一体成形LEDライトワイヤ
【課題】可撓性であるとともに、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの全方向からの、滑らかな、均一な照明効果を提供する改善された一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに対する需要がある。
【解決手段】LEDライトワイヤの全ての方向から滑らかで均一な照明効果を提供する、可撓性な、一体的に成形された一体成形発光ダイオード(LED)ライトワイヤ。前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、導電性素材から成形された第1及び第2バス構成要素を具備する導電性支持体(201)を具備する。
【解決手段】LEDライトワイヤの全ての方向から滑らかで均一な照明効果を提供する、可撓性な、一体的に成形された一体成形発光ダイオード(LED)ライトワイヤ。前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、導電性素材から成形された第1及び第2バス構成要素を具備する導電性支持体(201)を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
これは、2006年9月12日に出願された、35U.S.C.119(e)節の下の米国仮特許出願整理番号第60/844,184号の優先権を主張する実用新案出願である。その全体は、引用によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
この出願を通して、いくつかの開示が引用される。これらの引用された開示の内容は、引用によってこの出願に組み込まれる。
【0003】
本発明は、ライトワイヤ、及び、より詳細には、発光ダイオード(「LED」)を具備する一体的に成形された一体成形のライトワイヤ、及びそのようなライトワイヤを製造するシステム及び工程に関し、前記LED及び関連付けられた回路は、機械的損傷及び水及び埃のような環境の危険から保護される。
【背景技術】
【0004】
従来の白熱又はLEDライトワイヤは、種々の屋内及び屋外の装飾的又は装飾用の照明の応用で通常に使用されている。例えば、そのような従来のライトワイヤは、休祭日看板を作成する、ビルディング又は港のような建築構造物の輪郭を描く、及び車の下の照明システムを構成するのに使用される。これらのライトワイヤは、夜、又は、給電停止、浸水及び火事によって発生した煙及び化学かぶり(chemical fog)のような状況によって、通常の環境照明の可視性が不十分であるときに、可視性及び情報伝達を強化するのを補助する非常灯としても使用される。
【0005】
従来のLEDライトワイヤは、少ない電力を消費し、より長い寿命を示し、製造が比較的廉価であるとともに、白熱灯電球を使用する光チューブと比較してより設置が容易である。LEDライトワイヤは、ネオン光チューブの実行可能な置換物として、より多く使用されている。
【0006】
図1内に図示されるように、従来のライトワイヤ100は、たわみ線101によって一緒に接続されるとともに、保護チューブ103内にカプセル化された(encapsulated)、白熱灯電球又はLEDのような複数の光源装置102を具備する。電源105は、たわみ線101を通って流れ、光源装置102を照明させるとともに、照明されたワイヤの効果を生成させる電流を生成する。光源装置102は、直列に、並列に、又はそれらの組み合わせで接続される。また、光源装置102は、ストローブ、フラッシュ、チェース又はパルスのような、光パターンの組み合わせを生成するために、個々の光源装置102は、選択的にスイッチオン又はオフされうるような仕方で、制御機器と接続される。
【0007】
従来のライトワイヤでは、保護チューブ103は、従来、内部回路(例えば光源装置102、たわみ線101)を収容する中空の、透明な又は半透明チューブである。保護チューブ103及び内部回路の間に空隙があるので、保護チューブ103は、ライトワイヤに直接印加される機械重量のような、過度の負荷のための機械的損傷に対しては、前記ライトワイヤを殆ど保護しない。さらに、保護チューブ103は、内部回路を、水及び埃のような環境の危険から充分に保護しない。結果として、これらの、保護チューブ103を伴う従来のライトワイヤ100は、屋外使用、特に、前記ライトワイヤが極端な天気及び/又は機械的誤用にさらされたときに、不適切であることが発見される。
【0008】
従来のライトワイヤでは、たわみ線101のようなワイヤは、光源装置102を一緒に接続するのに使用される。製造の用語では、これらのライトワイヤは、従来は、はんだ又は圧着方法を使用して半組み立てされるとともに、次いで、従来のシート又は硬質のラミネート加工工程を介して、保護チューブ103内にカプセル化される。そのような製造処理は、労働集約的であるとともに、信頼性が低い。さらに、そのような処理は、ライトワイヤの可撓性(flexibility)を減少する。
【0009】
上記で言及された従来のライトワイヤ及びその製造に関連する、上記で言及の制限に対応して、LEDライトストリップは、増大する複雑度及び保護を伴い開発されている。これらのLEDライトストリップは、印刷された回路を具備する支持基板上に搭載されるとともに、別の電導体(例えば、2つの別の導電性バス構成要素)に接続される複数のLEDを具備する回路を具備する。前記LED回路及び電気的導体は、(ガス気泡を具備しうる)内部空洞又は不純物のない保護用封入剤(encapsulant)内にカプセル化されるとともに、電源に接続される。これらのLEDライトストリップは、複雑なLED回路組み立て工程及び柔軟なラミネート加工処理を具備する自動化されたシステムによって製造される。これらのLEDライトストリップ及びその製造の実施例は、全てが「Integrally Formed Linear Light Strip With Light Emitting Diode」という名称の付された米国特許番号第5,848,837号、第5,927,845号及び第6,673,292号、「Automated System For Manufacturing An LED Light Strip Having An Integrally Formed Connected」という名称の付された米国特許番号第6,113,248号と、及び、「Method of Manufacturing a Light Guide」という名称の付された米国特許第6,673,277号で検討されている。
【0010】
これらのLEDライトストリップは、機械的損傷及び環境の危険からはより良好に保護されるが、これらのLEDライトストリップは、その内部LED回路を構成するために、支持基板及び2つの別の導電性バス構成要素のような、追加の別の部品を必要とする。また、これらのLEDライトストリップを製造するためには、複雑なLED回路を組み立てるとともに、保護用封入剤内の内部空洞及び不純物を苦労して除去するために、精製段階のような追加の製造段階、及び設備が必要である。そのような追加的な工程、部品及び設備は、製造時間及びコストを増大する。
【0011】
それに加えて、ちょうど上記で検討された従来のライトワイヤのように、これらのLEDライトストリップは、一方向の光方向のみを提供する。さらに、前記LED回路及びラミネート加工処理の複雑度は、前記LEDライトストリップを、硬すぎて曲がらなくしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開2002−057371号公報
【特許文献2】実願昭60−065628号
【特許文献3】国際公開第2002/089222号
【特許文献4】米国特許番号第5,848,837号
【特許文献5】米国特許番号第5,927,845号
【特許文献6】米国特許番号第6,673,292号
【特許文献7】米国特許番号第6,113,248号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
上記に鑑み、前記技術をさらに改善する必要が存在する。詳細には、可撓性であるとともに、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの全方向からの、滑らかな、均一な照明効果を提供する改善された一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに対する需要がある。一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤを生産するのに要求される別の部品の数を低減する必要もある。さらに、より少ない工程、部品、及び設備を要求するとともに、それ故、低コストの自動化された処理によって製造されうるLEDライトワイヤに対する需要もある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合された第1及び第2バス構成要素を具備する導電性支持体を具備する。第1及び第2電気的接点を具備する少なくとも1つの発光ダイオード(LED)は、電力を引き込むとともに、前記第1及び第2バス構成要素に機械的安定性を追加するように、前記第1及び第2バス構成要素上に搭載される。前記第1及び第2バス構成要素は、前記LEDが搭載される前に互いに接続される。前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、基板(substrate)なしに成形される。
【0015】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、封入剤は、前記第1及び第2バス構成要素、及び前記少なくとも1つのLEDを完全にカプセル化する。
