白色光放出ダイオード（ｌｅｄ）の為の複数チップ励起システム

专利摘要:
本発明の実施態様は、複数チップ励起源と蛍光体パッケージとを含む白色光照明システム（いわゆる「白色ＬＥＤ」）に関するものである。２チップ源においては、その２つのＬＥＤは紫外線放出と青色放出、又は青色放出と緑色放出である。その蛍光体パッケージは、第１及び第２放射源からの相互励起で約４４０nmから約７００nm波長範囲のフォトルミネセンスを放出するように構成されている。蛍光体によって放出されたフォトルミネセンスは、白色光照明における全電力の少なくとも４０パーセントであり、白色光照明における全電力に第１及び第２放射源（ＬＥＤ）が寄与する部分は約６０パーセントより少ない。その他の実施態様においては、その比率は変化し、各々５０／５０、６０／４０、７０／３０及び８０／２０を含む。ひとつ実施態様においては、このシステムによって放出される白色光照明は９０より大きい演色性指数（ＣＲＩ）を有する。
公开号:JP2011513996A
申请号:JP2010549890
申请日:2009-03-05
公开日:2011-04-28
发明作者:チェン，リ−デェ；リ，イ−チュン；ワン，ガン
申请人:インテマティックス・コーポレーションＩｎｔｅｍａｔｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ；
IPC主号:H01L33-50

专利说明:

[0001] 優先権の範囲
本出願は、その両方の出願の明細書と図が参考として本明細書に組み込まれる、２００９年３月４日出願のYi-Qun Li, Gang Wang, Li-De Chenによる米国特許出願番号１２／３９８，０５９「Multiple-Chip Excitation Systems for White Light Emitting Diodes (LEDs)」および２００８年３月７日出願のYi-Qun Liらによる米国特許仮出願番号６１／０３４，６９９「Phosphor Systems for White Light Emitting Diodes (LEDs)」に基づく優先権を主張する。]
[0002] 発明の背景
発明の分野
本発明の実施態様は白色ＬＥＤ照明システムを一般的に示すものである。より具体的には、本発明の実施態様は白色照明システムに含まれる蛍光体パッケージの構成物の相互励起の為の複数チップ（ＬＥＤ）励起手段を含む白色ＬＥＤ照明システムを示す。]
[0003] 従来技術
「白色ＬＥＤ」として知られる装置は、従来の白熱電球にとってかわるために設計された比較的最近の技術革新である。ＬＥＤが青／紫外線領域内の電磁スペクトルを放出する技術が開発されて、ＬＥＤに基づく白色照明源を製造することが可能になった。特に製造コストが低減し、製造技術が更に発達するにつれ、白色ＬＥＤが白熱光源（電球）に経済的にとってかわる潜在能力を有するようになった。とりわけ、白色光ＬＥＤの潜在能力は寿命や丈夫さや効率の点で白熱電球にまさると信じられている。例えば、ＬＥＤに基づく白色照明は、点灯寿命１００，０００時間で効率が８０から９０パーセントという業界標準をみたすことが期待されている。ＬＥＤの高い輝度はすでに交通信号灯を白熱電球にとってかわらせるといった社会の分野にかなりな影響力を与えており、ＬＥＤが近い将来、家庭やビジネスでの汎用的な照明必需品を提供するのみならず、他の日常的な応用にも供されるであろうことは驚くべきことではない。ＬＥＤは「白色光」を放出するわけではないので、この用語「白色ＬＥＤ」は誤称のようなものではあるが、ポンピングＬＥＤによって励起されたとき光を放出する１以上の蛍光体のようなシステムの別の構成要素に、青／紫外線ＬＥＤがエネルギーを供給し、かつポンピングＬＥＤからの励起放射が蛍光体からの光と合わさって最終的な白色光「成果品」を作る照明システムを記述するために当業者ではひろく使われている。]
[0004] Sakaneらの米国特許７，４７６，３３８で述べられているように、ＬＥＤに基づく白色光照明システムを供給するのに一般的に当業者では２つのアプローチがある。従来の複数チップタイプのシステムでは、３原色は赤、緑、青のＬＥＤによって個別に供給される。単チップシステムは蛍光体とともに青色ＬＥＤを含み、青色ＬＥＤは以下のような２つの目的を有し、１つめは蛍光体を励起させることであり、２つめは知覚的な白色光結合を作るために蛍光体から放出される光と結合される青色光を与えることである。]
[0005] Sakaneらによると、複数ＬＥＤの複数ドライブ電圧及び温度を考慮する必要がないため、単チップシステムでは、ＬＥＤ−蛍光体システムの寸法を複数チップシステムより小さくすることができ、かつデザインをより簡単にできるという望ましい特性がある。そのため、システムの製造コストを低減させることができる。さらに、広い放出スペクトルを有する蛍光体を使用することにより、このシステムからの白色放出がより太陽光のスペクトルに近づき、かつそのためにこのシステムの演色性が改善され得る。それらの理由により、複数チップシステムより単チップシステムのほうにより注目が集まってきていた。]
[0006] かかる単チップシステムは、更に２つの種類に分けられる。１番目の種類においては、先に述べたように、高ルミネッセンス青色ＬＥＤと青色ＬＥＤからの励起の結果として黄色放出をする蛍光体からの光が結合され、その結合された光の白色ルミネッセンスはＬＥＤの青色放出と蛍光体の黄色放出の補色関係を利用して得られる。２番目の種類においては、励起源はスペクトルの近紫外線または紫外線（ＵＶ）領域を放出するＬＥＤで、青色放出蛍光体、赤色放出蛍光体と緑色放出蛍光体を含み得る蛍光体パッケージからの光が結合し、白色光を生成する。この種類のシステムで白色の演色性特性を調整できることに加えて、赤色、緑色及び青色フォトルミネッセンスの混合比率を調整することにより、任意の放出色も作成することができる。]
[0007] これらの単チップシステムは当業者には高く評価されているが、演色性を向上させるということになると欠点も多い。例えば、青色ＬＥＤ及び黄色蛍光体（例えばＹＡＧ：Ｃｅ）で構成される典型的な単チップシステムからの白色光放出では、可視スペクトルの長波長側が不十分なため、青みがかった白色光の様相となる。このシステムのＹＡＧ：Ｃｅ黄色蛍光体は、最大効率の励起帯が４６０nmで、かつこの黄色蛍光体の励起範囲が特に広いわけではないので、必要な６００から７００nmの放出含有量には多くは寄与しない。この単チップシステムの更なる欠点は、部分的には製造過程の理由による青色ＬＥＤの放出波長範囲の不均衡で、もし放出波長範囲がＹＡＧ：Ｃｅ黄色蛍光体の最適励起範囲から逸脱すると、青色光と黄色光の間の波長バランスが失われるという結果になる。]
[0008] 単チップシステムの上述２番目の種類にも不都合な点がある。紫外線または近紫外線で励起された赤色、緑色と青色蛍光体システムからのフォトルミネッセンスを結合して生成する白色光照明においても、赤色蛍光体の励起と放出効率がパッケージの他の蛍光体に比べて低いため、長波長部が不足する。このため、白色ＬＥＤの設計者は、配合中の青色と緑色蛍光体に対して赤色蛍光体の分配を増やす以外には選択肢がない可能性がある。しかしながら、この手段は好ましくない結果となり、つまり、他に比べて緑色蛍光体の比率が低くなってしまう可能性があるので、白色ＬＥＤからのルミネッセンスが悪化する可能性がある。高いルミネッセンスをもった白色を得ることは困難と思われる。そして赤色蛍光体は他に比して概してより鋭い放出スペクトルを有するため、演色性特性は依然として最適から程遠いところにある。]
