第1の態様では、本発明は、デバイス光(「光生成デバイス光」)を生成するように構成されている、光生成デバイス(「デバイス」又は「照明デバイス」)を提供する。光生成デバイスは、第1の光源、第1のルミネッセンス材料、第2の光の第2の供給源、及び第3の光源を備える。第1の光源は特に、特定の実施形態では440~475nmのスペクトル波長範囲から選択される、第1のピーク波長λ1を有する、青色の第1の光源光を生成するように構成されている。また更なる特定の実施形態では、第1の光源は、第1のレーザ光源である。第1のルミネッセンス材料は特に、第1の光源光の少なくとも一部を、(a)緑色スペクトル波長範囲及び(b)黄色スペクトル波長範囲のうちの1つ以上の波長を有する発光帯域を有する、第1のルミネッセンス材料光に変換するように構成されている。特定の実施形態では、第1の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、Y、Gd、Tb、及びLuのうちの1つ以上を含んでもよく、Bは、Al、Ga、及びInのうちの1つ以上を含んでもよく、Aは少なくともYを含み、Bは少なくともAlを含む。第2の光の第2の供給源は特に、琥珀色及び/又は橙色のピーク波長又は主波長を有する発光帯域を有し、特定の実施形態では580~610nmのスペクトル波長範囲にピーク波長又は主波長を有する、第2の光を供給するように構成されている。第3の光源は特に、特定の実施形態では、625~670nm、更により特定的には630~670nmのスペクトル波長範囲から選択される、第3のピーク波長λ3を有する、赤色の第3の光源光を生成するように構成されている。また更なる特定の実施形態では、第3の光源は、第3のレーザ光源である。更には、特定の実施形態では、光生成デバイスは、第1の光源光、第1のルミネッセンス材料光、第2の光、及び第3の光源光を含む、白色デバイス光を第1の動作モードにおいて供給するように構成されている。更により特定的には、(第1の動作モードにおける)白色デバイス光は、実施形態では、2000~5000K、例えば2000~4000Kの範囲から選択される相関色温度(correlated color temperature;CCT)、及び/又は、実施形態では、少なくとも75、より特定的には少なくとも80などの、更に少なくとも85のような、更に少なくとも90などの範囲から選択される演色評価数(color rendering index;CRI)を有する。それゆえ、特に本発明は、デバイス光を生成するように構成されている、光生成デバイスを提供し、光生成デバイスは、第1の光源、第1のルミネッセンス材料、第2の光の第2の供給源、及び第3の光源を備え、(a)第1の光源は、440~475nmのスペクトル波長範囲から選択される第1のピーク波長λ1を有する、青色の第1の光源光を生成するように構成されており、第1の光源は、第1のレーザ光源を含み(又は、実施形態では、第1のレーザ光源であり)、(b)第1のルミネッセンス材料は、第1の光源光の少なくとも一部を、(a)緑色スペクトル波長範囲及び(b)黄色スペクトル波長範囲のうちの1つ以上の波長を有する発光帯域を有する、第1のルミネッセンス材料光に変換するように構成されており、第1の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、Y、Gd、Tb、及びLuのうちの1つ以上を含み、Bは、Al、Ga、及びInのうちの1つ以上を含み、Aは少なくともYを含み、Bは少なくともAlを含み、(c)第2の光の第2の供給源は、580~610nmのスペクトル波長範囲に主波長又はピーク波長を有する発光帯域を有する、第2の光を供給するように構成されており、(d)第3の光源は、625~670nm、更により特定的には630~670nmのスペクトル波長範囲から選択される、第3のピーク波長λ3を有する、赤色の第3の光源光を生成するように構成されており、第3の光源は、第3のレーザ光源を含み(又は、実施形態では、第3のレーザ光源であり)、(e)光生成デバイスは、2000~5000K、例えば2000~4000Kの範囲から選択される相関色温度と、少なくとも80の範囲から選択される演色評価数とを有し、第1の光源光、第1のルミネッセンス材料光、第2の光、及び第3の光源光を含む、白色デバイス光を第1の動作モードにおいて供給するように構成されている。
そのようなデバイスの場合、比較的高い強度を有し、かつ比較的広範囲の相関色温度を有し、少なくとも75などの、更に約80のような、又は、更により高い、少なくとも85などの、比較的高い演色評価数を有する、白色光を供給することが可能である。また、3000K以下などの比較的低いCCTにおいて、そのような高い演色評価数を有することも可能である。
上述のように、光生成デバイスは、デバイス光を生成するように構成されている。この目的のために、光生成デバイスは、第1の光源、第1のルミネッセンス材料、第2の光の第2の供給源、及び第3の光源を備える。以下では、最初に、第2の光の第2の供給源に関連するいくつかの態様が説明され、次いで、オプションの琥珀色及び/又は橙色(固体)光源を含めた、(固体)光源に関連するいくつかの態様が説明され、その後に、第1のルミネッセンス材料及びオプションの第2のルミネッセンス材料に関連するいくつかの態様が説明される。
上述のように、第2の光の第2の供給源は、580~610nm、特に約595nm±5nmのスペクトル波長範囲に主波長又はピーク波長を有する発光帯域を有する、第2の光を供給するように構成されている。
特に、第1の実施形態では、第2の光の第2の供給源は、第2のレーザ光源を含む(以下もまた更に参照)。第2のレーザ光源は特に、第2のレーザ光源光を生成するように構成されている。第2の光は、実施形態では、第2のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。それゆえ、実施形態では、第2の光の第2の供給源は、第2のレーザ光源である。実施形態では、用語「第2の光の第2の供給源」はまた、第2の光の、複数の同じ第2の供給源を指す場合もある。実施形態では、第2のレーザ光源のバンクが適用されてもよい。あるいは、又は更に、用語「第2の光の第2の供給源」はまた、第2の光の、複数の異なる第2の供給源を指す場合もある。実施形態では、用語「第2のレーザ光源」はまた、複数の同じ第2のレーザ光源を指す場合もある。あるいは、又は更に、用語「第2のレーザ光源」はまた、複数の異なる第2のレーザ光源を指す場合もある。
あるいは、又は更に、第2の実施形態では、第2の光の第2の供給源は、第2のルミネッセンス材料を含む(以下もまた更に参照)。第2のルミネッセンス材料は、第1のルミネッセンス材料光(以下を参照)及び/又は第1の光源光の変換に基づいて、第2のルミネッセンス材料光を生成するように構成されている。第2の光は、実施形態では、第2のルミネッセンス材料光から本質的に成ってもよい。それゆえ、実施形態では、第2の光の第2の供給源は、第2のルミネッセンス材料光である。実施形態では、用語「第2の光の第2の供給源」はまた、複数の異なる第2のルミネッセンス材料を指す場合もある。
また更なる特定の(第3の)実施形態では、第2の光の第2の供給源は、(とりわけ上記で定義されたような)第2のレーザ光源と、(とりわけ上記で定義されたような)第2のルミネッセンス材料とを含む。第2のレーザ光源及び第2のルミネッセンス材料は特に、第2のレーザ光源光と第2のルミネッセンス材料光とを含む、第2の光を生成するように構成されてもよい。第2の光は、実施形態では、第2のレーザ光源光及び第2のルミネッセンス材料光から本質的に成ってもよい。
上述のように、実施形態では、光生成デバイスは、青色の第1の光源光を生成するように構成されている、第1の光源を備える。それゆえ、第1の光源光は、青色の色点を有してもよい。特に、第1の光源は、第1のレーザ光源を含む。第1のレーザ光源は特に、第1のレーザ光源光を生成するように構成されている。第1の光源光は、実施形態では、第1のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。それゆえ、実施形態では、第1の光源は、第1のレーザ光源である。実施形態では、用語「第1の光源」はまた、複数の同じ第1の光源を指す場合もある。実施形態では、第1のレーザ光源のバンクが適用されてもよい。あるいは、又は更に、用語「第1の光源」はまた、複数の異なる第1の光源を指す場合もある。実施形態では、用語「第1のレーザ光源」はまた、複数の同じ第1のレーザ光源を指す場合もある。あるいは、又は更に、用語「第1のレーザ光源」はまた、複数の異なる第1のレーザ光源を指す場合もある。
上述のように、光生成デバイスは、琥珀色及び/又は橙色の第2の光を生成するように構成されている、第2の光の第2の供給源を備える。それゆえ、第2の光の第2の供給源は、琥珀色及び/又は橙色の色点を有する。語句「琥珀色及び/又は橙色」は、琥珀色のスペクトル範囲と橙色のスペクトル範囲とが重複し得るためである(以下もまた参照)。
上述のように、実施形態では、光生成デバイスは、琥珀色及び/又は橙色の第2のレーザ光源光を生成するように構成されている、第2のレーザ光源を備える。それゆえ、第2のレーザ光源光は、琥珀色及び/又は橙色の色点を有してもよい。第2のレーザ光源は特に、第2のレーザ光源光を生成するように構成されている。第2のレーザ光源光は、実施形態では、第2のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。実施形態では、用語「第2のレーザ光源」はまた、複数の同じ第2のレーザ光源を指す場合もある。実施形態では、第2のレーザ光源のバンクが適用されてもよい。あるいは、又は更に、用語「第2のレーザ光源」はまた、複数の異なる第2のレーザ光源を指す場合もある。実施形態では、用語「第2のレーザ光源」はまた、複数の同じ第2のレーザ光源を指す場合もある。あるいは、又は更に、用語「第2のレーザ光源」はまた、複数の異なる第2のレーザ光源を指す場合もある。
上述のように、光生成デバイスは、赤色の第3の光源光を生成するように構成されている、第3の光源を備える。それゆえ、第3の光源光は、赤色の色点を有する。特に、第3の光源は、第3のレーザ光源を含む。第3のレーザ光源は特に、第3のレーザ光源光を生成するように構成されている。第3の光源光は、実施形態では、第3のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。それゆえ、実施形態では、第3の光源は、第3のレーザ光源である。実施形態では、用語「第3の光源」はまた、複数の同じ第3の光源を指す場合もある。実施形態では、第3のレーザ光源のバンクが適用されてもよい。あるいは、又は更に、用語「第3の光源」はまた、複数の異なる第3の光源を指す場合もある。実施形態では、用語「第3のレーザ光源」はまた、複数の同じ第3のレーザ光源を指す場合もある。あるいは、又は更に、用語「第3のレーザ光源」はまた、複数の異なる第3のレーザ光源を指す場合もある。
実施形態では、レーザ光源は、レーザバンク内に配置されてもよい。レーザバンクは、実施形態では、ヒートシンク、及び/又は光学素子、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。レーザバンクは、例えば、少なくとも20個などの、少なくとも10個のレーザ光源を含んでもよい。実施形態では、レーザバンクは、第1の光源を含んでもよい。あるいは、又は更に、レーザバンクは、第2のレーザ光源を含んでもよい。あるいは、又は更に、レーザバンクは、第3の光源を含んでもよい。
