(57)【要約】  半導体光シート（１０）およびこの光シートの製造方法が開示される。一実施形態では、ＬＥＤのベアチップは、上部電極および下部電極を有し、下部電極は大型の反射電極である。ＬＥＤのアレイ（例えば１，０００超のＬＥＤ）（１２）の下部電極は、柔軟な下部基板の上に形成された電極のアレイに接合される。導電性トレースが、電極に接続された下部基板上に形成されている。導体を有する透明な上部基板が次いで、下部基板の上に積層される。ＬＥＤを直列に接続する様々な方法が、多くの実施形態を伴って説明される。光シート（１０）は、光シートの対向した面から光を放射するように形成され、この光が天井並びに床を照明するために吊り下げ固定具において使用されるのを可能にする。
2015513213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二方向照明デバイスであって、
電極を有し、第１の複数のパッケージ化されていない発光ダイであって、前記発光ダイはそれぞれ８５ミクロン未満の厚さを有する、該発光ダイと、
前記発光ダイを挟み、および、第１の方向において前記照明デバイスから光を放射する第１の発光面と前記第１の方向とは異なる第２の方向において前記照明デバイスからの光を放射する対向した第２の発光面とを有する発光構造体を形成する、少なくとも第１の基板および第２の基板と、
前記発光ダイを電源に接続するためにワイヤを用いずに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の基板及び第２の基板上に形成された導体と、
を備えたことを特徴とするニ方向照明デバイス。
【請求項２】
前記第１の基板は、前記第１の基板上に形成された第１の導体に電気的に接続された第１の接続位置を有し、
各ダイは少なくとも第１のダイ電極および第２のダイ電極を有し、前記第１のダイ電極は前記ダイの主要光出力面上に形成され、
前記ダイの一部は、ワイヤボンディングを用いずに前記第１の基板上の前記第１の接続位置の関連する１つに配列されおよび電気的に接続された前記第１のダイ電極を有し、
前記第２の基板は、前記第２の基板上に形成された第２の導体に電気的に接続された第２の接続位置を有し、
前記ダイの他のものは、ワイヤボンディングを用いずに前記第２の基板上の前記第２の接続位置の関連する１つに配列されおよび電気的に接続された前記第１のダイ電極を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板は、前記ダイの少なくとも前記主要光出力面から異なる方向において光を放出するための光出力面を有することを特徴とする請求項１に記載のニ方向照明デバイス。
【請求項３】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に中間層をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のニ方向照明デバイス。
【請求項４】
前記第１の基板および前記第２の基板は、それらの間に中間層を有さずに互いに直接接触することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項５】
前記ダイの少なくとも一部は、前記第１の導体および前記第２の導体によって直列に接続されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項６】
前記ダイの前記少なくとも一部は、前記第１のダイ電極を前記第２のダイ電極に相互接続する前記第１の導体および前記第２の導体によって直列に接続されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項７】
前記第１の基板上の中間層であって、前記中間層は前記ダイが関連する穴の壁によって包囲されるように前記第１の基板上の前記ダイの位置に対応する穴を有する、該中間層をさらに備え、
前記複数のダイは前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、前記中間層はこれらの基板の間に存在し、前記第１の導体の一部分および前記第２の導体の一部分はワイヤボンディングを使用せずに前記ダイの少なくとも一部を直列に接続することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項８】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた少なくとも第３の基板をさらに備え、前記第３の基板は、前記第１の基板および前記第２の基板を通じて外に光を反射させるための反射層を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項９】
前記第３の基板は、前記ダイの少なくとも一部を直列に相互接続するための前記第３の基板の面上に形成された第３の導体を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項１０】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に反射層をさらに備え、前記ダイの一部は前記反射層と前記第１の基板の光出力面との間に配置され、および、前記ダイの他のものは前記反射層と前記第２の基板の光出力面との間に配置されたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項１１】
前記デバイスは光シートとして形成されたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項１２】
前記第１の発光面が天井を向きおよび前記第２の発光面が前記天井の反対側に向くように、前記デバイスが前記天井から吊り下げられたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項１３】
前記デバイスは透明な対向した発光面を有する柔軟な光シートであることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項１４】
前記ダイから放射された光を白色光に変換するために前記デバイス上又は前記デバイス内に設けられた波長変換材料をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のニ方向照明デバイス。
【請求項１５】
前記ダイの少なくとも一部は、前記第１の基板と前記第２の基板との外側境界内で前記デバイスの内部の前記導体によって直列に接続されたことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の二方向照明デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体照明に関し、具体的には一般的な照明に使用され得る発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光ダイを含む光シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
二方向性光シートは、米国特許出願公開第２０１１／００５８３７２（Ａ１）号に記載されている。しかしながら、最適未満の光抽出、および／又は熱放散など、これらのシートの使用と一般的に関わる問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００５８３７２（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、これらの他の問題を解決しようと試みる。出願人は、これらの問題を、これらの種類の光シートに関して従来説明されているものよりも小型のＬＥＤを使用することによって解決できる、又は少なくとも緩和できることを発見した。さらに、出願人は、より小型のＬＥＤを使用することは、部品材料のコストを低減することができ、および／又は（とりわけ、機能していないＬＥＤが消費者により見えにくいことから）更なる光の均質性をもたらすことができるということを発見した。
【０００５】
本発明の照明シートは、８５ミクロン未満、好ましくは８０ミクロン未満、あるいは約５ミクロン〜約７５ミクロンの厚さを有するＬＥＤを備える。一実施形態では、ＬＥＤは１００×１００ミクロン未満、好ましくは約１０ミクロン×１０ミクロン〜約９０ミクロン×９０ミクロンの上部表面積を有する。本発明の一実施形態では、光を拡散させるために何千ものＬＥＤが光シートに使用され得る。
【０００６】
一実施形態では、フレキシブル回路は、７．６〜１０．２ｃｍ×１．２ｍ（３〜４インチ×４フィート）などストリップとして、又は０．６×１．２ｍ（２×４フィート）のシートなど単一の大型シートで形成される。シートの下部には、１つ以上の電源のためのコネクタにつながる、メッキされた銅トレースを使用する導体パターンが形成されている。ＬＥＤのベアチップが実装されているフレキシブル回路の特定領域において、金属ビアは、フレキシブル回路を通ってフレキシブル回路の上面に電極パターンを形成する。一実施形態では、パターンは擬似ランダムパターンであり、いずれかのＬＥＤが故障した場合（一般的に短絡）、又はいずれかの電極の接合に不具合があっても、暗いＬＥＤは気付かれないであろう。他の実施形態では、パターンは規則性のあるパターンである。光シートがＬＥＤの光を横方向に拡散する場合、暗いＬＥＤは光シートにおける光の混合によって気付かれない場合がある。ＬＥＤからの熱の上昇は、天井に光シートが実装されたときに、光シートの上方で空気によって除去されるため、金属ビアはＬＥＤのためのヒートシンクを提供する。金属ビアは、抽出しなければならない熱に応じて、任意の大きさ又は厚さとすることができる。
【０００７】
他の実施形態では、シートは誘電体コーティングを有するアルミニウム層などの高反射層を両面上に含む。反射シートは、導体およびその上に形成された電極を有するようにパターン形成される。アルミニウム層は、ＬＥＤの熱を横方向に拡散させるようにも機能する。誘電体コーティングは比較的高い熱導電率を有し、これはシートが非常に薄型であり（例えば１〜４ミル、又は１００マイクロメートル未満）、良好な垂直の熱伝導が存在するからである。かかる反射フィルムは、ＬＥＤの光を光シートの光出力面に向けて反射させる。
【０００８】
ＬＥＤベアチップ（ダイスとも呼ばれる）は、上部電極および下部電極を有して提供される。下部電極は、フレックス回路の上部を通じて延びる金属ビアに接合される。導電性接着剤が使用されてもよく、又はＬＥＤは超音波接合、はんだリフロー、若しくは他の接合技法によって接合されてもよい。一実施形態では、低電力（例えば１〜６０ミリワット）の青色又は紫外線ＬＥＤが使用される。低電力のＬＥＤは、以下、１）光を拡散するために何千ものＬＥＤを光シートで使用することができる；２）低電力ＬＥＤは、高電力ＬＥＤよりも遥かに安価である；３）各ＬＥＤによって生じる熱がほとんどない；４）数個のＬＥＤの故障は気付かれない；５）局所的なＬＥＤの光およびわずかに変化する色は、複雑な光学系を用いなくとも光シートから数フィートの実質的に均質な光源へと混合する；６）青色光は従来の蛍光体を使用して白色光に変換することができる；７）導体による電力損失を抑えるために、長いストリップにおいて直列に接続されたＬＥＤに電力を供給することで、より高い電圧が使用される；並びに、他の理由により有利である。
【０００９】
フレキシブル回路の上部を覆って、ＰＭＭＡシートなどの薄型の透明シート（中間シート）又は他の適した材料が取り付けられ、これは各ＬＥＤの周囲に形成された穴を有する。中間シートは、その底面においてプリズムなどの反射体で形成されている、あるいは複屈折性構造体などシート内の反射体で形成され、光を上方に反射する。中間シートの厚さは、積層プロセス時にＬＥＤに対するいずれかの下方の圧力を制限する。ＬＥＤの上部電極は、中間シートにおける穴を通ってわずかに突出してもよく、又は実質的に同一面であってもよい。中間シートは、シリコーンの薄層によって、又は他の接着若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。
【００１０】
中間シートは、光を反射するためにその下面上に、アルミニウムなどの薄い反射層も設けられてもよい。フレキシブル回路の導体はフレキシブル回路の底部にあるために、並びに金属ビアは中間シートの穴にのみあるため、中間シートの金属反射面による導体の短絡はない。
【００１１】
一実施形態において、ＬＥＤを包囲する中間シートは、ＬＥＤとほぼ同じ厚さである。他の実施形態では、ＬＥＤを包囲する中間シートは約８５ミクロン〜約２５０ミクロンの厚さを有する。
【００１２】
他の実施形態では、中間シートは、ＬＥＤの位置において、その内部に鋳造成形されたカップを有する誘電体シートである。カップは、ＬＥＤが通過するための穴を底部に有する。シートの表面は、アルミニウムなどの反射層でコーティングされており、この反射層は透明な誘電体層でコーティングされる。単一のＬＥＤから任意の発光パターンを作るために、反射カップが形成される。かかる実施形態では、ＬＥＤの光は中間シート内で混ざらず、直接外に反射される。
【００１３】
ＬＥＤと中間シートにおける穴（すなわちカップ）との間の空間は次いで、シリコーンと白色光を作るための蛍光体の混合物で充填される。シリコーンはＬＥＤを封入し、いずれのエアギャップも取り除く。シリコーンは高屈折率のシリコーンであり、これによってＧａＮ  ＬＥＤ（高屈折材料）からシリコーン／蛍光体へ、さらには中間シートへの良好な光結合がある。配列は完全ではないが、光シートにおける各ＬＥＤの周囲の領域は同じである。ＬＥＤは、約０．００１ｍｍ2〜２４ｍｍ2であり、中間シートの穴は、必要とされる蛍光体の量により、３ｍｍ未満、あるいは約０．１ｍｍ〜３ｍｍ未満の直径を有してもよい。穴に対してＬＥＤが中心決めされていない場合でさえも、一方の側からの増加した青色光は、他方の側から赤−緑色の光成分（又は黄色の光成分）によってオフセットされる。各ＬＥＤからの光およびＬＥＤ周辺からの光は、中間シートにおいて混合され、光シートを出た後に、さらに混合し、実質的に均質な白色光を形成する。
【００１４】
一実施形態では、ＬＥＤは１００×１００ミクロン未満の上部表面積および８５ミクロン未満の厚さを有する。したがって、有意な面発光構成要素が存在する。
【００１５】
透明なフレキシブル回路は次いで、中間シートの上で積層され、ここでは上部のフレキシブル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に導電性接着剤を有してもよい。フレキシブル回路上又は中間シート上に、これらのシートを一緒に取り付けるためにシリコーン層が設けられてもよい。透明なフレキシブル回路は次いで、ＬＥＤ電極と上部の回路との間の良好な電気接触を形成するために、熱および圧力下で積層される。中間シートは、積層時におけるＬＥＤへの過剰な押圧からの下方向への圧力を防止する。中間シートはまた、光学的歪を回避するように、光シートが均一な厚さを確実に有するようにする。
【００１６】
近くで見たときに各ＬＥＤの上の明るい青色スポットを回避するために、上部のフレキシブル回路の電極は、この青色光を、包囲している蛍光体内へ反射する比較的大型の拡散反射体であり得る。かかる大型の反射体はまた、シート配列の閾値を減少させる。
【００１７】
各ＬＥＤを覆う反射体が使用されなくても、ＬＥＤが小型で、個々にそれほど明るくないため、ＬＥＤの上面から青色光が直接出力され、ＬＥＤを包囲する蛍光体によって生成される赤色／緑色若しくは黄色の光と混合され、光シートから短距離で白色光を作る。
【００１８】
あるいは、蛍光体は、各ＬＥＤの上方で、上部のフレキシブル回路の上面上でドットとして形成されてもよい。これは各ＬＥＤの上の青色スポットを回避する。穴の蛍光体／シリコーンは、ＬＥＤを封入し、次いで、ＬＥＤからの面発光を変換するためだけに使用される。ＬＥＤの上面からの光が、遠隔の蛍光体による変換のために上面のフレキシブル回路から出る場合、フレキシブル回路電極は、ＩＴＯの層など透明であってもよい。代替の実施形態では、中間シートにおいて穴に蛍光体は堆積されておらず、全ての変換は上部のフレキシブル回路の上面における遠隔の蛍光体層によって行なわれる。
【００１９】
一実施形態では、ＬＥＤチップはフリップチップであり、全ての電極および導体は下部基板上に形成される。これはＬＥＤの直列接続を簡易化し、電極の接合信頼性を改善する。
【００２０】
上部電極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チップはあるいは、ＬＥＤチップのカソードが、隣接するＬＥＤチップのアノードに、下部基板上の導体パターンを使用して直列で接続できるように、下部基板上で逆さに実装されてもよい。上部基板はまた、ＬＥＤを直列で接続するための導体パターンを有する。直列の群と並列の群の組合せは、電力共有の要件を最適化するために作られてもよい。
【００２１】
他の実施形態では、中間シートは、その矩形の穴の対向した壁部上に形成された電極を有する。ＬＥＤチップは、上部および下部電極を備え、次いで穴に垂直に挿入され、これによってＬＥＤを電極は、穴の壁部上に形成された、対向した電極に接触する。穴に形成された電極は、上部基板若しくは下部基板上の導体パターンにより相互接続されるために、上面、底面、又は中間シートの両面まで延びる。代替の実施形態では、任意の直列の接続又は直列／並列接続のために、導体パターンは、中間シートの一方の面又は両面上に直接形成される。
