(57)【要約】  照明システムは、複数の離散的な発光ダイオード・モジュールと複数の離散的な発光ダイオード・モジュールを含む半透明部分とを備える。各発光ダイオード・モジュールは、発光ダイオードと少なくとも第１のモジュール電極及び第２のモジュール電極とを備える。第１のモジュール電極は、発光ダイオードのカソードと電気的に接続され、第２のモジュール電極は、発光ダイオードのアノードと電気的に接続される。複数の発光ダイオード・モジュールの少なくとも一部は、モジュールのストリングを形成し、ストリング中の発光ダイオード・モジュールそれぞれの少なくとも１つのモジュール電極は、ストリング中の隣接する発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と直接に物理的接触している。その結果、電圧がストリング両端間に印加される場合、ストリング中の各発光ダイオード・モジュールに電流が流れ、それにより、ストリング中の各発光ダイオード・モジュールの発光ダイオードを活性化する。
2015500550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムであって、
複数の離散的な発光ダイオード・モジュールと、
前記複数の離散的な発光ダイオード・モジュールを含む半透明部分と
を備え、
各発光ダイオード・モジュールは、発光ダイオード、および、少なくとも第１のモジュール電極と第２のモジュール電極とを備え、
前記第１のモジュール電極は、前記発光ダイオードのカソードと電気的に接続しており、かつ、前記第２のモジュール電極は、前記発光ダイオードのアノードと電気的に接続しており、
前記複数の発光ダイオード・モジュールの少なくとも一部は、モジュールのストリングを形成し、
前記ストリング中の前記発光ダイオード・モジュールそれぞれの少なくとも１つのモジュール電極は、前記ストリング中の隣接する発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と直接に物理的接触しており、
その結果、電圧が前記ストリング両端間に印加される場合、前記ストリング中の各発光ダイオード・モジュールに電流が流れ、それにより、前記ストリング中の各発光ダイオード・モジュールの前記発光ダイオードを活性化する、
ことを特徴とする照明システム。
【請求項２】
前記複数の離散的な発光ダイオード・モジュールは、前記半透明部分の内部に不規則に配置される、
請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
各発光ダイオード・モジュールの前記モジュール電極は、モジュール電極間の体積を画成し、
前記発光ダイオードは、前記体積内部に位置し、
前記第１および第２のモジュール電極は、前記体積の相対する側の上にあり、
前記第１のモジュール電極と前記第２のモジュール電極との間に延在する軸が、前記体積の中心点を通過する、
請求項１または２に記載の照明システム。
【請求項４】
各発光ダイオード・モジュールは、本体を備え、
前記本体の少なくとも一部は、半透明であり、
前記発光ダイオードは、前記本体の前記半透明部分の中に包含され、
前記発光ダイオードによって放射された光は、前記本体の外側から検出することができ、かつ、
各発光ダイオード・モジュールの前記第１および第２のモジュール電極のそれぞれは、前記本体の外部表面上に設けられた表面電極を備える、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項５】
各発光ダイオード・モジュールは、前記電圧の極性にかかわらず、
電圧差が前記第１および第２のモジュール電極の両端間に印加される場合、前記発光ダイオードまたは第２の発光ダイオードが活性化される、ように構成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項６】
各発光ダイオード・モジュールは、
前記発光ダイオードと、
前記第２の発光ダイオードと、を備え、
前記発光ダイオードの前記カソードおよび前記第２の発光ダイオードの前記アノードは、前記第１のモジュール電極と電気的に接続され、かつ、
前記第２の発光ダイオードの前記カソードおよび前記発光ダイオードの前記アノードは、前記第２のモジュール電極と電気的に接続されている、
請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
各発光ダイオード・モジュールは、
前記発光ダイオードと電気的に接続されたブリッジ整流回路であり、前記第１および第２のモジュール電極の両端間に印加される前記電圧差の前記極性にかかわらず、前記発光ダイオードが活性化されるブリッジ整流回路、または
集積回路であり、前記第１および第２のモジュール電極の両端間に印加される前記電圧差の前記極性を決定し、かつ、より高い電圧を有する前記モジュール電極から前記発光ダイオードの前記カソードへ電流を流す経路を定めるように構成された集積回路、
を備える、
請求項５に記載の照明システム。
【請求項８】
前記発光ダイオード・モジュールのそれぞれは、第３のモジュール電極および第４のモジュール電極を備え、
前記第３のモジュール電極が前記発光ダイオードの前記カソードと電気的に接続され、かつ、前記第４のモジュール電極が前記発光ダイオードの前記アノードと電気的に接続されているか、または、
前記第３のモジュール電極が別の発光ダイオードの前記カソードと電気的に接続され、前記第４のモジュール電極が前記別の発光ダイオードの前記アノードと電気的に接続されている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項９】
各発光ダイオード・モジュールの前記モジュール電極は、平面電極を備えている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１０】
各発光ダイオード・モジュールの前記モジュール電極の一方は凹面形状であり、かつ、
各発光ダイオード・モジュールの他方のモジュール電極は凸面形状である、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１１】
各発光ダイオード・モジュールは、前記第１のモジュール電極と前記第２のモジュール電極の間に延在する軸と実質的に位置合わせされた磁気双極子を備える、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記照明システムは、
少なくとも２つの端子モジュールを備え、
前記端子モジュールは、前記ストリングの対向端部において前記発光ダイオード・モジュールと直接に物理的接触しており、
前記端子モジュールは、
前記発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と物理的接触しているモジュール電極と、
電源から電力を受け取るため、または、電源に電力を伝達するための電力伝達要素と、
を備える、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１３】
各発光ダイオード・モジュールの各モジュール電極は、絶縁層によってカバーされており、
電圧が前記ストリング両端間に印加される場合、直接に物理的接触している前記発光ダイオード・モジュールは、お互いに容量結合する、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記半透明部分は、半透明の絶縁充填材料を含み、
前記複数の離散的な発光ダイオード・モジュールは、前記半透明の絶縁充填材料の中に埋め込まれている、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の照明システムにおいて使用するための発光ダイオード・モジュールであって、
発光ダイオードと、
少なくとも第１のモジュール電極および第２のモジュール電極と、
を備え、
前記第１のモジュール電極は、前記発光ダイオードの前記カソードと電気的に接続され、
