(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティそれぞれがテンプレートの上面に開口部を有する前記テンプレート全体に分布された複数のキャビティを有する当該テンプレートと、
光源パッケージそれぞれが光源を有し、前記複数のキャビティ内に配置された複数の光源パッケージであって、前記光源パッケージそれぞれが対応するキャビティの形状とマッチする形状を有し、前記光源パッケージそれぞれが当該光源パッケージの上面に配置された第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極及び前記第２電極が前記キャビティの前記開口部で露出され、前記光源に電気的に接続された、当該光源パッケージと、
前記テンプレートの前記上面に付与され、前記光源パッケージに電気的に接続するために前記光源パッケージの前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電体と、
を含み、
前記光源パッケージ又は前記複数のキャビティは、反射底層を有し、前記光源の発光面が前記反射底層と対向する、照明デバイス。
【請求項２】
前記テンプレートは支持構造体の一部である、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記光源パッケージは磁気要素を有する、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記光源パッケージの前記第１電極及び前記第２電極は前記テンプレートの前記上面上に延在する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記光源パッケージの上部は前記光源パッケージの下部に対して非対称であり、前記光源パッケージのそれぞれの前記形状は上下軸周りに回転対称である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記光源パッケージの前記形状が上下軸周りに回転非対称である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記光源パッケージの前記第１電極及び前記第２電極は前記テンプレートの前記上面上に延在する、請求項１乃至６に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記テンプレートは支持構造体に配置される別個のテンプレート層である、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項９】
前記光源パッケージそれぞれが、
第１上部電極及び第２上部電極に電気的に接続された上部光源と、第１下部電極及び第２下部電極に電気的に接続された下部光源とを含み、
前記第１下部電極及び前記第２下部電極は、前記第１上部電極及び前記第２上部電極が配置された面と反対側の前記光源パッケージの面に配置される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記光源パッケージの第１光源パッケージの第１電極は、少なくとも一つの導電体によって、前記光源パッケージの第２光源パッケージの第２電極に電気的に接続される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
前記照明デバイスは非平面延長部を有し、前記テンプレートは非平面である、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
照明デバイスを製造する方法であって、当該方法は、
キャビティそれぞれがテンプレートの上面に開口部を有する前記テンプレート全体に分布された複数のキャビティを有するテンプレートを設けるステップと、
光源パッケージそれぞれが光源を有する複数の光源パッケージを前記キャビティ内に配置するステップであって、前記光源パッケージそれぞれは対応するキャビティの形状とマッチする形状を有し、前記光源パッケージそれぞれは前記光源に電気的に接続された第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極及び前記第２電極は、前記光源パッケージの第１面に配置され、前記複数の光源パッケージが前記キャビティ内に配置される時、前記キャビティの前記開口部で露出される、当該配置するステップと、
前記複数の光源パッケージを前記キャビティ内に配置した後、前記光源パッケージに電気的に接続するために前記光源パッケージの前記第１電極及び前記第２電極と接触する導電体を前記テンプレートの前記上面に付与するステップと、を含み、
前記光源パッケージ又は前記複数のキャビティは、反射底層を有し、前記光源の発光面が前記反射底層と対向する、方法。
【請求項１３】
前記光源パッケージそれぞれが前記対応するキャビティ内に配置される前に、前記光源パッケージそれぞれを前記対応するキャビティに取り付ける接着要素を前記キャビティ内に設けるステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光源パッケージは磁気要素を含み、前記複数の光源パッケージを配置するステップは、前記光源パッケージが前記テンプレートの前記キャビティの方に引きつけられるように磁場を加えるステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記導電体を付与するステップは、印刷プロセスを用いて導体線を形成するステップを含む、請求項１２、１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明デバイス、及びそのような照明デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光照明及び白熱照明は、例えばオフィス空間やショッピングモールの照明等の種々の照明アプリケーションに一般的に用いられる照明技術である。しかしながら、白熱照明はエネルギー効率に優位性がなく、蛍光灯管は、一般的に廃棄が容易ではない環境に良くない要素を含んでいる。近年、照明アプリケーションの市場には、有力な競合品として他の既存の技術に比べて主にエネルギー効率が優れているという理由で、発光ダイオード（ＬＥＤ）が台頭してきている。
