專利名稱：照明裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置，更具體地講，涉及采用薄層的薄型照明裝置， 該薄層具有電路和照明裝置并且能夠切割成各種形狀。
背景技術(shù)：
多種應(yīng)用中的、采用電路和光管理裝置的照明裝置在本領(lǐng)域中是已知 的。這類裝置包括光源和為光源以及某些光管理裝置(例如將光源產(chǎn)生的 光按所需方式進(jìn)行導(dǎo)向的反射器或擴(kuò)散片)供電的電路。具體地講，這類 裝置可用于嘗試以最小的空間占用來(lái)提供照明，尤其適用于光導(dǎo)裝置或光 管理裝置為薄型的情況。己知的發(fā)光裝置和設(shè)備主要用于提供照明，然 而，它們通常采用包含發(fā)光裝置(例如白熾燈設(shè)備或類似的發(fā)光裝置)的 大體積殼體。具體地講，諸如指示牌、槽型字和顯示器之類的應(yīng)用，(例 如)這些已知的照明裝置都占用了相對(duì)較大的空間。采用電路基板的發(fā)光裝置可以是其上帶有圖案化銅電路和元件安裝孔 的玻璃纖維基板。這類剛性電路板(即通常所說(shuō)的FR4電路板)采用了剛 性設(shè)計(jì)并被制造為非常堅(jiān)硬。因此，它們不適于安裝到不平坦的表面上。 柔性電路是存在的，它們通常是由膜(例如以商品名KAPTON聚酰亞胺膜出 售的那些膜)上的圖案化銅制成。這些電路具有柔韌性的優(yōu)勢(shì)，但也承受 更高的制造成本。此外，這些電路通常是通過(guò)分步重復(fù)圖案化方法制成 的。這種方法給對(duì)準(zhǔn)層上的特征物以及在層間進(jìn)行連接帶來(lái)了很大的困 難。因此，這種方法成本高昂而且需要高維護(hù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明整體涉及照明裝置及其制備方法。具體地講，本發(fā)明涉及具有LED陣列的照明墊。這些照明墊可以根據(jù)需要形成為柔性的、可切割為任 何尺寸的薄型復(fù)合膜。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括第一導(dǎo)體層；第一絕緣體層，其設(shè)置 在第一導(dǎo)體層上并且具有至少一個(gè)第一孔隙，該第一孔隙穿過(guò)第一絕緣體 層被限定于所述第一絕緣體層內(nèi)；第二導(dǎo)體層，其設(shè)置在第一絕緣體層上 并且具有至少一個(gè)第二孔隙，該第二孔隙穿過(guò)該第二導(dǎo)體層被限定于所述 第二導(dǎo)體層內(nèi)并被布置為與至少一個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)；和光控制層，其設(shè)置 在第二導(dǎo)體層上并且具有至少一對(duì)孔隙，該至少一對(duì)孔隙(包括第三孔隙 和第四孔隙)穿過(guò)光控制層被限制于所述光控制層內(nèi)，其中第三孔隙被布 置為與至少一個(gè)第二和第一孔隙對(duì)準(zhǔn)。在另一實(shí)施例中，制備照明裝置的方法包括將第一絕緣體層設(shè)置在 第一導(dǎo)體層上，第一絕緣體層限定穿過(guò)該第一絕緣體層的至少一個(gè)第一孔 隙；將第二導(dǎo)體層設(shè)置在第一絕緣體層上，該第一絕緣體層限定穿過(guò)該第 二導(dǎo)體層并被布置為與至少一個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)的至少一個(gè)第二孔隙；以及 設(shè)置光控制層，光控制層限定至少一個(gè)穿過(guò)該光控制層的第三和第四孔 隙，使得至少一個(gè)第三孔隙被布置為與至少一個(gè)第一和第二孔隙對(duì)準(zhǔn)。在又一個(gè)實(shí)施例中，照明裝置包括第一薄膜層，其具有光控制性 能；導(dǎo)體圖案，其設(shè)置在該第一薄膜層的側(cè)面上；以及至少一個(gè)光源，其 設(shè)置在該第一薄膜層的側(cè)面上并與導(dǎo)體圖案電連通。


圖1為本發(fā)明所公開照明裝置的實(shí)例的分解透視圖。 圖2為圖1所示裝置的分解側(cè)視圖。 圖3為圖l所示裝置的側(cè)視圖。圖4為圖1所示裝置的俯視圖，示出了圖1所示裝置的導(dǎo)體圖案之間 的位置關(guān)系(未示出發(fā)光裝置)。 '圖5為圖1所示裝置的俯視圖，示出了圖1所示裝置的導(dǎo)體圖案之間 的位置關(guān)系和該裝置的發(fā)光裝置。圖6為本發(fā)明所公開照明裝置的另一個(gè)實(shí)例的分解透視圖。圖7示出了沿圖6所示裝置的剖面線7-7截取的分解橫截面。 圖8示出了圖7所示裝置組裝后的剖視圖。 圖9為圖6所示裝置組裝后的透視圖。圖10為本發(fā)明所公開照明裝置的另一個(gè)實(shí)例的分解透視圖。圖11為圖10所示裝置處于組裝狀態(tài)下的透視圖。圖12為本發(fā)明所公開照明裝置的另一個(gè)實(shí)例的俯視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的特征在于照明裝置和制備這類裝置的方法，這類裝置為薄 型，從而可以提供與傳統(tǒng)技術(shù)中己知的發(fā)光裝置相比更薄、占用空間更少 的發(fā)光裝置，該裝置還能被方便地切割成各種形狀。這類照明裝置可應(yīng)用 于各種應(yīng)用中。這類應(yīng)用的一種應(yīng)用可為用于空間有限或者期望照明裝置 為薄型的情況。這類例子的一個(gè)例子可以包括照明指示牌，有時(shí)稱為"光 箱"。