本明細書では、用語「紫色光」又は「紫色発光」は、特に、約380~440nmの範囲の波長を有する光に関連する。用語「青色光」又は「青色発光」は、特に、約440~495nmの範囲の波長を有する(ある程度の紫色及びシアン色の色相を含む)光に関連する。用語「緑色光」又は「緑色発光」は、特に、約495~570nmの範囲の波長を有する光に関連する。用語「黄色光」又は「黄色発光」は、特に、約570~590nmの範囲の波長を有する光に関連する。用語「橙色光」又は「橙色発光」は、特に、約590~620nmの範囲の波長を有する光に関連する。用語「琥珀色」は、約585~605nm、例えば約590~600nmの範囲から選択される1つ以上の波長を指す場合がある。用語「赤色光」又は「赤色発光」は、特に、約620~780nmの範囲の波長を有する光に関連する。用語「ピンク色光」又は「ピンク色発光」は、青色成分及び赤色成分を有する光を指す。用語「可視」、「可視光」、又は「可視発光」、及び同様の用語は、約380~780nmの範囲の1つ以上の波長を有する光を指す。
以下では、第1の光源、第2のレーザ光源、及び第3の光源に関連するいくつかの態様が論じられる。第1の光源、第2のレーザ光源、及び第3の光源は、個別に選択されてもよく、それゆえ、(第1の光源、第2の光の供給源(特に、第2のレーザ光源)、及び第3の光源は、スペクトルパワー分布が互いに異なるため、定義上異なるものであるという事実に関わりなく)必ずしも同じタイプのものではない。それゆえ、第1の光源光、第2のレーザ光源、及び第3の光源光のスペクトルパワー分布は、互いに異なる。
特定の実施形態では、第1のタイプの光と第2のタイプの光とのそれぞれの色点が、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で、更により特定的には、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で異なる場合に、第1のタイプの光と第2のタイプの光との、色又は色点(又は、スペクトルパワー分布)が異なり得る。更により特定の実施形態では、第1のタイプの光と第2のタイプの光とのそれぞれの色点は、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で異なり得る。ここで、u'及びv'は、CIE 1976 UCS(uniform chromaticity scale;均等色度)図における、光の色座標である。
用語「光源」とは、発光ダイオード(light emitting diode;LED)、共振空洞発光ダイオード(resonant cavity light emitting diode;RCLED)、垂直共振器レーザダイオード(vertical cavity laser diode;VCSEL)、端面発光レーザなどの、半導体発光デバイスを指す場合がある。用語「光源」はまた、パッシブマトリックス(passive-matrix organic light-emitting diode;PMOLED)又はアクティブマトリックス(active-matrix organic light-emitting diode;AMOLED)などの、有機発光ダイオードを指す場合もある。特定の実施形態では、光源は、固体光源(LED又はレーザダイオードなど)を含む。一実施形態では、光源は、LED(発光ダイオード)を含む。LEDという用語はまた、複数のLEDを指す場合もある。更には、用語「光源」は、実施形態ではまた、いわゆるチップオンボード(chips-on-board;COB)光源を指す場合もある。用語「COB」は特に、封入も接続もされることなく、PCBなどの基板上に直接実装されている、半導体チップの形態のLEDチップを指す。それゆえ、複数の半導体光源が、同じ基板上に構成されてもよい。実施形態では、COBは、単一の照明モジュールとして一体に構成されている、マルチLEDチップである。用語「光源」はまた、2~2000個の固体光源などの、複数の(本質的に同一の(又は異なる))光源に関する場合もある。実施形態では、光源は、LEDなどの単一の固体光源の下流の、又は複数の固体光源の下流の(すなわち、例えば、複数のLEDによって共有されている)、1つ以上のマイクロ光学要素(マイクロレンズのアレイ)を含んでもよい。実施形態では、光源は、オンチップ光学素子を有するLEDを含み得る。実施形態では、光源は、(実施形態では、オンチップビームステアリングを提供する)(光学素子を有する、又は有さない)画素化された単一のLEDを含む。用語「レーザ光源」とは特に、レーザを指す。そのようなレーザは特に、UV、可視、又は赤外の1つ以上の波長を有する、特に、200~2000nm、例えば300~1500nm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に構成されてもよい。用語「レーザ」とは特に、電磁放射線の誘導放出に基づく光増幅のプロセスを介して、光を放出するデバイスを指す。特に、実施形態では、用語「レーザ」は、固体レーザを指す場合がある。
それゆえ、実施形態では、光源は、レーザ光源を含む。実施形態では、用語「レーザ」又は「固体レーザ」は、セリウムでドープされた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)、クロムでドープされたクリソベリル(アレキサンドライト)レーザ、クロムZnSe(Cr:ZnSe)レーザ、二価サマリウムでドープされたフッ化カルシウム(Sm:CaF2)レーザ、Er:YAGレーザ、エルビウムでドープされたガラスレーザ及びエルビウム-イッテルビウムで共ドープされたガラスレーザ、F-中心レーザ、ホルミウムYAG(Ho:YAG)レーザ、Nd:YAGレーザ、NdCrYAGレーザ、ネオジムでドープされた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、ネオジムでドープされたオルトバナジン酸イットリウム(Nd:YVO4)レーザ、ネオジムガラス(Nd:ガラス)レーザ、ネオジムYLF(Nd:YLF)固体レーザ、プロメチウム147でドープされたリン酸ガラス(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、三価ウラニウムでドープされたフッ化カルシウム(U:CaF2)固体レーザ、イッテルビウムでドープされたガラスレーザ(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)レーザなどのうちの1つ以上を指す場合がある。実施形態では、用語「レーザ」又は「固体レーザ」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つ以上を指す場合がある。
以下から導出され得るように、用語「レーザ光源」はまた、複数の(異なる又は同一の)レーザ光源を指す場合もある。特定の実施形態では、用語「レーザ光源」は、複数N個の(同一の)レーザ光源を指す場合がある。実施形態では、N=2以上である。特定の実施形態では、Nは、少なくとも5、例えば特に少なくとも8であってもよい。このようにして、より高い輝度が得られてもよい。実施形態では、レーザ光源は、レーザバンク内に配置されてもよい(上記もまた参照)。レーザバンクは、実施形態では、ヒートシンク、及び/又は光学素子、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。
レーザ光源は、レーザ光源光(又は、「レーザ光」)を生成するように構成されている。光源光は、レーザ光源光から本質的に成ってもよい。光源光はまた、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含んでもよい。例えば、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含む単一の光ビームを供給するために、光ガイドにインカップルされてもよい。それゆえ、特定の実施形態では、光源光は特に、コリメートされた光源光である。また更なる実施形態では、光源光は特に、(コリメートされた)レーザ光源光である。語句「異なる光源」又は「複数の異なる光源」、及び同様の語句は、実施形態では、少なくとも2つの異なるビンから選択される複数の固体光源を指す場合がある。同様に、語句「同一の光源」又は「複数の同じ光源」、及び同様の語句は、実施形態では、同じビンから選択される複数の固体光源を指す場合がある。
光源は特に、光軸(O)、(或るビーム形状、)及び或るスペクトルパワー分布を有する、光源光を生成するように構成されている。光源光は、実施形態では、レーザにおいて既知であるような帯域幅を有する、1つ以上の帯域を有し得る。特定の実施形態では、帯域は、室温において20nm未満、例えば10nm以下の範囲の半値全幅(full width half maximum;FWHM)を有するものなどの、比較的急な線であってもよい。それゆえ、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、エネルギー尺度上の強度)を有する。
(光源光の)ビームは、集束された又はコリメートされた、(レーザ)光源光のビームであってもよい。用語「集束された」とは特に、小さいスポットに収束していることを指す場合がある。この小さいスポットは、個別の変換器領域にあってもよく、又は、変換器領域の(僅かに)上流に、若しくは変換器領域の(僅かに)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、(側面での)個別の変換器領域におけるビームの(光軸に対して垂直な)断面形状が、(光源光が個別の変換器領域を照射する)個別の変換器領域の(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ってもよい。集束は、(集束)レンズのような、1つ以上の光学素子を使用して実行されてもよい。特に、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/又は放物面ミラーなどの、コリメーション要素のような1つ以上の(他の)光学素子を使用して実行されてもよい。実施形態では、(レーザ)光源光のビームは、実施形態では≦2°(FWHM)、より特定的には≦1°(FWHM)、最も特定的には≦0.5°(FWHM)などの、比較的高度にコリメートされもよい。それゆえ、≦2°(FWHM)は、(高度に)コリメートされた光源光と見なされてもよい。(高度な)コリメーションをもたらすために、光学素子が使用されてもよい(上記もまた参照)。
上述のように、実施形態では、第1の光源光は、レーザ光源光から本質的に成ってもよい。更なる特定の実施形態では、第1の光源光は、(同じビンからなどの)1つ以上の本質的に同一のレーザ光源の、第1のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。更には、上述のように、(第1の)実施形態では、第2の光は、第2のレーザ光から本質的に成ってもよい。更なる特定の実施形態では、第2のレーザ光は、(同じビンからなどの)1つ以上の本質的に同一のレーザ光源の、第2のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。更には、上述のように、実施形態では、第3の光源光は、レーザ光源光から本質的に成ってもよい。更なる特定の実施形態では、第3の光源光は、(同じビンからなどの)1つ以上の本質的に同一のレーザ光源の、第3のレーザ光源光から本質的に成ってもよい。