[0009] 複数チップ白色光照明システムが様々な不利益をこうむっていることは明白であり、その相当なものとして、白色光の構成色を作るのに必要な、複数の電圧制御システムの必要性及び多数の個々のチップからの熱発生増加がある。しかしながら、単チップシステムの各々にも問題があり、恐らく最も著しいものは許容される演色性の結果に到達できないことである。当業者が必要としているのは、高められた発光効率と演色性を備えた白色光照明システムで、その一方同時に、高性能の駆動及び制御システムの必要性とのバランスをとることである。]
[0010] 発明の概要
本発明の実施態様は、複数チップ励起源及び蛍光体パッケージ（蛍光体混合物に同じ）を含む白色光照明システム（いわゆる「白色ＬＥＤ」）に関するものである。かかる複数チップ励起源は、２チップ源、３チップ源または放射源が３個をこえるＬＥＤを含むところの蛍光体パッケージを相互励起させる励起源であり得る。２チップ源の場合は、２つのＬＥＤが紫外線放出及び青色放出、または青色放出及び緑色放出を行い得る。３チップ源は、紫外線、青色及び緑色放出源を含み得る。本質的には、可能なチップの組み合わせには無限の数の可能性があるが、概念の本質は、２チップ（又は３チップ）源が蛍光体パッケージ中の蛍光体を相互励起させ、かつ複数チップ源及び蛍光体パッケージが最終の白色光照明製品への電力量を変化させることに寄与することにある。]
[0011] ひとつの実施態様においては、波長範囲が約２５０nmから約４１０nmの放出を行う第１放射源と、蛍光体パッケージに相互励起放射を与える為の波長範囲が約４１０nmから約５４０nmの放出を行う第２放射源とを含む。このことは、第１供給源は紫外線放出源であり、第２供給源は青色、青緑色、及び／又は緑色放出源である２チップ源であると考えられる。別の実施態様においては、２チップ源が、蛍光体パッケージに相互励起放射を与える波長範囲が約４１０nmから約４８０nmの放出を行う第１放射源と、蛍光体パッケージに相互励起放射を与える波長範囲が約４８０nmから約５４０nmの放出を行う第２放射源とを含む。このことは、第１チップが青色放出ＬＥＤであり、第２チップが緑色放出ＬＥＤである２チップ源であると考えられる。]
[0012] 蛍光体パッケージは、第１及び第２放射源からの相互励起により波長範囲が約４４０nmから約７００nmのフォトルミネッセンスを放出するように構成される。蛍光体パッケージは、青色放出蛍光体、緑色放出蛍光体、黄緑色放出蛍光体、橙色放出蛍光体及び赤色放出蛍光体からなるグループから選ばれた少なくともひとつの蛍光体やその組み合わせを含む。多様な蛍光体が本実施態様を実行するのに適切であると予想され、アルミン酸塩素材の蛍光体、珪酸塩素材の蛍光体及び窒化物素材の蛍光体を含む。市販で入手可能な蛍光体は当然含まれる。]
[0013] 本実施態様によると、蛍光体パッケージにより放出されるフォトルミネッセンスは白色光照明の全電力の少なくとも４０％であり、白色光照明の全電力に第１及び第２放射源が寄与する部分は約６０％より少ない。この比率は他の代替実施態様においては変化し、白色光照明の全電力の５０パーセントを含み、白色光照明の全電力に第１及び第２放射源が寄与する部分は約５０％より少なく、比率がそれぞれ６０／４０、７０／３０及び８０／２０のシステムがある。]
[0014] 本実施態様によると、本システムで放出される白色光照明は約９０を越える演色性指数（ＣＲＩ）を有する。他の代替実施態様においては、ＣＲＩは約８０を越え、かつ約７０を越える。]
図面の簡単な説明

[0015] ２蛍光体システムに励起放射を与える２ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２及び４５４nmであって、蛍光体の放出強度ピークが５０７及び６１０nmであるプロットを示す。
３蛍光体システムに励起放射を与える２ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２及び４５４nmであり、蛍光体の放出強度ピークが５０７、５５０及び６１０nmであるプロットを示す。
４蛍光体システムに励起放射を与える２ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２及び４５４nmであり、蛍光体の放出強度ピークが４５０、５０７、５５０及び６１０nmであるプロットを示す。
３蛍光体システムに励起放射を与える２ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２及び４５４nmであって、蛍光体の放出強度ピークが、５０７及び６１０nmであるプロットを示す。
３蛍光体システムに励起放射を与える２ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであり、各々ＬＥＤ放出が４２９及び４５７nmであり、蛍光体の放出強度ピークが、５０７、５５０及び６１０nmであるプロットを示す。
２蛍光体システムに励起放射を与える２ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４５４及び５２３nmであり、蛍光体の放出強度ピークが、５３０及び５９０nmであるプロットを示す。
２蛍光体システムに励起放射を与える単ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２nmであり、蛍光体の放出強度ピークが、５３８及び５８６nmであるプロットを示す。
４蛍光体システムに励起放射を与える単ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２nmであって、蛍光体の放出強度ピークが、４５０、５０７、５５０及び６１０nmであるプロットを示す。
３蛍光体システムに励起放射を与える単ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４０２nmであり、蛍光体の放出強度ピークが、５０７、５５０及び６１０nmであるプロットを示す。
２蛍光体システムに励起放射を与える単ＬＥＤ放射源の放出強度対波長のプロットであって、各々ＬＥＤ放出が４２９nmであって、蛍光体の放出強度ピークが、５０７及び６１０nmであるプロットを示す。]
[0016] 発明の詳細な説明
ひとつの実施態様においては、白色ＬＥＤは２つの放射源と、青色、緑色、黄色、橙色又は赤色の中から選択された少なくとも２つの蛍光体タイプとを含む。２つの放射源の相対強度は等しいか、又は輝度、効率、色及び演色性指数（ＣＲＩ）のようなＬＥＤの最終性能を最適化する特別な比率に調整され得る。]
[0017] 白色光を含む光の特徴