【0016】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記封入剤は織り込まれる(textured)。
【0017】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記封入剤は、光散乱粒子を具備する。
【0018】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、複数のLEDは、直列に接続される。
【0019】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、複数のLEDは、直列及び並列に接続される。
【0020】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記第1及び第2バス構成要素は、少なくとも1つのLEDが搭載された後に分離される。
【0021】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LED及び前記第1及び第2バス構成要素の1つの間の接続は、はんだ、溶接又は導電性エポキシを使用して構成される。
【0022】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LED及び前記第1又は第2バス構成要素のいずれかの間の接続は、はんだ、溶接、ワイヤボンディング、及び導電性エポキシを使用して構成される。
【0023】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、導電性素材から成形され、前記電源から電力を分配するように適合された第3バス構成要素と、複数のLEDとを具備し、第1セットLEDは、前記第1及び第2バス構成要素の間に直列及び並列に接続されるとともに、第2セットLEDは、前記第2及び第3バス構成要素の間に直列及び並列に接続される。
【0024】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、第1LEDのアノードは、前記第1バス構成要素に接続されるとともに、前記第1LEDのカソードは、前記第2バス構成要素に接続され、第2LEDのアノードは、前記第2バス構成要素に接続されるとともに、前記第2LEDのカソードは、前記第3バス構成要素に接続されるとともに、第3LEDのカソードは、前記第1バス構成要素に接続されるとともに、前記第1LEDのアノードは、前記第2バス構成要素に接続される。
【0025】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、第4LEDのカソードは、前記第2バス構成要素に接続されるとともに、前記第4LEDのアノードは、前記第3バス構成要素に接続される。
【0026】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDは、赤色、青色、緑色及び白色LEDから選択される。
【0027】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記第1、第2及び第3バス構成要素に提供される電力を変化するように適合される制御器を具備する。
【0028】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記導電性支持体がらせん状の仕方で巻きつけられる巻心を具備する。
【0029】
実施形態によると、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合された第1バス構成要素と、導電性素材から成形され、前記電源から電力を分配するように適合された第2バス構成要素と、導電性素材から成形され、制御信号を分配するように適合された第3バス構成要素と、少なくとも1つの発光ダイオード(LED)モジュールと、を具備し、前記LEDモジュールは、マイクロコントローラ及び少なくとも1つのLEDを具備し、前記LEDモジュールは、第1、第2及び第3電気的接点を具備し、前記LEDモジュールは、前記第1及び第2バス構成要素から電力を引き込むとともに、前記第3バス構成要素から制御信号を受信するように、前記第1、第2、及び第3バス構成要素上に搭載され、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、基板なしで成形される。
【0030】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールは、赤色、青色、緑色及び白色LEDを具備するグループから選択される複数のLEDを具備する。
【0031】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールは、受信された制御信号を出力するための第4接点を具備する。
【0032】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記第1、第2、及び第3バス構成要素、及び前記少なくとも1つのLEDモジュールを完全にカプセル化する封入剤を具備する。
【0033】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、各LEDモジュールは、唯一のアドレスを具備する。
【0034】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールは、静的なアドレスを具備する。
【0035】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールアドレスは、動的である。
【0036】
導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合された第1及び第2バス構成要素と、前記第1及び第2バス構成要素の間に配置された少なくとも2つの導体セグメントと、少なくとも1つの発光ダイオード(LED)と、を具備し、前記LEDは第1及び第2電気的接点を具備し、前記第1電気的接点は、第1導体セグメントに接続されるとともに、前記第2電気的接点は、第2導体セグメントに接続され、前記第1及び第2導体セグメントは、前記LEDを給電するために前記第1及び第2バス構成要素に結合されることを特徴とする一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤ。
【0037】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、可撓性の基板、前記第1及び第2導体セグメントと、前記可撓性の基板によって支持される前記第1及び第2バス構成要素と、を具備する。
【0038】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、可撓性の基板は、巻心に巻きつけられる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】図1は、従来のライトワイヤの提示である。
【図2】図2は、本発明の実施形態による、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤを図示する斜視図である。
【図3】図3は、本発明による一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態の横断図である。
【図4A】図4Aは、本発明の他の実施形態による一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの側面図である。
【図4B】図4Bは、本発明の他の実施形態による一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの上面図である。
【図5】図5は、図4A,4B内で図示される一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの横断ビューである。
【図6A】図6Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図6B】図6Bは、図6Aの導電性支持体の構造図である。
【図7A】図7Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図7B】図7Bは、図7Aの導電性支持体の構造図である。
【図8A】図8Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図8B】図8Bは、図面8Aの導電性支持体の構造図である。
【図9A】図9Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図9B】図9Bは、図面9Aの導電性支持体の構造図である。
【図10A】図10Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図10B】図10Bは、図面10Aの導電性支持体の構造図である。
【図11A】図11Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図11B】図11Bは、図面11Aの導電性支持体の構造図である。
【図11C】図11Cは、カプセル化の前の巻心上で覆われる導電性支持体を図示する。
【図12A】図12Aは、導電性支持体のLED搭載領域の実施形態を図示する。
【図12B】図12Bは、導電性支持体上に搭載されたLEDを図示する。
【図13】図13は、LED搭載領域内のLEDチップ結合を図示する。
【図14】図14は、本発明の実施形態の光学的性質を図示する。