前記第２のモジュール電極は、前記発光ダイオードの前記アノードと電気的に接続され、
前記第１および第２のモジュール電極のうちの１つが隣接する同一の発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と直接に物理的接触し、かつ、電圧が前記発光ダイオード・モジュールおよび前記隣接する発光ダイオード・モジュールの両端間に印加される場合、電流が前記発光ダイオード・モジュールに流れ、それによって前記発光ダイオードを活性化するように構成されている、
ことを特徴とする発光ダイオード・モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システムに関する。詳細には、本発明は、発光ダイオードを備える照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な照明の用途に適した発光ダイオード（ＬＥＤ）が利用できることによって、多くの異なる状況においてＬＥＤ光源の使用が可能となる。世界中の設計者は、現在、ＬＥＤのスモール・フォーム・ファクタおよび低電圧駆動によって可能となる新しい設計を研究している。これらの特徴によって、インテリア（天井、壁、カーペット）においてＬＥＤ光源を家具もしくは工具と一体化すること、または、プラスチック、ガラス、シリコーンおよびコンクリートのような材料に埋め込むことでさえ容易に可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
材料にＬＥＤを埋め込む際の重要な制約は、ＬＥＤが電力を必要とするということである。通常、電力は、固定ワイヤまたは固定ワイヤグリッドによって供給される。これは柔軟性のある解決策ではあるが、新しい物体形状それぞれに対して配線構造の再設計が必要であり、これによって、コストおよび商品化までの時間が増加する。したがって、これらの問題に対する解決策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の実施例において、照明システムが提供される。照明システムは、複数の離散的な発光ダイオード・モジュール、および複数の離散的な発光ダイオード・モジュールを含む半透明部分を備える。各発光ダイオード・モジュールは、発光ダイオード、ならびに少なくとも第１のモジュール電極および第２のモジュール電極を備える。第１のモジュール電極は、発光ダイオードのカソードと電気的に接続され、第２のモジュール電極は、発光ダイオードのアノードと電気的に接続される。複数の発光ダイオード・モジュールの少なくとも一部は、モジュールのストリングを形成し、ストリング中の発光ダイオード・モジュールそれぞれの少なくとも１つのモジュール電極がストリング中の隣接する発光ダイオード・モジュールの発光ダイオード・モジュール電極と直接に物理的接触し、その結果、電圧がストリング両端間に印加されたとき、ストリング中の各発光ダイオード・モジュールに電流が流れ、それによってストリング中の各発光ダイオード・モジュールの発光ダイオードを活性化する。照明システムは、発光ダイオード・モジュールを接続する特別仕様の、または実際にいかなる配線系統を設けなくても多くの異なる形状もしくは形態を採用することができる。結果として、設計者は、それぞれの異なるシステムに適した特定の配線パターンの設計を考える必要もなく、より自由に多くの異なる形状の照明システムを作ることができる。
【０００５】
複数の離散的な発光ダイオード・モジュールは、半透明部分の内部に不規則に分布してもよい。そのため、システム内部にＬＥＤモジュールを明確に配置する必要はない。これによって、照明システムの作成に関連づけられた時間およびコストの両方が低減される。
【０００６】
本発明の第２の実施例において、発光ダイオード・モジュールが提供される。発光ダイオード・モジュールは、第１の実施例の照明システムにおいて使用するためのものである。発光ダイオード・モジュールは、発光ダイオード、ならびに少なくとも第１のモジュール電極および第２のモジュール電極を備える。第１のモジュール電極は、発光ダイオードのカソードと電気的に接続され、第２のモジュール電極は、発光ダイオードのアノードと電気的に接続される。発光ダイオード・モジュールは、第１および第２のモジュール電極のうちの１つが、隣接する同一の発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と直接に物理的接触し、電圧が発光ダイオード・モジュールおよび隣接する発光ダイオード・モジュールの両端間に印加されると、電流が発光ダイオード・モジュールに流れ、それによって、発光ダイオードが活性化されるように構成される。
【０００７】
第１および第２の実施例において、第１および第２のモジュール電極は、第１のモジュール電極と第２のモジュール電極間に延在する軸が体積の中心点を通過するように、発光ダイオード・モジュールの体積の相対する側に設けられてもよい。これによって、照明システム全体にわたる導電性経路の形成が容易になる。
【０００８】
第２の実施例の発光ダイオード・モジュールまたは第１の実施例の各発光ダイオード・モジュールは、少なくとも一部が半透明の本体を備えることができ、発光ダイオードが、発光ダイオードによって放射された光が本体の外側で検知できるように本体の半透明部分の内部に入れられている。各発光ダイオード・モジュールの第１および第２のモジュール電極のそれぞれは、本体の外部表面に設けられた表面電極を備えることができる。
【０００９】
当該または各発光ダイオード・モジュールは、電圧の極性にかかわらず、電圧差が第１および第２のモジュール電極両端間にかけられたとき、発光ダイオードまたは第２の発光ダイオードが活性化されるように構成されてもよい。そのため、発光ダイオード・モジュールを、導電性経路が形成できるようにシステム内部で特別に配向させる必要はない。このことは、当該または各発光ダイオード・モジュールに当該の発光ダイオードおよび第２の発光ダイオードを設けることによって達成することができ、当該の発光ダイオードのカソードおよび第２の発光ダイオードのアノードが第１のモジュール電極と電気的に接続され、第２の発光ダイオードのカソードおよび当該の発光ダイオードのアノードが第２のモジュール電極と電気的に接続される。あるいは、当該または各発光ダイオード・モジュールは、発光ダイオードが第１および第２のモジュール電極両端間にかけられた電圧差の極性にかかわらず活性化されるように、発光ダイオードと電気的に接続されたブリッジ整流回路を備えてもよい。別の代替形態において、当該または各発光ダイオード・モジュールは、第１および第２のモジュール電極両端間にかけられた電圧差の極性を決定し、より高い電圧を有するモジュール電極から発光ダイオードのカソードへ電流を流す経路を定めるように構成された集積回路を備えてもよい。
【００１０】
当該または各発光ダイオード・モジュールは、第３のモジュール電極および第４のモジュール電極を備えてもよく、第３のモジュール電極が発光ダイオードのカソードと電気的に接続に接続され、第４のモジュール電極が発光ダイオードのアノードと電気的に接続され、または第３のモジュール電極が別の発光ダイオードのカソードと電気的に接続され、第４のモジュール電極が別の発光ダイオードのアノードと電気的に接続される。複数対の電極を設けることによって、電極の総面積を大きくすることができるだけでなく、短絡を低減することも可能になる。
【００１１】
当該または各発光ダイオード・モジュールのモジュール電極は、平面電極を備えることができる。これによって、システム内部でモジュールを積み重ねることが容易になり、そのためモジュールのストリング全体にわたって電力を伝達させることが容易になる。
【００１２】
当該または各発光ダイオード・モジュールのモジュール電極の一方が凹面形状であってもよく、当該または各発光ダイオード・モジュールの他方のモジュール電極が凸面形状であってもよい。これによって、隣接するモジュール間で良好な直接的な物理的接続の形成が容易になり、したがって、モジュールのストリング全体にわたる電力の伝達も容易になる。
