(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置パッケージであって、
ａ）基板と、
ｂ）前記基板に一体的に形成され且つ空洞を規定するフレームであって、当該フレームが当該フレームにおいて規定される１つ以上の通路を含み、１つ以上の前記通路のそれぞれが、前記空洞を、関連付けられる外部ポートへ流体的に結合する、フレームと、
ｃ）前記空洞内に動作可能に配置される１つ以上の発光要素と、
ｄ）前記フレームに配置され且つ前記１つ以上の発光要素に光学的に接続される光学的透過システムと、
を有し、
前記空洞は、光透過的封入材料を用いて少なくとも部分的に満たされ、前記１つ以上の通路が前記封入材料の流体的な移動を可能にさせる、
照明装置パッケージ。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記フレームが前記空洞に面する内部表面を含み、前記内部表面が光学的に反射型である、照明装置パッケージ。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置パッケージであって、前記内部表面が、混合された拡散的及び鏡面反射的な特性を有する、照明装置パッケージ。
【請求項４】
請求項２に記載の照明装置パッケージであって、前記内部表面が、鏡面反射的な材料で被膜される、照明装置パッケージ。
【請求項５】
請求項２に記載の照明装置パッケージであって、前記封入材料が、第１屈折率を有し、前記内部表面が前記第１屈折率よりも低い第２屈折率を有する、照明装置パッケージ。
【請求項６】
請求項２に記載の照明装置パッケージであって、前記内部表面が、平面、セグメント化された平面、曲面、楕円、放物面、及び多面体を含む群から選択される表面形状を有する、照明装置パッケージ。
【請求項７】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記フレームが、前記光学的透過システムを支持し、機械的に所望な位置に保持するように構成される支持構造を含む、照明装置パッケージ。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記フレーム及び前記光学的透過システムが、一体的に形成される、照明装置パッケージ。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置パッケージであって、前記フレームが第１材料から形成され、前記光学的透過システムが第２材料から形成される、照明装置パッケージ。
【請求項１０】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記フレームが、前記基板に関連付けられる対応する嵌め合い装着領域と機械的に相互接続するように構成される２つ以上の装着装置を含む、照明装置パッケージ。
【請求項１１】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記フレームが、前記基板から電気的に絶縁されている、照明装置パッケージ。
【請求項１２】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記１つ以上の通路が、直線、曲線、セグメント化された直線及びセグメント化された曲線を含む群から選択される形状を有するように構成される、照明装置パッケージ。
【請求項１３】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記１つ以上の通路が、円形、正方形、長方形、楕円、オーバル、及び八角形を含む群から選択される断面を有する、照明装置パッケージ。
【請求項１４】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、同一の断面形状を有する２つ以上の通路を有する、照明装置パッケージ。
【請求項１５】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、各通路が独立した形状を有する、２つ以上の通路を有する、通路照明装置パッケージ。
【請求項１６】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記１つ以上の通路が断面及び長さを有し、前記断面が前記長さに沿って変化する、照明装置パッケージ。
【請求項１７】
請求項１に記載の照明装置パッケージであって、前記フレームが、前記空洞を、関連付けられる外部ポートへ流体的に接続する２つ以上の通路を規定し、前記２つ以上のうちの１つ以上のものが、前記空洞から気体が漏出するのを可能にさせるように構成される、照明装置パッケージ。
【請求項１８】
照明装置パッケージを加工する方法であって、
ａ）基板及びフレームを一体的に形成し、これにより、空洞を規定するステップであって、当該フレームが、前記空洞を、関連付けられる外部ポートへ流体的に接続する２つ以上の通路を規定する、ステップと、
ｂ）１つ以上の発光要素を前記基板へ動作可能に結合するステップであって、前記１つ以上の発光要素は、前記空洞内に配置される、ステップと、
ｃ）光学的透過システムを前記フレームへ結合するステップと、
ｄ）前記空洞へ、所望な量の封入材料を前記外部ポートを通じ且つ前記２つ以上の通路のうちの１つ以上の通路を介して挿入するステップであって、前記１つ以上の通路のうちの１つが、前記空洞からの気体漏出を提供する、ステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明に関し、特に、照明装置パッケージの設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ＬＥＤパッケージが動作状況においてＬＥＤパッケージ内部で生成される光を効率的に抽出するように適切に設計される場合、より効率的であり得る。装置設計者の観点から、効果的な光抽出は、ＬＥＤダイからの光が所望な方向へＬＥＤパッケージを離れることが可能である機会を向上させることの課題であり得る。複数の設計事項は、光学的反射界面の向き及び位置などの光学的経路、並びに、反射の種類がスペクトル的又は拡散的な性質を有するか、に影響を与え得る。更に、ＬＥＤパッケージの反射特性は、光抽出の効率性に影響を与え得る。複数の出版物は、例えば構造及び組成などの要因を含め、いかにＬＥＤパッケージを設計するかを記載している。