特定の実施形態では、第1の光源は、440~475nmのスペクトル波長範囲から選択される第1のピーク波長λ1を有する、青色の第1の光源光を生成するように構成されている。上述のように、第1の光源は特に、第1のレーザ光源である。特にその場合、ルミネッセンス材料による変換(以下もまた参照)は、100%未満である(ように、構成が選択されてもよい)。それゆえ、第1の光源光の少なくとも一部は、デバイス光において利用可能であってもよい。特定の実施形態では、第1のピーク波長は、450~470nmのスペクトル波長範囲から選択されてもよく、特に、455~470nmのスペクトル波長範囲から選択されてもよい。約460nmの波長は、驚くべきことに、特に第1のルミネッセンス材料光、第2の光、及び第3の光源光と組み合わせて、比較的高いCRI及び/又は望ましい色温度を、比較的効率的にもたらすと考えられる。
特定の実施形態では、第2の光の第2の供給源は、第2のレーザ光源光を生成するように構成されている第2のレーザ光源を含む。また更なる特定の実施形態では、第2のレーザ光源光は、580~610nm、更により特定的には590~600nmのスペクトル波長範囲から選択される、例えば595nm±2nmのスペクトル波長範囲から選択される、第2のピーク波長λ2を有する。約595nmの波長は、驚くべきことに、特に第1のルミネッセンス材料光、第1の光源光、及び第3の光源光と組み合わせて、比較的高いCRI及び/又は望ましい色温度を、比較的効率的にもたらすと考えられる。
特定の実施形態では、第3の光源は、特定の実施形態では、625~670nm、更により特定的には630~670nmのスペクトル波長範囲から選択される、第3のピーク波長λ3を有する、赤色の第3の光源光を生成するように構成されている。上述のように、特に第3の光源は、第3のレーザ光源である。特定の実施形態では、第3のピーク波長λ3は、630~650nm、更により特定的には635~650nmのスペクトル波長範囲から選択され、例えば特に640nm±5nmのスペクトル波長範囲から選択される。約640nmの波長は、驚くべきことに、特に第1のルミネッセンス材料光、第1の光源光、及び第2の光と組み合わせて、比較的高いCRI及び/又は望ましい色温度を、比較的効率的にもたらすと考えられる。
上述のように、光生成デバイスは、第1のルミネッセンス材料を備える。オプションとして、光生成デバイスはまた、第2のルミネッセンス材料を備えてもよい。第1のルミネッセンス材料に関連する以下の全般的な言及(実施形態)はまた、第2のルミネッセンス材料にも適用されてもよい(逆もまた同様)。
用語「ルミネッセンス材料」は、本明細書では特に、無機ルミネッセンス材料に関し、これはまた、蛍光体として示される場合もある。これらの用語は、当業者には既知である。
実施形態では、量子ドット及び/又は有機染料が適用されてもよく、オプションとして、例えばPMMA又はポリシロキサンなどのようなポリマーのような、透過性マトリックス内に埋め込まれてもよい。量子ドットは、一般に数ナノメートルのみの幅又は直径を有する、半導体材料の小さい結晶である。入射光によって励起されると、量子ドットは、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放出する。それゆえ、ドットのサイズを適合させることによって、特定の色の光が作り出されることができる。可視域で発光する既知の量子ドットの殆どは、硫化カドミウム(CdS)及び硫化亜鉛(ZnS)などのシェルを有する、セレン化カドミウム(CdSe)に基づく。リン化インジウム(InP)並びに硫化インジウム銅(CuInS2)及び/又は硫化インジウム銀(AgInS2)などの、カドミウムを含まない量子ドットもまた、使用されることができる。量子ドットは、極めて狭い発光帯域を示し、それゆえ、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。本発明では、当該技術分野において既知の、任意のタイプの量子ドットが使用されてもよい。しかしながら、環境に関する安全性及び懸念の理由から、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極めて低い量子ドットを使用することが好ましい場合がある。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体もまた使用されてもよい。用語「量子閉じ込め構造体」は、本出願の文脈では、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るべきである。有機蛍光体も、同様に使用されることができる。好適な有機蛍光体材料の例は、ペリレン誘導体に基づく有機ルミネッセンス材料、例えば、BASFによってLumogen(登録商標)の名称で販売されている化合物である。好適な化合物の例としては、限定するものではないが、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が挙げられる。
上述のように、光生成デバイスは特に、第1の光源光の少なくとも一部を、(a)緑色スペクトル波長範囲及び(b)黄色スペクトル波長範囲のうちの1つ以上の波長を有する発光帯域を有する、第1のルミネッセンス材料光に変換するように構成されている、第1のルミネッセンス材料を更に備える。
用語「ルミネッセンス材料」とは特に、第1の放射線、特に(UV放射線及び)青色放射線(のうちの1つ以上)を、第2の放射線に変換することが可能な材料を指す。一般に、第1の放射線と第2の放射線とは、異なるスペクトルパワー分布を有する。それゆえ、用語「ルミネッセンス材料」の代わりに、用語「ルミネッセンス変換器」又は「変換器」もまた、適用されてもよい。一般に、第2の放射線は、第1の放射線よりも大きい波長におけるスペクトルパワー分布を有しており、これは、いわゆる下方変換の場合である。しかしながら、特定の実施形態では、第2の放射線は、第1の放射線よりも小さい波長において強度を有する、スペクトルパワー分布を有しており、これは、いわゆる上方変換の場合である。実施形態では、「ルミネッセンス材料」とは特に、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可能な材料を指す場合がある。例えば、実施形態では、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可能であってもよい。ルミネッセンス材料は、特定の実施形態ではまた、放射線を赤外放射線(infrared radiation;IR)に変換してもよい。それゆえ、放射線で励起されると、ルミネッセンス材料は、放射線を放出する。一般に、ルミネッセンス材料は、下方変換器であり、すなわち、より小さい波長の放射線が、より大きい波長を有する放射線に変換されるが(λex<λem)、特定の実施形態では、ルミネッセンス材料は、下方変換器ルミネッセンス材料を含んでもよく、すなわち、より大きい波長の放射線が、より小さい波長を有する放射線に変換される(λex>λem)。実施形態では、用語「ルミネッセンス」は、リン光を指す場合がある。実施形態では、用語「ルミネッセンス」はまた、蛍光を指す場合もある。用語「ルミネッセンス」の代わりに、用語「発光」もまた適用されてもよい。それゆえ、用語「第1の放射線」及び「第2の放射線」は、それぞれ、励起放射線及び発光(放射線)を指す場合がある。同様に、用語「ルミネッセンス材料」は、実施形態では、リン光及び/又は蛍光を指す場合がある。用語「ルミネッセンス材料」はまた、複数の異なるルミネッセンス材料を指す場合もある。用語「ルミネッセンス材料」は、本明細書ではまた、ルミネッセンス材料を含む光透過性ホストなどの、ルミネッセンス材料を含む材料を指す場合もある。
特に、第1のルミネッセンス材料は、青色の第1の光源光の一部を、緑色及び黄色のうちの1つ以上の波長を有する発光帯域を有する、第1のルミネッセンス材料光に変換するように構成されている。更には、特に第1のルミネッセンス材料光は、約500~700nmの範囲の1つ以上の波長を有する。更には、特定の実施形態では、第1のルミネッセンス材料光は、少なくとも50nm、例えば少なくとも75nmの、特定の実施形態では(室温において)最大で約130nmのような、半値全幅(FWHM)を有する。広帯域は、より高いCRIをもたらし得る。特に、第1のルミネッセンス材料光は、緑色又は黄色の、特に黄色の色点を有する。特に、実施形態では、第1のルミネッセンス材料光は、540~580nmのスペクトル波長範囲から選択される、より特定的には555~580nmのスペクトル波長範囲から選択される、主波長(λd1)を有する。特に、第1のルミネッセンス材料光の(ワット単位の)スペクトルパワーの、少なくとも85%、例えば少なくとも90%は、500~700nmの範囲内である。それゆえ、特に第1のルミネッセンス材料は、(緑色及び/又は)黄色の1つ以上の波長を少なくとも有する、第1のルミネッセンス材料光を放出するように構成されている。
CRI及びCCTの範囲に関して特に良好な結果は、セリウムでドープされたガーネットのタイプの材料で達成可能であると考えられる。それゆえ、特定の実施形態では、第1の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、実施形態では、Y、Gd、Tb、及びLuのうちの1つ以上を含み、Bは、実施形態では、Al、Ga、及びInのうちの1つ以上を含む。それゆえ、特に好適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。そのようなガーネットは、セリウム(Ce)で、プラセオジム(Pr)で、又は、セリウムとプラセオジムとの組み合わせでドープされてもよいが、特にCeでドープされてもよい。特に、Bは、アルミニウム(Al)を含むが、Bはまた、ガリウム(Ga)、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%、より特定的には最大でAlの約10%含んでもよい(すなわち、Bイオンは、90モル%以上のAlと、10モル%以下のGa、Sc、及びInのうちの1つ以上とから本質的に成る)。Bは、特に、最大で約10%のガリウムを含んでもよい。別の変形形態では、B及びOは、Si及びNによって少なくとも部分的に置換されてもよい。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)から成る群から選択されてもよい。更には、Gd及び/又はTbは特に、最大でAの約20%の量でのみ存在する。特定の実施形態では、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以上かつ1以下である。用語「:Ce」は、ルミネッセンス材料中の金属イオンの一部(すなわち、ガーネットでは、「A」イオンの一部)が、Ceによって置換されていることを示す。例えば、(Y1-xLux)3Al5O12:Ceの場合、Y及び/又はLuの一部が、Ceによって置換されている。このことは、当業者には既知である。Ceは、一般に10%以下でAを置換することになり、一般に、Ce濃度は、(Aに対して)0.1~4%、特に0.1~2%の範囲となる。1%のCe及び10%のYを想定すると、完全な正しい式は、(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12とすることが可能である。ガーネット中のCeは、当業者には既知であるように、実質的に三価の状態であるか、又は三価の状態のみである。特定の実施形態では、ルミネッセンス材料は、(Yx1-x2-x3Ax2Cex3)3(Aly1-y2By2)5O12を含み、式中、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、ランタニド及びスカンジウムから成る群から選択される1種以上の元素を含み、Bは、Ga及びInから成る群から選択される1種以上の元素を含み、特定の実施形態では、Al-Oの最大10%は、Si-Nによって置換されてもよい。