【図15A】図15Aは、封入剤の3つの異なる表面模様の横断図を図示する。
【図15B】図15Bは、封入剤の3つの異なる表面模様の横断図を図示する。
【図15C】図15Cは、封入剤の3つの異なる表面模様の横断図を図示する。
【図16A】図16Aは、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの構造図である。
【図16B】図16Bは、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態を図示する。
【図17】図17は、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの構造図である。
【図18】図18は、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの制御回路の構造図である。
【図19】図19は、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤのタイミング図である。
【図20A】図20Aは、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤのタイミング図である。
【図20B】図20Bは、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤのタイミング図である。
【図21】図21は、LEDモジュールを図示する。
【発明を実施するための形態】
【0040】
本発明は、搭載支持体を成形する導体、又は、組み合わされた搭載支持体を提供しうるために絶縁材上に支持された導体に接続された複数のLEDを具備する、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに関する。両方のタイプの搭載支持体は、(1)電気接続、(2)前記LEDの物理的搭載プラットフォーム又は機械的支持、及び(3)前記LEDの反射板を構成しうる。前記搭載支持体及びLEDは、光散乱粒子を具備しても良い、透明又は半透明封入剤内にカプセル化される。
【0041】
本発明の一実施形態では、図2,3内で図示されるように、導電性支持体201に接続される、少なくとも1つのLED202を具備する半組み立て310を具備する一体型一体成形LEDライトワイヤであり、半組み立て310は、封入剤303内部にカプセル化される。図2内で図示されるように、LED202は、直列に接続される。この実施形態は、サイズのコンパクト性の利点を提供するとともに、3mm又はそれより小さい外径を伴う長く薄いLEDライトワイヤの生産を可能にする。導電性支持体301は、電気を導電するために、電源305に動作可能に接続される。
【0042】
他の実施形態では、図4A、4B、及び5に図示されるように、本発明は、複数の半組み立て品510を具備する、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤであっても良い。各々半組み立て品510は、導電性支持体401に接続される少なくとも1つのLED202を具備する。半組み立て品510は、封入剤503内部にカプセル化される。図示されるように、LED202は、並列に接続される。導電性支持体401は、LED202を動作させるように、電源405に動作可能に接続される。
【0043】
電源405からの交流又は直流電力は、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤを給電するのに使用されても良い。加えて、電流源が使用されても良い。輝度は、デジタル又はアナログ制御器によって制御されても良い。
【0044】
導電性支持体201,401は、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの長さに沿って縦方向に延長されるとともに、(1)導電体、(2)LED202の物理的搭載プラットフォーム又は機械的支持、及び(3)LED202の反射板としてふるまう。
【0045】
導電性支持体201,401は、電気回路の支持体を構成するために、例えば、金属板又はフォイルから、打抜きされる(punched)、型押しされる(stamped)、印刷される、シルクスクリーン印刷される、又はレーザー切断される、又はそれに類するものであっても良く、かつ、薄膜又は平たい細長片の形であっても良い。他の実施形態では、導電性支持体201,401は、より線を使用して成形される。能動的又は受動的な制御回路構成要素(例えば、マイクロプロセッサ、抵抗器、キャパシタ)のような追加の回路が、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに機能を追加するために、封入剤内部に追加及びカプセル化されても良い。そのような機能は、電流制限(例えば抵抗器)、保護、フラッシュ機能、又は輝度制御を具備するが、それに限定されない。例えば、LED202を個々にアドレス可能にするために、マイクロコントローラが具備されても良い。それによって、末端ユーザが、例えば、ストローブ、フラッシュ、チェース、又はパルスのような、種々の光パターンを成形するように、LEDライトワイヤ内で選択的LED202の照明を制御することが可能になる。一実施形態では、外部制御回路は、導電性支持体201,401に接続させる。
【0046】
導電性支持体201,401は、可撓性又は硬質であっても良く、薄膜PCB材料、導電性ロッド銅板、銅クラッド鋼板、銅クラッド合金、又は導電性素材でコーティングされた支持体材料から生成されても良いが、それに限定されない。
【0047】
前記導電性支持体の第1実施形態
【0048】
図6A内で図示される導電性支持体組み立て600の第1実施形態では、導電性支持体601の前記支持体材料は、薄く細長い金属小片又はフォイルであるのが好ましい。一実施形態では、前記支持体材料は銅である。図6Aの影領域として図示される孔パターン602は、導電性支持体601からの材料が除去された領域を図示する。一実施形態では、前記材料は、打抜き機によって除去される。導電性支持体601の残りの材料は、本発明の回路を成形する。代わりに、前記回路は、導電性支持体601上に印刷されるとともに、かつ、次いで、エッチング処理が、エリア602を除去するのに使用されても良い。導電性支持体600上のパイロット孔605は、製造及び組み立てのためのガイドとしてふるまう。
【0049】
LED202は、表面搭載又はLEDチップ結合及びはんだ付けされ、溶接され、リベット接合されるかのいずれかによって搭載される、又はそうでなければ図6A内で図示されるように導電性支持体601に電気的に接続される。導電性支持体601上へのLED202の搭載及びはんだ付けでは、LED202を前記回路に配置するだけでなく、導電性支持体601の異なる打抜きされていない部品を一緒に機械的に保持するために、LED202を使用する。導電性支持体601のこの実施形態では、全てのLED202は、図6B内で図示されるように、短絡される。このように、導電性支持体601の追加的な部分は、LED202が短絡されないように、以下で検討されるように除去される。一実施形態では、導電性支持体601からの材料は、LED202が搭載された後に除去される。
【0050】
前記導電性支持体の第2実施形態
【0051】
直列及び/又は並列な回路を生成するために、追加の材料が前記導電性支持体から除去される。図7A内で図示されるように、導電性支持体701は、図6A内で図示される孔パターン602に対する代替的の孔パターン702を具備する。代替的な孔パターン702をもって、LED202は、導電性支持体701上で直列に接続される。前記直列接続は、図7B内で図示されており、図7A内で図示された導電性支持体組み立て700の構造図である。図示されているように、LED202の搭載部分は、導電性支持体701の支持体を構成する。
【0052】
前記導電性支持体の第3実施形態
【0053】
前記導電性支持体の第3実施形態では、図8A内で図示されるように、導電性支持体801に打抜き又はエッチングされたパターン802を具備する導電性支持体組み立て800が図示される。パターン802は、必要となる打抜き間隙(punched−out gaps)の数を低減するとともに、そのような間隙の間の間隔を増大する。パイロット孔805は、製造及び組み立て工程のガイドとしてふるまう。図8B内で図示されるように、LED202は、材料の追加的な除去なしに短絡される。一実施形態では、導電性支持体801からの材料は、LED202が搭載された後に除去される。
【0054】
前記導電性支持体の第4実施形態
【0055】
図9A内で図示されるように、導電性支持体組み立て900の第4実施形態は、一実施形態では、いかなるパイロット孔もない代替的な孔パターン902を具備する。前記第3実施形態と比較すると、導電性支持体901内の2つの導電部分を生成するために、より多くの間隙が打抜きされている。このように、図9B内で図示されるように、この実施形態は、LED202が直列に接続される動作回路を具備する。
【0056】
前記導電性支持体の第5及び第6実施形態
【0057】
図10Aは、導電性支持体1001の導電性支持体組み立て1000の第5実施形態を図示する。図示されているのは、代表的な外径が3mm又はより小さい薄いLEDライトワイヤである。図10A内で図示されるように、(1)導電性支持体1001上で接続されるLED202は、離間して、好ましくは、所定の距離で配置される。代表的な応用例では、LED202は、他のものの中でとりわけ、少なくとも使用される前記LEDの電力、及びそのようなLEDが上側又は側面発光であるかどうかのようなことに依存して、3cmから1mまで離間される。導電性支持体1001は、いかなるパイロット孔もなしに図示される。長い薄い長方形の形状にまっすぐにされる第1孔パターン1014を生成する打抜き間隙。LED202は、打抜かれた間隙1030上に搭載される。しかしながら、図10B内で図示されるように、この実施形態の結果の回路は、全てのLED202が短絡されるので、有用ではない。後続の工程では、望ましいように、LED202は、直列又は並列であるように、追加的な材料は、導電性支持体1001から除去される。