【０００３】
ＰＣＴ出願公報第2005/067063号は、複数の電気伝導性トレースを有する基板と前記基板に装着され且つ前記電気伝導性トレースへ第１および第２電極を用いて接続される少なくとも１つの発光装置表面とを備える装置を記載する。前記発光装置を取り囲む基板に配置されるリングは、前記基板へ装着される下部表面と所望な方向に前記発光装置によって放射される光を反射するように設計された上部表面とを備える。このリングは、光の収集及び再方向付けを可能にし、封入材料又は封入材料の一部であり得るレンズの正確な配置を可能にし得、発光装置の上壁及び側壁から伝達された封入材料からの熱エネルギを吸収する。
【０００４】
米国特許第6,940,704号は、低熱抵抗を提供するのに十分な質量を有し、且つ少なくとも１つのアノード接触パッド及び少なくとも１つのカソード接触パッドを有する金属リードフレーム、表面実装パッケージを備える発光ダイオードを記載している。ＬＥＤは、パッケージ内に位置される反射器、半導体ダイ、及び光学的焦点合わせドーム、をも含む。半導体ダイは、透明基板及び半導体コンポーネントを含み、そして半導体コンポーネント及び基板が反射器の上に隣り合って配置されるようにパッケージ内に配置される、又は半導体ダイは、基板が半導体コンポーネントの上部にあるようにパッケージ内に配置される。
【０００５】
米国特許第6,982,522号は、上部表面が開かれた陥凹部を有し且つ陥凹部の内部壁表面が反射表面を構成するような底部と、陥凹部の内部底部に配置されるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放射される光の一部を吸収し光を変換して放射する蛍光体を含む、陥凹部において充填される樹脂と、反射表面に形成され且つ蛍光体を含む蛍光体層と、を有するＬＥＤ装置を記載している。
【０００６】
米国特許第6,949,771号は、中央に位置される開口を有する平面基板を含む光源を記載している。発光ダイオードは、開口の底部を覆う金属層において装着され、透明封入材料によって封入される。金属層は、発光ダイオードによって放射される熱に関する熱経路を提供する。
【０００７】
米国特許第6,590,235号及び6,204,523号は、緑から近紫外線波長領域における光放射を有するＬＥＤコンポーネントを提供する。発光半導体ダイは、硬質外部シェル、内部ゲル若しくは弾力性層、又は両方を含む１つ以上のシリコーン合成材を用いて封入される。シリコーン材料は、温度及び湿度範囲に対して、且つ環境紫外線放射への露出に対して、安定している。
【０００８】
米国特許第6,995,402号は、一体型反射器カップを含む半導体発光装置に関する装着具を記載している。反射器カップは、発光装置から放射される側光を、装置／装着具の組み合わせの垂直軸に沿って反射するように形成及び配置される装着具において形成される壁を含む。
【０００９】
米国特許第6,897,486号は、発光ダイパッケージ、及び発光ダイパッケージを作製する方法を記載している。ダイパッケージは、溝、溝に装着されるワイヤ、及びステム基板に装着されるＬＥＤ、を含む。スリーブ、反射器及びレンズが基板に結合される。発光ダイパッケージを作製するために、長い基板が形成され、ワイヤリードが基板に装着される。装着されるワイヤリードを含む基板は、個別のステム基板を形成するために所定の長さに切断される。各ステム基板に対して、ＬＥＤ、反射器及びレンズが結合される。
【００１０】
米国特許第6,610,563号は、ベース本体の陥凹部において配置される光電子的送信器及び／又は受信器を有するベース本体を用意するステップと、ベース本体の陥凹部を透明硬化性成形合成物で充填するステップと、光学装置をベース本体へ、光学装置が成形合成物と接触するように、配置するステップと、を含む表面実装光電子コンポーネントを作製する方法を記載している。
【００１１】
米国特許出願公報第2005/0221519号は、発光変換要素を含む半導体発光装置と、当該装置をパッケージングする方法を記載している。空洞における第１分量の封入材料は、選択される形状を有する硬化上部表面を形成するように処理される。発光変換要素は、封入材料の処理される第１分量の上部表面において設けられる。発光変換要素は、波長変換材料を含み、空洞の中部領域において空洞の側壁に隣接する部分より大きい厚さを有する。
【００１２】
米国特許出願公報第2005/0269587号は、発光ダイパッケージ及び製造の方法を記載している。ダイパッケージは、リードフレーム、少なくとも１つのＬＥＤ、成形本体、及びレンズを含む。リードフレームは、複数のリードを含み、上部側及び底部側を有する。リードフレームの一部は、装着パッドを規定する。ＬＥＤ装置は、装着パッドに装着される。成形本体は、リードフレームの一部と一体化され、リードフレームの上部側において開口部を規定し、この開口部は、装着パッドを取り囲む。成形本体は、更に、リードフレームの底部側においてラッチを含む。レンズは、成形本体へ結合される。複合レンズが、所望なスペクトル及び発光性能に関してＬＥＤによって放射される光を集め方向付けるための反射器及び撮像ツールの両方として使用される。
【００１３】
米国特許出願公報第2005/0199884号は、高反射性金属から作製されるほぼ平面な第１及び第２リードフレームが互いに所定の空隙に関して間を開けられる高出力ＬＥＤパッケージを記載している。ＬＥＤチップは、リードフレームの少なくとも１つに配置され、リードフレームへ電気的に接続される端子を有する。樹脂から作製されるパッケージ本体は、ＬＥＤチップを密封する一方で、底部においてリードフレームを固締する。封入材料は、第１及び第２リードフレームの間の空隙を充填する。