白色光の品質を性格づけるために開発されたひとつのタイプの分類システムは、１９６５年にCommission Internationale de l'Eclairage (CIE)によって開発され、その提案はDucharmeらによる米国特許７，３８７，４０５の中で検討されてきた。ＣＩＥは、色サンプル試験法に基づいて光源の演色性特性を測定することを推奨した。この方法は更新され、「Method of Measuring and Specifying Color Rendering Properties of light sources」と題された技術報告書ＣＩＥ １３．３−１９９５の中で説明されており、その明細は参考として本明細書に組み込まれる。本質的には、この方法は試験しようとする光源の分光放射分析測定を伴うものである。このデータは８つの色サンプルの反射スペクトルにより複数化される。その結果、得られたスペクトルはＣＩＥ １９３１標準観測者に基づき三刺激値に変換される。それらの値の変換は、参照光の観点から１９６０年にＣＩＥによって推奨された均等色空間（ＵＣＳ）の為に決定される。かかる８色の変換の平均が、ＣＲＩとして知られる平均演色評価数を求めるために計算される。それらの計算の中で、満点が１００になるようにＣＲＩが比べられ、その「満点」というのは参照光（多くは太陽光及び／又は全波長光）と分光的に等しい光源を使用することである。]
[0018] 白色光の品質を測定するために、人工的な照明は一般的に標準ＣＲＩを使用する。もし、ある白色光が太陽光及び／又は全波長光に比して高いＣＲＩを生じるとき、その白色光は、より「自然」でかつよりすぐれた表面色を可能にするという意味での、よりすぐれた品質を有すると考えられる。しかし、よりすぐれた品質の白色光を供給することに加え、光の特定の色を発生させることも同様に非常に望ましい。光は朝方にはより橙色から赤色となる傾向があり、かつ夜又は夕方にはより青色となる傾向があるため、全スペクトルの中で特定の色を変更したり、微調整したり、又は調整できる能力が同じく重要である。]
[0019] Ducharmeらが米国特許公報２００７／０２５８２４０で教示するように、白色光は異なる波長の光の混合であるため、その白色光を発生するために使われる構成色に基づいて特色づけることが可能である。白色光を発生させるために、１）赤色、緑色及び青色、２）薄い青色、琥珀色及びラベンダー、並びに３）緑がかった青色、赤紫色と黄色をはじめとする異なる色を結合することができる。事実、もし選択された２色がいわゆる補色であれば、２色のみの組み合わせでも目には白色と映る光を発生させることができ、その例として６３５nm及び４９３ｎｍ近辺を放出する狭域帯源（ＬＥＤまたは極端な場合としてレーザー）がある。これらの人工白色は人間の目には白色と映るかもしれないが、着色された表面の上で照らされると人工的に映るといったように、全波長光及び／又は自然太陽光より幾分劣って見える。この理由は、試験しようとする着色表面が波長領域によって異なる吸収や反射を起こすためである。もしこのような表面に、妥当な及び／又は所望の強度で完全に表される可視帯にある構成要素の波長を有する光を意味する、全スペクトル白色光又は自然太陽光があてられると、この表面では完全な吸収と反射が起こる。しかし、この段落で述べられている人工白色は２つまたは３つの構成要素を有するのみで、全てのスペクトルを有するわけではない。異なる演色性とはどういう意味であるかを示す例を２つの異なる状況で示すと、５００ｎｍから５５０ｎｍ領域を反射する表面は全スペクトル光の下では濃い緑色を呈するが、６３５ｎｍと４９３ｎｍ近辺を放出する２つの狭域帯源を含む、仮想の２つの構成要素システムにより発生する仮想の「白色光」の下では、黒色を呈することが挙げられる。]
[0020] 光学的結果
当節で論議する光学的結果は、システムの放出強度をスペクトル波長の関数としてプロットしたグラフによって定量化される。実際に都合がよいのは、Chenらの米国特許公報２００８／０２０３９００にて例示される、従来型青色ＬＥＤと黄色ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体のスペクトルから始めることである。彼らの図１は、このスペクトルには赤色が不足しており、緑色が特に不足していることを示している。彼らは、４８０から５００nmの青緑領域スペクトルの光と、５８０から６８０nmの琥珀色−赤色領域スペクトルの光とを優先的に放出するＬＥＤを追加することを提唱している。彼らの図１で不足が示される白色光システムに、約５００nmの中心波長を有する青緑ＬＥＤを追加して得られるスペクトルが彼らの図２に示される。] 図１ 図２
[0021] ChenらによるこのＬＥＤの追加は、２成分の青色ＬＥＤ及び黄色蛍光体（例えばＹＡＧ：Ｃｅ）システムのものよりも実質上より一定な、波長を関数とする発光効率を有するスペクトルを生ずる。５８０から６８０nmを放出する３番目のＬＥＤがシステムに追加された、３ＬＥＤ−１蛍光体システムからのスペクトルが彼らの図３に示される。４５０から６５０nmを越える範囲のこのスペクトルの強度は、単ＬＥＤ−単蛍光体（例えば青色ＬＥＤ／ＹＡＧ：Ｃｅ黄色蛍光体）又は白色ＬＥＤの２成分版よりも、実質上より一定である。２番目の青色−緑色ＬＥＤ及び／又は３番目の橙色−赤色ＬＥＤの電力は、黄色蛍光体への励起放射ばかりではなく青色光を与える１番目の青色ＬＥＤの電力の小さな部分であり、それ故にシステムの総合効率はほんの多少低減するのみであったが、３成分システムの総合演色性性能は向上してきた。このように複数ＬＥＤは、総合効率の観点から有効であることが示されてきた。] 図３
[0022] ＬＥＤは伝統的な青色ＬＥＤに加えて白色光照明システムに使用されてきたが、これらの追加のＬＥＤは最終的な白色光製品に光の構成要素を与えるために使用されていて、（発明者の知る限りにおいては）追加の励起放射源を与えるためには使用されていない。ここで用いられる用語「相互励起」とは、蛍光体及び／又は２以上の蛍光体を含み得る蛍光体混合物（蛍光体パッケージとも呼ばれる）へ、２つの異なる波長又は波長領域を受け持つ結合された励起放射を、少なくとも２つの異なるＬＥＤが与えるという意味である。少なくとも２つのＬＥＤの各々は、蛍光体パッケージに励起放射を与え、紫外線又は近紫外線ＬＥＤと青色、緑色、又は黄色ＬＥＤ、並びにもし赤色蛍光体を励起するように構成されているのであれば橙色ＬＥＤの何れかの組み合わせを含み得る。実は、これが本発明の実施態様の本質であり、問題とする又はより一般的に言われるＬＥＤのバンドギャップエネルギーに等しいかそれより少ない励起エネルギーをもつどんな蛍光体をも励起させるために用いられるＬＥＤであり、ある波長での放出がそのＬＥＤの放出エネルギーより低いエネルギーの波長のルミネッセンスをもつ蛍光体を励起させ得るＬＥＤである。例えば、緑色ＬＥＤは黄色蛍光体、又は多分さらに能率よく橙色又は赤色蛍光体を励起させるために使用され得るし、この事象は従来型青色ＬＥＤが黄色蛍光体（あるいは緑色、橙色又は赤色蛍光体）を励起させることに関連している。]