【０００３】
近年、例えば特殊な形状、又は斬新な形状を有するカスタマイズされた発光デバイスに対する関心が高まってきている。そのような一般的に大量に作られることはないカスタマイズされた発光デバイスにとっての課題は、顧客の要求を満たしながら製造単位当たりのコストを低く抑えることである。そのような照明デバイスの実現には、通常、比較的小型に製造可能な多数のＬＥＤと、発光デバイスの所望の形状にわたって、ＬＥＤにより放射される光を分配するための誘導素子とが利用される。
【０００４】
米国特許出願公開第２００９／０１１４９２８号は、ＬＥＤアレイを有する発光構造体を開示している。この発光構造体では、ＬＥＤアレイは、ＬＥＤの電極を形成する導体材料層の間、及び光が透過するガラス板の間に配置される。各ＬＥＤは、この構造体の中間層の孔部に配置される。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１３／０５６７４９号は、発光素子を光学素子と位置合わせすること、及び／又は、光変換材料を発光素子上に配置すること、並びに発光素子との電気接続性を与えることにより形成される照明システムを開示している。
【０００６】
しかしながら、米国特許出願公開第２００９／０１１４９２８号を含む従来技術には、カスタマイズされた発光デバイスの要求を十分に満たすための知識がまだ欠落している。例えば、開示された米国特許出願公開第２００９／０１１４９２８号の発光構造体は、例えば比較的複雑な接触及び接続形態、並びに比較的複雑な組み立て手順のため、特殊な形状の照明デバイスを製造するためには満足していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の上述の欠点及び他の欠点に鑑み、本発明の一般的な目的は、特殊な形状の照明デバイスを製造するための改善された方法を提供すること、及びそのような照明デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様によると、キャビティそれぞれがテンプレートの上面に開口部を有するテンプレート全体に分布された複数のキャビティを有する当該テンプレートと、光源パッケージそれぞれが光源を有し、複数のキャビティ内に配置された複数の光源パッケージであって、光源パッケージそれぞれが対応するキャビティの形状とマッチする形状を有し、光源パッケージそれぞれが当該光源パッケージの上面に配置された第１及び第２電極を有し、第１及び第２電極がキャビティの開口部で露出され、光源に電気的に接続された光源パッケージと、テンプレートの上面に付与され、光源パッケージに電気的に接続するために光源パッケージの第１及び第２電極と接触する導電体と、を有し、光源パッケージ又は複数のキャビティは、反射底層を有し、光源の発光面が反射底層と対向する、照明デバイスが提供される。
【０００９】
本発明の第２態様によると、キャビティそれぞれがテンプレートの上面に開口部を有するテンプレート全体に分布された複数のキャビティを有するテンプレートを設けるステップと、光源パッケージそれぞれが光源を有する複数の光源パッケージをキャビティ内に配置するステップであって、光源パッケージそれぞれは対応するキャビティの形状とマッチする形状を有し、光源パッケージそれぞれは光源に電気的に接続された第１及び第２電極を有し、第１及び第２電極は、光源パッケージの第１面に配置され、複数の光源パッケージがキャビティ内に配置される時、キャビティの開口部で露出されるステップと、複数の光源パッケージをキャビティ内に配置した後、光源パッケージに電気的に接続するために光源パッケージの第１及び第２電極と接触する導電体をテンプレートの上面に付与するステップと、を含み、光源パッケージ又は複数のキャビティは、反射底層を有し、光源の発光面が反射底層と対向する、照明デバイスを製造する方法が提供される。
【００１０】
本発明の両態様の効果及び特徴は、ほぼ類似している。
【００１１】
キャビティを有するテンプレートは、照明デバイスの光源パッケージのレイアウトを規定する。したがって、テンプレートのキャビティは、光源パッケージが配置されるテンプレート内の位置を示す。実施形態では、１つの光源パッケージが１つのキャビティ内に配置され、各キャビティには１つの光源パッケージが配置される。さらに、テンプレートの上面は、各キャビティのための開口部を有する。光源パッケージをキャビティ内に配置する時、光源パッケージは開口部を通ってキャビティに挿入される。光源パッケージの第１面は、キャビティの開口部の外、すなわち、テンプレートの上面よりも上に突出するか、又は、光源パッケージは、完全にキャビティの内部にあり、光源パッケージの第１面は、テンプレートの上面よりも下に配置される。
【００１２】
各光源パッケージの電極は、キャビティの開口部、すなわちテンプレートの上面に露出されるように配置され、このことは、光源パッケージの第１面上の電極は、テンプレートの上面から接触できることを意味する。導電体は、光源パッケージの電極へのガルバニック電気接続をもたらす。
【００１３】