【００１４】
米国特許出願公報第2005/0045904号は、プリント回路基板、伝導性材料、ＬＥＤチップ、及び合成樹脂を含む高い熱放射を有する発光ダイオードを記載している。プリント回路基板は、上部表面及び上部表面に対向される下部表面を有する。プリント回路基板の上部表面から下部表面へビアホールが貫通される。プリント回路基板の上部表面は、電極を用いて形成される。伝導性材料は、プリント回路基板のビアホールに充填される。ＬＥＤチップは、プリント回路基板の上部表面に装着され、伝導性材料と接触する。合成樹脂は、ＬＥＤチップを封入する。
【００１５】
米国特許出願公報第2004/0041222号は、基板、反射器プレート、及びレンズを含む発光ダイパッケージを記載している。基板は、熱伝導性であるが電気絶縁材料から作製され得る。基板は、外部電気電源を装着パッドにおいて発光ダイオード（ＬＥＤ）に接続するトレースを有する。反射器プレートは、基板に接続され、装着パッドを実質的に取り囲む。レンズは、反射器プレートに対して自由に動き、レンズをウェット接着する封入材料によって持ち上げられ又は下げられることが可能であり、ＬＥＤチップから最適な距離に配置される。レンズは、装置の性能に影響を与える化学材料を含むいずれかの光学系を用いて覆われ得る。
【００１６】
欧州特許出願公報第1,453,107号は、電源手段に設けられる発光装置、発光装置を光透過材料を用いて封入する封入手段、発光装置の発光表面に対応され、発光装置から放射される光を発光装置の中央軸に直角な方向へ又は中央軸に対して大きな角度で反射させる反射表面と、発光表面から反射された光を、発光装置から放射される光を発光装置の中央軸に直角な方向へ又は中央軸に対して大きな角度で横方向へ方向付ける横方向付け表面と、を有するＬＥＤライトを記載している。
【００１７】
現在の一般的なＬＥＤパッケージは、正確に実行する光学設定を実現させるために、複雑な機械的設定又は困難な製造を用いる多くのコンポーネントを必要とする。加えて、パッケージのＬＥＤは、通常、ＬＥＤを囲む光学レンズの装着の前に封入材料を用いて封入される。この構成は、例えば多過ぎる又は少なすぎるなどの、使用される封入材料の望ましくない分量を生じさせ得、そしてＬＥＤパッケージの光学効率の劣化を生じさせ得る。したがって、新しい照明装置パッケージに関する必要性が存在する。
【００１８】
この背景情報は、本発明に対して関連し得ると本出願人によって信じられている情報を公開するために提供されている。上述の情報のいかなるものも本発明に対して先行技術を構成するということの何の承認も必ずしも意図されておらず、且つそう解釈されるべきでない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、照明装置パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のある態様に従うと、照明装置パッケージであって、基板と、前記基板に配置され且つ空洞を規定するフレームであって、当該フレームが当該フレームに規定される１つ以上の通路を含み、１つ以上の前記通路のそれぞれが、前記空洞を関連付けられる外部ポートへ流体的に接続する、フレームと、前記空洞内に動作可能に配置される１つ以上の発光要素と、前記フレームに配置され且つ前記１つ以上の発光要素に光学的に結合される光学的透過システムと、を有し、前記空洞は、光透過的封入材料を用いて少なくとも部分的に満たされ、前記１つ以上の通路が前記封入材料の流体的な移動を可能にさせる、照明装置パッケージが提供される。
【００２１】
本発明の別の態様に従うと、照明装置パッケージを加工する方法であって、基板を設けるステップと、フレームを前記基板に結合させ、これにより、空洞を規定するステップであって、当該フレームが、前記空洞を、関連付けられる外部ポートへ流体的に接続する２つ以上の通路を規定する、ステップと、１つ以上の発光要素を前記基板へ動作可能に結合するステップであって、前記１つ以上の発光要素は、前記空洞内に配置される、ステップと、光学的透過システムを前記フレームへ結合するステップと、前記空洞へ、所望な量の封入材料を前記外部ポートを通じ且つ前記２つ以上の通路のうちの１つ以上の通路を介して挿入するステップであって、前記１つ以上の通路のうちの１つが、前記空洞からの気体漏出を提供する、ステップと、を有する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
定義
「発光要素」（ＬＥＥ）という用語は、両端に電位差を印加する又は電流を通すことなどによって活性化される場合に、例えば可視光領域、赤外線及び／又は紫外線領域などの電気磁気的スペクトルの波長領域又は波長領域の組み合わせにおいて放射物を発する要素を含む装置である。したがって、発光要素は、単色、疑似単色、多色、又は広帯域スペクトル放射の特性を有し得る。発光要素の例は、当業者によって直ちに理解され得るように、無機又は有機固体状態発光ダイオード、有機若しくはポリマ／重合体発光ダイオード、光学的励起蛍光体被膜の発光ダイオード、光学的励起ナノ結晶発光ダイオード、又は他の類似の装置を含む。更に、発光要素という用語は、例えばＬＥＤダイ又は他の装置などの放射物を発する特定の装置を規定するように使用される。
【００２３】
本文書で使用されるように、「おおよそ(about)」という用語は、定格値から+/-10%の変動を参照する。このような変動は、具体的に参照されるか否かに関わらず、本文書において提供されるいかなる値にも常に含まれることを理解されるべきである。
【００２４】
別段規定されない場合、本文書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野において一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
【００２５】