[0023] 本発明の実施形態の第１の３例は、２つの励起ＬＥＤ、つまり蛍光体パッケージに約２５０から４１０ｎｍの波長範囲で励起放射を放出する第１放射源であって、これにより紫外線から近紫外線ＬＥＤと考えられるもの、及び４１０から４８０ｎｍの波長範囲の光を放出する第２の放射源であって、その励起源が青色ＬＥＤ／黄色蛍光体システムに使用される従来型青色ＬＥＤと本質的に同じものを含むシステムを示す。この２ＬＥＤ励起構成で試験される蛍光体混合物は以下のような構造になっている。第１の例においては、蛍光体パッケージは緑色及び橙色蛍光体であり、第２の例においては、緑色及び黄色蛍光体であり、第３の例においては、青色、緑色、黄色及び橙色蛍光体である。この蛍光体パッケージの構成物は、各々４４０から７００ｎｍの波長範囲で放出する。この実施形態における革新的な概念は、従来型青色ＬＥＤに加えて紫外線励起ＬＥＤを用いていることにより、両方のＬＥＤが同時に蛍光体に励起放射を与えていることである。紫外線及び青色ＬＥＤ源が励起放射を与えている蛍光体パッケージに関しては、広範囲な選択が可能である。しかし、本開示の発明者達が説くように、励起波長が４７０から２５０ｎｍに減少するにつれて高い量子効率を有する珪酸塩素材の蛍光体のようないくつかの蛍光体は、紫外線光源を媒介として発光効率（輝度）を高める結果となる。紫外線光源を用いる別の利点は、励起源からの紫外線光を青色光よりも効率的に吸収するより短い放出波長が使えることであり、その結果、最終製品のルミネッセンススペクトルがより広い範囲の波長をカバーでき、ＣＲＩ値が増加する。]
[0024] Ｇ５０７と称する緑色蛍光体とＯ６１０と称する橙色蛍光体と共に使用される紫外線と青色ＬＥＤ励起チップの結果を、図１に示す。蛍光体については、特にその成分について本開示でさらに後述するが、ここでは、文字は色であり、数字はその特定の蛍光体のピーク放出における波長を示すという命名法にふれておく。２つの蛍光体の相対比率は、ｘ、ｙ値が（０．３、０．３）である目標ＣＩＥに到達するように選択された。このため、他のチップの組み合わせと蛍光体混合物が意味のある方法で比較され得るので、残りの９つの例の為に同一のＣＩＥ目標が選択された。このようにして、輝度とＣＲＩが直接比較できる。この１番目の例では、輝度が３１．３２であり、ＣＲＩが９１．８であって、本実施態様では９０ＣＲＩを越える演色性に到達することがすぐに示される。] 図１
[0025] 第２の例では、第１の例で以前論じた緑色と橙色混合物（それぞれＧ５０７とＯ６１０）にＹ５５０と称する黄色蛍光体が追加された。図２は、第１の例と同じ紫外線と青色ＬＥＤチップ源（４０２nmと４５４nm）とを使った白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示す。このときには、黄色、緑色及び橙色蛍光体パッケージを相互励起した青色／紫外線ＬＥＤが３０％輝度を増した白色光照明を生成した。この輝度の増加は、本質的に試験のその他の変数を一定にしておいて、黄色蛍光体を追加することによって達成された。第２の例で発生した白色光は、輝度４０．６４及びＣＲＩ８０．７という特性をもち得る。] 図２
[0026] ２つの蛍光体の混合を伴う第１の例とは違って、蛍光体パッケージの中に３つの蛍光体混合物がある第２の実施形態では、同じ目標ＣＩＥに到達できる本質的に無限の数の混合比率が作り出される。一般的に、黄色蛍光体の追加は高い輝度という有利性を与えたが、その一方、緑色と橙色蛍光体はＣＲＩを増加させるのに有利に働く。別の言い方をすると、橙色及び緑色蛍光体の濃度に対する黄色蛍光体の濃度の比率を微調整することにより、ＣＲＩ値と輝度を最適化することは個別に達成できる。]
[0027] 第３の例では、第２の例で論じた緑色、黄色及び橙色混合物（各々Ｇ５０７、Ｙ５５０、Ｏ６１０）にＢ４５０と称する青色蛍光体が追加された。図３は、第１及び第２の例と同じ紫外線及び青色ＬＥＤチップ源（４０２nm及び４５４nm）を使った白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示す。輝度は２３．６２であり、ＣＲＩは８９．１であった。青色ＬＥＤからの青色光に対して本質的に透明である一方、青色蛍光体は効率的にこの複数チップ励起源からの紫外線光を吸収し、このシステムの中の黄色、緑色及び橙色蛍光体をそれが相互励起することを許容する。特に言及すべきこととして、この特定の試験に使われた青色蛍光体が４０２nm励起波長で量子効率５０％未満を示したことであり、７０％の量子効率を有する青色蛍光体によって、輝度の３０％より高い増加が達成できると考えられる。] 図３
[0028] 本実施態様の第４及び第５の例においては、異なるチップセットが用いられる。ここでは２チップが各々４２９及び４５７ｎｍを中心とする波長で相互励起放射を与えた。これらは、第１放射源が４１０から４４０nmの波長範囲の光を放出し、第２放射源が４４０から４８０nmの波長範囲の光を放出する２チップ相互励起源の例である。従って、第１の３つの例は、紫外線と青色との組み合わせであると記述できることに対して、第４及び第５の例は紫色（すみれ色とも記述できる）ＬＥＤと青色ＬＥＤとのセットである。紫色ＬＥＤは４２９nmで放出し、これは人間の目が照明として認めることができるスペクトルの最も短い側の限界である。もう一方のＬＥＤは４５７nmで放出する青色ＬＥＤで、これは本質的には従来型白色ＬＥＤ（青色ＬＥＤ／ＹＡＧ：Ｃｅ）で用いられたものと同じＬＥＤである。青色と紫色複数チップは、以下で記述されるように、２つの異なる蛍光体パッケージに相互励起を与えるために用いられた。]
[0029] 第４の例においては、蛍光体パッケージが２つの蛍光体を含み、１つは緑色であり、１つは橙色（各々Ｇ５０７とＯ６１０）である。このパッケージの２つの蛍光体は４８０から７００nmの波長範囲でフォトルミネセンスする。４１０から４４０nmの放射は、光を最終白色光照明製品に寄与し、そのため、紫外線ＬＥＤを含むチップセットに比べて、白色光の色と輝度とを少なくとも部分的に決定する。その一方、このことは黄色と緑色蛍光体とを励起するのにより高い効率があることが立証され、かかる組み合わせの主たる有利性は、輝度を維持しながら高いＣＲＩを実現するために、より短い放出波長の蛍光体を使うことを許容することである。]
[0030] このシステムからの白色光照明のスペクトルを、図４に示す。その照明の輝度は３８．３７であって、ＣＲＩは９２．０であった。] 図４
[0031] 第５の例では、以前第４の例で論じた緑色及び橙色の混合物（各々Ｇ５０７とＯ６１０）にＹ５５０と称する黄色蛍光体が追加された。図５は、第１の例（各々４２９nm及び４５７nmで、各々４１０から４４０nmと４４０から４８０nmの放射源に相当する）と同じ紫色及び青色ＬＥＤチップ放射源を用いた白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示したものである。今回は、黄色、緑色及び橙色蛍光体パッケージを相互励起する紫色／青色ＬＥＤが、輝度を３０％以上増加させた白色光照明を生成した。第２から第３の例に移行する際のように、この第４から第５の例に移行する際に、試験のその他の変数を本質的に一定にして、黄色蛍光体を追加したことを媒介として輝度が増加し、かつ黄色蛍光体の濃度と橙色及び緑色蛍光体の濃度との比率を微調整することにより、ＣＲＩ値と輝度の最適化は別々に達成できる。この第２の例で生成した白色光は、輝度５２．０とＣＲＩ７９．９を有すると特色づけられる。] 図５
