(57)【要約】  固体光シートおよびシートを製作する方法が開示される。一実施形態では、裸のＬＥＤダイ（５６）が上部および下部電極を有し、下部電極は大きい反射電極である。ＬＥＤ（たとえば、５００個のＬＥＤ）のアレイからなる下部電極は、下部基板（２９２）上に形成された電極のアレイに接合される。電極に接続された下部基板上には、導電トレースが形成される。次いで、下部基板（２９２）を覆うように透明の上部基板（３００）が形成される。ＬＥＤを動作可能に相互接続する様々な方法が、多くの実施形態とともに記載されている。いくつかの実施形態によれば、上部基板は、下部基板上のＬＥＤ電極および導体に接続される導体パターンを含む。別の実施形態では、上部基板の外面に導体層が形成され、上部基板内に形成された開口を介して下部基板上のＬＥＤ電極および導体に接触する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明デバイスを製作する方法であって、
可撓性の第１の基板（１４）を設けるステップと、
複数のパッケージされていない発光ダイ（５６）を設けるステップであって、各ダイが少なくとも２つのダイ電極（５８、６０）を有する、設けるステップと、
各ダイを第１の基板上の関連する取付け位置に付着させるステップと、
前記付着後、前記第１の基板を覆って中間シート（６４）を適用するステップであって、前記中間シートが前記第１の基板上の前記ダイの位置に対応する穴（６６）を有し、前記中間シートの厚さが概ね各ダイの厚さである、適用するステップと、
各穴をカプセル剤で充填することによって各ダイをカプセル化するステップと、
前記中間シートを覆って透明の第２の基板（８８）を適用するステップと、を含み、前記第１の基板、前記中間シート、および前記第２の基板の少なくとも１つが、関連するダイ電極に接続された第１の電極（３０、９０）を有し、また前記ダイを電気的に相互接続するように前記第１の電極から延びる導体（２８、９２）を有する、方法。
【請求項２】
前記ダイが、上部電極（５８）および下部電極（６０）を有する垂直ダイ（５６）であり、前記第１の基板（１４）が、前記第１の電極（３０）の少なくともいくつかを有し、前記ダイが、前記第１の基板上の前記第１の電極に付着した少なくとも下部電極（６０）を有し、前記第２の基板（８８）が、前記第１の電極（９０）の少なくともいくつかを有し、前記ダイが、前記第２の基板上の前記第１の電極に付着した少なくとも上部電極（５８）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電極（３０）の少なくともいくつかが、前記中間シート（６４）内の前記穴（６６）内に位置し、前記ダイ（５６）が、前記ダイ電極（６０）を前記穴内の前記第１の電極と電気的に接触させるように、前記穴内に位置決めされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイ（５６）が発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイ（５６）の少なくともいくつかが、前記中間シート（１８２）を貫通するコネクタ（１８０）によって直列に接続される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の基板（１４）が、表面を完全に貫通する金属バイア（３０）を有し、前記ダイ（５６）が、前記ダイから放熱するために前記金属バイアに熱結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記導体（２８、１１６、１３８）が前記第１の基板（１４）の下面に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ダイ（５６）が、上部電極（５８）および下部電極（６０）を有する垂直ダイであり、前記第１の基板（１７６）が、前記第１の電極（１７８）の少なくともいくつかを有し、前記ダイが、前記第１の基板上の前記第１の電極に付着した少なくとも下部電極（６０）を有し、
前記第２の基板（１８４）が、前記第１の電極（１８６）の少なくともいくつかを有し、前記ダイが、前記第２の基板上の前記第１の電極に付着した少なくとも上部電極（５８）を有し、
前記方法が、
前記第１の基板上の前記第１の電極の少なくともいくつかに金属バイア（１８０）を付着させるステップをさらに含み、
前記中間シート（１８２）が、前記金属バイアの位置に対応するいくつかの穴を有し、
前記金属バイアが、前記第１の基板上の第１の電極（１７８）を前記第２の基板上の第１の電極（１８６）に接続して、ダイを直列に接続する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
各ダイ（５６）が、前記ダイが前記ダイの側壁を通ってのみ光を放射するように、前記ダイの上面を覆って形成された反射体（１０４）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記穴（６６）内の前記カプセル剤（７２）が、白色光を生成する波長変換材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記照明デバイスが、２×４フィートの天井照明器具を形成する可撓性のシートである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記照明デバイスをストリップ（２２５、６０６）状に形成するステップをさらに含み、各ストリップが、天井照明器具内でＴ８蛍光灯によって得られる光に類似の光を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
電極（５８）を有する第１の複数のパッケージされていない発光ダイ（５６、３５２）と、
前記発光ダイを挟み、前記照明デバイスから第１の方向に光を放射する第１の発光表面、および前記照明デバイスから前記第１の方向とは異なる第２の方向に光を放射する反対側の第２の発光表面を有する発光構造を形成する少なくとも第１の基板（１９０、３４６、３５８）および第２の基板（１９６、３４４、３５６）と、
前記発光ダイを電力源に接続するワイヤなしで前記発光ダイの前記電極に電気的に接続された前記少なくとも第１の基板および第２の基板上に形成された導体（３４０、３４２、１９４、１９８）と、
を備える双方向照明デバイス。
【請求項１４】
前記第１の基板（３４６）が、前記第１の基板上に形成された第１の導体（３４２）に電気的に接続された第１の接続位置を有し、
各ダイ（５６）が、少なくとも第１のダイ電極（５８）および第２のダイ電極（６０）を有し、前記第１のダイ電極が、前記ダイの１次光出力表面に形成され、
いくつかの前記ダイが、ワイヤボンドなしで前記第１の基板上の前記第１の接続位置の関連する１つと位置合わせされて電気的に接続された第１のダイ電極を有し、
前記第２の基板が、前記第２の基板上に形成された第２の導体（３４０）に電気的に接続された第２の接続位置を有し、
他の前記ダイが、ワイヤボンドなしで前記第２の基板上の前記第２の接続位置の関連する１つと位置合わせされて電気的に接続された第１のダイ電極を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板が、前記ダイの少なくとも前記１次光出力表面から異なる方向に光を放射する光出力表面を有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記第１の基板（３４６）と前記第２の基板（３４４）との間に中間層（６４）をさらに備える、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第１の基板と前記第２の基板が互いに直接接触し、前記第１の基板と前記第２の基板と間に中間層が位置しない、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記ダイの少なくともいくつかが、前記第１の導体（３４２）および前記第２の導体（３４０）によって直列に接続される、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第１の基板（３４６）を覆う中間層（６４）であって、前記ダイが関連する穴の壁によって取り囲まれるように、前記第１の基板上の前記ダイ（５６）の位置に対応する穴を有する中間層（６４）をさらに備え、
前記複数のダイが前記第１の基板（３４６）と前記第２の基板（３４４）との間に挟まれ、前記第１の基板（３４６）と前記第２の基板（３４４）との間に前記中間層が位置し、前記第１の導体（３４２）の部分および前記第２の導体（３４０）の部分が、ワイヤボンドを使用することなく、前記ダイの少なくともいくつかを直列に接続する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１の基板（１９０、３５８）と前記第２の基板（１９６、３５６）との間に挟まれた少なくとも第３の基板（３５１、３６０）をさらに備え、前記第３の基板が、前記第１の基板および前記第２の基板を通って光を反射する反射層（３６０）を有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第３の基板が、前記ダイ（５６）の少なくともいくつかを直列に相互接続するために表面に形成された第３の導体を有する、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記第１の基板（１９０）と前記第２の基板（１９６）との間に反射層（３６０）をさらに備え、いくつかの前記ダイ（５６）が、前記反射層と前記第１の基板の光出力表面との間に位置し、他の前記ダイが、前記反射層と前記第２の基板の光出力表面との間に位置する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記デバイス（３６２）が天井（３６４）からつり下げられ、前記第１の発光表面が前記天井の方を向き、前記第２の発光表面が前記天井から離れる方を向く、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項２３】
第１の基板（５０４）と、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５００）であって、各ダイが少なくとも第１のダイ電極（５０８）および第２のダイ電極を有する、ダイ（５００）と、
第２の基板（５０２）と、を備え、
前記複数のダイを前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟んで前記ダイをカプセル化し、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つが、スペーサ用のいかなる中間基板層も必要とすることなく、前記ダイの厚さに対して概ね共形をなし、前記ダイの少なくともいくつかの間の電気的接続が、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つによって支持された導体（５０６、５２０）によって形成され、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つが、光を放射するための光通過位置を有する、照明デバイス。
【請求項２４】
前記第１の基板（５０４）が、前記第１の基板上に形成された第１の導体（５２０）に電気的に接続された第１の接続位置を有し、
関連するダイ（５００）の前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の基板上の関連する第１の接続位置と位置合わせされて電気的に接続され、
前記第２の基板（５０２）が、前記第２の基板上に形成された第２の導体（５０６）に電気的に接続された第２の接続位置を有し、関連するダイの前記第２のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第２の基板上の関連する第２の接続位置と位置合わせされて電気的に接続され、
ワイヤボンドを使用することなく、前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の導体の部分と前記第２の導体の部分が重複して電気的に接続され（５２２）、前記ダイの直列接続を生じさせる、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記第１の導体（５２０）が、前記ダイ（５００）から離れて第１の領域まで延び、前記第２の導体（５０６）が、前記ダイから離れて第２の領域まで延び、前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の領域と前記第２の領域が位置合わせされ、前記第１の導体と第２の導体との間に電気接触が生じる、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記ダイ（５００）が、第１の表面上のカソード電極と、反対側の表面上のアノード電極（５０８）とを有する垂直ダイオードであり、前記第１の導体（５２０）の少なくともいくつかが前記カソード電極に接続され、前記第２の導体（５０６）の少なくともいくつかが前記アノード電極に接続され、前記ダイが前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれたとき、前記第１の導体が前記第２の導体と位置合わせされ、第１のダイのアノードを隣接する第２のダイのカソードに接続して、前記第１のダイと前記第２のダイを直列に接続する、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記第１の基板（５０４）および第２の基板（５０２）の少なくとも１つが、前記ダイ（５００）の厚さに対して共形をなすときに変形する変形可能な材料から形成される、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記ダイ（５００）の周りのあらゆる空隙を充填して前記ダイをカプセル化するカプセル剤をさらに備える、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２９】
白色光を生じさせるために前記第２の基板（５０２）の表面を覆って蛍光体をさらに備える、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記第１の基板（５０４）が、前記第２の基板（５０２）を通って光を反射する少なくとも１つの反射体を備える、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記ダイを挟むように前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の基板と前記第２の基板が位置合わせされるように、前記第１の基板（５０４）の第１の縁部と前記第２の基板（５０２）の第２の縁部がともに接続される、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３２】
複数の直列接続されたダイストリングを並列に接続させる電気的接続をさらに備える、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３３】
第１の導体パターン（８８４）が形成された第１の層（８８２）と、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５００）であって、各ダイが、少なくとも第１のダイ電極および第２のダイ電極を有し、前記ＬＥＤダイが前記第１の層上に支持され、各ＬＥＤダイの前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の層上の前記第１の導体パターンに電気的に接続される、ダイ（５００）と、
前記ＬＥＤダイの上にある第２の層（８８６）であって、前記ＬＥＤダイの少なくとも前記第２のダイ電極を覆って第１の開口を有する第２の層と、
前記第２の層の上にあり、前記第１の開口を通って前記第２のダイ電極と電気的に接触する導体層（８９０）であって、複数の前記ＬＥＤダイを直列に接続する導体層と、
を備える照明デバイス。
【請求項３４】
前記第２の層（８８６）がまた、前記第１の導体パターン（８８４）の部分を覆って第２の開口を有し、前記導体層（８９０）が、前記第２の開口を通って前記第１の導体パターンと電気的に接触して、前記複数のＬＥＤダイを直列に接続する、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記第１の導体パターン（１７８）と前記第２の層（８７０）との間に延びる導電インタコネクタ（１８０）をさらに備え、前記導体層が、前記インタコネクタを電気的に接触させることによって、前記第２の開口を通って前記第１の導体パターンと電気的に接触する、請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記導体層が形成される前に、前記第１の開口が金属鋲で充填される、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記第２の層（８９４）が、前記ＬＥＤダイ（５００）の外面に対して共形をなし、前記ＬＥＤダイをカプセル化する、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記第２の層（８８６）が、前記ＬＥＤダイ（５００）からの光を白色光に変換するための波長変換材料を含む、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記第１の層（８８２）および前記第２の層（８８６）が、１列の直列接続されたＬＥＤダイ（５００）を間に挟むストリップである、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項４０】
発光構造を形成する方法であって、
第１の導体パターン（８８４）が形成された第１の層（８８２）を設けるステップと、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５００）を設けるステップであって、各ダイが少なくとも第１のダイ電極および第２のダイ電極を有する、設けるステップと、
ワイヤボンドなしで各ＬＥＤダイの前記第１のダイ電極を前記第１の層上の前記第１の導体パターンに接合するステップと、
前記ＬＥＤダイを覆って光透過性の第２の層（８８６）を適用するステップであって、前記第２の層が誘電体材料から形成される、適用するステップと、
前記ＬＥＤダイの少なくとも前記第２のダイ電極を覆って前記第２の層内に第１の開口を形成するステップと、
前記第２の層の上にあり、前記第１の開口を通って前記第２のダイ電極と電気的に接触する導体層（８９０）を形成するステップであって、前記導体層が複数の前記ＬＥＤダイを直列に接続する、形成するステップと、を含む方法。
【請求項４１】
前記第１の導体パターン（８８４）の部分を覆って前記第２の層（８８６）内に第２の開口を形成するステップと、
前記第２の開口を通って前記第１の導体パターンと電気的に接触して前記複数のＬＥＤダイを直列に接続するように前記導体層（８９０）を形成するステップと、
をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の開口を形成するステップが、前記第２の層（８８６）を貫通する穴を形成するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記ＬＥＤダイを覆って前記第２の層を適用する前に、前記第２のダイ電極に金属鋲を取り付けるステップと、
前記第２の層（８８６）の上にあり、前記金属鋲を通って前記第２のダイ電極と電気的に接触する前記導体層（８９０）を形成するステップと、
をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記ＬＥＤダイ（５００）を覆って前記第２の層（８９４）を適用するステップが、前記ＬＥＤダイを覆って液体または軟化させた第２の層材料を適用して前記ＬＥＤダイをカプセル化するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記第２の層内に第１の開口を形成するステップが、前記第２の層内にレーザで穴を開けるステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２の層（８９４）内に第１の開口を形成するステップが、
前記第２のダイ電極を覆ってポスト（９１０）を形成するステップと、
前記ＬＥＤダイ（５００）を覆って、また前記ポストの周りに、前記第２の層（８９４）を適用するステップと、
前記ポストを除去して前記第２の層内に穴を生じさせるステップと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
前記第２の層（８７０）の上にある前記導体層（８８０）を形成するステップが、シード層（８７６）を形成して前記シード層をめっきするステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記第２の層（８８６）の上にある前記導体層（８９０）を形成するステップが、前記導体層を印刷するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記第２の層（９１６）の上にある前記導体層（９２４）を形成するステップが、
溝および穴を有する誘電体層（９１６）を形成するステップと、
前記誘電体層を覆って前記導体層（９２４）を堆積させるステップと、
前記導体層の上部部分をエッチングしながら、前記溝および穴内に前記導体層を残して、前記複数のＬＥＤダイ（５００）を直列に相互接続するステップと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５０】
前記発光構造に白色光を放射させるように、前記ＬＥＤダイ（５００）の上に波長変換層を設けるステップをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項５１】
前記発光構造が、１列の直列接続されたＬＥＤダイを備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項５２】
第１の接続位置を有する第１の基板（１９０）であって、前記第１の接続位置が、前記第１の基板上に形成された第１の導体（１９４）に電気的に接続される、第１の基板（１９０）と、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５６）であって、各ダイが少なくとも第１のダイ電極および第２のダイ電極を有し、関連するダイの前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の基板上の関連する第１の接続位置と位置合わせされて電気的に接続される、ダイ（５６）と、
第２の接続位置を有する第２の基板（１９６）であって、前記第２の接続位置が、前記第２の基板上に形成された第２の導体（１９８）に電気的に接続され、関連するダイの前記第２のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第２の基板上の関連する第２の接続位置と実質上位置合わせされて電気的に接続される、第２の基板（１９６）と、を備え、
前記複数のダイが前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、ワイヤボンドを使用することなく、前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の導体の部分と前記第２の導体の部分が重複して電気的に接続され、前記ダイの直列接続を生じさせ、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つが、光を放射する光通過位置を有する、照明デバイス。
【請求項５３】
前記第１の導体（１９４）の前記部分と前記第２の導体（１９８）の前記部分が電気的に接続され、前記第１の基板と前記第２の基板との間に介在層が挟まれない、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５４】
前記第１の基板（１９０）が、前記ダイ（５６）の厚さの少なくとも一部分を収容するくぼみ（１９２）を有する、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５５】
前記第２の基板（２２２）が、前記ダイ（５６）の厚さの少なくとも一部分を収容するくぼみを有する、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５６】
前記第１の基板（５０２）および前記第２の基板（５０４）が実質上平坦であり、前記ダイ（５００）が、前記第１の基板または第２の基板内に前記ダイ用のいかなるくぼみもなく、前記第１の基板および第２の基板によって厚さを収容するのに十分なほど薄い、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５７】
前記第１の導体（１９４）が、前記ダイ（５６）から離れて第１の領域まで延び、前記第２の導体（１９８）が、前記ダイから離れて第２の領域まで延び、前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の領域と前記第２の領域が実質上位置合わせされ、前記第１の導体と第２の導体との間に電気接触が生じる、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５８】
前記ダイ（５６）が、第１の表面上の第１のダイ電極と、反対側の表面上の第２のダイ電極とを有する垂直ダイオードであり、前記第１の導体（１９４）の少なくともいくつかが前記第１のダイ電極に接続され、前記第２の導体（１９８）の少なくともいくつかが前記第２のダイ電極に接続され、前記ダイが前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれたとき、前記第１の導体が前記第２の導体と位置合わせされ、第１のダイの前記第１のダイ電極と隣接する第２のダイの前記第２のダイ電極を接続して、前記第１のダイと前記第２のダイを直列に接続する、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項５９】
前記第２の基板（２２２）が、丸い発光表面を有する、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項６０】
前記ダイの少なくともいくつかが、前記第１の基板または第２の基板内に形成された１つまたは複数のくぼみ（１９２、２２０）内に少なくとも部分的に位置し、前記デバイスが、ダイの周りの関連するくぼみを実質上充填して前記ダイをカプセル化するカプセル剤をさらに備える、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項６１】
前記第１の基板（２２４）が、前記第２の基板（２２２）を通って光を反射する少なくとも１つの反射体（１９９）を備える、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項６２】
光波長の代替組成を生じさせるために、前記第２の基板（２１６）の前記表面の少なくとも一部分を覆って波長変換材料（２１８）をさらに備える、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項６３】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記ダイを挟むように前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の基板と前記第２の基板が位置合わせされるように、前記第１の基板（２４０）の第１の縁部の少なくとも一部分と前記第２の基板（２４２）の第２の縁部の少なくとも一部分がともに接続される（２４４）、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項６４】
前記第１の基板（２２６）が前記第２の基板（２２２）より広く、前記デバイスが、前記第１の基板を覆って取り付けられた複数の第３の基板をさらに備え、各第３の基板が、光を放射する光通過位置を有し、各第３の基板が、前記第１の基板上の前記第１の導体が各第３の基板上の第３の導体に接触することによって直列に接続された複数の前記発光ダイを挟む、請求項５２に記載のデバイス。
【請求項６５】
第１の接続位置を有する第１の基板（１７６）であって、前記第１の接続位置が、前記第１の基板上に形成された第１の導体（１７８）に電気的に接続される、第１の基板（１７６）と、
複数のパッケージされていない発光ダイ（５６）であって、各ダイが少なくとも第１のダイ電極（６０）および第２のダイ電極（５８）を有し、関連するダイの前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の基板上の関連する第１の接続位置と位置合わせされて電気的に接続される、発光ダイ（５６）と、