【００２２】
他の実施形態では、中間シートはなく、導体は上部基板および下部基板上にパターン形成される。基板の一方又は両方は、ＬＥＤの厚さを収容するためのキャビティ又は溝を有する。縦型ＬＥＤは次いで、２つの基板の間に挟まれる。ＬＥＤが十分薄い場合、アセンブリプロセスは、ＬＥＤを包むのに材料の組成変形のみに依存すればいいので、ＬＥＤの厚さを収容するのにキャビティは必要とされない。対向した基板上の導体パターンは、この挟み込みが、導体を接続し、隣接するＬＥＤを直列で結合するようなものである。基板は平坦なストリップ若しくはシート、又は曲線的な、又は平坦で曲線的なものの組合せとして形成されてもよい。一実施形態では、この挟まれた構造体は、直列に接続されたＬＥＤの単一のストリングを収容する可撓性シリンダ又は半分のシリンダを形成する。所望の電力供給により、可撓性ストリングは、他のストリングと直列に接続されてもよく、又は並列に接続されてもよい。
【００２３】
光シートがストリップに形成された場合、各ストリップはそれ自体の電力供給を使用し、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に作製することによって、より小さな積層圧力が必要とされ、積層圧力はストリップの幅にわたって、より均一となる。オフィス環境の標準的な蛍光体固定具内の光源と置換するために、ストリップは隣同士に配置され、任意の寸法の光シート、例えば０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の光シート、又はさらには１５．２ｃｍ×１．２ｍ（６インチ×４フィート）、又はより長い光シートを形成することができる。所与の天井のカットアウト内の蛍光固定具が、２つ、３つ、４つ以上の線状蛍光体ランプを収容することは一般的である。各光シートストリップは、単一の蛍光体ランプを置換し、同様な長さを有してもよい。光シートのこの実施形態は、一般的な蛍光ランプを置換するのに必要されるおよそ３０００ルーメンを生じさせることができ、様々な空間設定において、必要とされる数のストリップを挿入することによって、照明用途に適したルーメン出力の、同じ可撓性を備える照明固定具を製造することが可能である。光シートの具体的な設計は、光シートがモジュール式のコスト効率の高い解決策となることを可能にする。
【００２４】
あるいは、蛍光体固定具のための標準的なシーリンググリッドの設定は、例えば１５．２ｃｍ×１．２ｍ、０．３×１．２ｍ、０．６×１．２ｍ、および０．６×０．６ｍ（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、個々の寸法になる。これらの構成のそれぞれの内部で組み立てブロックとして潜在的に使用できる標準的なモジュール寸法として、それぞれ１５００ルーメンの狭い０．６ｍ（２フィート）のストリップの使用を検討することが可能である。したがって、最終的な固定具の製造メーカーは、単一寸法の部品を保管することができ、この部品によって、用途の大半に見られるような、考えられる限りあらゆる種類の照明構成および形状を作製することができる。
【００２５】
固定具における様々なライトストリップは、関連のライトストリップから、任意の角度におけるピーク強度の光を向けるために、様々な角度において傾けることができる。これは、ライト固定具それ自体から離れた遠視野における光の分布を成形し、かつ調節する複合体固定具の能力を大きく広げる。
【００２６】
あるいは、単一の０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の光シート（又は任意の寸法のシート）をいずれのエンクロージャを有することなく固定具内自体で使用することができる。
【００２７】
照明固定具が有意な表面積を呈する場合（例えば０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の蛍光ライト固定具）に関して、多くの、より小型のＬＥＤ源を融合させるための有意な空間が存在し、これによってそれらの局所的な熱条件は、熱が非常に局所化され、したがって制御がより難しい改良された電球又はスポットライトタイプの光源よりも、より良く制御される。
【００２８】
周囲に太陽光が存在するときは自動的に照明が調光され、これによって全体的なエネルギー消費が大きく低減されるように、光シートは容易に制御される。個々の光シートは、直列ストリングおよび並列ストリングの組合せを有することができるため、サブ光シートによる局所的な調光もまた可能である。他の省エネ技法も本明細書で議論されている。
【００２９】
光シートに使用されるＬＥＤは、従来のＬＥＤであってもよく、あるいはレーザダイオード等の任意の種類の半導体発光デバイスであってもよい。チップがダイオードでない半導体デバイスの開発に対する研究がなされており、本発明はかかるデバイスも同様に包含している。
【００３０】
柔軟な光シートは、支持フレームに平坦に配置されてもよく、又は光シートはより指向性の光のために弧に曲げられてもよい。様々な形状の光シートは様々な用途に使用することができる。上部のフレキシブル回路シート又は中間シートは、光のコリメート、光の拡散、光の混合、又は任意の光学機能を提供するために、このシート内に成形された光学特徴部を有してもよい。
【００３１】
一部の用途に関して、例えば、光シートを反射板（reflective troffer）に使用するために、又は天井から吊るために、光シートは両方向性に作られる。
【００３２】
両方向性光シートの一実施形態では、上向きの発光は通気口から、又は還気ダクトからなどの空気を消毒するための紫外線である。下部の発光は一般的に、実質的に白色光である。
【００３３】
他の実施形態では、ＬＥＤは、上部基板に形成された溝若しくはキャビティ内にスナップ嵌めされる、スナップ嵌め式基板に実装される。スナップ嵌め式フィットによって電気接続が自動的にされる。
【００３４】
ライトストリップは、標準的な蛍光ランプ固定具を使用するＬＥＤを支持し、かつこのＬＥＤに電力を供給するために、標準的な蛍光管フォームファクタに配置することができる。一実施形態では、この管のフォームファクタは平坦な上部を有し、この上にライトストリップが実装される。平坦な上部は、ライトストリップを冷却するために周囲の空気に直接接触し、又は平坦な上部と空気との間に中間層があってもよい。管内の様々なライトストリップの可変発光パターンは、管が任意の発光パターンを有するのを可能にする。
【００３５】
ＬＥＤから熱を除去する様々な技法も説明される。
【００３６】
ＬＥＤダイを封入する新規な方法も開示される。一実施形態では、穴はＬＥＤダイそれぞれの周囲の空間と配列された上部基板に形成される。上部基板がＬＥＤダイを覆って取り付けられた後、上部基板の穴を介して、この空間内に封止材が注入される。一部の穴は、空間が封止材によって充填されるときに、空気が空間から逃げることができるようにする。
【００３７】
他の変形例も本明細書で説明される。
【００３８】
他の実施形態では、任意の様々な基板および中間層が混合され、組み合わされる。
【００３９】
同じ又は同様な要素は、同じ数字で表示される。
【００４０】
本発明の一態様において、照明装置が提供される。この照明装置は、二方向性照明デバイスおよび電気インターフェースを備え、二方向性照明デバイスは、電気インターフェースと電気通信が可能である。
【００４１】
別の態様では、単方向性照明が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
以下に記載の図面は、本発明のいくつかの可能な実施例を示すために示されている。
【図１】本発明の実施形態に係る光シートの光出力面の一部分の簡略化した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光シートの裏面の一部分の簡略化した斜視図である。  図３〜５、７、８、１０〜１４および１６〜１９は、様々な段階の製造および様々な実施形態における光シートを示す、図１の線３−３に沿った断面図である。
【図３Ａ】導体および電極を有する柔軟な下部基板を示し、ここでは電極は基板を通る熱伝導ビアである。
【図３Ｂ】は、導体および電極を有する反射性下部基板を示し、ここで反射体はアルミニウム層であってもよい。
【図３Ｃ】導体および電極を有する反射性下部基板を示し、ここで反射体は誘電体であり、電極は基板を通る熱伝導ビアである。
【図４】基板の電極の上に分配された導電性接着剤を示す。
【図５】青色光を放射し、基板の電極に取り付けられたＬＥＤベアチップを示す。
【図６】ＬＥＤのための穴を有する透明な中間シートの斜視図である。シートは所望により、反射性下面を有してもよい。
【図７】下面の上に取り付けられた中間層を示す。
【図８Ａ】ＬＥＤを封入するためにシリコーン／蛍光体の混合物で充填されたＬＥＤを包囲する穴を示す。
【図８Ｂ】シリコーン／蛍光体の混合物で充填されたＬＥＤを包囲する穴を示し、穴は、光シートの光出力面に向けて光を反射するようにテーパ状になっている。
【図８Ｃ】各ＬＥＤを包囲するカップを有するように成形された中間シートを示し、反射層は、光シートの光出力面に向けて光を反射するように、カップ上に形成されている。
【図８Ｄ】蛍光体から形成されている中間シート、又は中間シートに注入された蛍光体粉末を有する中間シートを示す。
【図８Ｅ】ＬＥＤチップがチップの任意の面上で蛍光体によってプレコートされ得るということを示す。
【図９】導体パターンおよび電極パターンを有する透明な上部基板の斜視図である。電極は反射性又は透明であってもよい。
【図１０】ＬＥＤの上部電極の上に分配された導電性接着剤を示す。
【図１１】ＬＥＤの上に積層された上部基板を示し、側部の光は中間シートに成形されたプリズムによって、光シートの光出力面を通じて反射される。
【図１２Ａ】ＬＥＤの上に積層された上部基板を示し、側部の光は、赤および緑色の組み合わせ、若しくは黄色、又は白色光へと変換され、又は光は、光シートの光出力面を通って反射され、一方、ＬＥＤからの青色光は、変換された光と混合するために、上部の透明基板状の透明電極を通って直接透過される。
【図１２Ｂ】ＬＥＤの上に積層された上部基板を示し、反射体は、全ての光が蛍光体によって白色光に変換され、光シートの光出力面を通って反射されるようにＬＥＤを覆う。
【図１２Ｃ】ＬＥＤの上に積層された上部基板を示し、側部の光は、ＬＥＤを包囲する蛍光体によって白色光に変換され、上側の光は、ＬＥＤの上の遠隔の蛍光体層によって白色光に変換される。
【図１２Ｄ】ＬＥＤの上に積層された上部基板を示し、ＬＥＤは、反射カップ内に配置され、側部の光および上側の光は、ＬＥＤの上の大きな蛍光体層によって白色光に変換される。
【図１３】光シートにおけるフリップチップＬＥＤの使用を示し、このフリップチップは、本明細書に記載の任意の実施形態で使用することができる。
【図１４】ＬＥＤ間の直列接続を達成するように、下部基板上に、ＬＥＤを交互に逆に取り付けたものを示す。
【図１５】ＬＥＤの上部電極および下部電極に接触するために、その穴の両側の壁上に形成された電極を有する、中間シートを示す。
【図１６】中間シートの穴の中に挿入されたＬＥＤと、直列および並列の任意の組み合わせでＬＥＤを接続するための任意の層上の導体パターンによって相互接続されている、中間シート上の電極とを示す。
【図１７】中間シート上の反射性電極又はＬＥＤの下部の反射性電極から外に反射し、蛍光体層によって白色光に変換されている２つの光線を示す。
【図１８】ＬＥＤを相互接続するための導体が、中間シートの両側の面上、又は上部基板および下部基板の面上に形成される。
【図１９Ａ】下部電極に接合され、中間層を通じて延びている金属ビアによって直列に接続されているＬＥＤを示す。
【図１９Ｂ】下部電極に接合され、中間層を通じて延びている金属ビアによって直列に接続されているＬＥＤを示す。  図２０〜３１は、中間シートが使用されていない他の一連の実施形態を示す。
【図２０Ａ】光シート又はストリップの断面図であり、ここではチャネル若しくはキャビティが下部基板に形成され、２つの対向した基板上で導体によって直列接続されている。
【図２０Ｂ】光シート又はストリップの断面図であり、ここではチャネル若しくはキャビティが下部基板に形成され、２つの対向した基板上で導体によって直列接続されている。
【図２０Ｃ】アノード導体およびカソード導体の重なりを示す図２０Ｂの構造体の透明な上から見た図である。
【図２０Ｄ】図２０Ｂの光シート若しくはストリップに接続されているＬＥＤの複数の直列ストリングを示す。
【図２１Ａ】２つの基板間に挟まれているＬＥＤの直列ストリングを含む、構造体の断面である。
【図２１Ｂ】アノード電極およびカソード電極の重なりを示す図２１Ａの構造体を上から見た図である。
【図２１Ｃ】図２１Ａの挟まれたＬＥＤを示す。
【図２２】半球形の上部基板を有する基板構造体の断面図であり、この構造体は２つの基板間に挟まれているＬＥＤの直列ストリングを含む。
【図２３Ａ】基板構造体の断面図であり、チャネル又はキャビティが上部基板に形成され、ここで構造体は２つの基板に挟まれているＬＥＤの直列ストリングを含む。図２３Ｂは、上部基板の外面上の外側蛍光体層の使用も示す。
【図２３Ｂ】基板構造体の断面図であり、チャネル又はキャビティが上部基板に形成され、ここで構造体は２つの基板に挟まれているＬＥＤの直列ストリングを含む。図２３Ｂは、上部基板の外面上の外側蛍光体層の使用も示す。
【図２４】図２０〜２３の基板構造体にあり得るＬＥＤの直列ストリングの概略図である。
【図２５】単一の基板構造体又は複数の基板構造体を支持する支持基部を上から見た図である。
【図２６Ａ】基板がＬＥＤのストリングを挟むことができるように、狭い領域によって一緒に接続されている２つの基板の断面図である。
【図２６Ｂ】図２６Ａの基板の斜視図である。
【図２６Ｃ】支持基部における反射性溝部に支持されている図２６Ａの構造体を示す。
【図２７】チップの両側の面から発光するＬＥＤの断面図であり、ここで構造体は２つの基板の間に挟まれているＬＥＤの直列ストリングを含む。
【図２８】蛍光体の技法を示し、ここではＬＥＤチップの上部の上の蛍光体は、上部基板上に提供されている。図２８は、任意の所望の発光パターンを作る、上部基板の上の光学シートを示す。
【図２９】半球形の遠隔の蛍光体と、光出力面に向かって側部の光を反射するための反射溝部を有するように形成されている上部基板を示す。
【図３０Ａ】シート又はストリップの端部を示し、ここでは下部基板は電源又はＬＥＤの他のストリングへの接続のために、上部基板および下部基板上のアノード導体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ばされている。
【図３０Ｂ】シート又はストリングの１つの端部における接続端子の実施例を示す図３０Ａを上から見た図である。
【図３１】ストリングがいずれか直列若しくは並列で一緒に接続されるように、又は他のストリップにおいて他のストリングと接続されるように、あるいは電源に接続されるように一緒に接続することができるように、ストリップ内のＬＥＤの２つの直列ストリングの端部における、アノード接続端子およびカソード接続端子を示す、より長いストリップのＬＥＤの部分の側面図である。
【図３２】選択的に光を方向付けるための可撓性ライトストリップ若しくはシートを支持するためのフレームの斜視図である。
【図３３】二方向性放射パターンを作るために、光シートに対向して実装されているＬＥＤダイを示す。
【図３４】裏面を合わせた２つの光シートを示し、これは二方向性放射を作るために共通の中間基板を使用することができる。
【図３５】二方向性放射パターンを作るために裏面を合わせた２つの光シートの別の実施形態を示す。
【図３６】天井から下がっている二方向性光シートを示す。
【図３７Ａ】ＬＥＤストリップ又は単一のＬＥＤモジュールとすることができる、スナップ嵌め式ＬＥＤダイ基板の断面図である。
【図３７Ｂ】ＬＥＤダイを直列で接続するために上部基板上に形成された直列接続を示す。
【図３８】複数の上部基板が、嵌合する下部基板の上でどのようにスナップ嵌めされ得るかを示す。
【図３９】照明される物体に向けて側部の光を反射させるために、１つ以上の湾曲した反射体をＬＥＤストリップの長さに沿って含み得る下部基板を示す。この図はまた、上部基板の形状が、下部基板の上でドーム型又は拡張したドーム型構造体であり得るということを示す。
【図４０】ＬＥＤダイ基板が、導電性接着剤又ははんだリフローによって定位置に固定されているということを除き、図３７Ａと類似である。
【図４１】換気口の前に配置された二方向性光シート示し、ここでは上側の放射は、空気を消毒するための紫外線であり、下側の放射は照明のための実質的に白色光である。
【図４２】図４１と同様であるが、空気は光シートを通って流れることが可能である。光シートは、天井パネルとして設置されてもよい。
【図４３】ＬＥＤに対向した面上で、上面基板にどのように光学が形成され得るかを示す。
【図４４】赤色、緑色、および青色ＬＥＤ、又は赤色、緑色、青色、および白色ＬＥＤ、あるいはこれらの組み合わせが光シートを構成することができ、かつ任意の白色点を得るために制御可能であり得るということを示す。