【0058】
導電性支持体組み立て1100の第6実施形態では、導電性支持体1101は、図11A内で図示されるように、導電性支持体1101上に搭載されるLED202の直列接続を伴って、導電性支持体1101内に動作回路を生成する、孔パターン1118を具備する。この実施形態は、3mm又はより小さい代表的な外径を伴う薄いLEDライトワイヤを生成するのに有用である。
【0059】
LED
【0060】
LED202は、個々にパッケージされたLED、チップオンボード(「COB」)LED、又は個々に導電性支持体301にダイボンディングされたLEDダイであっても良いが、それに限定されない。LED202は、また、上面発光のLED、側面発光のLED、サイドビューLED、又はそれらの組み合わせであっても良い。好ましい実施形態では、LED202は、側面発光のLED及び/又はサイドビューLEDである。
【0061】
LED202は、単一色LEDに限定されない。多色のLEDが、また、使用されても良い。例えば、もし、赤色/青色/緑色LED(RGB LED)が、可変の輝度制御と組み合わせてピクセルを生成するために使用されるならば、色の範囲を構成するように各々ピクセルの色を組み合わせしても良い。
【0062】
LEDの前記導電性支持体への搭載
【0063】
上記で指示されたように、LED202は、2つの方法の1つ、表面搭載又はLEDチップ結合のいずれかによって、前記導電性支持体上に搭載される。
【0064】
表面搭載では、図12内で図示されるように、導電性支持体1201は、まず上記で検討された実施形態の任意の1つを引き継ぐように打抜きされるとともに、次いでLED搭載領域1210を生成するために型押しされる。図示されるLED搭載領域1210は、代表的であるとともに、LED搭載領域1210の他の変形例が考えられる。例えば、LED搭載領域1201は、LED202を保持しうる任意の形状に型押しされても良い。
【0065】
代わりに、LED搭載領域1220は、図12B内で図示されるように型押しされなくても良い。はんだ材料1210(例えば、液体はんだ、はんだクリーム、はんだペースト、及び当業者に公知の任意の他のはんだ材料)又は導電性エポキシは、図12A内で図示されるように、LED搭載領域1220内に、手動で、又はプログラム可能組み立てシステムによってのいずれかで配置される。LED202は、次いで、はんだ材料1210又は適切な導電性エポキシの上側に、手動で、又はプログラム可能なピックアンドプレイス工程によってのいずれかで、配置される。はんだ材料1210の上側に個々に搭載された複数のLED202を伴う導電性支持体1201は、はんだ材料1210が溶融されるプログラム可能なリフロー(reflow)室、又は前記導電性エポキシが硬化される硬化炉内に直接的に行く。結果として、LED202は、図12B内で図示されるように、導電性支持体1201に結合される。
【0066】
図13内で図示されるように、LED202は、LEDチップ結合によって、導電性支持体1301上に搭載されても良い。導電性支持体1301は、LED搭載領域1330を生成するために型押しされる。図13内で図示されたLED搭載領域1330は、代表的であるとともに、図12A内に図示されるもののような、LEDを保持できる、型押しされた形状を具備する、LED搭載領域1330の他の変形例が想到される。LED202、好ましくはLEDチップは、手動で、又はプログラム可能なLEDピックアンドプレイス機械によってのいずれかで、LED搭載領域1330上に配置される。LED202は、次いで、ワイヤ1340を使用して、導電性支持体1301上にワイヤ結合される。ワイヤボンディングは、ボールボンディング、ウェッジボンディング、およびそれに類するものを具備することに留意すべきである。代わりに、LED202は、導電性接着剤又はクランプを使用して導電性支持体301上に搭載されても良い。
【0067】
上記の実施形態内の前記導電性支持体は、「S」字形状に撚られても良いことに留意すべきである。次いで、前記撚りは、他の所定の回転数だけ、反対方向に反転される。それによって、前記導電性支持体が「Z」字形状を成形するようにする。この「S−Z」字に撚られた導電性支持体は、次いで、封入剤によって被覆される。その「S−Z」字に撚られた配置により、この実施形態は、360°上で均一に光を放出すると同時に、増大した可撓性を具備する。
【0068】
他の実施形態では、図11C内に図示されるように電流を前記LEDに供給する、導電性支持体(例えば、導電性支持体1101)は、らせん状に巻きつけられる。らせん状加工は、前記導電性支持体が回転台上に配置されるとともに、巻心9000が孔を通して前記台の中心内を通過する、従来のらせん機械(spiraling machine)によって実行されても良い。前記LEDのピッチは、らせん状組み立ての回転速度及び直線速度の比率によって決定される。巻心9000は、円柱、直角プリズム、立方体、円錐、三角形プリズムのような任意の3次元の形状であっても良く、かつ、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)のような重合体材料、又は他の類似な材料、又は、一実施形態では、シリコンゴムのようなエラストマ材料で生成されても良いが、それに限定されない。巻心9000は、また、硬質であっても良い。一実施形態では、電流を前記LEDに供給する前記導電性支持体は、硬質のプラスティック巻心上でらせん状に巻かれるとともに、次いで透明なエラストマ封入剤内にカプセル化される。
【0069】
封入剤
【0070】
前記封入剤は、水及び埃のような環境要素、及び前記一体型LEDライトワイヤ上に配置された負荷による損傷に対する保護を提供する。前記封入剤は、可撓性の又は硬質、及び透明、半透明、不透明、及び/又は有色であっても良い。前記封入剤は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)のような、重合体の材料、又は他の類似な材料、又は、一実施形態では、シリコンゴムのようなエラストマ材料から生成されても良いが、それに限定されない。
【0071】
前記封入剤に関する製造技術は、非限定的に、押出し、キャスト、鋳造、ラミネート加工、又はそれらの組み合わせを具備する。本発明の好ましい製造技術は、押出しである。
【0072】
その保護的性質に加えて、前記封入剤は、前記LEDライトワイヤ内の光の散乱及びガイドを補助する。図14内で図示されるように、全反射条件を満足するLED202からの光の当該部分は、封入剤1403の表面上で反射されるとともに、封入剤1403に沿って縦方向に送信される。光散乱粒子1404は、光路1406によって図示されるような光のそのような部分の方向を変えるために、封入剤1403に具備されても良い。光散乱粒子1404は、前記LEDから放出される光の波長に対して選択されるサイズである。代表的な応用例では、光散乱粒子1404は、ナノメートルスケールの直径を具備するとともに、それらは、押出し加工の前又は間のいずれかに、前記重合体に追加されても良い。
【0073】
光散乱粒子1404は、また、封入剤1403の準備に関連する化学的副生産物であっても良い。光を前方向に散乱することが可能な粒子サイズ(例えば、ナノメートルスケールの直径)を具備する任意の材料は、光散乱粒子であっても良い。
【0074】
光散乱粒子1404の集中は、前記粒子を追加又は除去することによって変化する。例えば、光散乱粒子1404は、前記押出し加工の前又は間に、出発原料に追加されるドーパントの形であっても良い。封入剤1403内部の光散乱材料1404の集中は、LEDの間の距離、前記LEDの輝度、及び光の均一性に影響される。光散乱材料1404のより高い集中は、前記LEDライトワイヤ内部の隣接するLED202の間の距離を増大しうる。前記LEDライトワイヤの輝度は、光散乱材料1404の高度な集中をLED202のより近接した間隔とともに採用する、及び/又はより明るいLED202を使用することによって増大しても良い。前記LEDライトワイヤ内部の光の滑らかさ及び均一性は、光散乱材料1404の集中を増大することによって改善されうる。そのような滑らかさ及び均一性を増大する。
【0075】
図3,5で図示されたように、半組み立て品310及び510は、前記封入剤の実質的な中心である。半組み立て品310,510は、前記封入剤内部のこの位置に限定されない。半組み立て品310,510は、前記封入剤内部の任意の場所に位置しても良い。加えて、前記封入剤の前記横断プロファイルは、円形又は楕円形形状に制限されず、かつ任意の形状(例えば正方形、長方形、台形、星型)であっても良い。また、前記封入剤の前記横断プロファイルは、LED202による発光のレンズ化(lensing)を提供するように最適化されても良い。例えば、本発明からの発光の均一性をさらに制御するために、封入剤の他の薄層が元の封入剤の外部に追加されても良い。
【0076】
表面織り込み及びレンズ化
【0077】
前記一体型LEDライトワイヤの表面は、光学効果のために織り込み及び/又はレンズ化されても良い。前記一体型一体成形LEDライトワイヤは、(例えば蛍光物質をもって)コーティングされても良く、又は、前記LEDライトワイヤの光学的性質(例えば、拡散及び照度の整合性)を制御する追加の層を具備しても良い。加えて、異なる織り込み又はパターンを構成するために、マスクを前記封入剤の外部に適用しても良い。