本発明は、照明装置パッケージであって、基板に動作可能に結合される１つ以上の発光要素と、１つ以上の発光要素の少なくとも一部の周りに配置されるフレームとを有する照明装置パッケージを提供する。フレーム及び基板は、１つ以上の発光要素が配置される空洞を規定し、この場合、この空洞は、光学透過システムによって実質的に密封される。空洞の少なくとも一部は、封入材料を用いて充填され得る。フレームは、１つ以上の通路を規定し、各通路は、外部ポートを介して外部と空洞を相互接続する。たとえば、外部ポートは、照明装置パッケージが組み立ての状態における場合に、周囲環境からアクセス可能であり得、これにより、封入材料の空洞への挿入のための手段を提供する。１つ以上の発光要素は、例えば、動作条件の下において１つ以上の発光要素へ電源を供給するために基板において、例えば接着剤、ボールグリッド、又はトレースなどを介して電源へ動作可能に装着され得る。
【００２６】
一つの実施例において、封入材料は、所望な量の封入材料を用いて充填される空洞を有する発光装置パッケージを実現するために、基板、フレーム、及び光学透過システムの組み立てにおいて様々な手法で配設され得る。たとえば、１つ以上の発光要素は、基板に配設され得、その後、フレームは、基板に配設され、この場合、フレームは、１つ以上の発光要素の外側の周囲を横方向に実質的に取り囲み得る。その後、例えば液体状態などの所望な態様の所定の量の封入材料が、１つ以上の発光要素へ又は隣接して配設され得、実質的に光学透過システムは、フレームに配設され得る。組み立て工程は、１つ以上の発光要素を完全に密封し得、１つ以上の発光要素は、例えば封入材料と基板との間に密封され得る。この加工の流れにおいて、必要であれば、過量の封入材料が、フレームにおいて規定される１つ以上の通路へ入り得、これにより、基板及びフレームによって規定される空洞内に所望な量の封入材料の提供が可能になる。
【００２７】
一つの実施例において、一つ以上の発光要素が基板において配設され得、その後、２つ以上の通路を規定するフレームが、１つ以上の発光要素の実質的に横方向を取り囲み基板へ配設され得、光学透過システムは、フレームに配設され得、そして１つ以上の発光要素へ隣接する空の空洞を生じさせる。その後、封入材料が、所望な量の封入材料を用いて空洞を充填するために、外部ポートからフレームにおける１つ以上の通路を介して導入され得、この場合、フレームによって規定される通路は、封入材料を空洞へ挿入する際に、空洞に関連付けられる実質的に密閉された容量内に含まれる空気又は他の気体の漏出を可能にさせ得る。
【００２８】
一つの実施例において、照明装置パッケージは、例えば、半田付け又は直ちに理解され得る熱的伝導接続技術などによって、ヒートシンク又はヒートパイプへ熱的に接続され得る。
【００２９】
図１は、本発明の一つの実施例に従う照明装置パッケージ１００の断面を概略的に示す。照明装置パッケージは、基板１１０、レンズ１２０、フレーム１３０、及び発光要素１４０を含む。発光要素１４０は、基板１１０及びフレーム１３０によって規定される空洞１６０に配置され、発光要素は、ダイ装着パッド１５０に動作可能に接続される。基板１１０は、発光要素１４０に関する電気接続を提供するトレース１１２を有する。フレームは、空洞１６０及び外部ポート１３６の間において通路１３４を有し、通路１３４は、流体的に、空洞１６０を外側へ接続し、これらの通路１３４は、照明装置パッケージの加工において空洞１６０において配設される封入材料の移動を可能にし得る。
【００３０】
フレーム
フレームは、基板に動作可能に接続され、基板と一緒になりフレームは、１つ以上の発光要素が配置される空洞を規定する。フレームは、更に、照明装置パッケージの外側に位置される外部ポート及び空洞の間の流体的接続を提供する１つ以上の通路を規定する。
【００３１】
本発明の一つの実施例において、空洞は、更に、空洞において配置される１つ以上の発光要素を実質的に一緒になり密封する基板、フレーム及び光学透過システムによって規定される実質的に密封される容量として規定される。フレームにおいて規定される１つ以上の通路は、封入材料を空洞へ挿入することを可能にし得、これにより、空洞内における所望な量の封入材料の配設を可能にする。
【００３２】
本発明の一つの実施例において、所望な量の封入材料が、光学透過システムの位置決めの前に空洞内に配置され、この場合、フレームによって規定される１つ以上の通路は、必要な場合、光学透過システムの配設において、通路における封入材料の移動を可能にする。
【００３３】
１つ以上の通路は、複数の手法で構成され得、例えば、通路は、当業者によって直ちに理解され得るように、直線、曲線、セグメント化された直線及びセグメント化された曲線であり得る。本発明の実施例において、通路の断面形状は、円状、楕円、正方形、長方形、又は直ちに理解され得るように他の形状であり得る。
【００３４】
本発明の一つの実施例において、１つ以上の通路は、加工の容易さ、流体移動又は直ちに理解され得るように他の目的に関して選択され得る所望な断面形状を有するように構成され得る。例えば、１つ以上の通路のそれぞれは、同一の断面形状又は独立した断面形状を有し得、断面形状は、円状、正方形、長方形、楕円、オーバル、多面体又は直ちに理解され得るように他の形状を含み得る。
【００３５】
本発明の一つの実施例において、通路の断面形状は、均一又は通路の長さに沿って変化し得る。例えば、通路は、フレーム及び基板によって規定される空洞へ入ると断面領域の減少を有し得る。通路のこの構成において、通路を介して空洞へ封入材料を挿入するときに、封入材料と関連付けられる圧力は、通路の断面領域の制限により、空洞へ入る前に増加し得る。
【００３６】
本発明の一つの実施例において、１つ以上の発光要素に面するフレームの内部表面は、１つ以上の発光要素から横方向へ放射される光を反射するように主に意図される。例えば、適切に設計され且つ反射的なフレームの内部表面は、照明装置パッケージからの効率的な光抽出へ寄与し得る。
【００３７】