【００１３】
当該または各発光ダイオード・モジュールは、第１のモジュール電極と第２のモジュール電極との間に延在する軸と実質的に位置合わせされた磁気双極子を備えてもよい。これによって、隣接するモジュール電極が互いに位置合わせすることが促進され、電極間の良好な物理的接続も提供する。そのため、この特徴によっても、モジュールのストリング全体にわたる電力の伝達が容易になる。
【００１４】
照明システムは、ストリングの対向端部で発光ダイオード・モジュールと直接に物理的接触する少なくとも２つの端子モジュールを備えることができる。端子モジュールは、発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と物理的に接触するモジュール電極と、電源から電力を受けるための、または電源に電力を伝達するための電力伝達要素とを備える。このように、少なくとも２つの端子モジュール間のストリング中のモジュールを明るくさせるための電力を提供することができる。
【００１５】
一部の実施例において、第２の実施例の発光ダイオード・モジュールのモジュール電極、または第１の実施例の各発光ダイオード・モジュールのモジュール電極は、それらの上に設けられた絶縁材料の層を含んでもよい。そうした実施例において、直接に物理的接触する発光ダイオード・モジュールは、互いに容量的に結合する。当該または各発光ダイオード・モジュールは、当該または各モジュールの共振周波数をチューニングするために、インダクタを含んでもよい。物理的に直接接触するモジュールに電気エネルギーを供給する電源がモジュールの共振周波数で駆動される場合、システムの効率が増大する。代替の実施例において、インダクタは、電源と直列に接続されてもよい。
【００１６】
半透明部分は、複数の発光ダイオード・モジュールが埋め込まれた絶縁充填材料を備えてもよい。すべてのモジュールの体積の総計が、照明システムの体積の２５％以上を構成してもよい。絶縁充填材料は、照明システムの残りの体積を実質的に構成することができる。各モジュールの体積は、発光ダイオードが位置するモジュール電極間の体積として規定されてもよい。すべてのモジュールの体積の総計は、照明システムの体積の３０％から４０％の間を構成してもよい。２５％を超える割合、および任意選択で３０％から４０％の間の割合によって、モジュールのストリングが照明システムの全体にわたって形成可能となる。
【００１７】
本発明の実施形態についてより完全に理解するために、ここで添付図面に関連して行われる以下の説明に言及する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の態様を示す概略図である。
【図１Ｂ】本発明の態様を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明によるＬＥＤモジュールの概略図である。
【図２Ｂ】本発明によるＬＥＤモジュールの概略図である。
【図３Ａ】本発明によるＬＥＤモジュールの他の例である。
【図３Ｂ】本発明によるＬＥＤモジュールの他の例である。
【図３Ｃ】本発明によるＬＥＤモジュールの他の例である。
【図４】本発明による端子モジュールの例である。
【図５】本発明の実施形態の動作を示す概略図である。
【図６】本発明によるＬＥＤモジュールの代替の実施例の例である。
【図７Ａ】本発明による別のＬＥＤモジュールの例である。
【図７Ｂ】本発明による別のＬＥＤモジュールの例である。
【図７Ｃ】本発明による別のＬＥＤモジュールの例である。
【図８Ａ】本発明によるさらに別のＬＥＤモジュールである。
【図８Ｂ】本発明によるさらに別のＬＥＤモジュールである。
【図９Ａ】本発明による他のＬＥＤモジュールである。
【図９Ｂ】本発明による他のＬＥＤモジュールである。
【図１０】図９Ａに示すようなＬＥＤモジュールのストリングの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
説明および図面において、同様の参照数字は、全体を通して同様の表面電極を指す。
【００２０】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明が「パーコレーション（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ）」として知られている物理的効果をどのように利用するかを示す。具体的には、本発明は、絶縁充填材料中に無作為に形成された導電性経路に沿った電気エネルギーのパーコレーションを利用する。
【００２１】
図１Ａは、絶縁充填（またはバルク）材料１２内部に分布させた比較的少数の離散的な発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール１０を含む複合材料を示す。
【００２２】
図１Ａでは見えないが、ＬＥＤモジュール１０のそれぞれは、少なくとも１つのＬＥＤ、ならびに第１および第２のモジュール電極を備える。モジュール電極は、導電性材料で構成される。第１および第２のモジュール電極のそれぞれは、ＬＥＤのアノードおよびカソードの少なくとも１つと電気的に接続している。各ＬＥＤモジュール１０は、隣接するＬＥＤモジュール１０から電流を受け、隣接するＬＥＤモジュール１０に電流を伝えるように動作可能である。２つのＬＥＤモジュール１０は、第１のモジュールのモジュール電極が第２のＬＥＤモジュールのモジュール電極と直接に物理的接触している場合、隣り同士である。２つの隣接するモジュールのモジュール電極間の物理的接触は、モジュール電極間に結合ワイヤなどの介在する材料がないという点で直接的である。ＬＥＤモジュール１０は、複合材料を形成するために絶縁充填材料１２と混合される前に、ＬＥＤモジュール１０が互いに分離している、または分離可能であるという意味において離散的である。
【００２３】
図１Ａの複合材料において、複合材料の単位体積当たりのＬＥＤモジュール１０の数は少なすぎる。そのため、各モジュール、または隣接するモジュールのグループは、絶縁材料によって他のモジュールから隔離される。そのため、電気エネルギーが異なるグループのモジュール１０間を伝わることはできない。言いかえれば、図１Ａの複合材料１全体にわたる電気エネルギーのパーコレーションが可能でない。
【００２４】
しかしながら、複合材料の単位体積当たりのＬＥＤモジュール１０の数が、「パーコレーション閾値」として知られている閾値に達すると、複合材料１の全体の体積に、電気エネルギーが伝播することができる無作為に形成された経路のネットワークが張られる。これらの導電性経路は、隣接するＬＥＤモジュール１０のストリングによって構築され、電気エネルギーが１つのモジュール１０からその隣りへ伝えられる。
【００２５】
本発明による照明システムの一部を図１Ｂに示す。照明システム１においては、複合材料の単位体積当たりのＬＥＤモジュール１０の数がパーコレーション閾値を上回っており、したがって、ＬＥＤモジュール１０の複数の異なるストリングが複合材料の体積全体にわたって形成されている。電気エネルギーの伝搬、したがってストリング中のＬＥＤの活性化を可能にするこれらのストリングの形成の結果として、複合材料は、このとき照明システム１として動作することができる。これらのストリングのうちの３つがＰ１〜Ｐ３と表示された点線によって示される。ストリングＰ２およびＰ３からわかるように、一部のＬＥＤモジュール１０は、複数の異なるストリングの構成要素であってもよい。パーコレーション閾値は、通常、ＬＥＤモジュール１０の総体積がシステム１の体積の２５〜５０％を構成する場合に生じる。より一般的には、パーコレーション閾値は、３０〜４０％の範囲内にある。
【００２６】
電流は、絶縁充填材料１２を通過することはできない。絶縁充填材料１２は、半透明であり、その結果、光が絶縁充填材料１２を通過することができる。本明細書において、半透明は、透明を含むこととして理解されたい。
【００２７】