上述のように、特定の実施形態では、x3は、0.001~0.04の範囲から選択される。特に、そのようなルミネッセンス材料は、好適なスペクトル分布を有し(しかしながら、以下も参照)、比較的高い効率を有し、比較的高い熱安定性を有し、(第1の光源光及び第2の光(及び光学フィルタ)と組み合わせて)高いCRIを可能にし得る。それゆえ、特定の実施形態では、Aは、Lu及びGdから成る群から選択されてもよい。あるいは、又は更に、Bは、Gaを含んでもよい。それゆえ、実施形態では、ルミネッセンス材料は、(Yx1-x2-x3(Lu,Gd)x2Cex3)3(Aly1-y2Gay2)5O12を含み、式中、Lu及び/又はGdが利用可能であってもよい。更により特定的には、x3は、0.001~0.1の範囲から選択され、0<x2+x3≦0.1であり、0≦y2≦0.1である。更には、特定の実施形態では、Al-Oの最大1%が、Si-Nによって置換されてもよい。ここで、百分率は(当該技術分野において既知であるような)モルを指すものであり、例えば、欧州特許第3149108号もまた参照されたい。また更なる特定の実施形態では、ルミネッセンス材料は、(Yx1-x3Cex3)3Al5 O12を含み、式中、x1+x3=1であり、0<x3≦0.2、例えば0.001~0.1である。特定の実施形態では、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のみを含んでもよい。また更なる特定の実施形態では、光生成デバイスは、(Yx1-x2-x3Ax2Cex3)3(Aly1-y2By2)5O12などの、単一のタイプのルミネッセンス材料を含む。特定の実施形態では、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。
また更なる実施形態では、第1のルミネッセンス材料に加えて、光生成デバイスはまた、第1の光源光及び第1のルミネッセンス材料光のうちの1つ以上の一部を、更なるルミネッセンス材料光に変換するように特に構成されている、1つ以上の更なるルミネッセンス材料を備えてもよい。
特に、実施形態では、光生成デバイスはまた、第1の光源光及び第1のルミネッセンス材料光のうちの1つ以上の一部を、第2のルミネッセンス材料光に変換するように特に構成されている、第2のルミネッセンス材料を備えてもよい。更には、特に第2のルミネッセンス材料光は、約550~700nmの範囲の1つ以上の波長を有する。更には、特定の実施形態では、第1のルミネッセンス材料光は、少なくとも25nm、例えば少なくとも40nmの、特定の実施形態では(室温において)最大で約150nmのような、半値全幅(FWHM)を有する。特に、第2のルミネッセンス材料光は、琥珀色及び/橙色の色点を有する。特に、実施形態では、第2のルミネッセンス材料光は、590~605nmのスペクトル波長範囲から選択され、特に590~600nmのスペクトル波長範囲から選択される、主波長(λd1)を有する。特に、第1のルミネッセンス材料光の(ワット単位の)スペクトルパワーの、少なくとも50%、例えば少なくとも70%は、550~650nmの範囲内である。第2のルミネッセンス材料光は、例えば、琥珀色及び/又は橙色の波長範囲に主波長を有してもよい。そのような第2のルミネッセンス材料の例は、例えば、M2Si5N8:Eu2+及び/又はMAlSiN3:Eu2+及び/又はCa2AlSi3O2N5:Eu2+などであってもよく、Mは、Ba、Sr、及びCaのうちの1つ以上を、特に実施形態では、少なくともSrを含む。それゆえ、実施形態では、光生成デバイスは、第1の光源光及び第1のルミネッセンス材料光のうちの1つ以上の一部を、第2のルミネッセンス材料光に変換するように構成されている、第2のルミネッセンス材料を更に備えてもよい。特に、第2のルミネッセンス材料及び第1のルミネッセンス材料は、第1のルミネッセンス材料光の一部を第2のルミネッセンス材料が変換するように構成されている。それゆえ、実施形態では、第2のルミネッセンス材料は、第1のルミネッセンス材料光の少なくとも一部を第2のルミネッセンス材料光に変換する(それにより、第1のルミネッセンス材料光が赤方偏移される)ように構成されてもよい。それゆえ、実施形態では、第2のルミネッセンスは、(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu、及び(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euから成る群から選択される、1種以上の材料を含んでもよい。これらの化合物中、ユーロピウム(Eu)は、実質的に二価であるか、又は二価のみであり、示されている二価カチオンのうちの1つ以上を置換する。一般に、Euは、カチオンの10%よりも多い量では存在することがなく、その存在は、特に、置換するカチオンに対して、約0.5~10%の範囲、より特定的には、約0.5~5%の範囲となる。用語「:Eu」は、金属イオンの一部が、Euによって(これらの例では、Eu2+によって)置換されていることを示す。例えば、CaAlSiN3:Eu中、2%のEuを想定すると、正しい式は、(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3とすることが可能である。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、特にCa、Sr、又はBaなどの、二価カチオンを置換することになる。材料(Ba,Sr,Ca)S:Euはまた、MS:Euとしても示すことができ、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)から成る群から選択される、1種以上の元素であり、特に、Mは、この化合物において、カルシウム又はストロンチウム、あるいはカルシウム及びストロンチウム、より特定的にはカルシウムを含む。ここで、Euが導入され、M(すなわち、Ba、Sr、及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置換する。更には、材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euはまた、M2Si5N8:Euとしても示すことができ、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)から成る群から選択される、1種以上の元素であり、特に、Mは、この化合物において、Sr及び/又はBaを含む。更なる特定の実施形態では、Mは、Sr及び/又はBaから成り(Euの存在を考慮せず)、特に50~100%、より特定的には50~90%のBaと、50~0%、特に50~10%のSrとから成る、例えばBa1.5Sr0.5Si5N8:Eu(すなわち、75%のBa;25%のSr)である。ここで、Euが導入され、M、すなわち、Ba、Sr、及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置換する。同様に、材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Euはまた、MAlSiN3:Euとしても示されることができ、Mは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)から成る群から選択される、1種以上の元素であり、特に、Mは、この化合物において、カルシウム又はストロンチウム、あるいはカルシウム及びストロンチウム、より特定的にはカルシウムを含む。ここで、Euが導入され、M(すなわち、Ba、Sr、及びCaのうちの1つ以上)の少なくとも一部を置換する。上述のルミネッセンス材料中のEuは、当業者には既知であるように、実質的に二価の状態であるか、又は二価の状態のみである。
第2のルミネッセンス材料を使用することによって、琥珀色及び/又は橙色光が追加されるだけではなく、第1のルミネッセンス材料の発光帯域の青色側の一部もまた吸収され(またそれゆえ、第1のルミネッセンス材料光のスペクトルパワー分布から除去され)得る。第1のルミネッセンス材料光の一部を変換することによって、照明デバイスから発出する第1のルミネッセンス材料光の実効スペクトル分布は、実施形態では、第1のルミネッセンス材料によって生成された第1のルミネッセンス材料光とは異なり得る。例えば、第1のルミネッセンス材料光が、帯域形状を有する場合、特に、実施形態では、より短い波長を有する第1のルミネッセンス材料光の一部が、第2のルミネッセンス材料によって吸収され得る。それゆえ、実施形態では、照明デバイスから発出する第1のルミネッセンス材料光は、第1のルミネッセンス材料によって生成された(またそれゆえ、実施形態では、第2のルミネッセンス材料によって部分的に吸収され得ない)第1のルミネッセンス材料光に対して、赤方偏移され得る。
特定の実施形態では、第2のルミネッセンス材料は、(i)第1のルミネッセンス材料光の一部及び(ii)第1の光源光の一部のうちの1つ以上を、第2のルミネッセンス材料光に変換するように構成されてもよく、特に、(i)第1のルミネッセンス材料光の一部及び(ii)第1の光源光の一部を、第2のルミネッセンス材料光に変換するように構成されてもよい。上述のように、照明デバイスから発出する第1のルミネッセンス材料光は、第1のルミネッセンス材料によって生成された第1のルミネッセンス材料光に対して赤方偏移され得る。特定の実施形態では、第2のルミネッセンス材料は、(i)第1のルミネッセンス材料光の一部及び(ii)第1の光源光の一部のうちの1つ以上を、琥珀色及び/又は橙色のスペクトル波長範囲の1つ以上の波長を有する、第2のルミネッセンス材料光に変換するように構成されてもよく、特に、第2のルミネッセンス材料光は、580~610nmのスペクトル波長範囲に主波長を有する。上述のように、第2のルミネッセンス材料光スペクトルパワー分布は、第1のルミネッセンス材料光スペクトルパワー分布とは異なる。
上述のように、第1のルミネッセンス材料に関連する実施形態はまた、一般に、第2のルミネッセンス材料にも適用されてもよい。例えば、特に光学要素(以下を更に参照)は(また)、(未変換の)第1の光源光、第2の光、第3の光源光、及び第1のルミネッセンス材料光を組み合わせて、デバイス光を供給するように構成されてもよい。
照明デバイスは、動作中に照明デバイス光を供給してもよい。照明デバイス光は、第1の光源光、第1のルミネッセンス材料光、第2の光、及び第3の光源光を含んでもよい。実施形態では、第1の光源、第1のルミネッセンス材料、第2の光の第2の供給源、及び第3の光源は、白色デバイス光が生成され得るように選択されている。それゆえ、特定の実施形態では、照明デバイスは、第1のルミネッセンス材料光、第2のルミネッセンス材料光、及び光源光を含む、(白色)デバイス光を(1つ以上の動作のモードにおいて)生成するように構成されている。特に、光生成デバイスは、2000~5000K、例えば2000~4000Kの範囲から選択される相関色温度と、少なくとも80、少なくとも85のような範囲から選択される演色評価数とを有し、第1の光源光、第1のルミネッセンス材料光、第2の光、及び第3の光源光を含む、白色デバイス光を第1の動作モードにおいて供給するように構成されている。