[0032] 第１の５つの例における複数チップ励起源は、紫外線／青色の組み合わせ又は紫色／青色の組み合わせであった。高輝度、高ＣＲＩ白色光照明源は、ひとつの実施形態では２つの蛍光体を、別の実施態様では３つの放射を伴った青色チップと緑色チップを用いて供給される。これらの蛍光体は、Ｇ５３０のような緑色蛍光体、Ｙ５５０のような黄色蛍光体、Ｏ５９０のような橙色蛍光体、及びＲ６６２のような赤色蛍光体の任意の組み合わせでもよい。この第６の例において、チップセットは緑色ＬＥＤを伴った青色ＬＥＤであった。そこで例３においては、白色ＬＥＤは、４４０から４８０nmの波長範囲の光を放出する第１放射源と、蛍光体パッケージを相互励起し４８０から５４０nmの波長範囲の光を放出する第２放射源とを含む。このチップセットは、５００から７００nmの波長範囲の光を放出する少なくとも２つの種類の蛍光体に相互励起放射を与えた。更に具体的には、第６の例で例示されるシステムは緑色と橙色蛍光体（Ｇ５３０とＯ５９０）とを含んでいて、４８０から５４０nmの波長を放出する青色−緑色ＬＥＤのために橙色又は赤色蛍光体が含まれている。珪酸塩素材の蛍光体のような橙色及び赤色蛍光体は、励起波長が４４０から５５０nmに増加するので、より高い量子効率を有するため、緑色励起放射の使用は橙色及び／又は赤色蛍光体の効率を向上させ、より高い輝度が実現する。他の緑色及び／又は黄色蛍光体をさらに追加すると最終ＬＥＤ放出波長スペクトルを広げることができるので、ＣＲＩ値が増加する。]
[0033] 図６は、４５４nmＬＥＤと５２３nmＬＥＤとからなるチップセットで作られた白色ＬＥＤを示し、このチップセットは、５３０nm緑色蛍光体と５９０nm橙色蛍光体とを含む蛍光体パッケージに相互励起放射を与える。輝度は４３．９２であり、ＣＲＩ値は７１．９であって、繰り返すが、異なる蛍光体を用い、かつ緑色対青色ＬＥＤの各々の強度を調整することによって、輝度及び／又はＣＲＩ値を最適化することができる。] 図６
[0034] 表１は、図１〜６の白色光照明システムの結果の概要を示したもので、ＣＩＥ座標は本質的にｘとｙ値が各々０．３と０．３に固定され、白色光は輝度とＣＲＩ値によって特色づけられる。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６
[0035] ]
[0036] これらの複数チップシステムとの比較のために、単チップ励起源で一連の類似の試験を実施した。これらの単チップの例のＬＥＤは、２５０nmから４４０nmの波長範囲の励起放射を行い、これらは、第７から第１０の例におけるもので、各々４０２、４０２、４１７及び４２９nmであった。この蛍光体パッケージは青色、緑色及び橙色蛍光体の異なる組み合わせであった。具体的には、これらは第７の例における青色、緑色及び橙色；第８の例における青色、緑色、黄色及び橙色；第９の例における緑色、黄色及び橙色；及び第１０の例における緑色及び橙色であった。]
[0037] 図７は、４０２nmＬＥＤ、４５０nm青色蛍光体、５３８nm青色−緑色蛍光体及び５８６nm橙色蛍光体で組み立てられた白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示したものである。青色蛍光体は、４０２nm励起波長において５０％未満の量子効率を有し、７０％の量子効率を有する青色蛍光体で３０％を越える輝度の増加が実現できた。輝度は１０．６３であって、ＣＲＩは６４．７であった。] 図７
[0038] 図８は、４０２nmＬＥＤ、４５０nm青色蛍光体、５０７nm青色−緑色蛍光体、５５０nm黄色蛍光体及び６１０nm橙色蛍光体で組み立てられた白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示したものである。輝度は８．２９であって、ＣＲＩは９１．７であった。] 図８
[0039] 図９は、４１７nmＬＥＤ、５０７nm青色−緑色蛍光体、５５０nm黄色蛍光体及び６１０nm橙色蛍光体で組み立てられた白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示したものである。輝度は１４．５３であって、ＣＲＩは６２．８であった。] 図９
[0040] 図１０は、４２９nmＬＥＤ、５０７nm青色−緑色蛍光体及び６１０nm橙色蛍光体で組み立てられた白色ＬＥＤからの放出スペクトルを示したものである。輝度は２３．９８であて、ＣＲＩは８６．８であった。] 図１０
[0041] 表２は図７−１０の白色光照明システムの試験結果を要約したもので、ＣＩＥ座標は本質的にｘとｙ値が各々０．３と０．３とに固定され、白色光は輝度及びＣＲＩ値によって特色づけられる。] 図７
[0042] ]
[0043] さらに本発明の他の実施形態では、白色ＬＥＤは、約２５０nmから４４０nmの波長範囲の励起放射を放出する第１の放射源、約４４０nmから４８０nmの波長範囲の励起放射を放出する第２の放射源、並びに約５４０から６００nmの波長範囲の放出ピークを有する黄色−橙色蛍光体及び／又は約５８０から約７８０nmの波長範囲の放出ピークを有する赤色蛍光体を含む蛍光体パッケージを含む。]
[0044] 具体例としての蛍光体成分
本複数チップ励起源の利点は、特定の蛍光体には限定されない。実際に、William M. YenとMarvin J. WeberによるInorganic Phosphors (CRCPress, New York, 2004)の付録ＩＩの第８節に記載された、市販の青色、緑色、黄色、橙色及び赤色蛍光体の実質的には何れでもよいと予想される。従って、この参照文献の第８節と付録ＩＩは参考として、その全てが本明細書に組み込まれる。]
[0045] 本実施形態の論述を実施するために適当な、青色、青色−緑色、黄色、黄色−橙色、橙色及び赤色蛍光体の例は、本発明者によって開発されてきたアルミン酸塩、珪酸塩及び窒化物（及びそれらの混合物）を含む。本実施形態は後述の定義には限定されないが、ホスト構造の異なる型にもかかわらず、本開示の例として、青色蛍光体はアルミン酸素材である傾向があり、緑色蛍光体はアルミン酸塩または珪酸であり得て、黄色と橙色蛍光体は珪酸素材である傾向があり、緑色蛍光体は窒化物であるということは正しい。]
[0046] アルミン酸素材の青色蛍光体のひとつの具体例は、Ｍが周期律表のＩＩＡ族のマグネシウム（Ｍｇ）を除く二価のアルカリ土類金属で、０．０５＜ｘ＜０．５、３≦ｙ≦１２かつ０．８≦ｙ≦１．２であるような、一般化学式（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋（３／２）ｙ］を有している。この組成は、フッ素又は塩素のようなハロゲンドープ剤を含むことができる。ＭはＢａ（バリウム）又はＳｒ（ストロンチウム）のどちらかであり得て、ＭがＢａの場合、その蛍光体は当バリウムアルミン酸マグネシウム（ＢＡＭ）列の一員であり、Ｍがストロンチウムの場合、その蛍光体は当ストロンチウムマグネシウムアルミン酸（ＳＡＭ）列の一員である。このハロゲンドープ剤は、結晶格子ホストの酸素格子サイトに存在し、０．０１から０．０２モルパーセントの量の範囲で存在する。この例における蛍光体は、約２８０nmから約４２０nmの波長範囲の放射を吸収し、かつ約４２０nmから５６０nmの波長範囲の可視光線を放出するように形成される。]
[0047] 本実施形態における青色蛍光体として使われ得る典型的なフォスフォ−クロライド（phospho-chloride）であって、図３、７及び８で示すデータを発生させるために使用される蛍光体Ｂ４５０は、化学式Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ０．０５を有する。] 図３