照明指示牌通常用于增強(qiáng)圖像和/或文字的顯示。照明指示牌的例子 可見于(例如)機(jī)場(chǎng)、公共交通車站、購(gòu)物中心和其他公共場(chǎng)所。這些指 示牌通常包括具有受光面的外罩，其中圖形(包括圖像和/或文字)位于該 受光面上。在裝置為平坦、至少基本平坦或彎曲的情況下，本發(fā)明所公開 的照明裝置都可通過(guò)將至少一個(gè)光源和透光性裝置包括在內(nèi)來(lái)改變這類照 明指示牌。本發(fā)明所公開的照明裝置可用于照明槽型字，其中可對(duì)本發(fā)明 所公開的照明墊進(jìn)行切割，以使其適合于槽型字的特定形狀并為槽型字提 供均勻的照明。另一個(gè)應(yīng)用為用于背光顯示器中，例如可用作活動(dòng)指示 牌、電視和計(jì)算機(jī)顯示器的液晶顯示器。另一個(gè)應(yīng)用為用于運(yùn)載工具中， 其中體積和重量的最小化是重點(diǎn)。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"運(yùn)載工具"在廣義上定義為運(yùn)送或傳送某些東西 的裝置?？衫谜彰餮b置的運(yùn)載工具的類型包括(通過(guò)非限制性實(shí)例)汽 車、卡車、公共汽車、火車、旅行車、船、飛行器、自行車等。另外，如本文所用，術(shù)語(yǔ)"光源"是指任何固態(tài)發(fā)光裝置，包括(通 過(guò)非限制性實(shí)例)LED、熒光燈或白熾燈、電致發(fā)光燈和其他類似的光源。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"透光性層"是指?jìng)鬏斂梢姽饣蚋淖兛梢姽鈧鬏斝再|(zhì)的任何材料。改變性質(zhì)的非限制性實(shí)例包括反射、折射、散射、衍射和干涉作用。
本文所公開的照明裝置可為指示牌、顯示器、運(yùn)載工具或建筑物應(yīng)用提供照明，這種裝置更薄、相對(duì)便宜、更有效率、照明均勻而且具有美學(xué)吸引力。這些照明裝置是由撓性材料形成的，該撓性材料允許照明裝置或
燈墊圍繞任何直徑(例如，lcm或2cm或5cm或10cm的直徑)的圓柱體進(jìn)行彈性變形。在許多實(shí)施例中，可將這些照明裝置以膜/層形式裝配到滾筒式裝置上，以形成連續(xù)網(wǎng)狀的照明燈墊，該照明燈墊可被切割為任何可用的尺寸或形狀，如在同時(shí)提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.(代理人檔案號(hào)No. 62995US002)中所述，該專利以引用方式并入本文。
這里要指出的是，除非另外指明，本公開所述實(shí)例中所記錄的所有份數(shù)、百分比和比率均以重量計(jì)。
當(dāng)諸如"在…上面"、"較高的"、"在…頂部"、"向上"、"在…之下"、"在…下面"、"較低的"和"向下"之類的術(shù)語(yǔ)用于該應(yīng)用以描述照明裝置中的組件的位置或取向時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)的使用僅出于方便的目的并假定照明裝置的觀察面是水平的且從上方觀察。這些術(shù)語(yǔ)無(wú)意于暗示成品照明裝置的任何所需取向或在成品裝置實(shí)際使用中提供的光或環(huán)境光所采取的任何所需取向。
在一個(gè)基本實(shí)施例中，該裝置包括能夠傳送電流的電路。該裝置包括
粘合到導(dǎo)電層的電絕緣層。這些層可以通過(guò)永久性粘合劑或以彼此可移除的方式進(jìn)行粘合?？梢酝ㄟ^(guò)多種方法進(jìn)行連接。在一些實(shí)施例中，通過(guò)機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)連接。也就是說(shuō)，在兩個(gè)單獨(dú)的層之間形成粘合，而且導(dǎo)電層并未化學(xué)沉積到電絕緣層上。例如，使用層合法或使用粘合劑將電絕緣層和導(dǎo)電層連接在一起。如上所述，該裝置可包括覆蓋多層電路的底部膜。該底部膜可以為附加的電絕緣層或單獨(dú)的聚合物膜，或?yàn)槎叩慕M合。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的照明裝置10的實(shí)例。所示裝置10具有第一層12，該第一層可以是柔性的或剛性的。在許多實(shí)施例中，第一層12是具有光反射特性的多層膜，例如反射器材料。要指出的是，反射器材料會(huì)賦予光多種特性，例如顏色或反射特性(即，鏡面反射)。反射器材料可以是反射鏡膜、不透明膜或能夠反射光的其他材料。適用的高反射率材料
的例子包括可購(gòu)自3M Company的Vikuiti 增強(qiáng)型鏡面反射(ESR)多層聚合物膜(Vikuiti Enhanced Specular Reflector (ESR) multilayerpolymeric film);使用0.4密耳厚的丙烯酸異辛酯-丙烯酸壓敏粘合劑將摻有硫酸鋇的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2密耳厚)層疊到Vikuiti ESR薄膜上所形成的薄膜，本文將這種層疊薄膜稱為"EDR II"薄膜；購(gòu)自Toray Industries, Inc.的E—60系歹U LumirrorTM聚酉旨月莫(E—60 seriesLumirror polyester film);購(gòu)自3M Company的光增強(qiáng)膜3635-100(LEF) (Light Enhancement Film 3635-100 (LEF));多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜，例如購(gòu)自 W. L.Gore & Associates, Inc.