【図４５】青色および赤外線ＬＥＤが、光シートを構成してもよいということを示し、ここでは青色ＬＥＤは白色光を生じさせるために使用され、赤外線ＬＥＤは、低消費電力のサーベイランスカメラを提供するために、モーションセンサへの応答など、赤外線のＬＥＤのみが起動され、白色ＬＥＤはオフ状態である。
【図４６Ａ】ＬＥＤの電極を露出させるための、上部基板および下部基板においてレーザ切断された開口部を示す。
【図４６Ｂ】ＬＥＤと電気接続をもたらし、ヒートシンクを提供するように硬化されている、金属、又は金属充填されているエポキシ、又は印刷材料で充填されている図４６Ａの開口部を示す。
【図４７Ａ】自動ピックアンドプレース装置の高度な位置精度を使用するために、基板電極に配列されたそれらの小型の電極によって実装されているＬＥＤを示す。
【図４７Ｂ】ＬＥＤの薄さによって、いずれのキャビティ若しくは中間層を有することなく、２つの基板間に挟まれている図４７ＡのＬＥＤを示す。ＬＥＤ間の直列接続は、基板上に形成された導体によって自動的になされる。
【図４７Ｃ】ＬＥＤ間の直列接続を示す、図４７Ｂの底面から見た図である。
【図４８】標準的な蛍光灯固定部において使用されるように、任意の実施形態のＬＥＤストリップが透明管又は拡散管においてどのように配置され得るかを示す。
【図４９】ＬＥＤストリップを支持し、周囲空気への熱の送達を改善するために、平坦な面又は任意の他の非円筒状の形状部を有するように管状要素が変更され得る方法を示している。
【図５０】管の上部の平坦面によって支持されるライトストリップを備え、この平坦面における穴、およびＬＥＤストリップのおける穴を通じて熱が逃れる、図４１の照明構造体を組み込む固定具の断面図である。
【図５１】管の形状が柔軟な光シート自体によって形成されている実施形態の側面図である。
【図５２】二方向性光シートが、部分的な管又は遥かに大きな照明器具を形成するよう、湾曲した形状を有するように曲げることができるということを示している斜視図である。
【図５３】上部のパネルの方に向けられた上側の放射を有する光シートを示す斜視図であり、上部のパネルは、拡散的に反射性であってもよく、又は蛍光体コーティングを有してもよい。
【図５４Ａ】ＬＥＤダイの周囲の空間を封止材で充填するための穴、および空気がこの空間から出られるようにする穴を備える、上部基板を上から見た図である。
【図５４Ｂ】液体の封止材が、上部基板における穴を通じて各ＬＥＤダイの周囲の空間内に注入されているのを示す光シートの断面図である。
【図５５Ａ】ＬＥＤダイの上に堆積された、軟化封止材料の塊を示す断面図である。
【図５５Ｂ】ＬＥＤダイの周囲の空間内に押圧され、この内部で広がっている軟化封止材料を示し、いずれかの過剰な材料がリザーバ内に溢れている。
【００４３】
様々な基板および中間層の任意のものが他の実施形態において混合され、組み合わされてもよい。
【００４４】
同じ又は同様な要素は、同じ数字でラベルが表示される。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、光シート１０の光出力面の一部分の斜視図であり、ＬＥＤ領域１２の簡略化された擬似ランダムパターンを示す。ＬＥＤ領域１２は代わりに、規則性のあるパターンであってもよい。原寸０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の光シートにおいて１，０００以上の低消費電力のＬＥＤが存在して、オフィスに通常見られる標準的な蛍光固定具を差し替えるのに必要とされる、約３７００ルーメン（米国エネルギー省（ＤＯＥ）ＣＡＬｉＰＥＲベンチマーク試験による）を生じさせことができる。
【００４６】
本発明の光シートは複数のＬＥＤを備える。ＬＥＤは、約５ミクロン〜約８０ミクロン、あるいは約５ミクロン〜約７０ミクロン、あるいは約１０ミクロン〜約６０ミクロン、あるいは約１５ミクロン〜約５０ミクロン、あるいは約２０ミクロン〜約４０ミクロン、あるいは約１５ミクロン〜約３５ミクロン、あるいはこれらの組み合わせの直径を有する。一実施形態では、ＬＥＤは８５ミクロン未満、あるいは約８０ミクロン未満、あるいは約５ミクロン〜約８０、あるいは約１０ミクロン〜約７０ミクロン、あるいは約１５ミクロン〜約６０ミクロン、あるいはこれらの組み合わせの厚さを有する。さらに別の実施形態では、ＬＥＤは任意の寸法において８０ミクロン未満、又は任意の寸法において７５ミクロン未満、又は任意の寸法において７０ミクロン未満である。
【００４７】
ダイオードの寸法は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は堀場製作所のＬＡ−９２０を使用して測定することができる。Ｈｏｒｉｂａ  ＬＡ−９２０装置は、低角度のフラウンホーファー回折の理論および光散乱の理論を使用して、本発明の積層体におけるＬＥＤの寸法および分布を測定する。
【００４８】
一実施形態では、本発明の光シートは、ラミネートの平坦な領域１ｃｍ2当たり、約５〜約５００ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいはラミネートの１ｃｍ2の平面当たり、約１０〜約２００ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約１５〜約１５０ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約２５〜約１２５ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約３５〜約１１０ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約４５〜約１００ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約６０〜約１００ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約７０〜約９０ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいは約８０〜約９０ミクロンのＬＥＤが配置され、あるいはこれらの組み合わせが配置される。
【００４９】
本発明のさらに別の態様において、本発明の光の付いたシートは、光の付いたシートの平面領域に対して約０．００５％〜約０．５％の平面領域を含む、あるいは約０．０１％〜約０．１％の平面領域を有する、あるいは約０．０１％〜約０．３％の平面領域を有する、あるいはこれらの組み合わせを含むマイクロＬＥＤを備える。
【００５０】
ＬＥＤもまた周知である。ＬＥＤの供給メーカーには、ＮｔｈＤｅｇｒｅｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｃｒｅｅ、Ｏｓｒａｍ、およびＮｉｃｈｉａ、又は多くの他のＬＥＤ供給メーカーが挙げられる。代表的な実施形態では、複数のダイオードの各ダイオードはＧａＮおよびシリコン又はサファイア基板を含む。他の代表的な実施形態では、複数のダイオードの各ダイオードはＧａＮヘテロ構造体およびＧａＮ基板を含む。様々な代表的な実施形態では、複数のダイオードの各ダイオードのＧａＮ部分は、実質的に分葉化しているか、星状であるか、又は円環状である。
【００５１】
代表的な実施形態では、複数のダイオードは、シリコン、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ＧａＰ、ＩｎＡｌＧａＰ、ＩｎＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＮＡｓ、およびＡｌＩｎＧＡＳｂからなる群から選択される少なくとも１つの無機半導体を含む。他の代表的な実施形態では、複数のダイオードは、π共役高分子類、ポリ（アセチレン）類、ポリ（ピロール）類、ポリ（チオフェン）類、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）類（ＰＰＶ）およびＰＰＶ誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン類）、ポリインドール、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリアズレン、ポリアゼピン、ポリ（フルオレン）類、ポリナフタレン、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール、ポリピロール誘導体、ポリチアナフテン、ポリチアナフテン誘導体、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン、ポリジアセチレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリナフタレン、ポリナフタレン誘導体、ポリイソチアナフテン（ＰＩＴＮ）、ヘテロアリーレン基がチオフェン、フラン又はピロールであるポリヘテロアリ−レンビニレン（ＰａｒＶ）、ポリフェニレン−スルフィド（ＰＰＳ）、ポリペリナフタレン（ＰＰＮ）、ポリフタロシアニン（ＰＰｈｃ）、およびそれらの誘導体、それらのコポリマー、並びにそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの有機半導体を含む。
【００５２】
無機半導体の例にはシリコン、ゲルマニウム、およびこれらの混合物；二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズ、およびこれらの混合物；ＩＩ−ＶＩ族半導体、これらは少なくとも１つの二価の金属（亜鉛、カドミウム、スズ、および鉛）および少なくとも１つの二価の非金属（酸素、イオウ、セレンおよびテルル）の化合物、例えば酸化亜鉛、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、セレン化水銀、およびこれらの混合物；ＩＩＩ−Ｖ族半導体、これらは少なくとも１つの三価の金属（アルミニウム、ガリウム、インジウム、およびタリウムと少なくとも１つの三価の非金属（窒素、リン、ヒ素、およびアンチモン）、例えばヒ化ガリウム、リン化インジウム、およびこれらの混合物；並びに水素終端シリコン、炭素、ゲルマニウム、α−スズなどのＩＶ族半導体、およびこれらの混合物を挙げることができる。
【００５３】
ダイオードは米国特許第７，７９９，６９９（Ｂ２）号に説明されている。
【００５４】
図１を参照すると、擬似ランダムパターンは光シート１０の周囲で繰り返されてもよい（点線で示されている外形内の部分のみ）。１つ以上のＬＥＤが電気接続できない場合、又は電気接続が悪い場合、ＬＥＤがないことは気付くのが非常に難しいため、規則性のあるパターンよりも擬似ランダムパターンが好ましい。間隔が一定である規則性のあるパターンでは、欠陥に目がいく。全体的な光の均一性が達成されるように、並びに固定具の表面にわたって、輝度の変動が小さいように、擬似ランダムパターンにおける間隔を変化させることによって、いずれかの１つのＬＥＤの損失がパターンの途切れとしてではなく、局所的な均一性の僅かな減少に紛れるものとして感知される。通常の観察者はディスプレイの、２０％までの、局所的な緩やかな勾配の非均一性には比較的気づきにくい。オーバーヘッド照明用途において、この許容レベルは、観察者が固定具を凝視する傾向がない場合はさらに高く、通常の視野角は、その通常の角度よりも主に高角であり、ここで非均一性は遥かに気づかれにくい。
【００５５】
規則性のあるパターンは、光シートと最終的な第３の光学システムとの間の実質的な混合空間（パターンを不明瞭にし、出力を適切に均一化する）がある用途に適切であり得る。そうでない場合、並びにより薄い形状の固定具が所望される場合、擬似ランダムパターンを採用する必要がある。両方は、全体的な構造によって容易に可能である。
【００５６】
あるいは、ＬＥＤ領域１２の可変的に順序づけられたパターンは、光シート１０にわたって調節してもよい。
【００５７】
光シート１０は、３つの主要層から全体的に形成される：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作用する中間シート１６、並びに電極および導体パターンを有する透明な上部基板１８。ＬＥＤチップは、下部基板１４と上部基板１８上の電極との間に電気接続されている。光シート１０は非常に薄く（例えば数ミリメートル）、かつ可撓性である。
【００５８】
本発明の一実施形態では、本発明の光シートの厚さは、１ｍｍ未満、あるいは約０．１ｍｍ〜１ｍｍ未満、あるいは約０．１ｍｍ〜約０．８ｍｍ、あるいは約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ、あるいは約０．１５ｍｍ〜約０．３５ｍｍ、あるいは約０．５ｍｍ未満、あるいは約０．４ｍｍ未満、あるいは約０．３ｍｍ未満、あるいは約０．２０ｍｍ〜約０．３０ｍｍ、あるいはこれらの組み合わせである。
【００５９】
図２は、下部基板１４上に電極および導体パターンを示す、光シート１０の裏面の一部分の斜視図であり、この実施例において、ＬＥＤ領域１２におけるＬＥＤチップは、図２には示されていない導体によって直列に接続されている２つのグループの並列なＬＥＤとして接続されている。直列接続は、光シート層を通る、又はスイッチを通るビアによって、又は外部のコネクタにおける結合２２によってなされてもよい。導体パターンはまた、ＬＥＤチップの上部電極への接続のために、上部基板１８上に形成されてもよい。ＬＥＤチップのカスタマイズされた相互接続により、カスタマーによって、又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、それぞれ同じ群のＬＥＤチップは、導体パターンおよび導体の外部の相互接続によって直列接続されたＬＥＤチップの群を形成し、直列接続されたＬＥＤチップの様々な群はひいては並列に接続されて、単一の電源により駆動されてもよく、又は高信頼性のために別個の電源によって駆動されてもよい。さらに別の実施形態では、ＬＥＤチップは、前述の方式でＬＥＤ間に電流を分配するのに必要とされ得るような追加の有効な構成要素によって、直列−並列に接続されたメッシュに形成されてもよい。
【００６０】
一実施形態では、上部導体および下部導体を使用して、ＬＥＤチップの直列接続を得るために、いくつかのＬＥＤチップは、下部基板電極にアノードが接続された状態で、下部基板上に実装され、他のＬＥＤチップは、それらのカソードが下部電極に接続された状態で実装される。理想的には、隣接するＬＥＤチップはこの直列接続パターンを簡略化するために逆に実装される。電極間の導体は次いでＬＥＤチップを直列に接続する。上部基板上の同様な導体パターンは、ＬＥＤチップのカソードを、ＬＥＤチップに隣接するアノードに接続する。
【００６１】
ＤＣ又はＡＣ電源２３が、コネクタ２２に接続されているのが示されている。電源２３の入力は、メイン電圧に接続されてもよい。ＬＥＤの直列ストリングの電圧降下が十分に高い場合、ＬＥＤの直列ストリングは、整流メイン電圧によって駆動されてもよい（例１２０ＶＡＣ）。
【００６２】
他の実施形態では、２つの逆並列な直列枝にＬＥＤチップ、又はそれらの派生物を接続することも可能であり、これはＬＥＤチップが、ＡＣから直接駆動されることを可能にする（例えば、メイン電圧から直接駆動される）。
【００６３】
図３〜５、７、８、１０〜１４および１６〜１９は、製造の様々な段階、および様々な実施形態における光シートを示す、２つのＬＥＤ領域１２にわたって切断した、図１の線３−３に沿った断面図である。
【００６４】
図３Ａは、下部基板１４を示し、これは市販されており、カスタマイズされたフレキシブル回路であってもよい。誘電体、ポリマー、ガラス、又はシリコーンによってコーティングされた薄い金属など、任意の好適な材料が使用されてもよい。Ｋａｐｔｏｎ（商標）のフレキシブル回路は、プリント基板間を接続するのに一般的に使用されている、又は電子部品をその上に実装するのに一般的に使用される。基板１４は、電気絶縁層２６、パターン付き導体層２８、および絶縁層２６を通って延びる金属電極３０を有する。電極３０は、ヒートシンクビアとして機能する。比較的高い垂直熱導電率を有するフレキシブル回路が利用可能である。基板１４は、２５〜１２５ミクロン（１〜５ミル）など数ミルの厚さであるのが好ましいが、構造的安定性のために、より厚くてもよい（例えば３ｍｍまで）。導体層２８は、めっきされた銅又はアルミニウムであってもよい。電極３０は、高導電率および高い熱導電率のために銅であることが好ましい。導体層２８は代わりに、基板１４の上面上に形成されてもよい。
【００６５】
導体層２８は、所望の電力供給電圧および電流によって、並びに所望の信頼性および冗長性によって、例えば、ＬＥＤチップを直列、並列、又は組み合わせで接続するためのパターンなど、任意の適したパターンであってもよい。
【００６６】
図３Ｂは、下部基板３２の他の実施形態を示し、これは、上部の絶縁層３６と下部の絶縁層３８との間に挟まれている金属反射層３４（例えばアルミニウム）を有する。導体層４０および電極４２は、上部の絶縁層３６を覆って形成される。下部基板３２の厚さは２５〜１２５ミクロン（１〜５ミル）又はこれよりも厚くてもよく、かつ可撓性であってもよい。
【００６７】