本発明によると、導電体は、光源パッケージがキャビティ内に配置された後に、テンプレートの上面に配置される。これは、光源パッケージがキャビティの所定の位置に配置された後に付与された導電体が、光源パッケージの第１及び第２電極と電気的に接触するように、光源パッケージの電極が上面に露出されることを意味する。
【００１４】
本発明は、ほぼ任意形状の照明デバイスが、光源を有する光源パッケージが配置された後に電気接続を形成することを含む方法により製造されるという理解に基づいている。さらに、発明者らは、光源パッケージのための所定の位置となるキャビティを有するテンプレートを用いることにより、改善された簡単な製造方法及び照明デバイスが可能になることに気付いた。また、光源パッケージの形状をキャビティの形状とマッチさせることにより、光源パッケージをキャビティにぴったり合わせるための改善された自己組み立てタイプのプロセスが実現される。これにより、カスタマイズされた照明デバイスのためのコスト効率の良い製造方法が実現される。
【００１５】
反射底層は、底層が層に入射する光の大部分を反射することを意味する。この場合、動作中の光源は、主に底層に向けて光を放出する。さらに、底層は、光源パッケージがキャビティ内に配置される時、対応するキャビティの内面に底層が隣接するように、光源パッケージの底層として配置される。つまり、光源パッケージの底層は、光源パッケージがキャビティ内に配置される時、底層がキャビティの内面と光源との間に配置されるように配置される。底層は、光源パッケージの輪郭のような形をしている。別法として、底層は、キャビティの底層として配置される。さらに、光源の発光面は、反射底層と対向する。したがって、光源は、上面に垂直な角度から見た場合に、光源が光源パッケージの第１又は第２電極の後ろに隠れ、電極の反対側から見えないように、第１又は第２電極の下に配置される。このように光源が第１又は第２電極の下に配置される場合、光源の取り付け位置によるダークスポットが生じないため、隠れた光源により、出力光がより均一で、美的に魅力的になる。このような構成では、光源は光を反射底層に向けて放出し、反射底層は、放出された光をテンプレートの上面に向けて反射し、キャビティから外へ放出する。
【００１６】
本発明の実施形態によると、テンプレートは支持構造体の一部である。支持構造体は、照明デバイスを機械的に支持する構造体である。例えば支持構造体は、照明デバイスの本体である。支持構造体の一部であるテンプレートを有するということは、光源パッケージが配置されるキャビティが支持構造体に設けられることを意味する。したがって、この場合、上面は支持構造体の上面である。キャビティを支持構造体に直接配置することの利点は、湾曲した構造、或いは非平面構造を有する照明デバイスが円滑に製造されることである。例えば、支持構造体は、照明デバイスの全体形状を部分的に規定する。支持構造体は、第１ステップとして製造される。照明デバイスの全体形状は、例えば、照明デバイスのあるデザイン別個のを所望するユーザにより選択される。続いてキャビティは、非平面形状を有する（テンプレートとして機能する）支持構造体に配置される。かかる形状は、光源パッケージがキャビティ内に配置され得る限り、湾曲部、球面部、又は他のほぼ任意の形状を含む。当然ながら、平面形状も考えられる。
【００１７】
支持構造体は、支持構造体及びキャビティの形状がデジタル処理で設計される印刷方法を含む積層造形法を用いて製造される。印刷方法は、例えば３次元印刷法である。
【００１８】
また、反射底層は、Ｖ字型又はＵ字型の断面を有する。断面は、底層を有する光源パッケージがキャビティ内に配置される時、テンプレートに垂直な面に規定される。Ｕ字型又はＶ字型の断面は、光源パッケージの形状にマッチする形状を有するキャビティに光源パッケージを正確に配置することを容易にする。この場合、キャビティの形状は、底層の形状にほぼマッチする。一実施形態では、各光源パッケージは細長い半円筒の形に形成される。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、光源パッケージの上部は、光源パッケージの下部に対して非対称で、光源パッケージそれぞれの形状は、上下軸周りに回転対称である。上部は、例えば電極及び電極に隣接する部分を含む。下部は、上部を除いた光源パッケージの残りの部分を含む。例えば、上部は光源パッケージの上半分であり、下部は光源パッケージの下半分である。さらに、上下軸周りの回転対称性により、光源パッケージのマッチする形状を有するキャビティへの取り付け及び位置合わせが容易になる。回転対称性は、対称性のレベルに応じて２つ、３つ、４つ、又は５つ以上の異なる形態を可能にするが、それでもなお照明デバイスの適切な組み立てが可能である。有利なことに、これによって例えば自己組み立てプロセスの捕捉効率が改善される。回転対称の例は、例えば１８０°回転又は９０°回転等であるが、他も考えられる。
【００２０】
本発明の実施形態では、光源パッケージは２つの光源を有する。
【００２１】
本発明の一実施形態では、各光源パッケージは２つの光源を有し、各光源は２つの電極に接続される。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、各光源パッケージは、逆平行に２つの電極に接続されて、ＡＣ電源による光源パッケージの駆動が可能になる、例えばＬＥＤ等の２つの固体光源を有する。
【００２３】
本発明の実施形態によると、光源パッケージの第１及び第２電極は、テンプレートの上面上に延在する。したがって、電極は上面上に延在し、上面と光源パッケージの電極との間に重なりがある。このように、例えば導電体と光源パッケージの電極との間の接触面が増大することにより、光源を導電体と接触させることが容易になる。さらに、光源パッケージの電極がテンプレートの上面上に延在できることで、導電体を付与する際に、より余裕のある幾何公差が可能になる。