【0078】
レンズ化、集中、及び/又は散乱効果のような特別な機能を提供するように、熱エンボス加工、型押し、印刷、及び/又は切断技術を使用して、異なるデザイン形状又はパターンが、また、前記封入剤の表面に生成されても良い。図15A−C内で図示されるように、本発明は、光光線1500をコリメート(図15A)、集中(図15B)、又は散乱/拡散(図15C)させる、形式的又は固有の形状又はパターン(例えば、ドーム、波、うね)を具備する。前記封入剤の表面は、追加的なレンズ化を生成するために、押出しの間に又は続けて織り込まれる又は型押しされても良い。加えて、封入剤303は、拡散の程度を制御するために、異なる屈折率の材料の複数の層を伴って構成しても良い。
【0079】
一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの応用例
【0080】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの本発明は、多くの照明応用例を発見する。次は、360度の照明を伴うライトワイヤ、フルカラーのライトワイヤ、及び個々に制御されるLEDを伴うライトワイヤのようないくつかの実施例である。これらは、考えられるライトワイヤ応用例のいくつかに過ぎないことに留意すべきである。
【0081】
図16Aに図示される、前記導電性支持体を成形する、LED202に電力を供給する3本の銅線161,162,163は、らせん状に巻かれても良い。LEDは、はんだ、超音波溶接、又は抵抗溶接によって前記導体に接続される。各隣接LEDは、同一の角度に向けられても、又は異なる角度に向けられても良い。例えば、1つのLEDが前面に向けられ、次のLEDが上側に向けられ、第3LEDが背面に向けられるとともに、第4LEDが底面に向けられる等。このように、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、全包囲物を360度照明しうる。
【0082】
一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態は、図16Bに図示される。図示されているように、導体161及び163に対応する2つの連続的な導体がある。0Ωジャンパ又は抵抗器は、LED構成要素202に給電を提供するように、導体セグメント162を導体161及び163に結合する。図16Bで図示されるように、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、基板を具備する。好ましい実施形態では、前記基板は可撓性である。他の実施形態では、可撓性の基板を伴う一体成形ライトワイヤは、巻心9000に巻きつけられる(例えば、図11Cを見よ)。
【0083】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、単一の色に限定されない。フルカラーの応用例のために、単一色LEDは、図17内で図示されるように、4つの異なる色、赤色、青色、緑色、及び白色、の4つの部分LEDを具備するLEDグループによって置換される。各々LEDグループ(1つピクセル)の強度は、各々の部分LEDを挟んで印加される電圧を調節することによって制御されても良い。各々のLEDの強度は、図18内で図示されるもののような回路によって制御される。
【0084】
図18では、L1,L2及びL3は、各ピクセル内で前記4つのLEDに電力を供給する3つの信号線である。各部分LEDの色強度は、図19内に与えられたタイミング図をもって、マイクロコントローラ6000によって制御される。
【0085】
図19内で図示されるように、最初のセグメントに亘って、ライン電圧L2は、ライン電圧L1よりもより高いので、赤色LED(R)は、ターンオンされる一方で、同一の時間間隔の間、全ての他のLEDは、反転バイアスされるとともに、それ故それらはターンオフされる。同様に、第2時間間隔では、L2は、L3よりも高く、このように、緑色LED(G)をターンオンするとともに、全ての他のLEDをターンオフする。後続の時間セグメント内の他のLEDのターンオン/オフは、同一の理由に従う。
【0086】
前記4つの基本的な色とは別に、コールドホワイト及びオレンジのような新しい色が、ユニット切り替え時間の一部に亘って適切な基本色を混合することによって取得されても良い。これは、前記回路に組み立てられたマイクロプロセッサでプログラミングすることによって達成されても良い。図20A及び図20Bは、それぞれ、コールドホワイト及びオレンジの演色の時間図を図示する。全体の色スペクトルは、信号L1,L2及びL3の時間を変化することによって表されうることに留意すべきである。
【0087】
本発明の一実施形態では、LEDの各々ピクセルは、図21内で図示されるように、前記ライトワイヤ内のマイクロプロセッサ回路を使用して、独立に制御されても良い。各々LEDモジュール2100は、唯一のアドレスを割り当てられる。このアドレスがトリガされたときに、当該LEDモジュールは、照明される。各ピクセルは、マイクロコントローラ及び3つ(RGB)又は4つ(RGBW)のLEDを具備するLEDモジュールであることに留意する。前記LEDモジュールは、デイジーチェーン又は星型バス構成をベースとする信号線をもって直列に接続される。代わりに、LEDモジュール2100は、並列に配置される。
【0088】
各々のLEDモジュールにアドレスを割り当てする2つの仕方がある。第1アプローチでは、製造過程の間に、各々ピクセルに唯一のアドレスが割り当てられる。第2アプローチでは、各ピクセルは、それ自身の唯一のアドレスとともに動的にアドレスを割り当てられるとともに、各々ピクセルは、トリガ信号とともに周期的にそれ自身の「アドレス」によって特徴付けられる。代わりに、前記アドレスは、電源オンされたときに、動的に割り当てられる。前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、任意の長さに切断しうるので、前記動的アドレスは、容易な設置の利点を具備する。一実施形態では、前記ライトワイヤは、電源オンされるとともに機能する間に、任意の所望の長さに切断されうる。
【0089】
特定の実施形態が本明細書で図示されるとともに説明されてきたが、当業者には、種々の代替的な及び/又は均等な実施が、本発明の範囲を逸脱することなく、図示されるとともに説明された特定の実施形態を代替しても良いのが好ましい。この応用例は、本明細書で検討された特定の実施形態の任意の適合又は変形例を守備することを意図する。それ故、この発明は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることを意図する。
【0090】
201 導電性支持体
202 LED
205 電源
【技術分野】
【0001】
これは、2006年9月12日に出願された、35U.S.C.119(e)節の下の米国仮特許出願整理番号第60/844,184号の優先権を主張する実用新案出願である。その全体は、引用によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
この出願を通して、いくつかの開示が引用される。これらの引用された開示の内容は、引用によってこの出願に組み込まれる。
【0003】
本発明は、ライトワイヤ、及び、より詳細には、発光ダイオード(「LED」)を具備する一体的に成形された一体成形のライトワイヤ、及びそのようなライトワイヤを製造するシステム及び工程に関し、前記LED及び関連付けられた回路は、機械的損傷及び水及び埃のような環境の危険から保護される。
【背景技術】
【0004】
従来の白熱又はLEDライトワイヤは、種々の屋内及び屋外の装飾的又は装飾用の照明の応用で通常に使用されている。例えば、そのような従来のライトワイヤは、休祭日看板を作成する、ビルディング又は港のような建築構造物の輪郭を描く、及び車の下の照明システムを構成するのに使用される。これらのライトワイヤは、夜、又は、給電停止、浸水及び火事によって発生した煙及び化学かぶり(chemical fog)のような状況によって、通常の環境照明の可視性が不十分であるときに、可視性及び情報伝達を強化するのを補助する非常灯としても使用される。
【0005】
従来のLEDライトワイヤは、少ない電力を消費し、より長い寿命を示し、製造が比較的廉価であるとともに、白熱灯電球を使用する光チューブと比較してより設置が容易である。LEDライトワイヤは、ネオン光チューブの実行可能な置換物として、より多く使用されている。
【0006】
図1内に図示されるように、従来のライトワイヤ100は、たわみ線101によって一緒に接続されるとともに、保護チューブ103内にカプセル化された(encapsulated)、白熱灯電球又はLEDのような複数の光源装置102を具備する。電源105は、たわみ線101を通って流れ、光源装置102を照明させるとともに、照明されたワイヤの効果を生成させる電流を生成する。光源装置102は、直列に、並列に、又はそれらの組み合わせで接続される。また、光源装置102は、ストローブ、フラッシュ、チェース又はパルスのような、光パターンの組み合わせを生成するために、個々の光源装置102は、選択的にスイッチオン又はオフされうるような仕方で、制御機器と接続される。
【0007】