的那些膜；購(gòu)自Labsphere， Inc. 的 Spectralon 反身寸材料(Spectralon reflectancematerial);購(gòu)自Alanod Aluminum-Veredlung GmbH & Co.的Mirc/M陽(yáng)極氧化鋁膜(包括Miro 2 薄膜)(Miro anodized aluminum films(including Miro 2 film)); 購(gòu)自 Furukawa Electric Co. ，Ltd.的MCPET高反射率泡沫片材(MCPET high reflectivity foamed sheeting);以及購(gòu)自 Mitsui Chemicals, Inc.的White Refstar 薄膜(WhiteRefstar films)和MT薄膜(MT films)。如果層12與作為反射器的層16結(jié)合，那么它也可以是半透明的或透明的。
第一導(dǎo)體圖案14設(shè)置在第一層12的表面上。該導(dǎo)體圖案14可包括導(dǎo)電性油墨，例如銀墨；或薄型導(dǎo)體圖案，例如銅或鋁箔或者它們的組合
(例如含有銅或類似導(dǎo)電性金屬的電鍍導(dǎo)電性油墨)。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)體圖案14是按照所選圖案通過(guò)(例如)絲網(wǎng)印刷法、蔭罩法、照相平版印刷法、蝕刻法、燒蝕法或激光誘導(dǎo)熱成像法形成的。在許多實(shí)施例中，該導(dǎo)體圖案可由諸如銅或鋁箔之類的導(dǎo)電薄片形成，該導(dǎo)電薄片可通過(guò)
(例如)旋轉(zhuǎn)模切、激光圖案化、水射流切割或其他市售的切割方法，形成為(例如)連續(xù)化或圖案化的導(dǎo)電薄片。該導(dǎo)體圖案14可以為層合到第一層12表面上的單獨(dú)層，或作為另外一種選擇，可以為設(shè)置并固定在層12和16之間然后粘合在一起的單獨(dú)層。電路架構(gòu)可以包括如圖1所示格柵圖案的總線，或包括任何其他所需的圖案。裝置10還包括被構(gòu)造為與第一層14接合的第二層16。在一些實(shí)施例中，第二層16由透明聚酯膜，或任何其他可提供透光性的合適的膜(無(wú)論是透明的還是半透明的)構(gòu)成。在許多實(shí)施例中，層16為反射器膜，如上所述，它可以取代反射器基膜層12或增強(qiáng)該層。在一些實(shí)施例中，或者與第一層12的上表面接合的第二層16的底面，或者具有導(dǎo)體圖案14的第一層12的上表面包含粘合劑(可以具有透光性)，該粘合劑用于將第一層和第二層12、 16附連在一起。在許多實(shí)施例中，層12和層16層合到一起以形成一體的裝置。
第二層16包含第二導(dǎo)體圖案18，其構(gòu)造和組裝方式類似于上述第一導(dǎo)體圖案14。第二層16還包括一個(gè)或多個(gè)孔隙或通孔20，其經(jīng)過(guò)布置，使得在將第一層和第二層12和16連接在一起時(shí)，它們與第一導(dǎo)體圖案14的對(duì)應(yīng)部分對(duì)準(zhǔn)，從而可以從第二層16的上表面進(jìn)入第一導(dǎo)體圖案14，將結(jié)合圖2-5對(duì)此進(jìn)行更為詳盡的論述。
另外要指出的是，雖然層16示出為膜的形式，但它也可以是印刷層。
裝置10還包括一個(gè)或多個(gè)光源或照明源22，其可以是具有兩個(gè)觸體(即，陽(yáng)極和陰極)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)，但并不受限于此?？梢允褂玫腖ED的例子包括各種顏色的LED,例如白色、紅色、橙色、琥珀色、黃色、綠色、藍(lán)色、紫色或本領(lǐng)域中已知的任何其他LED顏色。LED也可以為根據(jù)所施加電能的極性而發(fā)出多種顏色光的LED類型，或者為發(fā)出紅外光或紫外光的LED類型。此外，LED可以包括各種類型的已封裝LED或裸露的LED晶粒，以及使用電路引線或線材的單片式電路板型裝置或架構(gòu)。如圖1所示，光源22經(jīng)過(guò)布置使得光源22的至少一部分位于孔隙20之上。這使得光源22的其中一個(gè)觸體通過(guò)孔隙20與第一導(dǎo)體圖案14接觸或電導(dǎo)通。光源22的另一個(gè)觸體與第二導(dǎo)體圖案18電連通。從而，電源(例如電壓源24)隨后可以跨接第一和第二導(dǎo)體圖案14和18，如圖所示，從而提供能量以驅(qū)動(dòng)光源22。
圖2為圖1所示裝置10的分解側(cè)視圖，并且類似的附圖標(biāo)記是指圖1中所示的相同元件。如圖2所示，第一層12包括設(shè)置在其上表面的一種或多種導(dǎo)體圖案14。在所示實(shí)例中，導(dǎo)體圖案14可以由鍍有銅或銅箔28的導(dǎo)電性油墨線路26構(gòu)成，如上所述。然后，如箭頭30所示，光源22的一部分可穿過(guò)孔隙20，與導(dǎo)體圖案14形成電連接或電連通。這里要指出的是，各圖中所示裝置10的各元件的尺寸并不是嚴(yán)格準(zhǔn)確的，它僅僅示出了本發(fā)明所公開的元件布置方式。因此，層12和16以及導(dǎo)體圖案14和18的厚度要大于在實(shí)施過(guò)程中所采用的厚度。因而，光源22的其中一個(gè)觸體穿過(guò)通孔20延伸(從而與導(dǎo)體圖案14接觸)出的距離是很小的，并且可以不需要從光源22延伸出的用于與導(dǎo)體圖案14接觸的凸起、伸出部或引線。作為另外一種選擇，可以將電阻器或電阻材料粘合或沉積在孔隙內(nèi)，以使得下接觸圖案與上接觸圖案接近。這將起到為每個(gè)LED提供限流電阻的額外功能的作用。作為另外一種選擇，可以選擇具有正溫度系數(shù)的電阻材料，這樣做的額外好處在于，可根據(jù)環(huán)境溫度或LED溫度進(jìn)一步限制每個(gè)LED電流。