一つの実施例において、フレームの内部表面は、発光要素と面し、拡散的又は鏡面反射的であり得る。例えば、フレームの内部表面は、白色であり得、そして拡散的及び鏡面反射特性の混合を特徴とし得る。白色表面は、様々な異なる手法で実現され得、例えば、表面は、被膜される又は着色され得る。一つの実施例において、フレームの一部又は一体のフレーム全体は、フレームの内部表面における所望な光学特性を提供するために、例えば、Amodelプラスチックなどの、例えば白色セラミック又は白色プラスチックなどの、白色材料から作製され得る。一つの実施例において、フレームの内部表面は、例えば、拡散的及び鏡面反射的特性の所望な混合を有する鏡を実施化するために、金属化され得る。
【００３８】
実施例において、フレームの内部表面又は他の表面は、例えば、反射鏡的材料Al又はAgなどの層を用いて被膜又は構成され得る。これらの形式又は金属層は、スパッタリング、融除、又は蒸発などを含む様々な方法を用いて堆積され得る。
【００３９】
実施例において、フレームは、射出成形され、そして例えば内部表面に金属の層を用いて被膜され得る。本発明の一つの実施例において、フレーム又はフレームの内部表面に関する材料は、１つ以上の発光要素を封入するために、空洞内に配置されるべき封入材料の屈折率より低い屈折率を有するように構成され得る。例えば、フレームの内部表面は、適切に形成され、屈折率は、適切に選択され、封入材料内からの光は、内部表面において効果的に全内部反射され、そして光学透過システムへ方向付けられ、これにより、照明装置パッケージから所望なレベルの光抽出になる。
【００４０】
本発明の一つの実施例において、フレームの内部表面及び基板の間の交差の角度は、所望な光放射パターンが発生されるように、構成され得る。例えば、交差のこの角度は、約90度と約170度の間であり得、一つの実施例において、交差の角度は、約135度であり得る。
【００４１】
フレームの内部表面は、様々な構成のうちの1つ又は複数により構成又は形成され得る。例えば、内部表面は、平面、セグメント化された平面、曲面、楕円、放物面、多面体及び他の形成された表面の形態であり得る。加えて、フレームは、規則的若しくは不規則的多角形、又は環状形状である断面領域を有し得、そして断面に並行な、開いた又は閉じた平面を有し得る。本発明の一つの実施例において、フレームは、１つ以上の発光要素を完全に又は部分的に取り囲むように構成される。
【００４２】
本発明の一つの実施例において、フレームは、個別のコンポーネントであり得る、又はフレームは、光学透過システムの１つ以上の要素と一体的に形成され得る。一つの実施例において、２段ショット形成が、一体的形成又は一体的接続フレーム及びレンズを加工するのに用いられ得る。
【００４３】
本発明の一つの実施例において、フレームは、例えば挿入形成を用いて行われるような形成処理における形成の一部として基板を用いてフレームを基板に形成することによって、基板に直接動作可能に配置され得る。
【００４４】
本発明の一つの実施例において、フレームは、照明装置パッケージの光学透過システムの位置決め及び支持に関する位置を提供し得る支持構造を有する。例えば、支持構造は、レンズ又は他の光学透過システムへ支持陥凹部を提供し得る陥凹部ショルダとして構成され得る。支持構造が陥凹部として構成される場合、支持構造は、更に、フレームに対して光学透過システムの移動への機械的拘束を可能にし得る。
【００４５】
本発明の一つの実施例において、フレームは、基板の嵌め合い装着領域を用いて機械的に相互接続するように構成される２つ以上の装着装置を有する。例えば、フレームは、基板に対してフレームを機械的に位置決めするのに使用される２つの以上の杭、又はこれらの間の接続を可能にするために使用される杭を有し得る。一つの実施例において、２つ以上の装着装置は、接着剤、加熱若しくは摩擦、圧接、干渉適合接続を用いて基板へ結合され得る。
【００４６】
図２は、本発明の一つの実施例に従うフレームを例示する。フレーム３３０及び内部表面３３２は、凹曲面垂直形状を有する部分を有する。内部表面は、隣接する発光要素によって放射され、内部表面に当たる光に関して高い方向性のある反射性を提供するように形成加工され得る。適切に形成加工された内部表面は、所望な光放射分布の生成を支援し得る。フレーム３３０は、例えばレンズなどの光学透システムを配置する陥凹部３３８を有する。
【００４７】
本発明の一つの実施例において、フレームは、例えば、アルミニウム若しくは他の金属又は当業者に知られ得る合金などの金属から形成される。多くの金属は、例えば酸化などの表面腐食作用が、制御された態様で生じる場合、非常に良好に可視光を反射する。金属フレームは、腐食作用又は酸化から表面を守るために被膜され得る。表面酸化の制御は、例えばアルミニウム製のフレームに関して特に重要であり得る。金属フレームの使用は、基板と関連付けられる１つ以上の電気伝導層を電気的に絶縁するために、基板の上部においてポリイミドなどの電気絶縁層の沈着を必要とし得る。
【００４８】
本発明の一つの実施例において、照明装置パッケージは、基板に直接形成され得るプラスチックフレームを含む。例えば、挿入形成処理を用いて、基板は、フレームを加工するための所望な形成合成材を用いて後に充填される鋳型へ始めに挿入される。フレームの内部表面は、例えばスパッタリング又は適切な蒸発処理を用いて、例えばアルミニウム又は銀などで、選択的に被膜され得る。電気絶縁層は、照明装置パッケージの電子コンポーネントを短絡回路させ得るいずれかの光学的反射及び電気的伝導材料を配設する前に、基板に配設され得る。一つの実施例において、フレームは、適切な屈折率の封入材料と組み合わせて全内部反射を生じさせるのに適した屈折率を有する材料を用いて加工され得る。
【００４９】
本発明の一つの実施例において、フレームは、高温耐性材料から作製される。高温は、照明装置パッケージと関連付けられる１つ以上の発光要素の動作において生じ得る。加えて、高温は、例えば半田付け、エポキシ硬化又は超音波併用熱圧着処理などにおいてなどの照明装置パッケージの組み立てにおいて上昇し得る。高温の耐性及び耐久性を有する材料の例は、ＬＣＰプラスチック及びAmodelプラスチックなどを含む。