図３Ｃは、下部基板４４の他の実施形態を示し、これは誘電性反射層４６を有する。これは、熱導電性の金属電極４７が、反射層４６を通じて形成されるのを可能にする。導体層４８は、基板の下部上に形成されるが、代わりに、基板の上面の上に形成されてもよい。任意の絶縁層５０は、反射層４６を覆う。
【００６８】
反射層を有する好適なシートは、ＭＩＲＯ  ＩＶ（商標）、Ｖｉｋｕｉｔｉ  ＤＥＳＲ（商標）、又は他の市販されている反射性シートであってもよい。
【００６９】
一実施形態では、駆動回路の構成要素は、別個の回路およびＰＣＢの必要性を回避するために、下部基板４４上に直接パターン形成されてもよい。
【００７０】
図４は、銀が注入されているエポキシなど、電極３０の上に適用された導電性接着剤５２を示す。かかる導電性接着剤５２は、ＬＥＤチップのボンディングプロセスを簡略化し、信頼性を増加させる。本明細書に記載の下部基板の任意のものを使用することができ、図３Ａの下部基板１４のみが、簡略化のために実施例で使用されている。
【００７１】
図５は、プログラムされたピックアンドプレース装置又は他の前述のダイ配置方法によって、下部基板１４に取り付けられている、市販の、パッケージ化されていない青色ＬＥＤチップ５６を示す。ＬＥＤチップ５６は、小型の上部電極５８（通常、ワイヤボンディングに使用される）および大型の下部電極６０（通常、反射性である）を有する。下部電極６０を基板の電極３０に取り付ける導電性接着剤５２（これは熱又は紫外線によって硬化され得る）の代わりに、下部電極６０は、基板電極３０に超音波溶接されてもよく、はんだリフローされてもよく、又は他の方法で接合されてもよい。縦型構造を備える好適なＧａＮ  ＬＥＤチップ５６は、Ｃｒｅｅ  Ｉｎｃ．、ＳｅｍｉＬＥＤｓ、Ｎｉｃｈｉａ  Ｉｎｃ．および他のメーカーによって販売されている。好適なＣｒｅｅのＬＥＤには、ＥＺ  ２９０  Ｇｅｎ  ＩＩ、ＥＺ  ４００  Ｇｅｎ  ＩＩ、ＥＺ  Ｂｒｉｇｈｔ  ＩＩ、および他のものが挙げられる。好適なＳｅｍｉＬＥＤのＬＥＤにはＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫが挙げられる。
【００７２】
一実施形態では、ＬＥＤは、１００×１００ミクロン未満、又は約９０×９０ミクロン未満の上面を有し、８５ミクロン未満、又は約８０ミクロン未満、又は約１０ミクロン〜約７５ミクロン、又はこれらの組み合わせの厚さを有する。一部の好適な市販されている青色ＬＥＤの仕様は、白色光を生じさせるために蛍光体と組み合わせて、約４，１００Ｋの色温度においてＬＥＤ当たり５〜７ルーメンの範囲のルーメン出力が確認されている。ＬＥＤの供給メーカーには、ＮｔｈＤｅｇｒｅｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｃｒｅｅ、Ｏｓｒａｍ、およびＮｉｃｈｉａ、又は多くの他のＬＥＤ供給メーカーが挙げられる。
【００７３】
他の種類のＬＥＤチップ、例えばワイヤボンディングのための上面の金属電極を有さないＬＥＤチップもまた好適である。一部の好適なＬＥＤチップは、透明な上部電極又は他の電極構造体を有してもよい。
【００７４】
図６は、ＬＥＤチップ５６のための穴６６を有する透明な中間シート６４の斜視図である。ＬＥＤチップ５６それ自体は、約０．３ｍｍの縁部を有してもよく、穴６６は、はるかに大きな開口部、例えば２〜５ｍｍ、又は０．１〜１ｍｍを有して、液体封止材および十分な蛍光体を受け取り、青色光を白色光、又は赤色および緑色、又は黄色の成分を有する光に変換する必要がある。中間シート６４の厚さは、使用されるＬＥＤチップ５６の厚さくらいであり、これは積層時にＬＥＤチップ５６への過剰な下向きの圧力を防止する１つの機能を中間シート６４が有するからである。ポリマーで形成された透明なシート（例えばＰＭＭＡ）、又は他の材料が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の底面は、反射面を提供するために、反射性フィルム（例えばアルミニウム）でコーティングされる。中間シートは必要に応じて、誘電体の更なるコーティングを有して、トレースとの電気接触を防止し、保管若しくは取扱中の酸化を防いでもよい。
【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の底面は、シリコーン又は他の接着剤材料の非常に薄い層でコーティングされてもよい。シリコーンは、中間シート６４に対する、適した低い屈折率を選択することによって、インターフェースの内部全反射（ＴＩＲ）を改善することができる。
【００７７】
図７は、圧力下にある下部基板１４の上に積層されている中間シート６４を示す。熱を使用して、シリコーンを硬化してもよい。中間シート６４の厚さは、積層中において、ＬＥＤチップ５６への、損傷を生じる可能性のある下向きの力を防止する。
【００７８】
一実施形態では、中間シート６４は、ＴＩＲによって上向きに光を反射するように、その底面にプリズム７０が形成されるように成形される。底面がさらにアルミニウムでコーティングされた場合、反射効率は改善される。プリズムパターンの代わりに、又はプリズムパターンに加えて、底面は粗面化されてもよく、又は他の光学素子が光出力面を通じて光を反射するように形成されてもよい。
【００７９】
図８Ａは、ＬＥＤチップ５６を封入するためにシリコーン／蛍光体の混合物７２で充填されたＬＥＤチップ５６を包囲する領域１２を示す。混合物７２は、硬化性液体シリコーン又は他のキャリア材料内に蛍光体粉末を含み、ここで、粉末は、青色光に添加される必要のある所望の量のＲ、Ｇ、又はＹ光成分の密度を有し、所望の色温度を有する白色光を形成する。３７００〜５０００Ｋの色温度を有する中間の白色光が好ましい。必要とされる蛍光体の量／密度は、ＬＥＤチップ５６を包囲する開口部の幅によって決まる。当業者は、例えば蛍光体封入剤を通過する青色光と、変換された光の適切な混合が、所望の色温度を達成するように、使用すべき蛍光体の適切な種類および量を決定することができる。この混合物７２は実験によって決定されてもよい。適した蛍光体およびシリコーンが市販されている。混合物７２は、シルクスクリーンによって、若しくは注射器を介して、又は任意の他の適したプロセスによって分配することができる。分配は、ＬＥＤチップ５６の周囲およびＬＥＤチップ５６の下からいずれかの空気を取り除くのを助けるために、部分的に真空で実施されてもよい。導電性接着剤５２（図４）はＬＥＤチップ５６の下のエアギャップを充填するのに役立つ。
【００８０】
他の実施形態では、穴の中でＬＥＤチップ５６の周囲の蛍光体は、事前形成され、ＬＥＤチップ５６の周囲の穴に単に配置されてもよい。
【００８１】
直線の面を備える穴を有する中間シート６４の代わりに、この面は、外向きの光の反射が強化されるように、面は角度が付けられてもよく、又は湾曲したカップとして形成されてもよい。
【００８２】
図８Ｂは、シリコーン／蛍光体混合物７２で充填されたＬＥＤチップ５６を包囲する領域を示し、ここで中間シート７６における穴７４は、光シートの光出力面に向けて光を反射するようにテーパ状になっている。
【００８３】
様々な実施例全ては、蛍光体が、ＬＥＤチップ５６上にＬＥＤメーカーによって直接提供されている場合は、好適に修正されてもよい。ＬＥＤチップ５６が蛍光体でプレコートされている場合、封入剤は透明なシリコーン又はエポキシであってもよい。
【００８４】
穴６６／７４内でＬＥＤチップ５６が完全に中央でない場合でさえも、薄い蛍光体封入剤を通過する、増加された青色光は、より厚い蛍光体封入剤を通過する、減少した青色光によってオフセットされる。
【００８５】
図８Ｃは、各ＬＥＤチップ５６を包囲するカップ８０を有するように成形された中間シート７８を示し、ここで反射層８２（その上に絶縁フィルムを備えるアルミニウム）が、シート７８の上に形成され、光シートの光出力面に向かって光を反射する。示されている実施形態では、カップ８０は、シリコーン／蛍光体の混合物ではなく、シリコーン封入剤８４で充填され、これは、蛍光体のタイルが、青色光を白色光に変換するために、カップ全体の上に後ほど取り付けられるからである。他の実施形態では、カップ８０はシリコーン／蛍光体の混合物で充填されてもよい。
【００８６】
図８Ｄは、中間シート８５が蛍光体で形成される、又は蛍光体粉末が注入されている、又はいずれか他の波長の変換材料である実施形態を示す。例えば、中間シート８５は成形されたシリコーン／蛍光体混合物であってもよい。蛍光体によって生成される光は広く散乱するため、他の実施形態で使用されるプリズム７０が必要でない場合がある。
【００８７】
図８Ｅは、ＬＥＤチップ５６が、チップの任意の面上で、例えば全ての発光面上、又は側部のみ（上面は除く）、蛍光体８６でプレコートされ得るということを示す。上面の電極を被覆しないように、上面が蛍光体でコーティングされていない場合、上面から放射された青色光は、ＬＥＤチップ５６を覆う遠隔の蛍光体によって変換されてもよい。
【００８８】
図９は、電極９０と、その底面上に形成された導体層９２とを有する、透明な上部基板８８の斜視図である。電極９０は、反射性（例えば銀）又は透明（例えばＩＴＯ）であってもよい。上部基板８８は、ポリマーなど、任意の透明なフレキシブル回路材料であってもよい。上部基板８８は、通常約２５ミクロン〜０．５ｍｍ（１〜２０ミルの厚さ）のオーダーである。フレキシブル回路上に電極および導体を形成することは既知である。
【００８９】
シリコ−ンの薄型層は、これを中間シート６４に取り付けるため、シルクスクリーンされるか、マスクを付けた上で噴霧するか、ないしは別の方法により、上面基板８８の底面に形成され得る。電極９０は、ＬＥＤチップの電極５８と良好に電気接触するために、いずれの接着剤によっても被覆されないことが好ましい。
【００９０】
図１０は、ＬＥＤチップ５６の上面の電極５８の上に分配された導電性接着剤９４（例えばエポキシ若しくはシリコーン内の銀粒子）を示す。
【００９１】
図１１は、圧力および熱を使用して、ＬＥＤチップ５６の上に積層されている透明な上部基板８８を示す。様々な接着剤に関して必要とされる硬化の種類によって、熱は任意選択である。光シート又はローラー９６が移動する際に、光シートにわたって均一な圧力を適用するためのローラー９６が示されている。圧力を適用するための他の手段、例えば平坦なプレート又は空気圧が使用されてもよい。中間シート６４の厚さは、ＬＥＤチップ５６の厚さに適合し、積層力が、損傷閾値よりも高くＬＥＤチップ５６上に圧力をかけないようにする。導電性接着剤９４が、良好な電気接続を確実にするように変形可能であるため、好ましい実施形態では、ＬＥＤチップ５６にかけられた力は実質的にゼロである。さらに、中間シート６４の上にＬＥＤチップ５８のいくつかのわずかな凹部が存在する場合、基板８８の弾性は下向きの積層圧力を吸収する。
【００９２】
完成した光シートの厚さは、１ｍｍ未満であってもよく、結果として光学吸収および熱吸収が殆どない。本発明の一実施形態では、本発明の完成した光シートは、１ｍｍ未満、あるいは約０．１〜１ｍｍ未満、あるいは約０．１ｍｍ〜約０．８ｍｍ、あるいは約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ、あるいは約０．１５ｍｍ〜約０．３５ｍｍ、あるいは約０．５ｍｍ未満、あるいは約０．４ｍｍ未満、あるいは約０．３ｍｍ未満、あるいは約０．２０ｍｍ〜約０．３０ｍｍ、あるいはこれらの組み合わせの厚さを有する。
【００９３】
更なる構造的堅牢性のために、光シートはより厚く作製されてもよい。特定の種類の反射カップおよび光成形層など、追加の光学素子が使用される場合、全厚さは１ｃｍまでとなってもよいが、依然として可撓性を維持することができる。構造体はその表面の上で周囲空気流によって冷却される。本明細書に記載の基板および中間シートの任意のものは、光シートの要件によって混合され、組み合わされてもよい。
【００９４】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、白色光を作るのに使用することができる様々な蛍光体変換技法を示す。ＵＶ  ＬＥＤチップが使用される場合、青色光成分を生じる追加の蛍光体が使用される。
【００９５】
図１２Ａは、ＬＥＤチップの側部の光が、赤色および緑色の光、若しくは黄色の光、又は白色光に変換され、光シートの光出力面を通じて反射され、一方、ＬＥＤチップ５６からの青色光は、光シートの前における短い距離で変換された光と混合するために、透明シート８８上で透明電極１００を通じて直接透過されるのが示されている。観察者は、実質的に均一かつ白色光シートによって放射された光を受け取る。
【００９６】
図１２Ｂは、ＬＥＤチップ５６を覆う上部の透明シート８８上の反射性電極１０４により、側部から放射されるＬＥＤチップ５６からの光を全て示す。全ての光は次いで、蛍光体によって白色光に変換され、光シートの光出力面を通じて反射される。
【００９７】
図１２Ｃは、ＬＥＤチップ５６を包囲する蛍光体によって白色光に変換されている側部の光と、透明電極１００を通じて放射され、ＬＥＤチップ５６の上で上部基板８８の上面上に形成された、遠隔の蛍光体層１０６によって白色光に変換されている青色の上側の光とを示す。蛍光体層１０６は平坦であってもよく又は成形されてもよい。蛍光体層１０６の領域は好ましくはＬＥＤチップ５６と同じ、又はＬＥＤチップ５６よりもわずかに大きい。蛍光体層１０６は、矩形又は円形であってもよい。蛍光体層１０６は、変換された光と組み合わされた、蛍光体層１０６を通過する青色光が所望の色温度の白色光を作るように形成される。
【００９８】
図１２Ｄは、透明なシリコーン封入剤で充填された反射カップ８０内に配置されているＬＥＤチップ５６を示し、ここでは側部の光および上側の光は、各カップ８０の上で大型の蛍光体層１０８によって白色光に変換される。一実施形態では、各蛍光体層１０８の領域は、選択された量の青色光が（蛍光体を通過せず）直接放射されて、所望の白色光の色温度を作れるように調節される。かかる蛍光体層の寸法は製造プロセスの終わりに、蛍光体タイルの寸法をマスキングする、又は切断することによってなど、色温度に関して顧客の具体的な仕様に合うようにオーダーメードにすることができる。
【００９９】
上部基板８８（又は本明細書に記載の任意の他のシート／基板）は、光の抽出を増加させ、並びに広範な光の拡散を提供するために、粗面化した上面若しくは底面を有してもよい。粗面化は、成形、鋳造、又はマイクロビーズブラスティングによるものであってもよい。
【０１００】
他の実施形態では、図１３で示されているように、ＬＥＤチップ１１２は、ＬＥＤチップ１１２の底面上でアノード電極およびカソード電極１１４を備えたフリップチップであってもよい。かかる場合において、全ての導体１１６および電極１１８は下部基板１２０上にある。これは、カソードから隣接するＬＥＤチップ１１２のアノードまで接続するのに、導体１１６を設計するのが簡単であるため、ＬＥＤチップ間の直列接続を大きく簡略化させる。全ての電極を下部基板１２０上に有することはまた、全てのボンディングが積層プロセスではなく、従来方式で実施することができるため、ＬＥＤ電極への基板電極の電気接続の信頼性を改善させる。上部基板１２２はひいては、単に、任意の厚さの透明な箔であってよい。上部基板１２２は、チップに側部の光のみを放射させるために、各ＬＥＤチップ１１２の上に反射体（図１２Ｂから）を採用してもよく、若しくは蛍光体層１２４は、青色光を白色光に変換するために、各ＬＥＤチップ１１２の上方で基板１２２上に配置することができ、又は他の蛍光体変換技法および本明細書に記載の中間シートのいずれかが、白色光を作るために使用することができる。
【０１０１】
他の実施形態では、ＬＥＤチップは両方の電極がチップの上部にある場所で使用され、ここでは電極は通常ワイヤボンディングのために使用される。これは図１３と同様であるが、ここではＬＥＤが水平に裏返され、導体／電極は上部基板１２２上に形成される。下部基板１２０（図１３）は、ヒートシンクのための金属ビア１１８を含んでもよく、ここではビア１１８はＬＥＤチップの下部にボンディングされ、ＬＥＤチップの間に熱経路をもたらし、金属ビア１１８の表面は下部基板の底面に露出される。チップは次いで空気で冷却される。熱導電性接着剤はＬＥＤチップをビア１１８に接着するのに使用することができる。
【０１０２】
図１４は、一部のＬＥＤチップ５６が、それらのカソード電極６０を下部基板の電極３０に接続され、一部のＬＥＤチップ５６が、それらのアノード電極５８を下部基板電極３０に接続するように、下部基板１４上に代替として実装されているＬＥＤチップ５６を示している。上部基板８８の透明な電極１３４は次いで、ＬＥＤチップの他の電極に接続する。ＬＥＤチップのカソード電極６０は典型的に大型の反射体であるため、光シートの光出力面に面しているそれらのカソードに接続しているＬＥＤチップは、側部から放射している。下部基板１４上の電極３０は、好ましくは上方又は側部方向に光を反射する。上部基板８８のコネクタ１３６および下部基板１４上のコネクタ１３８は、次いで、いずれのビア又は外部コネクタを有さずに、隣接するＬＥＤを容易に直列に接続することができる。一部のＬＥＤチップからの上部の青色光を白色光に変換するために、蛍光体層１４２は、ＬＥＤチップの上方で使用されてもよい。
【０１０３】
図１５〜図１８は、光シート１０内でＬＥＤチップ５６が直列に、より良く接続できるようにする他の実施形態を示す。
【０１０４】