【００２４】
本発明の一実施形態によると、テンプレートは、支持構造体に配置された別個のテンプレート層である。つまり、この場合テンプレートは、支持構造体に配置された別の部品である。支持構造体はまた、この場合湾曲しているか又は非平面であるが、平面の支持構造体も考えられる。独立したテンプレート層では、キャビティは支持構造体にではなくテンプレート層に形成される。テンプレート層は、別個の層として付与される時、例えばシリコン、エポキシ樹脂又はＰＵＲ（ポリウレタン）等から作られるか、又は、テンプレートの材料がリフローし、材料と光源パッケージとの間の隙間を埋めることができるホットメルトタイプである。別個のテンプレート層を有することにより、少数の異なる開始支持構造体、テンプレート層、及び光源パッケージをベースとする特定のカスタマイズされた照明製品を少量（すなわち少ない製造単位数）だけ製造できる。支持構造体は、機械的構造を与えるが、例えばサーマルヒートシンキングのような他の機能も提供する。テンプレート層は、（一連の設計ルール及び可能な回路の組み合わせの範囲内で）カスタマイズされた製品形状及び照明設計を提供する。光源パッケージは、発光ダイオードを含む標準化された部品を含む。支持構造体、テンプレート層、及び光源パッケージの組み合わせは、カスタマイズされた設計（設計の自由度）をもたらし、少数の組立部品をベースにした、（ユーザの好みを満足する）多数の最終製品が可能になる。
【００２５】
本発明の一実施形態では、各光源パッケージの光源は、第１上部電極及び第２上部電極に電気的に接続された上部光源と、第１及び第２下部電極に電気的に接続された下部光源とを含み、第１及び第２下部電極は、第１及び第２上部電極が配置された面と反対側の光源パッケージの面に配置される。このように、光源パッケージをキャビティ内に配置する時、光源パッケージはどちらかの側を上か下にしてキャビティ内に配置されるが、光源の電極をキャビティの開口部に向けて配置したままであるため、改善された自己組み立てが行われる。したがって、光源パッケージの形状とキャビティの形状とがマッチするように光源パッケージがキャビティ内に配置される限り、光源の電極は、キャビティの開口部を向くように配置される。これにより、容易に光源パッケージをキャビティ内に配置するやり方が提供される。
【００２６】
実施形態では、光源パッケージをキャビティ内に取り付けるために、キャビティに接着要素が設けられる。接着要素は、各光源パッケージが対応するキャビティ内に配置される前にキャビティに設けられる。接着要素は、各光源パッケージをキャビティに取り付けるように構成される。接着要素は、例えば液滴や層の形をしている。液滴の場合、液滴は、光源パッケージをキャビティ内に配置する前にキャビティに置かれる。層の場合、層は、キャビティの底部に配置される。例えば接着剤の形態の接着要素は、接着要素が硬化される前に光源パッケージがキャビティに正確に位置付けられるように、付与後、最初は粘着しない。つまり、接着要素は、正しく配向及び位置付けられた光源パッケージのみを捕捉して固める。一実施形態では、接着要素は、光源パッケージがキャビティにぴったり合った時にのみ接着要素及び光源パッケージが接触するように配置される。例えば、キャビティは追加のキャビティ延長部を有し、光源パッケージは追加のパッケージ延長部を有する。光源パッケージがキャビティに正確に配置され、かつ光源パッケージの追加のパッケージ延長部がキャビティの追加のキャビティ延長部に延在する場合にのみ、光源パッケージ及び接着要素が接触し合うように、接着要素はキャビティの追加のキャビティ延長部に配置される。この場合、接着要素は粘着性のある接着要素である。層の形をした接着要素の場合、接着要素は、例えば、中間Ｂステージレベル硬化、予め付与されたＢステージ接着剤、例えばテンプレート層を付与する前である場合には、光源パッケージに予め付与されたＢステージ接着剤による視覚ベースの容量噴射を用いて、又はテンプレート層材料を用いて付与される。
【００２７】
本発明の実施形態によると、光源パッケージは、磁気要素を有する。実施形態では、光源パッケージは、（永久）磁力によってキャビティに適切に嵌合され、強固に取り付けられる。実施形態では、光源パッケージをキャビティ内に配置する時、光源パッケージがテンプレートのキャビティの方に引き付けられるように磁場が加えられる。磁気要素は、例えば光源パッケージの底層の一部として、リードフレームの一部として、又は光源パッケージ内部に配置された追加の磁気要素として配置される。磁気要素が底層の一部である場合、底層は、例えば磁気（強磁性）反射材料から作られる。さらにリードフレームは、部分的に例えばＦｅやＮｉのような磁性材料から作られる。さらに、有利にはテンプレート及び光源パッケージは、磁場を加える前に流体中に置かれる。つまり、光源パッケージ及びテンプレートは、磁場が光源パッケージ及びテンプレートに加えられる時、流体中に位置する。これにより、加えられた磁場がオンの時、光源パッケージの動きをより制御できる。流体は液体であるが、当然ながら、液体は光源パッケージに損傷を与えるものであってはならない。
【００２８】
他の実施形態では、光源パッケージをキャビティ内に配置する時、周期的磁場が加えられる。この場合、第１段階で対応するキャビティが不正確に取り付けられた光源パッケージは、キャビティから除去され、周期的磁場により再取り付けが行われる。周期的磁場は、オンオフ式、又は磁場の方向が繰り返し反転して作用するように構成される。
【００２９】