前記第１の基板を覆う中間層（１８２）であって、前記第１の基板上の前記ダイの位置に対応する穴を有し、前記ダイ（５６）が関連する穴の壁によって取り囲まれ、
電気インタコネクタ（１８０）の位置に対応し、前記中間層の厚さを実質上貫通する穴も有する、中間層と、
第２の接続位置を有する第２の基板（１８４）であって、前記第２の接続位置が、前記第２の基板上に形成された第２の導体（１８６）に電気的に接続され、関連するダイの前記第２のダイ電極（５８）が、ワイヤボンドなしで前記第２の基板上の関連する第２の接続位置と実質上位置合わせされて電気的に接続される、第２の基板（１８４）と、を備え、
前記複数のダイが前記第１の基板（１７６）と前記第２の基板（１８４）との間に挟まれ、前記中間層（１８２）が間に位置し、ワイヤボンドを使用することなく、前記第１の導体の部分と前記第２の導体の部分が、前記ダイの直列接続を生じさせるように前記電気インタコネクタ（１８０）によって相互接続され、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つが、光を放射する光通過位置を有する、照明デバイス。
【請求項６６】
前記電気インタコネクタ（１８０）が、関連する穴内に物理的に位置決めされた金属ユニットであり、前記第１の基板（１７６）上の関連する第１の接続位置および前記第２の基板（１８４）上の関連する第２の接続位置に接合される、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項６７】
前記電気インタコネクタ（１８０）が、前記穴内に堆積した金属を含む、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項６８】
前記第１の基板（１９０）が、前記ダイ（５６）の厚さの少なくとも一部分を収容するくぼみ（１９２）を有する、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項６９】
前記第２の基板が、前記ダイの厚さの少なくとも一部分を収容するくぼみを有する、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７０】
前記第１の導体（１７８）が、前記ダイから離れて第１の領域まで延び、前記第２の導体（１８６）が、前記ダイから離れて第２の領域まで延び、前記第１の基板（１７６）と前記第２の基板（１８４）を合わせたとき、前記第１の領域と前記第２の領域が前記金属インタコネクタ（１８０）で実質上位置合わせされ、前記第１の導体と第２の導体との間に電気接触が生じる、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７１】
前記第２の基板（２２２）が、丸い発光表面を有する、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７２】
前記ダイを含む前記穴が、前記ダイを実質上カプセル化するカプセル剤を含む、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７３】
光波長の代替組成を生じさせるために、前記ダイ（５６）の少なくともいくつかの近傍に波長変換材料（１８８）が設けられる、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７４】
複数の直列接続されたダイストリングを並列に接続させる電気的接続をさらに備える、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７５】
前記第２の基板（３００）が、前記第１の基板から離れて延びて、前記発光ダイ（５６）からの光を前記第１の基板から離れる方へ反射する側面反射体（３０８）を有する、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７６】
前記第１の基板（２２６）が前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）より広く、前記デバイスが、前記第１の基板を覆って取り付けられた複数の第３の基板（２１２、２１６、２２２）をさらに備え、各第３の基板が、光を放射する光通過位置を有し、各第３の基板が、前記第１の基板上の前記第１の導体が各第３の基板上の第３の導体に接触することによって直列に接続された複数の前記発光ダイ（５６）を挟む、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７７】
第３の導体を支持し、前記第１の基板（１７６）および前記第２の基板（１８４）を支持する第３の基板をさらに備え、前記第１の基板および前記第２の基板が、直列に接続された１列の前記ダイを挟み、前記第３の導体が、前記１列のダイを、基板対間に挟まれた前記第３の基板によって支持された他の列のダイに電気的に接続する、請求項６５に記載のデバイス。
【請求項７８】
第１の接続位置を有する第１の基板（２１０、２２４）であって、前記第１の接続位置が、前記第１の基板上に形成された第１の導体（２０６）に電気的に接続される、第１の基板（２１０、２２４）と、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５６）であって、各ダイが、少なくとも第１のダイ電極（６０）および第２のダイ電極（５８）を有し、関連するダイの前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の基板上の関連する第１の接続位置と位置合わせされて電気的に接続される、ダイ（５６）と、
第２の基板（２１２、２１６、２２２）と、を備え、
前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つが複数のへこみ（２２０）を有し、前記複数のへこみが、前記ダイの厚さの少なくとも一部分を収容し、
前記複数のダイが、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、前記第１の導体の部分が、ワイヤボンドを使用することなく、前記ダイの直列接続を生じさせ、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも１つが、光を放射する光通過位置を有する、照明デバイス。
【請求項７９】
前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）が、前記第２の基板上に形成された第２の導体（２０８）に電気的に接続された第２の接続位置を有し、関連するダイ（５６）の前記第２のダイ電極（５８）が、ワイヤボンドなしで前記第２の基板上の関連する第２の接続位置と位置合わせされて電気的に接続され、ワイヤボンドを使用することなく、前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の導体（２０６）の部分と前記第２の導体（２０８）の部分が実質上重複して電気的に接続され、前記ダイの直列接続を生じさせる、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８０】
前記第１の導体（２０６）の前記部分と前記第２の導体（２０８）の前記部分が電気的に接続され、前記第１の基板（２１０、２２４）と前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）との間に介在層が挟まれない、請求項７９に記載のデバイス。
【請求項８１】
前記ダイ５６が、第１の表面上の第１のダイ電極（６０）と、反対側の表面上の第２のダイ電極（５８）とを有する垂直ダイオードであり、前記第１の導体（２０６）の少なくともいくつかが前記第１のダイ電極に接続され、前記第２の導体（２０８）の少なくともいくつかが前記第２のダイ電極に接続され、前記ダイが前記第１の基板（２１０、２２４）と前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）との間に挟まれたとき、前記第１の導体が前記第２の導体と実質上位置合わせされ、第１のダイの前記第１のダイ電極と隣接する第２のダイの前記第２のダイ電極を接続して、前記第１のダイと前記第２のダイを直列に接続する、請求項７９に記載のデバイス。
【請求項８２】
前記第２の基板（２１６、２２２）の少なくとも一部分が、丸い発光表面を有する、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８３】
ダイの周りの関連するくぼみ（２２０）を実質上充填して前記ダイをカプセル化するカプセル剤をさらに備える、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８４】
光波長の代替組成を生じさせるために、前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）の表面の少なくとも一部分を覆って蛍光体（２１４、２１８）をさらに備える、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８５】
前記第１の基板（２２６）が前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）より広く、前記デバイスが、前記第１の基板を覆って取り付けられた複数の第３の基板をさらに備え、各第３の基板が、光を放射する光通過位置を有し、各第３の基板が、前記第１の基板上の少なくとも前記第１の導体の部分によって直列に接続された複数のＬＥＤダイを挟む、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８６】
前記第１の基板（２２６）と第２の基板（２１２、２１６、２２２）が、直列に接続された複数のＬＥＤダイを挟み、前記第１の基板と各第３の基板が、直列に接続された別個の複数のＬＥＤダイを挟む、請求項８５に記載のデバイス。
【請求項８７】
前記第３の基板によって挟まれた前記複数のＬＥＤダイが直列と並列の組合せで接続されるように、前記第１の基板（２２６）が、前記第３の基板によって挟まれた前記ＬＥＤダイの少なくともいくつかを並列に相互接続する複数の導体をさらに備える、請求項８６に記載のデバイス。
【請求項８８】
前記第１の基板（２１０、２２４）と前記第２の基板（２１２、２１６、２２２）が、第１のＬＥＤストリップ内に少なくとも単一の直列接続されたＬＥＤダイ列を挟み、前記デバイスが、
２つの基板間に挟まれた少なくとも１列の直列接続されたＬＥＤダイをそれぞれ含む追加のＬＥＤストリップと、
前記第１のＬＥＤストリップおよび前記追加のＬＥＤストリップが取り付けられる支持基板と、をさらに備え、
少なくとも前記第１のＬＥＤストリップの部分と少なくとも前記追加のＬＥＤストリップのいくつかの部分が、直列および並列の少なくとも１つで相互接続される、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項８９】
前記第１のＬＥＤストリップが、光を再誘導して所望の発光パターンを生じさせるための反射部分を有するように成形される、請求項８８に記載のデバイス。
【請求項９０】
前記ＬＥＤダイを挟む前に、前記第１の基板（２１０、２２４）および第２の基板（２１２、２１６、２２２）が事前に形成される、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項９１】
前記へこみが、前記第１の基板（２１０）内のみに形成される、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項９２】
前記へこみが、前記第２の基板（２２２）内のみに形成される、請求項７８に記載のデバイス。
【請求項９３】
第１の接続位置を有する第１の基板（２２６、２９２）であって、前記第１の接続位置が、前記第１の基板によって支持された第１の導体（２９８）に電気的に接続される、第１の基板（２２６、２９２）と、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５６）であって、各ダイが少なくとも第１のダイ電極（６０）および第２のダイ電極（５８）を有し、関連するダイの前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の基板（２９２）上の関連する第１の接続位置と位置合わせされて電気的に接続される、ダイ（５６）と、
前記ＬＥＤダイおよび第１の基板を覆う複数のストリップ（２１６、２２２、３００）であって、各ストリップが、少なくとも１群の直列接続されたＬＥＤダイを密閉し、前記群からの光に前記ストリップの表面を通過させ、前記第１の基板（２２６、２９２）が各ストリップより広く、前記ストリップが、前記第１の基板上にストリップのパターンを形成する、複数のストリップ（２１６、２２２、３００）と、を備え、
前記第１の導体（２９８）の部分が、ワイヤボンドを使用することなく、単一のストリップによってカプセル化された各群内で前記ダイの直列接続を生じさせ、前記第１の導体がまた、複数の群の前記直列接続されたＬＥＤダイを相互接続する、照明デバイス。
【請求項９４】
各ストリップ（３００）が、前記ストリップ上に形成された第２の導体（３０４）に電気的に接続された第２の接続位置を有し、関連するダイの前記第２のダイ電極（５８）が、ワイヤボンドなしで前記ストリップ上の関連する第２の接続位置と位置合わせされて電気的に接続され、ワイヤボンドを使用することなく、前記第１の基板（２９２）と前記ストリップを合わせたとき、前記第１の導体（２９８）の部分と前記第２の導体（３０４）の部分が重複して電気的に接続され、前記群内の前記ダイの直列接続を生じさせる、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９５】
前記第１の導体（２９８）の前記部分と前記第２の導体（３０４）の前記部分が電気的に接続され、前記第１の基板と前記ストリップとの間に介在層が挟まれない、請求項９４に記載のデバイス。
【請求項９６】
前記ダイが、第１の表面上の第１のダイ電極（６０）と、反対側の表面上の第２のダイ電極（５８）とを有する垂直ダイオード（５６）であり、前記第１の導体（２９８）の少なくともいくつかが前記第１のダイ電極に接続され、前記第２の導体（３０４）の少なくともいくつかが前記第２のダイ電極に接続され、前記ダイが前記第１の基板と前記ストリップとの間に挟まれたとき、前記第１の導体が前記第２の導体と実質上位置合わせされ、第１のダイの前記第１のダイ電極と隣接する第２のダイの前記第２のダイ電極を接続して、前記第１のダイと前記第２のダイを直列に接続する、請求項９４に記載のデバイス。
【請求項９７】
各ストリップ（２１６、２２２、３００）の少なくとも一部分が、丸い発光表面を有する、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９８】
各ストリップが、前記群内のＬＥＤダイの厚さの少なくとも一部分を収容する複数の空胴（２２０、３０２）を有する、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項９９】
前記ストリップが、前記ＬＥＤダイを覆ったとき、前記ＬＥＤダイの形状に対して共形をなす、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１００】
光波長の代替組成を生じさせるために、各ＬＥＤダイ位置に近接して波長変換材料（２８０）が選択的に設けられる、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１０１】
前記ストリップの表面の少なくとも一部分を覆って波長変換材料（３０６）をさらに備える、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１０２】
前記第１の基板（２９２）と各ストリップ（３００）が、少なくとも１列の線形に直列接続されたＬＥＤダイ（５６）を挟む、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１０３】
前記第１の導体（２９８）が、前記直列接続されたＬＥＤダイ群を少なくとも１つの並列構成で接続する、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１０４】
前記ストリップが、前記ＬＥＤダイを覆って付着した事前形成されたストリップである、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１０５】
前記ストリップが、光を再誘導して所望の発光パターンを生じさせるための反射部分を有するように成形される、請求項９３に記載のデバイス。
【請求項１０６】
第１の接続位置を有する第１の基板（２４０）であって、前記第１の接続位置が、前記第１の基板上に形成された第１の導体（２４６）に電気的に接続される、第１の基板（２４０）と、
複数のパッケージされていない発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ（５６）であって、各ダイが少なくとも第１のダイ電極（６０）および第２のダイ電極（５８）を有し、関連するダイの前記第１のダイ電極が、ワイヤボンドなしで前記第１の基板上の関連する第１の接続位置と位置合わせされて電気的に接続される、ダイ（５６）と、
前記ＬＥＤダイおよび第１の基板を覆って付着した第２の基板（２４２）であって、前記第１の基板と第２の基板が、少なくとも１群のＬＥＤダイを挟み、前記群を密閉するストリップを形成し、少なくとも前記第１の導体の部分が、前記群内の前記ＬＥＤダイを直列に接続する、第２の基板（２４２）と、を備え、
前記第２の基板（２４２）が、前記群からの光に前記ストリップの表面を通過させる、照明デバイス。
【請求項１０７】
前記第２の基板（２４２）が、前記第２の基板上に形成された第２の導体（２４８）に電気的に接続された第２の接続位置を有し、関連するダイの前記第２のダイ電極（５８）が、ワイヤボンドなしで前記第２の基板上の関連する第２の接続位置と位置合わせされて電気的に接続され、ワイヤボンドを使用することなく、前記第１の基板と前記第２の基板を合わせたとき、前記第１の導体の部分と前記第２の導体の部分が実質上重複して電気的に接続され、前記群内の前記ダイの直列接続を生じさせる、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１０８】
前記第１の導体（２４６）の前記部分と前記第２の導体（２４８）の前記部分が電気的に接続され、前記第１の基板（２４０）と前記第２の基板（２４２）との間に介在層が挟まれない、請求項１０７に記載のデバイス。
【請求項１０９】
前記ダイ（５６）が、第１の表面上の第１のダイ電極（６０）と、反対側の表面上の第２のダイ電極（５８）とを有する垂直ダイオードであり、前記第１の導体（２４６）の少なくともいくつかが前記第１のダイ電極に接続され、前記第２の導体（２４８）の少なくともいくつかが前記第２のダイ電極に接続され、前記ダイが前記第１の基板（２４０）と前記第２の基板（２４２）との間に挟まれたとき、前記第１の導体が前記第２の導体と位置合わせされ、第１のダイの前記第１のダイ電極と隣接する第２のダイの前記第２のダイ電極を接続して、前記第１のダイと前記第２のダイを直列に接続する、請求項１０７に記載のデバイス。
【請求項１１０】
前記ストリップの少なくとも一部分が、丸い発光表面（２４０、２４２）を有する、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１１１】
前記ストリップが、前記群内のＬＥＤダイの厚さの少なくとも一部分を収容する複数の空胴（２２０）を有する、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１１２】
前記ストリップが、前記ＬＥＤダイを挟んだとき、前記ＬＥＤダイの形状に対して共形をなす、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１１３】
少なくとも前記ストリップの表面の部分を覆って蛍光体（２１８、３０６）をさらに備える、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１１４】
前記第１の基板（２４０）と第２の基板（２４２）が、少なくとも１列の線形に直列接続されたＬＥＤダイを挟む、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１１５】
前記ストリップより広い第３の基板（２２６、２５０）をさらに備え、前記第３の基板上には、前記ストリップと、直列接続されたＬＥＤダイの追加のストリップ（２２５）とが取り付けられ、前記ストリップ内の前記ＬＥＤダイ群と前記追加のストリップの少なくともいくつかの中のＬＥＤダイ群が、電気的に相互接続される、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１１６】
前記第３の基板（２２６、２５０）が、前記ストリップ内の前記ＬＥＤダイ群と、前記追加のストリップの前記少なくともいくつかの中の前記ＬＥＤダイ群とを電気的に相互接続する第３の導体を支持する、請求項１１５に記載のデバイス。
【請求項１１７】
前記第３の導体が、前記ストリップ内の前記ＬＥＤダイ群と、前記追加のストリップの前記少なくともいくつかの中の前記ＬＥＤダイ群とを少なくとも並列に電気的に接続する、請求項１１６に記載のデバイス。
【請求項１１８】
前記第３の導体が、前記第３の基板（２２６、２５０）を覆うように形成される、請求項１１６に記載のデバイス。
【請求項１１９】
前記ＬＥＤダイを挟む前に、前記第１の基板（２４０）および第２の基板（２４２）が事前に形成される、請求項１０６に記載のデバイス。
【請求項１２０】
前記ストリップが、光を再誘導して所望の発光パターンを生じさせるための反射部分（３０８）を有するように成形される、請求項１０６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本ＰＣＴ出願は、Ｌｏｕｉｓ  Ｌｅｒｍａｎらによる「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｈｅｅｔ  ｏｒ  Ｓｔｒｉｐ  ｗｉｔｈ  ＬＥＤＳ  Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  Ｔｏｇｅｔｈｅｒ  ｉｎ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の２０１１年３月９日出願の米国特許出願第１３／０４４，４５６号に基づく。同願は、Ｌｏｕｉｓ  Ｌｅｒｍａｎらによる「Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｈｅｅｔ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｈｉｎ  ＬＥＤｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の２０１１年１月３１日出願の米国特許出願第１３／０１８，３３０号の一部継続出願であり、同願は、Ｌｏｕｉｓ  Ｌｅｒｍａｎらによる「Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｈｅｅｔ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の２０１０年１１月１日出願の米国特許出願第１２／９１７，３１９号の一部継続出願であり、同願は、Ｌｏｕｉｓ  Ｌｅｒｍａｎらによる「Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｈｅｅｔ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の２０１０年８月２７日出願の米国特許出願第１２／８７０，７６０号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は固体照明に関し、詳細には、全般照明に使用できる発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光ダイを含む光シートに関する。
【背景技術】
【０００３】
高電力のＬＥＤは、全般固体照明向けの従来の選択肢である。そのような高電力の白色ＬＥＤは極めて明るく、１００〜２００ルーメン／ワットの視感度を有することができる。単一の高電力ＬＥＤの入力電力は通常、０．５ワットより大きく、１０ワットより大きいこともある。そのようなＬＥＤは、面積が約１ｍｍ２しかないため、相当な熱を生成し、したがって必要とされるパッケージングはかなり複雑かつ高価である。裸の高電力ＬＥＤチップのコストは通常、＄１．００（たとえば、＄０．１０）を大きく下回るが、パッケージＬＥＤのコストは通常、＄１．５０〜＄３．００前後である。このため、高出力（たとえば、３０００ルーメンを超える）の固体照明器具は比較的高価であり、一般にオフィスで使用される標準的な２×４フィートの蛍光照明器具の代わりになる商品化可能な代替案ではない。さらに、オフィス環境（グレア制御が重要である）において高輝度点源を実質上均質で広角の発光に変換するのに必要な光学系は、極めて困難である。
【０００４】
大面積で高ルーメン出力の光源のコストを大幅に低減させるには、導体を有する下部シートと導体を有する上部透明シートとの間に、裸のＬＥＤダイスのアレイを挟むことが知られている。ＬＥＤは、１組の導体に接触する上部および下部電極を有する。これらの導体が通電すると、ＬＥＤは発光する。光シートは可撓性を有することができる。
【０００５】
Ｈｉｒｏｓｈｉによる特開昭６１−１９８６９０（１９８５年出願および１９８６年９月３日公開）は、薄いワイヤが形成されたプラスチックの透明前面基板を使用する光シートについて記載している。下部基板にも、薄いワイヤが形成される。下部基板上には、上部および下部電極を有する裸のＬＥＤチップのアレイが構成され、前面基板は、ＬＥＤチップの上に接着固定される。直交するワイヤが通電すると、その交差点にあるＬＥＤチップが発光する。
【０００６】
Ｈｉｒｏｈｉｓａによる特開平０８−１８１０５（１９９４年出願および１９９６年１月１９日公開）は、金属ストリップに接続された透明電極（ＩＴＯ）を有する透明前面基板を使用する光シートについて記載している。裏面基板には、金属導体がストリップ状に構成される。裏面基板上の金属導体には、はんだペーストおよびリフローなどを使用して、裸のＬＥＤチップの下部電極が接合される。ＬＥＤチップの周囲の裏面基板上に、「エポキシ熱溶融接着剤」が刻印される。次いで、エポキシ熱溶融接着剤内の内側領域を、液体のエポキシ成型樹脂で充填する。次いで、熱溶融接着剤を軟化させ、熱溶融接着剤および硬化した成型樹脂を使用して、ＬＥＤチップの上に前面基板を付着させる。対向する基板上の直交する金属導体ストリップに電流を印加すると、２つの導体の交差点にあるＬＥＤチップが通電する。一実施形態では、表面全体に前面および裏面導体／電極が形成されており、したがって、照明器として使用するには、すべてのＬＥＤチップを同時に通電させる。
【０００７】
Ｇｒａｍａｎｎの米国特許第６，０８７，６８０号（１９９７年１月３１日優先権主張、２０００年７月１１日発行）は、「弾塑性」の上部および下部基板を使用する光シートについて記載している。薄い金属導体ストリップおよび電極が、基板上にスパッタリングされ、または他の従来の方法で堆積される。裸のＬＥＤチップが、上部および下部電極を備える。導電接着剤を使用して、ＬＥＤチップの下部電極を下部基板電極に接着させる。「結合媒体」がＬＥＤチップ間の空間を充填し、光の抽出を増大させるために使用される。結合媒体は、エポキシ、樹脂、またはシリコーンなどの液体の接着剤とすることができる。次いで、上部基板はＬＥＤチップ上に付着され、接着剤結合媒体が基板をともに付着させ、ＬＥＤチップをカプセル化する。Ｇｒａｍａｎｎは、上部および下部基板が「塑性または弾性変形」の可能な「本質的にプラスチックから形成される構造化導電箔」であり、したがって光シートが可撓性を有すると記載している。
【０００８】
上述した初期の光シートに関して、Ｄａｎｉｅｌｓらの様々な特許が発行された。これらの特許には、米国特許第７，２１７，９５６号、第７，０５２，９２４号、第７，２５９，０３０号、第７，４２７，７８２号、および第７，４７６，５５７号が含まれる。可撓性の光シートを形成するＤａｎｉｅｌｓの基本的な処理は、次の通りである。上部および下部電極を有する裸のＬＥＤチップが設けられる。下部基板シートは、金属導体ストリップおよび電極を備える。熱溶融接着シートが別個に形成され、ＬＥＤチップは接着シート内へ埋め込まれる。透明の上部基板シートは、透明のＩＴＯ電極につながる金属導体ストリップを備える。ＬＥＤを含む接着シートは上部基板と下部基板との間に挟まれ、ＬＥＤチップの電極と対向する基板電極との間を電気的に接触させるように、熱および圧力を使用して３つの層がともに積層される。この処理は、連続するロールツーロール処理として実行される。特定の適用分野では、このロールは後に切断される。ＬＥＤチップは、標識を作り出すためのパターンで構成することができ、または照明を提供するためのアレイで構成することができる。