[0048] 繰り返しになるが、蛍光体の種類又はある特定の蛍光体が本発明の実施態様の肝要なところではなく、それよりは、少なくともシステムの２つのＬＥＤが、ある蛍光体パッケージの中の少なくとも１つの蛍光体に励起放射を与える為に存在し、最終照明製品に光を与える為に存在するものではないことが肝要なところである。このため、実質的にはどのような蛍光体でもよく、それには市販で入手可能な蛍光体も含まれる。本実施形態に従って使用可能な市販で入手可能な青色蛍光体は、（ＣｅＭｇ）ＳｒＡｌ１１Ｏ１８：Ｃｅ、（ＣｅＭｇ）ＢａＡｌ１１Ｏ１８：Ｃｅ、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ３＋、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｃｅ３＋、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｔｉ、ＣｓＩ：Ｎａ＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｒ５Ｃｌ（ＰＯ４）３：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｍｎ（ＢＡＭ）及びＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ，Ｎｉを含む。これらの蛍光体は、最大約４２０nmの波長まで放出する。]
[0049] 緑色蛍光体はアルミン酸塩あるいは珪酸塩素材か、又はその両方の組み合わせのうち何れかである。アルミン酸塩素材の緑色蛍光体は一般化学式Ｍ１−ｘＥｕｘＡｌｙＯ１＋３ｙ／２で表され、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｕ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｓｍ、及びＴｍで構成されるグループから選択された二価の金属の少なくともひとつで、０．１＜ｘ＜０．９かつ０．５≦ｙ≦１２である。これらのアルミン酸塩素材の緑色蛍光体は、約２８０nmから４２０nmの波長範囲の不可視放射を実質的に吸収するように構成され、約５００から５５０nmの波長範囲の可視緑色光を放出する。ある特定の実施形態においては、蛍光体は、二価のアルカリ土類金属、Ｍｇ及びＭｎも同様に含む。]
[0050] 複数チップ相互励起源を用いた本白色ＬＥＤに適切な珪酸塩素材の緑色蛍光体は、一般化学式（Ｓｒ，Ａ１）ｘ（Ｓｉ，Ａ２）（Ｏ，Ａ３）２＋ｘ：Ｅｕ２＋を有し、Ａ１は二価２＋のアルカリ土類の少なくともひとつ又はＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、及びＺｎからなるグループから選択された遷移金属の陽イオンであって、Ａ１の理論量は、その両方を含む０．３から０．８の間で変化する。Ａ２はＰ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃ及びＧｅであり、Ａ３はＦとＣｌからなるグループから選択されたハロゲンを含む陰イオンであって、Ｂｒ、Ｃ、Ｎ及びＳをも含む。この化学式は、Ａ１陽イオンがＳｒに置き換わり、Ａ２陽イオンがＳｉに置き換わり、Ａ３陰イオンがＯに置き換わることを指示するように書かれている。Ａ２及びＡ３の量は、各々その両端を含む０から１９モルパーセントの範囲をとり、かつｘは１．５と２．５の間の任意の値をとる。Ａ１は１＋及び３＋陽イオンの組み合わせを同様に含、むことができ、１＋陽イオンはＮａ、Ｋ及びＬｉを含み、３＋陽イオンはＹ、Ｃｅ及びＬａを含む。]
[0051] 図１、２、３、４、５、８、９及び１０における本実施形態の緑色蛍光体として使用され、かつＧ５０７と称する典型的な珪酸塩は、化学式Ｂａ１．９６Ｍｇ０．０４Ｅｕ０．０６Ｓｉ１．０３Ｏ４Ｃｌ０．１２を有する。図６におけるＧ５３０と称する蛍光体は、化学式Ｓｒ１．０３Ｂａ０．９２Ｍｇ０．０５Ｅｕ０．０６Ｓｉ１．０３Ｏ４Ｃｌ０．１２を有する。図７におけるＧ５３８と称する蛍光体は、化学式Ｓｒ１．１５Ｂａ０．８０Ｍｇ０．０５Ｅｕ０．０６Ｓｉ１．０３Ｏ４Ｃｌ０．１２を有する。適切な珪酸塩素材の緑色蛍光体はＧ５２５で、その化学式はＳｒ０．９２５Ｂａ１．０２５Ｍｇ０．０５Ｅｕ０．０６Ｓｉ１．０３Ｏ４Ｃｌ０．１２である。] 図１ 図６ 図７
[0052] 本実施形態によって用いられる市販で入手可能な緑色蛍光体は、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｆ：Ｓｂ、（Ｂａ、Ｔｉ）２Ｐ２Ｏ７：Ｔｉ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｆ：Ｓｂ、Ｍｎ、ＺｎＯ：Ｚｎ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ２＋及びＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋を含む。これらの蛍光体は、およそ約２８０nmから４２０nmの間の波長を放出し、この範囲を「青色−緑色」又は「黄色−緑色」とは対照的に「緑色」と呼称することもできるが、特に重要なことではない。]
[0053] 典型的な珪酸塩素材の黄色−緑色蛍光体は、一般化学式Ａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを有し、ＡはＳｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＣｄからなるグループから選択された二価の金属の少なくともひとつであり、ＤはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ及びＮからなるグループから選択されたドープ剤である。ドープ剤Ｄは、蛍光体中にゼロから約２０モルパーセントの量で存在する。別の実施態様においては、蛍光体は化学式（Ｓｒ１−ｘ−ｙＢａｘＭｙ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｆ、Ｃｌを有し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｚｎ、又はＣｄのうちのひとつで、その量の範囲は０＜ｙ＜０．５である。]
[0054] 本実施形態において黄色蛍光体として使用できる典型的な珪酸塩と、図２、３、５、８、及び９におけるデータを発生させるために使用された蛍光体Ｙ５５０とは、化学式Ｓｒ１．３４Ｂａ０．６１Ｍｇ０．０５Ｅｕ０．０６Ｓｉ１．０３Ｏ４Ｃｌ０．１２を有する。ＹＡＧ：Ｃｅ３＋蛍光体も、黄色成分を与えるために使用することができる。別の珪酸塩素材の蛍光体（図には示されていない）はＥＹ５５０という名称を有し、化学式Ｓｒ１．４６Ｂａ０．４５Ｍｇ０．０５Ｅｕ０．１Ｓｉ１．０３Ｏ４Ｃｌ０．１８を有する。] 図２
[0055] 本実施形態に従って使用され得る市販で入手可能な黄色蛍光体は、ＺｎＳ：Ｐｂ，Ｃｕ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｌ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ３＋、（Ｃｅ，Ｔｂ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＭｇＦ２：Ｍｎ２＋、ＣｓＩ：Ｔｌ、及び（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｆ２：Ｍｎ２＋を含む。これらの蛍光体は、およそ約５３０nmから５９０nmの間の波長を放出し、この範囲を「黄色−緑色」又は「黄色−橙色」とは対照的に「黄色」と呼称することもできるが、特に重要なことではない。]