さらに、一実施形態では、光源パッケージを組み立てるための機械的手段が考えられる。この実施形態では、例えばスキージーのようなスライドツールが、光源パッケージをキャビティに再取り付けするために使用される。例えば、取り付け不良の光源パッケージはキャビティから突き出る。例えばスキージーを上面で摺動させることにより、スキージーは取り付け不良の光源パッケージを所定の位置に押す。正しく配置及び取り付けられた光源パッケージは、テンプレートの上面とほぼ同一平面で、したがって、上面より上にキャビティから突き出ることはなく、よって、キャビティ内に収まる。
【００３０】
本発明の実施形態によると、各光源パッケージの形状は、上下軸周りに回転非対称である。上下軸は、テンプレートの上面に垂直に規定される。光源パッケージの回転非対称な形状により、マッチするキャビティとの回転取り付け位置が１つだけ存在し得る。これにより、光源パッケージをキャビティ内に配置する際の自己組み立て及び自己整列プロセスが改善される。さらに、これにより光源パッケージの電極の位置予測が可能になり、電極の位置を予め知っていることにより、導電体を付与するプロセスを容易にする。
【００３１】
導電体を付与するステップは、印刷プロセスを用いて導体線を形成することを含む。導体線は、光源パッケージ同士を接続する、及び／又は光源パッケージを電源から光源パッケージに電力を供給するように構成された入出力導線に接続する。
【００３２】
例えば、光源パッケージの第１光源パッケージの第１電極は、導電体により光源パッケージの第２光源パッケージの第２電極に電気的に接続される。上記において、電気接続は、ガルバニック電気接続である。
【００３３】
様々な実施形態によると、キャビティは、第１及び第２形状を有する第１及び第２タイプのキャビティであり、第１キャビティにマッチする形状を有する第１光源パッケージは、第１キャビティのうちの１つに配置され、第２キャビティにマッチする形状を有する第２光源パッケージは、第２キャビティのうちの１つに配置される。第１及び第２形状は異なる形状である。このように、異なる特性を有する光源パッケージを含む、より複雑な照明デバイスが製造され、光源パッケージの各形状は、異なる特性に対応する。例えば、第１光源パッケージは、第１の色の（例えば、赤色範囲の）光を発する第１光源を含み、第２光源パッケージは、第２の色の（例えば、青色範囲の）光を発する第２光源を含む。当然ながら、３つ以上の異なるタイプの光源パッケージを可能にする３つ以上の異なるタイプのキャビティも考えられる。異なる光源パッケージは、光源パッケージの１つのタイプ（例えば第１タイプ）のみ、２つ以上のタイプ（例えば、第１及び第２タイプ）、又は、組み合わせ（例えば、光源パッケージの第１タイプのいくつかと第２タイプのいくつか）と接触する導電体により接触される。
【００３４】
様々な実施形態によると、電気部品を含む１つ以上の電気部品パッケージが、１つ以上のキャビティに追加的に配置される。電気部品は、例えば能動又は受動電気部品である。電気部品の例は、抵抗器、０オーム抵抗器、コンデンサ、スイッチ、スプリッタ、光ダイオード等である。このように、光源パッケージを構成する回路全体をさらに変化させることが所与の開始テンプレートで可能である。一例示的実施形態では、電気部品パッケージは能動スイッチを有する。能動スイッチは、光源パッケージの第１部分の光源が、光源パッケージの第２部分の光源とは独立に光を放出する制御が行われるように配置される。このように、例えば光源パッケージの第１部分及び／又は光源パッケージの第２部分から放出される光により与えられる光学的パターンは、能動的に変更される。実施形態では、光源パッケージと電気部品パッケージとはその形状が異なり、これに応じた異なる形状のキャビティ内に配置される。このように、キャビティの形状は、キャビティ内に配置されるパッケージのタイプを規定する。
【００３５】
一実施形態では、印刷導電体はＡｇ充填ポリマートラックから作られる。
【００３６】
本発明の様々な実施形態によると、光源パッケージはシリアル電気的に接続される。
【００３７】
本発明の実施形態によると、上層は、テンプレート及び導電体を覆う。上層は、光学的透過性を有し、発光デバイスにより放出された光の少なくとも一部が上層の材料を通過できるようにする。光学的透過性を有するとは、例えば透明、半透明、透光性を有する、又はこれらの組み合わせである。上層は下層の構造体を保護し、例えば上層は、スクラッチ保護、湿気バリアを与える。さらに上層は、光源パッケージの固定を行う。また、上層は、例えば散光を生成する、光の色を（例えば青から白に）変換する、色を混合する等の、光学機能性を提供する。上層は、３次元印刷法を用いて作られる。
【００３８】
上層の１つの考えられる機能は、ビーム成形又はビーム操作である。例えば、光源パッケージの位置にある上層の開口部は、光源パッケージから放出される光ビームを成形するのに使用される。上層の別の機能は、導波機能である。例えば上層は、組成（例えば、屈折率、散乱、色変換のための埋め込まれた蛍光体等）及び構造（例えば、マイクロレンズ、光取り出しマイクロ構造、フレネル光学素子、メソ構造光学素子等）の局所（３次元）変化を含む追加の構造（この場合は主に光学機能性）を有する。
【００３９】
有利には、本発明に係る光源は、電子と正孔の再結合を通して光が生成される固体発光デバイスである。固体光源の例には、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び半導体レーザが含まれる。
【００４０】
本発明の更なる特徴及び利点は、特許請求の範囲及び以下の説明を参照するとき明らかになるであろう。当業者は、本発明の異なる特徴を組み合わせることにより、本発明の範囲から逸脱することなく、下記で説明されるもの以外の実施形態が作成されることを認識する。