絶縁充填材料１２は、固体を含んでもよい。絶縁充填材料１２は、熱硬化性、または他の方法による硬化性もしくは固化性材料を含んでもよい。絶縁充填材料１２は、例えば、ガラス、樹脂、シリコーン、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）またはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックを含んでもよい。あるいは、材料１２は、比較的低い半透明性を有する絶縁材料、例えば、石膏（プラスター）または透明な接着剤を有する紙（混凝紙）であってもよい。これらの実施例において、絶縁充填材料は、モジュールを含んでいるという点で照明システム１のモジュール含有部分と呼ばれることがある。
【００２８】
照明システム１が構成される複合材料は、特定の光効果を得るために追加の材料を含んでもよい。例えば、透明度を調整するために酸化チタン粒子が含まれてもよい（具体的には、酸化チタンの密度がより高くなると、結果として散乱がより多くなり、透明度がより低くなる）。同様に、ある色を得るために色素が含まれてもよく、あるいは燦めき効果を提供するために色づけされたまたは反射性の薄片もしくはビーズが含まれてもよい。
【００２９】
図１Ｂの照明システム１が構成される複合材料は、離散的なＬＥＤモジュール１０を半透明の絶縁充填材料１２と混合することによって作成されてもよい。続いて、材料を成型し、任意の所望の形状に設定して照明システム１を形成することができる。電源が１つまたは複数のストリングの遠位端においてＬＥＤモジュール１０（例えば、Ｐ１と表示されたストリングの遠位端にある１０−１および１０−２と表示されたモジュール）の両端間に接続される場合、ストリング（複数可）内部のモジュール１０が活性化される（すなわち、光を放射するようになる）。絶縁充填材料１２が半透明なので、照明システムは、全体として光を放射する。
【００３０】
代替の実施例において、充填材料１２は、半透明のシェルまたは容器の内部の流体（例えば、油、シリコーン油もしくはシリコーングリース）または気体（例えば、空気）であってもよい。これによって、経路を動的に形成することができ、その結果、動的な導電性経路が得られ、この経路を、容器またはシェルを振ることによって、または重力によって時間とともに変化させることが可能である。これらの実施例において、容器またはシェルは、モジュール含有部分と呼ばれることがある。
【００３１】
一部の実施例において、照明システム１は、ＬＥＤモジュール１０および他の導電性粒子が組み合わされた体積が、パーコレーション閾値を超えるように、ＬＥＤモジュール以外に導電性粒子を含んでもよい。これによって、ＬＥＤモジュール１０の数を低減することができ、同時にシステム１を通る導電性経路を維持することができる。
【００３２】
図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示すＬＥＤモジュールのうちの１つの第１の実施例を示す。
【００３３】
図１Ａのモジュール１０Ａは、モジュール本体１４、少なくとも１つのＬＥＤ１６、および１対のモジュール電極１８−１、１８−２を備える。
【００３４】
本実施例において、本体１４は、実質的に球形である。しかし、他の形状を有するモジュール本体が代わりに使用されてもよいことが後の説明から理解されるであろう。少なくとも１つのＬＥＤ１６が本体１４の内側に入れられている。モジュール本体１４の少なくとも一部は、ＬＥＤ１６によって放射された光がモジュール１０Ａの外側から見えるように半透明である。モジュール本体１４は、成型された絶縁材料で構成されてもよい。適切な材料は、ガラス、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＶＣなどのプラスチック、アルミナなどの透明なセラミック、またはプラスチック、ガラスもしくはセラミックのシェルを有する空気などの気体を含む。
【００３５】
一部の実施例において、本体１４は、２つの中実のまたは中空のアルミナ半球体から作られてもよい。モジュール電極１８は、半球体の表面に付着した金属パターンから形成されてもよい。アルミナは、非常に堅牢であり、熱伝導性もあるという点において有利である。
【００３６】
モジュール電極１８−１、１８−２の対は、モジュール本体１４の外部表面上に設けられる。本実施例において、モジュール電極１８−１、１８−２は、表面電極である。言いかえれば、モジュール電極１８−１、１８−２のそれぞれは、ある面積を有する表面を画成する。モジュール電極１８−１、１８−２のそれぞれは、モジュール本体１４の外部表面の異なる、別々の部分に設けられている。別の言い方をすると、モジュール電極１８−１、１８−２は、モジュール本体１４の表面の異なる部分を被膜、または被覆する。モジュール電極１８−１、１８−２は、これらに限定されないが、銅、銀、金、錫、アルミニウム、導電性セラミック、炭素、ニッケル、チタン、真鍮、または他の合金もしくは化合物を含む任意の適切な導電性材料を含むことができる。モジュール電極１８−１、１８−２は、透明であってもよく、例えば、銅、銀、および金の薄層もしくはメッシュ、または例えば、インジウム酸化チタン（ＩＴＯ）の層を含んでもよい。
【００３７】
モジュール電極の対の１８−１、１８−２のそれぞれは、一方のモジュール１８−１から他方の１８−２に延在する軸がモジュールの体積の中心点を通過する、または中心点に近接するように、モジュール１０Ａの体積の、異なる相対する側に設けられる。図２Ａの実施例（および実際に各図に示す他のモジュール１０）において、モジュール１０Ａの体積は、電極１８−１、１８−２、およびモジュール本体１４によって境界が定められる。しかし、モジュール本体を含まない一部の例示的なモジュールでは、モジュール１０の体積は、ＬＥＤが常にモジュールの体積の内部にある状態でモジュール電極およびＬＥＤによって境界が定められてもよい。
【００３８】
図２Ａのモジュール１０Ａ（および各図に示す他のモジュールの多く）において、モジュール電極１８−１、１８−２は、同じサイズである。モジュール電極１８−１、１８−２のそれぞれは、モジュール本体１４の外部表面の面積の半分よりもわずかに小さい面積までを覆うことができる。モジュール電極１８−１、１８−２は、電流がモジュール本体１４の内部を進むことなしには一方の電極１８−１から他方の電極１８−２に伝わることができないように互いに明確に区別される。
【００３９】
少なくとも１つのＬＥＤ１６は、ＬＥＤ１６のカソードがモジュール電極のうちの１つ、例えば１８−１と電気的に接続されるように、かつＬＥＤ１６のアノードがモジュール電極の対の第２の電極、例えば１８−２と電気的に接続されるようにモジュール１０Ａ内部に配置される。その結果、電圧が第１および第２のモジュール電極１８−１、１８−２の両端間に印加されると、電流は、第１のモジュール電極１８−１から第２のモジュール電極１８−２の方向にＬＥＤ１６を通って進むことができる。
【００４０】
図２Ａの実施例において、モジュール１０Ａは、複数の（本実施例では、２つの）ＬＥＤ１６−１、１６−２を備える。ＬＥＤ１６−１、１６−２は、逆並列（ａｎｔｉ−ｐａｒａｌｌｅｌ）の配置で設けられている。そのため、第１のモジュール電極１８−１は、第１のＬＥＤ１６−１のカソード、および第２のＬＥＤ１６−２のアノードに接続されている。第２のモジュール電極１８−２は、第１のＬＥＤ１６−１のアノードおよび第２のＬＥＤ１６−２のカソードに接続されている。この配置は、ＬＥＤ１６−１、１６−２の一方がモジュール１０Ａを通る電流の方向にかかわらず活性化されることを意味する。
【００４１】
複数のＬＥＤ１６がモジュール１０内部に設けられる場合、これらのＬＥＤ１６は、別個のＬＥＤパッケージ上に設けられてもよく、または代わりに、逆並列に接続されたダイ・セグメントを含む単一のＬＥＤパッケージ内に設けられてもよい。
【００４２】