[0056] 本複数チップ白色ＬＥＤに適切な珪酸塩素材の橙色蛍光体は、化学式（Ｓｒ，Ａ１）ｘ（Ｓｉ，Ａ２）（Ｏ，Ａ３）２＋ｘ：Ｅｕ２＋を有し、Ａ１はＭｇ、Ｃａ、及びＢａを含む二価の陽イオン（２＋のイオン）又は１＋及び３＋の陽イオンの組み合わせの少なくともひとつであり、１＋陽イオンがＮａ、Ｋ及びＬｉを含み、３＋陽イオンがＹ、Ｃｅ及びＬａを含む。；Ａ２はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃ、Ｇｅ、Ｐの少なくともひとつを含む３＋、４＋又は５＋陽イオンである。Ａ３はＦ、Ｃｌ及びＢｒを１−陰イオンとして含む１−、２−又は３−陰イオンである。そしてｘは、２．５から３．５の間の全てを含んだ任意の価である。この化学式は繰り返すが、Ａ１陽イオンがＳｒに置き換わり、Ａ２陽イオンがＳｉに置き換わり、Ａ３陰イオンがＯに置き換わることを指示するように書かれている。Ａ１の理論量は、その両方を含む０．３から０．８の間で変化する。Ａ２及びＡ３の量は、各々その両端を含む０から１９モルパーセントの範囲をとる。別の実施形態においては、珪酸塩素材の橙色蛍光体が化学式（Ｓｒ１−ｘＭｘ）ｙＥｕｚＳｉＯ５を有し、ＭはＢａ、Ｍｇ、Ｃａ及びＺｎからなるグループから選択された二価金属の少なくともひとつであり、０≦ｘ≦０．５；２．６≦ｙ≦３．３かつ０．００１≦ｚ≦０．５である。これらの蛍光体も、Ｆ及びＣｌのようなハロゲンドープ剤である。これらの橙色蛍光体は任意のＬＥＤ源により励起され得て、スペクトルの紫外線、青色、緑色及び／又は黄色領域において放出する。]
[0057] 本実施形態、における橙色蛍光体として用いられ得る典型的な珪酸塩及び図６における呼称Ｏ５９０は、化学式Ｂａ０．０２Ｓｒ２．９４Ｅｕ０．１Ｓｉ１．０２Ｏ５Ｆ０．２を有する。図１、２、３、４、５、８、９及び１０におけるＯ６１０と呼ばれる橙色珪酸塩は、化学式（Ｓｒ０．８７Ｂａ０．１Ｙ０．０１６７）３Ｅｕ０．１Ｓｉ０．９７Ａｌ０．０５Ｏ５Ｆ０．２を有する。本複数チップ相互励起実施態様（図には示されていない）に適切な他の珪酸塩素材の橙色蛍光体は、呼称Ｏ５８６及び化学式Ｓｒ３Ｅｕ０．０６Ｓｉ１．０２Ｏ５Ｆ０．１８を有する。] 図１ 図６
[0058] 本実施形態に従って使用可能な市販で入手可能な橙色蛍光体は、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｆ２：Ｍｎ２＋、（Ｃａ，Ｚｎ，Ｍｇ）３（ＰＯ４）２：Ｓｎ、ＣａＳｉＯ３：Ｍｎ２＋，Ｐｂ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋及びＹＶＯ４：Ｅｕ３＋を含む。これらの蛍光体は、およそ約５９０nmから６２０nmの間の波長を放出し、この範囲を「黄色−橙色」又は「橙色−赤色」とは対照的に「橙色」と呼称することもできるが、特に重要なことではない。]
[0059] 本実施形態に従って使用可能な赤色蛍光体は、主として窒化物素材のホストを有する。このような窒化物素材の赤色蛍光体を記述するために用いられる一般化学式は、ＭｍＭａＭｂ（Ｎ，Ｄ）ｎ：Ｚｚであり、Ｍｍは二価の元素であり、Ｍａは三価の元素であり、Ｍｂは四価の元素であり、Ｎは窒素であり、Ｚは活性剤であり、Ｄはハロゲンであり、成分元素のストイキオメトリー（ｍ＋ｚ）：ａ：ｂ：ｎは約１：１：１：３であり、かつこの蛍光体は約６４０nmを越える放出ピーク波長を有する可視光線を放出するように構成される。本窒化物素材の赤色蛍光体を記述するために用いられる別の化学式は、ＭｍＭａＭｂＤ３ｗＮ［（２／３）ｍ＋ｚ＋ａ＋（４／３）ｂ−ｗ］Ｚｚで、ＭｍはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ及びＨｇで構成されるグループから選択された二価の元素であり、ＭａはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｐ、Ａｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｓｂ及びＢｉで構成されるグループから選択された三価の元素であり、ＭｂはＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒで構成されるグループから選択された四価の元素であり、ＤはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩで構成されるグループから選択されたハロゲンであり、ＺはＥｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ及びＳｍで構成されるグループから選択された活性剤であり、Ｎは窒素である。成分元素の量は次のパラメーターで記述でき、０．０１≦ｍ≦１．５；０．０１≦ａ≦１．５；０．０１≦ｂ≦１．５；０．０００１≦ｗ≦０．６及び０．０００１≦ｚ≦０．５である。]
[0060] その他の実施形態においては、窒化物素材の赤色蛍光体は、化学式ＭａＭｂＭｃ（Ｎ，Ｄ）ｎ：Ｅｚを有し、Ｍａは単に単体の二価元素ではなく、むしろ２以上の二価元素の組み合わせ（又は同時に用いられる２つの二価元素）である。その２つの二価元素は、例えばＣａ及びＳｒであり得る。そのような蛍光体の例は、Ｃａ０．９８−ｘＳｒｘＡｌＳｉＮ３Ｅｕ０．０２、Ｃａ０．９８−ｘＳｒｘＡｌＳｉＮ３Ｅｕ０．０２、Ｃａ０．９８−ｘＳｒｘＡｌＳｉＮ３Ｅｕ０．０２及びＣａ０．９８−ｘＳｒｘＡｌＳｉＮ３Ｅｕ０．０２であり、ｘは０から０．９８の範囲にある。本複数チップ相互励起実施形態（赤色蛍光体は図には示されていない）に適切な窒化物素材の赤色蛍光体は、呼称Ｒ６６２及び化学式Ｃａ０．９７ＡｌＳｉＮ３Ｅｕ０．０Ｃｌ０．１を有する。]
[0061] 本実施形態に従って用いることができる市販で入手可能な赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍｇ）３（ＰＯ４）２：Ｓｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）３（ＰＯ４）２：Ｓｎ、Ｚｎ０．４Ｃｄ０．６Ｓ：Ａｇ、Ｚｎ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ２＋、ＭｇＳｉＯ３：Ｍｎ２＋及びＭｇ４（Ｆ）（Ｇｅ，Ｓｎ）Ｏ６：Ｍｎ２＋を含む。これらの蛍光体は、約６２０nmを越える波長で放出する。]
[0062] 相互励起を与えるＬＥＤチップ
本実施形態における蛍光体パッケージに励起放射を与えるＬＥＤチップは、一部の例では、多様なＩｎ対Ｇａ比（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）を有するインジウム・ガリウム窒化物を素材にしていて、青色放出チップの為にはｘが約０．０２から約０．４の間で変化し、緑色放出チップの為にはｘが約０．４より大きい。青色放出チップと緑色放出チップを区別するｘの値はいささかはっきりしていなく、実際には放出波長が重要なのであり、（主観的なため）色の記述は重要ではない。しかしながら、より高いｘの値が励起のより長い波長に対応していることは理解されよう。青色ＬＥＤチップは、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）を素材とすることもある。緑色放出ＬＥＤチップは、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化アルミニウム・ガリウム・インジュウム（ＡｌＧａＩｎＰ）、リン化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＰ）のうちの任意の材料でよい。緑色放出チップは、ＩｎＧａＮ及びＧａＮの混合物であり得る。]