従来のライトワイヤでは、保護チューブ103は、従来、内部回路(例えば光源装置102、たわみ線101)を収容する中空の、透明な又は半透明チューブである。保護チューブ103及び内部回路の間に空隙があるので、保護チューブ103は、ライトワイヤに直接印加される機械重量のような、過度の負荷のための機械的損傷に対しては、前記ライトワイヤを殆ど保護しない。さらに、保護チューブ103は、内部回路を、水及び埃のような環境の危険から充分に保護しない。結果として、これらの、保護チューブ103を伴う従来のライトワイヤ100は、屋外使用、特に、前記ライトワイヤが極端な天気及び/又は機械的誤用にさらされたときに、不適切であることが発見される。
【0008】
従来のライトワイヤでは、たわみ線101のようなワイヤは、光源装置102を一緒に接続するのに使用される。製造の用語では、これらのライトワイヤは、従来は、はんだ又は圧着方法を使用して半組み立てされるとともに、次いで、従来のシート又は硬質のラミネート加工工程を介して、保護チューブ103内にカプセル化される。そのような製造処理は、労働集約的であるとともに、信頼性が低い。さらに、そのような処理は、ライトワイヤの可撓性(flexibility)を減少する。
【0009】
上記で言及された従来のライトワイヤ及びその製造に関連する、上記で言及の制限に対応して、LEDライトストリップは、増大する複雑度及び保護を伴い開発されている。これらのLEDライトストリップは、印刷された回路を具備する支持基板上に搭載されるとともに、別の電導体(例えば、2つの別の導電性バス構成要素)に接続される複数のLEDを具備する回路を具備する。前記LED回路及び電気的導体は、(ガス気泡を具備しうる)内部空洞又は不純物のない保護用封入剤(encapsulant)内にカプセル化されるとともに、電源に接続される。これらのLEDライトストリップは、複雑なLED回路組み立て工程及び柔軟なラミネート加工処理を具備する自動化されたシステムによって製造される。これらのLEDライトストリップ及びその製造の実施例は、全てが「Integrally Formed Linear Light Strip With Light Emitting Diode」という名称の付された米国特許番号第5,848,837号、第5,927,845号及び第6,673,292号、「Automated System For Manufacturing An LED Light Strip Having An Integrally Formed Connected」という名称の付された米国特許番号第6,113,248号と、及び、「Method of Manufacturing a Light Guide」という名称の付された米国特許第6,673,277号で検討されている。
【0010】
これらのLEDライトストリップは、機械的損傷及び環境の危険からはより良好に保護されるが、これらのLEDライトストリップは、その内部LED回路を構成するために、支持基板及び2つの別の導電性バス構成要素のような、追加の別の部品を必要とする。また、これらのLEDライトストリップを製造するためには、複雑なLED回路を組み立てるとともに、保護用封入剤内の内部空洞及び不純物を苦労して除去するために、精製段階のような追加の製造段階、及び設備が必要である。そのような追加的な工程、部品及び設備は、製造時間及びコストを増大する。
【0011】
それに加えて、ちょうど上記で検討された従来のライトワイヤのように、これらのLEDライトストリップは、一方向の光方向のみを提供する。さらに、前記LED回路及びラミネート加工処理の複雑度は、前記LEDライトストリップを、硬すぎて曲がらなくしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開2002−057371号公報
【特許文献2】実願昭60−065628号
【特許文献3】国際公開第2002/089222号
【特許文献4】米国特許番号第5,848,837号
【特許文献5】米国特許番号第5,927,845号
【特許文献6】米国特許番号第6,673,292号
【特許文献7】米国特許番号第6,113,248号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
上記に鑑み、前記技術をさらに改善する必要が存在する。詳細には、可撓性であるとともに、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの全方向からの、滑らかな、均一な照明効果を提供する改善された一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに対する需要がある。一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤを生産するのに要求される別の部品の数を低減する必要もある。さらに、より少ない工程、部品、及び設備を要求するとともに、それ故、低コストの自動化された処理によって製造されうるLEDライトワイヤに対する需要もある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合された第1及び第2バス構成要素を具備する導電性支持体を具備する。第1及び第2電気的接点を具備する少なくとも1つの発光ダイオード(LED)は、電力を引き込むとともに、前記第1及び第2バス構成要素に機械的安定性を追加するように、前記第1及び第2バス構成要素上に搭載される。前記第1及び第2バス構成要素は、前記LEDが搭載される前に互いに接続される。前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、基板(substrate)なしに成形される。
【0015】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、封入剤は、前記第1及び第2バス構成要素、及び前記少なくとも1つのLEDを完全にカプセル化する。
【0016】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記封入剤は織り込まれる(textured)。
【0017】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記封入剤は、光散乱粒子を具備する。
【0018】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、複数のLEDは、直列に接続される。
【0019】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、複数のLEDは、直列及び並列に接続される。
【0020】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記第1及び第2バス構成要素は、少なくとも1つのLEDが搭載された後に分離される。
【0021】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LED及び前記第1及び第2バス構成要素の1つの間の接続は、はんだ、溶接又は導電性エポキシを使用して構成される。
【0022】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LED及び前記第1又は第2バス構成要素のいずれかの間の接続は、はんだ、溶接、ワイヤボンディング、及び導電性エポキシを使用して構成される。
【0023】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、導電性素材から成形され、前記電源から電力を分配するように適合された第3バス構成要素と、複数のLEDとを具備し、第1セットLEDは、前記第1及び第2バス構成要素の間に直列及び並列に接続されるとともに、第2セットLEDは、前記第2及び第3バス構成要素の間に直列及び並列に接続される。
【0024】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、第1LEDのアノードは、前記第1バス構成要素に接続されるとともに、前記第1LEDのカソードは、前記第2バス構成要素に接続され、第2LEDのアノードは、前記第2バス構成要素に接続されるとともに、前記第2LEDのカソードは、前記第3バス構成要素に接続されるとともに、第3LEDのカソードは、前記第1バス構成要素に接続されるとともに、前記第1LEDのアノードは、前記第2バス構成要素に接続される。
【0025】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、第4LEDのカソードは、前記第2バス構成要素に接続されるとともに、前記第4LEDのアノードは、前記第3バス構成要素に接続される。
【0026】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDは、赤色、青色、緑色及び白色LEDから選択される。
【0027】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記第1、第2及び第3バス構成要素に提供される電力を変化するように適合される制御器を具備する。
【0028】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記導電性支持体がらせん状の仕方で巻きつけられる巻心を具備する。
【0029】
実施形態によると、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合された第1バス構成要素と、導電性素材から成形され、前記電源から電力を分配するように適合された第2バス構成要素と、導電性素材から成形され、制御信号を分配するように適合された第3バス構成要素と、少なくとも1つの発光ダイオード(LED)モジュールと、を具備し、前記LEDモジュールは、マイクロコントローラ及び少なくとも1つのLEDを具備し、前記LEDモジュールは、第1、第2及び第3電気的接点を具備し、前記LEDモジュールは、前記第1及び第2バス構成要素から電力を引き込むとともに、前記第3バス構成要素から制御信号を受信するように、前記第1、第2、及び第3バス構成要素上に搭載され、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、基板なしで成形される。
