するように構成されたハウジングを形成する工程を更に含む、請求項５３及び５４のいずれか一項に記載の方法。
  57. 前記ハウジングが金属及び充填剤含有シリコーンの少なくとも１つから形成される、請求項５６に記載の方法。
  58. 前記ハウジングを形成する工程が、前記ハウジングの一部として前記反射表面を形成する工程を含む、請求項５６及び５７のいずれか一項に記載の方法。
  59. 前記ハウジングと熱的に結合され、前記ハウジング及び前記スペクトルシフト材料からの熱を少なくとも部分的に放散するように構成されたヒートシンクを位置付けする工程を更に含む、請求項５６〜５８のいずれか一項に記載の方法。
  60. 前記ヒートシンクが前記ハウジングの熱伝導率と異なる熱伝導率を有し、前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間の熱界面材料を熱的に結合する工程を更に含み、前記熱界面は前記ハウジングと前記ヒートシンクとの間の熱伝導率を有する、請求項５９に記載の方法。
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