本明細書における用語「白色光」は、当業者には既知である。白色光は特に、約1800~20000K、例えば2000~20000K、特に2700~20000K、一般照明に関しては特に約2700K~6500Kの範囲の相関色温度(CCT)を有する光に関する。実施形態では、バックライトの目的に関しては、相関色温度(CCT)は、特に約7000K~20000Kの範囲であってもよい。また更には、実施形態では、相関色温度(CCT)は特に、BBL(black body locus;黒体軌跡)から約15SDCM(standard deviation of color matching;等色標準偏差)以内、特にBBLから約10SDCM以内、更により特定的にはBBLから約5SDCM以内である。それゆえ、特定の実施形態では、デバイス光は、黒体軌跡上の又は黒体軌跡から10SDCM以内の、2000~5000K、例えば2000~4000Kの範囲から選択される、相関色温度を有する。
特定の実施形態では、照明デバイスは、少なくとも80の範囲から選択される演色評価数を有し、かつ、1800~10000K、2000~10000Kのような範囲から選択される、例えば少なくとも2700Kの、少なくとも3000Kのような、最大で8000Kのような相関色温度を有する白色照明デバイス光を、(1つ以上の動作モードにおいて)生成するように構成されてもよい。特定の実施形態では、CRIは、少なくとも85、更により特定的には少なくとも90であってもよい。
例えば、(光生成デバイスから抜け出る)デバイス光は、実施形態では、約4~30%の範囲の(青色の)第1の光源光、最大で約25%のような第1の光源光、4~25%の範囲のような、例えば特に4~20%の範囲の、例えば少なくとも約5%の第1の光源光を含んでもよい。
更には、例えば、(光生成デバイスから抜け出る)デバイス光は、実施形態では、30~75%の範囲の、例えば35~70%の範囲のような(緑色/黄色の)第1のルミネッセンス材料光を含んでもよい。
更には、例えば、(光生成デバイスから抜け出る)デバイス光は、実施形態では、1~22%の範囲の、1~19%の範囲のような、更には1~12%の範囲のような、例えば少なくとも2%の、(琥珀色及び/又は橙色の)第2の光を含んでもよい。
実施形態では、第1の動作モードにおいて、デバイス光は、デバイス光スペクトルパワーを有し、第2のルミネッセンス材料光は、第2のルミネッセンス材料光スペクトルパワーを有し、第2のルミネッセンス材料光スペクトルパワーは特に、デバイス光スペクトルパワーの総スペクトルパワーの、1~22%の範囲から選択される。あるいは、又は更に、実施形態では、第1の動作モードにおいて、デバイス光は、デバイス光スペクトルパワーを有し、第2のレーザ光は、第2のレーザ光スペクトルパワーを有し、第2のレーザ光スペクトルパワーは特に、デバイス光スペクトルパワーの総スペクトルパワーの、1~20%、例えば1~18%の範囲から特に選択される。上述のように、第2のルミネッセンス材料光及び第2のレーザ光のうちの1つ以上を含む、第2の光の全体としての寄与は、1~22%の範囲から選択されてもよい。
更には、例えば、(光生成デバイスから抜け出る)デバイス光は、実施形態では、5~45%の範囲の、7~40%の範囲のような(赤色の)第3の光源光を含んでもよい。
デバイス光が(1つ以上の(他の)動作モードにおいて)白色ではない場合、寄与は異なり得る。
ここで、百分率は光のワットに基づく。例えば、1ワットの青色で開始すると、1ワットの10~25%が未変換のままであってもよい(及び、75~90%が変換されてもよい)。ストークス損失により、0.75~0.9ワットの青色は、約0.6~0.72ワットの緑色に変換されてもよい。同様に、このことは、第1のルミネッセンス材料光の、第2のルミネッセンス材料光への変換にも適用される。
更には、特定の実施形態では、光生成デバイスは、光源のうちの1つ以上を制御するように構成されている、制御システムを備えてもよい。特定の実施形態では、制御システムは、デバイス光の1つ以上の光学的特性を制御するように、特に、更なる実施形態では、ユーザインタフェース、センサ信号、及びタイマーに応じて制御するように構成されている。特定の実施形態では、1つ以上の光学的特性は、相関色温度及び演色評価数を含む。
システム、装置、又はデバイスは、或る「モード」又は「動作モード(operation mode)」「動作のモード」又は「動作モード(operational mode)」において、アクションを実行してもよい。同様に、方法においては、アクション、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」において実行されてもよい。用語「モード」はまた、「制御モード」として示される場合もある。このことは、システム、装置、又はデバイスがまた、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に適合されてもよいことを排除するものではない。同様に、このことは、モードを実行する前に、及び/又は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てもよいことを排除し得ない。しかしながら、実施形態では、少なくとも制御モードを提供するように適合されている制御システムが、利用可能であってもよい。他のモードが利用可能である場合には、そのようなモードの選択は、特に、ユーザインタ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)スキームに応じてモードを実行することのような、他のオプションもまた可能であり得る。動作モードは、実施形態ではまた、単一の動作モード(すなわち、更なる調整可能性を有さない、「オン」)でのみ動作することが可能な、システム、装置、又はデバイスを指す場合もある。それゆえ、実施形態では、制御システムは、ユーザインタフェースの入力信号、(センサの)センサ信号、及びタイマーのうちの1つ以上に応じて制御してもよい。用語「タイマー」とは、クロック及び/又は所定の時間スキームを指す場合がある。以下もまた更に参照されたい。特に、少なくとも16などの、少なくとも8つのような、少なくとも5つなどの、少なくとも3つのような、少なくとも2つなどの、動作の複数のモードが存在してもよい。動作のモード間の変化は、段階的であってもよく、又は無段階であってもよい。制御は、アナログ式又はデジタル式とすることができる。用語「制御すること」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ことを指す。それゆえ、本明細書では、「制御すること」及び同様の用語は、例えば、要素に対して、例えば、測定すること、表示すること、作動すること、開放すること、移行すること、温度を変更することなどの挙動を課すこと(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)などを指す場合がある。その他にも、用語「制御すること」及び同様の用語は、監視することを更に含んでもよい。それゆえ、用語「制御すること」及び同様の用語は、要素に挙動を課すこと、並びにまた、要素に挙動を課して、当該要素を監視することを含んでもよい。要素を制御することは、「コントローラ」としてもまた示され得る、制御システムにより行われることができる。それゆえ、制御システムと要素とは、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。要素は、制御システムを含んでもよい。実施形態では、制御システムと要素とは、物理的に結合されなくてもよい。制御は、有線制御及び/又は無線制御を介して行われることができる。用語「制御システム」はまた、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場合もあり、複数の異なる制御システムのうちの、例えば1つの制御システムが、マスター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が、スレーブ制御システムであってもよい。制御システムは、ユーザインタフェースを含んでもよく、又はユーザインタフェースに機能的に結合されてもよい。制御システムはまた、リモートコントローラからの命令を受信して実行するように構成されてもよい。実施形態では、制御システムは、スマートフォン又はI-phone、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上の、アプリを介して制御されてもよい。それゆえ、デバイスは、必ずしも照明システムに結合されてはおらず、(一時的に)照明システムに機能的に結合されてもよい。それゆえ、実施形態では、制御システムは(また)、リモートデバイス上のアプリによって制御されるように構成されてもよい。そのような実施形態では、照明システムの制御システムは、スレーブ制御システムであってもよく、又は、スレーブモードにおいて制御してもよい。例えば、照明システムは、コード、特に対応の照明システムに関する固有コードにより、識別可能であってもよい。照明システムの制御システムは、(固有)コードの(光学センサ(例えば、QRコードリーダのユーザインタフェースによって入力された)知識に基づいて照明システムへのアクセスを有する、外部制御システムによって制御されるように構成されてもよい。照明システムはまた、Bluetooth、LiFi、WIFI、ZigBee、BLE、若しくはWiMax、又は別の無線技術などに基づいた、他のシステム又はデバイスと通信するための手段を備えてもよい。
本発明は、いくつかの個別要素を含むハードウェアによって、及び、好適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。いくつかの手段を列挙する、デバイスの請求項、装置の請求項、又はシステムの請求項では、これらの手段のうちのいくつかは、1つの同一のハードウェア物品によって具現化されてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。本発明はまた、デバイス、装置、若しくはシステムを制御し得るか、又は、本明細書で説明され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。また更には、本発明はまた、デバイス、装置、若しくはシステムに機能的に結合されている、又は、デバイス、装置、若しくはシステムによって含まれている、コンピュータ上で実行されると、そのようなデバイス、装置、若しくはシステムの1つ以上の制御可能要素を制御する、コンピュータプログラムも提供する。
特定の実施形態では、光生成デバイスは、第1の光源、第3の光源、及びオプションの第2のレーザ光源を制御するように構成されている、制御システムを備えてもよい。このことは、デバイス光の相関色温度、演色評価数及び/又は色点を制御することを可能にし得る。それゆえ、特定の実施形態では、光生成デバイスは、制御システムを更に備え、制御システムは、第1の光源、第3の光源、及びオプションとして第2のレーザ光源(利用可能な場合)を制御することによって、デバイス光の相関色温度及び演色評価数のうちの1つ以上を制御するように構成されている。更により特定の実施形態では、制御システムは、制御モードにおいて、演色評価数を85超に、更により特定的には少なくとも90に保ち、相関色温度を2300~3500Kの範囲内に、特に2500~3500Kの範囲に保つように構成されている。