【００４１】
以下、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本発明の上記及び他の態様をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】本発明の実施形態による例示的な照明デバイス及び照明デバイスを製造するステップを概略的に示す。
【図１ｂ】本発明の実施形態による例示的な照明デバイス及び照明デバイスを製造するステップを概略的に示す。
【図２ａ】本発明の例示的な実施形態を示す。
【図２ｂ】本発明の例示的な実施形態を示す。
【図２ｃ】本発明の例示的な実施形態を示す。
【図２ｄ】本発明の例示的な実施形態を示す。
【図３】本発明の例示的な実施形態を示す。
【図４ａ】本発明の実施形態による例示的な照明デバイス及び照明デバイスを製造するステップを概略的に示す。
【図４ｂ】本発明の実施形態による例示的な照明デバイス及び照明デバイスを製造するステップを概略的に示す。
【図４ｃ】本発明の実施形態による例示的な照明デバイス及び照明デバイスを製造するステップを概略的に示す。
【図４ｄ】本発明の実施形態による例示的な照明デバイス及び照明デバイスを製造するステップを概略的に示す。
【図５】本発明の実施形態による、光源パッケージをキャビティ内に配置する例示的な方法を概略的に示す。
【図６】本発明の例示的な実施形態を示す。
【図７】本発明の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の現在好適な実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は多様な形態で具現化され、本明細書に記載される実施形態に限定されると解されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は徹底さ及び完全さのために提供され、本発明の範囲を十分に当業者に伝える。同様の参照符号は、全体を通して、同様の要素を指している。
【００４４】
図１ａ〜図１ｂは、照明デバイス１００の製造プロセスを示す。最終的な照明デバイス１００は図１ｂに示される。図１ａは、複数のキャビティ１０４を全体に分布させたテンプレート１０２を示す。キャビティ１０４は、それぞれテンプレート１０２の上面１０８に開口部１０６を有する。さらに、図１ａには、複数の光源パッケージ１１０が示され、そのうちの１つの光源パッケージ１１０の断面図が拡大図で示されている。光源パッケージ１１０は、光源１１２と、光源１１２に電気的に接続された第１電極１１６及び第２電極１１８を有する。この例示的な実施形態では、第２電極１１８は、光源にボンドワイヤ１２０を介して接続される。さらに、光源パッケージ１１０の形状とキャビティ１０４の形状とはマッチし、ここではピラミッド形状である。ここで、光源パッケージ１１０がキャビティ１０４に配置された図１ｂを参照する。第１電極１１６及び第２電極１１８は、キャビティ１０４の開口部１０６に露出される。光源パッケージ１１０がキャビティ１０４に配置された後、導電体１２２がテンプレート１０２の上面１０８に付与される。導電体１２２は、第１電極１１６及び第２電極１１８と接触する。さらに、導電体は電力入力導線１２４と接触する。また、導電体１２２は、ガルバニック接触をもたらす。テンプレートは、例えば湾曲或いは非平面等、任意の形状をとる。
【００４５】
一実施形態では、テンプレート１０２は、支持構造体１３０の一部である。支持構造体１３０は、例えば最終的な照明デバイス製品の主たる機械的担体である。この実施例では、キャビティ１０４は、支持構造体１３０に直接形成される。キャビティ１０４を有する支持構造体１３０は、例えばポリマー／ＡＢＳ印刷に基づく、例えば３次元印刷により製造される。
【００４６】
さらに、一例示的実施形態では、反射底層１３２が、各光源パッケージ１１０に含まれる。図１ａ〜図１ｂに示すように、光源はキャビティに「逆さまに」配置され、光源１１２の発光面は、反射底層及びキャビティ１０４の内面に対向する。したがって、反射底層１３２は、光源１１２により放出された光をキャビティ１０４の開口部１０６に向けて反射するのに使用される。さらに、光源１１２は第１電極１１６の下に配置される。当然ながら、光源１１２は、同様に第２電極１１８の下に配置される。このように、光源１１２は、光源１１２が放出された光から「見えない」ように、第１電極１１６の後ろに隠れる。実施形態では、光源パッケージの第１及び／又は第２電極は、少なくとも部分的に透明である。
【００４７】
図２ａは、光源パッケージ１１０の断面図を示し、図２ｂ〜図２ｄは、異なる回転位置における光源パッケージ１１０の上面図を示す。図２ｂには、共に第１電極１１６及び第２電極１１８に接続された２つの光源１１２が示される。図１ａ〜図１ｂと同様に、ボンドワイヤ１２０が示される。図２ａでは、光源パッケージ１１０の上部１４０及び下部１４２が、仮想線１３６で分けられているのを見ることができる。光源パッケージ１１０の上部１４０及び下部１４２は、互いに非対称である。このように、光源パッケージ１１０をキャビティ１０４に配置する間、光源パッケージ１１０はキャビティに正しく配置される、すなわち、光源パッケージ１１０は逆さまに配置されず、所要の向きでキャビティ内に配置されることが保証される。線１３６は、上部１４０及び下部１４２を規定し、非対称条件が満たされる限りどこに引かれてもよいことに留意されたい。さらに、一連の図２ｂ〜図２ｄに示されるように、光源パッケージは、図２ａにも示される上下軸１４４周りに沿って回転対称である。図２ｃは、図２ｂに示された光源パッケージと比較して、上下軸１４４周りに９０°回転した後の光源パッケージを示し、図２ｄは、図２ｂに示された光源パッケージと比較して、上下軸１４４周りに１８０°回転した後の光源パッケージを示す。上下軸１４４周りに対称であることは、光源パッケージ１１０が、図２ｂ〜図２ｄの回転位置のいずれか１つに配置され、さらに、導電体１２２が電極１１６、１１８と位置合わせされるように光源パッケージ１１０を適切に位置付けることを保証する。したがって、図２ｂ〜図２ｄの位置のいずれもが、光源パッケージを導電体１２２と接触させるのに適している。実際、機能的には、図２ｂ〜図２ｄに示される異なる回転位置の間に差異はない。さらに、図２ｂ〜図２ｄは、２つの光源１１２を有する光源パッケージを示しているが、光源パッケージ１１０は同様に光源１１２を１つだけ有してもよい。