【０００９】
米国特許第７，２５９，０３０号に記載されているＤａｎｉｅｌｓの代替処理では、下部基板の上に接着導電シートが位置し、その上に、穴を有する両面接着シートが積層される。次いで穴の中にＬＥＤが配置され、両面接着シートの上に別の導電シートが積層される。次いで、導電シートの上に上部透明基板が積層される。積層処理の終わりに、ＬＥＤは並列に接続されるように、高圧ローラによって２つの導電層に電気的に接合される。
【００１０】
前述の従来技術に伴う問題には、１）ＬＥＤから熱を除去することがほとんどまたはまったく考慮されないこと、２）積層中に過剰な下方への圧力がＬＥＤにかかること、３）屈折率の違いによって内部全反射（ＴＩＲ）が引き起こされること、４）白色光を生じさせるための蛍光体をＬＥＤの上／周りに設けるのが困難であること、５）１つまたは複数のＬＥＤに障害（たとえば、短絡）が生じた場合に光シートを光学的に機能させかつ見た目に美しくすることが考慮されないこと、６）光シート領域全体にわたる光および色のむらが美しくないこと、７）製造が困難であること、８）ＬＥＤ電極の接合に信頼性が欠けること、９）広い光シートを作るには極めて高い積層圧力を必要とすること、１０）光吸収のために非効率的であること、１１）直列ＬＥＤストリングを作るのが困難であること、１２）ＬＥＤに対する電気駆動要件が実用的でないこと、ならびに１３）光シートがランベルトパターン以外で発光できないことが含まれる。前述の光シートには、他の欠点も伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６１−１９８６９０号公報
【特許文献２】特開平０８−１８１０５号公報
【特許文献３】米国特許第６，０８７，６８０号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２１７，９５６号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０５２，９２４号明細書
【特許文献６】米国特許第７，２５９，０３０号明細書
【特許文献７】米国特許第７，４２７，７８２号明細書
【特許文献８】米国特許第７，４７６，５５７号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫに関するデータシート
【非特許文献２】ｗｗｗ．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｉｎｋｊｅｔ．ｃｏｍ／ｅｎ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ａｓｐｘ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
標準的な蛍光灯器具に取って代わることができ、または他の照明用途に使用できる、費用効果の高い光シートが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従来技術に伴う欠点を克服する光シートおよび光シートを製作する技法について記載する。
【００１５】
一実施形態では、３〜４インチ×４フィートなどのストリップとして、または２×４フィートのシートなどの単一の大きなシート状で、フレキシブル回路が形成される。シートの下部には、１つまたは複数の電源に対するコネクタにつながるめっきされた銅トレースを使用して導体パターンが形成される。フレックス回路のうち、裸のＬＥＤチップが取り付けられる特定の領域では、フレックス回路を金属バイアが貫通し、フレックス回路の上面に電極パターンを形成する。一実施形態では、パターンは疑似ランダムパターンであり、したがって、いずれかのＬＥＤに障害（通常は短絡）が生じた場合、またはいずれかの電極接合に障害が生じた場合、暗いＬＥＤは目に見えなくなる。別の実施形態では、パターンは規則的なパターンである。光シートがＬＥＤの光を横方向に分散させる場合、光シート内で光が混合するため、暗いＬＥＤは目に見えなくなる。光シートが天井内に取り付けられたとき、ＬＥＤからの上昇する熱が光シートの上の空気によって除去されるため、金属バイアはＬＥＤのためのヒートシンクを提供する。金属バイアは、抽出する必要のある熱に応じて、任意の寸法または厚さとすることができる。
【００１６】
別の実施形態では、シートは、両面に誘電体被覆を有するアルミニウム層などの反射率の高い層を含む。反射シートには、導体および電極が形成されるようにパターンが形成される。アルミニウム層はまた、ＬＥＤの熱を横方向に分散させる働きをする。誘電体被覆は、比較的高い熱伝導性を有することができ、シートが非常に薄い（たとえば、１〜４ミルまたは１００ミクロン未満）ため、垂直方向の熱伝導は良好である。そのような反射膜は、ＬＥＤの光を光シートの光出力表面の方へ反射する。
【００１７】
上部および下部電極を有する裸のＬＥＤチップ（ダイスとも呼ばれる）が提供される。下部電極は、フレックス回路の上部を貫通する金属バイアに接合される。導電接着剤を使用することができ、またはＬＥＤは、超音波接合、はんだリフロー、もしくは他の接合技法によって接合することができる。一実施形態では、低電力（たとえば、６０〜７０ミリワット）の青色または紫外ＬＥＤが使用される。低電力ＬＥＤを使用すると、１）光シート内で数百個のＬＥＤを使用して光を分散させることができるため、２）低電力ＬＥＤが高電力のＬＥＤよりはるかに安価であるため、３）各ＬＥＤによって熱はほとんど生成されないため、４）少数のＬＥＤの障害は目に見えないため、５）複雑な光学系がなくても、局部的なＬＥＤの光とわずかに変動する色が混ざって、光シートから数フィートのところで実質上均質の光源をもたらすため、６）従来の蛍光体を使用して青色光を白色光に変換することができるため、７）長いストリップ状の多くの直列接続されたＬＥＤに電力供給するためにより高い電圧を使用して、導体を通じた電力損失を低減させることができるため、ならびに他の理由のため、有利である。
【００１８】
フレックス回路の上部を覆って、ＰＭＭＡシートまたは他の適した材料などの薄い透明シート（中間シート）が付着され、各ＬＥＤの周りに穴が形成される。中間シートは、光を上方へ反射するために、下面にプリズムなどの反射体、またはシート内に複屈折構造などの反射体を備える。中間シートの厚さは、積層処理中にＬＥＤにかかるあらゆる下方への圧力を制限する。ＬＥＤの上部電極は、中間シート内の穴を通ってわずかに突出することができ、または実質上同一平面とすることができる。中間シートは、薄いシリコーン層または他の接着もしくは接合技法によって、フレックス回路に固定することができる。
【００１９】
中間シートはまた、光を反射するためのアルミニウムなどの薄い反射層を下面に備えることができる。フレックス回路の導体はフレックス回路の下部に位置し、金属バイアは中間シートの穴の中だけに位置するため、中間シートの金属の反射表面は導体の短絡を引き起こさない。
【００２０】
一実施形態では、ＬＥＤは約８５〜２５０ミクロンの厚さを有し、ＬＥＤの周囲の中間シートは、これらのＬＥＤとほぼ同じ厚さである。
【００２１】
別の実施形態では、中間シートは誘電体シートであり、シート内にはＬＥＤの位置にカップが成型される。カップは、下部にＬＥＤが通過するための穴を有する。シートの表面はアルミニウムなどの反射層で被覆され、反射層は透明な誘電体層で被覆される。反射カップは、単一のＬＥＤから任意の発光パターンを生じさせるように形成される。そのような実施形態では、ＬＥＤの光は、中間シート内で混合されずに直接反射される。
【００２２】
次いで、ＬＥＤと中間シート内の穴（またはカップ）の壁との間の空間が、シリコーンと蛍光体との混合物で充填され、白色光を生じさせる。シリコーンは、ＬＥＤをカプセル化し、あらゆる空隙を除去する。シリコーンは屈折率の高いシリコーンであり、したがってＧａＮ  ＬＥＤ（高屈折率材料）からシリコーン／蛍光体へ、そして中間シートへ良好な光結合が得られる。光シート内の各ＬＥＤの周りの面積は、位置合わせが完全でないときでも同じである。ＬＥＤは、０．１０ｍｍ２〜１ｍｍ２程度とすることができ、中間シートの穴は、必要な蛍光体の量に応じて、約３ｍｍ以上の直径を有することができる。ＬＥＤが穴に対して中心に位置合わせされていない場合でも、片側からの青色光の増大は、反対側からの赤色−緑色光成分（すなわち黄色光成分）を増大させることによって相殺される。各ＬＥＤからの光と付近のＬＥＤからの光は中間シート内で混合され、光シートを出た後もさらに混合されて、実質上均質の白色光を形成する。
【００２３】
一実施形態では、ＬＥＤは、１００×１００ミクロン〜３００×３００ミクロン程度の上面面積、および８５〜２５０ミクロンの厚さを有する。したがって、相当な側面からの発光成分がある。
【００２４】
次いで、中間シートを覆って透明フレックス回路が積層され、上部フレックス回路は導体および電極パターンを有する。電極は、ＬＥＤの上部電極に接合するための導電接着剤を有することができる。フレックス回路上または中間シート上には、シートをともに付着させるためのシリコーン層を提供することができる。次いで、透明フレックス回路は高熱高圧下で積層され、ＬＥＤ電極と上部回路との間に良好な電気接触を生じさせる。中間シートは、積層中に下方への圧力が過剰にＬＥＤにかかるのを防止する。また中間シートにより、確実に光シートの厚さを均一にして光学的な歪みを回避する。
【００２５】
間近でみたときに各ＬＥＤの上に明るい青色のスポットが生じないように、上部フレックス回路の電極は、青色光を周囲の蛍光体内へ反射する比較的大きな拡散反射体（たとえば、銀）とすることができる。そのような大きな反射体はまた、シートに対する位置合わせ公差を低減させる。
【００２６】
各ＬＥＤを覆う反射体が使用されない場合でも、ＬＥＤは小さく、個別にはそれほど明るくないため、ＬＥＤの上面からの青色光は直接出力されて、ＬＥＤの周囲の蛍光体によって生成される赤色／緑色、すなわち黄色光と混合され、光シートからわずかな距離のところで白色光を生じさせることができる。
【００２７】
別法として、各ＬＥＤの上の上部フレックス回路の上面に、蛍光体をドットとして形成することができる。これにより、各ＬＥＤの上の青色スポットが回避されるはずである。このとき、ＬＥＤをカプセル化する穴の中の蛍光体／シリコーンは、ＬＥＤの側面からの光を変換するためだけに使用されるはずである。各ＬＥＤの上面からの光が上部フレックス回路から出て遠隔の蛍光体によって変換される場合、フレックス回路の電極は、ＩＴＯ層などのように透明とすることができる。代替実施形態では、中間シート内の穴の中に蛍光体が堆積されず、すべての変換は、上部フレックス回路の上面で遠隔の蛍光体層によって行われる。
【００２８】
一実施形態では、ＬＥＤチップはフリップチップであり、すべての電極および導体は下部基板上に形成される。これにより、ＬＥＤの直列接続が簡略化され、電極接合の信頼性が改善される。
【００２９】
上部および下部電極を有するＬＥＤチップによる直列接続の形成を容易にするために、ＬＥＤチップは下部基板上で上下交互に取り付けることができ、したがって、下部基板上の導体パターンを使用して、ＬＥＤチップのカソードを、隣接するＬＥＤチップのアノードに直列接続することができる。上部基板はまた、ＬＥＤを直列接続する導体パターンを有する。直列グループと並列グループを組み合わせて、電源要件を最適化することができる。
【００３０】
別の実施形態では、中間シートの正方形の穴の対向する壁に電極が形成される。次いで、上部および下部電極を有するＬＥＤチップが穴の中に垂直に挿入され、したがってＬＥＤ電極は、穴の壁に形成された対向する電極に接触する。穴の中に形成された電極は、中間シートの上面、下面、または両面まで延び、上部基板または下部基板上の導体パターンによって相互接続される。代替実施形態では、任意の直列接続または直列／並列接続に対する導体パターンが、中間シートの片面または両面に直接形成される。
【００３１】
別の実施形態では、中間シートはなく、上部および下部基板上に導体のパターンが形成される。基板の一方または両方は、ＬＥＤの厚さを収容するための空胴または溝を有する。次いで、２つの基板間に垂直ＬＥＤが挟まれる。ＬＥＤが十分に薄い場合、組立て処理は単に、ＬＥＤを入れるように材料を塑性変形させることに依拠できるため、ＬＥＤの厚さを収容する空胴は必要でない。対向する基板上の導体パターンは、挟むことで導体を接続し、隣接するＬＥＤを直列に結合させるようなパターンである。基板は、平坦なストリップもしくはシート、または丸めたストリップもしくはシート、あるいは平坦なストリップもしくはシートと丸めたストリップもしくはシートの組合せとして形成することができる。一実施形態では、挟んだ構造は、単一の直列接続されたＬＥＤストリングを含む可撓性の円筒または半円筒を形成する。可撓性のストリングは、所望の電源に応じて、他のストリングと直列に接続することができ、または他のストリングと並列に接続することができる。
【００３２】
光シートがストリップ状に形成される場合、各ストリップは独自の電源を使用することができ、モジュール式とすることができる。光シートをストリップ状で製作することによって、必要な積層圧力がより小さくなり、ストリップの幅全体にわたって積層圧力がより均一になる。ストリップは、オフィス環境における標準的な蛍光器具内の光源に取って代わるための、２×４フィートの光シート、またはさらには６インチ×４フィート以上の光シートなど、任意の寸法の光シートを作るために、互いに隣り合わせに構成することができる。所与の天井カットアウト内の蛍光器具は、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の線形の蛍光灯を含むことが一般的である。各光シートストリップは、単一の蛍光灯に取って代わることができ、類似の長さを有することができる。光シートのこの実施形態では、典型的な蛍光灯を交換するのに必要な約３０００ルーメンを生成することができ、様々な空間構成で必要な数のストリップを挿入することによって、照明用途に適した同じ柔軟性のルーメン出力を有する照明器具を製造することが可能である。光シートの特定の設計により、光シートをモジュール式の費用効果の高い解決策とすることができる。
【００３３】
別法として、蛍光器具のための標準的な天井格子構成は、６インチ×４フィート、１×４フィート、２×４フィート、および２×２フィートなどの個別の寸法で販売されることが知られている。それぞれ１５００ルーメンの狭い２フィートのストリップの使用を標準的なモジュール式の寸法と見なすことが可能であり、場合によってはこれらのそれぞれの構成内で構築ブロックとして使用することができる。したがって、最終器具の製造業者は、単一の寸法の構成要素を備蓄し、それによっておそらく、大部分の用途で見られるあらゆるタイプのランプ構成および幾何形状を作ることができる。
【００３４】
器具内の様々な光ストリップは、関連する光ストリップからピーク強度の光を任意の角度で誘導するように、異なる角度で傾斜させることができる。これにより、光器具自体から離れた遠視野において光の分布を成形および変調する複合器具の能力が大きく広がる。
【００３５】
別法として、それ自体囲いのない器具である、単一の２×４フィートの光シート（または任意の寸法のシート）を用いることができる。
【００３６】
２×４フィートの蛍光照明器具など、照明器具が相当な表面積を提供する場合、多くのより小さいＬＥＤ源を混ぜ合わせるための相当な余裕が生じ、したがって、熱が非常に局部化されて管理するのがより困難なレトロフィット電球またはスポット光タイプの光源より、局部的な熱的条件がうまく管理される。
【００３７】
光シートは、周囲の太陽光が存在するときは自動的に減光するように容易に制御され、したがって全体的なエネルギー消費は大きく低減される。個々の光シートが直列ストリングと並列ストリングの組合せを有することができるため、光シートの一部で局部的な減光を生じさせることも可能である。本明細書では、他のエネルギー節約技法についても論じる。
【００３８】
光シート内で使用されるＬＥＤは、従来のＬＥＤとすることができ、またはレーザダイオード、超放射型発光ダイオードなどの任意のタイプの半導体発光デバイスとすることができる。チップがダイオードではない固体デバイスの開発に関しては取り組みがなされており、本発明は、そのようなデバイスも同様に含む。
【００３９】
可撓性の光シートは、支持枠内で平坦に構成することができ、またはこの光シートは、より多くの光を誘導するように弓形に湾曲させることができる。異なる用途に対して、様々な形状の光シートを使用することができる。上部フレックス回路シートまたは中間シート内には、光を視準するため、光を分散させるため、光を混合するため、または任意の他の光学的機能を提供するための光学的特徴を成型することができる。
【００４０】
反射笠状の光シートを使用する、または天井からつり下げるなどの一部の用途では、光シートは双方向である。
【００４１】
双方向光シートの一実施形態では、上方への放射はＵＶであり、通気孔またはエアリターンダクトなどから、空気を殺菌する。下からの放射は通常、実質上白色光である。
【００４２】
別の実施形態では、ＬＥＤは、上部基板内に形成された溝または空胴内にスナップで取り付けられるスナップイン基板に取り付けられる。電気的接続は、スナップイン嵌合によって自動的に行われる。
【００４３】
光ストリップは、標準的な蛍光灯器具を使用してＬＥＤを支持して電力供給する標準的な蛍光管の形状因子内に位置することができる。一実施形態では、管の形状因子は平坦な上部を有し、この上部に光ストリップが取り付けられる。平坦な上部には周囲の空気が直接接触して光ストリップを冷却し、または平坦な上部と空気との間に中間層を設けることができる。管内の様々な光ストリップの可変の発光パターンにより、管は任意の発光パターンを有することができる。
【００４４】
ＬＥＤから熱を除去する様々な技法についても記載する。
【００４５】
ＬＥＤダイをカプセル化する新規な方法も開示される。一実施形態では、上部基板内に、各ＬＥＤダイの周りの空間と位置合わせされた穴が形成される。ＬＥＤダイの上に上部基板が付着された後、上部基板内の穴を介して空間内へカプセル剤が注入される。空間がカプセル剤によって充填されるため、いくつかの穴を通って空間から空気を逃すことができる。
【００４６】
別の方法では、垂直ＬＥＤの下部電極（たとえば、アノード）が、フレキシブル回路上の金属パッドに接合される。次いで、その上に上部基板層が積層され、噴霧され、または他の方法によって堆積される。上部基板上には、金属トレースを事前に形成する必要はない。レーザまたは他の材料切削手順は、上部基板内に狭い穴を開けて垂直ＬＥＤの上部コンタクトを露出させ、ＬＥＤの下部電極につながる導体を露出させるように、自動的に制御される。次いで、金属または他の導体が、印刷、スパッタリング、めっきなどによって穴の中および上部基板の上に堆積され、ＬＥＤ間の直列接続を形成する。したがって、相互接続は、下部フレキシブル回路上の導体と外部の導体を組み合わせることによって実行される。
【００４７】
レーザではなく、外部の導体が接触する領域を覆って、フォトレジストポストを形成することもできる。次いで、上部基板が形成され、ポストは除去される。次いで、開口内に金属が堆積され、ＬＥＤを相互接続させるように形成される。上部基板がポストの上にある一実施形態では、化学機械研磨（ＣＭＰ）ステップを実行してポストを露出させることができ、したがってポストを別の処理で除去することができる。
【００４８】
別の実施形態では、上部基板が堆積される前に、ＬＥＤ電極および他の導体に金属鋲が付着される。次いで、上部基板が鋲まで研磨され、鋲は、上部基板の表面に形成された金属パターンによって電気的に相互接続される。
【００４９】
別の実施形態では、ＣＭＰを使用して、溝および穴の中に金属が形成されたパターン付きの誘電体層を薄くする。残留する金属は、ＬＥＤ間の外部相互接続を形成する。
【００５０】
本明細書では、他の変形形態についても記載する。
【００５１】
下記の図面は、本発明のいくつかの可能な例について説明するために提示される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態による光シートの光出力側の一部分の簡略化された斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による光シートの下部の一部分の簡略化された斜視図である。
【図３Ａ】可撓性の下部基板が導体および電極を有し、電極が基板を通って熱を伝導するバイアであることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図３Ｂ】反射下部基板が導体および電極を有し、反射体をアルミニウム層とすることができることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図３Ｃ】反射下部基板が導体および電極を有し、反射体が誘電体であり、電極が基板を通って熱を伝導するバイアであることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図４】基板電極を覆って導電接着剤が分注されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図５】青色光を放射する裸のＬＥＤチップが基板電極に付着されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図６】ＬＥＤのための穴を有する透明中間シートの斜視図であり、シートは任意選択で、反射下面を有することができる。
【図７】下部基板を覆って中間シートを付着させることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図８Ａ】ＬＥＤの周囲の穴をシリコーン／蛍光体の混合物で充填してＬＥＤをカプセル化することを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図８Ｂ】ＬＥＤの周囲の穴がシリコーン／蛍光体の混合物で充填され、光シートの光出力表面の方へ光を反射するように穴が先細りすることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図８Ｃ】中間シートが各ＬＥＤの周囲にカップを有するように成型され、光シートの光出力表面の方へ光を反射するようにカップ上に反射層が形成されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図８Ｄ】中間シートが蛍光体から形成され、または中間シート内に注入された蛍光体粉末を有することを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図８Ｅ】チップの任意の側面でＬＥＤチップを蛍光体で事前に被覆できることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図９】導体パターンおよび電極パターンを有する上部透明基板の斜視図であり、電極は反射性または透明とすることができる。
【図１０】ＬＥＤの上部電極を覆って導電接着剤が分注されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１１】ＬＥＤを覆って上部基板が積層され、中間シート内へ成型されたプリズムによって、側面からの光が光シートの光出力表面を通って反射されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１２Ａ】上部基板がＬＥＤを覆って積層され、側面からの光が赤色と緑色を組み合わせた光、すなわち黄色光、または白色光に変換され、光シートの光出力表面を通って反射されるのに対して、ＬＥＤからの青色光は、上部透明基板上の透明電極を直接透過し、変換された光と混合されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１２Ｂ】上部基板がＬＥＤを覆って積層され、ＬＥＤの上に反射体が位置し、したがってすべての光が蛍光体によって白色光に変換され、光シートの光出力表面を通って反射されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１２Ｃ】上部基板がＬＥＤを覆って積層され、ＬＥＤの周囲の蛍光体によって側面からの光が白色光に変換され、ＬＥＤを覆う遠隔の蛍光体層によって上部からの光が白色光に変換されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１２Ｄ】上部基板がＬＥＤを覆って積層され、ＬＥＤが反射カップ内に位置決めされ、ＬＥＤを覆う大きな蛍光体層によって側面からの光および上部からの光が白色光に変換されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１３】光シート内でフリップチップＬＥＤを使用し、本明細書に記載の実施形態のいずれかでフリップチップを使用できることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１４】下部基板上に交互のＬＥＤを逆に取り付けてＬＥＤ間の直列接続を実現することを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１５】中間シートの穴の対向する壁上に、ＬＥＤの上部および下部電極に接触するための電極が形成されることを示す図である。
【図１６】中間シートの穴内へ挿入されたＬＥＤと中間シート上の電極を、いずれかの層上で導体パターンによってともに相互接続し、これらのＬＥＤを直列と並列の任意の組合せで接続することを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１７】２つの光線が中間シート上の反射電極またはＬＥＤの下部反射電極から反射され、蛍光体層によって白色光に変換されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１８】中間シートの対向する表面上、または上部および下部基板の表面上に、ＬＥＤを相互接続する導体が形成される代替実施形態を示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１９Ａ】下部電極に接合されて中間層を貫通する金属バイアによって、ＬＥＤが直列に接続されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図１９Ｂ】下部電極に接合されて中間層を貫通する金属バイアによって、ＬＥＤが直列に接続されることを示す、図１の線３−３に沿って様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す横断面図である。
【図２０Ａ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、下部基板内にチャネルまたは空胴が形成され、２つの対向する基板上で導体によって直列接続が行われる、光シートまたはストリップの横断面図である。
【図２０Ｂ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、下部基板内にチャネルまたは空胴が形成され、２つの対向する基板上で導体によって直列接続が行われる、光シートまたはストリップの横断面図である。
【図２０Ｃ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、アノード導体とカソード導体の重複を示す図２０Ｂの構造の下向き透明図である。
【図２０Ｄ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、図２０Ｂの光シートまたはストリップ内で複数の直列ＬＥＤストリングが接続されることを示す図である。
【図２１Ａ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、２つの基板間に挟まれた直列ＬＥＤストリングを含む構造の横断面図である。
【図２１Ｂ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、アノード導体とカソード導体の重複を示す図２１Ａの構造の下向きの図である。
【図２１Ｃ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、図２１Ａの挟まれたＬＥＤを示す図である。
【図２２】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、基板構造が半球形の上部基板を有し、この構造が２つの基板間に挟まれた直列ＬＥＤストリングを含む、横断面図である。
【図２３Ａ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、基板構造において上部基板内にチャネルまたは空胴が形成され、この構造が２つの基板間に挟まれた直列ＬＥＤストリングを含む、横断面図である。
【図２３Ｂ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、基板構造において上部基板内にチャネルまたは空胴が形成され、この構造が２つの基板間に挟まれた直列ＬＥＤストリングを含み、上部基板の外側表面上で外部蛍光体層を使用することも示す、横断面図である。