モジュール１０は、任意の適切なサイズであってもよい。例えば、モジュール１０の体積は、およそ１ｃｍ３であってもよい。モジュール１０の体積は、照明システム１の体積を通過する導電性経路を作成するために必要なモジュールの数をある程度規定する。上で言及したように、一般に、システム１が構成される複合材料の体積の３０〜４０％は、ＬＥＤモジュール１０で構成されるべきである。より大きなモジュール１０を使用することによって、モジュール１０の数を低減することができ、それによって照明システム１の生成に関するコストを低減することもできる。しかし、モジュールのサイズは、複合材料で成型された照明システム１の部品に関する最小寸法も規定する。言いかえれば、より小さなモジュールを使用する場合、より狭いモールドが可能である。ある場合には、様々な異なるサイズのモジュール１０を利用することが好ましい場合がある。このように、照明システム１の大きなフィーチャに対してより大きなモジュール１０を使用することによって必要とするモジュール１０の数を比較的少なくしておくことができ、同時に、より小さなサイズのモジュール１０を使用することによって、より小さく、より精巧なフィーチャにすることもできる。
【００４３】
以降説明する様々なＬＥＤモジュール１０の実施例は、図２Ａを参照して説明したＬＥＤモジュール１０Ａと類似した多くの特徴を含む。これらの類似性は、以下の説明および添付図面から当業者には理解されるであろうが、明示的には述べない場合がある。しかし、関連する差異について説明する。
【００４４】
モジュール１０を流れる電流の方向にかかわらず照明を提供する効果は、モジュール１０Ｂ内部に、ＬＥＤ１６とともに、ブリッジ整流器２０を設けることによっても達成することができる。このことが図２Ｂでわかる。図２Ｂの実施例において、ブリッジ整流器２０は、標準のダイオードで構成されている。しかし、ＬＥＤ、または標準のダイオードとＬＥＤの組み合わせが代わりに使用されてもよい。
【００４５】
本実施例において、ブリッジ整流器２０の第１のダイオード２２−１のカソード、および第２のダイオード２２−２のアノードは、第１のモジュール電極１８−１と電気的に接続される。第３のダイオード２２−３のカソード、および第４のダイオード２２−４のアノードは、第２のモジュール電極１８−２と電気的に接続される。第１および第３のダイオード２２−１、２２−３のアノードは、ＬＥＤ１６のカソードに接続され、ブリッジ整流器２０の第２および第４のダイオード２２−２、２２−４のカソードは、ＬＥＤ１６のアノードと電気的に接続される。このように、第１および第２のモジュール電極１８−１、１８−２のどちらかで受け取られるいずれの電流も、ＬＥＤ１６のカソードに進むように仕向けられる。そのため、ＬＥＤ１６は、モジュール１０Ｂを流れる電流の方向にかかわらず活性化される。
【００４６】
ブリッジ整流器２０が構成されるダイオード２２は、個別部品であってもよく、あるいは複数の端子を有する１個のシリコン上に集積化されてもよく、またはＬＥＤ１６が設けられるパッケージと一体化されてもよい。
【００４７】
当業者には理解されるように、モジュール電極１８が可能な限り大きいことによって利点が得られる。具体的には、モジュール電極１８の表面積を増加させることによって、２つの異なるモジュール１０が物理的に接触するとき、あるモジュールのモジュール電極１８が隣接するモジュール１０のモジュール電極１８と直接に物理的接触する可能性が増大する。しかし、これによって、２つの異なるモジュール１０のモジュール電極１８が第３のモジュールの同じモジュール電極１８と直接に物理的接触する可能性も増大する。この状況おいて、電流は、第３のモジュールを流れる代わりに、第１のモジュールから第３のモジュールのモジュール電極のみを通って第２のモジュールに流れる可能性がある。そのため、第３のモジュールのＬＥＤは、活性化されない可能性がある。以降、この状況は、短絡と呼ばれ、望ましくないことがある。
【００４８】
したがって、２つの隣接するモジュールのモジュール電極が接触する可能性をできる限り大きくするように、同時に、短絡が生じる可能性をできる限り小さくするようにモジュール電極１８のサイズを選択することができるのが理想であることが理解されるであろう。
【００４９】
複数対のモジュール電極１８を設けることによって、モジュール電極１８の全体的な面積を増加させ、同時に短絡の可能性を許容しうるレベルに維持することが可能である。このことが、図３Ａでわかり、図３Ａではモジュール１０Ｃが２対のモジュール電極１８−１Ａ、１８−２Ａおよび１８−１Ｂ、１８−２Ｂを備える。本実施例において、モジュールは、単一のＬＥＤ１６とともに２つのブリッジ整流器２０−１、２０−２を備える。そのため、モジュール電極の極性にかかわらず、電流は、常に発光ダイオードのカソードに仕向けられる。
【００５０】
図３Ｂは、複数対のモジュール電極、１８−１Ａ、１８−２Ａおよび１８−１Ｂ、１８−２Ｂを有するモジュール１０Ｄの代替の実施例を示す。本実施例において、各対、１８−１Ａ、１８−２Ａおよび１８−１Ｂ、１８−２Ｂは、逆並列のＬＥＤの対、１６−１Ａ、１６−２Ａおよび１６−１Ｂ、１６−２Ｂと電気的に接続されている。
【００５１】
図３Ｃは、複数対のモジュール電極、１８−１Ａ、１８−２Ａおよび１８−１Ｂ、１８−２Ｂを含むモジュール１０Ｅの別の代替の実施例を示す。本実施例において、モジュール１０Ｅは、集積回路２４および単一のＬＥＤ１６を備える。ＬＥＤ１６のアノードおよびカソードは、モジュール電極、１８−１Ａ、１８−２Ａおよび１８−１Ｂ、１８−２Ｂのそれぞれが集積回路に接続されるように、集積回路に接続される。集積回路２４は、最も高い電圧を有するモジュール電極１８から最も低い電圧を有するモジュール電極（すなわち隣接するモジュール１０Ｅと接触しているモジュール電極１８の１つ）の方向に全電流をＬＥＤ１６を経由して流すように動作可能である。モジュール内部に集積回路２４を設けることによって、ＬＥＤ１６を個別にアドレスすること、調光することなどの機能性を追加することが可能になる場合がある。
【００５２】
図３Ａ〜３Ｃにおいて、モジュール１０のそれぞれは、モジュール電極の２つの対、１８−１Ａ、１８−２Ａおよび１８−１Ｂ、１８−２Ｂのみを含むように示される。しかし、モジュール１０は、３つ以上の対を含んでもよい。加えて、モジュール電極のサイズおよび形状は、同じであるとして示されているが、異なるサイズおよび形状のモジュール電極１８が代わりに使用されてもよい。例えば、モジュール電極１８は、モジュール本体１４の外部表面全体を実質的に覆うためにすき間なくぴったりとくっついた２つの異なる形状であってもよい。このように、モジュール電極の総計の面積が最大化されるが、個別のモジュール電極１６それぞれが比較的小さいので、短絡の可能性は低い状態に保たれる。
【００５３】
図３Ｃの集積回路２４は、２つ以上のＬＥＤ１６および／または１対のモジュール電極１８を備えるモジュール１０において使用されうることが理解されるであろう。
【００５４】
図４は、本発明による別のタイプのモジュール２６の実施例を示す。図４におけるモジュール２６は、以降端子モジュールと呼ばれる。
【００５５】
端子モジュール２６は、モジュール本体１４、および本実施例においては、本体１４内部に設けられた２つのＬＥＤ１６を備える。他の実施例において、端子モジュール２６は、ゼロ個または複数個のＬＥＤ１６を備えることができる。また、端子モジュール２６は、少なくとも１つのモジュール電極１８を備える。加えて、端子モジュール２６は、ドライバ回路（図示せず）と接続するためのドライバ・コネクタ２８も備える。ドライバ回路は、ドライバ・コネクタ２８を介して、適切な周波数、電圧、電流などで端子モジュール２６に電力を供給するように動作可能である。本実施例において、ドライバ・コネクタ２８は、単にワイヤのみを備える。しかし、ドライバ・コネクタ２８は、代わりにプラグ接続を受けるためのソケットを備えてもよいことが理解されるであろう。ドライバ・コネクタ２８は、少なくとも１つのダイオード１６と電気的に接続される。具体的には、本実施例において、端子モジュール２６は、２つのＬＥＤ、１６−１、１６−２を備え、ドライバ・コネクタ２８が、第１のＬＥＤ１６−１のアノード、および第２のＬＥＤ１６−２のカソードと電気的に接続される。第２のＬＥＤ１６−２のアノードおよび第１のＬＥＤ１６−１のカソードは、モジュール電極１８と電気的に接続される。