【００５０】
本発明の一つの実施例において、フレームは、材料が封入材料の屈折率よりも低い屈折率を有するような材料から形成される。この実施例において、フレームは、例えば、内部表面における反射金属化などの、被膜を必要とし得ない。適切に形成される場合、フレームのより低い屈折率は、封入材料から来る光に関して、フレームの内部表面において高い程度の全内部反射を生じさせ得る。照明装置パッケージからの光抽出を効果的に増大するように反射され得る光の相対的な量は、封入材料及びフレームの材料の屈折率の比率に依存する。適切に形成される内部表面は、高い程度の全内部反射を提供し得、この場合、光のこの全内部反射は、レンズへ方向付けられ得る。
【００５１】
基板
基板は、１つ以上の要素が動作可能に装着され得る構造を提供する。基板は、複数の態様で構成され得、複数の手法で形成され得、例えば、基板は、例えば、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）などの多層回路基板に関して、プリント基板回路（ＰＣＢ）、又は当業者により直ちに理解され得る他の基板であり得る。
【００５２】
本発明の一つの実施例において、基板は、高い熱伝導性である。例えば、基板は、上部及び底部に金属化部を有するAlNセラミックの１つ以上の層を含み得る、又は基板は、Cu/Mo/Cu金属ベースのプリント回路基板におけるＬＴＣＣセラミックである若しくは当業者により直ちに理解され得る熱伝導性基板を提供し得る別の態様で構成され得る。一つの実施例において、基板は、ＬＣＰプラスチック及びAmodelプラスチックなどの形成されるプラスチック材料を含み得る。
【００５３】
本発明の一つの実施例において、空洞に面する基板の表面、又は基板の所定の領域は、拡散的又は鏡面反射的であり得る。反射特性は、例えばアルミニウム又は銀の被膜などの金属から生じ得、この場合、基板のこの光学特性は、１つ以上の発光要素によって光学透過システムへ放射される光の再方向付けを支援し得る。
【００５４】
本発明の一つの実施例において、基板は、１つ以上の発光要素、ダイ装着パッド又は他の電気装置を動作可能に接続するためのトレース又はビアを有する１つ以上の層を含む。この層又はトレースは、例えば、銅、金、アルミニウム又はスズなどのいずれかの組み合わせを含む金属合金などの様々な材料を含み得る。
【００５５】
例えば電気伝導トレースの特定の組み合わせなどの短絡されるべきでない、例えば電気伝導性コンポーネントを有する基板層は、光学的に反射的であり且つ電気伝導性でもある層から電気的に絶縁される必要がある。したがって、本発明の一つの実施例において、適切な電気絶縁材料は、当該分野においてよく知られており、例えば伝導性トレース又は層を適切に電気的に絶縁するために使用され得る。本発明の一つの実施例において、基板の上部表面における金属トレースは、例えば、0.5ないし2milの厚さのポリイミド又は当業者により直ちに理解され得る他の電気絶縁材料などの、誘電材料の薄い誘電材料の電気絶縁層の下に埋められる又は覆われ得る。一つの実施例において、電気絶縁層は、電気伝導性であり得るフレームを電気的に絶縁するために、フレームによって覆われ得る基板の領域に非選択的に又は選択的に沈着もされ得る。電気絶縁層の沈着は、例えば、基板とフレームとの間の接続に関してより平滑でより均一な界面の提供を可能にし得るので、実現される利益を有し得る。
【００５６】
本発明の一つの実施例において、基板は、プリント回路基板、フレックス回路、又は電気駆動回路に接続されるワイヤへ半田付けされる。基板は、Au若しくはAu/Sn又は当業者により直ちに理解され得る他の半田合金を含む１つ以上の電気伝導層を有し得る。一つの実施例において、基板は、所望な又は所要な量の電気回路が基板に配設されるために、十分に大きい。
【００５７】
本発明の一つの実施例において、フレーム及び基板は、一体的に形成され、この場合、基板は、基板に形成され、反射的空洞として使用され得る１つ以上のくぼみ(indentation)を有する。くぼみは、基板材料に依存して、様々な方法で基板に形成され得る。例えば、共焼結（co-fired)セラミック基板におけるくぼみは、基板の加工において形成され得る。共焼結セラミック基板におけるくぼみを再生産可能に実現するためには、セラミック材料の予備形成本体は共焼結において形状を大きく変化させ得るので、注意が払われなければならない。
【００５８】
一つの実施例において、セラミック基板の共焼結において形成ツールを使用することは、基板におけるくぼみの再生産可能性に関して有益であり得る。形成ツールは、くぼみの形成を支援するために、共焼結において予備形成されるセラミック本体に対して適用され得る所定の形状を有する鋳型を提供し得る。形成ツールが適用され得る圧力は、セラミック本体のクラック又は破損を避けるために、共焼結処理を通して、注意深く制御されなければならないことを特記される。形成ツールの形状は、例えば、くぼみのショルダの傾斜などの、くぼみの形状を規定するのを補助し得る。形成ツールは、高温に晒される場合に十分な精度の形状及び伸張を維持する特定の合成材料から作製され得る。形成ツールは、セラミック材料へ不所望に接着する、又はセラミック材料の表面へ若しくは中へいかなる不所望な材料をも恒久的に沈着する若しくは放出するべきでない。セラミック基板を共焼結する様々な方法及び技術は、当業分野においてよく知られている。
【００５９】
本発明の一つの実施例において、セラミック基板は、共焼結の前に、共焼結における差分収縮及び伸縮を考慮に入れて、くぼみを有する所定の形状に予備形成され得る。結果として、予備形成された基板の形状及び伸張は、共焼結の形状及び伸張とは異なり得る。
【００６０】
封入材料(Encapsulation  Material)