【００４８】
さらに、図１〜図２に示される実施形態では、光源パッケージ１１０の第１電極１１６及び第２電極１１８は、テンプレート１０２の上面１０８上に延在する。このように、光源１１２は、「トレンチ交差」プロセスを必要とせずに導電体１２２により容易に接触される。これらの延在させた第１及び第２電極１１６、１１８は、延在させたリードフレームパッドとも呼ばれる。
【００４９】
図１〜図２に示される実施形態に示されるように、光源パッケージ１１０は、Ｖ字型を有する断面を有する。例えば図１に示されるように、光源パッケージ１１０はピラミッド形状を有する。当然ながら、他の形状も考えられる。例えば、図３に示されるように、Ｕ字型は、光源パッケージ３００に半円筒形状を与える。図３に示される実施形態では、光源パッケージ３００の１つの光源３０６が電極３０２及び３０４に接続される。このような半円筒形状と電極３０２及び３０４の配置とにより、上下軸３０９周りの１８０°回転対称が可能になる。さらに、上部３１０及び下部３１２が仮想線３０８により規定される。上部３１０及び下部３１２は、互いに非対称である。このように、光源パッケージ３００を、光源パッケージ３００の形状とマッチする形状を有する対応するキャビティ内に配置する間、光源パッケージ３００がキャビティに正しく配置されること、すなわち、光源パッケージ３００が所要かつ所望の正しい向きに従って配置され、逆さまに配置されないことが保証される。線３０８は、上部３１０及び下部３１２を規定し、非対称条件が満たされる限りどこに引かれてもよいことに留意されたい。
【００５０】
図４ａは、図４ｄに示される照明デバイス２００の実施形態の断面を示し、図４ｂ〜図４ｄは、照明デバイス２００を製造する概略ステップを示す。この実施形態では、テンプレート２０２が、別個のテンプレート層２０２として設けられる。テンプレート層２０２は、支持構造体２０４上に配置される。テンプレート層２０２は、テンプレート層２０２の上面２０９に開口部２０７を有するキャビティ２０６を有する。光源パッケージ２０８が、例えば図４ａ又は図４ｃ〜図４ｄに示すように、各キャビティ２０６に配置される。光源パッケージ２０８は、第１上部電極２１２及び第２上部電極２１４を有する光源２１０を含む。光源パッケージ２０８がキャビティ２０６に配置された後、導電体２１６がテンプレート層２０２の上面２０９に付与される。導電体２１６は、光源パッケージ２０８の上部電極２１２、２１４と接触する。さらに、導電体２１６は、電力入力パッド２１７と接触する。導電体はガルバニック接続をもたらす。
【００５１】
テンプレート層２０２は、例えば濡れ／脱濡れプロセス、又はパターン形成プロセスを用いて付与される。また、テンプレート層２０２は、例えばシリコン、エポキシ樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）から作られるか、又は、材料がリフローして、テンプレート層２０２と光源パッケージ２０８等との間の隙間を埋めることができるホットメルトタイプの材料である。
【００５２】
また、キャビティ２０６の形状は、光源パッケージ２０８の形状とマッチする。一実施形態では、各光源パッケージ２０８の形状は、上下軸２２２周りに回転非対称である。このように、光源パッケージ２０８は、１つのはっきりと区別できる回転位置でのみキャビティに嵌合する。さらに、上下軸２２２周りに非対称であることにより、光源パッケージは１つのはっきりと区別できる方向及び向きでのみ取り付け可能であるため、光源パッケージ２０６をキャビティに取り付けるための自己組み立て及び自己整列アプローチが促進される。光源パッケージ２０８は、例えば二等辺三角形の形状を有する。さらに、一部の実施形態では、光源パッケージ２０８は、第１光源が上部光源で、第２光源が下部光源となるように配置された２つの光源を含む。例えば、下部光源は、下部電極２２６及び２２８を有し、上部光源は、上部電極２１２及び２１４を有し、下部電極２２６、２２８は、上部電極２１２、２１４が配置される光源パッケージの面とは反対側の光源パッケージ２１０の面に配置される。２つの光源を有することにより、光源パッケージの上下方向の向きが無視される。なぜなら、上下の向きと関係なく、（キャビティの開口部に露出され）正しい方向を向き、導電体２１６と接触可能な電極を有する光源が常に存在するためである。したがって、光源パッケージ２０８は、下部電極２２６、２２８をキャビティの開口部に露出させた状態、又は上部電極２１２、２１４をキャビティの開口部に露出させた状態でキャビティ内に配置される。
【００５３】
キャビティ２０６にはさらに、光源パッケージ２０８をキャビティに取り付けるための接着要素２２４が配置される。接着要素２２４は、光源パッケージが正しい位置に配置されない場合に、キャビティから除去される又は離れることができるように構成される。例えば、光源パッケージ２０８をキャビティ２０６に最終的に接着させる場合、接着要素２２４は、圧力により再溶融又は活性化される。