デバイス光を、デバイス光のビームに(更に)成形することが望ましい場合がある。あるいは、又は更に、デバイス光を(均質化されたデバイス光に)(更に)均質化することが望ましい場合がある。この目的のために、光学要素が使用されてもよい。それゆえ、実施形態では、光生成デバイスは、デバイス光をビーム成形するように構成され、及び/又はデバイス光を均質化するように構成されている、光学要素を更に備えてもよい。特に、光学要素は、第1のルミネッセンス材料の下流に構成されている。更には、光学要素は、1つ以上の第1の光源から下流に、及び、第2の光の第2の供給源の下流に構成されている。光学要素は特に、光ビームを、所望の角度分布を有するビームに変換するために(「コリメートする」ために)使用される、コリメータを含み得る。更には、光学要素は特に、放射線入射窓を有する光透過性本体を含む。それゆえ、光学要素は、ルミネッセンス本体からの変換器放射線をコリメートするように構成されている、光透過性材料の本体であってもよい。特定の実施形態では、光学要素は、CPC(compound parabolic concentrator;複合放物面集光器)などの、複合放物面状コリメータを含む。大型CPCなどの大型コリメータは、特に、光の抽出器として使用され、(発光)放射線をコリメートするために使用されてもよい。あるいはまた、(発光)放射線を集光するための、ロッドのノーズ部上の光学的接触(n>1.00)を有するドーム、又は、CPCなどの中空コリメータを備えてもよい。
光学要素は、ルミネッセンス本体の(最も長い本体軸(当該本体軸は特に、放射線入力面に平行である)に対して垂直な)断面と同じ形状を有する、(光軸に対して垂直な)断面を有してもよい(以下もまた更に参照)。例えば、後者が矩形断面を有する場合には、前者もまた、そのような矩形断面を有してもよいが、ただし、寸法は異なっていてもよい。更には、光学要素の寸法は、(ビーム成形機能を有し得るため)光学要素の長さにわたって変化してもよい。
更には、光学要素の断面の形状は、光軸に沿った位置と共に変化してもよい。特定の構成では、矩形断面のアスペクト比は、光軸に沿った位置と共に、好ましくは単調に変化してもよい。別の好ましい構成では、光学要素の断面の形状は、光軸に沿った位置と共に、円形から矩形に、又はその逆に変化してもよい。
特に、光学要素は(したがって)、(i)(未変換の)第1の光源光、(ii)第2の光、(iii)第3の光源光、及び(iv)第1のルミネッセンス材料光のうちの2つ以上を組み合わせるように構成されてもよい。特定の実施形態では、光学要素は、(i)(未変換の)第1の光源光、(ii)第2の光、(iii)第3の光源光、及び(iv)第1のルミネッセンス材料光を組み合わせて、デバイス光を供給するように構成されてもよい。それゆえ、実施形態では、光生成デバイスは、未変換の第1の光源光、第2の光、第3の光源光、及び第1のルミネッセンス材料光を組み合わせて、デバイス光を供給するように構成されている、光学要素を備える。更なる特定の実施形態では、光学要素は、(i)(未変換の)第1の光源光、(ii)第2のレーザ光、(iii)第3の光源光、及び(iv)第1のルミネッセンス材料光を組み合わせて、デバイス光を供給するように構成されてもよい。あるいは、又は更に、更なる特定の実施形態では、光学要素は、(i)(未変換の)第1の光源光、(ii)第2のルミネッセンス材料光、(iii)第3の光源光、及び(iv)第1のルミネッセンス材料光を組み合わせて、デバイス光を供給するように構成されてもよい。
光学要素はまた、これらの示されている光のうちの、2つ以上を組み合わせるように構成されてもよい点に留意されたい。光生成デバイスの動作中、全てのタイプの光が利用可能である必要はない。このことは、例えば、白色光が供給されるか否か、又は有色光が供給されるか否かなど、動作のモードに応じてもよく、あるいは、相関色温度に応じてもよい。
特定の実施形態では、光学要素は、(i)ダイクロイックビームコンバイナ及び(ii)光学ホモジナイザのうちの1つ以上を含み得る。ダイクロイックビームコンバイナは、実施形態では、ダイクロイックプリズムを含み得る。ダイクロイックビームコンバイナはまた、第1のタイプの光を透過させるために、及び、第2のタイプの光を反射するために使用されてもよく、透過された第1のタイプの光の光軸と、第2のタイプの光の光軸とは、ダイクロイックビームコンバイナの下流で実質的に一致してもよい。ホモジナイザの実施形態もまた、上述されている。実施形態では、例えば、第2の光、特に第2のレーザ光、第3の光源光、及び第4の光源光のうちの2つ以上をビームに導入するために、2つ以上のダイクロイックビームコンバイナが適用されてもよい。それゆえ、特にダイクロイックビームコンバイナは、(第1及び/又は第2の)ルミネッセンス材料の下流に構成されている。しかしながら、他の実施形態では、1つ以上のダイクロイックビームコンバイナは、(第1及び/若しくは第2の)ルミネッセンス材料の上流に構成されてもよく、並びに/又は、1つ以上のダイクロイックビームコンバイナは、(第1及び/若しくは第2の)ルミネッセンス材料の下流に構成されてもよい。
用語「光学要素」はまた、複数の(異なる)光学要素を指す場合もある。
特定の実施形態では、デバイス光によって含まれている全ての第1の光源光は、第1のルミネッセンス材料によって(i)反射される、(ii)散乱される、及び(iii)透過されるのうちの1つ以上である。第2の光、特に第2のレーザ光に関しては、第2の光、特に第2のレーザ光は、実施形態では(また)、第1のルミネッセンス材料によって(i)反射される、(ii)散乱される、及び(iii)透過されるのうちの1つ以上であってもよい(以下もまた更に参照)。しかしながら、(他の)実施形態では、第2の光、特に第2のレーザ光は(また)、第1のルミネッセンス材料光に、すなわち第1のルミネッセンス材料の下流で追加されてもよいため、第1のルミネッセンス材料とは本質的にいずれの相互作用も有さない。それゆえ、特定の実施形態では、第2の光の第2の供給源、特に第2のレーザ光源は、第1のルミネッセンス材料の下流に構成されてもよく、光生成デバイスは、第2の光、特に第2のレーザ光と、第1のルミネッセンス材料光とを(第1のルミネッセンス材料の下流で)組み合わせるように構成されている。この目的のために、ダイクロイックミラー(ダイクロイックビームコンバイナ)のような、(オプションの)(第2の)光学素子もまた適用されてもよい。第3の光源に関しては、第3の光源光は、実施形態では(また)、第1のルミネッセンス材料によって(i)反射される、(ii)散乱される、及び(iii)透過されるのうちの1つ以上であってもよい(以下もまた更に参照)。しかしながら、(他の)実施形態では、第3の光源光は(また)、第1のルミネッセンス材料光に、すなわち第1のルミネッセンス材料の下流で、追加されてもよいため、第1のルミネッセンス材料とは本質的にいずれの相互作用も有さない。それゆえ、特定の実施形態では、第3の光源は、第1のルミネッセンス材料の下流に構成されており、光生成デバイスは、第3の光源光と第1のルミネッセンス材料光とを(第1のルミネッセンス材料の下流で)組み合わせるように構成されている。この目的のために、ダイクロイックミラー(ダイクロイックビームコンバイナ)のような、(オプションの)光学素子もまた適用されてもよい。
特定の実施形態では、第1の光源、第1のルミネッセンス材料、及び第2のルミネッセンス材料は、第1の光源光の少なくとも一部が、(i)第1のルミネッセンス材料による散乱、(ii)第1のルミネッセンス材料による反射、及び(iii)第1のルミネッセンス材料を通した透過のうちの1つ以上の後にのみ、第2のルミネッセンス材料に到達することができるように構成されてもよい。それゆえ、第1の光源光、第2の光(特に、第2のレーザ光源光)、及び/又は第3の光源光は、実施形態では、第1のルミネッセンス材料によって(i)反射される、(ii)散乱される、及び(iii)透過されるのうちの1つ以上であってもよい。例えば、実施形態では、第1のルミネッセンス材料は、第1の光源光の少なくとも一部、第2の光の少なくとも一部、及び/又は第3の光源光の少なくとも一部に対して透過性であってもよい。
用語「第2のレーザ光源光」及び同様の用語は、特に、第2のレーザ光源によって生成された光を示す。
特に、実施形態では、第1のルミネッセンス材料は、第2の光の少なくとも一部に対して透過性である。
実施形態では、第1のルミネッセンス材料は、特定の実施形態では光透明体などの、光透過性本体として含まれているか又は構成されてもよい。そのような実施形態では、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源、第3の光源、及び/又は第1の光源は、第1のルミネッセンス材料の上流に構成されてもよい。それゆえ、特定の実施形態では、第1のルミネッセンス材料は、第2の光、特に第2のレーザ光の少なくとも一部、第3の光源光の少なくとも一部、及び/又は第1の光源光の少なくとも一部に対して透過性であってもよく、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源、第3の光源、及び/又は第1の光源は、第1のルミネッセンス材料の上流に構成されており、1つ以上の動作モードの間に、第2の光、特に第2のレーザ光、第3の光源光、及び/又は第1の光源光の少なくとも一部は、第1のルミネッセンス材料を通って透過されて、透過された第2の光、第3の光源光及び/又は第1の光源光を供給する。更には、特に光生成デバイスの1つ以上の動作モードにおいて、光生成デバイスは、第1のルミネッセンス材料光と、透過された第2の光、透過された第3の光源光、及び/又は透過された第1の光源光とを含む、(白色)デバイス光を生成するように構成されている。しかしながら、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源、及び第3の光源のうちの1つ以上はまた、第1のルミネッセンス材料の下流に構成されてもよい。このようにして、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源、及び第3の光源のうちの1つ以上の光は、第1のルミネッセンス材料を迂回してもよい。第1のルミネッセンス材料に透過、散乱、又は反射させることは、デバイス光の均質化を助長し得る。特定の実施形態では、第2の光の少なくとも一部は、第1のルミネッセンス材料によって透過されてもよい。更には、実施形態では、第3の光源光の少なくとも一部は、第1のルミネッセンス材料を迂回してもよい。それゆえ、実施形態では、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源は、第1のルミネッセンス材料の上流に構成されてもよく、(しかしながら)第3の光源は、第1のルミネッセンス材料を迂回する第3の光源光を生成するように構成されてもよい。
更には、実施形態では、第1の光源光の(少なくとも)一部は、第1のルミネッセンス材料を迂回してもよい。それゆえ、第1の光源は、第1のルミネッセンス材料を迂回する第1の光源光と、第1のルミネッセンス材料を迂回しない第1の光源光とを生成するように構成されてもよい。それゆえ、(第1の光源光を少なくとも部分的に変換する)第1のルミネッセンス材料の上流にサブセットが構成されている、及び第1のルミネッセンス材料を迂回する(またそれゆえ、第1のルミネッセンス材料によって変換、反射、吸収、又は散乱されない)第1の光源光を生成するようにサブセットが構成され得る、複数の第1の光源が存在してもよい。
あるいは、又は更に、実施形態では、第1の光源光の少なくとも一部は、第2のルミネッセンス材料を迂回してもよい。それゆえ、第1の光源は、第2のルミネッセンス材料を迂回する第1の光源光と、第2のルミネッセンス材料を迂回しない第1の光源光とを生成するように構成されてもよい。それゆえ、第2のルミネッセンス材料の上流に、サブセットが構成されている、及び第2のルミネッセンス材料を迂回する第1の光源光を生成するように、サブセットが構成され得る、複数の第1の光源が存在してもよい。