圖3示出了圖1所示裝置10的組裝側(cè)視圖，示出了相連接的層12與層16。如上所述，各圖中的尺寸并非旨在示出確切的尺寸，并且光源與導(dǎo)體圖案14電接觸或電連通的間距是很小的。盡管如此，圖3仍通過(guò)光源22的一部分34與導(dǎo)體圖案14之間的連接32 (僅為示意性質(zhì)，并非旨在示出具體的物理連接)來(lái)示出電連接。光源22的另一部分36與導(dǎo)體圖案18電接觸或電連通。要指出的是，導(dǎo)體圖案14和導(dǎo)體圖案18可以如圖2和圖3所示進(jìn)行偏移，或者作為另外一種選擇，可將其中一個(gè)直接布置在另一個(gè)的上方。在這種情況下，可將孔隙20布置在導(dǎo)體圖案18內(nèi)，但要使其與導(dǎo)體圖案18的電路電絕緣，并且也要使其不影響導(dǎo)體圖案18的電路連續(xù)性。
要注意的是， 一個(gè)或多個(gè)光源22的光提取也可以通過(guò)在光源22上封裝、涂布或涂覆透光性膜得到增強(qiáng)，以通過(guò)(例如)消除LED/透光界面處的全內(nèi)反射來(lái)提高LED表面處的提取效率，和/或向光源22提供保護(hù)?？赏ㄟ^(guò)使用全內(nèi)反射在封裝材料或涂層內(nèi)引導(dǎo)光，從而通過(guò)提供均勻的光分布來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。此外，因反射和散射而散布于介質(zhì)內(nèi)部的漫射光可通過(guò)采用(例如)納米級(jí)微粒、玻璃微珠、金屬粉末、切碎的ESR或布拉格光柵來(lái)產(chǎn)生。介質(zhì)內(nèi)部的其他定向光分布可通過(guò)采用(例如)棱柱或微結(jié)構(gòu)化的表面、小透鏡陣列、成形肋或無(wú)規(guī)混亂的表面圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4為圖1所示裝置的示例性俯視圖，示出了圖1所示裝置的導(dǎo)電線路間的示例性位置關(guān)系(未示出光源)。具體地講，格柵狀導(dǎo)體圖案18位
于格柵狀導(dǎo)體圖案14上方，并且位于與孔隙20相同的高度上。如圖所示，孔隙20的布置方式使其在裝置10完成組裝時(shí)直接位于導(dǎo)體圖案14的上方。這表示為導(dǎo)體圖案14與孔隙20相交。
圖5示出了圖1和圖4所示裝置10的俯視圖，示出了導(dǎo)電線路和發(fā)光裝置或光源22間的位置關(guān)系(還可參見圖2和圖3)。如圖所示，每個(gè)光源22均具有設(shè)置在孔隙20上的一部分34，以穿過(guò)孔隙20實(shí)現(xiàn)光源與導(dǎo)體圖案14的連接。每個(gè)光源22的另一部分36被布置為與導(dǎo)體圖案18電連接。
示例性裝置10完成組裝時(shí)(如圖3所示)，例如，第一層12的光反射表面的作用是將光投射到遠(yuǎn)離第二層上表面的方向，如圖3所示。此外，通過(guò)使用格柵陣列或類似變體，可切割裝置10以形成所需的切割圖案。然后，只需在第一層和第二層之間跨接電源便可使光源22實(shí)現(xiàn)照明。在一個(gè)可選實(shí)例中，可以設(shè)想出，只需將電路圖案或線路印刷到光控制膜的兩個(gè)側(cè)面或表面上，便可實(shí)現(xiàn)裝置10。這將在一個(gè)面上形成(例如)電路的"正極"偵IJ，而在另一個(gè)面上形成電路的"負(fù)極"側(cè)。利用涂層片的絕緣性，通過(guò)將LED布置為通過(guò)孔隙20在電路之間連接，以形成交叉電路圖案。使用此方法便可具備生產(chǎn)燈墊的能力，該燈墊可切割成任何所需的圖案，然后只需將頂部上的任何一點(diǎn)與底部上的另一點(diǎn)連接便可實(shí)現(xiàn)照明。
在另一個(gè)替代形式中，可在薄片的單個(gè)側(cè)面上形成與裝置IO類似的結(jié)構(gòu)，方法是首先印刷或電鍍第一電路或?qū)w圖案；然后，將具有孔隙的介質(zhì)層印刷到第一電路的至少一部分上。接著，在介質(zhì)層的頂部設(shè)置第二印刷和電鍍電路。然后安裝照明源(如LED)，使其部分地穿過(guò)電介質(zhì)中的開口，以使得照明源同時(shí)與第一和第二導(dǎo)電層或圖案連接。
圖6-9還公開了根據(jù)本發(fā)明光源的又一個(gè)實(shí)例，其包括使用金屬箔而非導(dǎo)體圖案。圖6示出了具有多個(gè)層的照明裝置40的透視圖。第一導(dǎo)體層42可以由金屬箔(例如，銅箔或能夠制成p片或?qū)拥钠渌m合導(dǎo)體)構(gòu)成。設(shè)置在第一導(dǎo)體層42上的是第一電絕緣體或非導(dǎo)電層44。在一些實(shí)施例中，可以將另一個(gè)電絕緣或非導(dǎo)電層設(shè)置在第一導(dǎo)電層42的下方，從而將導(dǎo)電層42夾在兩個(gè)非導(dǎo)電層之間。第一電絕緣體層44包括一個(gè)或多個(gè)穿過(guò)該層的孔隙46。第一電絕緣體層44可以由任何已知的電絕緣體、或能夠制成薄片或?qū)拥碾娊橘|(zhì)、或光反射層構(gòu)成，如上所述。另外，層44可以在其一側(cè)或兩側(cè)上含有粘合劑，該粘合劑用于粘附層44以鄰接各層