封入材料は、フレーム及び基板によって規定される空洞の少なくとも一部を充填し、光学透過システムへの接続におけるボリュームとして更に規定され得る。封入材料は、基板に装着される１つ以上の発光要素を取り囲み得、この場合、封入材料は、光学透過システムの屈折率より大きい屈折率を有するように選択され得る。
【００６１】
例えば、照明装置パッケージにおける全内部反射は、例えばＬＥＤダイなどの１つ以上の発光要素が、例えば封入材料などの光学コンポーネントと実質的に直接接触する場合に、低減され得る。本発明の一つの実施例において、封入材料は、発光要素に近い屈折率を有するように選択され得る。発光要素の屈折率よりわずかにのみ低い屈折率の範囲の封入材料は、発光要素及び封入材料の間の光学界面における全内部反射による光線のパーセンテージを低減し得る。
【００６２】
本発明の一つの実施例において、封入材料は、例えば、異なる熱膨張係数及び変動する熱的動作条件が原因により、光学界面における又は近くの熱的誘導応力の制御を支援し得る、例えば、柔軟又は流体の材料から作製される。
【００６３】
本発明の一つの実施例において、柔軟若しくは流体の封入材料又は光学シリコーンは、例えば、レンズ及び基板などの他の要素などの、例えば、隣接する光学透過システム間において、密封され得る。加えて、封入材料は、１つ以上の発光要素と直接熱的接触にあり得る。
【００６４】
通常の封入材料は、例えば、Cl、K、Naなどの低イオン化不純物を含む特定のシリコーン及びエラストマ又はクリアゲルを含む。適切な屈折率を有する他の封入材料は、通常可視光をほとんど吸収せず、特定の紫外線（ＵＶ）光のみを吸収する、例えば、ＰＭＭＡ，ポリカーボネート、ナイロン、及びシリコーンなどを含み得る。これらの種類の材料のいくつかは、ＵＶ光への長期の露出の下での変色への耐性、及び適切な屈折率の範囲を提供し得る。複数の封入材料は当業分野においてよく知られており、Dow  Corning、Nye、又はNusilなどのブランド名の下に入手可能である。
【００６５】
本発明の一つの実施例において、発光要素を埋め込む又は封入するのに適した封入材料は、約1.55以下の屈折率を有し得る。
【００６６】
光学透過システム(Optically  Transmissive  System)
光学透過システムは、本質的に、基板に動作可能に接続される１つ以上の発光要素に関する光学的に透明な覆いを提供し、基板及びフレームと一緒になり、１つ以上の発光要素を実質的に密閉する空洞に対する容積を規定し、この空洞は、封入材料を用いて部分的に又は完全に充填される。
【００６７】
光学透過システムは、１つ以上の発光要素によって発生される、照明装置パッケージからの電気磁気放射の操作及び抽出を支援する。本発明の一つの実施例において、光学透過システムは、例えば、ドームレンズ、又は当業者により直ちに理解され得る他のレンズなどの、レンズとして構成される。
【００６８】
１つ以上の発光要素に面する光学透過システムの表面は、曲面又は平坦であり得る。本発明の一つの実施例において、この表面は、凸状の形状であり、これにより、気体が光学透過システムのこの表面と封入材料との間に捕われる可能性を低減する。
【００６９】
本発明の一つの実施例において、光学透過システムは、光学要素の組み合わせを含み、この場合、これらの光学要素は、サイズにおいて多様であり得る。例えば、サブミクロンメータからミリメータ若しくはより大きいサイズのレンチキュラ又は他の屈折率光学要素が、光学透過システムに一体化され得る。
【００７０】
光学透過システムは、例えば、クリアなＰＭＭＡ，ＣＯＣ、ＢＫ７ガラス、ポリカーボネート、ナイロン、シリコーンゴム、又は当業者により直ちに理解され得る他の材料から作製され得る。光学透過システムは、照明装置パッケージに関する光学的透過性の所要なレベルを維持する一方で、追加選択的に、色付けされたコンポーネントとして構成され得る。
【００７１】
本発明の一つの実施例において、光学透過システム及び封入材料に関する適切な屈折率を有する材料が、照明装置パッケージからの効率的な光抽出を実現するために、選択される。これらの材料の屈折率の適切な選択は、例えば封入材料を通過しその後光学透過システムへ入るような、照明装置パッケージ内部を伝播する光が、全内部反射を経験する機会を低減させ得る。全内部反射は、光が、より高い屈折率を有する光学的透明媒体から進み、そしてより低い屈折率を有する光学的透明媒体への界面に当たる場合に、光学的界面において生じ得る。
【００７２】
本発明の一つの実施例において、本発明の一つの実施例において、光学透過システムは、フレームと一体的に形成され得、例えば、フレーム及びレンズは、多段ショット形成処理において一体として又は順次的に形成され得る。例えば、２段ショットモールド形成は、フレームの屈折率とは異なる屈折率を有する材料から、レンズを加工する能力を提供し得る。フレーム及びレンズの形状に応じて、成形の順序は、異なり得る。
【００７３】
これらのコンポーネントを一体的に形成する他の処理も、当業者により直ちに理解され得る理解され得る。例えば、図３は、本発明の一つの実施例に従う照明装置パッケージに関するフレーム及びレンズを例示する。照明装置パッケージのフレーム２３０及びレンズ２２０は、丈夫に嵌め合うことが可能である嵌め合い要素２３２を有する。フレーム及びレンズの材料は、熱サイクルによって誘発され得る機械的応力を制御するのを補助するために、適切な類似な熱膨張率係数を有するべきであることを特記される。レンズ及びフレーム材料は、例えば、周囲環境の湿度などから空洞及び封入材料を適切に環境的に密封するために、良好な接着性をも有するべきである。更に、レンズと封入材料との間の、及び更にフレームと封入材料との間の良好な接着性が、これらのコンポーネント間の剥離を避けるために必要とされる。剥離は、反射特性を且つ結果的に照明装置パッケージからの光抽出の効率を不所望に変更させ得る照明装置パッケージのコンポーネント間の光学的界面における不所望なボイド及び空隙を導入し得る。
【００７４】
発光要素装着