【図２４】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、図２０〜２３の基板構造内に位置することができる直列ＬＥＤストリングの概略図である。
【図２５】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、単一の基板構造、または複数の基板構造を支持する支持ベースの下向きの図である。
【図２６Ａ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、２つの基板が狭い領域によってともに接続され、したがってこれらの基板がＬＥＤストリングを挟むことができる、横断面図である。
【図２６Ｂ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、図２６Ａの基板の斜視図である。
【図２６Ｃ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、図２６Ａの構造が支持ベース内の反射溝内に支持されることを示す図である。
【図２７】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、ＬＥＤがチップの対向する側面から発光し、この構造が２つの基板間に挟まれた直列ＬＥＤストリングを含む、横断面図である。
【図２８】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、上部基板上にＬＥＤチップの上部を覆って蛍光体が設けられる蛍光体技法を示し、上部基板を覆って任意の所望の発光パターンを生じさせる光学シートも示す図である。
【図２９】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、半球形の遠隔蛍光体と、側面からの光を光出力表面の方へ反射する反射溝とを有するように形成された上部基板を示す図である。
【図３０Ａ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、電源または別のＬＥＤストリングへの接続のために、下部基板が、上部および下部基板上のアノードおよびカソード導体につながる接続端子を提供するように延びる、シートまたはストリップの端部を示す図である。
【図３０Ｂ】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、シートまたはストリップの１つの端部に位置する接続端子の一例を示す図３０Ａの下向きの図である。
【図３１】中間シートが使用されない別の実施形態を示す、ストリップ内の２つの直列ＬＥＤストリングの端部に位置するアノードおよびカソード接続端子を示し、これらのストリングを直列もしくは並列にともに接続することができ、または他のストリップ内の他のストリングに接続することができ、あるいは電源に接続することができる、ＬＥＤのより長いストリップの一部分の側面図である。
【図３２】光を選択的に誘導するように可撓性の光シートストリップまたはシートを支持する枠の斜視図である。
【図３３】双方向の発光パターンを生じさせるように、光シート内で反対側に取り付けられたＬＥＤダイを示す図である。
【図３４】双方向の発光パターンを生じさせるように、共通の中間基板を使用できる裏面と裏面を合わせた２つの光シートを示す図である。
【図３５】双方向の発光パターンを生じさせるように、裏面と裏面を合わせた２つの光シートの別の実施形態を示す図である。
【図３６】天井からつり下げられた双方向光シートを示す図である。
【図３７Ａ】ＬＥＤストリップまたは単一のＬＥＤモジュールとすることができる、スナップインＬＥＤダイ基板の横断面図である。
【図３７Ｂ】ＬＥＤダイを直列に接続するように上部基板上に形成された直列接続を示す図である。
【図３８】相手側の下部基板を覆って複数の上部基板をどのようにスナップで取り付けることができるかを示す図である。
【図３９】照らすべき対象の方へ側面からの光を反射するために、下部基板がＬＥＤストリップの長さに沿って１つまたは複数の湾曲した反射体を含むことができることを示し、上部基板の形状を、下部基板を覆うドーム状または拡大ドーム構造にすることができることも示す図である。
【図４０】ＬＥＤダイ基板が導電接着剤またははんだリフローによって定位置に固定されることを除いて、図３７Ａに類似の図である。
【図４１】双方向光シートのうち、通気孔の前に位置決めされたわずかな部分を示し、上部放射は空気を殺菌するためのＵＶであり、下部放射は照明のための実質上白色光である、図である。
【図４２】図４１に類似しているが、空気が光シートを通って流れることができ、光シートは天井パネルとして設置することができる、図である。
【図４３】上部基板内でＬＥＤとは反対側の表面に光学系をどのように形成できるかを示す図である。
【図４４】赤色、緑色、および青色のＬＥＤ、もしくは赤色、緑色、青色、および白色のＬＥＤ、またはこれらの組合せが光シートを構成でき、任意の白色点を実現するように制御可能とすることができることを示す図である。
【図４５】青色および赤外のＬＥＤが光シートを構成でき、青色ＬＥＤは白色光を生成するために使用され、赤外ＬＥＤは、監視カメラ用に低エネルギーの照明を提供するために、運動センサなどに応答して青色ＬＥＤがオフの間のみ通電されることを示す図である。
【図４６Ａ】上部および下部基板内にＬＥＤの電極を露出させるための開口を切除するレーザを示す図である。
【図４６Ｂ】図４６Ａの開口が金属もしくは金属充填エポキシまたは印刷材料で充填されて硬化され、ＬＥＤに電気的に接触して放熱を提供することを示す図である。
【図４７Ａ】ＬＥＤが取り付けられ、自動ピックアンドプレース機の高い位置決め精度を使用するために小さい電極が基板電極に位置合わせされることを示す図である。
【図４７Ｂ】図４７ＡのＬＥＤが、ＬＥＤが薄いため、いかなる空胴または中間層もなく２つの基板間に挟まれることを示し、ＬＥＤ間の直列接続が、基板上に形成された導体によって自動的に行われる、図である。
【図４７Ｃ】ＬＥＤ間の直列接続を示す図４７Ｂの上向きの図である。
【図４８】標準的な蛍光灯器具内で使用するために、任意の実施形態のＬＥＤストリップをどのように透明または拡散管内で位置決めできるかを示す、照明構造の斜視図である。
【図４９】ＬＥＤストリップを支持して周囲の空気への熱伝達を改善する平坦な表面または任意の他の円筒形以外の特徴を有するように、管の形状因子をどのように変化させることができるかを示す図である。
【図５０】光ストリップが管の平坦な上面によって支持され、平坦な表面内の穴およびＬＥＤストリップ内の穴を通って熱が逃れる、図４１の照明構造を組み込む器具の横断面図である。
【図５１】可撓性の光シート自体によって管の形状が形成される、一実施形態の側面図である。
【図５２】部分的な管またはさらに大きい照明器具を形成するための丸い形状を有するように、双方向光シートを湾曲させることができることを示す斜視図である。
【図５３】光シートが上部パネルの方へ誘導される上部放射を有し、この上部パネルが拡散反射性または蛍光体被覆を有することができることを示す斜視図である。
【図５４Ａ】ＬＥＤダイの周りの空間をカプセル剤で充填するための穴と、空間から空気を逃がすための穴とを有する上部基板の下向きの図である。
【図５４Ｂ】上部基板内の穴を通って各ＬＥＤダイの周りの空間内へ液体のカプセル剤が注入されることを示す、光シートの横断面図である。
【図５５Ａ】ＬＥＤダイを覆って堆積された１粒の軟化させたカプセル材料を示す横断面図である。
【図５５Ｂ】軟化させたカプセル材料がＬＥＤダイの周りの空間内で加圧および分散され、あらゆる余分な材料がリザーバ内へあふれ出すことを示す図である。
【図５６Ａ】２つの基板間に薄いＬＥＤが挟まれ、ＬＥＤの厚さを収容するための空胴または中間層は事前に形成されず、ＬＥＤの電極を露出させるようにレーザによって基板内に開口が作られることを示す図である。
【図５６Ｂ】開口が導電材料で充填され、導電材料には、一部またはすべてのＬＥＤを直列または任意の他の構成で接続するようにパターンが形成される、図５６Ａの光シート／ストリップを示す図である。
【図５７】２つの基板がともに積層されて間にＬＥＤが挿入されるロールツーロール処理を示し、任意の導体技法を使用してＬＥＤを直列または任意の他の構成で接続することができる、図である。
【図５８Ａ】上部および下部基板内に、導電材料でＬＥＤを相互接続するための開口をレーザで切除する、図５６Ｂに類似のロールツーロール処理を示す図である。
【図５８Ｂ】上部および下部基板内に、ならびにＬＥＤ上の蛍光体層を通って、導電材料でＬＥＤを相互接続するための開口をレーザで切除する、図５６Ｂに類似のロールツーロール処理を示す図である。
【図５９】ＬＥＤがフリップチップであり、下部基板がＬＥＤを相互接続する導体パターンを有する、ロールツーロール処理を示す図である。
【図６０】単一の光源要素がピックアンドプレース機によって下部基板上へ位置決めされ、この要素が、側面からの放射に伴う問題を回避するために反射カップ内に取り付けられたＬＥＤである、横断面図である。
【図６１】下部基板が、くぼみを有するように形成された反射シートであり、くぼみの側面が、側面からの光を上方へ反射する、光シート／ストリップの横断面図である。
【図６２】光源がストリップ状にカプセル化されたＬＥＤであり、これらのストリップが色温度またはスペクトル分布に関して試験され、８つの区間（ｓｅｃｔｉｏｎ）のそれぞれで使用されるストリップは、各区間が同じ全体的な目標色温度またはスペクトル分布を出力するように選択される、２×４フィートの固体器具の正面図である。
【図６３】図６２の器具を形成するために使用される処理の流れ図である。
【図６４】下部電極に接合され、中間層を貫通する金属バイア（たとえば、スラグもしくは他の導体または回路要素）を示す、図１９Ａに類似の図である。
【図６５】ＬＥＤを覆って上部基板材料が堆積され、外部の金属パターンに接触される金属領域を露出させるための穴を形成するようにレーザで穴が開けられることを示す図である。
【図６６】構造の表面を覆って金属シード層が堆積されることを示す図である。
【図６７】シード層にフォトレジストでパターンが選択的に形成されていることを示す図である。
【図６８】露出されたシード層が銅で電気めっきされることを示す図である。
【図６９】フォトレジストが除去され、露出されたシード層がエッチングされて、ＬＥＤを直列に相互接続した後のＬＥＤ構造を示す図である。
【図７０】抵抗を低減させるためにＬＥＤ間に広い領域を有するように相互接続金属を形成することができる、直列に接続された２つのＬＥＤの下向きの図である。
【図７１】中間層１８２内の穴内にインタコネクタ１８０が位置決めされない、図６４〜７０の一変形形態を示す図である。
【図７２】直列接続を生じさせるためにシード層を銅で電気めっきして穴を充填（または部分的に充填）した後の図７１の構造を示す図である。
【図７３】中間層が使用されず、ＬＥＤを覆って上部基板が堆積され、基板にはＹＡＧ蛍光体または他の波長変換材料を注入できる、図４７Ａに類似の薄いＬＥＤを示す図である。
【図７４】上部基板にレーザで穴を開け、外部の導体パターンに接触される金属領域を露出させるための穴を形成することを示す図である。
【図７５】金属または他の導体（たとえば、導電インク）が上部基板を覆って堆積されて穴の中へ入り、ＬＥＤを直列に相互接続することを示す図である。
【図７６】抵抗を低減させるためにＬＥＤ間に広い領域を有するように相互接続導体を形成することができる、直列に接続された２つのＬＥＤの下向きの図である。
【図７７】ＬＥＤ上に液体のカプセル剤を噴霧し、回転させ、または他の方法で堆積させて上部基板を形成することを示し、カプセル剤は平面にすることができる、図である。
【図７８】上部基板にレーザで穴を開け、外部の導体パターンに接触される金属領域を露出させるための穴を形成することを示す図である。
【図７９】金属または他の導体（たとえば、導電インク）が上部基板を覆って堆積されて穴の中へ入り、ＬＥＤを直列に相互接続することを示す図である。
【図８０】外部の金属層に接触される領域を覆うフォトレジストポストまたは金属鋲を示し、また、液体のカプセル材料で被覆される構造を示す図である。
【図８１】硬化させたカプセル材料を研磨またはエッチングしてフォトレジストまたは金属鋲を露出させることを示し、次いで任意のフォトレジストポストを除去することができる、図である。
【図８２】導体で穴を充填してＬＥＤ間の直列接続を形成することを示す図である。
【図８３】相互接続パターンを画定する溝および穴でパターンが形成された誘電体層を示す図である。
【図８４】構造を覆ってブランケット堆積された金属を示す図である。
【図８５】金属を誘電体層まで研磨してＬＥＤ間の直列接続を生じさせることを示す図である。
【図８６】ＬＥＤストリップ（単一の列の直列接続されたＬＥＤ）またはＬＥＤシート（ＬＥＤのアレイ）を形成するロールツーロール処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
他の実施形態では、様々な基板および中間層のいずれかを混合および整合させることができる。
【００５４】
同じまたは類似の要素は同じ番号で示す。
【００５５】
図１は、ＬＥＤ領域１２の簡略化された疑似ランダムパターンを示す、光シート１０の光出力側の一部分の斜視図である。代わりに、ＬＥＤ領域１２を規則的なパターンにすることもできる。全体的な寸法が２×４フィートの光シート内に５００個以上の低電力ＬＥＤを配置して、通常オフィスで見られる標準的な蛍光器具に取って代わるのに必要な約３７００ルーメン（ＤＯＥ  ＣＡＬｉＰＥＲベンチマーク試験による）を生成することができる。
【００５６】
疑似ランダムパターンは、光シート１０全体で繰り返すことができる（破線の外形線内の部分のみを示す）。疑似ランダムパターンは、１つもしくは複数のＬＥＤに障害が生じた場合、または電気的接続に欠陥がある場合に、そのようなＬＥＤが欠けていることがほとんど目に見えなくなるため、規則的なパターンより好ましい。間隔が一貫した規則的なパターンでは、欠陥は目を引く。全体的な光の均一性が実現されるように疑似ランダムパターン内の間隔を変動させることによって、器具の表面全体における照度の振幅の変動が少ない場合でも、いずれか１つのＬＥＤの損失は、パターン内の破損ではなく、局部的な均一性がわずかに低下した部分として混ざり込んでいると知覚されるはずである。典型的な閲覧者は、表示に対して最高２０％までの局部的なわずかな勾配の不均一性には比較的鈍感である。頭上照明の用途では、閲覧者が器具を凝視することはあまりなく、正常な視野角は主として法線から高角度をなし、不均一性がほとんど目に見えないことを考えれば、許容できるレベルはさらに高い。
【００５７】
光シートと最終的な３次光学系との間に、パターンを不明瞭にして出力を十分に均質化するはずの実質的な混合空間が存在する用途には、規則的なパターンが適当な可能性もある。これが当てはまらない場合、またより薄い輪郭の器具を有することが望ましい場合、疑似ランダムパターンを用いるべきである。どちらも、全体的なアーキテクチャによって容易に実現される。
【００５８】
別法として、ＬＥＤ領域１２の可変的に規則的なパターンを、光シート１０全体で変調することもできる。
【００５９】
光シート１０は通常、電極および導体パターンを有する下部基板１４、スペーサおよび反射体として働く中間シート１６、ならびに電極および導体パターンを有する透明の上部基板１８という３つの主な層から形成される。ＬＥＤチップは、下部基板１４上の電極と上部基板１８上の電極との間に電気的に接続される。光シート１０は、数ミリメートルなどと非常に薄く、可撓性である。
【００６０】
図２は、下部基板１４上の電極および導体パターンを示す、光シート１０の下部の一部分の斜視図であり、この例では、ＬＥＤ領域１２内のＬＥＤチップは、図２には図示されていない導体によって直列に接続された２群の並列なＬＥＤの形で接続される。直列接続は、光シート層を通るバイアによって、または外部コネクタ２２内のスイッチもしくは継手によって行うことができる。上部基板１８上には、ＬＥＤチップの上部電極へ接続するための導体パターンも形成される。ＬＥＤチップの相互接続をカスタマイズできるため、顧客または設計要件によって、駆動電圧および電流を選択することができる。一実施形態では、それぞれ同一のＬＥＤチップ群は、導体パターンおよび導体の外部相互接続によって直列接続されたＬＥＤチップ群を形成し、次いで、様々な直列接続されたＬＥＤチップ群を並列に接続し、単一の電源によって、または高い信頼性のために別個の電源によって駆動することができる。さらに別の実施形態では、ＬＥＤチップは、所定の通りＬＥＤ間で電流を分散させるのに必要とされることがある追加の能動構成要素を有する直列−並列接続されたメッシュの形に形成することもできる。
【００６１】
一実施形態では、上部および下部導体を使用して直列接続のＬＥＤチップを実現するために、一部のＬＥＤチップは、アノードが下部基板電極に接続された状態で下部基板に取り付けられ、他のＬＥＤチップは、カソードが下部電極に接続された状態で取り付けられる。理論上、直列接続パターンを簡略化するために、隣接するＬＥＤチップは逆に取り付けられる。次いで、電極間の導体がＬＥＤチップを直列に接続する。上部基板上の類似の導体パターンは、ＬＥＤチップのカソードを隣接するＬＥＤチップのアノードに接続する。
【００６２】
コネクタ２２に接続されたＤＣまたはＡＣ電源２３を示す。電源２３の入力は、電源電圧に接続することができる。直列ＬＥＤストリングの電圧降下がかなり大きい場合、直列ＬＥＤストリングは、整流された電源電圧（たとえば、１２０ＶＡＣ）によって駆動することができる。
【００６３】
別の実施形態では、２つの逆並列の直列分岐内のＬＥＤチップ、またはその派生物を接続することも可能であり、それによって、電源電圧など、ＡＣから直接、ＬＥＤチップを駆動することができる。
【００６４】
図３〜５、図７、図８、図１０〜１４、および図１６〜１９は、様々な製作段階および様々な実施形態の光シートを示す、２つのＬＥＤ領域１２を図１の線３−３に沿って切り取った横断面図である。
【００６５】
図３Ａは下部基板１４を示し、下部基板１４は、市販のカスタマイズされたフレックス回路とすることができる。誘電体、ポリマー、ガラス、またはシリコーンで被覆された薄い金属を含む任意の適した材料を使用することができる。プリント回路基板間を接続するため、またはプリント回路基板上に電子構成要素を取り付けるために、Ｋａｐｔｏｎ（商標）のフレックス回路および類似のタイプが一般に使用される。基板１４は、電気絶縁層２６と、パターン付きの導体層２８と、絶縁層２６を貫通する金属電極３０とを有する。電極３０は、放熱バイア（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋｉｎｇ  ｖｉａ）として働く。比較的高い垂直の熱伝導性を有するフレキシブル回路が利用可能である。基板１４は、１〜５ミル（２５〜１２５ミクロン）など、ほんの厚さ数ミルであることが好ましいが、構造上の安定性のため、より厚く（たとえば、最高３ｍｍ）することもできる。導体層２８は、めっきされた銅またはアルミニウムとすることができる。電極３０は、高い導電性および熱伝導性のために、銅であることが好ましい。代わりに、導体層２８を基板１４の上面に形成することもできる。
【００６６】
導体層２８は、所望の電源電圧および電流ならびに所望の信頼性および冗長性に応じて、ＬＥＤチップを直列、並列、またはその組合せで接続するなど、任意の適したパターンとすることができる。
【００６７】
図３Ｂは、下部基板３２の別の実施形態を示し、下部基板３２は、上部絶縁層３６と下部絶縁層３８との間に挟まれた金属反射層３４（たとえば、アルミニウム）を有する。上部絶縁層３６を覆って、導体層４０および電極４２が形成される。下部基板３２の厚さは１〜５ミル以上とすることができ、また可撓性とすることができる。
【００６８】
図３Ｃは、下部基板４４の別の実施形態を示し、下部基板４４は誘電体反射層４６を有する。これにより、反射層４６を通って熱伝導金属電極４７を形成することができる。基板の下部に導体層４８が形成されているが、代わりに基板の上面に形成することもできる。反射層４６の上には、任意選択の絶縁層５０が位置する。
【００６９】
反射層を有する適したシートは、ＭＩＲＯ  ＩＶ（商標）、Ｖｉｋｕｉｔｉ  ＤＥＳＲ（商標）、または他の市販の反射シートとすることができる。
【００７０】
一実施形態では、別個の回路およびＰＣＢの必要を回避するために、下部基板４４上に直接、駆動回路の構成要素のパターンを形成することができる。
【００７１】
図４は、銀が注入され、電極３０を覆って塗布された、エポキシなどの導電接着剤５２を示す。そのような導電接着剤５２は、ＬＥＤチップの接合処理を簡略化し、信頼性を増大させる。本明細書に記載の下部基板のいずれかを使用することができるが、話を簡単にするために、例では図３Ａの下部基板１４のみを使用する。
【００７２】
図５は、市販のパッケージされていない青色ＬＥＤチップ５６が、プログラムされたピックアンドプレース機または他の所定のダイ配置方法によって下部基板１４に付着されることを示す。ＬＥＤチップ５６は、小さい上部電極５８（通常はワイヤボンドに使用）と、大きい下部電極６０（通常は反射性）とを有する。導電接着剤５２（熱またはＵＶによって硬化させることができる）で下部電極６０を基板電極３０に付着させる代わりに、下部電極６０を基板電極３０に超音波溶接し、はんだリフローし、または他の方法で接合することもできる。垂直の構造を有する適したＧａＮ  ＬＥＤチップ５６は、Ｃｒｅｅ  Ｉｎｃ．、ＳｅｍｉＬＥＤ、Ｎｉｃｈｉａ  Ｉｎｃ．などの様々な製造業者によって市販されている。適したＣｒｅｅのＬＥＤには、ＥＺ  ２９０  Ｇｅｎ  ＩＩ、ＥＺ  ４００  Ｇｅｎ  ＩＩ、ＥＺ  Ｂｒｉｇｈｔ  ＩＩなどが含まれる。適したＳｅｍｉＬＥＤのＬＥＤには、ＳＬ−Ｖ−Ｂ  １５  ＡＫが含まれる。そのようなＬＥＤは、青色光を出力し、約３５０×３５０ミクロン未満の上部面積を有し、１７０ミクロンの厚さを有する。蛍光体と組み合わせると白色光を生じさせるのに適したいくつかの市販の青色ＬＥＤに対する仕様では、約４，１００Ｋの色温度で１つのＬＥＤにつき５〜７ルーメンの範囲内のルーメン出力を識別する。
【００７３】
ワイヤボンドのための上部金属電極をもたないＬＥＤチップなど、他のタイプのＬＥＤチップも適している。いくつかの適したＬＥＤチップは、透明の上部電極または他の電極構造を有することができる。
【００７４】
図６は、ＬＥＤチップ５６のための穴６６を有する透明中間シート６４の斜視図である。ＬＥＤチップ５６自体は、０．３ｍｍ程度の縁部を有することができるが、穴６６は、液体のカプセル剤と、青色光を白色光に、または赤色および緑色、すなわち黄色の成分を有する光に変換するのに十分な蛍光体とを受け取るために、２〜５ｍｍなどのはるかに大きい開口を有するべきである。中間シート６４の厚さは、中間シート６４が積層中に余分な下方への圧力がＬＥＤチップ５６にかかるのを防止するという１つの機能を有するため、使用されるＬＥＤチップ５６の厚さとほぼ同じである。ＰＭＭＡなどのポリマーまたは他の材料から形成される透明シートは、様々な厚さおよび屈折率で市販されている。
【００７５】
一実施形態では、中間シート６４の下面は、反射表面を提供するために、反射膜（たとえば、アルミニウム）で被覆される。中間シートはまた、任意選択で、トレースとの電気接触を防止し、貯蔵または取扱い中の酸化を防止するために、さらなる誘電体被覆を有することもできる。
【００７６】
中間シート６４を下部基板１４に接着させるために、中間シート６４の下面を、シリコーンまたは他の接着材料の非常に薄い層で被覆することができる。シリコーンは、中間シート６４に適した低い屈折率を選択することによって、境界面の内部全反射（ＴＩＲ）を改善することができる。
【００７７】
図７は、中間シート６４が加圧下で下部基板１４を覆って積層されたことを示す。熱を使用してシリコーンを硬化させることができる。中間シート６４の厚さは、場合によっては損傷をもたらす下方への力が積層中にＬＥＤチップ５６にかかるのを防止する。
【００７８】
一実施形態では、中間シート６４は、ＴＩＲによって光を上方へ反射するためのプリズム７０が下面内に形成されるように成型される。下面がアルミニウムでさらに被覆される場合、反射効率が改善される。プリズムパターンの代わりに、またはプリズムパターンに加えて、光出力表面を通って光を反射するために、下面を粗くすることができ、または他の光学要素を形成することができる。
【００７９】
図８Ａは、ＬＥＤチップ５６の周囲の領域１２をシリコーン／蛍光体の混合物７２で充填してＬＥＤチップ５６をカプセル化することを示す。混合物７２は、硬化性の液体シリコーンまたは他のキャリア材料内に蛍光体粉末を含み、この粉末は、所望の色温度を有する白色光を生じさせるために青色光に追加する必要のある所望の量のＲ、Ｇ、またはＹ光成分を生成するための密度を有する。３７００〜５０００Ｋの色温度を有する中間の白色光が好ましい。必要な蛍光体の量／密度は、ＬＥＤチップ５６の周囲の開口の幅に依存する。青色光の適正な混合物が蛍光体カプセル剤を通過し、変換された光が所望の白色の色温度を実現するように、当業者であれば、使用に適正な蛍光体のタイプおよび量を決定することができる。混合物７２は、経験的に決定することができる。適した蛍光体およびシリコーンは市販されている。混合物７２は、シルクスクリーニングによって、もしくはシリンジを介して、または任意の他の適した処理によって分注することができる。分注は、ＬＥＤチップ５６の周りおよび下の間隙からあらゆる空気を除去するのに役立つように、不完全真空内で実行することができる。導電接着剤５２（図４）は、ＬＥＤチップ５６の下の空隙を充填するのに役立つ。
【００８０】
別の実施形態では、ＬＥＤチップ５６の周りの穴内の蛍光体は、ＬＥＤチップ５６の周りの穴内に事前に形成して簡単に配置することができる。
【００８１】
中間シート６４がまっすぐな側面に穴を有する代わりに、外側への光の反射を高めるように、側面に角度を付けることができ、または湾曲したカップとして形成することもできる。
【００８２】
図８Ｂは、ＬＥＤチップ５６の周囲の領域がシリコーン／蛍光体の混合物７２で充填され、中間シート７６内の穴７４が先細りして光シートの光出力表面の方へ光を反射することを示す。
【００８３】
蛍光体がＬＥＤ製造業者によって直接ＬＥＤチップ５６上に提供される場合、様々な例はすべて適切に修正することができる。ＬＥＤチップ５６が蛍光体で事前に被覆される場合、カプセル剤は透明のシリコーンまたはエポキシとすることができる。
【００８４】
ＬＥＤチップ５６が穴６６／７４内で完全に中心に位置合わせされていない場合でも、薄い蛍光体カプセル剤を通過する青色光の増大は、より厚い蛍光体カプセル剤を通過する青色光を低減させることによって相殺される。
【００８５】
図８Ｃは、中間シート７８が各ＬＥＤチップ５６の周囲にカップ８０を有するように成型され、シート７８を覆って反射層８２（たとえば、絶縁膜で覆われたアルミニウム）が形成され、光シートの光出力表面の方へ光を反射することを示す。図示の実施形態では、青色光を白色光に変換するためにカップ全体を覆って蛍光体タイルを後に付着させるため、カップ８０は、シリコーン／蛍光体の混合物ではなくシリコーンのカプセル剤８４で充填される。別の実施形態では、カップ８０は、シリコーン／蛍光体の混合物で充填させることもできる。
【００８６】
図８Ｄは、中間シート８５が蛍光体から形成され、または蛍光体粉末もしくは任意の他の波長変換材料が注入される一実施形態を示す。たとえば、中間シート８５は、成型されたシリコーン／蛍光体の混合物とすることができる。蛍光体によって生成される光が広く散乱するため、他の実施形態で使用されるプリズム７０は不要にすることができる。
【００８７】
図８Ｅは、すべての光放射側面、または上面ではなく側面のみなど、チップの任意の側面において、ＬＥＤチップ５６を蛍光体８６で事前に被覆できることを示す。上部電極を覆わないためなど、上面が蛍光体で被覆されない場合、上面から放射される青色光は、ＬＥＤチップ５６の上にある遠隔蛍光体によって変換することができる。
【００８８】
図９は、電極９０および導体層９２が下面に形成される透明の上部基板８８の斜視図である。電極９０は、反射性（たとえば、銀）または透明（たとえば、ＩＴＯ）とすることができる。上部基板８８は、ポリマーを含む任意の透明なフレックス回路材料とすることができる。上部基板８８は通常、厚さ１〜２０ミル（２５ミクロン〜０．５ｍｍ）程度である。フレックス回路上に電極および導体を形成することはよく知られている。
【００８９】
上部基板８８の下面には、上部基板８８を中間シート６４に付着させるための薄いシリコーン層を、シルクスクリーン、マスクによる噴霧、または他の方法で形成することができる。電極９０は、ＬＥＤチップ電極５８と良好に電気的に接触するために、いかなる接着剤にも覆われないことが好ましい。
【００９０】
図１０は、導電接着剤９４（たとえば、エポキシまたはシリコーン内の銀粒子）がＬＥＤチップ５６の上部電極５８を覆って分注されることを示す。
【００９１】