【００５６】
また、端子モジュール２６は、無線電力伝達のための受信装置を含んでもよい。これによって、突き出る電力ケーブルのない照明システムが可能となる。さらに、これによって、（複数の無線電力受信装置が照明システム１に設けられる例において）照明システム１の配置および／または配向を自由に行うことができる。
【００５７】
端子モジュール２６は、電流を、ドライバ・コネクタ２８に対して又はドライバ・コネクタから、１つもしくは複数のＬＥＤ１６を経由して、正確に流すためのブリッジ整流器（図示せず）または集積回路（図示せず）に加えて、１つまたは複数の追加の表面電極の対（図示せず）を含んでもよい。
【００５８】
図５は、モジュール１０のストリングを示し、ストリングの遠位端におけるモジュール１０それぞれのモジュール電極１８は、異なる端子モジュール２６のモジュール電極１８と直接に物理的接触している。
【００５９】
本発明による照明システム１は、システムの対向端部に位置する端子モジュール２６を含んでもよい。端子モジュール２６を適切な場所に置くことによって、電気エネルギーが通る経路に対してある制御が行われる。より具体的には、電気エネルギーは、最小の抵抗を提供する経路を通って進む。そのため、実質的に２つの端部端子２６間にある照明システム１の領域内に設けられたＬＥＤモジュールが明るくなる。
【００６０】
照明システム１は、システム内部の任意の適切な位置に配置される３つ以上の端子モジュール２６を含んでもよい。１つまたは複数の端子モジュール２６の対へのドライバ回路からの電流の流れを制御することによって、物体の全体にわたるモジュール１０の異なるストリングに沿って電流が流れるようにすることで照明効果を実現することができる。加えて、３つ以上の端子モジュール２６を設けることによって、一部のストリングが十分に機能していない場合に、モジュールの異なるストリングを使用できるようにすることで堅牢性が提供される。一部の実施例において、端子モジュール２６は、システムの周辺に位置してもよい。他の実施例において、１つまたは複数の端子モジュール２６は、システムの中央領域に配置されてもよく、１つまたは複数の他の端子モジュール２６は、周辺に配置されてもよい。例えば、単一の端子モジュール２６がシステムの中心に位置してもよく、複数のモジュールが周辺に位置してもよい。そうした実施例において、導電性経路は、システムの中心から始まり、縁部に向かって延在する。
【００６１】
ドライバ回路（図示せず）は、システム内部に成型されてもよく、それによってドライバ回路を幹線電力などの電源２７に接続するようにシステムから１本のワイヤのみが延在する必要がある。
【００６２】
照明システム１を通る導電性経路の形成は、２つの隣接するモジュール１０のモジュール電極１８間の偶発的で直接的な物理的接触に依存する。この直接的な物理的接触は、時々阻害される場合がある。これに対処するために、非対称導電性銀ペーストがモジュール電極１８に塗布されてもよい。このペーストは、任意選択で透明な、結合材料中に約２０％の銀粒子を含んでいてもよい。ペーストを有する２つのモジュール電極１８が互いに直接に物理的接触しているときに、１２０°Ｃの温度ステップによって銀接点が形成される。
【００６３】
また、２つの隣接するモジュール間の電気エネルギーの伝達の完全性を他の方法で保証する、または改善することができる。図６〜図８は、モジュール１０の１つまたは複数のストリングに沿った電気エネルギーの伝搬（または電気エネルギー）を改善することができるＬＥＤモジュール１０を示す。
【００６４】
図６は、図２Ａに示すものと実質的に同じモジュール１０Ｆである。しかし、図６では、モジュール１０Ｆは、永久磁気双極子を含む。磁気双極子は、２つのモジュール電極１８間に延在する軸と位置合わせされる。磁気双極子は、本体１４内部に含まれる永久双極子磁石によって提供されてもよい。２つのモジュール電極、１８−１と１８−２間の軸と位置合わせされた磁気双極子が存在することによって、隣接するモジュールが、それらのモジュール電極１８が互いに物理的に接触するように、互いに位置合わせされるようになる。加えて、両極を有する２つのモジュール電極１８が直接に物理的接触すると、磁力によってモジュール電極１８間に強い物理的接触が形成される。また、モジュールを磁気的に誘導して位置合わせすることによって、短絡の発生が低減される。
【００６５】
図６のモジュール１０Ｆは、代わりに１つのＬＥＤ１６のみを備えてもよい。磁極は、ストリング中の各モジュールが正確に位置合わせされ、その結果、カソード・モジュール電極（すなわちＬＥＤ１６のカソードに電気的に接続されるモジュール電極）が隣接するモジュール１０Ｆのアノード・モジュール電極１８に面するように、隣接するモジュール１０Ｆの位置合わせを補助することができる。その結果、電気エネルギーは、正確に配向されていないモジュールによって妨げられることなく、モジュールのストリングに沿って流れることができる。
【００６６】
磁化されたモジュール１０Ｆの使用によって、モジュール１０Ｆのある程度の自己組織化、または自己配向が誘起される。そのため、磁化がモジュール・ストリングの形成を補助する。その結果、電気エネルギーがモジュールのストリングに沿って流れることができるパーコレーション閾値に達するために必要なモジュール１０が少なくてもよい。
【００６７】
本発明による照明システム内部の磁化されたモジュール１０Ｆは、成型処理前に、または成型処理中に印加される、外部から印加される磁場によって位置合わせされてもよい。
【００６８】
図示されていないが、図６の磁化されたモジュール１０Ｆは、図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明したような、複数対のモジュール電極１８、ブリッジ整流器２０、および集積回路２４のうちの１つまたは複数を備えることができることを理解されるであろう。
【００６９】
図７Ａおよび図７Ｂは、代替のＬＥＤモジュール１０Ｇの概略の３次元図および断面図である。このモジュール１０Ｇ、さらに図８に示すモジュールは、隣接するモジュール１０Ｇのモジュール電極１８間の接続の形成を支援するように、さらに短絡の回避を補助するように適合された物理的形状を有する。
【００７０】
図７Ａおよび図７Ｂのモジュールは、２つの相対する平面電極を含む。本実施例において、モジュール１０Ｇは、扁平な円柱であって、円柱の高さ（すなわち平面間の距離）は、円柱の直径よりも小さい。平面電極の存在は、図７Ｃからわかるように、モジュール１０Ｇが組織的に配向して階層状のモジュールとなるのを補助する。
【００７１】
モジュール電極１８−１、１８−２は、モジュール１０Ｇの平坦面上に設けられる。電気エネルギー（すなわちＬＥＤ１６を活性化させる電気エネルギー）の有効な流れは、主に垂直方向のモジュール１０Ｇの階層間の方向であるが（図７Ｃ参照）、水平方向の電気エネルギーの伝搬は、主に短絡による。システムの上部および底部に端子モジュールを設けることによって、電気エネルギーを強制的に、主としてモジュールのストリングに沿って階層間の垂直方向に流すようにすることができ、それによって、ＬＥＤが明るくなる。成型前または成型中にモジュール１０Ｇを振ることによって、階層となる自己整合を促進することができる。
【００７２】
図７Ｃに示すように、２つのＬＥＤ１６は、モジュール１０Ｇ内部で逆並列の配置で設けられてもよい。あるいは、１つまたは複数のＬＥＤ１６は、図３Ｂに示したような１つまたは複数のブリッジ整流器または集積回路とともに設けられてもよい。また、モジュール１０Ｇは、複数対のモジュール電極１８を備えてもよい。
【００７３】
図７の実施例において、モジュールは円盤状であるが、モジュールは他の形状であってもよいことが理解されるであろう。う。例えば、モジュール１０Ｆは、立方形であってもよい。
【００７４】