例えばＬＥＤダイなどの１つ以上の発光要素は、所望な電流が１つ以上の発光要素へ供給され得るように、基板へ動作可能に結合される。本発明の一つの実施例において、基板は、１つ以上のダイ装着パッドを含み、この場合、発光要素は、ダイ装着パッドへ、例えば半田付けなどにより、装着される。ダイ装着パッドは、例えば金スズ又は金銀合金などの、金を含む半田合金を有するダイ装着パッド接触部を有し得る。照明装置パッケージは、例えば、金、金−スズ又は他の合金などを含むダイ接触部を有し得る。一つの実施例において、発光要素の接触部の組成及びダイ装着パッドの組成に依存して、半田付け合金は、ダイ装着パッドへ発光要素を装着するために、温度が上昇されるようにしてリフロー（液化）され得る。一つの実施例において、半田ペーストは、発光要素を配設する前に、ダイ装着パッドに置かれ得る。半田ペーストは、発光要素及びダイ装着パッド間のボンディングを生じさせるために、温度が上昇されるようにしてリフローされ得る、例えばAu/Snなどを含み得る。
【００７５】
本発明の一つの実施例において、電気的及び熱的伝導性接着剤が、発光要素をダイ装着パッドへ装着するために使用され得る。このような接着剤は、例えばエポキシなどを含有するAgを含み得る。接着剤の種類に依存して、半田付け合金金属ダイ装着パッドは、発光要素との耐久性のある機械的及び電気的接触を確立するために、基板において必要とされ得ない。
【００７６】
本発明の一つの実施例において、基板におけるダイ装着パッドは、高い光学的反射上部表面を提供し得、そして共通の基礎金属層に熱的に接続され得、この場合、この金属層は、当業者によく知られ得るように、特定のセラミック基板において広く使用されている。
【００７７】
本発明の一つの実施例において、発光要素の異なる接触部が、ダイ装着パッド又は基板の他のどこかの何れかに位置され得る自身の接触パッド又はトレースに個別に接続され得る。ダイ装着パッドにおける個別の接触部は、基板におけるトレースに動作可能に接続され得る。
【００７８】
本発明は、以下に、特定の例を参照して説明される。以下の例は、本発明の実施例を説明するように意図されており、いずれのようにも本発明を制限するように意図されていないことを理解される。
【００７９】
例
図１は、本発明の一つの実施例に従う照明装置パッケージ１００の断面図を概略的に例示する。照明装置パッケージは、基板１１０、レンズ１２０、フレーム１３０、発光要素１４０、及びダイ装着パッド１５０を含む。フレームの内部表面１３２及び基板の表面の間の交差の投射角は、例えば135度などの所望な角度として規定され得る。一般的に、異なる角度が、異なる発光パターンの生成を促進し得、このことは、照明装置パッケージから出る光を抽出し、向け直すための照明装置パッケージの能力を修正する。基板１１０は、電気接続を提供するトレース１１２を有する。任意選択的に、基板は、電気絶縁被膜１１４及び反射被膜１１６の組み合わせを有する。内部表面１３２は、直線、セグメント化された直線、又はいかなる簡単な若しくは複雑な曲線垂直断面を有し得る。垂直は、基板の横方向表面との法線角であるいずれかの方向を示す。代替的に、内部表面２０は、多面体形状（図示されず）を有し得る。フレームは、いかなる規則的若しくは不規則的多角形、又は環状形状、開いた又は閉じたである平面並行な断面を有し得る。フレームは、空洞１６０及び外部ポート間に通路１３４を有する。
【００８０】
図１に例証されるように、フレームは、任意選択的に、基板における対応する穴と適合し得る、２つ以上の、例えば円筒形又は円錐形の杭１７０を有し得る。杭及び穴は、フレーム及び基板を横方向に位置決めするのに使用され得る。杭は、フレームを基板へ耐久的装着させるために、任意選択的に、穴へ熱固定され得る。代わりに、フレームは、接着剤の層と装着され得る。
【００８１】
フレームは、レンズを位置決めするための陥凹されたショルダ１３８を有する。適切に形成される場合、ショルダ及びレンズは、互いに耐久的に装着し得る。例示されるように、照明装置パッケージは、例えば、シリコーンゲルなどの封入材料を注入するのに使用され得る２つの外部ポートを設ける。１つの外部ポートは、封入材料を注入するのに使用され得る一方で、他方は、注入における過多な封入材料を流出させる漏出経路を提供する。過多な封入材料の流出は、空洞内の封入材料の流れ及び圧力を制御するのを支援し得る。
【００８２】
多くの封入材料が、例えば空気、気体、又は蒸気泡などの不所望な含有物を除去ために、脱ガス化され得る。除去は、配設の前、又は任意選択的に空洞への注入の後のいずれかにより、組み立て処理の特定の段階において実行され得る。よく知られるように、周囲環境を減圧することを適切な熱サイクルとともに組み合わせることは、気泡及び含有物を除去するのを支援する。
【００８３】
レンズは、レンズフランジ１２２及びフレームを熱固定することによってフレームへ装着される。よく知られるように、例えば、ショルダ及びレンズフランジにおいて及びの近傍においてなど、十分に局所化された手法でコンポーネントを加熱するようにエネルギが加えられ得る。
【００８４】
本発明の上述の実施例は多くの手法で変更され得ることは明らかである。このような現在の又は将来の変更態様は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとしては見なされるべきでなく、当業者にとって明らかである全てのこのような修正態様は、添付の請求項の範囲に含まれるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、本発明の一つの実施例に従う照明装置パッケージの断面図を概略的に例示する。
【図２】図２は、本発明の一つの実施例に従う照明装置パッケージのフレームの断面図を概略的に例示する。
【図３】図３は、本発明の一つの実施例に従う照明装置パッケージに関する一体化フレーム及び光学的透過システムの断面図を概略的に例示する。
【図１】
0005631587.tif 000002
【図２】
0005631587.tif 000003
【図３】
0005631587.tif 000004