図１１は、圧力および熱を使用して、ＬＥＤチップ５６を覆って透明の上部基板８８が積層されることを示す。熱は、様々な接着剤に必要な硬化のタイプに応じて任意選択である。ローラ９６が示されており、ローラ９６は、光シートまたはローラ９６が動くと光シート全体に均一の圧力をかける。平坦な板または空気圧など、圧力をかける他の手段を使用することもできる。中間シート６４の厚さは、ＬＥＤチップ５６の厚さに整合されており、積層力が損傷閾値を上回る圧力をＬＥＤチップ５６に作用させないようにする。好ましい実施形態では、良好な電気的接続を確保するために導電接着剤９４を変形できるため、ＬＥＤチップ５６に作用する力は実質上ゼロである。さらに、ＬＥＤチップ電極５８が中間シート６４より上にわずかに突出している場合でも、上部基板８８の弾性が下方への積層圧力を吸収する。
【００９２】
完成した光シートの厚さは、１〜２ｍｍ以下もの薄さにすることができ、その結果、光吸収および熱吸収はほとんど生じない。構造上の頑丈さを追加するために、光シートをより厚くすることもできる。特定のタイプの反射カップおよび光成形層などの追加の光学系が使用される場合、全体的な厚さを最大１ｃｍにしても、依然として可撓性を維持することができる。この構造は、表面を覆う周囲の空気流によって冷却される。光シートの要件に応じて、本明細書に記載の基板および中間シートのいずれかを混合および整合させることができる。
【００９３】
図１２Ａ〜１２Ｄは、白色光を生じさせるために使用できる様々な蛍光体変換技法を示す。ＵＶのＬＥＤチップが使用される場合、青色光成分を生成する追加の蛍光体が使用されるはずである。
【００９４】
図１２Ａは、ＬＥＤチップの側面からの光が赤色および緑色の光、すなわち黄色光、または白色光に変換され、光シートの光出力表面を通って反射されるのに対して、ＬＥＤチップ５６からの青色光は、透明シート８８上の透明電極１００を直接透過し、光シートの前のわずかな距離のところで、変換された光と混合されることを示す。観察者は、光シートによって放射される光を実質上均一で白色と知覚するはずである。
【００９５】
図１２Ｂは、上部透明シート８８上の反射電極１０４がＬＥＤチップ５６の上に位置するため、ＬＥＤチップ５６からのすべての光が側面から放射されることを示す。次いで、すべての光は、蛍光体によって白色光に変換され、光シートの光出力表面を通って反射される。
【００９６】
図１２Ｃは、ＬＥＤチップ５６の周囲の蛍光体によって側面からの光が白色光に変換され、透明電極１００を通って放射される上面からの青色光が、ＬＥＤチップ５６を覆って上部基板８８の上部に形成された遠隔の蛍光体層１０６によって白色光に変換されることを示す。蛍光体層１０６は、平坦であっても成形されていてもよい。蛍光体層１０６の面積は、ＬＥＤチップ５６と同じ、またはＬＥＤチップ５６よりわずかに大きいことが好ましい。蛍光体層１０６は、方形または円形とすることができる。蛍光体層１０６は、蛍光体層１０６を通る青色光と変換された光とを組み合わせることで所望の色温度の白色光をもたらすように形成される。
【００９７】
図１２Ｄは、ＬＥＤチップ５６が透明のシリコーンカプセル剤で充填された反射カップ８０内に位置決めされ、各カップ８０を覆う大きな蛍光体層１０８によって側面からの光および上部からの光が白色光に変換されることを示す。一実施形態では、各蛍光体層１０８の面積は、所望の白色光の色温度を生じさせるために選択された量の青色光を直接放射できる（蛍光体を通さない）ように調整される。そのような蛍光体層の寸法は、色温度に対する顧客の特定の要件を満たすために、蛍光体タイルの寸法をマスキングまたは切断することなどによって、製作処理の最後に特別に調整することができる。
【００９８】
上部基板８８（または本明細書に記載の任意の他のシート／基板）は、光の抽出を増大させて広い光の分散を提供するために、粗くした上面または下面を有することができる。成型、鋳造、またはマイクロビードブラストによって、粗くすることができる。
【００９９】
図１３に示す別の実施形態では、ＬＥＤチップ１１２は、ＬＥＤチップ１１２の下面にアノードおよびカソード電極１１４を有するフリップチップとすることができる。そのような場合、すべての導体１１６および電極１１８は下部基板１２０上に位置するはずである。これにより、隣接するＬＥＤチップ１１２のカソードからアノードへ接続するように導体１１６を設計することが簡単になるため、ＬＥＤチップ間の直列接続が大いに簡略化されるはずである。また、すべての電極を下部基板１２０上に有することで、すべての接合を積層処理ではなく従来どおり実行できるため、基板電極とＬＥＤ電極との電気的接続の信頼性が改善される。次いで、上部基板１２２は単に、任意の厚さの透明な箔とすることができる。上部基板１２２は、チップが側面からの光だけを放射するように、各ＬＥＤチップ１１２の上に反射体（図１２Ｂから）を用いることができ、または青色光を白色光に変換するために、各ＬＥＤチップ１１２の上の基板１２２上に蛍光体層１２４を位置決めすることができ、あるいは本明細書に記載の他の蛍光体変換技法および中間シートのいずれかを使用して、白色光を生じさせることができる。
【０１００】
別の実施形態では、両方の電極がチップの上部に位置するＬＥＤチップが使用され、これらの電極は通常、ワイヤボンディングに使用される。これは図１３に類似しているが、ＬＥＤは水平にフリップチップ実装され、上部基板１２２上に導体／電極が形成される。下部基板１２０（図１３）は、放熱のために金属バイア１１８を含むことができ、バイア１１８をＬＥＤチップの下部に接合して、ＬＥＤチップと、下部基板の下面に表面露出された金属バイア１１８との間に熱経路を提供する。次いでこれらのチップは、空気で冷却することができる。熱伝導接着剤を使用して、ＬＥＤチップをバイア１１８に接着させることができる。
【０１０１】
図１４は、一部はカソード電極６０が下部基板電極３０に接続され、一部はアノード電極５８が下部基板電極３０に接続されるように、下部基板１４上に交互に取り付けられたＬＥＤチップ５６を示す。次いで、上部基板８８の透明電極１３４は、ＬＥＤチップの他方の電極に接続される。通常、ＬＥＤチップのカソード電極６０は大きな反射体であるため、カソードが光シートの光出力表面の方を向くように接続されたＬＥＤチップは、側面から放射する。下部基板１４上の電極３０は、上方または側方へ光を反射するように反射性であることが好ましい。次いで、上部基板８８上のコネクタ１３６および下部基板１４上のコネクタ１３８は、いかなるバイアまたは外部接続がなくても、隣接するＬＥＤチップを直列に容易に接続することができる。一部のＬＥＤチップからの上部からの青色光を白色光へ変換するために、ＬＥＤチップの上で蛍光体層１４２を使用することができる。
【０１０２】
図１５〜１８は、光シート１０内でＬＥＤチップ５６をよりうまく直列に接続できる他の実施形態を示す。
【０１０３】
図１５は、中間シート１５０が正方形の穴１５２を有し、穴１５２の対向する壁上に金属電極１５４および１５６が形成され、この電極金属が中間シート１５０の表面に巻き付けられ、中間シート１５０または上部基板もしくは下部基板の一方もしくは両方の表面上の導体パターンによって接触されることを示す。これらの電極は、印刷、マスキングおよびスパッタリング、スパッタリングおよびエッチング、または他の知られている方法によって形成することができる。
【０１０４】
次いで、図１６に示すように、上部および下部電極を有するＬＥＤチップ５６は、ＬＥＤ電極５８および６０が、穴１５２の壁上に形成された対向する電極１５４および１５６に接触するように、穴１５２内に垂直に挿入される。電極１５４および１５６はまず、良好な接触および接着を確保するために、銀エポキシなどの導電接着剤で被覆することができる。中間シート１５０はチップ５６とほぼ同じ厚さを有し、チップ５６の厚さは垂直に測定される。これは、積層中に物理的な損傷からチップ５６を保護するのに役立つ。
【０１０５】
図１６の例では、電極１５４および１５６は中間シート１５０の下面まで延び、下部基板１６０上に形成された導体１５８によって相互接続される。一実施形態では、下部基板１６０は、下面または基板内部に、光シートの光出力表面を通って側面からの光を後方反射するための金属反射体層を有する。反射層はまた、誘電体層とすることもできる。
【０１０６】
図１６の導体１５８は、１つのＬＥＤチップ５６のアノードと、隣接するＬＥＤチップ５６のカソードとを接続する。導体１５８は、いくつかの直列ストリングを並列にさらに接続する（または並列ＬＥＤチップを直列に接続する）ことができる。
【０１０７】
図１７は、ＬＥＤチップ５６によって生成される２つの光線が、ＬＥＤチップの下部反射電極６０および反射電極１５４または反射性の散乱導電接着剤によって反射されることを示す。下部基板１６０も反射体を有するため、すべての光は強制的に光シートの上部を通る。
【０１０８】
ＬＥＤチップ５６と穴１５２との間のあらゆる空隙は、抽出効率を改善する適したカプセル剤で充填することができる。
【０１０９】
蛍光体層１６２が、青色光を白色光に変換する。
【０１１０】
図１６および図１７はまた、導体パターンが中間シート１５０の下面または上面に直接形成され、したがってすべての電極および導体が中間シート１５０上に形成される一実施形態を表す。これらの実施形態では、上部基板は必要ではないが、ＬＥＤチップ５６を封止することが望ましいであろう。
【０１１１】
図１８は、導体１６６および１６８が中間シート１５０の両側に形成され、または透明の上部基板１７０および下部基板１６０上に形成される一実施形態を示す。ＬＥＤチップ５６は、直列と並列の任意の組合せで容易に接続することができる。
【０１１２】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、下部基板１７６の上面に導体１７８が形成された一実施形態を表す。ＬＥＤチップ５６の下部電極（たとえば、カソード）は、導体１７８に接合される。ＬＥＤチップ５６間の直列接続のため、導体１７８には固体金属インタコネクタ１８０も接合される。中間シート１８２は、ＬＥＤチップ５６の位置およびインタコネクタ１８０の位置に対応する穴を有し、チップ５６およびインタコネクタ１８０の上部は、中間シート１８２の上部とほぼ平面である。ＬＥＤチップ５６の周囲の領域は、蛍光体／シリコーンの混合物７２で充填することができる。
【０１１３】
図１９Ｂでは、透明の上部基板１８４がアノード導体１８６を有し、アノード導体１８６は、ＬＥＤチップ５６のアノード電極と関連するインタコネクタ１８０とを相互接続して、ＬＥＤチップ５６間の直列接続を生じさせる。この直列相互接続技法により、シートまたはストリップ内で任意の数のＬＥＤチップ５６を直列に接続することができる。ピックアンドプレース機は、下部基板１７６上の選択された位置にＬＥＤチップ５６またはインタコネクタ１８０を配置するように簡単にプログラムされる。接合は、超音波接合、導電接着剤、はんだリフロー、または任意の他の技法によって実行することができる。
【０１１４】
インタコネクタ１８０はまた、中間シート１８２内の穴のめっき、または穴内への注入、穴内での印刷などによって形成された柔らかい導体ペーストとすることができる。
【０１１５】
上部基板１８４上では、ＬＥＤチップ５６を覆って蛍光体層またはタイル１８８を付着させて、チップ５６の上面から放射される青色光を白色光に変換することができる。蛍光体層／タイル１８８が十分に大きい場合、カプセル剤内で蛍光体を使用する必要はない。
【０１１６】
前述のように、光出力表面の方へ光を反射するため、下部基板１７６内には反射層を埋め込むことができ、または下部基板１７６の下面に反射層を配置することができる。
【０１１７】
関連実施形態では、インタコネクタのための穴は、完全に光シートを貫通して形成し、次いで金属で充填することができ、または金属で被覆することができる。穴は、レーザまたは他の手段を使用して形成することができる。金属は、印刷されたはんだペーストとすることができ、これをリフローして、基板上に形成された導体に電気的に接触させ、直列接続を完成させる。光シートの外部に金属を延ばすことで、周囲の空気または外部のヒートシンク材料への放熱が改善される。金属が中心孔を有する場合、その中心孔を通って冷却空気が流れ込み、放熱を改善することができる。
【０１１８】
図２０〜３１は、中間シートまたはストリップのない様々な実施形態を示す。代わりに、上部基板および／または下部基板は、ＬＥＤチップ５６の厚さを収容するための空胴または溝を備える。
【０１１９】
図２０Ａおよび図２０Ｂでは、下部基板１９０内に空胴１９２が成型され、または溝が成型される。溝はまた、基板１９０の押し出し成型、機械加工、または射出成型によって形成することもできる。下部基板１９０の幅は、１列、２列、３列、またはそれ以上のＬＥＤチップ５６を支持するのに十分なものとすることができ、後述するように、各チップ５６列は直列に接続される。
【０１２０】
下部基板１９０上にカソード導体１９４が形成され、垂直ＬＥＤチップ５６のカソード電極に接合される。
【０１２１】
上部基板１９６がアノード導体１９８を有し、アノード導体１９８は、ＬＥＤチップ５６のアノード電極と位置合わせされ、また、カソード導体１９４と接触してＬＥＤチップ５６を直列に接続する。各ＬＥＤチップ５６の周りの領域は、蛍光体／シリコーンの混合物で充填してチップ５６をカプセル化することができ、またはシリコーンだけをカプセル剤として使用することができ、上部基板１９６の上面は、蛍光体層で被覆されて白色光を生じさせる。
【０１２２】
図２０Ｂは、下部基板１９０上へ積層された上部基板１９６を示す。基板を互いに付着させて２つの基板間のあらゆる間隙を充填するように導体が位置することを除いて、上部基板１９６または下部基板１９０上に薄いシリコーン層を印刷することができる。別法として、積層は、他の接着材料、超音波接合、レーザ溶接、または熱的手段の使用によって実現することができる。アノード導体１９８を覆って導電ペーストまたは接着剤を堆積させて、カソード導体１９４およびチップのアノード電極への良好な電気接触を確保することができる。上部基板１９６上には、チップ５６から垂直に放射された青色光から白色光を生じさせるために、蛍光体タイルまたは層を形成することができる。下部基板１９０上には、出力表面の方へ光を反射する反射層１９９が形成される。
【０１２３】
下部基板１９０内に溝または空胴を形成する代わりに、上部基板１９６内に溝または空胴を形成することもでき、あるいは両方の基板内に、チップ５６の厚さを相殺するための部分的な深さの溝または空胴を形成することもできる。
【０１２４】
図２０Ｃは、導体１９４および１９８に対する１つの可能な導体パターンを示す図２０Ｂの透明な下向きの図であり、ＬＥＤチップ５６は直列に接続されており、２組の直列接続されたＬＥＤストリングを積層された基板内に示す。ＬＥＤチップ５６の上のアノード導体１９８は、最小量の光を阻止するように狭くなっている。すべての実施形態の様々な金属導体は、光を吸収しないように反射性とすることができる。アノード導体１９８のうち、ＬＥＤチップ５６を覆っている部分は、透明な導体とすることができる。
【０１２５】
図２０Ｄに示すように、所望の電圧降下に応じて、任意の数のＬＥＤチップ５６をストリップまたはシート内で直列に接続することができる。図２０Ｄには、単一のストリップまたはシート内のＬＥＤチップ５６の３つの直列ストリングが示されており、各直列ストリングは、制御可能な電流源２０２に接続されて、ストリングの輝度を制御する。ＬＥＤチップ５６は、見た目に美しく、障害のあるＬＥＤチップが目に見えないようにする疑似ランダムパターンに見えるように、相殺される。光の拡散が十分である場合、ＬＥＤチップの各ストリングは、蛍光管と同じ光効果を生じさせることができる。各ストリップまたはシートからカソードコネクタおよびアノードコネクタを延ばし、電源２０４または別のストリップもしくはシートに結合させることができる。これにより、任意の構成の直列および並列ＬＥＤチップを得ることができる。
【０１２６】
本明細書に記載のすべての実施形態では、ＬＥＤチップの下部電極と空気との間に金属熱経路を提供するために、下部基板を貫通する金属スラグを設けることができる。これらのスラグは、図３Ａ〜５の電極３０に類似のものとすることができるが、他のスラグから電気的に絶縁することができ、または直列接続のために、導体層によって他のＬＥＤの電極に電気的に接続することができる。スラグが電気的に浮動状態である場合、薄い誘電体でＬＥＤ電極とスラグを分離することができる。
【０１２７】
図２１Ａ、図２１Ｂ、および図２１Ｃは、下部基板２１０および上部基板２１２上にカソード導体２０６およびアノード導体２０８が位置し、これらの基板を合わせたときにＬＥＤチップ５６を直列に接続する異なる構成を示す。図２１Ａ〜Ｃでは、１つのＬＥＤチップ５６だけが構造の幅に沿って取り付けられており、この柔軟な構造は、直列に接続するＬＥＤチップの数およびＬＥＤチップ５６間の所望の距離に応じて、任意の長さとすることができる。図２１Ｃでは、ＬＥＤチップ５６は、シリコーンまたは蛍光体／シリコーンの混合物内にカプセル化することができ、ＬＥＤチップ５６を覆って蛍光体タイルまたは蛍光体層２１４を付着させて白色光を生成する。蛍光体層２１４は、上部基板２１２の上面全体を覆って堆積させることができる。下部基板２１０は、反射層１９９を有する。
【０１２８】
図２２は、上部基板２１６を半球とすることができ、上部基板２１６の外面を蛍光体層２１８が覆って、青色ＬＥＤの光を白色光に変換することを示す。チップ５６を、シリコーンでカプセル化する。上部基板２１６に丸い表面を設けることによって、ＴＩＲが小さくなり、放射された白色光パターンは概ねランベルトになる。また、すべての実施形態において、上部基板の成形を使用して、発光パターンを成形することができる。たとえば、上部基板の形状は、より均一な照明のためにバットウイングまたは他のランベルト以外の発光パターンをもたらすレンズとして働くことができる。
【０１２９】
図２１〜２２の基板および後述する基板の直径／幅は、光の減衰を制限し、高い可撓性を維持し、照明器具の高さを最小にし、かつ従来の機器を使用する基板の取扱いを可能にするために、２〜１０ｍｍ程度とすることができる。しかし、これらの基板は任意の寸法にすることができる。
【０１３０】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、ＬＥＤチップ５６に対する溝２２０または空胴を、下部基板２２４内ではなく上部基板２２２内に形成することもできることを示す。
【０１３１】
ＬＥＤダイが半円形の上部基板を有する様々な実施形態では、臨界角未満で基板表面の方向にダイから放射された光は表面を透過する。しかし、上部基板の長さ方向にダイから放射される光は、より多くの内部全反射を受ける可能性がある。したがって、そのような低角度の光または内部反射した光は、光ストリップの長さに沿って均一の発光パターンを提供するように、上部基板の長さに沿って隣接するＬＥＤダイ間に位置決めされた角度を付けたプリズムまたは他の反射体によって、上部基板の表面の方へ反射させるべきである。反射体は、図７に示すプリズム７０と同様に、上部または下部基板内に形成することができる。一部の光が上部基板の長さに沿って混合するため、様々なＬＥＤからの光は混合し、上部基板の長さに沿ってより均一な相関色温度を生じさせる。したがって、上部基板内に反射体を配置し、または上部基板を粗くして光を抽出する際には、所望の光混合の程度を考慮するべきである。
【０１３２】
下部基板２２４は、その幅に沿って任意の数のＬＥＤチップを支持するように広げることができ、別個の半球形の上部基板２２２を使用して、単一の下部基板（図２５に示す）上に取り付けられた別個の各直列ＬＥＤチップストリングを覆うことができる。
【０１３３】
図２４は、図２１〜２３の基板構造内の直列ストリング２２５内に任意の数のＬＥＤチップ５６を接続できることを表す概略図である。
【０１３４】
図２５は、ＬＥＤチップ５６の別個のストリング２２５に対する支持ベース２２６を示す。支持ベース２２６は、図２１〜２３の基板２１０もしくは２２４などの下部基板とすることができ、または図２１〜２３に示す上部および下部基板内に入れられたストリング２２５に対する別個の支持ベースとすることができる。各ストリング２２５は、別個の電流源２３０によって制御することができ、ストリング２２５のアノードに接続された単一の電源電圧によって電力供給することができる。一部のストリングが異なる色度または色温度の光を出力する場合、様々なストリングに印加される電流は、光シートの全体的な色度または色温度を目標色度または色温度にするように制御することができる。多くの駆動構成を考えることができる。一実施形態では、支持ベース２２６は、２×４フィートの標準的な天井用蛍光器具に取って代わるために、公称で２×４フィートとすることができる。ＬＥＤチップ５６の各直列ストリング２２５が非常に薄いため、標準的な２×４フィートの蛍光器具の代わりになるのに必要な数のルーメンを生成するために、支持ベース２２６上に任意の数のストリングを取り付けることができる。
【０１３５】
図２６Ａ〜２６Ｃは、最初に成型または押し出し成型されたときに基板がともに接続される本発明の一変形形態を示す。一方または両方の基板を丸くすることができる。
【０１３６】
図２６Ａでは、下部基板２４０および上部基板２４２がともに成型または押し出し成型され、狭い弾性部分２４４によって接続される。これにより、下部基板２４０を覆うように上部基板２４２を閉じ、自動的に位置合わせすることができる。図２６Ｂに示す構成内では、基板２４０および２４２を合わせるとＬＥＤチップ５６が直列に接続されるように、基板２４０および２４２上にカソード導体２４６およびアノード導体２４８が形成される。シリコーンもしくは蛍光体／シリコーンの混合物を使用して、ＬＥＤチップ５６をカプセル化することができ、または基板の外面を蛍光体層で被覆して、青色光を白色光に変換する。基板内では、任意の数のＬＥＤチップ５６を直列に接続することができる。
【０１３７】
図２６Ｃは、その結果得られる基板構造が支持ベース２５０に付着されることを示す。支持ベース２５０は、光２５４を反射する反射溝２５２を有することができる。溝２５２は、複数の基板構造を支持する支持ベース２５０の幅に沿って繰り返すことができる。
【０１３８】
上部基板が半球であるのに対して、下部基板２４０は平坦な下面を有することができる。これは、反射支持ベース上に下部基板を取り付けるのに役立つ。上部基板を半球として設け、外側の蛍光体被覆を有する結果、ＴＩＲが小さくなり、より多くのランベルト放射が得られる。
【０１３９】
上部および下部基板上の重複する導体が直列接続を形成することについて記載する様々な実施形態では、この接続は、導体表面上にはんだペーストまたは導電接着剤を設け、それに続いてはんだリフローまたは硬化を行うことによって高めることができる。
【０１４０】
図２７は、ＬＥＤチップ２５６を使用してチップのすべての表面を通って光を放射することを示す。たとえば、ＬＥＤチップ２５６のカソード電極は、透明（たとえば、ＩＴＯ）の電流分散層に接触する小さい金属電極とすることができる。図２０〜２６の実施形態と同様に、そのようなチップ２５６は、アノードコネクタ２６２およびカソードコネクタ２６４を有する２つの基板２５８および２６０間に挟まれ、アノードコネクタ２６２およびカソードコネクタ２６４はチップの電極に接触し、複数のチップを直列に接続する。
【０１４１】
図２８は、下部基板がアルミニウムなどの反射層２７０と、誘電体層２７２と、導体２７４とを含む一実施形態を示す。ＬＥＤチップ５６は、薄い反射層を中に堆積させた成型カップなどの反射カップ２７８内に位置する。カップ２７８は、ＬＥＤチップ５６が下部基板に付着される前または後に積層される別個の中間シート内に形成することができる。ＬＥＤチップ５６の周囲の領域は、蛍光体２８０で充填される。一実施形態では、カップ２７８自体が蛍光体２８０のための型になるように、カップ２７８全体を蛍光体２８０で充填することができる。別の実施形態では、ＬＥＤチップ５６を下部基板上に付着させる前に、ＬＥＤチップ５６の光放射表面の一部またはすべてが蛍光体２８０で被覆される。
【０１４２】
上部基板２８２は、ＬＥＤチップ５６の上部電極５８に接触する導体２８４を有し、導体２７４および２８４は、ＬＥＤチップ５６を直列に接続するように、本明細書に記載の様々な技法を使用して互いに接触することができる。上部基板２８２の表面には、ＬＥＤチップの上部放射された光を白色光に変換する蛍光体層２８６が形成されている。上部基板２８２を覆って、光学層２８８を積層させることができる。光学層２８８内には、所望の発光パターンを生じさせるために使用されるパターン２９０が成型される。パターン２９０は、フレネルレンズ、拡散器、コリメータ、または任意の他のパターンとすることができる。
【０１４３】
一実施形態では、図２８の下部基板は厚さ１〜２ｍｍであり、カップ層は２〜３ｍｍであり、上部基板２８２は１〜２ｍｍであり、光学層２８８は２〜３ｍｍであり、全体的な厚さは約０．６〜１ｃｍになる。
【０１４４】
図２９は、ＬＥＤチップ５６のストリングの繰返しパターンを有する光シートの一部分を示す。図２９は、ＬＥＤチップ５６の直列ストリングの端部の方向を向いている。下部基板２９２は、反射層２９４および誘電体層２９６を含む。誘電体層２９６上に導体２９８が形成され、導体２９８にはＬＥＤチップ電極が電気的に接続される。
【０１４５】
上部基板３００は、図２９の平面の方向に延びる空胴または溝３０２を有し、光シートの長さに沿って多くのＬＥＤチップ５６を含む。上部基板３００が光シート全体にわたって延びる場合、多くのまっすぐなまたは蛇行している溝３０２が存在するはずであり、溝の数は、使用されるＬＥＤチップの数に依存する。上部基板３００は、図２９の平面の方向に延びるＬＥＤチップ５６の直列ストリングを作るため、ＬＥＤチップ５６の上部電極および下部基板２９２上の導体２９８に接触する導体３０４を有する。直列ストリングおよび光シート構造は図２５のものに類似しているが、シート全体にわたって延びる一体化された上部基板を有することができる。導体３０４は、ＬＥＤチップ５６の真上で透明にすることができる。
【０１４６】
上部基板３００のうち、ＬＥＤチップ５６の真上の部分は、白色光を生成する蛍光体被覆３０６を有する。上部基板３００は、光を外側に誘導して内部反射を回避するために、ＬＥＤチップストリングの長さに沿って反射壁３０８を有するように成型される。反射壁３０８は、薄い金属層を有することができる。上部および下部基板は、２×４フィートの光シート全体にわたって延びることができる。別法として、ＬＥＤチップ５６の各ストリングに対して別個の上部基板を設けることもできる。
【０１４７】
各直列ＬＥＤチップストリングの端部または光シート内の他の点では、基板上のアノードおよびカソード導体は、直列接続であるか、それとも並列接続であるかにかかわらず、電流源または別のＬＥＤチップストリングに接続のために電気的に接触できなければならない。図３０Ａ、図３０Ｂ、および図３１は、基板上の様々な導体に電気的に接続する多くの方法のいくつかを示す。
【０１４８】
図３０Ａは、下部基板３１０が上部基板３１２を越えて延び、下部基板３１０上の導体３１４および３１５の端部が露出される、シートまたはストリップの端部を示す。基板３１０は、反射層３１１および誘電体層３１３から形成される。図３０Ｂは、下部基板３１０上の端部導体３１４および３１５ならびに上部基板３１２上の端部導体３１６の下向きの図である。導体３１６は、ＬＥＤチップ５６のアノード電極に接触し、また導体３１５に接触する。
【０１４９】
導体３１４および３１５の露出部分の端部は、端部ＬＥＤチップ５６のアノードおよびカソードと別のストリングまたは電源とを電気的に接続するために、はんだ接合または任意の他の形のコネクタ（たとえば、弾性クリップコネクタ）に対する接続パッド３１７を設けるように、銅、金、銀、または他の適した材料で厚くめっきされる。接続パッド３１７は、特定の電源に対して光シートをカスタマイズするために、コネクタ２２の配線をカスタマイズすることによって、ＬＥＤチップ５６の様々なストリングへの接続およびＬＥＤチップ５６の様々なストリング間の接続を決定できるように、図２のコネクタ２２に類似のコネクタに電気的に接続することができる。
【０１５０】
図３１は、下部基板３２４に沿って形成されてめっきされた接続パッド３１８〜３２１が、下部基板３２４上で図３０Ａの導体３１４などの導体につながることを示す、光シートの一部分の側面図である。パッド３１８および３１９は、１つのＬＥＤチップストリングの端部でＬＥＤチップのアノードおよびカソード電極に接続することができ、パッド３２０および３２１は、別のＬＥＤチップストリングの端部でＬＥＤチップのアノードおよびカソード電極に接続することができる。これらのパッド３１８〜３２１は、ストリングを直列もしくは並列に接続するように、互いに適切に接続することができ、またはこれらのストリングを電源端子に接続することができる。一実施形態では、１つのＬＥＤチップストリングは１８個のＬＥＤチップからなり、約６０ボルト低下する。導体パターンにはんだ付けする間にパッド３１８〜３２１上にはんだが吸い上げられるため、パッド３１８〜３２１は、支持ベース上の導体パターンにはんだ付けされた表面実装リードとして働くことができる。パッド３１８〜３２１はまた、弾性クリップコネクタまたは他の手段を使用して接続することもできる。パッド３１８〜３２１はまた、表面実装接続のために、基板３２４の下面まで延ばすことができる。