(例如第一導(dǎo)體層42)。
裝置40還包括第二導(dǎo)體層48，該第二導(dǎo)體層設(shè)置在第一電絕緣體層44的上表面。第二導(dǎo)電層48包括穿過(guò)該層并且可以由金屬箔(例如，銅箔或能夠制成薄片或?qū)拥钠渌m合導(dǎo)體)構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)孔隙50?？紫?0和46被構(gòu)造為彼此對(duì)齊或?qū)?zhǔn)。最后，裝置40包括光學(xué)薄膜層52。光學(xué)薄膜層52可以由反射材料構(gòu)成或具有某些其他的光控制性質(zhì)，如上述的光反射膜。層52包括一對(duì)或多對(duì)孔隙54，每對(duì)孔隙54均包括第一孔隙56和第二孔隙58。第一孔隙56分別與第一導(dǎo)體層44和第二導(dǎo)電層50中的孔46和50對(duì)齊或?qū)?zhǔn)。圖6使用豎直虛線示出了此對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。因此，設(shè)置在層52的上表面、具有至少兩個(gè)端部的照明源(例如具有陽(yáng)極端和陰極端的LED)可以穿過(guò)孔隙56、 50和46與第一導(dǎo)體層42形成電接觸。光照明源的另一個(gè)端部可以穿過(guò)孔隙58與第二導(dǎo)體層48電連通。在一些實(shí)施例中，層52包括單個(gè)的大孔隙，該單個(gè)的大孔隙替代了由第一孔隙56和第二孔隙58組成的每對(duì)孔隙54。
裝置40還包括一個(gè)或多個(gè)光源或照明源60，它可以是具有兩個(gè)觸體
(即，陽(yáng)極和陰極)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)，但并不受限于此?？梢允褂玫腖ED的例子包括各種顏色的LED,例如白色、紅色、橙色、琥珀色、黃色、綠色、藍(lán)色、紫色或本領(lǐng)域中己知的任何其他LED顏色。LED也可以為根據(jù)是正向偏壓還是反向偏壓而發(fā)出多種顏色光的LED類型，或者為發(fā)出紅外光或紫外光的LED類型。此外，LED可以包括各種類型的已封裝LED或裸露的LED晶粒，以及使用電路引線或線材的單片式電路板型裝置或架構(gòu)。
要指出的是，第二導(dǎo)體層48的上表面或光學(xué)薄膜層52的底部表面都可以包含粘合劑，以將層48和52附連在一起。另外，將已組裝裝置40的各層層合到一起以實(shí)現(xiàn)一體化構(gòu)造。圖7示出了沿圖6所示裝置的剖面線7-7截取的分解橫截面，該剖面 線7-7延伸穿過(guò)裝置40的整個(gè)豎直截面距離。如圖所示，照明源60的一 部分62設(shè)置在已對(duì)準(zhǔn)的孔隙56、 50和46之上，以在部分62和第一導(dǎo)體 層42之間形成電導(dǎo)通。照明裝置60的另一部分64設(shè)置在孔隙58之上， 以在部分64和第二導(dǎo)電層48之間形成電導(dǎo)通。從而，電源(例如電壓源 66)隨后可以跨接第一和第二導(dǎo)體層42和48，如圖所示，從而提供能量 以驅(qū)動(dòng)照明源60。
圖8示出了圖7所示裝置40組裝后的剖視圖。如圖所示，圖8示出了 組裝后的裝置，示出了包括層42、 44、 48和52的多層結(jié)構(gòu)。如前所述， 各圖中的尺寸并非旨在示出準(zhǔn)確的尺寸，并且光源60與第一和第二導(dǎo)體層 42和48電接觸或電連通的間距數(shù)值是很小的。盡管如此，圖8仍示出了 光源60的部分62和64的連接部68和70分別與層42和48的電連接(僅 為示意性質(zhì)，并非旨在示出具體的物理連接)。
圖9為圖6所示裝置40組裝后的透視圖，示出了照明源60設(shè)置在裝 置40的上表面，并且跨接孔隙對(duì)56和58。
圖10為本發(fā)明所公開照明裝置80的另一個(gè)實(shí)例的分解透視圖。如圖 所示，裝置80包括載體膜82，該載體膜82可以是電絕緣的。設(shè)置在載體 膜82上的是一對(duì)或多對(duì)金屬箔帶84，例如銅箔帶。設(shè)置在膜82和金屬箔 帶84上的是光控制膜86，例如反射膜(例如，本文此前所討論的任何反 射膜)。膜86包含至少第一孔對(duì)88或89，孔對(duì)88或89中的每個(gè)孔與金 屬箔帶對(duì)84中各自的金屬箔帶對(duì)準(zhǔn)。然后，可將照明源(例如圖11中所 示的LED 90)設(shè)置在孔對(duì)88的上方，以分別連通已連接金屬箔帶84的電 源的正電位和負(fù)電位。
圖11為圖10所示裝置處于組裝狀態(tài)下的透視圖。
這些圖還示出層86包括與各自的箔條對(duì)84相應(yīng)地對(duì)準(zhǔn)的至少兩對(duì)或 更多對(duì)孔，這些箔條對(duì)可通過(guò)導(dǎo)體92 (在層86的上面或下面)跳接，從 而為與箔條對(duì)84電連通的一個(gè)或多個(gè)附加光源組供電。因此，可將裝置 80制成薄片并切割為所需的尺寸，并且具有適當(dāng)數(shù)目的導(dǎo)體跳線92的該 裝置只需要一個(gè)電源或進(jìn)路連接94，即可為該切割薄片中的所有LED供 電。要指出的是，可將裝置80的各層層合到一起，并設(shè)置LED附連電連接。