特定の実施形態では、第3の光源は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料の上流に構成されてもよく、第1のルミネッセンス材料は、第3の光源光の少なくとも一部に対して透過性であり、第2のルミネッセンス材料は、第3の光源光の少なくとも一部に対して透過性である。代替的実施形態では、第3の光源は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料の下流に構成されてもよく、第3の光源は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料を迂回する第3の光源光を生成するように構成されている。更には、特定の実施形態では、第2のレーザ光源は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料の下流に構成されており、第2のレーザ光源は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料を迂回する第2のレーザ光源光を生成するように構成されている。
特に、第1の光源光は、光軸を有する。特定の実施形態では、光軸(O)は、第1の変換器材料上に入射し、第2の変換器材料上には入射しない。このようにして、第2の変換器材料、特に第2のルミネッセンス材料は、直接的な第1の(レーザ)光源光から保護されてもよい。光軸(O)が第1の変換器材料上に入射し、第2の変換器材料上には入射しない実施形態は、特に、第1の光源光が、第1の変換器材料を介した散乱によってのみ、第2の変換器材料に到達することができる(又は、特定の実施形態では、第2の変換器材料に全く到達することができない)場合に、得られてもよい。
特に、実施形態では、光生成デバイスは、ルミネッセンス本体を備えてもよく、ルミネッセンス本体は、第1のルミネッセンス材料を含む。そのような実施形態では、複数の第1の光源でルミネッセンス本体をポンピングすることもまた可能であり得る。このことは、光生成デバイスの出力を更に増大させ得る。それゆえ、また更なる特定の実施形態では、光生成デバイスは、複数の第1の光源を備えてもよく、複数の第1の光源は、第1の光源光でルミネッセンス本体を照射するように構成されている。ルミネッセンス本体はまた、第1のルミネッセンス材料光に対しても透過性であるため、用語「ルミネッセンス本体」及び同様の用語の代わりに、用語「光透過性本体」及び同様の用語もまた適用されてもよい。
上述のように、光生成システムは特に、実施形態ではルミネッセンス本体を備える。ルミネッセンス本体は、(長さLの少なくとも一部にわたる)(N個の)側面を有してもよく、N≧3である。それゆえ、特にルミネッセンス本体は、正方形(N=4)、矩形(N=4)、六角形(N=6)、又は八角形(N=8)の断面形状、特に矩形の断面形状を有する。ルミネッセンス本体が円形の断面を有する場合には、Nは∞と見なされてもよい。
(細長形)本体は、一般に(n個の)側面のうちの1つ以上に対して垂直に構成されている、第1の端部又は第1の面と、側面のうちの1つ以上に対して、垂直に、またそれゆえ第1の面に平行に構成されてもよいが、また、90°に等しくなく、かつ180°に等しくない角度で構成されてもよい、第2の端部又は第2の面とを含む。それゆえ、特定の実施形態における実施形態では、放射線出射窓は、1つ以上の側面のうちの1つ以上、特に側面の全てに対して、0°に等しくなく、かつ180°に等しくない角度を有する。異なる側面に対しては、側面ごとに角度αが異なり得る点に留意されたい。例えば、棒形状の細長形本体の傾斜した放射線出射窓は、第1の側面に対するα1の角度と、第2の側面に対する角度α2=180°-α1と、2つの他の側面に対する90°の角度とを有してもよい。それゆえ、(細長形)ルミネッセンス本体は、実施形態では、放射線入力面を有する第1の側面と、第1の側面に平行に構成されている第2の側面とを含む、(n個の)側面を含んでもよく、側面は、高さ(H)を画定している。第1の側面及び第2の側面は、間にあるルミネッセンス本体材料と平行に構成されており、それにより、ルミネッセンス本体の幅を画定している。放射線入力面は、光源光を受光するように構成され得る、第1の面の少なくとも一部である。(細長形)ルミネッセンス本体は、第1の側面と第2の側面との間の高さ(H)の少なくとも一部を橋渡ししている、放射線出射窓を更に備える。特に、放射線出射窓は、第2の面によって含まれている。更なる実施形態もまた、以下で明確化される。上述のように、実施形態では、放射線出射窓と放射線入力面とは、0°に等しくなく、かつ180°に等しくない角度(α)を有する。また更には、上述されてもいるように、実施形態では、放射線出射窓は、1つ以上の側面のうちの1つ以上に対して、0°に等しくなく、かつ180°に等しくない角度を有する。
光透過性本体は、導光特性又は導波特性を有する。それゆえ、光透過性本体はまた、本明細書では、導波路又は光ガイドとしても示される。光透過性本体は、集光器として使用されるため、光透過性本体はまた、本明細書では、集光器としても示される。光透過性本体は一般に、光透過性本体の長さに対して垂直な方向において、実施形態では少なくとも可視光などの、(N)UV、可視、及び(N)IR放射線のうちの1つ以上の、(ある程度の)透過率を有することになる。三価セリウムなどの賦活剤(ドーパント)を有さない場合、可視域における内部透過率は、100%に近くなり得る。
1つ以上の(第1の)ルミネッセンス波長に対する、光透過性本体の透過率は、少なくとも80%/cm、例えば少なくとも90%/cm、更により特定的には少なくとも95%/cm、例えば少なくとも98%/cm、例えば少なくとも99%/cmであってもよい。このことは、例えば、1cm3の立方形状の光透過性本体片が、選択されたルミネッセンス波長(光透過性本体のルミネッセンス材料のルミネッセンスの発光極大に対応する波長など)を有する放射線の垂直照射下で、少なくとも95%の透過率を有することを意味する。それゆえ、ルミネッセンス本体はまた、本明細書では、この本体がルミネッセンス材料光に対して光透過性であるため、「光透過性本体」としても示される。本明細書では、透過率に関する値は、特に、(例えば、空気との)境界面におけるフレネル損失を考慮に入れない透過率を指す。それゆえ、用語「透過率」は、特に内部透過率を指す。内部透過率は、例えば、透過率が測定される、異なる幅を有する2つ以上の本体の、透過率を測定することによって決定されてもよい。次いで、そのような測定値に基づいて、フレネル反射損失の寄与、及び(結果として)内部透過率が決定されることができる。それゆえ、特に、本明細書で示される透過率の値は、フレネル損失を無視している。実施形態では、(光インカップルのプロセス中の)フレネル反射損失を抑制するためなどに、ルミネッセンス本体に反射防止コーティングが適用されてもよい。対象とする波長に対する高透過率に加えて、当該波長に関する散乱もまた、特に低くてもよい。それゆえ、散乱効果のみを考慮に入れた(それゆえ、(高透過率の観点から、いずれにせよ低くあるべきである)可能な吸収を考慮に入れない)対象とする波長に関する平均自由行程は、本体の長さの少なくとも2倍のような、少なくとも本体の長さなどの、少なくとも本体の長さの0.5倍であってもよい。例えば、実施形態では、散乱効果のみを考慮に入れた平均自由行程は、少なくとも5mm、例えば少なくとも10mmであってもよい。対象とする波長は、特に、ルミネッセンス材料のルミネッセンスの最大発光における波長であってもよい。用語「平均自由行程」とは、特に、光線が、その伝搬方向を変化させる散乱事象を経験する前に移動することになる、平均距離である。透過率は、第1の強度を有する特定波長の光を、垂直放射下で光透過性本体に供給し、材料を透過した後に測定された波長の光の強度を、材料に供給された特定波長の光の第1の強度に関連付けることによって決定されることができる(CRC Handbook of Chemistry and Physics,69th edition,1088-1989の、E-208及びE-406もまた参照)。
用語「光」及び「放射線」は、本明細書では、用語「光」が可視光のみを指すことが文脈から明らかではない限り、互換的に使用される。それゆえ、用語「光」及び「放射線」は、UV放射線、可視光、及びIR放射線を指す場合がある。特に照明用途に関する、特定の実施形態では、用語「光」及び「放射線」は、可視光を指す。
光透過性本体は、梁(又は、棒)状又はロッド状などの任意の形状を有してもよいが、特に梁状(直方体状)の形状を有し得る。ルミネッセンス集光器などの光透過性本体は、管のように中空であってもよく、又は、水で充填された管、若しくは別の固体光透過性媒体で充填された管のように、別の材料で充填されてもよい。本発明は、特定の形状の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、単一の出射窓又はアウトカップリング面を有する実施形態に限定されるものでもない。以下では、いくつかの特定の実施形態が、より詳細に説明される。光透過性本体が、円形の断面を有する場合には、幅及び高さは、等しくてもよい(及び、直径として定義されてもよい)。しかしながら、特に、光透過性本体は、棒状の形状などの、直方体状の形状を有し、更に、単一の出射窓を設けるように構成されている。
実施形態では、光源のうちの1つ以上は、ルミネッセンス材料と反射構成で構成されてもよい。更には、実施形態では、光源のうちの1つ以上は、透過構成で構成されてもよい。
特に、実施形態では、固体光源又は他の光源は、光透過性本体と(直接)物理的に接触していない。
特に、実施形態では、光透過性本体は、第1の光源と受光関係で構成されている放射線入力面と、放射線出口面とを有する。特に、実施形態では、放射線入力面と放射線出口面とは、光透過性本体の同じ部分ではないが、ただし、放射線入力面及び放射線出口面を設けるために、同じ面が使用されてもよいことは排除されない。特定の実施形態では、放射線出口面と放射線入力面とは、光透過性本体の異なる面によって含まれている(以下もまた更に参照)。
それゆえ、光透過性本体、より特定的には、光透過性本体の放射線入力面は、第1の光源の下流に構成されている。又は、換言すれば、光透過性本体、より特定的には、光透過性本体の放射線入力面は、第1の光源と放射的に結合されている。
「放射的に結合されている」又は「光学的に結合されている」という用語は特に、(i)光源などの光生成要素と、(ii)別の物品又は材料とが、光透過性本体によって放出される放射線の少なくとも一部が当該物品又は材料によって受け取られるように、互いに関連付けられていることを意味し得る。換言すれば、物品又は材料は、光透過性本体と受光関係で構成されている。光透過性本体の放射線の少なくとも一部が、物品又は材料によって受け取られることになる。このことは、実施形態では、光透過性本体(の光放出表面)と直接的に物理的に接触している物品又は材料などであってもよい。このことは、実施形態では、空気、気体、又は、液体若しくは固体の光ガイド材料のような、媒体を介してもよい。実施形態では、レンズ、反射器、光学フィルタのような1つ以上の光学素子もまた、光透過性本体と物品又は材料との間の光路内に構成されてもよい。
用語「上流」及び「下流」は、光生成手段(本明細書では特に、光源)からの光の伝搬に対する、物品又は特徴部の配置に関するものであり、光生成手段からの光ビーム内での第1の位置に対して、光ビーム内の、光生成手段により近い第2の位置が「上流」であり、光ビーム内の、光生成手段からより遠く離れた第3の位置が「下流」である。