図１５は、金属電極１５４および１５６が穴１５２の対向した壁上に形成された正方形の穴１５２を有する中間シート１５０を示し、ここでは電極金属は、中間シート１５０、あるいは上部基板若しくは下部基板の一方又は両方の表面上に導体パターンで接触するように、中間シート１５０の表面の周囲を覆う。電極は、印刷、マスキング、およびスパッタリング、スパッタリングとエッチング、又は他の周知の方法によって形成することができる。
【０１０５】
図１６で示されているように、ＬＥＤチップ５６は、上部電極および下部電極を備え、次いで穴１５２に垂直に挿入され、これによってＬＥＤ電極５８および６０は、穴１５２の壁部上に形成された対向した電極１５４および１５６に接触する。電極１５４および１５６は、良好な接触および接着を確実にするために、銀エポキシなど導電性接着剤によってまずコーティングされてもよい。中間シート１５０は、チップ５６とほぼ同じ厚さを有し、ここではチップ５６の厚さは垂直に測定される。これは積層中に、チップ５６を物理的な損傷から保護するのに役立つ。
【０１０６】
図１６の実施例では、電極１５４および１５６は、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ために、中間シート１５０の底面まで延びる。一実施形態では、下部基板１６０はその底面上に、あるいは基板の内側に、光シートの光出力面を通じて側部からの光のバックアップを反射させるために金属反射層を有する。反射層はまた誘電体層であってもよい。
【０１０７】
図１６の導体１５８は、あるＬＥＤチップ５６のアノードを隣接するＬＥＤチップ５６のカソードに接続する。導体１５８は、さらに一部の直列ストリングを並列に接続する（又は並列のＬＥＤを直列に接続する）。
【０１０８】
図１７は、ＬＥＤチップ５６によって生じた２つの光線が、ＬＥＤチップの下部の反射性電極６０および反射性電極１５４又は反射性散乱導電接着剤によって反射されているのを示す。下部基板１６０はまた反射体を有するため、全ての光は強制的に光シートの上部を通じるようにされる。
【０１０９】
ＬＥＤチップ５６と穴１５２との間のいずれのエアギャップは、抽出効率を改善する、適した封入剤で充填することができる。
【０１１０】
蛍光体層１６２は、青色光を白色光に変換する。
【０１１１】
図１６および１７はまた、導体パターンが、中間シート１５０の底面若しくは上面上に直接形成され、これによって全ての電極および導体が中間シート１５０上に形成される実施形態を呈する。上部基板はこれらの実施形態にいずれも必要とされないが、ＬＥＤチップ５６を封止することが所望される場合がある。
【０１１２】
図１８は、導体１６６および１６８が中間シート１５０の両面上に、又は透明な上部基板１７０および下部基板１６０上に形成される実施形態を示す。ＬＥＤチップ５６は、直列および並列の任意の組み合わせで容易に接続することができる。
【０１１３】
図１９Ａおよび１９Ｂは、下部基板１７６が、その上面上に形成された導体１７８を有する実施形態を呈する。ＬＥＤチップ５６の下部電極（例えばカソード）は、導体１７８にボンディングされる。ＬＥＤチップ５６間の直列接続に関して、固体金属のインターコネクタ１８０も導体１７８にボンディングされる。中間シート１８２は、ＬＥＤチップ５６の位置およびインターコネクタ１８０の位置に対応する穴を有し、チップ５６およびインターコネクタ１８０の上部は、中間シート１８２の上部とほぼ同一平面上にある。ＬＥＤチップ５６を包囲する領域は、蛍光体／シリコーン混合物７２で充填されてもよい。
【０１１４】
図１９Ｂにおいて、透明な上部基板１８４は、ＬＥＤチップ５６のアノード導体１８６を有し、これは関連するインターコネクタ１８０に相互接続し、ＬＥＤチップ５６間で直列接続を形成する。この直列の相互接続技法は、任意の数のＬＥＤチップ５６をシート又はストリップにおいて直列に接続することができる。ピックアンドプレース装置はＬＥＤチップ５６又はインターコネクタ１８０を、下部基板１７６上の選択された位置において配置するようにプログラムされるのみである。ボンディングは超音波接合、導電性接着剤、はんだリフロー、又は他の技法によって実施されてもよい。あるいは、光シートを形成するためにＬＥＤは印刷され、印刷はスクリーン印刷、フレキソ印刷、又は輪転グラビア印刷から選択されるのが好ましい。
【０１１５】
インターコネクタ１８０はまた、中間シート１８２内の穴のめっきであってもよく、又はこの穴内に注入され、この穴内部に印刷等される軟性導体ペーストであってもよい。
【０１１６】
蛍光体層又はタイル１８８は、ＬＥＤチップ５６の上に上部基板１８４に取り付けられて、チップ５６の上面から放射された青色光を白色光に変換してもよい。蛍光体層／タイル１８８は、十分に大型である場合は、蛍光体は封入剤中に使用される必要はない。
【０１１７】
前述のとおり、光を光出力面に向けて反射するために、下部基板１７６は、その内部又はその底面上のいずれかに組み込まれた反射層を有してもよい。
【０１１８】
関連する実施形態において、インターコネクタのための穴は、光シートを通じて完全に形成され、次いで金属で充填される、又は金属でコーティングされてもよい。穴は、レーザ又は他の手段を使用して形成されてもよい。金属は、直列接続を完了させるために、基板上に形成された導体への電気接触を形成するためにリフローされる、印刷されたはんだペーストであってもよい。この金属を光シートの外に伸ばすことは、周囲空気へ又は外部のヒートシンク材料へのヒートシンクを改善する。金属が中央穴を有する場合、冷却空気がそれを通じて流れヒートシンクを改善することができる。
【０１１９】
図２０〜３１は、様々な実施形態を示し、ここでは中間シート若しくはストリップは存在しない。代わりに、上部基板および／又は下部基板は、ＬＥＤチップ５６の厚さを収容するようなキャビティ若しくは溝部が設けられている。
【０１２０】
図２０Ａおよび２０Ｂでは、下部基板１９０は、その内部に成形されたキャビティ１９２又はその内部に成形された溝部を有する。溝部は、基板１９０を押出成形、機械加工、又は射出成形することによって形成されてもよい。下部基板１９０の幅は、ＬＥＤチップ５６の１つ、２つ、３つ、又はそれよりも多くのカラムを支持するのに十分であってもよく、ここでチップ５６の各カラムは以下に記載のとおり直列で接続される。
【０１２１】
カソード導体１９４は、下部基板１９０上に形成され、縦型ＬＥＤチップ５６のカソード電極にボンディングされる。
【０１２２】
上部電極１９６はアノード導体１９８を有し、これは、ＬＥＤチップ５６のアノード電極と配列されおり、並びに、カソード導体１９４と接触し、ＬＥＤチップ５６を直列に接続する。各ＬＥＤチップ５６の周囲の領域は、蛍光体／シリコーン混合物で充填され、チップ５６を封入してもよく、又は封入剤としてシリコーンのみが使用されてもよく、上部基板１９６の上面は蛍光体の層でコーティングされ、白色光を作る。
【０１２３】
図２０Ｂは、下部基板１９０の上に積層された上部基板１９６を示す。導体が配置されている場所を除き、シリコーンの薄層は上部基板１９６又は下部基板１９０上に印刷され、基板をそれぞれ互いに取り付け、並びに２つの基板間のいずれかのギャップを充填してもよい。あるいは、積層は他の接着剤材料、超音波ボンディング、レーザ溶接、又は熱手段の使用によって達成されてもよい。導電性ペースト又は接着剤がアノード導体１９８の上に堆積されて、カソード導体１９４とチップのアノード電極との良好な電気接触を確実にしてもよい。蛍光体タイル又は層は、チップ５６から垂直に放射された青色光から白色光を作るために、上部基板１９６上に形成されてもよい。反射層１９９は、出力面に向けて光を反射するために、下部基板１９０上に形成される。
【０１２４】
下部基板１９０に形成されている溝部又はキャビティの代わりに、溝部又はキャビティは、上部基板１９６に形成されてもよく、あるいはチップ５６の厚さを考慮するために、部分的に深い溝部又はキャビティが両方の基板に形成されてもよい。
【０１２５】
図２０Ｃは、導体１９４および１９８に関して１つの可能な導体パターンを示す図２０Ｂの透明な上から見た図であり、ここではＬＥＤチップ５６は直列に接続され、２つのセットの直列に接続されたＬＥＤストリングは、積層された基板内に示されている。ＬＥＤチップ５６の上方のアノード導体１９８は、最小量の光を遮断するために狭い。全ての実施形態における様々な金属導体は、光を吸収しないように反射性であってもよい。ＬＥＤチップ５６の上のアノード導体１９８の一部分は透明な導体であってもよい。
【０１２６】
図２０Ｄに示されているように、所望される電圧降下によって、任意の数のＬＥＤチップ５６がストリップ又はシートに直列で接続され得る。単一ストリップ又はシートにおけるＬＥＤチップ５６の３つの直列ストリングが図２０Ｄに示され、各直列ストリングは、ストリングの輝度を制御するために制御可能な電流源２０２に接続されている。ＬＥＤチップ５６は、擬似ランダムパターンに見えるようにオフセットされ、これは審美的に魅力的であり、故障したＬＥＤチップが気付かれないようにする。光の十分な拡散がある場合は、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。カソードコネクタおよびアノードコネクタは、電源２０４に、又は別のストリップ若しくはシートに結合するために、各ストリップ若しくはシートから延びてもよい。これは直列および並列ＬＥＤチップの任意の構成を可能にする。
【０１２７】
本明細書に記載の全ての実施形態において、ＬＥＤチップの下部電極と空気との間に金属熱の経路を提供するように、下部基板を通じて延びる金属の小塊が設けられてもよい。この小塊は図３Ａ〜図５の電極３０と同様であってもよいが、他の小塊から絶縁されてもよく、又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されてもよい。この小塊が電気的に浮遊している場合、薄型の誘電体がＬＥＤ電極を小塊から分離してもよい。
【０１２８】
図２１Ａ、２１Ｂ、および２１Ｃは、基板が一緒になったときにＬＥＤのチップ５６を直列に接続するための、下部基板２１０上のカソード導体２０６および上部基板２１２上のアノード導体２０８の異なる構成を示す。図２１Ａ〜図２１Ｃにおいて、ＬＥＤチップ５６が１つのみ、構造体の幅に沿って実装されており、可撓性構造体は、直列に接続するＬＥＤチップの数と、ＬＥＤチップ５６間の望ましい距離とに応じて任意の長さであってもよい。図２１Ｃにおいて、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封入されてもよく、並びに、蛍光体タイル若しくは蛍光体層２１４はＬＥＤチップ５６の上に取り付けられて白色光を生じさせる。蛍光体層２１４は、上部基板２１２の上面全体にわたって堆積されてもよい。下部基板２１０は反射層１９９を有する。
【０１２９】
図２２は、上部基板２１６が、青色ＬＥＤ光を白色光に変換するための、上部基板２１６の外面を覆って蛍光体層２１８を備えた、半球体であってもよいということを示す。シリコーンはチップ５６を封入する。上部基板２１６に丸い表面を設けることによって、ＴＩＲはより少なくなり、放射された白色光のパターンは全体的にランベルト型である。全ての実施形態に関して、上部基板の成形が、発光パターンを成形するのに使用されてもよい。例えば、上部基板の形状は、より均一な照明のために、コウモリの形状又は他の非ランベルト型パターンを作るためのレンズとして機能することができる。
【０１３０】
図２１〜２２の基板並びに以下に記載の基板の直径および幅は、光の減衰を制限し、高い可撓性を維持し、ライト固定具の高さを最小限にし、並びに従来の機器を使用して基板を取り扱うことができるように、１ｍｍ未満のオーダーであってもよい。基板は、しかしながら任意の寸法であってもよい。
【０１３１】
図２３Ａおよび２３Ｂは、ＬＥＤチップ５６の溝部２２０又はキャビティは、下部基板２２４ではなく上部基板２２２に形成されてもよい。
【０１３２】
ＬＥＤダイが半球体の上面を有する様々な実施形態において、臨界角度未満の基板面の方向においてダイから放射される光は、表面を通って透過される。しかしながら、上部基板の長さの方向においてダイから放射された光は、より多くの全反射を受けることができる。したがって、かかる低角度の光又は全反射は、ライトストリップの長さに沿って均一な放射パターンを提供するため、上部基板の長さに沿って角度が付けられたプリズム、又は隣接するＬＥＤダイの間に配置された他の反射体によって、上面基板の表面に向けて反射されなければならない。反射体は、図７に示されているプリズム７０と同様な上部基板又は下部基板に形成されてもよい。
【０１３３】
下部基板２２４は、任意の数のＬＥＤのチップをその幅に沿って支持するために幅が広げられてもよく、別個の半球形の上面２２２は、単一の下部基板上に実装された、それぞれ別個の直列のＬＥＤチップのストリングを被覆するために使用されてもよい（図２５に示されている）。
【０１３４】
図２４は、任意の数のＬＥＤのチップ５６が、図２１〜図２３の直列のストリング２２５に接続され得ることを呈している概略図である。
【０１３５】
図２５は、ＬＥＤチップ５６の別個のストリング２２５のための支持基部２２６を示す。支持基部２２６は、図２１〜２３の基板２１０若しくは２２４などの下部基板であってもよく、又は図２１〜２３に示されている上部基板および下部基板に入れられたストリング２２５の別個の支持基部であってもよい。各ストリング２２５は、別個の電流源２３０によって制御され、ストリング２２５のアノードに接続された単一の電力供給電圧によって電力供給されてもよい。一部のストリングが、異なる色度、すなわち色温度の光を出力する場合、様々なストリングに適用された電流は制御されて、光シートの目標とする色度、すなわち色温度の全体的な色度、すなわち色温度を作ることができる。多くの駆動構成が想定される。一実施形態では、０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の標準的なシーリング蛍光管固定具を置き換えるために、支持基部２２６は名目上０．６×１．２ｍ（２×４フィート）である。ＬＥＤチップ５６のそれぞれ直列のストリング２２５が非常に薄いため、任意の数のストリングが支持基部２２６上に実装され、標準的な０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の蛍光管固定具を置き換えるために必要とされるルーメン数を生じさせることができる。
【０１３６】
図２６Ａ〜図２６Ｃは、本発明の変形形態を示し、ここでは基板は、最初に成形又は射出成形されたときに一緒に接続される。１つ又は両方の基板が丸みを帯びてもよい。
【０１３７】
図２６Ａにおいて、下部基板２４０および上部電極２４２は、一緒に成形又は射出成形されて、弾性の狭い部分２４４によって接続される。これは、上部基板２４２が下部基板２４０の上に密接し、自動的に配列されるのを可能にする。カソード導体２４６およびアノード導体２４８は、基板２４０および２４２が一緒にされたときに、ＬＥＤチップ５６が直列に接続されるように、図２６Ｂにおいて示される構成において基板２４０および２４２上に形成される。シリコーン又は蛍光体／シリコーン混合物がＬＥＤチップ５６を封入するのに使用されてもよく、又は基板の外面は、蛍光体層でコーティングされて、青色光を白色光に変換する。任意数のＬＥＤチップ５６が、基板内部において直列に接続することができる。
【０１３８】
図２６Ｃは、支持基部２５０に取り付けられた、結果として得られる基板構造体を示す。支持基部２５０は、光２５４を反射するために反射性溝部２５２を有してもよい。溝部２５２は、複数の基板を支持するために、支持基部２５０の幅に沿って繰り返されてもよい。
【０１３９】
上部基板が半球体である一方、下部基板２４０は平坦な下部を有してもよい。これは、反射性支持基部上に下部基板を取り付けるのに役立つ。外面に蛍光体コーティングを備える、半球体として上部基板を提供することは、より少ないＴＩＲおよびより多くのランベルト発光となる。
【０１４０】
直列接続を形成する上部基板および下部基板上における導体の重なりを説明する様々な実施形態において、この接続は、導電体の表面へのはんだペースト又は導電性接着剤の提供によって、その後のはんだリフロー若しくは硬化によって強化されてもよい。
【０１４１】
図２７は、チップの全面を通じて光を放射するＬＥＤチップ２５６の使用を示す。例えば、そのカソード電極が、透明な（例えばＩＴＯ）電流拡散層に接続する小型の金属電極であってもよい。かかるチップ２５６は、２つの基板２５８と２６０との間に挟まれて、これはチップの電極に接続し、複数のチップを、図２０〜２６の実施形態と同様に直列に接続する、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。
【０１４２】
図２８は、下部基板が、アルミニウム、誘電体層２７２、および導体２７４など、反射性層２７０を含む実施形態を示す。ＬＥＤチップ５６は、カップ内に薄型の反射性層が堆積されている、成形されたカップなどの反射カップ２７８内にある。カップ２７８は、別個の中間シートに形成されてもよく、この中間シートはＬＥＤチップ５６が下部基板に取り付けられる前又は取り付けられた後に積層される。蛍光体２８０は、ＬＥＤチップ５６を包囲する領域を充填する。一実施形態では、蛍光体２８０は、カップ２７８自体が蛍光体２８０のための成形型であるように、カップ２７８全体を充填してもよい。他の実施形態では、ＬＥＤチップ５６の発光面の一部又は全ては、ＬＥＤチップ５６が下部基板上に実装される前に、蛍光体２８０でコーティングされる。