本文所公開的裝置可以包括如各圖所示的多個(gè)導(dǎo)電層和絕緣層，這取 決于每個(gè)裝置上所需電路的性質(zhì)或電路數(shù)量。例如，可以在兩個(gè)附加導(dǎo)電 層之間層合另外的絕緣層，以在每個(gè)裝置上形成第二條電路。
圖12為本發(fā)明所公開照明裝置100的另一個(gè)實(shí)例的俯視圖?？梢允褂?銀基導(dǎo)電性油墨將該裝置100印刷到反射膜102上以形成導(dǎo)體圖案104。 然后，可采用標(biāo)準(zhǔn)的電化學(xué)電鍍工藝將銅電鍍到導(dǎo)電性油墨上。可以將光 源(例如LED)跨焊在間隙106上，以形成可從任意一端供電的并聯(lián)電 路。采用這種方法，通過(guò)電鍍工藝將電路的導(dǎo)電率從印刷油墨的5.5Q提 高到含有鍍層的油墨的0.5Q。較高的導(dǎo)電率允許安裝和點(diǎn)亮整個(gè)LED 串，而僅通過(guò)印刷制成的電路只能明亮地點(diǎn)亮前1個(gè)或前2個(gè)LED。此電 路構(gòu)建在如前所述的反射膜上。
上述示例性結(jié)構(gòu)和方法可按照?qǐng)D示方法或結(jié)合圖示方法使用。也就是 說(shuō)，替代形式可以包括由銅箔制成的下部導(dǎo)體圖案和印刷于光學(xué)薄膜上的 上部電路或?qū)w圖案。在另一個(gè)替代形式中，下部電路可以是電路圖案， 而上部電路可以是銅箔。
要指出的是，可以采用鋁箔或其他導(dǎo)電金屬箔來(lái)代替用于導(dǎo)體圖案或 層的銅箔。此外，還可以設(shè)想出使用涂覆有金屬導(dǎo)體的聚酯來(lái)代替箔。而 且，可以使用層合在一起的膜或印刷于彼此頂部的涂層制成本發(fā)明所公開 的所有層。
本文所述的照明裝置會(huì)形成相對(duì)較薄的照明裝置，尤其適用于期望照 明元件的厚度實(shí)現(xiàn)最小化的那些照明應(yīng)用。在一些實(shí)施例中，照明裝置或 墊(不包括光源)的總厚度范圍為從100微米至2000微米，或從100微米 至1000微米，或從250微米至750微米。形成本文所述照明裝置或墊的多 個(gè)層可以具有任何可用的厚度。在許多實(shí)施例中，導(dǎo)體層的厚度范圍為從 10微米至50微米，或從20微米至30微米，并且絕緣體層和/或光控制層 (包括10至30微米的可選粘合劑層)的厚度范圍均為從25微米至250微 米，或從25微米至150微米。在許多實(shí)施例中，光源是厚度范圍從75微 米或更大厚度開始的LED。本文所述的照明裝置會(huì)形成能夠切削成各種所需形狀的照明裝置。這 些形狀可以包括線性形狀或更復(fù)雜的形狀。這類照明裝置適用于照明表面 的多種應(yīng)用，例如運(yùn)載工具的內(nèi)表面或外表面。此外，本發(fā)明所公開的照 明裝置可用于其他應(yīng)用，例如建筑物的內(nèi)部或外部照明、背光照明指示牌 和顯示器，如前所述。
本文所述的照明裝置可以具有一個(gè)或多個(gè)向光源供電的電路。在許多 實(shí)施例中，這些電路是并聯(lián)電路。在一些實(shí)施例中，電路為多條并聯(lián)電 路，其允許沿照明裝置或墊的長(zhǎng)度和/或?qū)挾惹懈钫彰餮b置或墊，同時(shí)仍允 許電路電連接至電壓源并為光源供電。
本文所述的照明裝置適用于通常設(shè)置有照明設(shè)備(例如頂燈、手套箱 燈、地面照明燈、地圖燈、鏡燈、裝飾燈、后窗剎車燈等)的運(yùn)載工具的 任何表面上。而且，本文所述的照明裝置適用于現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)將難 以應(yīng)用或不實(shí)用的地方。由于該裝置的薄型構(gòu)造以及光源的構(gòu)造，因此本 發(fā)明的照明裝置可安裝在有限空間內(nèi)。此外，可將本發(fā)明所公開的照明裝 置安裝到包括指示牌箱、槽型字等在內(nèi)的廣告燈箱中。由于本文所述的照 明裝置具有柔性的構(gòu)造，因此可將其安裝到曲面上。
本文所述的照明裝置也適用于顯示器應(yīng)用。這些照明裝置作為液晶顯
示器面板的背光源或邊燈尤其有用，同樣可用于廣告顯示器、電視機(jī)、DVD
或計(jì)算機(jī)顯示器應(yīng)用。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，本文所述組件的各種組合可以形成適合 的照明裝置。例如，期望本發(fā)明所公開的裝置可以由其他撓性材料制成， 也期望導(dǎo)電區(qū)、導(dǎo)電層和導(dǎo)電圖案由撓性材料構(gòu)成。例如，聚對(duì)苯二甲酸
乙二醇酯(PET)或聚酰胺上的銅蝕刻電路，例如那些可以商品名"柔性電 路"(Flexible Circuits)得自3M Company的電路。透明導(dǎo)電區(qū)也可通過(guò) 將濺射涂膜銦錫氧化物(ITO)圖案化到聚酯膜上制成(可購(gòu)自CP Films, Inc. ， Martinsville Virginia)。用于形成導(dǎo)電區(qū)圖案的另一個(gè)選 擇是在涂覆有ITO的聚酯完整薄片上激光燒蝕或蝕刻圖案。
可進(jìn)一步設(shè)想出，以后可將本發(fā)明所公開的照明裝置模制成各種照明 人工制品，包括(但不限于)按鈕、咖啡杯、交通照明燈、窗外殼、車身 防擦條、保險(xiǎn)杠外罩、家具、工作臺(tái)面、馬桶座圈、淋浴門等?？筛M(jìn)一步設(shè)想出，本發(fā)明所公開的照明裝置可以選擇性地涂覆其他
合適的材料以保護(hù)LED并提供折射率匹配，這些材料包括丙烯酸類樹脂、