それゆえ、光透過性本体は特に、放射線入力面から放射線出口面へと伝搬する光源光の少なくとも一部に対して透過性である。更には、光透過性本体は特に、光透過性本体を通って伝搬する光源光の一部を、第1のルミネッセンス材料光に変換するように更に構成されている。光透過性本体は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる国際公開第2006/054203号で説明されているように、当該技術分野において既知である。
上述のように、光透過性本体は特に、光透過性本体を通って伝搬する(第1の)光源光の一部を、第1の光源光の第1のスペクトルパワー分布とは異なる第1のルミネッセンス材料光スペクトルパワー分布を有する、第1のルミネッセンス材料光に変換するように構成されている。第1のルミネッセンス材料光は特に、下方変換によるものであってもよく、上記もまた参照されたい。
特定の実施形態では、光透過性本体は、特に、1よりも大きいアスペクト比を有してもよく、すなわち、長さが幅よりも大きい。一般に、光透過性本体は、ロッド若しくは棒(梁)、又は矩形の板であるが、光透過性本体は、正方形、矩形、又は円形の断面を必ずしも有する必要はない。一般に、光源は、本明細書では放射線入力面として示される、より長い面(側端部)のうちの1つ(以上)を照射するように構成されており、放射線は、本明細書では放射線出射窓として示される、前方の面(前端部)から抜け出る。光源は、1つ以上の側面、及びオプションとして端面に、放射線を供給してもよい。それゆえ、2つ以上の放射線入力面が存在してもよい。概してロッド形状又は棒形状の光透過性本体は、任意の断面形状を有することができるが、実施形態では、正方形、矩形、円形、楕円形、三角形、五角形、又は六角形の形状の断面を有する。放射線出射窓は特に、放射線入力面に対して、90°の角度などの、0°に等しくなく、かつ180°に等しくない角度を有してもよい。更には、特定の実施形態では、放射線出射窓は、1つ以上の側面のうちの1つ以上に対して、90°の角度などの、0°に等しくなく、かつ180°に等しくない角度を有する。一般に、(セラミック又は結晶の)本体は、直方体である。特定の実施形態では、本体には、光入力面がやや台形の形状を有する、直方体とは異なる形状が与えられてもよい。そうすることによって、光束が更に増強される場合があり、いくつかの用途に関して有利であり得る。それゆえ、いくつかの場合には(上記もまた参照)、用語「幅」はまた、円形の断面を有する光透過性本体の場合などでは、直径を指す場合もある。
(他の)実施形態では、本体は更に、横方向寸法の幅若しくは長さ(W又はL)又は直径(D)、及び厚さ若しくは高さ(H)を有する。実施形態では、(i)D≧H又は(ii)並びにW≧H及び/又はL≧H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。実施形態では、タイルは、セラミックルミネッセンス材料を含み得る。特定の実施形態では、L≦10mm、例えば特にL≦5mm、より特定的にはL≦3mm、最も特定的にはL≦2mmである。特定の実施形態では、W≦10mm、例えば特にW≦5mm、より特定的にはW≦3mm、最も特定的にはW≦2mmである。特定の実施形態では、H≦10mm、例えば特にH≦5mm、より特定的にはH≦3mm、最も特定的にはH≦2mmである。特定の実施形態では、D≦10mm、例えば特にD≦5mm、より特定的にはD≦3mm、最も特定的にはD≦2mmである。特定の実施形態では、本体は、実施形態では50μm~1mmの範囲の厚さを有してもよい。更には、本体は、100μm~10mmの範囲の横方向寸法(幅/直径)を有してもよい。また更なる特定の実施形態では、(i)D>H又は(ii)W>H及びW>Hである。特に、長さ、幅、及び直径のような横方向寸法は、高さよりも少なくとも5倍のような、少なくとも2倍の大きさである。
実施形態では、ルミネッセンス材料は、(光透過性)本体によって含まれているか、又は(光透過性)本体として設けられている。実施形態では、ルミネッセンス材料は、(光透過性)層によって含まれているか、又は(光透過性)層として設けられている。層は、実施形態ではまた、本体として示される場合もある。特定の実施形態では、光生成デバイスは、ルミネッセンス本体を備え、ルミネッセンス本体は、第1のルミネッセンス材料を含み、ルミネッセンス本体は、セラミック本体である。同様に、このことは、第2のルミネッセンス材料に適用されてもよい。特定の実施形態では、本体は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料の双方を含んでもよい。それゆえ、実施形態では、ルミネッセンス本体は、第2のルミネッセンス材料を含む。それゆえ、特定の実施形態では、セラミック本体は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料を含む。
実施形態では、(第1の)ルミネッセンスは、単結晶によって含まれている。(他の)実施形態では、(第1の)ルミネッセンスは、セラミック本体によって含まれている。更に他の実施形態では、(第1の)ルミネッセンスは、多結晶材料層などの、多結晶材料によって含まれている。これは、実施形態では、粉末層又は圧縮粉末層であってもよい。特定の実施形態では、粉末層又は圧縮粉末層は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料の双方を含んでもよい。それゆえ、実施形態では、粉末層又は圧縮粉末層は、第2のルミネッセンス材料を含む。更に他の実施形態では、多層が適用されてもよく、第1の層が第1のルミネッセンス材料を含み(及び、第2のルミネッセンス材料を本質的に含まず)、第2の層が第2のルミネッセンス材料を含む(及び、第1のルミネッセンス材料を本質的に含まない)。本明細書では、「本質的に~ない」とは、<0.1、例えば<0.01の重量比を示し得る。それゆえ、また更なる特定の実施形態では、ルミネッセンス本体は、セラミック本体及び多層材料のうちの1つ以上を含み得る。それゆえ、多層材料は、第1のルミネッセンス材料及び第2のルミネッセンス材料を含んでもよく、特定の実施形態ではまた、セラミック本体であってもよい。
光源のうちの1つ以上の光源光は、透過構成又は反射構成で、第1のルミネッセンス材料に供給されてもよい。2つ以上の光源が、第1のルミネッセンス材料に光源光を供給するように構成されている場合、光源のうちの2つ以上の光源光は、透過構成及び反射構成で、第1のルミネッセンス材料に供給されてもよい。
実施形態では、ダイクロイックフィルタが、第1の光源と第1のルミネッセンス材料との間に、すなわち、第1の光源の下流かつ第1のルミネッセンス材料の上流に構成されてもよい。あるいは、又は更に、ダイクロイックフィルタは、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源と第1のルミネッセンス材料との間に、すなわち、第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源の下流、かつ第1のルミネッセンス材料の上流に構成されてもよい。あるいは、又は更に、ダイクロイックフィルタは、第3の光源と第1のルミネッセンス材料との間に、すなわち、第3の光源の下流かつ第1のルミネッセンス材料の上流に構成されてもよい。ダイクロイックフィルタは、光源光がダイクロイックフィルタによって透過され、第1のルミネッセンス材料光が反射されて戻ることを可能にするように適用されてもよい。このようにして、第1の光源及び/又は第2の光の供給源、特に第2のレーザ光源の方向に伝搬する、第1のルミネッセンス材料光が、少なくとも部分的に再利用されてもよい。それゆえ、一実施形態では、ダイクロイックフィルタは、第1のルミネッセンス材料と光学要素との間に構成されてもよい。
ダイクロイックフィルタと第1のルミネッセンス材料とは、例えば0.01~10mmの範囲から選択されるような、非ゼロの距離を有してもよい。物理的に接触しない場合、特に少なくとも約0.001mmの距離では、光損失がより少なくなり得る。
ダイクロイックフィルタ(又は、他の光学素子)が存在しない場合、実施形態では、第1の光源及び/又は第2のレーザ光源は、例えば0.01~10mmの範囲から選択されるような、第1のルミネッセンス材料までの非ゼロの距離を有してもよい。物理的に接触しない場合、特に少なくとも約0.001mmの距離では、光損失がより少なくなり得る。非ゼロの距離はまた、第1の光源及び/又は第2のレーザ光源と、第1のルミネッセンス材料とに関する、異なる熱経路も可能にし得る。
1つ以上のヒートシンクが、第1の光源、第2の光の第2の供給源、第3の光源、第4の光源、及び第1のルミネッセンス材料のうちの1つ以上と熱接触するように構成されてもよい。
実施形態では、光生成デバイスの動作モードにおいて、光生成デバイスは、少なくとも70のCRIと、2500~7000K、例えば2500~6500Kの範囲から選択される相関色温度とを有する、白色デバイス光を生成するように構成されている。上述のように、制御システムは、第2のレーザ光源を制御することによって、相関色温度を制御するように構成されてもよい。また更なる実施形態では、制御システムは、第1の光源、第2のレーザ光源、第3の光源、及び第4の光源を制御するように構成されている。特に、制御システムは、制御モードにおいて、演色評価数を75超に保ち、相関色温度を、2500~6500K、例えば2700~6500Kの範囲内に保つように構成されてもよい。ユーザは、CRI値及び/又はCCT値を選択してもよく、制御システムは、デバイス光のスペクトルパワー分布を規定してもよい。しかしながら、特に、CRIは少なくとも80であり、相関色温度は、2000~5000Kの範囲から選択されてもよい。デバイス(光)の発光効率は、実施形態では、290~370Lm/W、例えば300~360Lm/Wの範囲から選択されてもよい。実施形態では、光生成デバイスは、4W/mm2のパワー密度、特に、少なくとも7W/mm2、より特定的には少なくとも9W/mm2、更により特定的には少なくとも13W/mm2のパワー密度を有する、ルミネッセンス本体の放射線出口面から放出されるパワーで、ルミネッセンス光を供給するように構成されている。それゆえ、実施形態では、光生成デバイスの動作モードにおいて、光生成デバイスは、少なくとも4W/mm2のパワー密度で、ルミネッセンス変換器の放射線出口表面(又は、放射線出口面)からルミネッセンス材料光を生成するように構成されている。また更なる特定の実施形態では、照明デバイスは、ルミネッセンス光を、ルミネッセンス光と同じ表面から出る青色及び/又は赤色レーザ光と組み合わせて供給することにより、少なくとも2000lm/mm2、より特定的には少なくとも3000lm/mm2、更により特定的には少なくとも6000lm/mm2の輝度を有する白色光を供給するように構成されてもよく、ここで「lm」は、ルーメンを指す。
また更なる態様では、本発明はまた、本明細書で定義されるような光生成デバイスを備える、照明器具も提供する。照明器具は、筐体、光学要素、ルーバ-などを更に備えてもよい。
照明デバイス(又は、照明器具)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、自己点灯ディスプレイシステム、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、インジケータ標識システム、装飾用照明システム、ポータブルシステム、自動車用アプリケーション、(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、園芸用照明、デジタル投影、又はLCDバックライトなどの一部であってもよく、若しくは、それらに適用されてもよい。