他の実施例によると、対の一方のモジュール電極が凹面で、もう一方が凸面であるモジュール１０によって、モジュール１０のストリングの形成を容易にすることができる。そのため、モジュールの凸面のモジュール電極は、隣接するモジュールの凹面のモジュール電極内部に位置することができる。このようなモジュールは、正確に配向する可能性がより高くなり、モジュール電極間の物理的な直接的接触がより堅牢になる可能性がある。
【００７５】
図８は、凸面および凹面のモジュール電極を含むモジュール１０Ｈの図である。具体的には、モジュール１０Ｈは、モジュール電極が設けられうる４つの突出部３０、および他のモジュール電極が設けられる４つの凹部３２を備える四面体である。ＬＥＤの任意の適切な配置（図示せず）を使用することができる。
【００７６】
あるモジュールの突出部が隣接するモジュールの凹部に設けられるモジュール１０Ｈの形状によって、モジュール間の堅牢な相互接続が可能となる。このことが図８Ｂからわかり、この図８Ｂは、ストリングの２つのモジュール１０Ｈを示す。
【００７７】
一部の実施例において、モジュールは、凸面および凹面のモジュール電極が半永久的に（すなわち、押しばめ（ｐｕｓｈ  ｆｉｔ）、または「クリック止め（ｃｌｉｃｋ  ｆｉｔ）」によって）互いにかみ合うように成形されてもよい。そうしたモジュールのストリングは、絶縁材料と混合する前に組み立てられてもよい。
【００７８】
あるいは、モジュールまたはモジュール電極の表面処理を使用することによってモジュール１０の自己整合を促進することができる。例えば、疎水性のコーティングがモジュール１０に施されてもよく、充填材料１２は、水を主成分としてもよい。これによって、モジュールが直接に物理的接触する可能性が増加する。
【００７９】
上記の実施例において、モジュール１０は、本体１４、本体１４の表面上に設けられるモジュール電極１８を備える。しかし、一部のモジュールは、本体を省くことができる。上で言及したように、複合材料のパーコレーション閾値を決定する際に使用されうるモジュールの体積は、モジュール電極の位置、および体積内部に設けられるＬＥＤの位置によって境界が定められる。そうした実施例において、モジュール電極をモジュールのＬＥＤからさら遠くに延在させることによって、モジュールのサイズ（または体積）を増大させることができる。そうした実施形態において、モジュール電極は、任意の適切な形状のワイヤまたは表面電極を備えることができる。
【００８０】
他の実施例において、補足の半透明のシェル内部にモジュールを位置づけることによってモジュールのサイズを増大させることができる。シェルは、シェルの内側のモジュールのモジュール電極と物理的に接触する内部電極を有する。また、シェルは、内部電極と電気的に接続され、かつ新規の拡大したモジュールのモジュール電極を構成する外部電極を有する。端子モジュールは、（図４および図５において）実質的に球形であるとして単に示されているが、任意の適切な形状であってもよく、端子モジュールが使用されるＬＥＤモジュールと実質的に同じ形状であってもよい。
【００８１】
図９は、ＬＥＤモジュール１０Ｉの別の実施例の断面図である。モジュール１０Ｉは、モジュール１０Ｉ間の容量結合を使用して、隣接するモジュール１０Ｉから電気エネルギーを受け取り、隣接するモジュール１０Ｉに電気エネルギーを伝達するように構成される。本実施例において、モジュール電極１８は、モジュール電極１８上に設けられた薄い絶縁材料３６の層を含む。この絶縁材料３６の層は、２つの異なるモジュール１０Ｉのモジュール電極１８が直接に物理的接触しているとき、電荷が１つのモジュール電極１８から別のモジュールに進むことができないことを意味する。代わりに、極性が形成され、２つのモジュール電極１８の一方が負に帯電され、他方が正に帯電される。このことは、モジュールのストリングの全体にわたって生じ、電子が個々のモジュール１０Ｉを通って隣接するモジュールの正に帯電されたモジュール電極１８に向かって移動するにつれ、少なくとも１つの発光ダイオード１６−１、１６−２のうちの少なくとも１つが活性化される。
【００８２】
絶縁層３６は、モジュールの本体１４と一体的に形成されてもよい。言いかえれば、モジュール電極の導電性部分１８は、本体が構成される材料の層が導電性部分１８の表面上に設けられるように、本体１４内部に埋め込まれてもよい。本体１４を含まないモジュールを含む他の実施例において、絶縁層３６は、単にモジュール電極１８の導電性部分の表面上に設けられる絶縁材料のコーティングであってもよい。絶縁層３６は、例えば、ガラス、樹脂、シリコーン、ＰＭＭＡ、ＰＣもしくはＰＥＴなどのプラスチック、セラミック、または別の誘電体材料を備えてもよい。絶縁材料の層３６は、例えば、厚さが０．００１ｍｍから１ｍｍの間であってもよい。
【００８３】
図１０は、容量的に結合するモジュール１０Ｉのストリング、さらにある特定の時点における隣接するモジュール１０Ｉのモジュール電極１８間に形成される極性を示す。ＡＣ電源２７の極性が変化するとともに、モジュール電極の極性もまた変化することは明らかである。
【００８４】
図１０の実施例において、電源２７は、インダクタ２８と直列に接続されている。インダクタ２８のインダクタンスは、モジュール１０Ｉのストリングが共振周波数で駆動されるようにＡＣ電源２７の周波数と組み合わせて選択される。これによって、容量的に結合するモジュールのストリングの効率が増加する。
【００８５】
図１０において、電源２７に取付け、または、結合される端子モジュール３８は、図４を参照して説明したものと実質的に同じであってもよいが、モジュール電極の導電性部分１８上に設けられた絶縁材料の層３６を含んでもよい。
【００８６】
図９Ｂは、図９Ａの容量的に結合するモジュール１０Ｉの代替の実施例を示す。本実施例において、モジュール１０Ｊは、モジュール１０Ｊの共振周波数を電源２７の周波数にチューニングするためのインダクタ３６を含む。図には明示的に示されていないが、容量的に結合するモジュール１０Ｉ、１０Ｊ（すなわち、絶縁材料の層３６を含むモジュール電極を備えるモジュール）は、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図６、図７Ａ〜図７Ｃ、および図８Ａ〜図８Ｂを参照して説明したモジュールの特徴の一部を含んでもよいことが理解されるであろう。う。そのため、容量的に結合するモジュールは、平面モジュール電極、磁化されたモジュール電極、凹面と凸面が対応するモジュール電極、ブリッジ整流器、集積回路、および複数対のモジュール電極を含んでもよい。また、端子モジュール３８は、電源２７から電力を無線で受け取るように適応されてもよい。一部の実施例において、図１〜図８を参照して説明したモジュールはいずれも、シェルのモジュール電極の導電性部分がモジュールのモジュール電極１８と電気的に接触しているが、絶縁材料の層でカバーされている追加のシェルの内側にモジュールを位置づけることによって、容量結合するように改造されてもよい。
【００８７】
用語「備える」は、他の表面電極またはステップを除外せず、不定冠詞「１つの」（「ａ」）または「１つの」（「ａｎ」）は、複数を除外しないことが理解されるであろう。単一のプロセッサは、特許請求の範囲に列挙されるいくつかのアイテムの機能を履行することができる。ある手段が相互に異なる従属クレームで列挙されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示さない。クレームにおけるいずれの引用符号もクレームの範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【００８８】
クレームは、本出願において特徴の特定の組み合わせで策定されているが、本発明の開示の範囲は、いずれかのクレームにおいて現在特許請求されるものと同じ発明に関するかどうかにかかわらず、かつ親発明が軽減する同じ技術的問題のいずれかもしくはすべてを軽減するかどうかにかかわらず、本明細書で明示的にもしくは暗黙に開示されたいかなる新規な特徴または特徴のいかなる新規な組み合わせ、あるいは、それらのいかなる一般化形態をも含むことを理解されたい。出願人は、本出願、もしくは本出願から派生するいかなるさらなる出願の手続き中にそうした特徴および／または特徴の組み合わせに対して新しいクレームが策定されてもよいことをここに告知する。