聚乙烯醇縮丁醛聚合物、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂或硅樹脂等?？梢杂寐?元件填充樹脂，例如玻璃微珠、二氧化硅顆粒、纖維或顏料。
雖然各圖中示出的照明裝置將裝置示出為基板上平面的制品，但應(yīng)當(dāng) 理解，也可將該裝置構(gòu)造為彎曲狀制品。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，可 以將各種光管理裝置組合與各種光源構(gòu)造一起使用以制備照明裝置。另 外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，可將本文所示的整體結(jié)構(gòu)裝入殼體。
本文所述照明裝置的光學(xué)性能可以進(jìn)一步通過(guò)利用額外的光控膜或?qū)?br> 來(lái)增強(qiáng)。適用于本文所述的照明裝置的光管理裝置包括用于眩光和反射 管理的光控制膜、棱柱增亮膜、擴(kuò)散膜、反射膜、反射型偏振器增亮膜、 反射器和轉(zhuǎn)向膜、以及液晶顯示器面板。
另外要指出的是，本文所述裝置的整體構(gòu)造可以在其正面或背面上含 有粘合劑，以將該裝置附連到某些其他結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還以引用方式并入了提交于2006年3月10日名稱為 "ILLUMINATION DEVICES AND METHODS FOR MAKING THE SAME"(照明裝 置及其制備方法)的待審PCT專利申請(qǐng)?zhí)朥S2006/008781。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解到，用于本文所述裝置的光源可以多種形 式提供。光源可以是(例如) 一種或多種LED的線性或非線性陣列，或是 諸如熒光燈或白熾燈、電致發(fā)光燈等其他光源形式。在其他實(shí)例中，可以 使用LED燈矩陣或格柵。在一些實(shí)例中，燈可以是彩色的。在另一些其他 實(shí)例中，照明裝置可以具有不止一個(gè)光源。光源可以包括調(diào)光式控制、開/ 關(guān)控制、色彩控制等。
按照前文所述，本發(fā)明提供了薄型、高效、照明均勻而且具有美學(xué)吸 引力的照明裝置。另外，本發(fā)明所公開照明裝置還提供易用性，例如可以 輕松連接至表面(例如，汽車車窗和其他內(nèi)部或外部表面或顯示器表 面)。
上述提供的詳細(xì)實(shí)例，其目的僅在于進(jìn)行舉例說(shuō)明和描述，并非是限 制本發(fā)明。因此可以設(shè)想出，本發(fā)明涵蓋了屬于上述公開基本基礎(chǔ)原理和附加權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的任何其他修改形式、變型形式或等同形 式。
權(quán)利要求
1. 一種照明裝置，包括第一導(dǎo)體層；第一絕緣體層，其設(shè)置在所述第一導(dǎo)體層上，并且具有至少一個(gè)第一孔隙，所述第一孔隙穿過(guò)所述第一絕緣體層被限定于所述第一絕緣體層內(nèi)；第二導(dǎo)體層，其設(shè)置在所述第一絕緣體層上，并且具有至少一個(gè)第二孔隙，所述第二孔隙穿過(guò)所述第二導(dǎo)體層被限定于所述第二導(dǎo)體層內(nèi)，并且被布置為與所述至少一個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)；光控制層，其設(shè)置在所述第二導(dǎo)體層上，并且具有至少一對(duì)孔隙，所述至少一對(duì)孔隙穿過(guò)所述光控制層被限定于所述光控制層內(nèi)，并且包括第三孔隙和第四孔隙，其中所述第三孔隙被布置為與所述至少一個(gè)第二孔隙和第一孔隙對(duì)準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括至少一個(gè)光源，其具有穿過(guò)所述第一、第二、第三孔隙與所述至少 一個(gè)第一導(dǎo)體電連通的第一部分，和穿過(guò)所述第四孔隙與所述至少 一個(gè)第二導(dǎo)體電連通的第二部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo) 體中的至少一個(gè)包括由銅、銀、金、鋁、鈀和鈦中的至少一個(gè)構(gòu)成 的金屬導(dǎo)體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述裝置呈基本上平面的形 狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述裝置為彎曲狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，所述照明裝置與照明指示牌、建 筑物、運(yùn)載工具或顯示器結(jié)合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的照明裝置，其中所述光控制層為光反射層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光控制層為聚合物反射 鏡膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述光控制層為光透明層， 并且所述第一絕緣體層為光反射層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中所述第一絕緣體層包括多 個(gè)第一孔隙，其穿過(guò)所述第一絕緣體層被限定于所述第一絕緣體層 內(nèi)；和多個(gè)第二孔隙，其穿過(guò)所述第二導(dǎo)體層被限定，并且被布置 為與所述多個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)；以及多個(gè)第三孔隙和多個(gè)第四孔隙， 其被限定在所述光控制層內(nèi)，其中所述多個(gè)第三孔隙與所述多個(gè)第 二孔隙對(duì)準(zhǔn)。