【０１５１】
様々な実施形態では、基板に対する材料は、低電力ＬＥＤチップから放熱するために、比較的高い熱伝導性を有することが好ましい。下部基板は、アルミニウムから形成することもでき、導体とアルミニウムとの間には誘電体を有することができる。アルミニウムは、図２０Ａまたは他の図の反射体１９９とすることができる。ＬＥＤ／基板が付着される背面は、熱伝導性とすることができる。
【０１５２】
透明の上部基板上の様々な導体は、各ＬＥＤチップ近傍まで金属とすることができ、次いで導体は、光を阻止しないように、ＬＥＤチップの真上で透明の導体（たとえば、ＩＴＯ）になる。導電接着剤（たとえば、銀を含む）を使用して、ＬＥＤチップのアノード電極をＩＴＯに接合させることができる。
【０１５３】
蛍光体などの波長変換材料は、上部基板内に注入することができ、または上部基板上に被覆することができ、またはＬＥＤチップのカプセル剤内で使用することができ、またはＬＥＤチップ自体を覆って直接堆積させることができ、またはＬＥＤを覆ってタイルとして形成することができ、または他の方法で適用することができる。
【０１５４】
ＬＥＤチップ／基板構造は、まっすぐなまたは蛇行した経路内に反射溝を含むことができる任意の適した背面上に取り付けることができる。ＬＥＤチップは、ＬＥＤチップに障害（通常、短絡）が生じた場合に閲覧者の目に見えないため、疑似ランダムパターンに見えることが好ましい。
【０１５５】
上部基板は、発光を成形するように任意の光学パターンで成型することができる。そのようなパターンは、フレネルレンズまたはホログラフィック微細構造を含む。それに加えて、またはその代わりに、Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  １−Ｏｆｆｉｃｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  （ＩＥＳＮＡ−ＲＰ１）によって指示されるオフィス照明の要件を満たすために、光を拡散させるなど、光を成形するように、基板構造の前に追加の光シートを位置決めすることもできる。
【０１５６】
さらに、異なる発光パターンのために異なる光学構造を有する複数のＬＥＤチップストリップを、可変の測光出力を生じさせるように各ストリップの輝度を制御する制御装置とともに使用することができる。
【０１５７】
ＬＥＤチップの数、チップ密度、駆動電流、および電気的接続は、２つ、３つ、または４つの蛍光灯を含む標準的な２×４フィートの蛍光器具に取って代わるための固体照明器具を作るなど、全体的な光束、放射形状、および駆動効率に対して所望のパラメータを提供するように計算することができる。
【０１５８】
基板はほんの数ミリメートルの厚さにすることができるため、その結果得られる固体照明器具は、１ｃｍ未満の厚さにすることができる。これには、つり天井がないとき、または照明器具の上の空間が制限されているとき、もしくは狭い空間が望ましい他の状況で、大きい利点がある。
【０１５９】
導体がＬＥＤチップを覆う実施形態では、基板の内側表面に蛍光体層を堆積させ、それに続いて蛍光体を覆ってＩＴＯ堆積を行うことができ、したがって、ＬＥＤの光はＩＴＯを通過し、次いで蛍光体を励起する。
【０１６０】
ＬＥＤチップからの側面からの光が基板内で散乱して減衰するのを回避するために、各ＬＥＤチップの周囲の下部基板内へ、図７のプリズム７０に類似のプリズムなどの４５度の反射体を成型して、光シートの光出力表面の方へ光を反射することができる。
【０１６１】
基板は可撓性であるため、所望の発光パターンを提供するように円形または弓形に湾曲させることができる。
【０１６２】
基板をともに封止するための接着剤について記載したが、材料が適している場合、レーザエネルギーまたは超音波エネルギーを使用することもできる。
【０１６３】
ＬＥＤチップは、同じウェーハからのものでも様々なピーク波長を有し、試験されたピーク波長に従ってビンに入れられることが知られている。光シートが均一の色温度を有することが望ましい場合、これにより有効収率が低減する。しかし、光シート内で使用される様々なＬＥＤチップに関する蛍光体密度または厚さを調整することによって、多くの異なる形でビンに入れたＬＥＤチップを使用しながら、各白色発光に対して同じ色温度を実現することができる。
【０１６４】
光シート内で使用されるＬＥＤは、従来のＬＥＤとすることができ、またはレーザダイオードなどの任意のタイプの半導体発光デバイスとすることができる。チップがダイオードではない固体デバイスの開発に関しては取り組みがなされており、本発明は、そのようなデバイスも同様に含む。
【０１６５】
青色光を白色光に変換するために、量子ドットを利用することができる（量子ドットは、黄色成分、すなわち赤色および緑色成分を加えて白色光を生じさせる）。本明細書に記載の蛍光体の代わりに、またはそれに加えて、白色光を生じさせるのに適した量子ドットを使用することもできる。
【０１６６】
高い演色を提供するために、赤色および緑色光を放射する光シート内でのＬＥＤチップの直接放射は、蛍光体で変換されたＬＥＤチップによって放射される白色光と混合して、複合光を生じさせるように制御することができ、それによって高い演色を実現し、開ループ決定手段もしくは閉ループフィードバック手段またはこれらの任意の組合せによる赤色および緑色ＬＥＤの非依存または依存制御によって光の調整を可能にする。一実施形態では、異なるＬＥＤチップストリングは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および蛍光体で変換されたＬＥＤの異なる組合せを有し、これらのストリングは、所望の全体的な色温度および演色を提供するように制御される。
【０１６７】
光シートは非常に可撓性が高く、極めて軽いため、軽量の枠を使用して、平坦または弓形などの特定の形状で保持することができる。
【０１６８】
図３２は、光シートの真下の領域の方へ光を選択的に誘導するように、可撓性の光シートストリップまたはシート１０を縁部または表面の他の部分（光シートの幅に応じる）で支持するプラスチック枠３３０の斜視図である。他の構成も実現可能である。光シートからの発光をさらに制御する光学要素を含む薄いシートを、枠３３０によって支持することができる。
【０１６９】
一部の用途では、特定の照明効果のために照明器具が光を天井から離して概ね下方へ放射することが望ましいであろう。したがって、すべての光シート／ストリップの実施形態は、双方向のシートまたはストリップを作るように適合することができる。
【０１７０】
天井器具内には、平坦なストリップとして複数の光シートを取り付けることもでき、各ストリップは、ストリップのピーク強度が異なる角度になるように、床に対して異なる角度で傾斜する。一実施形態では、光シート内に再誘導レンズ（ｒｅ−ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ  ｌｅｎｓｅ）が形成されないと仮定すると、ピーク強度は光シートの平坦な表面に対して垂直である。したがって、器具からの光パターンの形状は、任意の環境に対してカスタマイズすることができ、他の器具からの光に溶け込ませることができる。一実施形態では、一部の光ストリップは、下方へ５５度の角度をなし、他の光シートは、天井から光を反射するように上方へ角度をなす。
【０１７１】
図３３は、双方向の発光パターンを生じさせるために光シート内で逆に取り付けられたＬＥＤダイ５６を示す。これは図１４に類似しているが、反射体が下部基板全体を覆っていない。図３３では、上部基板３４４および下部基板３４６上に形成された金属導体３４０および３４２を使用して、１つのＬＥＤダイのアノードを隣接するＬＥＤダイのカソードに接続させるように光シートに沿ってＬＥＤダイの向きを交互にすることによって、任意の数のＬＥＤダイ５６が直列に接続される。ＬＥＤダイの光放射表面上に形成されたＬＥＤ電極５８に接触する基板電極は、ＩＴＯ（インジウムでドープされた酸化スズ）またはＡＴＯ（アンチモンでドープされた酸化スズ）層などの透明電極３４８とすることができる。蛍光体層３５０を堆積させて、青色ＬＥＤの放射から白色光を生成することができる。
【０１７２】
図３４は、図１３の光シートに類似しているが、共通の中間基板層３５１を成形する、裏面と裏面を合わせた２つの光シートを示す。ＬＥＤダイ３５２はフリップチップとして示されており、両側のＬＥＤダイを直列に相互接続する導体層は、中間基板３５１の両側に堆積される。この光シート構造は、透明基板３５６および３５８によって挟まれる。中間基板３５１は、すべての当たっている光を、双方向光シートの２つの両側の表面を通って後方反射する反射層を含むことができる。
【０１７３】
図３５は、中間反射層３６０を挟んで裏面と裏面を合わせて付着される、図２０Ｂに関して記載した光シートに類似の２つの光シートまたはストリップの別の例である。導体１９４および１９８ならびに基板１９６および１９０については、図２０Ａおよび図２０Ｂに関して記載した。これらの光シートは、薄いシリコーン層または他の接着剤を使用して中間反射層３６０に付着させることができる。蛍光体（図示せず）を使用して、青色ＬＥＤの光を白色光に変換することができる。
【０１７４】
中間反射層３６０は、トレース１９４がチップ５６から熱を放散するのを助ける熱エネルギーの良好な導体であるという特性を有することができる。中間層３６０内には、チップを安全に動作させるために必要とされるすべてのヒートシンクを提供するのに十分な熱量を有することができ、または照明器具内の空気へより自由に熱を放散できる領域まで横方向に延ばすことができる（破線の外形線で示す基板１９０および１９６の縁部を越える）。
【０１７５】
本明細書に記載の光シート／ストリップ構造はいずれも、双方向光シートを作るように適合させることができる。
【０１７６】
様々な基板の光出力表面は、グレアを低減させ、またこの光を隣接する器具からの光に平滑に溶け込ませるのに所望の角度である法線から５５度に、ピーク強度の光を誘導するなど、発光パターンをカスタマイズするフレネルレンズなどのレンズを有するように成型することができる。選択可能なピーク強度角度で光の任意の分散を生じさせるように発光を精密に制御するために、異なるＬＥＤダイ上で異なるレンズを形成することができる。
【０１７７】
図３６は、天井３６４からつり下げられた双方向光シート３６２を示す。柔らかい照明効果のために、光線３６６が天井から反射されるのに対して、下方への照明は、照明のための直接光を提供する。光シート３６２の光出力表面は、上記のように、所望の効果を生じさせるようにレンズでパターンを形成することができる。上部および下部の発光は、異なる効果を実現するために異なるものとすることができる。たとえば、上方へ放射する光シートは、比較的近い天井のより均一の照明を実現するために、広い角度でピーク発光を出力することが望ましいはずであるのに対して、下方へ放射する光シートは、グレアを回避してこの光を隣接する器具からの光と平滑に溶け込ませるために、より狭い範囲内の光を放射するはずである。一実施形態では、光シート３６２の寸法は２×４フィートであるが、光シート３６２は任意の寸法または形状とすることができる。
【０１７８】
上部および下部の発光はまた、異なる光分散特性に加えて、異なるスペクトル成分を有するように適合させることもできる。一部の設計では、上からの柔らかい補助光が、昼光のより明るい青色、たとえば５６００ケルビンなどの１つのスペクトル成分を有し、下方への直接光が、直射日光によく似た３５００ケルビンなどの好ましいスペクトル成分を有することを考慮すると有利である。光シート３６２の設計は、これらの２つの成分を生じさせるのによく適している。さらに、上部および下部の発光からの光レベルの変調は、１日の光の周期をシミュレートするように、もしくは直接照明より背景照明が好ましいために、または空間内の作業の快適さおよび性能を増大させるために使用者が望む任意の組合せで、時間的に変えることができる。
【０１７９】
別法として、双方向光シート３６２は、従来の拡散反射笠内に取り付けることができる。
【０１８０】
一実施形態では、天井光からの所望の白色点を実現するために、器具の上の天井パネルに蛍光体または他の波長変換材料を注入することができる。そのような場合、光シートは、ＵＶまたは青色光を天井の方へ誘導することができる。
【０１８１】
一部の用途では、低強度のアップライトおよびより高強度のダウンライトまたはその逆を放射する双方向光シートを提供することが望ましいことがある。単方向の光シートが反射層を有する様々な開示の実施形態では、反射層を省略することができ、したがって１次発光表面と、反対側の光漏れ表面とを有する。天井を照らして影をなくす、照度対比を低減させるなどの特定の用途では、光の漏れは有用であろう。
【０１８２】
積層および位置合わせに伴うあらゆる製造上の難点を回避するために、図３７Ａのスナップイン構造を使用することができる。ＬＥＤダイ３６８は、台形または錐台形状の基礎基板３７０上に取り付けられる。基礎基板３７０は、上部基板３７２内の対応する相手側特徴と噛合する多くの他の形状を有することができる。基礎基板３７０は小さくして単一のＬＥＤダイ３６８を支持することができ、またはストリップとして、直列に接続された多くのＬＥＤダイ（たとえば、１８個）を支持することができる。導体３７４はダイの上部電極３７６に接続され、導体３７８は、基礎基板の導体３８２を介してダイの下部電極３８０に接続される。導体３７４および３７８は図の平面の方向に延び、上部基板３７２の長さに沿って、隣接するＬＥＤダイ間（アノードとカソード）に直列接続を生じさせる。その一例を図３７Ｂに示す。
【０１８３】
図３７Ｂに見られるように、ＬＥＤの上部（たとえば、アノード）電極３７６に接続された導体３７４は、隣接するＬＥＤの下部（たとえば、カソード）電極に接続された導体３７８につながる。曲りくねったパターンは引き続き、任意の数のＬＥＤをともに接続する。多くの他の導体パターンを使用して、直列接続を行うこともできる。別法として、直列接続を行うために使用される導体パターンは、スナップインストリップ（ＬＥＤダイ３６８を支持する）上に形成することができる。
【０１８４】
少なくとも上部基板３７２は、基礎基板３７０を受け取って弾性的に定位置で固定するために、透明プラスチックまたはシリコーンなどの弾性材料から形成される。ばねの力が、対向する導体間に確実な圧縮力を提供し、したがって、当接する金属表面間の導電接着剤は任意選択とすることができる。その結果得られる構造は、ＬＥＤダイストリングを含むことができ、このＬＥＤダイストリングを、他のＬＥＤダイストリングを有するより大きい支持基板上に取り付けることができ、またはそれぞれ直列ＬＥＤダイストリングを支持する基礎基板３７０の複数のストリップを受け取るように、上部基板３７２を横方向に延ばすことができる。その結果得られる構造は、図２５の構造に類似のものとすることができ、基板は、任意の長さとすることができ、任意の数のＬＥＤダイを含むことができる。図３７Ａは、同一の上部基板３７２の反復を単一の大きい基板の一部として示す。上部基板３７２は、反射体または拡散させた反射体で被覆された側面反射体３８４を有するように成型することができる。上部基板３７２の半円筒形の上面は、白色光を生成する蛍光体層３８６を有することができる。任意の発光パターンを生じさせるように光学要素（たとえば、プリズム、レンズなど）を有する遠隔の光シート３８８を成型することができる。
【０１８５】
一実施形態では、基礎基板３７０はアルミニウムなどの金属から形成され、基礎基板３７０がヒートシンクとして働くように誘電体被覆を有する。基礎基板３７０の裏面は、光シートが天井または器具内に取り付けられたときに光シート／ストリップの最も高い部分になるため、周囲の空気が金属の露出表面を冷却する。
【０１８６】
様々なスナップインの実施形態では、上部基板は、受容空胴または溝の縁部を開いてダイ基板を容易に定位置に嵌めるように曲げることができる。別法として、上部基板は、同じくダイ基板を容易に挿入できるように塑性変形点まで加熱することができ、次いでアセンブリを冷却させ、それによって２つの部品をともに固定することができる。
【０１８７】
ダイの側面に沿ってカプセル剤を堆積させることができ、次いでダイ基板が定位置に嵌るとこのカプセル剤をつぶしてダイをカプセル化し、ダイと上部基板との間に良好な屈折率の境界面を提供する。
【０１８８】
ダイ基板は、複数の隔置されたダイを支持するストリップとして形成することができ、または単一のダイのみを支持するように形成することができる。
【０１８９】
図３８は、図３７Ａに関して記載のものと同様に、スナップイン特徴３９４のアイランドまたはストリップを作るように成型された単一の下部基板３９２の相手側特徴を覆って複数の上部基板３７２をどのように嵌めることができるかを示す。そのようなスナップイン技法を使用することで、上部基板と下部基板とを自動的に位置合わせし、直列ＬＥＤストリングを形成する電気接触を簡略化する。すべてのスナップイン実施形態では、図３７Ｂの導体パターンを使用して、ＬＥＤダイを直列に接続することができる。
【０１９０】
蛍光体層３８６は、ＬＥＤチップの様々な直列ストリングの輝度を変化させることによって光シートの全体的な色温度を調整できるように、各直列ＬＥＤチップ列に対して異なるものとすることができる。たとえば、より薄い蛍光体層３８６は、より青色の光を生じさせ、関連するＬＥＤチップの輝度は、全体的な色温度をより高くまたはより低くするように調整することができる。調整可能な白色光を生じさせるために各ＬＥＤストリング蛍光体層３８６の異なる色度を制御できる、多くの変形形態を考えることができる。
【０１９１】
一実施形態では、下部基板３９２は、誘電体などの１つのタイプの材料から形成され、スナップイン特徴３９４は、金属などの異なる材料から形成されたダイ基板とすることができる。
【０１９２】
図３９は、下部基板３９６が、側面からの光を照明対象の方へ反射するために、ＬＥＤストリップの長さに沿って１つまたは複数の湾曲した反射体３９８を含むことができることを示す。反射体３９８は、成型された単体の基板３９６の一部とすることができる。湾曲表面を覆って、反射膜を堆積させることができる。上部基板４００は、半円筒に類似しており、下部基板３９６の相手側特徴を覆うように嵌り、任意の長さとすることができる。
【０１９３】
図３７Ａ〜３９の上部または下部基板は、図の平面の方向および平面から離れる方向に光が放射されたとき、ＬＥＤダイの光を出力表面の方へ反射するプリズム（前述）などの追加の反射体を有するように形成することができる。さらに、長手方向で上部基板４００の外側の輪郭内に変形を成型することで、図の平面からの上部基板からの発光を増大させると有利であろう。上部基板上の蛍光体層３８６は、デバイスからの最終的な発光スペクトルを変えることができる任意の波長変換材料層とすることができる。光スペクトルの所望の空間発光パターンを実現するために、この被覆の密度および厚さを変更することもできる。
【０１９４】
図４０は、ＬＥＤダイ基板４１０が導電接着剤４１２またははんだリフローによって定位置に固定されることを除いて、図３７Ａに類似している。図４０にはスナップイン特徴は存在しない。基板４１０を上部基板４１４内へ押し込むことで、導電接着剤４１２は導体３７４および３７８と電気的に接触する。熱、ＵＶ、または化学触媒作用などによって導電接着剤４１２を硬化させることで、接合を生じさせる。
【０１９５】
放熱に必要な場合、ＬＥＤダイ基板４１０は、周囲の空気に熱を伝える金属スラグ４１６を含むことができ、またはダイ基板４１０自体を金属とすることができる。
【０１９６】
ＬＥＤチップの上に蛍光体が位置する光シートのすべての実施形態では、ＬＥＤチップは、光シートの一部にする前または後に、まず通電し、色温度および輝度に関して試験することができる。次いで、特定のＬＥＤチップが目標白色点を実現するように、関連するＬＥＤチップを覆って上部基板上に堆積した各蛍光体タイルまたは層をカスタマイズすることができる。このようにして、個々の青色ＬＥＤチップのピーク波長にかかわらず、光シートの表面全体にわたって色の均一性が得られる。しかし、各ＬＥＤチップを覆って同じ蛍光体タイルが位置決めされた場合でも、多数のＬＥＤチップ（たとえば、３００〜６００個）によって、光シートからの全体的な（平均）発光が遠視野で光シートごとに一貫したものになるはずである。
【０１９７】
図４１は、図３５に類似の双方向光シート４２０のうち、天井４２５内の通気孔４２４の前に位置決めされたわずかな部分を示し、上部部分内にＵＶ  ＬＥＤチップ４２６が取り付けられ、下部部分内に青色ＬＥＤチップ４２８が（蛍光体とともに）取り付けられる。上部放射は、空気４３０を殺菌するためにＵＶであり、下部放射は、照明のために白色光である。器具の周りの空気流の方向は、天井から下向きとすることができ、または空気が空間内でリサイクルおよび再利用される場合、空気が器具の周りで上方へ流れるときに還り空気経路の一部とすることができる。
【０１９８】
図４２は図４１に類似しているが、空気４４０は、光シート４４２内の穴４４１を通って流れることができ、および／または光シート４４２の縁部の周りへ押しやられる。光シート４４２は、天井パネルとして設置することができる。より具体的には、図４１は、双方向光シート４４２のうち、天井内の通気孔またはエアリターンダクトの前に位置決めされたわずかな部分を示し、上部部分内にＵＶ  ＬＥＤチップ４２６が取り付けられ、下部部分内に青色ＬＥＤチップ４２８が（蛍光体とともに）取り付けられる。上部放射は、空気４４０を殺菌するためにＵＶであり、下部放射は、照明のために白色光である。
【０１９９】
ＬＥＤチップを覆って蛍光体層が位置決めされる場合、蛍光体層は理論上、ＬＥＤチップから放射されるすべての青色光を遮断するべきである。しかし、透明の上部基板内での光の分散のため、青色光は、蛍光体層の縁部を越えて分散し、望ましくない青色の光輪を生じさせることがある。図４３は図２０Ｂに類似しており、上部基板４４８内でＬＥＤチップ４５０とは反対側の表面にレンズ４４６をどのように形成（たとえば、成型）できるかを示す。一実施形態では、レンズ４４６はフレネルレンズである。レンズ４４６は、より大きい割合の青色光が蛍光体タイル４５４に当たるように、ＬＥＤの光４５２を視準する働きをする。これにより、各ＬＥＤ領域の周りの青色の光輪が回避される。他の目的のために、上部基板内のレンズを用いて任意の発光パターンを生じさせることもできる。
【０２００】
本明細書の光シートの例では、蛍光体または他の波長変換材料（たとえば、量子ドット）を有する青色ＬＥＤチップを使用して白色光を生じさせているが、図４４に示すように、赤色、緑色、および青色のＬＥＤチップからの光を混合することによって、白色光を生じさせることもできる。図４４は、赤色ＬＥＤチップ４５６、緑色ＬＥＤチップ４５７、および青色ＬＥＤチップ４５８が光シート４６０（図２０Ｂのものに類似）を構成でき、任意の白色点を実現するように制御可能とすることができることを示す。ＬＥＤチップと蛍光体で変換されたＬＥＤチップとの他の組合せ、またはアセンブリを多数の形で組み合わせて、特有の色および白色点をもたらすように制御できる異なる可能な光域を得ることもできる。
【０２０１】
単一の色のＬＥＤチップは、直列に接続することができ、ＬＥＤチップストリングの相対的な輝度は、光シートの所望の全体的な色または白色点を実現するように電流によって制御される。
【０２０２】
別の実施形態では、様々なストリングのＬＥＤチップは、白色光をもたらす蛍光体で変換されたチップとすることができる。他のストリングは、赤色、緑色、または青色の光をもたらすＬＥＤチップから構成することができ、これらのストリングは、より多くの赤色、緑色、または青色を白色光に加えるように制御することができる。
【０２０３】
別法として、すべて青色またはＵＶのＬＥＤチップを使用することができるが、蛍光体は、赤色、緑色、または青色の光のいずれかを生成するように、ＬＥＤ領域ごとに選択することができる。赤色、緑色、および青色の光の相対的な輝度は、任意の全体的な色または白色点を生成するように制御することができる。
【０２０４】
図４５は図２０Ｂに類似しており、青色および赤外のＬＥＤチップが光シート４７０を構成でき、青色ＬＥＤチップ４５８は、何らかの形の波長変換材料と一緒に白色光を生成するために使用され、赤外ＬＥＤチップ４７２は、監視カメラ用に低エネルギーの照明を提供するために、運動センサなどに応答して青色ＬＥＤがオフの間のみ通電されることを示す。ＩＲチップでは、蛍光体は使用されない。監視カメラ照明に対する専用の器具によってＩＲ光を生成することが知られているが、部屋の全般照明のために白色光をもたらす他のチップを含む光シート器具内にＩＲ  ＬＥＤチップを組み込むことで、白色光器具の位置によってＩＲ光が部屋を完全に照らすため、改善が得られ、相乗効果を生じさせる。
【０２０５】
本明細書に開示の様々な光シートの実施形態では、ＬＥＤチップ電極に対向する上部および下部基板の内側表面に導体を用いている。図４６Ａおよび図４６Ｂは、電気的な信頼性および放熱の可能な改善のために基板の外側表面に導体が形成される技法を示す。図４６Ａは、マスクまたは集束されたレーザ光４８０が、ＬＥＤチップ４９０の上部および下部電極を露出させるために、光シート４８９の上部基板４８６および下部基板４８８内に開口４８４を切除することを示す。また、光シートの領域は、直列接続を形成するために完全に切除することができる。レーザは、エキシマレーザとすることができる。反射体層４９２も示す。図４６Ａはまた、正しい温度および圧力下で２つの材料シート４８８および４８６間にＬＥＤチップ４９０が入るように、２つのプラスチック基板層を塑性変形させることによって形成することができる。入った後、上部および下部コンタクトは、材料をダイ上の電気接点までレーザ除去することによって露出される。
【０２０６】
図４６Ｂでは、銅もしくはアルミニウムまたは導電性の金属複合材料などの金属４９４で開口４８４を充填し、ＬＥＤチップの電極を電気的に接触させる。金属の堆積は、印刷、スパッタリング、または他の適した技法によって行うことができる。蛍光体層が使用される場合、蛍光体は、レーザ切除の前または後で金属堆積の前または後に堆積させることができる。この例では、金属４９４で開口４８４を充填し、また任意の数のＬＥＤチップを直列に接続する導体パターンを形成する。ＬＥＤチップの下部電極に接触する金属はまた、光シートが器具として設置されると上向きになるため、放熱する。
【０２０７】
ＳｅｍｉＬＥＤのＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫの垂直ＬＥＤなどの一部の青色ＬＥＤチップは極めて薄く、したがって側面からの光は最小になり、抽出効率は高くなる。ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫダイの厚さはほんの約８０ミクロンであり、典型的な紙（約１００ミクロン）より小さい。ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫの下面面積は、約４００×４００ミクロンである。ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫに関するデータシートを、参照により本明細書に組み込む。標準的な２×４フィートの蛍光灯笠に取って代わるための光シートの一実施形態では、約５００個のＬＥＤチップが存在し、平均ピッチは約２インチ（５ｃｍ）である。そのような薄いＬＥＤチップを使用することによって、基板の可撓性および塑性で基板をＬＥＤチップの周りに封止することができ、ＬＥＤチップの厚さを収容するためのあらゆる空胴、溝、または中間層を不要にする。上部基板とＬＥＤチップの上面との間に直接接触が存在する場合、光抽出のためのカプセル剤を不要にすることができる。
【０２０８】
図４７Ａ〜４７Ｃは、ＬＥＤチップ５００の厚さを収容するためのあらゆる空胴、溝、または中間基板層を使用しないで２つの基板５０２および５０４間に薄いＬＥＤチップ５００を挟むことを示す。積層中にＬＥＤを覆う基板の一方または両方を変形させることによって、２００ミクロン以下の厚さを有する薄いＬＥＤをカプセル化することができる。積層中に基板を加熱することで基板を柔らかくし、ＬＥＤの厚さに対する基板の適合性を改善する。下部基板５０２は導体パターン５０６を有し、導体パターン５０６は、ＬＥＤチップ５００の公称ワイヤボンド電極５０８に接合するための電極５０７を有する。典型的な導体（金属トレース）の厚さは、３５ミクロン未満である。電極５０７上には、わずかな量の導電接着剤５１０（たとえば、銀エポキシ）を堆積させることができる。電極５０７は、ＩＴＯなどの透明層とすることができる。自動ピックアンドプレース機は、機械視覚を使用して、導体パターン５０６内に形成された基準とＬＥＤチップ５００を位置合わせする。そのようなピックアンドプレース機に対する典型的な配置公差は、２０ミクロン程度である。ＬＥＤチップ電極５０８は約１００ミクロンの幅を有し、したがって電極５０８を基板電極５０７に接合するのは簡単な作業である。