【００５４】
さらに、キャビティには、テンプレート層２０２の下、すなわちテンプレート層２０２と支持構造体２０４との間に反射底層２２０が配置される。反射底層２２０は、テンプレート層２０２を支持構造体２０４に配置する前に付与される。
【００５５】
また、この実施形態では、上層２３６が後続ステップで付与される。上層の機能は、図６〜図７を参照して説明される。
【００５６】
図５は、光源パッケージ１１０をキャビティ１０４に配置することを概略的に示す。光源パッケージ１１０は、図１〜図２の光源パッケージとして示されているが、図示された方法は、図４ａ〜図４ｄに示された光源パッケージ２０８、キャビティ２０６及びテンプレート層２０２にも同様に適用できる。図５において、磁場発生器５００が、光源パッケージ１１０がキャビティ１０４の方に引き付けられるように磁場を加えるように配置される。磁場は、磁場発生器５００の向かい合う磁場発生部５０２間に加えられる。加えられた磁場が光源パッケージ１１０をキャビティ１０４の方に引き付けるように、光源パッケージ１１０は磁気要素を有する。第１の例示的な実施形態では、光源パッケージの電極１１６及び１１８は、磁気要素を有する。例えば、電極１１６、１１８は、磁気表面コーティングを有するか、又は、全体が例えばＦｅ又はＮｉのような磁気材料から作られる。別の例示的な実施形態では、反射底層１３２は強磁性層をさらに含む。さらに別の実施形態では、独立の磁気要素５１０が光源パッケージ１１０に配置される。他の実施形態では、テンプレート及び／又は支持構造体の１つ以上の永久磁石により発生される永久磁場が存在する。
【００５７】
磁場が加えられると、光源パッケージ１１０はキャビティ１０４に引き込まれる。さらに、前のステップで接着要素５１２がキャビティ内に置かれる。接着要素５１２は、光源パッケージ１１０がキャビティ１０４にぴったりと嵌合される場合、光源パッケージ１１０をキャビティ１０４内に取り付けるように構成される。例えば、光源パッケージ１１０をキャビティ１０４内に最終的に接着させる場合は、接着要素５１２は、圧力により再溶融又は活性化される。一実施形態では、周期的磁場が加えられる。周期的磁場により、向きが悪い、及び／又はキャビティに嵌合されない光源パッケージは、テンプレート１０２又は２０２から除去され、次の周期で再嵌合が行われる。一実施形態では、光源パッケージ１１０及びテンプレートは、磁場を加える時、流体中に配置される。これにより、加えられた磁場がオンの時、光源パッケージの動きをより制御できる。流体は液体であるが、当然ながら、液体は光源パッケージに損傷を与えるものであってはならない。
【００５８】
図６〜図７は、図１〜図２に示されるものと同様、照明デバイスの一部の断面図である。ただし、図６及び図７では、各上層６０２及び７０２は、光源パッケージ１１０がキャビティ内に配置された後に付与される。図６において、上層６０２は、光源パッケージ１１０の位置に貫通孔６０４を有する。貫通孔６０４は、ビーム成形又はビーム操作用に構成される。つまり、上層６０２は、光源１１２により放出される光が光源パッケージ１１０から外へ放出される部分を除く、すべての部分（導電体１２２、電極１１６、１１８、支持構造体１３０）を隠す。
【００５９】
図７において、上層７０２の、組成（例えば、屈折率、散乱、色変換のための埋め込まれた蛍光体等）及び構造（例えば、マイクロレンズ、光取り出しマイクロ構造、フレネル光学素子、メソ構造光学素子等）の局所（３次元）変化を含む追加の構造７０４が、光学機能性をもたらす。説明された図６〜図７の上層の機能性は、図４ａの上層２３６にも適用される。
【００６０】
上述の本発明の例示的な各実施形態において、光源パッケージの光源は、有利には発光ダイオード（ＬＥＤ）である。さらに、光源パッケージは、２つ以上の光源、例えば逆平行に電気的に接続された２つの光源、又は直列又は並列に接続された光源の配列を含む。さらに、導電体を付与することは、印刷プロセスを用いることを含む。導電体２１６、１２２は、例えば、金属ペーストから作られる。金属は、例えば銀（Ａｇ）である。
【００６１】
また、当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態のバリエーションが理解され達成されることができる。例えば、本発明は、同様に平面に適用することができる。
【００６２】
請求項で、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」の文言は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外するものではない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを意味するわけではない。
【図１ａ】
0006312862.tif 000002
【図１ｂ】
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【図２ａ】
0006312862.tif 000004
【図２ｂ】
0006312862.tif 000005
【図２ｃ】
0006312862.tif 000006
【図２ｄ】
0006312862.tif 000007
【図３】
0006312862.tif 000008
【図４ａ】
0006312862.tif 000009
【図４ｂ−４ｄ】
0006312862.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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