【0030】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールは、赤色、青色、緑色及び白色LEDを具備するグループから選択される複数のLEDを具備する。
【0031】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールは、受信された制御信号を出力するための第4接点を具備する。
【0032】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記第1、第2、及び第3バス構成要素、及び前記少なくとも1つのLEDモジュールを完全にカプセル化する封入剤を具備する。
【0033】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、各LEDモジュールは、唯一のアドレスを具備する。
【0034】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールは、静的なアドレスを具備する。
【0035】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、前記LEDモジュールアドレスは、動的である。
【0036】
導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合された第1及び第2バス構成要素と、前記第1及び第2バス構成要素の間に配置された少なくとも2つの導体セグメントと、少なくとも1つの発光ダイオード(LED)と、を具備し、前記LEDは第1及び第2電気的接点を具備し、前記第1電気的接点は、第1導体セグメントに接続されるとともに、前記第2電気的接点は、第2導体セグメントに接続され、前記第1及び第2導体セグメントは、前記LEDを給電するために前記第1及び第2バス構成要素に結合されることを特徴とする一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤ。
【0037】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、可撓性の基板、前記第1及び第2導体セグメントと、前記可撓性の基板によって支持される前記第1及び第2バス構成要素と、を具備する。
【0038】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態によると、可撓性の基板は、巻心に巻きつけられる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】図1は、従来のライトワイヤの提示である。
【図2】図2は、本発明の実施形態による、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤを図示する斜視図である。
【図3】図3は、本発明による一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態の横断図である。
【図4A】図4Aは、本発明の他の実施形態による一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの側面図である。
【図4B】図4Bは、本発明の他の実施形態による一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの上面図である。
【図5】図5は、図4A,4B内で図示される一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの横断ビューである。
【図6A】図6Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図6B】図6Bは、図6Aの導電性支持体の構造図である。
【図7A】図7Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図7B】図7Bは、図7Aの導電性支持体の構造図である。
【図8A】図8Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図8B】図8Bは、図面8Aの導電性支持体の構造図である。
【図9A】図9Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図9B】図9Bは、図面9Aの導電性支持体の構造図である。
【図10A】図10Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図10B】図10Bは、図面10Aの導電性支持体の構造図である。
【図11A】図11Aは、導電性支持体の実施形態である。
【図11B】図11Bは、図面11Aの導電性支持体の構造図である。
【図11C】図11Cは、カプセル化の前の巻心上で覆われる導電性支持体を図示する。
【図12A】図12Aは、導電性支持体のLED搭載領域の実施形態を図示する。
【図12B】図12Bは、導電性支持体上に搭載されたLEDを図示する。
【図13】図13は、LED搭載領域内のLEDチップ結合を図示する。
【図14】図14は、本発明の実施形態の光学的性質を図示する。
【図15A】図15Aは、封入剤の3つの異なる表面模様の横断図を図示する。
【図15B】図15Bは、封入剤の3つの異なる表面模様の横断図を図示する。
【図15C】図15Cは、封入剤の3つの異なる表面模様の横断図を図示する。
【図16A】図16Aは、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの構造図である。
【図16B】図16Bは、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態を図示する。
【図17】図17は、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの構造図である。
【図18】図18は、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの制御回路の構造図である。
【図19】図19は、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤのタイミング図である。
【図20A】図20Aは、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤのタイミング図である。
【図20B】図20Bは、フルカラーの、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤのタイミング図である。
【図21】図21は、LEDモジュールを図示する。
【発明を実施するための形態】
【0040】
本発明は、搭載支持体を成形する導体、又は、組み合わされた搭載支持体を提供しうるために絶縁材上に支持された導体に接続された複数のLEDを具備する、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに関する。両方のタイプの搭載支持体は、(1)電気接続、(2)前記LEDの物理的搭載プラットフォーム又は機械的支持、及び(3)前記LEDの反射板を構成しうる。前記搭載支持体及びLEDは、光散乱粒子を具備しても良い、透明又は半透明封入剤内にカプセル化される。
【0041】
本発明の一実施形態では、図2,3内で図示されるように、導電性支持体201に接続される、少なくとも1つのLED202を具備する半組み立て310を具備する一体型一体成形LEDライトワイヤであり、半組み立て310は、封入剤303内部にカプセル化される。図2内で図示されるように、LED202は、直列に接続される。この実施形態は、サイズのコンパクト性の利点を提供するとともに、3mm又はそれより小さい外径を伴う長く薄いLEDライトワイヤの生産を可能にする。導電性支持体301は、電気を導電するために、電源305に動作可能に接続される。
【0042】
他の実施形態では、図4A、4B、及び5に図示されるように、本発明は、複数の半組み立て品510を具備する、一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤであっても良い。各々半組み立て品510は、導電性支持体401に接続される少なくとも1つのLED202を具備する。半組み立て品510は、封入剤503内部にカプセル化される。図示されるように、LED202は、並列に接続される。導電性支持体401は、LED202を動作させるように、電源405に動作可能に接続される。
【0043】
電源405からの交流又は直流電力は、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤを給電するのに使用されても良い。加えて、電流源が使用されても良い。輝度は、デジタル又はアナログ制御器によって制御されても良い。
【0044】
導電性支持体201,401は、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの長さに沿って縦方向に延長されるとともに、(1)導電体、(2)LED202の物理的搭載プラットフォーム又は機械的支持、及び(3)LED202の反射板としてふるまう。
【0045】