权利要求:

請求項1
複数チップ励起源と蛍光体パッケージとを含む白色光照明システムであって、複数チップ励起源が、蛍光体パッケージに相互励起放射を与える約２５０nmから約４１０nmの間の範囲の波長を放出する第１の放射源と、蛍光体パッケージに相互励起放射を与える約４１０nmから約５４０nmの間の範囲の波長を放出する第２の放射源と、第１及び第２の放射源からの相互励起で約４４０nmから約７００nmの間の範囲の波長のフォトルミネセンスを放出するために構成された蛍光体パッケージと、を含む、白色光照明システム。
請求項2
蛍光体パッケージが、青色放出蛍光体、緑色放出蛍光体、黄色−緑色放出蛍光体、橙色放出蛍光体、及び赤色放出蛍光体、その組み合わせからなるグループから選択された少なくともひとつの蛍光体を含む、請求項１記載の白色光照明システム。
請求項3
システムによって放出される白色光照明が約９０を越える演色性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１記載の白色光照明システム。
請求項4
システムによって放出される白色光照明が約８０を越える演色性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１記載の白色光照明システム。
請求項5
システムによって放出される白色光照明が約７０を越える演色性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１記載の白色光照明システム。
請求項6
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも４０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２の放射源が寄与する部分が約６０パーセントより少ない、請求項１記載の白色光照明システム。
請求項7
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも５０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２の放射源が寄与する部分が約５０パーセントより少ない、請求項１に記載の白色光照明システム。
請求項8
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも６０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２の放射源が寄与する部分が約４０パーセントより少ない、請求項１に記載の白色光照明システム。
請求項9
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも７０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２の放射源が寄与する部分が約３０パーセントより少ない、請求項１に記載の白色光照明システム。
請求項10
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも８０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２の放射源が寄与する部分が約２０パーセントより少ない、請求項１記載の白色光照明システム。
請求項11
複数チップ励起源と蛍光体パッケージとを含む白色光照明システムであって、複数チップ励起源が、蛍光体パッケージに相互励起放射を与えるための約４１０nmから約４８０nmの間の範囲の波長を放出する第１放射源と、蛍光体パッケージに相互励起放射を与えるための約４８０nmから約５４０nmの間の範囲の波長を放出する第２の放射源と、第１及び第２の放射源からの相互励起によって約４４０nmから約７００nmの間の範囲の波長のフォトルミネセンスを放出するように構成された蛍光体パッケージと、を含む、白色光照明システム。
請求項12
蛍光体パッケージが、青色放出蛍光体、緑色放出蛍光体、黄色−緑色放出蛍光体、橙色放出蛍光体、赤色放出蛍光体、緑色放出蛍光体、その組み合わせからなるグループから選択された少なくともひとつの蛍光体を含む、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項13
システムで放出された白色光照明が約９０より大きい演色性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項14
システムで放出された白色光照明が約８０より大きい演色性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項15
システムで放出された白色光照明が約７０より大きい演色性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項16
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも４０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２放射源が寄与する部分が約６０パーセントより少ない、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項17
その蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、その白色光照明システムにおける全電力の少なくとも５０パーセントであり、かつその白色光照明システムにおける全電力にその１番目と２番目の放射源が寄与する部分が約５０パーセントより少ない、請求項１１の白色光照明システム。
請求項18
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも６０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２放射源が寄与する部分が約４０パーセントより少ない、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項19
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも７０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２放射源が寄与する部分が約３０パーセントより少ない、請求項１１記載の白色光照明システム。
請求項20
蛍光体パッケージによって放出されたフォトルミネセンスが、白色光照明システムにおける全電力の少なくとも８０パーセントであり、白色光照明システムにおける全電力に第１及び第２放射源が寄与する部分が約２０パーセントより少ない、請求項１１記載の白色光照明システム。