【０１４３】
上部基板２８２は、導体２８４を有し、これはＬＥＤチップ５６の上部電極５８に接触し、導体２７４および２８４は、ＬＥＤチップ５６を直列に接続するため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はその表面上に、ＬＥＤチップの上面から放射される光を白色光に変換する蛍光体層２８６を形成している。上部基板２８２は、その上に積層されている光学層２８８を有してもよい。所望される任意の発光パターンを作るのに使用されるパターン２９０が、光学層２８８の内部に成形されている。パターン２９０は、フレネルレンズ、拡散体、コリメータ、又は任意の他のパターンであってもよい。
【０１４４】
一実施形態では、図２８の下部基板は１〜２ｍｍ、カップ層は２〜３ｍｍ、上部基板２８２は１〜２ｍｍ、並びに光学層２８８は２〜３ｍｍの厚さであり、全体の厚さは約０．６〜１ｃｍになる。
【０１４５】
図２９は、ＬＥＤチップ５６のストリングの繰り返しパターンを備える光シートの一部分を示す。図２９の図は、ＬＥＤチップ５６の直列のストリングの端部を見ている。下部基板２９２は、反射層２９４および誘電体層２９６を含む。導体２９８は、誘電体層２９６上に形成され、ＬＥＤチップの電極は、導体２９８に電気的に接続される。
【０１４６】
上部基板３００は、図２９の面内に延びるキャビティ若しくは溝部３０２を有し、光シートの長さに沿って多くのＬＥＤのチップ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、多くの直線又は曲線の溝部３０２が存在し、ここでは溝部の数は使用されるＬＥＤチップの数によって決まる。上部基板３００は、導体３０４を有し、これはＬＥＤチップ５６の上部電極に接触し、並びに図２９の面内に延びるＬＥＤチップ５６の直列のストリングを作るために、底面２９２上の導体２９８に接触する。直列のストリングおよび光シート構造体は、シート全体に延びる一体化された上部基板を有する、図２５のものに似ていてもよい。導体３０４は、ＬＥＤチップ５６の真上にあり透明であってもよい。
【０１４７】
ＬＥＤチップ５６を真上の上部基板３００の部分は、白色光を生じさせるために、蛍光体コーティング３０６を有する。上部基板３００は、光を外側に方向付けて、内部反射を回避するために、ＬＥＤのストリングの長さに沿って反射壁部３０８を有するように成形される。反射層３０８は、薄型の金属層を有してもよい。上部基板および下部基板は、０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の光シート全体にわたって延びてもよい。あるいは、ＬＥＤチップ５６の各ストリングに関して、別個の上部基板があってもよい。
【０１４８】
ＬＥＤチップの各直列ストリングの端部において、又は光シートの他の点において、基板上のアノード導体およびカソード導体は、直列若しくは並列接続に関わらず、電流源又はＬＥＤチップの他のストリングへの接続のために電気的に接続できなければならない。図３０Ａ、３０Ｂおよび３１は、基板上の様々な導体への電気接続のための多くの方法の一部を示している。
【０１４９】
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の端部が露出されている、シート若しく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によって形成されている。図３０Ｂは、下部基板３１０上の端部導体３１４および３１５、および上部基板３１２上の端部導体３１６を上から見た図である。導体３１６は、ＬＥＤチップ５６のアノード電極に接触し、かつ導体３１５に接触する。
【０１５０】
導体３１４および３１５の露出された部分の端部は、銅、金、銀、又は他の好適な材料で厚くめっきされ、端部ＬＥＤチップ５６のアノードおよびカソードを他のストリング若しくは電源に電気接続するための、はんだ接合又は任意の他の形態のコネクタ（例えば弾性クリップコネクタ）のための接続パッド３１７を提供する。接続パッド３１７は、図２のコネクタ２２に類似のコネクタに電気的に接続されてもよく、これによってＬＥＤチップ５６の様々なストリングへの、並びにＬＥＤチップ５６の様々なストリング間の接続は、特定の電力供給用に光シートをカスタマイズするためにカスタマイズされたコネクタ２２の配線によって、決定することができる。
【０１５１】
図３１は、下部基板３２４上において、図３０Ａの導体３１４などの導体につながる、下部基板３２４に沿って形成された、めっきされた接続パッド３１８〜３２１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、ＬＥＤチップの一方のストリングの端部において、アノード電極およびカソード電極を接続することができ、パッド３２０および３２１は、ＬＥＤチップの他方のストリングの端部において、ＬＥＤチップアノード電極およびカソード電極を接続することができる。これらのパッド３１８〜３２１は、互いに適切に接続されて、直列又は並列でストリングを接続し、あるいはストリングは電力供給端子に接続されてもよい。一実施形態では、ＬＥＤチップのストリングは、約６０ボルト降下させるのに１８のＬＥＤチップから構成される。導体パターンにはんだ付けしながら、はんだパッド３１８〜３２１上で吸い上げるので、パッド３１８〜３２１は、支持基部上の導体パターンまでのはんだ付けされた表面実装リードとして機能することができる。パッド３１８〜３２１はまた、弾性クリップコネクタ又は他の手段を使用して接続されてもよい。パッド３１８〜３２１はまた、表面実装接続のために基板３２４の底面まで延びてもよい。
【０１５２】
様々な実施形態において、基板のための材料は、比較的高い熱導電性を有して、低消費電力のＬＥＤのチップからの熱を下げる。下部基板はさらに、導体とアルミニウムとの間の誘電体を備えるアルミニウムで形成されてもよい。アルミニウムは、図２０Ａ又は他の図の反射体１９９であってもよい。上にＬＥＤ／基板が取り付けられている裏面は、熱導電性であってもよい。
【０１５３】
透明な上部基板上の様々な導体は、各ＬＥＤチップの近くまで金属であってもよく、ＬＥＤチップの真上においては、光を遮断しないように、導体は透明な導体（例、ＩＴＯ）であってもよい。導電性接着剤（例えば銀を含む）はＬＥＤチップのアノード電極をＩＴＯに接合するのに使用されてもよい。
【０１５４】
波長変換材料（例えば蛍光体）は、上部基板において注入される、又は上部基板上にコーティングされる、又はＬＥＤチップの封入剤に使用される、又はＬＥＤチップ自体の上に直接堆積される、又はＬＥＤの上にタイルとして形成される、又は他の方法で適用されてもよい。
【０１５５】
ＬＥＤチップ／基板構造体は、直線又は曲線経路の反射溝部を含み得る、任意の適した裏面上に実装されてもよい。ＬＥＤチップは、ＬＥＤチップが故障した場合（一般に短絡）、観察者に気付かれないため、擬似ランダムパターンで現れるのが好ましい。
【０１５６】
上部基板は、発光を成形するような任意の光学パターンで成形されてもよい。かかるパターンにはフレネルレンズ又はホログラムミクロ構造体が挙げられる。また、あるいは代わりに、更なる光学シートは、「北米照明学会、推奨案１−オフィス照明（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光を拡散するような、光を成形するための基板構造体の前に配置してもよい。
【０１５７】
さらに、異なる発光パターンのために異なる光学構造体を有するストリップを備えたＬＥＤチップの複数のストリップを有することは、可変光出力を生じさせるために、各ストリップの輝度を制御するコントローラと共に使用することができる。
【０１５８】
ＬＥＤチップの数、チップ密度、駆動電流、および電気接続が計算されて、２、３、又は４本の蛍光ランプを収容する標準的な０．６×１．２ｍ（２×４フィート）蛍光固定具を置き換えるための半導体ライト固定具の作製用などの、全光束、発光形状、および駆動効率のための望ましいパラメータを提供することができる。
【０１５９】
基板はたった数ミリの厚さであり得るため、得られる半導体照明器具は１ｃｍの厚さよりも小さいことがある。これは吊天井がないとき、又は照明の上方空間が限定されているとき、又は狭い空間が望ましいときに大きな利点をもたらす。
【０１６０】
ＬＥＤチップの上に導体がある実施形態では、ＬＥＤ光がＩＴＯを通過し、次いで蛍光体を励起するように、蛍光体層は、基板の内面上に堆積され、次いで蛍光体の上にＩＴＯが堆積される。
【０１６１】
ＬＥＤチップからの側部の光が基板上に散乱し、減衰するのを回避するために、４５度の反射体（プリズムなど）が図７のプリズム７０に同様に、各ＬＥＤのチップを包囲する下部基板内に成形されて、光シートの光出力面に向けて光を反射させてもよい。
【０１６２】
基板は可撓性であるため、所望の発光パターンをもたらすために、基板は環状又は弧状に曲げられてもよい。
【０１６３】
基板を一緒に封止するために接着剤が説明されているが、材料が適切であれば、レーザエネルギー、又は超音波エネルギーが使用されてもよい。
【０１６４】
ＬＥＤチップは、同じウェーハからでさえも様々なピーク波長を有し、よってそれらの試験されたピーク波長によって廃棄されるということが既知である。これは、光シートが均一な色温度を有するということが望ましい場合、有効収率を減少させる。しかしながら、光シートの使用されている様々なＬＥＤのチップにわったって、蛍光体密度又は厚さを調節することによって、多くの、様々にビニングされたＬＥＤチップを使用しつつ、白色光の発光それぞれに対して同じ色温度を達成することができる。
【０１６５】
光シートに使用されているＬＥＤは、従来のＬＥＤであってもよく、あるいは任意のタイプの半導体発光デバイス、例えばレーザダイオード等であってもよい。チップがダイオードでない半導体デバイスの開発に対する研究がなされており、本発明はかかるデバイスもまた含んでいる。
【０１６６】
量子ドットは、青色光を白色光に変換するのに利用可能である（量子ドットおよび黄色又は赤色および黄色成分は白色光を作る）。白色光を作るために、本明細書に記載の蛍光体の代わりに、又はそれに加えて適した量子ドットが使用され得る。
【０１６７】
高い演色性をもたらすために、赤色および緑色光を放射する光シートにおけるＬＥＤチップの直接発光は、蛍光体が変換したＬＥＤチップによって放射された白色光と混合するように制御され、高い演色性を達成する複合体光を作り、開ループの決定的手段によって、若しくは閉ループのフィードバック手段、又はこれらの組合せによって、赤色および緑色ＬＥＤの独立した制御若しくは依存した制御によって光を点ける可能性を可能にする。一実施形態では、ＬＥＤチップの様々なストリングが赤色、緑色、および蛍光体が変換した蛍光体の様々な組合せを有し、このストリングは、所望の全体的な色温度及演色性を提供するように制御される。
【０１６８】
光シートは高度に可撓性であり、非常に軽量であるため、軽量フレームを使用して、平坦又は弧など、特定の形状に保持されてもよい。
【０１６９】
図３２は、フレキシブルライトストリップ若しくはシート１０を、その縁部によって、又はその表面の他の部分の上を包囲し（光シートの幅による）、光シートの直下である領域に光を選択的に向けるためのプラスチックフレーム３３０の斜視図である。他の配置が達成可能である。光シートからの発光の更なる制御のために、光学素子を収容する薄型のシートは、フレーム３３０によって支持されてもよい。
【０１７０】
一部の用途において、特定の照明効果のために、光を全体的に下向きに、かつ天井から外側に光を放射する照明を有することが望ましい場合がある。したがって、光シート／ストリップの実施形態の全ては、二方向性シート又はストリップを作るように調節されてもよい。
【０１７１】
複数の光シートはまた、平坦なストリップとして天井の固定具に実装されてもよく、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あるように、床に対して異なる角度において傾斜が付けられる。一実施形態では、ピーク密度は、光シートの平坦面に対して垂直であり、光シートにおいて方向変換するレンズは形成されていないと思われる。したがって、固定具からの光パターンの形状は、任意の環境のためにカスタマイズされてもよく、並びに他の固定具からの光と結合するように作られてもよい。一実施形態では、一部のライトストリップは、５５度において下方向に向けて角度が付けられ、他の光シートは、天井から光を方向転換させるために上向きに角度が付けられている。
【０１７２】
図３３は、二方向性発光パターンを作るために、光シートに対向して実装されているＬＥＤダイ５６を示す。これは図１４と同様であるが、全体の下部基板を覆う反射体が存在しない。図３３において、任意の数のＬＥＤダイ５６は、光シートに沿ってＬＥＤダイの交互の向きによって直列に接続され、一方のＬＥＤダイのアノードを、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、隣接するＬＥＤダイのカソードに接続する。ＬＥＤ電極５８を接続する基板電極は、ＬＥＤダイの発光面上に形成され、透明な電極３４８、例えばＩＴＯ（インジウムがドーピングされた酸化スズ）又はＡＴＯ（アンチモンがドーピングされた酸化スズ）層であってもよい。蛍光体層３５０は、青色のＬＥＤ発光から白色光を生じさせるために堆積されてもよい。
【０１７３】
図３４は、図１３の光シートと同様に、２つの光シートを裏面合わせであるが、共通の中央の基板層３５１を共有する。ＬＥＤダイ３５２はフリップチップとして示されており、ＬＥＤダイを各面上で相互接続するための導体層は、中央の基板３５１の両面上に堆積される。光シート構造体は、透明な基板３５６および３５８によって挟まれる。中央の基板３５１は、二方向性光シートの２つの両側の表面を通じて戻る、全ての衝突光を反射させる反射層を含み得る。
【０１７４】
図３５は、図２０Ｂに関して説明された光シートと同様な、２つの光シート又はストリップの別の実施例であり、中央の反射層３６０を介して裏面同士で取り付けられている。導体１９４および１９８、並びに基板１９６および１９０は、図２０Ａおよび２０Ｂに関して説明される。光シートは、シリコーン又は他の接着剤の薄型層を使用して、反射層３６０に取り付けられてもよい。蛍光体（図示せず）は、青色ＬＥＤ光を白色光に変換するために使用されてもよい。
【０１７５】
中央の反射層３６０は、チップ５６からの熱を分散させるときに、トレース１９４を補助することができる、熱エネルギーの良好な導体であるということを特性として有してもよい。チップを安全に動作させるのに必要とされるヒートシンクの全てを提供するような十分な熱質量が中央層３６０内に存在する可能性があり、この熱質量は、照明固定具内の空気に、より自由に熱が消散され得る領域まで横方向に延びてもよい（基板１９０および１９６の縁部を越え、点線で概略が示されている）。
【０１７６】
本明細書に記載の光シート／ストリップ構造体のいずれも二方向性光シートを作るために適合され得る。
【０１７７】
様々な基板の光出力面は、フレネルレンズなど、レンズを有するように成形されてもよく、このレンズは、垂直から５５度外してピーク強度光を向けるなど、発光パターンをカスタマイズし、これはグレアを減少させ、隣接する固定具からの光と滑らかに光が結合できるようにするための望ましい角度である。様々なレンズが、様々なＬＥＤダイの上に形成され、選択可能なピーク強度の角度を有する、光の任意の拡散を生じさせるように、発光を正確に制御することができる。
【０１７８】
図３６は、天井３６４から吊り下がっている二方向性光シート３６２を示す。光線３６６は、柔らかな照明効果のために、天井から外れて反射されているのが示されており、一方、下向きの照明は、照明のための直接光を提供する。光シート３６２の光出力面は、上記のとおりレンズを用いてパターン形成され、望ましい効果を作ることができる。上部および下部の発光は、異なる効果を達成するために異なっていてもよい。例えば、上向きの発光シートが広範な角度においてピーク発光を出力し、比較的近位の天井のより均一な照明を達成し、一方、下向きの発光シートは、狭い範囲内で発光し、グレアを回避し、隣接する固定具からの光と滑らかに光を結合させる。一実施形態では、光シート３６２の寸法は、０．６×１．２ｍ（２×４フィート）であるが、光シート３６２は任意の寸法又は形状であってもよい。
【０１７９】
上部および下部の発光もまた、様々な光分散特性に加えて、様々なスペクトル内容を有するように適合されてもよい。一部の設計において、上方からの柔らかな補助光は、日中のより明るい青色（例えば５６００ケルビン）などの１つのスペクトル内容を有し、直接光は、直接光を再現する、３５００ケルビンなどの好ましいスペクトル内容を有して、下向きであるということを検討することは有利である。光シート３６２の設計は、これらの２つの要素の作るのに非常に適している。さらに、上部および下部の発光の光レベルの調節は、日中の照明周期のシミュレーションにより、若しくは直接照明よりも背景照明を優先するように、又は空間内において作業の快適性および性能を向上させようとするユーザによって所望され得るように、いずれかの組み合わせにより、一時的に変えてもよい。