【０２０９】
下部基板５０２の表面には、ＬＥＤチップ５００の周りに封止するために、非常に薄いシリコーン層を接着剤として印刷することができる。
【０２１０】
比較的大きい透明基板電極を使用してＬＥＤの公称ワイヤボンド端子に接触する場合、ＬＥＤの位置決めはそれほど重要ではなく、したがってＬＥＤは、上向きのワイヤボンド端子と位置決めすることができ、上部基板の透明電極は、ＬＥＤのワイヤボンド電極と容易に位置合わせすることができる。
【０２１１】
次に、下部基板５０２を覆って上部基板５０４が積層される。上部基板５０４は導体パターン５２０を有し、導体パターン５２０は、ＬＥＤチップの下部電極および下部基板上の導体パターン５０６と電気的に接触してＬＥＤチップ間の直列接続を生じさせる。導体パターン５２０上にわずかな量の導電接着剤５２２を堆積させて、良好な電気接触を確保する。図４７Ｂは、積層された光シートの簡略化された部分を示すが、実際のデバイスでは、上部および下部基板（任意の薄いシリコーン層とともに）はＬＥＤチップ５００に対して共形をなし、ＬＥＤチップ５００の周りに湾曲（変形）してチップを封止する。一実施形態では、一方または両方の基板は２ｍｍ未満の厚さを有し、可撓性はさらに、ＬＥＤの周りで十分な共形性を可能にするのに十分な材料を提供することができる。
【０２１２】
上部基板５０４内には、半球レンズなどの任意のレンズ構造を形成することができる。
【０２１３】
図４７Ｃは、ＬＥＤチップ間の直列接続を示す図４７Ｂの上向きの図である。多くの他の導体パターンを使用して、直列接続を生じさせることができる。
【０２１４】
図４８は、エネルギー消費を低減させて制御性を加えるためのレトロフィットとして、器具内の標準的な蛍光灯にそのまま取って代わることができる固体照明構造６０４の斜視図である。任意の手段によって、２組の標準的な蛍光灯電極６０８（または適した複製）間に、本明細書に記載の実施形態のいずれかである光ストリップ６０６が支持され、蛍光灯電極６０８はストリップ６０６上のＬＥＤダイに駆動電力を提供する。一実施形態では、光ストリップ６０６は双方向である。電極６０８は通常、器具内で構造６０４の唯一の物理的な支持を提供する。別のタイプの器具では、構造６０４は、器具に取り付けられた支持体によって、その長さに沿ってさらに支持することができる。電極６０８は、変換されていない電源電圧をストリップ６０６上または別個のモジュール内の変換器に提供することができる。ドライバは、ちらつきを回避するために、電源電圧をより高い周波数またはＤＣ電圧に変換することが好ましい。ＬＥＤダイストリング向けのドライバは市販されている。別法として、電極６０８が変換された電圧を受け取るように、変換器を構造６０４の外部に配置することができる。さらに、構造６０４はまた、レトロフィットの蛍光安定器からの標準的な出力で機能するように適合することができる。熱を除去するために、構造６０４に沿って通気孔を設けることができる。一実施形態では、光ストリップ６０６は、構造上の完全性のため、透明または拡散プラスチックまたはガラス管内に位置する。この管はまた、光を混合および成形する光学特性を有することができる。
【０２１５】
電極６０８間には任意の数の光ストリップ６０６を支持することができ、光ストリップ６０６は、異なる発光パターンまたは角度を有することができる。たとえば、一部の光ストリップ６０６は、法線に対して５５度でピーク強度を放射することができ、他の光ストリップ６０６は、０度でピーク強度を放射することができる。各ストリップ６０６の輝度は、構造６０４に対して所望の全体的な発光を提供するように制御することができる。一実施形態では、構造６０４は長さ約４フィートである。
【０２１６】
米国エネルギー省が試験において、ＬＥＤ源を利用する市販の蛍光タイプの交換品の多くが器具と正確に相互作用できず、誤った照明パターンをもたらし、またはＲＰ１として知られている許容できる慣行の範囲外の望ましくないグレアを生じさせることを指摘したことを認識することがさらに有利である。本発明の別の目的は、照明器具からより好ましい光分布を提供するように、管内のシートの光学系を適合させることである。
【０２１７】
平面の光シート６０６は、枢動接合部６０９を用いて外側の管構造６０４の２つの端部から枢動可能につり下げ、２つの端部間に接続することができる。これにより、光シート６０６は、電極が機械的に固定されて通電された後、上面および下面を照明器具内で任意の向きに提示できるように調整することができる。こうして端部にかかわらず光シートの向きを決められることで、設置および稼働スタッフが、使用者の好みに合わせて、または視野照明要件に準拠するように、器具内の配光を調整する手段を提供する。管は開口を有することができるため、穴に器具を挿入して光シート６０６を傾斜させるのは容易な作業である。
【０２１８】
別の実施形態では、構造６０４の外側の管は省かれ、光ストリップ６０６は電極６０８によって支持される。これにより熱および光の抽出が改善される。必要な場合、光ストリップ６０６は、電極６０８間の追加の支持棒またはプラットホームによって支持することができる。
【０２１９】
図４９は、光ストリップ６０６（図４８）を支持して周囲の空気への熱伝達を改善する平坦な表面６１０を有するように、蛍光管の形状因子をどのように変化させることができるかを示す。図４９の構造６１２が器具内に取り付けられたとき、平坦な表面６１０は、熱を上昇させて構造から離すように、最も高い点に位置する。必要な場合、加熱された空気を逃すために、平坦な表面６１０内に光シートを通る通気孔６１４を形成することができる。平坦な表面６１０はまた、熱放散を高めるために、同じまたは異なる規模（たとえば、広い／深いおよび狭い／浅い）でひだのパターンを有することができる。光シート内では低電力ＬＥＤダイのみが使用され、熱は事実上光シートの領域全体に分散されるため、特殊な金属のヒートシンクを必要としないことがあり、したがって構造６１２は、標準的な蛍光灯と同等に軽量である。これにより、標準的な器具内の電極ソケットによって構造６１２を支持することができる。いくつかの実施形態では、構造６１２は、構造が円筒のほんの半分であり、管材料を任意の厚さおよび重量にすることができるため、蛍光管より軽くすることができる。
【０２２０】
別の実施形態では、平坦な表面６１０は、熱を分散させる熱伝導性の薄いアルミニウムシートとすることができる。光ストリップ６０６は、ＬＥＤチップからの良好な放熱を提供するために、光ストリップ６０６全体に分散されてアルミニウムシートに熱的に接続された金属バイアを含むことができる。アルミニウムシートはまた、光ストリップ６０６または構造６１２に構造上の安定性を加えることができる。
【０２２１】
図５０は、光ストリップ６０６が構造６１２の平坦な上面６１０によって支持され、加熱空気６１８が平坦な表面６１０内の通気孔６１４およびＬＥＤストリップ６０６内の対応する穴（図示せず）を通って逃れることを示す、図４９の照明構造６１２を組み込む器具６１６の横断面図である。ＬＥＤダイ６２４が示されている。構造６１２の内部に変圧器６２２が示されているが、外部に配置することもできる。
【０２２２】
図５０の例では、３つの異なる光ストリップまたは部分６２６、６２７、および６２８があり、それぞれ、使用者が器具６１６の光出力をカスタマイズできるように、異なるピーク光強度角度を有する。異なるピーク光強度角度を表す３つの光線６２９、６３０、および６３１は、異なる光ストリップまたは部分６２６〜６２８が異なる放射特性を有することを示す。ストリップの発光は、ストリップを構成する反射体もしくはストリップの外部の反射体、またはストリップの上面内へ成型されるレンズの角度によってカスタマイズすることができる。
【０２２３】
図５１は、可撓性の光シート６５０が蛍光管の放射を模倣する管形状を有するように湾曲する一実施形態の側面図である。光シート６５０は、本明細書に記載の実施形態のいずれかとすることができる。光シート６５０は、熱を逃すことができる穴６５２を有することができる。端部キャップ６５４が、蛍光管によって通常使用される標準的な電極６５６に光シート６５０をつなげる。構造に対する機械的支持を提供するために、キャップ６５４間の中央に支持棒を組み込むことができる。
【０２２４】
代わりに、突出電極６５６をもたないがより大きい実質上円筒形の構造を、独立型の器具として天井からつり下げることもできる。そのような器具は、部屋の天井および床を照らす。
【０２２５】
図５２は、丸い形状を有するように、双方向光シートを湾曲させることができることを示す光シート６７０の斜視図である。上部放射６７２は天井を照らすことができ、下部放射６７４は部屋を広く照らす。双方向光シート６７０の向きは、より多くの光を下方へ誘導するように逆にすることができる。
【０２２６】
図５３は、ワイヤ６８３によって上部パネル６８２からつり下げられた双方向光シート６８０を含む器具６７８の斜視図である。上部放射６８４は上部パネル６８２に当たり、上部パネルは、拡散反射性とすることができ、またはＬＥＤチップからの上方への青色光を実質上白色光に変換できる蛍光体被覆を有することができる。ある比の青色光は反射することができ、一部は、複合光出力が実質上白色光になって室内へ放射されるように、パネル内の光変換材料によって吸収して変換することができる。上部パネル６８２は通常、光シート６８０よりはるかに大きい。これは、器具が天井から比較的遠くにつり下げられる非常に高い天井に対する照明器具に適当であろう。上部パネル６８２が蛍光体で被覆される場合、興味深い照明および色効果を生じさせることができる。上部放射６８４は青色またはのＵＶ光とすることができ、下部放射６８６は白色光とすることができる。上部パネル６８２は、光を外側へ誘導するために、ガルウィング形状またはＶ字状などの任意の形状とすることができる。
【０２２７】
様々な実施形態では、蛍光体は、上部基板に注入されるか、それとも別個の層に注入されるかにかかわらず、チップに対して角度をなす強度と比較すると、ＬＥＤチップの真上で青色光の強度がより高いことを考慮するように変更することができる。たとえば、蛍光体の厚さまたは密度は、蛍光体領域に沿って一貫した白色点を提供するために、蛍光体が青色ＬＥＤチップから離れて延びるように先細りさせることができる。蛍光体が上部基板内に注入される場合、上部基板は、有効蛍光体厚さを制御するために変動する厚さを有するように成型し、または他の方法で成形することができる。別法として、ＬＥＤチップによる蛍光体のより均一の照明を提供するために、蛍光体の下に光学系を形成することができる。
【０２２８】
改善された熱抽出のために、下部基板の任意の部分（光シートが天井に／天井内に取り付けられたときに最も高い表面になる）を金属とすることができる。
【０２２９】
ドライバ構成要素などの表面実装パッケージまたは個別の構成要素を取り付けるために、光シートの任意の部分をプリント回路基板として使用することができる。これにより、パッケージ／構成要素端子と光シート内の導体との間で高価なコネクタの使用が回避される。
【０２３０】
図５４Ａおよび図５４Ｂは、上部基板と下部基板との間に積層させた後にＬＥＤダイをカプセル化する１つの方法を示す。一例として実施形態のいずれかを使用することができ、図２０Ｂの実施形態を使用してこの技法について説明する。
【０２３１】
図５４Ａは、ＬＥＤダイ７４４（破線の外形線で示す）の周りの空間をカプセル剤で充填するための穴７４２と、空間から空気を逃すための穴７４６とを有する透明の上部基板７４０の一部分の下向きの図である。これらの穴は、レーザ切除、成型、刻印、または他の方法によって形成することができる。上部基板７４０上に形成された代表的な導体７４８も示されている。
【０２３２】
図５４Ｂは、シリコーンなどの液体のカプセル剤７５２が上部基板７４０内の穴７４２を通って各ＬＥＤダイ７４４の周りの空の空間７５３内へ注入されることを示す、積層された光シート７５０の横断面図である。注入器７５６は、ＬＥＤダイを覆ってレンズを取り付ける前にＬＥＤダイを覆ってシリコーンを分注するために従来技術で通常使用されるシリンジまたは他の器具のノズルとすることができる。穴７４６から逃れる空気７５８が示されている。シリンジは通常、プログラムされた機構である。図５４Ｂのカプセル化技法を使用することによって、ＬＥＤ電極と基板電極との間の良好な接触を阻止する絶縁カプセル剤に関する問題が少なくなるため、積層処理は簡略化される。さらに、カプセル剤の粘性は、液体のカプセル剤がＬＥＤダイの周りの空間内のすべての空隙を充填するように低くすることができる。あらゆる余分なカプセル剤は、空気穴７４６から出る。硬化させると、カプセル剤は穴７４２および７４６を封止する。硬化は、冷却、加熱、化学反応、またはＵＶ露出によって行うことができる。
【０２３３】
カプセル剤は、蛍光体の力、または量子ドットなどの任意の他のタイプの波長変換材料を含むことができる。
【０２３４】
注入器７５６を使用する代替として、加圧印刷処理または他の手段を使用して液体のカプセル剤７５２を堆積させることもできる。
【０２３５】
図５５Ａおよび図５５Ｂは、ＬＥＤダイの周りの空間をカプセル剤で完全に充填するために使用される別のカプセル化技法を示す。この例でも図２０Ｂの実施形態が使用されるが、この技法は、いずれの実施形態とも使用することができる。
【０２３６】
図５５Ａは、下部基板７６６を覆って上部基板７６４が積層される前にＬＥＤダイ７６２を覆って堆積された１粒の軟化させたカプセル材料７６０を示す横断面図である。下部基板７６６内には、積層処理中の過度の内圧を回避するために余分なカプセル剤を受け取る小さいリザーバ７６８が形成される。
【０２３７】
図５５Ｂは、軟化させたカプセル材料７６０がＬＥＤダイ７６２の周りの空間内で加圧および分散され、あらゆる余分な材料がリザーバ７６８内へあふれ出すことを示す。ＬＥＤダイ７６２の周りの空間は、たとえば、ＬＥＤダイの周りで長方形もしくは円形とすることができ、または空間は細長い溝とすることができる。
【０２３８】
図５６Ａでは、第１に、下部基板７８２と上部基板７８４との間に薄いＬＥＤ７８０が挟まれる。基板７８２および７８４は、ポリマー材料、シリコーン、もしくはさらには融解温度の低いガラス、またはこれらの組合せから作ることができる。下部基板７８２上には、反射層７８６を配置することができる。２００ミクロン未満などのＬＥＤ７８０の薄さにより、基板層（特に加熱された場合）はＬＥＤ７８０の周りで共形をなし、ＬＥＤ７８０をカプセル化することができる。ＬＥＤ７８０は通常、基板の厚さと比較すると比較的薄くなるように成長基板（たとえば、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＡｓ）が除去されたタイプのものである。一実施形態では、これらの基板上には導電トレースが形成されない。ＬＥＤ７８０上の電極にアクセスするために、エキシマレーザもしくは他の適したレーザからのレーザビーム７９０を電極の上に集束またはマスクして、接触電極のすべてもしくは一部分を露出させるように基板を切除する。切除は本来、基板が除去された後に停止する。接触電極の処理では、犠牲停止層または余分の金属化を用いて、電気接触領域まで材料のきれいな除去を容易にすることができる。この例では、ＬＥＤ７８０は垂直ＬＥＤであるが、これらのＬＥＤを水平ＬＥＤとすることもできる（どちらの電極も同じ表面上に位置する）。ＬＥＤが水平タイプである場合、コンタクト切除手順は、積層された構造の片側で実施するだけでよく、片側のみから電気的相互接続が行われる。この構造は、２次元のＬＥＤアレイを有する光シートとすることができ、または１列のＬＥＤを有する狭い光ストリップ（たとえば、幅１０ｍｍ未満）とすることができる。
【０２３９】
図５６Ｂは、開口７９２が導電材料７９４で充填され、導電材料７９４には、一部またはすべてのＬＥＤ７８０を直列または任意の他の構成で接続するようにパターンが形成される、図５６Ａの光シート／ストリップを示す。導電材料７９４は、スパッタリング、蒸発、めっき、印刷、シルクスクリーニング、または任意の他の方法によって堆積されたアルミニウム、銅、銀、導電ペースト、または任意の他の適した導体とすることができる。導電材料７９４には、ＬＥＤ７８０を直列または直列／並列などで相互接続するように、従来のマスキングおよびエッチング処理、または別の処理によって、パターンを形成することができる。外部の導体によって、周囲の空気への熱放散が改善され、基板積層ステップとは別の金属化ステップ中に相互接続をカスタマイズすることができる。
【０２４０】
本明細書に記載の構造は、様々なタイプの積層処理を使用して形成することができる。大量生産向けの１つの実用的な処理はロールツーロール処理であり、基板は最初にロール上に提供される。別の方法は、パネル積層処理を介して行うことができ、この処理によれば、基板材料のパネルまたはストリップが、垂直に押す動作で積層される。
【０２４１】
図５７は、２つの基板８００および８０２がともに積層され、間にＬＥＤ８０４が挿入される、ロールツーロール処理を示す。ＬＥＤ８０４は、非常に薄いシート（図示せず）によって支持することができ、または下部基板８０２上に別個に配置することができる。基板の内側表面上または外側表面上でトレースを使用することなど、任意の導体技法を使用して、ＬＥＤを直列または任意の他の構成で接続することができる。積層ローラ８０６が、さらなる圧力および任意選択で熱を提供して、ＬＥＤ８０４をカプセル化する。これらの基板は、シートまたはストリップ状とすることができる。巻取りロール（図示せず）が、積層された構造を受け取ることができる。導体に時々アクセスできる場合、ストリップは後に任意の長さに切断することができる。
【０２４２】
図５８Ａは、図５６Ｂと同様に、上部基板８００および下部基板８０２内に、導電材料でＬＥＤ８０４を相互接続するための開口８１０をレーザで切除するロールツーロール処理を示す。
【０２４３】
図５８Ｂは、ＬＥＤの選択がどのように、ＬＥＤダイ付近で光変換処理を行うように発光表面に蛍光体層８１２が事前に加えられたＬＥＤも含むことができるかを示す。基板間の積層前に蛍光体層８１２がＬＥＤダイに加えられた場合、切除処理は理論上、ダイの上の電極層まで蛍光体層の一部分も切除するのに適している。これにより、基板上に蛍光体を堆積させる必要がないため、光シート／ストリップの設計が簡略化され、通常、色の均一性が改善される。ＬＥＤを覆う蛍光体層の堆積は、よく知られている処理を使用して実行することができる。蛍光体が電極層を通って切除された場合、ダイと電気的に接触するように導電材料７９４（図５６Ｂ）を加えることができる。下流のパッケージング処理で通常行われるいくつかの処理ステップを省いてウェーハ処理レベルに近づけ、規模の経済性がより良好に支持されるため、これは当技術分野における著しい改善である。
【０２４４】
図５９は、ＬＥＤ８１４がフリップチップであり、下部基板８０２がＬＥＤを相互接続する導体パターンを有するロールツーロール処理である。
【０２４５】
裸のＬＥＤの側面からの放射は、ＬＥＤの上またはＬＥＤの周りに位置決めされた蛍光体によってＬＥＤの光（たとえば、青色光）を白色光に均一に変換できないため、問題となる可能性がある。図６０は、下部基板８２０上へピックアンドプレース機によって位置決めされた単一の光源要素８１８の横断面図であり、要素８１８は、側面からの放射に伴う問題を回避するために反射カップ８２４内に取り付けられたＬＥＤ８２２である。反射カップ８２４は、反射被覆を有するプラスチック、反射被覆を有するエッチングされたシリコン、または他の材料とすることができる。カップ８２４が誘電体である場合、ＬＥＤ８２２の下部電極に接触するための導電バイア８２６を、カップ８２４を通って形成することができる。基板上の導体（図示せず）は、これらのＬＥＤを任意の構成で接続する。カップ８２４の高さは、側面からの光のほとんどすべてを狭いビーム内へ反射して、ＬＥＤ８２２を覆う蛍光体層によって白色光に変換するために、ＬＥＤ８２２の上部とほぼ同じであることが好ましい。ＬＥＤ８２２は、ＬＥＤ８２２の周りのカップ８２４内にシリコーンを堆積させることによってカプセル化することができる。カップ８２４はまた、積層処理中に損傷しやすいＬＥＤ８２２を保護してＬＥＤ８２２からの放熱を改善するのに役立つことができる。上部基板８２３が、ＬＥＤ８２２を直列に接続するために、ＬＥＤ８２２のアノードへの電気的接続を提供する。
【０２４６】
図６１は、下部基板８３０が、くぼみ８３２を有するように形成されたＭｉｒｏ−４（商標）などの反射シートであり、くぼみ８３２の側面が、ＬＥＤ８３４の側面からの光を上方へ反射する、光シート／ストリップの横断面図である。Ｍｉｒｏ−４は、反射アルミニウム層を含む複数の層を有するよく知られている反射シートである。くぼみ８３２は、型またはダイを使用して圧印によって作ることができる。基板８３０の上面が誘電体であるため、ＬＥＤ８３４を相互接続する導体を基板８３０上に形成することができる。上部基板８３６は、導体を有することができ、ならびに各くぼみ８３２を覆って蛍光体層を支持することができる。単一のくぼみ８３２内に、光を混合するための複数のＬＥＤをさらに取り付けることもできる。
【０２４７】
すべての実施形態では、蛍光体層は、別個に形成された光学層内に注入され、または別個に形成された光学層を覆う蛍光体とすることができ、この蛍光体が光シート／ストリップを覆って積層される。「遠隔」の蛍光体は、青色ＬＥＤの光を白色光に変換する。光学層はまた、光を拡散させることができる。
【０２４８】
光シートもしくはストリップ全体にわたって色温度の均一性を改善し、または全体的な目標色温度を提供する様々な技法について上述した。全般照明では開示の光シート／ストリップの使用が好ましいため、ＬＣＤの背面照明に対する要件になりうるように、光シート／ストリップのすべての領域が均一の色温度を出力することを必要とするのではなく、光シート／ストリップの前で距離を空けて十分な光混合を行うことができる。近視野の色の均一性に対する要件を緩和することによって、単一の照明器具内で異なるビンからのＬＥＤを使用して、ＬＥＤの有効収率を大いに増大させることができる。したがって、様々なビンからのＬＥＤを使用しながら、照明器具の前にある距離を空けて目標色温度または目標スペクトル分布を実現する技法を有することが望ましい。
【０２４９】
図６２は、光源がストリップ８４２内にカプセル化されたＬＥＤである、２×４フィートの固体器具８４０の正面図である。ストリップ８４２に対する支持構造８４４は反射性とすることができ、ストリップに接続された電源端子を提供することができる。一実施形態では、器具は、８つの区間８４６に分割される。話を簡単にするために、４つの区間８４６内のストリップのみを示す。区間８４６ごとに任意の数のストリップ８４２を有することができる。一実施形態では、単一の区間８４６内のすべてのストリップ８４２は、たとえば４０ボルトを提供する単一の電力変換器によって電力供給され、各ストリップ８４２は独自の電流源に接続される。
【０２５０】
図６３は、図６２の器具を形成するために使用される処理の流れ図である。
【０２５１】
各ストリップ８４２は、様々なビンからのＬＥＤによって形成され、単にビン番号で、通常青色範囲内の特定の狭い範囲のピーク波長を識別する。別の実施形態では、単一のビンからのＬＥＤのみを使用してストリップを形成するが、異なるストリップは、異なるビンのＬＥＤから形成される。ストリップが形成された後、ストリップ内に提供される蛍光体は、ＬＥＤの青色光を、特定の相関色温度（ＣＣＴ）を有する白色光に変換する。同じ組合せのＬＥＤによって形成されたストリップ８４２は、類似の全体的なＣＣＴを有する。しかし、異なるビン内のＬＥＤを本質的にすべて使用するために、ストリップ８４２は、様々な全体的なＣＣＴを有する。各ストリップ８４２を通電して光学的に試験し、その全体的なＣＣＴまたはスペクトル分布を決定する。次いでストリップ８４２は、ＣＣＴまたはスペクトル分布に従ってビンに入れられる（図６３のステップ８５０）。次いで、アルゴリズムを使用して、単一の区間８４６内のストリップ８４２の様々な組合せを決定し、その結果、区間８４６は器具に対して同じ目標色温度を生成する（ステップ８５２）。次いで、異なるビンからのストリップ８４２は、各区間８４６がほぼ同じ目標色温度またはスペクトル分布を生成するように組み合わされる（ステップ８５４）。異なる区間８４６からの光はともに混ざり合う。さらに、反射支持構造８４４が、光の混合を助ける。
【０２５２】
したがって、ビン内の実質上すべてのＬＥＤが使用されるのに対して、各器具８４０の全体的な色温度は一貫しており、器具８４０全体にわたって良好な色の均一性が得られる。さらに、多くの異なるビンのＬＥＤをこうして混合することでスペクトル電力分布が本質的に広くなるため、その結果得られる器具の全体的な演色評価数（ＣＲＩ）を高めることができる。
【０２５３】
図６２および図６３の技法は、任意の数の区間を有する任意の寸法の照明器具に適用することができる。たとえば、照明器具を２×２フィートとすることができ、ＬＥＤストリップから４つの区間を構成することができ、各区間を構成するストリップを選択するため、各区間は実質上同一のＣＣＴを有する。
【０２５４】
図６４〜８４は、ＬＥＤを直列接続する相互接続パターンが上部基板の外面を覆って形成される、ＬＥＤストリップおよびＬＥＤシートを形成する様々な追加の技法を示す。そのような技法を使用して、本明細書に記載の実施形態のいずれかの変形形態を形成することができる。
【０２５５】
図６４は、図１９Ａに類似しており、下部基板１７６上の導体１７８に接合されたＬＥＤチップ５６の下部電極（たとえば、アノード）を示す。ＬＥＤチップ５６間の直列接続のため、金属インタコネクタ１８０もまた、導体１７８に接合される。中間シート１８２は、ＬＥＤチップ５６の位置およびインタコネクタ１８０の位置に対応する穴を有し、チップ５６およびインタコネクタ１８０の上部は、中間シート１８２の上部とほぼ平面である。ＬＥＤチップ５６の周囲の領域は、蛍光体／シリコーンの混合物７２で充填することができる。
【０２５６】
図６５は、ＬＥＤチップ５６を覆って堆積された上部基板材料８７０を示す。材料８７０は、光透過性の積層ポリマーシート、噴霧されたシリコーン層、または任意の他の固体もしくは液体材料とすることができる。材料８７０が液体または軟化させた材料として堆積される場合、混合物７２の代わりにカプセル剤として使用することができる。次いで必要な場合、材料８７０は硬化される。本明細書に記載のすべての実施形態における基板材料には、青色ＬＥＤの光を白色光に変換するために、ＹＡＧ蛍光体または他の波長変換材料を注入することができる。
【０２５７】
次いで、上部カソード電極８７４およびインタコネクタ１８０上に小さい穴を開けるように、エキシマレーザビーム８７２が自動的に制御される。レーザによる穴開けは、金属で自動的に停止する。レーザビーム８７２は、目標と光学的に位置合わせすることができ、または下部基板１７６上の基準と位置合わせすることができる。バイアを形成するためのレーザによる穴開けは、集積回路の分野ではよく知られている処理である。
【０２５８】
別の実施形態では、穴は、上部基板がＬＥＤチップ５６を覆って位置決めされる前に、刻印、成型、またはレーザによる穴開けなどの任意の技法を使用して、上部基板材料８７０内に事前に形成される。
【０２５９】
図６６は、スパッタリングまたは他の技法によって構造の表面を覆って堆積された薄い金属シード層８７６を示す。一実施形態では、シード層８７６はＴｉＮであり、それに続いて銅である。
【０２６０】
図６７は、銅でめっきされていない領域を覆うように、シード層８７６にフォトレジスト８７８でパターンが選択的に形成されることを示す。
【０２６１】
図６８は、直列接続のＬＥＤチップ５６によって伝えられる電流に適した任意の厚さまで銅８８０で電気めっきされた露出されたシード層８７６を示す。シード層を堆積させ、それに続いて銅で電気めっきすることは、集積回路の分野ではよく知られている技法である。
【０２６２】
図６９は、従来の技法を使用してフォトレジスト８７８が除去された後、ブランケットエッチングで露出されたシード層８７６がエッチング除去される結果、ＬＥＤチップ５６が直列に接続れた後のＬＥＤ構造を示す。このようにして、任意の数のＬＥＤチップ５６を直列に接続することができる。
【０２６３】
図７０は、抵抗を低減させるためにＬＥＤチップ５６間に広い領域を有するように相互接続銅８８０を形成することができる、直列に接続された２つのＬＥＤチップ５６の下向きの図である。ＬＥＤチップの上に、青色ＬＥＤの光を白色光に変換するための蛍光体層またはタイルを形成することができる。
【０２６４】
ＬＥＤチップが上部層によってカプセル化された後、ＬＥＤチップ間に外部金属接続を生じさせることによって、従来の金属化技法を使用して信頼性が高い電気的接続を作ることができる。さらに、金属化は、ＬＥＤチップがカプセル化された後にカスタマイズすることができる。この技法により、パターン付きの金属とＬＥＤ電極との間にオーム接続を作りながら、事前に形成された金属パターンを有する上部シートを、ＬＥＤチップを覆って位置合わせして積層することに関係する複雑さが回避される。
【０２６５】
ＬＥＤ構造は、単一の直列接続されたＬＥＤチップ列を有する狭いＬＥＤストリップとすることができ、または２次元のＬＥＤチップアレイを有するＬＥＤシートとすることができる。