【００８９】
以下の特許請求の範囲内にある他の変更形態および変形形態は、当業者にとって明らかであろう。
【図１Ａ】
2015500550.tif 000003
【図１Ｂ】
2015500550.tif 000004
【図２Ａ】
2015500550.tif 000005
【図２Ｂ】
2015500550.tif 000006
【図３Ａ】
2015500550.tif 000007
【図３Ｂ】
2015500550.tif 000008
【図３Ｃ】
2015500550.tif 000009
【図４】
2015500550.tif 000010
【図５】
2015500550.tif 000011
【図６】
2015500550.tif 000012
【図７Ａ】
2015500550.tif 000013
【図７Ｂ】
2015500550.tif 000014
【図７Ｃ】
2015500550.tif 000015
【図８Ａ】
2015500550.tif 000016
【図８Ｂ】
2015500550.tif 000017
【図９Ａ】
2015500550.tif 000018
【図９Ｂ】
2015500550.tif 000019
【図１０】
2015500550.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月6日(2014.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料を含む半透明部分を有する照明システムであって、
前記複合材料は、半透明の絶縁充填材料の中に埋め込まれた複数の離散的な発光ダイオード・モジュールを備え、
各発光ダイオード・モジュールは、発光ダイオード、および、少なくとも第１のモジュール電極と第２のモジュール電極とを備え、
前記第１のモジュール電極は、前記発光ダイオードのカソードと電気的に接続しており、かつ、前記第２のモジュール電極は、前記発光ダイオードのアノードと電気的に接続しており、
前記複合材料の単位体積当たりの離散的な発光モジュールの数量は、パーコレーション閾値を超えており、その結果、
前記複合材料の体積全体には、無作為に形成された導電性経路のネットワークがかけられ、
各導電性経路は、隣接する発光ダイオード・モジュールのストリングを備えており、
前記ストリング中の前記発光ダイオード・モジュールそれぞれの少なくとも１つのモジュール電極は、前記ストリング中の隣接する発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と直接に物理的接触しており、
その結果、電圧が前記ストリング両端間に印加される場合、前記ストリング中の各発光ダイオード・モジュールに電流が流れ、それにより、前記ストリング中の各発光ダイオード・モジュールの前記発光ダイオードを活性化する、
ことを特徴とする照明システム。
【請求項２】
各発光ダイオード・モジュールの前記モジュール電極は、モジュール電極間の体積を画成し、
前記発光ダイオードは、前記体積内部に位置し、
前記第１および第２のモジュール電極は、前記体積の相対する側の上にあり、
前記第１のモジュール電極と前記第２のモジュール電極との間に延在する軸が、前記体積の中心点を通過する、
請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
各発光ダイオード・モジュールは、本体を備え、
前記本体の少なくとも一部は、半透明であり、
前記発光ダイオードは、前記本体の前記半透明部分の中に包含され、
前記発光ダイオードによって放射された光は、前記本体の外側から検出することができ、かつ、
各発光ダイオード・モジュールの前記第１および第２のモジュール電極のそれぞれは、前記本体の外部表面上に設けられた表面電極を備える、
請求項１または２に記載の照明システム。
【請求項４】
各発光ダイオード・モジュールは、前記電圧の極性にかかわらず、
電圧差が前記第１および第２のモジュール電極の両端間に印加される場合、前記発光ダイオードまたは第２の発光ダイオードが活性化される、ように構成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項５】
各発光ダイオード・モジュールは、
前記発光ダイオードと、
前記第２の発光ダイオードと、を備え、
前記発光ダイオードの前記カソードおよび前記第２の発光ダイオードの前記アノードは、前記第１のモジュール電極と電気的に接続され、かつ、
前記第２の発光ダイオードの前記カソードおよび前記発光ダイオードの前記アノードは、前記第２のモジュール電極と電気的に接続されている、
請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
各発光ダイオード・モジュールは、
前記発光ダイオードと電気的に接続されたブリッジ整流回路であり、前記第１および第２のモジュール電極の両端間に印加される前記電圧差の前記極性にかかわらず、前記発光ダイオードが活性化されるブリッジ整流回路、または
集積回路であり、前記第１および第２のモジュール電極の両端間に印加される前記電圧差の前記極性を決定し、かつ、より高い電圧を有する前記モジュール電極から前記発光ダイオードの前記カソードへ電流を流す経路を定めるように構成された集積回路、
を備える、
請求項４に記載の照明システム。
【請求項７】
前記発光ダイオード・モジュールのそれぞれは、第３のモジュール電極および第４のモジュール電極を備え、
前記第３のモジュール電極が前記発光ダイオードの前記カソードと電気的に接続され、かつ、前記第４のモジュール電極が前記発光ダイオードの前記アノードと電気的に接続されているか、または、
前記第３のモジュール電極が別の発光ダイオードの前記カソードと電気的に接続され、前記第４のモジュール電極が前記別の発光ダイオードの前記アノードと電気的に接続されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項８】
各発光ダイオード・モジュールの前記モジュール電極は、平面電極を備えている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項９】
各発光ダイオード・モジュールの前記モジュール電極の一方は凹面形状であり、かつ、
各発光ダイオード・モジュールの他方のモジュール電極は凸面形状である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１０】
各発光ダイオード・モジュールは、前記第１のモジュール電極と前記第２のモジュール電極の間に延在する軸と実質的に位置合わせされた磁気双極子を備える、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記照明システムは、
少なくとも２つの端子モジュールを備え、
前記端子モジュールは、前記ストリングの対向端部において前記発光ダイオード・モジュールと直接に物理的接触しており、
前記端子モジュールは、
前記発光ダイオード・モジュールのモジュール電極と物理的接触しているモジュール電極と、
電源から電力を受け取るため、または、電源に電力を伝達するための電力伝達要素と、
を備える、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１２】
各発光ダイオード・モジュールの各モジュール電極は、絶縁層によってカバーされており、
電圧が前記ストリング両端間に印加される場合、直接に物理的接触している前記発光ダイオード・モジュールは、お互いに容量結合する、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
【国際調査報告】
2015500550.tif 000021
2015500550.tif 000022
2015500550.tif 000023