【０１８０】
あるいは、二方向性光シート３６２は、従来の拡散的に反射板に実装されてもよい。
【０１８１】
一実施形態では、固定具の上方の天井パネルは、蛍光体又は他の波長変換材料が注入されて、天井光から望ましい白色点を達成してもよい。かかる場合において、光シートは、紫外線又は青色光を天井に向けてもよい。
【０１８２】
一部の用途において、低強度の上向きの光と、より高い強度の下向きの光と（又はその逆）の二方向性光シートを提供することが望ましい場合がある。反射層を有する、一方向の光シートの様々な開示された実施例において、主要な発光面および反対の光漏出面が存在するように、反射層が省略されてもよい。光漏出は、特定の用途、例えば影を生じないように天井を照らすため、および輝度のコントラスト比を減少させるためなど、特定の用途において有用である場合がある。
【０１８３】
積層および配列を有する製造の苦労を回避するために、図３７Ａのスナップ嵌め式の構造体が使用されてもよい。ＬＥＤダイ３６８は、台形又錐台形状のベース基板３７０上に実装される。ベース基板３７０は、上部基板３７２において対応する嵌合特徴部と嵌合する多くの他の形状を有してもよい。ベース基板３７０は、小型であって、単一のＬＥＤダイ３６８を支持してもよく、又はストリップであって、直列に接続された多くのＬＥＤダイ（例えば１８）を支持してもよい。導体３７４は、ダイの上部電極３７６に接続し、導体３７８は、ベース基板の導体３８２を介してダイの下部電極３８０に接続する。導体３７４および３７８は、上部基板３７２の長さに沿って、隣接するＬＥＤダイ間の直列の接続を生じさせる（アノードからカソードへ）図の面内に延びる（１つの実施例が図３７Ｂに示されている）。
【０１８４】
図３７Ｂに示されているように、ＬＥＤの上部（例えばアノード）電極３７６に接続されている導体３７４は、隣接するＬＥＤの下部（例えばカソード）電極に接続された導体３７８に接続される。Ｓ字形のパターンが続いて任意の数のＬＥＤを一緒に接続する。多くの他の導体パターンは、直列のコネクタを作るように作製されてもよい。あるいは、直列に接続するために使用される導体パターンは、スナップ嵌め式ストリップ上に形成されてもよい（ＬＥＤダイ３６８を支持する）。
【０１８５】
少なくとも上部基板３７２は、ベース基板３７０を受け取り、それを弾性的に定位置に固定するように、透明なプラスチック若しくはシリコーンなど弾性材料で形成される。ばね力は対向した導体間で信頼性のある圧縮力を提供し、よって当接する金属面間の導電性接着剤は任意選択であってもよい。得られる構造体は、より大きな支持基板上に実装され得るＬＥＤダイのストリングを含んでもよく、又は上部基板３７２は、それぞれＬＥＤダイの直列のストリングを支持するベース基板３７０の複数のストリップを受け取るように横方向に延びてもよい。得られる構造体は、図２５のものに似ており、ここで基板は任意の長さであってもよく、並びに任意の数のＬＥＤを含んでもよい。図３７Ａは、単一の大型の基板の一部として、同一の上部基板３７２の複製を示す。上部基板３７２は、反射体でコーティングされた、又は拡散された反射体でコーティングされた、側部の反射体３８４を有するように成形されてもよい。上部基板３７２の半分の円筒形の上面は、白色光を生じさせるために、蛍光体層３８６を有してもよい。遠隔の光学シート３８８は、任意の発光パターンを作るために光学素子（例えばプリズム、レンズ等）を備えて成形されてもよい。
【０１８６】
一実施形態では、ベース基板３７０は、ベース基板３７０がヒートシンクとして機能するように誘電体コーティングを備えて、アルミニウムなどの金属で形成される。天井又は固定具に光シートが取り付けられたときに、ベース基板３７０の裏面が、光シート／ストリップの最も高い部分であり、周囲空気は、金属の露出面を冷却する。
【０１８７】
様々なスナップ嵌め式実施形態では、上部基板は、受け取りキャビティ若しくは溝の縁部まで開き、ダイ基板が定位置に容易にスナップ嵌めできるように柔軟性があってもよい。あるいは、ダイ基板も容易に挿入することができ、組立体は２つの部品を一緒に固定することによって冷却できるように、上面は組成変形の点まで加熱されてもよい。
【０１８８】
封入剤がダイの側部に沿って堆積されてもよく、これは次いで、ダイ基板が定位置においてスナップ嵌めされたときに圧搾してダイを封入し、ダイと上部基板との間の良好な屈折率の境界を提供する。
【０１８９】
ダイ基板は、複数の離間したダイを支持する、ストリップとして形成されてもよく、又は単一のダイのみを支持するように形成されてもよい。
【０１９０】
図３８は、複数の上部基板３７２が、単一の下部基板３９２の嵌合特徴部にわたってスナップ嵌めされ得る方法を示し、この単一の下部基板３９２は、図３７Ａに関して説明したものと同様に、スナップ嵌め式の特徴部３９４の島又はストリップを形成するように成形される。かかるスナップ嵌め技法を使用して、自動的に上部基板と下部基板を配列し、ＬＥＤの直列ストリングを形成するための電気接触を簡略化させる。図３７Ｂの導体パターンは、ＬＥＤダイを直列で接続するために、スナップ嵌め式の実施形態全てで使用することができる。
【０１９１】
蛍光体層３８６は、光シートの色温度全体が、ＬＥＤチップの様々な直列のストリングの輝度を変更させることによって調節することができるように、ＬＥＤチップの各直列のカラムに関して異なっていてもよい。例えば、より薄い蛍光体層３８６は、より青い光を生じさせ、関連するＬＥＤチップの輝度は、全体的な色温度をより高く、又はより低くするために調節することができる。各ＬＥＤストリングの蛍光体層３８６の様々な色度が、調節可能な白色光を作るように制御され得る多くの変形形態を想定することができる。
【０１９２】
一実施形態では、下部基板３９２は、誘電体など１つの種類の材料から形成され、スナップ嵌めの特徴部３９４は、金属など異なる材料から形成されるダイ基板であってもよい。
【０１９３】
図３９は、１つ以上の湾曲した反射体３９８をＬＥＤストリップの長さに沿って含み、照明される物体に向けて側部の光を反射させることができる下部基板３９６を示す。反射体３９８は、成形された単一片の基板３９６の一部であってもよい。湾曲した表面の上に反射フィルムが堆積されてもよい。上部基板４００は、半体のシリンダに似ており、下部基板３９６の嵌合形状部の上でスナップ嵌めし、並びに任意の長さであってもよい。
【０１９４】
図３７Ａ〜図３９の上部基板又は下部基板は、（前述した）プリズムなど追加の反射体を備えて形成されてもよく、これは、光が形状の面内に、および形状の面から外に放射されるときに、出力面に向けてＬＥＤダイの光を反射させる。さらに、長手方向における上部基板４００の外形において成形された変形形態は、形状の面から外に、上部基板から外への発光を増加させるのに有利であり得る。上部基板上の蛍光体層３８６は、材料を変換する任意の波長の層であってもよく、これはデバイスからの最終的な発光スペクトルを変更することができる。光スペクトルの望ましい空間放射パターンを達成するための、このコーティングの密度および厚さにおける変形例が存在し得る。
【０１９５】
図４０は、ＬＥＤダイ基板４１０が、導電性接着剤４１２又ははんだリフローによって定位置に固定されているということを除き、図３７Ａと類似している。図４０にはスナップ嵌め特徴部はない。基板４１０を上部基板４１４に押し込むことで、導電性接着剤４１２を導体３７４および３７８に電気接触させる。導電性接着剤４１２を、例えば熱、紫外線、又は化学触媒作用によって硬化することは接合部を作る。
【０１９６】
ヒートシンクに必要される場合、ＬＥＤダイ基板４１０は、熱を周囲空気に移動させるための金属小塊４１６を含んでもよく、又はダイ基板４１０自体が金属であってもよい。
【０１９７】
ＬＥＤチップに重なる蛍光体を備える光シートの全ての実施形態において、ＬＥＤチップがまず通電されて、光シートの一部になる前又はなった後に、色温度および輝度を試験されてもよい。次いで、関連のＬＥＤチップの上で上部基板上に堆積されている各蛍光体タイル若しくは層は、特定のＬＥＤチップのためにカスタマイズされて、目標の白色点を達成することができる。この方法において、個々の青色ＬＥＤチップのピーク波長に関係なく、光シートの表面にわたる色均一性が存在する。しかしながら、同じ蛍光体タイルがＬＥＤチップの上に配置された場合でさえも、多数のＬＥＤチップ（例えば１，０００超）は、光シートから放射された光全体（平均化された）が、遠方界における他方の光シートまで一定であるようにする。
【０１９８】
図４１は、図３５に類似で、天井４２５において換気口４２４の前に配置された、二方向性光シート４２０の小さな部分を示し、ここでは紫外線ＬＥＤチップ４２６が上方部分に実装され、青色ＬＥＤチップ４２８は（蛍光体に沿って）下部の部分に実装されている。上方の発光は空気４３０を消毒するための紫外線であり、下部の発光は照明のための白色光である。固定具周囲の空気流の方向は、天井から下向き、又は空気が上向きかつ固定具の周囲で流れる戻り空気経路の一部であり得、ここでは空間内で空気はリサイクルされ、再使用される。
【０１９９】
図４２は、図４１と類似であるが、空気４４０が光シート４４２の穴４４１を通って流され、光シート４４２の縁部周囲に推進される。光シートは４４２、天井パネルとして設置されてもよい。より具体的には、図４１は、天井において換気口又は空気戻りダクトの前に配置された、二方向性光シート４４２の小さな部分を示し、ここでは紫外線ＬＥＤチップ４２６が上方部分に実装され、青色ＬＥＤチップ４２８は（蛍光体に沿って）下部の部分に実装されている。上方の発光は空気４４０を消毒するための紫外線であり、下部の発光は照明のための白色光である。
【０２００】
蛍光体層が、ＬＥＤチップの上に配置された場合、蛍光体層は、ＬＥＤチップから放射された全ての青色光を理想的に遮断する必要がある。しかしながら、透明な上部基板に広がる光により、青色光は、望ましくない青色のハローを作り出しながら、蛍光体の縁部を越えて広がる場合がある。図４３は、図２０Ｂと同様に、ＬＥＤチップ４５０と反対側の面上で、上部基板４４８においてどのようにレンズ４４６が形成されるか（例えば成形されるか）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、より多くの割合の青色光が蛍光体タイル４５４に衝突するように、ＬＥＤ光４５２をコリメートするように機能する。これは各ＬＥＤ領域の周囲における青色のハローを回避する。上部基板におけるレンズは、任意の発光パターンを作るための他の目的に使用されてもよい。
【０２０１】
本明細書の光シートの実施例は、白色光を作るために蛍光体又は他の波長変換材料（例えば量子ドット）を備える青色ＬＥＤチップを使用しているが、白色光はまた、図４４に示されているように、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、および青色ＬＥＤチップを混合することによって作られてもよい。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のものに類似の）を構成し、任意の白色点を得るために制御可能であるということを示している。ＬＥＤチップおよびＬＥＤチップの変換された蛍光体の他の組み合わせ、又はアセンブリは、特定の色および白色点を作るために制御することができる、様々な可能な光の色域を作るための多くの方法において組み合わせることができる。
【０２０２】
単一色のＬＥＤチップは、直列に接続されてもよく、ＬＥＤチップのストリングの相対輝度は、光シートの望ましい全体的な色又は白色点を達成するように、電流によって制御される。
【０２０３】
他の実施形態では、ＬＥＤチップの様々なストリングは、蛍光体に変換されたチップであってもよい。他のストリングは、赤色、緑色、又は青色を作るＬＥＤチップから構成されてよく、これらのストリングが制御されてより多くの赤色、緑色、又は青色を白色光に加えるのを可能にする。
【０２０４】
あるいは、全ての青色又は紫外線ＬＥＤチップは使用されてもよいが、蛍光体は各ＬＥＤ領域が赤色光、緑色光、又は青色光を生じるように選択されてもよい。赤色、緑色、および青色光の相対輝度は、任意の全体色又は白色点を生じるように制御されてもよい。
【０２０５】
図４５は、図２０Ｂと同様に、青色ＬＥＤチップおよび赤外線ＬＥＤチップが光シート４７０を構成し得るということを示し、青色ＬＥＤチップ４５８は、一部の形態の、材料を変換する波長と併せて白色光を生じるために使用され、モーションセンサに反応するなど、サーベイランスカメラの低消費エネルギーの照明を提供するために、青色ＬＥＤがオフのときに赤外線ＬＥＤチップ４７２のみが起動される。蛍光体はＩＲチップには全く使用されない。サーベイランスカメラの照明のために、専用の固定具によってＩＲ光を生じさせることが既知であるが、室内の一般照明のための白色光を作るために他のチップを含む光シート固定具にＩＲ、ＬＥＤチップを組み込むことは、白色光固定具の位置が、ＩＲ光が十分に室内を照明するようにするため、改善となり、相乗効果を生じる。
【０２０６】
本明細書に開示の様々な光シートの実施形態は、ＬＥＤチップ電極と反対の上部基板および下部基板上に導体を使用している。図４６Ａおよび４６Ｂは、導体が電気的信頼性およびヒートシンクの可能な改善のために、基板の外面上に形成される技術を例示しており、図４６Ａは、ＬＥＤチップ４９０の上部電極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における開口部４８４をアブレーションする、マスキングによる又は収束させたレーザ光４８０を例示する。光シートの領域は、直列接続の形成を通じて、完全に除去されてもよい。レーザはエキシマレーザであってもよい。反射体レーザ４９２もまた示されている。図４６Ａはまた、ＬＥＤチップ４９０が、材料４８８および４８６の２つのシート間で、正確な温度および圧力下で包囲されるように、２つのプラスチック層を形成するプラスチックによって形成され得る。いったん入れられると、上部のコンタクトおよび下部のコンタクトは、ダイ上の電気コンタクト点まで、材料をレーザ除去することによって露出される。
【０２０７】
図４６Ｂにおいて、銅若しくはアルミニウムなどの金属４９４、又は導電性金属複合体材料は、開口部４８４を充填し、ＬＥＤチップの電極を電気的に接続する。金属堆積は、印刷、スパッタリング、又は他の好適な技法によってであってもよい。蛍光体層が使用される場合、蛍光体は、レーザアブレーションの前又は後に、並びに金属堆積の前および後に堆積される。実施例では、金属４９４は開口部４８４を充填し、また直列の任意の数のＬＥＤチップを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、光シートが固定具として設置されたときに上向きであるため、熱を下げる。
【０２０８】
一部の青色ＬＥＤチップ、例えばＳｅｍｉＬＥＤｓ  ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫ縦型ＬＥＤは、非常に薄型であり、よって側部の光がほとんどなく、高い抽出効率である。ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫダイの厚さはたった約８０ミクロンであり、この厚さは一般的な紙のシート（約１００ミクロン）よりも小さい。ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫの底面領域は約４００×４００ミクロンである。ＳＬ−Ｖ−Ｂ１５ＡＫのデータシートは、本明細書で参照により組み込まれる。標準的な０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の蛍光ランプの反射板と置き換わる光シートの一実施形態において、約５ｃｍ（２インチ）の平均ピッチを有する約５００のＬＥＤチップが存在する。かかる薄型のＬＥＤチップを使用することにより、基板の柔軟性および塑性は、基板が、いずれかのキャビティ、溝部、又は中間層がＬＥＤチップの厚さを収容する必要性を未然に防ぎ、ＬＥＤの周囲において封止されるのを可能にする。上部の基板とＬＥＤチップの上面とが直接接触している場合は、封入剤は、光抽出のためには不要であり得る。
【０２０９】
図４７Ａ〜図４７Ｃは、ＬＥＤチップ５００の厚さを収容するために、いずれのキャビティ、溝部、又は中間層を使用することなく、２つの基板５０２と５０４との間で薄型ＬＥＤチップ５００を挟んでいるのを示す。下部基板５０２は、ＬＥＤチップ５００の公称のワイヤボンド電極５０８をボンディングするために、電極５０７を備える導体パターン５０６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。少量の導電性接着剤５１０（例えば銀エポキシ）が、電極５０７上に堆積されてもよい。電極５０７は、ＩＴＯなどの透明な層であってもよい。自動ピックアンドプレース装置は、マシンビジョンを使用して、導体パターン５０６に形成された基準とＬＥＤチップ５００を配列する。かかるピックアンドプレースの装置のための典型的な配置許容誤差は、約２０ミクロンである。ＬＥＤチップ電極５０８は、約１００ミクロンの幅を有し、よって電極５０８を基板電極５０７にボンディングすることは簡単な作業である。
【０２１０】