【０２６６】
図７１は、中間層１８２内の穴内にインタコネクタ１８０が位置決めされない、図６４〜７０の一変形形態を示す。次いで、図６５〜６９で実行されるのと同じ処理が、図７１の構造上で実行される。別の実施形態では、中間層内には、下部基板１７６上の導体につながる穴は最初に形成されない。そのような場合、穴は、レーザビーム８７２または他の方法によって形成することができる。
【０２６７】
次いで、図７２に示すように、シード層８７６および電気めっきされた銅８８１で穴を充填（または部分的に充填）して直列接続を生じさせる。
【０２６８】
すべての実施形態における上部基板材料８７０と下部基板１７６との間のあらゆる間隙を、シリコーン接着剤層によって充填することができる。
【０２６９】
図７３は、中間層が使用されない、図４７Ａに類似の薄いＬＥＤチップ５００を示す。下部基板８８２が導体パターン８８４を有し、ＬＥＤチップ５００の下部電極（たとえば、アノード）は、導体パターン８８４によって形成されたパッドに接合される。ＬＥＤチップ５００を覆って上部基板材料８８６が積層され、または他の方法で堆積される。材料８８６は、ＬＥＤチップ５００をカプセル化することができ、またはＬＥＤチップ５００は、シリコーンもしくは他の適した材料層によって事前にカプセル化することができる。基板材料８８６には、ＹＡＧ蛍光体または他の変換材料を注入することができる。
【０２７０】
図７４は、ビーム８８８によって上部基板材料８８６にレーザで穴を開けて、外部の導体パターンに接触される金属領域を露出させることを示す。穴開け処理は、前述の処理と同じにすることができる。
【０２７１】
図７５は、金属または他の導体８９０（たとえば、導電インク）が上部基板材料８８６を覆って堆積されて穴の中へ入り、ＬＥＤチップ５００を直列に相互接続することを示す。導体８９０は、スパッタリングおよびパターン形成することができ、または任意の他の方法によって堆積させることができる。従来のインクジェット印刷処理を使用して導電インクを堆積させると、真空チャンバおよび他の高価な機器の使用を回避し、エッチングの必要を回避するため、特に有利である。
【０２７２】
図７６は、抵抗を低減させるためにＬＥＤチップ５００の間に広い領域を有するように相互接続導体８９０を形成できる、直列に接続された２つのＬＥＤチップ５００の下向きの図である。
【０２７３】
図７７は、ＬＥＤチップ５００上にシリコーンなどの液体のカプセル剤８９４を噴霧し、回転させ、成型し、または他の方法で堆積させて上部基板を形成することを示す。カプセル剤は、ＬＥＤチップ５００の外面に対して共形をなす。カプセル剤８９４は、構造を覆って平面の表面を形成することができる。カプセル剤８９４には、青色光を白色光に変換するための蛍光体を注入することができる。
【０２７４】
図７８は、ビーム８９６によってカプセル剤８９４にレーザで穴を開けて、外部の導体パターンに接触される金属領域を露出させるための穴を形成することを示す。
【０２７５】
図７９は、金属または他の導体８９８（たとえば、導電インク）がカプセル剤８９４を覆って堆積されて穴の中へ入り、ＬＥＤを直列に相互接続することを示す。前述のように、インクジェット印刷処理を使用して導体８９８を印刷すると、ＬＥＤストリップまたはシートを安価に製作するのに有利である。下向きの図は、図７６に類似のものとすることができる。
【０２７６】
図８０は、外部の金属層に接触される領域を覆うフォトレジストポスト９１０または金属鋲を示す。ポスト９１０は、簡単なフォトリソグラフィ処理によって形成することができる。金属鋲が使用される場合、これらの鋲は、集積回路パッケージの下部にボール格子アレイを形成するために通常使用される自動機械を使用して位置決めされて取り付けられた金ボールとすることができる。図８０はまた、図７７に関して記載したカプセル剤８９４に類似の液体のカプセル剤８９４で被覆される構造を示す。表面は平面とすることができる。
【０２７７】
図８１は、硬化されたカプセル剤８９４を、ＣＭＰを使用して研磨またはエッチングして、フォトレジストポスト９１０または金属鋲を露出させることを示す。フォトレジストポスト９１０が使用される場合、フォトレジストを除去して穴を形成する。
【０２７８】
図８２は、導体９１２で穴を充填してＬＥＤチップ５００間の直列接続を形成することを示す。導体９１２は、スパッタリングおよびエッチング、印刷、リフトオフなど、本明細書に記載の技法のいずれかによって堆積させることができる。リフトオフが使用される場合、金属導体が形成されない領域を覆ってフォトレジストパターンを生じさせる。次いで金属は、構造を覆ってブランケット堆積され、上にある金属とともにフォトレジストを除去して、金属をリフトオフする。
【０２７９】
図８３は、相互接続パターンを画定する溝９２０および穴でパターンが形成された誘電体層９１６を示す。
【０２８０】
図８４は、溝９２０および穴を充填するように構造を覆ってブランケット堆積された銅などの金属９２４を示す。
【０２８１】
図８５は、溝９２０および穴内の金属のみが残るように、ＣＭＰを使用して金属９２４を誘電体層９１６まで研磨して、ＬＥＤチップ５００間に直列接続を生じさせることを示す。下向きの図は、図７６に類似のものとすることができる。
【０２８２】
他の実施形態では、金属コネクタははんだとすることができ、はんだには、印刷または積層されたはんだマスクを使用してパターンが形成される。
【０２８３】
記載の様々な処理では、ＬＥＤチップを覆う導体は、光を阻止しないように透明導体とすることができる。透明導体は、チップから離れてより抵抗率の低い導体に接続される。透明導体には、ＩＴＯ、接着剤内の銀ナノワイヤ、および他の知られている材料が含まれる。
【０２８４】
図８６は、ＬＥＤストリップ（単一の直列接続されたＬＥＤ列）またはＬＥＤシート（ＬＥＤアレイ）を形成するロールツーロール処理を示す。
【０２８５】
ロール９５２上に下部基板９５０を供給することができる。基板９５０は、導体パターン９５４を有するフレキシブル回路とすることができる。基板９５０は、反射下面を有するように形成することができる。
【０２８６】
第１のステーション９５６で、ＬＥＤチップ９５８は基板９５０上の金属パッド上に位置決めされ、ＬＥＤチップ９５８の下部電極（たとえば、アノード電極）はパッドに接合される。これは、従来のピックアンドプレース機器によって実行することができる。
【０２８７】
次のステーション９６２で、ＬＥＤチップ９５８上に上部基板材料９６４を積層し、噴霧し、または他の方法で堆積させることができる。基板材料９６４は、蛍光体が注入された透明材料とすることができ、ＬＥＤチップ９５８をカプセル化することができる。
【０２８８】
次のステーション９６６で、上部基板材料９６４によって覆われたＬＥＤ電極および他の導体に金属が接触する穴９６８が形成される。レーザ、イオンビーム、または本明細書に記載の他の技法によって、穴を形成することができる。
【０２８９】
次のステーション９７２で、導電インクのインクジェット印刷などによって導体９７４を堆積させて穴を充填し、ＬＥＤチップ９５８を直列に相互接続する。
【０２９０】
次のステーション９８０で、事前に形成されたタイル、接着剤内の蛍光体滴、成型された蛍光体、噴霧された蛍光体、または他のタイプなどの蛍光体９８２が堆積される。代わりに波長変換材料は、量子ドットまたは他の材料とすることもできる。
【０２９１】
次いで、その結果得られる構造を切断し、または第２のロール９９０上に置く。ロールツーロール方法は、すべての処理がＬＥＤチップの線形構成上で行われ、したがって位置合わせが非常に高精度であるため、ＬＥＤチップストリップを形成するのに非常に有利である。別個の処理を実行して、ＬＥＤストリップの端部に電気端子コネクタを設けることもでき、または任意の追加のステップを実行することもできる。
【０２９２】
すべての実施形態では、ＬＥＤチップを覆う上部層は、ＬＥＤチップおよび導体の追加の保護、または光抽出の改善、または発光の光学的成形、または波長変換、または機械的支持、または他の用途のなどために、複数の光透過層を含むことができる。
【０２９３】
すべての実施形態では、より厚い導電層が望ましい場合、印刷された導体層を銅または他の金属でめっきすることができる。めっきされるすべての金属領域に接続された犠牲短絡バーを形成して、電気めっき中にわずかな電流を伝えることができる。次いでこのバーは、レーザまたは他の手段によって切断することができる。導電インクは、２０ミクロンの層を容易に堆積させることができる。
【０２９４】
インクジェット／シード層または任意の他の層の無電解めっきを使用することができる。触媒インクジェット処理と、それに続いて無電解銅めっき処理とを伴う１つの適したインクジェット印刷技術が、Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｉｎｋｊｅｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによってｗｗｗ．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｉｎｋｊｅｔ．ｃｏｍ／ｅｎ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ａｓｐｘに記載されている。同文献を、参照により本明細書に組み込む。
【０２９５】
特定の市販の導電インクジェットインクは比較的粘性が高く、蛍光体粒子を支持することができる。インクジェットインクもまた、透明とすることができる。したがって、ＬＥＤの上部電極に接触する導電インクは、抵抗率を低くするために多くすることができ、光を通すために透明にすることができ、同時に、青色ＬＥＤの光の蛍光体変換を提供することができる。量子ドットも使用することができる。
【０２９６】
適したインクジェット印刷機は、多くの適した様々な導電性の透明および不透明インクとともに市販されている。
【０２９７】
本明細書では、「印刷」という用語は、あらゆる印刷、噴霧、堆積、積層、または他の印刷処理を含むことができる。いくつかの他の適した印刷処理には、エレクトロインク（ｅｌｅｃｔｒｏｉｎｋ）印刷、レーザジェット印刷、磁気印刷、電気光学印刷、スクリーン印刷、および熱印刷が含まれる。好ましい印刷処理は、特殊な真空チャンバ、清浄室、または高温を必要としない。
【０２９８】
様々な構造構成要素および方法ステップはいずれも、他の実施形態で混合および整合させることができる。
【０２９９】
上記のすべての光シート／ストリップは、全体的なエネルギー消費を大いに低減させるために、周囲の日光が存在するときは自動的に減光するように容易に制御される。負荷制限、占有期間、作業照明、および使用者の介入に基づいて、他のエネルギー節約技法も使用することができる。
【０３００】
さらに、人間の概日リズムに適合するように、光シート／ストリップによって放射される白色光内の青色光成分を１日中調整できることが望ましいであろう。人間は、人工の光が太陽のスペクトルの一部またはすべてを１日中概ね複製するとより快適に感じることがよく知られている。これは通常、光源によって放出される青色光の量を１日中動的に調整することによって実現することができる。したがって、すべての実施形態の一変形形態では、蛍光体をもたない、または蛍光体が低減された青色ＬＥＤがＬＥＤアレイ全体に分散され、光シート／ストリップの全体的な発光における青色光の量を選択的に追加または低減させるための可変輝度を有するように制御される。これらの追加の青色ＬＥＤは、外部の制御装置によって概日リズムに合わせて自動的に制御することができる。１つの形態の制御は、電力線を通る信号が図２０Ｄの電流源２０２などの追加の青色ＬＥＤに対する電流源を制御することによって行うことができる。
【０３０１】
蛍光器具または任意の他の照明器具に取って代わるための頭上照明として、任意の実施形態を使用することができる。キャビネット下では、小さい光ストリップを使用することができる。天井の縁部の周りのアクセント照明としては、長い光ストリップを使用することができる。光シートは、ランプシェードに類似するように湾曲させることができる。多くの他の用途が考えられる。
【０３０２】
標準的なオフィス照明器具は、２つの３２ワットのＴ８蛍光灯を含む２×４フィートの天井笠であり、各ランプは約３０００ルーメンを出力する。色温度範囲は約３０００〜５０００Ｋである。低電力ＬＥＤ（たとえば、２０ｍＡで駆動されるＳｅｍｉＬＥＤのＳＬ−Ｖ−  Ｂ１５ＡＫモデルのＬＥＤ）が使用される場合、代替の照明器具は、ＤＯＥ  ＣＡＬｉＰＥＲのベンチマークの笠と同等にするには約５８０〜６２０個のチップを必要とするはずである。チップの価格が３〜５セントの範囲内であると仮定すると、合計のチップコストは＄１７．５０〜＄３１になるはずである。チップが、より高い電流、たとえば３０ｍＡで動作する場合、合計のチップ数を約３分の１低減させることができる。電力変換／ドライバ効率は約８５％である。このとき全体的に、光シートの効率（合計のルーメン出力に対して１２０ＶＡＣ）は、２０ｍＡの駆動電流および３．２Ｖで７８〜８６ｌｍ／Ｗになるはずである（６３ｌｍ／ＷのベンチマークのＴ８笠の性能に相当）。したがって、本発明は、従来の２×４フィートの笠に対する実用的な費用効果の高い固体の代用品を提供しながら、改善された性能を実現し、広い範囲の減光を可能にすることができる。本発明は、照明器具の他の幾何学的構成にも適用される。
【０３０３】
すべての実施形態の様々な特徴は、任意の組合せで組み合わせることができる。
【０３０４】
本発明の特定の実施形態について図示および説明したが、より態様で本発明から逸脱することなく、変更および修正を加えることができ、したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の本当の精神および範囲内に入るすべての変更および修正を範囲内に包含することが、当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【０３０５】
１０  光シート
１２  ＬＥＤ領域
１４  下部基板
１６  中間シート
１８  上部基板
２２  外部コネクタ
２３  ＡＣ電源
２６  電気絶縁層
２８  導体層
３０  金属電極、基板電極、下部基板電極
３２  下部基板
３４  金属反射層
３６  上部絶縁層
３８  下部絶縁層
４０  導体層
４２  電極
４４  下部基板
４６  誘電体反射層
４７  熱伝導金属電極
４８  導体層
５０  絶縁層
５２  導電接着剤
５６  青色ＬＥＤチップ
５８  上部電極、ＬＥＤチップ電極、アノード電極
６０  下部電極、カソード電極、ＬＥＤ電極
６４  透明中間シート
６６  穴
７０  プリズム
７２  シリコーン／蛍光体の混合物
７４  穴
７６  中間シート
７８  中間シート
８０  カップ、反射カップ
８２  反射層
８４  カプセル剤
８５  中間シート
８６  蛍光体
８８  上部基板、上部透明シート
９０  電極
９２  導体層
９４  導電接着剤
９６  ローラ
１００  透明電極
１０４  反射電極
１０６  蛍光体層
１０８  蛍光体層
１１２  ＬＥＤチップ
１１４  アノードおよびカソード電極
１１６  導体
１１８  電極、金属バイア
１２０  下部基板
１２２  上部基板
１２４  蛍光体層
１３４  透明電極
１３６  コネクタ
１３８  コネクタ
１４２  蛍光体層
１５０  中間シート
１５２  穴
１５４  金属電極、反射電極
１５６  金属電極
１５８  導体
１６０  下部基板
１６２  蛍光体層
１６６  導体
１６８  導体
１７０  上部基板
１７６  下部基板
１７８  導体
１８０  固体金属インタコネクタ
１８２  中間層、中間シート
１８４  上部基板
１８６  アノード導体
１８８  蛍光体層、タイル
１９０  下部基板
１９２  空胴
１９４  カソード導体、トレース
１９６  上部基板
１９８  アノード導体
１９９  反射層、反射体
２０２  電流源
２０４  電源
２０６  カソード導体
２０８  アノード導体
２１０  下部基板
２１２  上部基板
２１４  蛍光体タイル、蛍光体層
２１６  上部基板
２１８  蛍光体層
２２０  溝
２２２  上部基板
２２４  下部基板
２２５  直列ストリング
２２６  支持ベース
２３０  電流源
２４０  下部基板
２４２  上部基板
２４４  弾性部分
２４６  カソード導体
２４８  アノード導体
２５０  支持ベース
２５２  反射溝
２５４  光
２５６  ＬＥＤチップ
２５８  基板
２６０  基板
２６２  アノードコネクタ
２６４  カソードコネクタ
２７０  反射層
２７２  誘電体層
２７４  導体
２７８  反射カップ
２８０  蛍光体
２８２  上部基板
２８４  導体
２８６  蛍光体層
２８８  光学層
２９０  パターン
２９２  下部基板
２９４  反射層
２９６  誘電体層
２９８  導体
３００  上部基板
３０２  溝
３０４  導体
３０６  蛍光体被覆
３０８  反射壁
３１０  下部基板
３１１  反射層
３１２  上部基板
３１３  誘電体層
３１４  端部導体
３１５  端部導体
３１６  端部導体
３１７  接続パッド
３１８  接続パッド
３１９  接続パッド
３２０  接続パッド
３２１  接続パッド
３２４  下部基板
３３０  プラスチック枠
３４０  金属導体
３４２  金属導体
３４４  上部基板
３４６  下部基板
３４８  透明電極
３５０  蛍光体層
３５１  中間基板層
３５２  ＬＥＤダイ
３５６  透明基板
３５８  透明基板
３６０  中間反射層
３６２  双方向光シート
３６４  天井
３６６  光線
３６８  ＬＥＤダイ
３７０  基礎基板
３７２  上部基板
３７４  導体
３７６  上部電極
３７８  導体
３８０  下部電極
３８２  導体
３８４  側面反射体
３８６  蛍光体層
３８８  光シート
３９２  下部基板
３９４  スナップイン特徴
３９６  下部基板
３９８  反射体
４００  上部基板
４１０  ＬＥＤダイ基板
４１２  導電接着剤
４１４  上部基板
４１６  金属スラグ
４２０  双方向光シート
４２４  通気孔
４２５  天井
４２６  ＵＶ  ＬＥＤチップ
４２８  青色ＬＥＤチップ
４３０  空気
４４０  空気
４４１  穴
４４２  双方向光シート
４４６  レンズ
４４８  上部基板
４５２  光
４５４  蛍光体タイル
４５６  赤色ＬＥＤチップ
４５７  緑色ＬＥＤチップ
４５８  青色ＬＥＤチップ
４６０  光シート
４７０  光シート
４７２  赤外ＬＥＤチップ
４８０  レーザ光
４８４  開口
４８６  上部基板、材料シート
４８８  下部基板、材料シート
４８９  光シート
４９０  ＬＥＤチップ
４９２  反射体層
４９４  金属
５００  ＬＥＤチップ
５０２  下部基板
５０４  上部基板
５０６  導体パターン
５０７  電極、基板電極
５０８  公称ワイヤボンド電極、ＬＥＤチップ電極
５１０  導電接着剤
５２０  導体パターン
５２２  導電接着剤
６０４  固体照明構造、管構造
６０６  光ストリップ、光シート、ＬＥＤストリップ
６０８  蛍光灯電極
６０９  枢動接合部
６１０  平坦な表面、平坦な上面
６１２  構造、照明構造
６１４  通気孔
６１６  器具
６１８  加熱空気
６２２  変圧器
６２４  ＬＥＤダイ
６２６  光ストリップまたは部分
６２７  光ストリップまたは部分
６２８  光ストリップまたは部分
６２９  光線
６３０  光線
６３１  光線
６５０  光シート
６５２  穴
６５４  端部キャップ
６５６  電極、突出電極
６７０  双方向光シート
６７２  上部放射
６７４  下部放射
６７８  器具
６８０  双方向光シート
６８２  上部パネル
６８３  ワイヤ
６８４  上部放射
６８６  下部放射
７４０  上部基板
７４２  穴
７４４  ＬＥＤダイ
７４６  穴、空気穴
７４８  導体
７５０  光シート
７５２  液体のカプセル剤
７５３  空間
７５６  注入器
７５８  空気
７６０  軟化させたカプセル材料
７６２  ＬＥＤダイ
７６４  上部基板
７６６  下部基板
７６８  リザーバ
７８０  ＬＥＤ
７８２  下部基板
７８４  上部基板
７８６  反射層
７９０  レーザビーム
７９２  開口
７９４  導電材料
８００  上部基板
８０２  下部基板
８０４  ＬＥＤ
８０６  積層ローラ
８１０  開口
８１２  蛍光体層
８１４  ＬＥＤ
８１８  光源要素
８２０  下部基板
８２２  ＬＥＤ
８２３  上部基板
８２４  反射カップ
８２６  導電バイア
８３０  下部基板
８３２  くぼみ
８３４  ＬＥＤ
８３６  上部基板
８４０  固体器具
８４２  ストリップ
８４４  支持構造、反射支持構造
８４６  区間
８７０  上部基板材料
８７２  エキシマレーザビーム
８７４  上部カソード電極
８７６  金属シード層
８７８  フォトレジスト
８８０  銅、相互接続銅
８８１  銅
８８２  下部基板
８８４  導体パターン
８８６  上部基板材料
８８８  ビーム
８９０  導体、相互接続導体
８９４  液体のカプセル剤
８９６  ビーム
８９８  導体
９１０  フォトレジストポスト
９１２  導体
９１６  誘電体層
９２０  溝
９２４  金属
９５０  基板
９５２  ロール
９５４  導体パターン
９５６  第１のステーション
９５８  ＬＥＤチップ
９６２  ステーション
９６４  上部基板材料
９６６  ステーション
９６８  穴
９７２  ステーション
９７４  導体
９８０  ステーション
９８２  蛍光体
９９０  第２のロール
【図１】
2013536592.tif 000003
【図２】
2013536592.tif 000004
【図３Ａ】
2013536592.tif 000005
【図３Ｂ】
2013536592.tif 000006
【図３Ｃ】
2013536592.tif 000007
【図４】
2013536592.tif 000008
【図５】
2013536592.tif 000009
【図６】
2013536592.tif 000010
【図７】
2013536592.tif 000011
【図８Ａ】
2013536592.tif 000012
【図８Ｂ】
2013536592.tif 000013
【図８Ｃ】
2013536592.tif 000014
【図８Ｄ】
2013536592.tif 000015
【図８Ｅ】
2013536592.tif 000016
【図９】
2013536592.tif 000017
【図１０】
2013536592.tif 000018
【図１１】
2013536592.tif 000019
【図１２Ａ】
2013536592.tif 000020
【図１２Ｂ】
2013536592.tif 000021
【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013536592.tif 000026
【図１６】
2013536592.tif 000027
【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
2013536592.tif 000031
【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
2013536592.tif 000033
【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
2013536592.tif 000037
【図２１Ｃ】
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【図２２】
2013536592.tif 000039
【図２３Ａ】
2013536592.tif 000040
【図２３Ｂ】
2013536592.tif 000041
【図２４】
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【図２５】
2013536592.tif 000043
【図２６Ａ】
2013536592.tif 000044
【図２６Ｂ】
2013536592.tif 000045
【図２６Ｃ】
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【図２７】
2013536592.tif 000047
【図２８】
2013536592.tif 000048
【図２９】
2013536592.tif 000049
【図３０Ａ】
2013536592.tif 000050
【図３０Ｂ】
2013536592.tif 000051
【図３１】
2013536592.tif 000052
【図３２】
2013536592.tif 000053
【図３３】
2013536592.tif 000054
【図３４】
2013536592.tif 000055
【図３５】
2013536592.tif 000056
【図３６】
2013536592.tif 000057
【図３７Ａ】
2013536592.tif 000058
【図３７Ｂ】
2013536592.tif 000059
【図３８】
2013536592.tif 000060
【図３９】
2013536592.tif 000061
【図４０】
2013536592.tif 000062
【図４１】
2013536592.tif 000063
【図４２】
2013536592.tif 000064
【図４３】
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【図４４】
2013536592.tif 000066
【図４５】
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【図４６Ａ】
2013536592.tif 000068
【図４６Ｂ】
2013536592.tif 000069
【図４７Ａ】
2013536592.tif 000070
【図４７Ｂ】
2013536592.tif 000071
【図４７Ｃ】
2013536592.tif 000072
【図４８】
2013536592.tif 000073
【図４９】
2013536592.tif 000074
【図５０】
2013536592.tif 000075
【図５１】
2013536592.tif 000076
【図５２】
2013536592.tif 000077
【図５３】
2013536592.tif 000078
【図５４Ａ】
2013536592.tif 000079
【図５４Ｂ】
2013536592.tif 000080
【図５５Ａ】
2013536592.tif 000081
【図５５Ｂ】
2013536592.tif 000082
【図５６Ａ】
2013536592.tif 000083
【図５６Ｂ】
2013536592.tif 000084
【図５７】
2013536592.tif 000085
【図５８Ａ】
2013536592.tif 000086
【図５８Ｂ】
2013536592.tif 000087
【図５９】
2013536592.tif 000088
【図６０】
2013536592.tif 000089
【図６１】
2013536592.tif 000090
【図６２】
2013536592.tif 000091
【図６３】
2013536592.tif 000092
【図６４】
2013536592.tif 000093
【図６５】
2013536592.tif 000094
【図６６】
2013536592.tif 000095
【図６７】
2013536592.tif 000096
【図６８】
2013536592.tif 000097
【図６９】
2013536592.tif 000098
【図７０】
2013536592.tif 000099
【図７１】
2013536592.tif 000100
【図７２】
2013536592.tif 000101
【図７３】
2013536592.tif 000102
【図７４】
2013536592.tif 000103
【図７５】
2013536592.tif 000104
【図７６】
2013536592.tif 000105
【図７７】
2013536592.tif 000106
【図７８】
2013536592.tif 000107
【図７９】
2013536592.tif 000108
【図８０】
2013536592.tif 000109
【図８１】
2013536592.tif 000110
【図８２】
2013536592.tif 000111
【図８３】
2013536592.tif 000112
【図８４】
2013536592.tif 000113
【図８５】
2013536592.tif 000114
【図８６】
2013536592.tif 000115
【国際調査報告】
2013536592.tif 000116
2013536592.tif 000117
2013536592.tif 000118
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