11. 一種制備照明裝置的方法，包括 將第一絕緣體層設(shè)置在第一導(dǎo)體層上，所述第一絕緣體層限定穿過(guò) 所述第一絕緣體層的至少一個(gè)第一孔隙；將第二導(dǎo)體層設(shè)置在所述第一絕緣體層上，所述第一絕緣體層限定 穿過(guò)所述第二導(dǎo)體層并且被布置為與所述至少一個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)的 至少一個(gè)第二孔隙；以及設(shè)置光控制層，所述光控制層限定穿過(guò)所述光控制層的至少一個(gè)第 三和第四孔隙，使得所述至少一個(gè)第三孔隙被布置為與所述至少一 個(gè)第一和第二孔隙對(duì)準(zhǔn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，還包括 在所述光控制層的上表面上設(shè)置至少一個(gè)光源，使得所述光源的第 一部分穿過(guò)所述第一、第二、第三孔隙與所述至少一個(gè)第一導(dǎo)體電 連通，并且使所述光源的第二部分穿過(guò)所述第四孔隙與所述至少一 個(gè)第二導(dǎo)體電連通。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述光控制層為光反射層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述光控制層為聚合物反射鏡 膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一絕緣體層包括多個(gè)第一孔隙，其穿過(guò)所述第一絕緣體層被限定于所述第一絕緣體層內(nèi)； 和多個(gè)第二孔隙，其穿過(guò)所述第二導(dǎo)體層被限定，并且被布置為與 所述多個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)；以及多個(gè)第三孔隙和多個(gè)第四孔隙，其被限定在所述光控制層內(nèi)，其中所述多個(gè)第三孔隙與所述多個(gè)第二孔 隙對(duì)準(zhǔn)。
16. —種照明裝置，包括 第一薄膜層，其具有光控制性能；導(dǎo)體圖案，其設(shè)置在所述第一薄膜層的側(cè)面上；和至少一個(gè)光源，其設(shè)置在所述第一薄膜層的所述側(cè)面上并且與所述導(dǎo)體圖案電連通。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置，其中所述第一薄膜層為光反射 膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置，其中所述導(dǎo)體圖案為印刷導(dǎo)電性 油墨、金屬線路、層合的圖案化導(dǎo)體或它們的組合中的至少一個(gè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置，其中所述至少一個(gè)光源包括多個(gè) 發(fā)光二極管。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置，還包括設(shè)置在所述第一薄膜層的 第二側(cè)面上的第二導(dǎo)體圖案，其中所述第二側(cè)面與所述第一側(cè)面相 對(duì)，并且所述光源與所述第二導(dǎo)體圖案電連通。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的照明裝置，還包括設(shè)置在所述光源和所述導(dǎo) 體圖案之間的聚合物光反射膜。
全文摘要
本發(fā)明整體涉及照明裝置及其制備方法。具體地講，所述裝置包括第一導(dǎo)體層；第一絕緣體層，其設(shè)置在所述第一導(dǎo)體層上并且具有至少一個(gè)第一孔隙，所述第一孔隙穿過(guò)所述第一絕緣體層被限定于所述第一絕緣體層內(nèi)；第二導(dǎo)體層，其設(shè)置在所述第一絕緣體層上并且具有至少一個(gè)第二孔隙，所述第二孔隙穿過(guò)所述第二導(dǎo)體層被限定于所述第二導(dǎo)體層內(nèi)并被布置為與所述至少一個(gè)第一孔隙對(duì)準(zhǔn)；和光控制層，其設(shè)置在所述第二導(dǎo)體層上并且具有至少一對(duì)孔隙，所述至少一對(duì)孔隙穿過(guò)所述光控制層被限定于所述光控制層內(nèi)，并且包括第三孔隙和第四孔隙，其中所述第三孔隙被布置為與所述至少一個(gè)第二和第一孔隙對(duì)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G02B6/12GK101523261SQ200780037350
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者埃倫·O·艾利恩, 約翰·R·戴維, 羅納德·S·斯蒂爾曼, 邁克爾·A·梅斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司