シリコーンの非常に薄い層が、接着剤として、並びにＬＥＤチップ５００の周囲を封止するために、下部基板５０２上で印刷されてもよい。
【０２１１】
次いで、上部基板５０４は、下部基板５０２の上に積層される。上部基板５０４は底導体パターン５２０を有し、これは、ＬＥＤチップの下部電極と、下部基板上の導体パターン５０６を電気接触させ、ＬＥＤチップ間に直列接続を作る。少量の導電性接着剤５２２が、導体パターン５２０上に堆積され、良好な電気接触を確実にする。図４７Ｂは、積層された光シートの簡易化された部分を示すが、実際のデバイスにおいて、上部基板および下部基板は（任意の薄型のシリコーン層に沿って）ＬＥＤチップ５００に適合し、その周囲に折れ曲がりのチップを封止する。
【０２１２】
図４７Ｃは、ＬＥＤチップ間の直列接続を示す、図４７Ｂの底面から見た図である。多くの他の導体パターンが使用されて、直列接続を作ってもよい。
【０２１３】
図４８は、半導体照明構造体６０４の斜視図であり、この構造体は、消費エネルギーの低減と制御性の追加のための改良部品として、固定具における標準的な蛍光ランプを直接置き換えることができる。ライトストリップ６０６は、本明細書に記載のいずれかの実施形態を示し、ストリップ６０６上のＬＥＤダイに駆動力を提供する、２つのセットの標準的な蛍光ランプ電極６０８（又は好適な複製）の間において任意の手段によって支持される。一実施形態では、ライトストリップ６０６は二方向である。電極６０８は典型的に、固定具内の構造体６０４の唯一の物理的支持をもたらす。他の種類の構造体において、構造体６０４は、その長さに沿って、固定具に取り付けられた支持体によってさらに支持されてもよい。電極６０８は、変換されていないメイン電圧をストリップ６０６又は別個のモジュールにおける変換器に供給する。ドライバがメイン電圧をより高い周波数又はＤＣ電圧に変換しフリッカーを回避することが望ましい。ＬＥＤダイのストリングのドライバは市販されている。さらに、変換器は、電極６０８が変換された電圧を受け取るように、構造体６０４の外にあってもよい。さらに、構造体６０４は、改良された蛍光バラストからの標準的な出力で機能するように適合されてもよい。熱を取り除くために、構造体６０４に沿って換気口が作られてもよい。一実施形態では、ライトストリップ６０６は、構造的一体性のめに透明又は拡散プラスチック、又はガラス管である。この管はまた、光を混合し、成形するための光学特性を有してもよい。
【０２１４】
任意の数のライトストリップ６０６が、電極６０８間で支持されてもよく、ライトストリップ６０６は異なる発光パターン又は角度を有してもよい。例えば、いくつかのライトストリップ６０６は、垂直に対して５５度におけるピーク強度を放射してもよく、他のものは、０度におけるピーク強度を放射してもよい。各ストリップ６０６の輝度は、構造体６０４の所望の全体的な発光を提供するように制御されてもよい。一実施形態では、構造体６０４は約１．２ｍ（４フィート）の長さである。
【０２１５】
アメリカ合衆国エネルギー省（US Department of Energy）が試験において、ＬＥＤ源を採用している、多くの市販の蛍光型の代替製品が、固定具と適切に相互作用できず、不適切な照明パターンを生じさせ、又はＲＰ１として既知の許容される実施の対象外ある、望ましくないグレアを作るということを表明していることを理解することはさらに有利である。管がライト固定具からのより好ましい光の分散をもたらすように管内のシートの光学を適合することは、本発明の別の目的である。
【０２１６】
平坦な光シート６０６は、枢動関節６０９によって、外側の管構造体６０４の２つの端部の間から枢動的に延び、かつこれらの間に接続されてもよい。これは、光シート６０６が、その上面および底面が、電極が機械的に固定されエネルギーが供給されると、ライト固定具内の任意方向を向くことができるように回転できるようにする。端部に関係なく、光シートを方向付けるこの能力は、設置および操作するスタッフが、ユーザの好みに適合するように、又は照明要件（field lighting requirement）に適合するように、固定具内で光分布を調節するための手段をもたらす。管は開口部を有することができるため、穴を通じてツールを挿入し、光シート６０６に傾斜を付けることは簡単である。
【０２１７】
別の実施形態では、構造体６０４の外側管は排除され、ライトストリップ６０６は電極６０８によって支持されている。これは熱および光の抽出を改善する。必要とされる場合、ライトストリップ６０６は、電極６０８間で追加の支持ロッド又はプラットフォームによって支持されてもよい。
【０２１８】
図４９は、蛍光管フォームファクタが、ライトストリップ６０６（図４８）を支持する平坦面６１０を有し、周囲空気への熱の移送を改善するように変更することができる方法を示している。図４９の構造体６１２が固定具に実装されているとき、平坦面６１０は、最も高い点にあり、熱が構造体から出て上昇するのを可能にする。必要な場合、過熱された空気が逃げることができるように、換気口６１４は、は平坦面６１０において、および光シートを通じて形成されてもよい。平坦面６１０は、また、同じ又は異なる大きさ（例えば広い／深いおよび狭い／浅い）の波形のパターンを有して、熱拡散を向上させてもよい。低電力のＬＥＤダイが光シートに使用されるため、並びに熱は光シートの事実上全領域にわたって広がるため、いずれの特別な金属製ヒートシンクも必要でなく、よって構造体６１２は軽量で、標準の蛍光ランプに相当する。これは、構造体６１２が標準的な固定具において電極ソケットによって支持できるようにする。一部の実施形態では、構造体６１２は、蛍光管よりも軽量であってもよく、なぜならばこの構造体は、シリンダの半分のみであり、管の材料は任意の厚さおよび重量であってもよい。
【０２１９】
他の実施形態では、平坦面６１０は、熱を拡散するためにアルミニウムの熱導電性薄型シートであってもよい。ライトストリップ６０６は、ライトストリップにわたって分散され、アルミニウムシートに熱的に接続され、ＬＥＤチップからの良好なヒートシンクを提供する、金属ビアを含んでもよい。アルミニウムシートは、またライトストリップ６０６又は構造体６１２に構造的安定性を追加することができる。
【０２２０】
図５０は、図４９のライト構造体６１２を取り込む固定具６１６の断面図であり、ライトストリップ６０６は、構造体６１２の上部の平坦面６１０によって支持され、加熱された空気６１８が平坦面６１０における通気口６１４を通じて、並びにＬＥＤストリップ６０６における対応する穴（図示せず）を通って逃げているのが示されている。ＬＥＤダイ６２４が示されている。電圧変換器６２２は構造体６１２の内部に示されているが、これは外部であってもよい。
【０２２１】
図５０の実施例において、３つの異なるライトストリップ又は部分６２６、６２７、および６２８があり、それぞれは、ユーザが固定具６１６の光出力をカスタマイズできるように様々な光強度の角度を有する。３つの光線６２９、６３０、および６３１は、異なるピーク光強度角度を表し、異なるライトストリップ又は部分６２６〜６２８が異なる発光特性を有するということを示している。ストリップの発光は、ストリップを構成する反射体の角度によって、又はストリップの上面内に成形されているレンズよってカスタマイズすることができる。
【０２２２】
図５１は、柔軟な光シート６５０が曲げられて蛍光管の発光を模擬するような管形状を有する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であってもよい。光シート６５０は、熱を逃がすための穴６５２を有してもよい。各キャップ６５４は、光シート６５０を、蛍光管によって通常使用される標準的な電極６５６に接続する。支持ロッドは、キャップ６５４間の中央に取り込まれて、構造体の機械的支持をもたらす。
【０２２３】
より大きな、実質的に円形の構造体（しかし電極６５６から突出していない）が代わりに、独立型の固定具として天井からの伸びていてもよい。かかる固定具は部屋の天井および床を照明する。
【０２２４】
図５２は、光シート６７０の斜視図であり、双方の光シートが、円形の形状を有するように曲げられ得るということを示している。上部の発光６７２は天井を照明し、下部の発光６７４は広範に部屋を照明する。二方向性光シート６７０の向きは、より多くの光を下向きに提供するために反転されてもよい。
【０２２５】
図５３は、ワイヤ６８３によって上部パネル６８２から吊るされている二方向光シート６８０を含む固定具６７８の斜視図である。上部の発光６８４は、上部パネル６８２に衝突し、ここでは上部パネルは拡散的に反射性である、又は蛍光体コーティングを有してもよく、これはＬＥＤチップからの上向きの青色光を実質的に白色光に変換することができる。青色光のある割合は、反射されてもよく、一部は複合的な光出力が、部屋内に放射される実質的に白色光であるように、パネルにおける光変換材料によって吸収および変換されてもよい。上部パネル６８２は典型的に光シート６８０よりもはるかに大きい。これは非常に高い天井に関してライト固定具にとって適切であり得、ここでは固定具は天井から比較的離れて吊るされる。上部パネル６８２が蛍光体でコーティングされる場合、興味深い照明および色効果が作られる場合がある。上部の発光６８４は青色光又は紫外線光であってもよく、下部の発光６８６は白色光であってもよい。上部パネル６８２は、光を外側に向けるために、ガルウィング形状又はＶ形状など任意の形状であってもよい。
【０２２６】
様々な実施形態において、蛍光体（上部基板又は別個の層に注入されているかどうか）は、チップに対する所定の角度における強度とくらべて、ＬＥＤのチップを直接覆う、より高い青色光強度を考慮に入れるために変化させてもよい。例えば、蛍光体の厚さ又は密度は、蛍光体がＬＥＤチップから外に延びて、蛍光体領域の一定の白色点を提供するようにテーパ形状であってもよい。蛍光体が上部基板に注入されている場合、上部基板は、有効な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形されてもよく、ないしは別の方法で成形されてもよい。あるいは、ＬＥＤにより蛍光体の、より均一な照明を提供するために、光学は蛍光体の下に形成されてもよい。
【０２２７】
改善された熱抽出のために、下部基板の任意の部分（これは光シートが天井に又は天井内に取り付けられたときに、一番高い表面である）は金属であってもよい。
【０２２８】
光シートの任意の部分は、表面実装パッケージ又は別個の構成要素（例えばドライバ構成要素）を実装するためのプリント基板として使用されてもよい。これは、パッケージ／構成要素の端子と、光シートの導体との間に高価なコネクタを使用することを回避する。
【０２２９】
図５４Ａおよび５４Ｂは、上部基板と下部基板との間に積層さられた後に、ＬＥＤダイを封入する１つの方法を示す。任意の実施形態を実施例として使用してもよく、図２０Ｂの実施例は、この技法を説明するために使用される。
【０２３０】
図５４Ａは、ＬＥＤダイ７４４（破線で示される）の周囲の空間を封止剤で充填するための穴７４２と、空気がこの空間を出るのを可能にするための穴７４６とを備えた、透明な上部基板７４０の一部分の上から見た図である。これらの穴は、レーザアブレーション、成形、スタンピング、又は他の方法によって形成されてもよい。代表的な導体７４８はまた、上部基板７４０の上に形成されているのが示されている。
【０２３１】
図５４Ｂは、上部基板７４０における穴７４２を通じて、各ＬＥＤダイ７４４の周囲の空の空間７５３内に注入される、シリコーンなどの液体封入剤７５２を示す積層された光シート７５０の断面図である。注入器７５６は、注射器、又はＬＥＤダイの上にレンズを実装する前にＬＥＤダイの上にシリコーンを注入するための従来技術で典型的に使用される他のツールのノズルであってもよい。空気７５８は、穴７４６から逃れているのが示されている。注射器は典型的にプログラムされた機構である。図５４Ｂの封入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素子する絶縁封入材に関する懸念がより少なくなるため、ＬＥＤ電極と基板の積層プロセスは簡略化される。さらに、封入剤の粘性は、液体封入剤がＬＥＤダイの周囲の空間における全てのボイドを充填するほど低くてもよい。いずれか過剰の封入剤は空気穴７４６から出る。降下したとき、封入剤は穴７４２および７４６を封止する。硬化は、冷却、加熱、化学反応、又は紫外線による露光などによってもよい。
【０２３２】
封入剤は、蛍光体粉末、又は量子ドットなど任意の他の種類の波長変換材料を含んでもよい。
【０２３３】
注入器７５６の使用の代替として、液体封入剤７５２は、圧力をかける印刷プロセス、又は他の手段を使用して堆積されてもよい。
【０２３４】
図５５Ａおよび５５Ｂは、ＬＥＤダイの周囲の空間が完全に封入剤で確実に充填されるようにするために使用される他の封入剤技法を示す。図２０Ｂの実施形態は再び実施例で使用されるが、この技法は任意の実施形態で使用することができる。
【０２３５】
図５５Ａは、上部基板７６４が下部基板７６６の上に積層される前に、ＬＥＤダイ７６２の上に堆積された、軟化封入材材料７６０の塊を示す断面図である。過剰な封入剤を受け取り、積層プロセス中に過剰な内部圧力を回避するために、下部基板７６６に形成された小型リザーバ７６８がある。
【０２３６】
図５５Ｂは、ＬＥＤダイ７６２の周囲の空間内に押圧され、この内部で広がっている軟化封止材料７６０を示し、いずれかの過剰な材料がリザーバ７６８内にあふれている。ＬＥＤダイ７６２の周囲の空間は、例えばＬＥＤダイの周囲で矩形又は円形であってもよく、空間は細長い溝であってもよい。
【０２３７】
全体的なエネルギー消費が大きく低減されるように、周囲に太陽光があるときは自動的に照明が調光されるように、上記の光シートは全て容易に制御される。他の省エネ技法も使用することができる。
【０２３８】
任意の実施形態の光シートが、蛍光管固定具又は他の照明固定具を代替するために、天井照明に使用されてもよい。小型のライトストリップがキャビネットの下で使用されてもよい。長いライトストリップが、天井の縁部の周囲でアクセントの照明として使用されてもよい。光シートは、ランプシェード様に曲げられてもよい。多くの他の用途が想定される。
【０２３９】
標準的なオフィスの照明器具は０．６×１．２ｍ（２×４フィート）の天井反射板であり、２つの３２ワット、Ｔ８蛍光ランプを含み、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。本発明は、従来の０．６×１．２ｍ（２×４フィート）反射板の、実用的で費用効率が高い固体素子による代替物をもたらし、同時に改善された性能を達成し、かつ広範な調光を可能にする。本発明は照明固定具の他の幾何学的構成に対する適用される。
【０２４０】
全ての実施形態の様々な特徴は、任意の組合せで組み合わされてもよい。
【０２４１】
本明細書に開示した寸法および値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らない限り、そのような寸法のそれぞれは、記載された値およびその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ミリメートル」として開示される寸法は、「約４０ミリメートル」を意味するものである。
【０２４２】
任意の相互参照又は関連特許若しくは関連出願を包含する本明細書に引用される全ての文献は、明確に除外ないしは別の方法で限定されない限り、その全てを本明細書中に参照により組み込まれる。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される全ての発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の全ての参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。さらに、本文書において、用語の任意の意味又は定義の範囲が、参考として組み込まれた文書中の同様の用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合には、本文書中で用語に割り当てられる意味又は定義に準拠するものとする。
【０２４３】
以上、本発明の特定の実施形態を図示、説明したが、より広範な態様において本発明から逸脱することなく、したがって趣旨および範囲から逸脱することなく様々な変更および改変を行いうる点は当業者には自明であり、したがって、添付の請求項は、それらの範囲内に包含され、すべての変更および改変は、本発明の趣旨および範囲内にあるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４７Ｃ】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４Ａ】
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【図５４Ｂ】
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【図５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【国際調査報告】
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