導電性支持体201,401は、電気回路の支持体を構成するために、例えば、金属板又はフォイルから、打抜きされる(punched)、型押しされる(stamped)、印刷される、シルクスクリーン印刷される、又はレーザー切断される、又はそれに類するものであっても良く、かつ、薄膜又は平たい細長片の形であっても良い。他の実施形態では、導電性支持体201,401は、より線を使用して成形される。能動的又は受動的な制御回路構成要素(例えば、マイクロプロセッサ、抵抗器、キャパシタ)のような追加の回路が、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤに機能を追加するために、封入剤内部に追加及びカプセル化されても良い。そのような機能は、電流制限(例えば抵抗器)、保護、フラッシュ機能、又は輝度制御を具備するが、それに限定されない。例えば、LED202を個々にアドレス可能にするために、マイクロコントローラが具備されても良い。それによって、末端ユーザが、例えば、ストローブ、フラッシュ、チェース、又はパルスのような、種々の光パターンを成形するように、LEDライトワイヤ内で選択的LED202の照明を制御することが可能になる。一実施形態では、外部制御回路は、導電性支持体201,401に接続させる。
【0046】
導電性支持体201,401は、可撓性又は硬質であっても良く、薄膜PCB材料、導電性ロッド銅板、銅クラッド鋼板、銅クラッド合金、又は導電性素材でコーティングされた支持体材料から生成されても良いが、それに限定されない。
【0047】
前記導電性支持体の第1実施形態
【0048】
図6A内で図示される導電性支持体組み立て600の第1実施形態では、導電性支持体601の前記支持体材料は、薄く細長い金属小片又はフォイルであるのが好ましい。一実施形態では、前記支持体材料は銅である。図6Aの影領域として図示される孔パターン602は、導電性支持体601からの材料が除去された領域を図示する。一実施形態では、前記材料は、打抜き機によって除去される。導電性支持体601の残りの材料は、本発明の回路を成形する。代わりに、前記回路は、導電性支持体601上に印刷されるとともに、かつ、次いで、エッチング処理が、エリア602を除去するのに使用されても良い。導電性支持体600上のパイロット孔605は、製造及び組み立てのためのガイドとしてふるまう。
【0049】
LED202は、表面搭載又はLEDチップ結合及びはんだ付けされ、溶接され、リベット接合されるかのいずれかによって搭載される、又はそうでなければ図6A内で図示されるように導電性支持体601に電気的に接続される。導電性支持体601上へのLED202の搭載及びはんだ付けでは、LED202を前記回路に配置するだけでなく、導電性支持体601の異なる打抜きされていない部品を一緒に機械的に保持するために、LED202を使用する。導電性支持体601のこの実施形態では、全てのLED202は、図6B内で図示されるように、短絡される。このように、導電性支持体601の追加的な部分は、LED202が短絡されないように、以下で検討されるように除去される。一実施形態では、導電性支持体601からの材料は、LED202が搭載された後に除去される。
【0050】
前記導電性支持体の第2実施形態
【0051】
直列及び/又は並列な回路を生成するために、追加の材料が前記導電性支持体から除去される。図7A内で図示されるように、導電性支持体701は、図6A内で図示される孔パターン602に対する代替的の孔パターン702を具備する。代替的な孔パターン702をもって、LED202は、導電性支持体701上で直列に接続される。前記直列接続は、図7B内で図示されており、図7A内で図示された導電性支持体組み立て700の構造図である。図示されているように、LED202の搭載部分は、導電性支持体701の支持体を構成する。
【0052】
前記導電性支持体の第3実施形態
【0053】
前記導電性支持体の第3実施形態では、図8A内で図示されるように、導電性支持体801に打抜き又はエッチングされたパターン802を具備する導電性支持体組み立て800が図示される。パターン802は、必要となる打抜き間隙(punched−out gaps)の数を低減するとともに、そのような間隙の間の間隔を増大する。パイロット孔805は、製造及び組み立て工程のガイドとしてふるまう。図8B内で図示されるように、LED202は、材料の追加的な除去なしに短絡される。一実施形態では、導電性支持体801からの材料は、LED202が搭載された後に除去される。
【0054】
前記導電性支持体の第4実施形態
【0055】
図9A内で図示されるように、導電性支持体組み立て900の第4実施形態は、一実施形態では、いかなるパイロット孔もない代替的な孔パターン902を具備する。前記第3実施形態と比較すると、導電性支持体901内の2つの導電部分を生成するために、より多くの間隙が打抜きされている。このように、図9B内で図示されるように、この実施形態は、LED202が直列に接続される動作回路を具備する。
【0056】
前記導電性支持体の第5及び第6実施形態
【0057】
図10Aは、導電性支持体1001の導電性支持体組み立て1000の第5実施形態を図示する。図示されているのは、代表的な外径が3mm又はより小さい薄いLEDライトワイヤである。図10A内で図示されるように、(1)導電性支持体1001上で接続されるLED202は、離間して、好ましくは、所定の距離で配置される。代表的な応用例では、LED202は、他のものの中でとりわけ、少なくとも使用される前記LEDの電力、及びそのようなLEDが上側又は側面発光であるかどうかのようなことに依存して、3cmから1mまで離間される。導電性支持体1001は、いかなるパイロット孔もなしに図示される。長い薄い長方形の形状にまっすぐにされる第1孔パターン1014を生成する打抜き間隙。LED202は、打抜かれた間隙1030上に搭載される。しかしながら、図10B内で図示されるように、この実施形態の結果の回路は、全てのLED202が短絡されるので、有用ではない。後続の工程では、望ましいように、LED202は、直列又は並列であるように、追加的な材料は、導電性支持体1001から除去される。
【0058】
導電性支持体組み立て1100の第6実施形態では、導電性支持体1101は、図11A内で図示されるように、導電性支持体1101上に搭載されるLED202の直列接続を伴って、導電性支持体1101内に動作回路を生成する、孔パターン1118を具備する。この実施形態は、3mm又はより小さい代表的な外径を伴う薄いLEDライトワイヤを生成するのに有用である。
【0059】
LED
【0060】
LED202は、個々にパッケージされたLED、チップオンボード(「COB」)LED、又は個々に導電性支持体301にダイボンディングされたLEDダイであっても良いが、それに限定されない。LED202は、また、上面発光のLED、側面発光のLED、サイドビューLED、又はそれらの組み合わせであっても良い。好ましい実施形態では、LED202は、側面発光のLED及び/又はサイドビューLEDである。
【0061】
LED202は、単一色LEDに限定されない。多色のLEDが、また、使用されても良い。例えば、もし、赤色/青色/緑色LED(RGB LED)が、可変の輝度制御と組み合わせてピクセルを生成するために使用されるならば、色の範囲を構成するように各々ピクセルの色を組み合わせしても良い。
【0062】
LEDの前記導電性支持体への搭載
【0063】
上記で指示されたように、LED202は、2つの方法の1つ、表面搭載又はLEDチップ結合のいずれかによって、前記導電性支持体上に搭載される。
【0064】
表面搭載では、図12内で図示されるように、導電性支持体1201は、まず上記で検討された実施形態の任意の1つを引き継ぐように打抜きされるとともに、次いでLED搭載領域1210を生成するために型押しされる。図示されるLED搭載領域1210は、代表的であるとともに、LED搭載領域1210の他の変形例が考えられる。例えば、LED搭載領域1201は、LED202を保持しうる任意の形状に型押しされても良い。
【0065】
代わりに、LED搭載領域1220は、図12B内で図示されるように型押しされなくても良い。はんだ材料1210(例えば、液体はんだ、はんだクリーム、はんだペースト、及び当業者に公知の任意の他のはんだ材料)又は導電性エポキシは、図12A内で図示されるように、LED搭載領域1220内に、手動で、又はプログラム可能組み立てシステムによってのいずれかで配置される。LED202は、次いで、はんだ材料1210又は適切な導電性エポキシの上側に、手動で、又はプログラム可能なピックアンドプレイス工程によってのいずれかで、配置される。はんだ材料1210の上側に個々に搭載された複数のLED202を伴う導電性支持体1201は、はんだ材料1210が溶融されるプログラム可能なリフロー(reflow)室、又は前記導電性エポキシが硬化される硬化炉内に直接的に行く。結果として、LED202は、図12B内で図示されるように、導電性支持体1201に結合される。
【0066】
図13内で図示されるように、LED202は、LEDチップ結合によって、導電性支持体1301上に搭載されても良い。導電性支持体1301は、LED搭載領域1330を生成するために型押しされる。図13内で図示されたLED搭載領域1330は、代表的であるとともに、図12A内に図示されるもののような、LEDを保持できる、型押しされた形状を具備する、LED搭載領域1330の他の変形例が想到される。LED202、好ましくはLEDチップは、手動で、又はプログラム可能なLEDピックアンドプレイス機械によってのいずれかで、LED搭載領域1330上に配置される。LED202は、次いで、ワイヤ1340を使用して、導電性支持体1301上にワイヤ結合される。ワイヤボンディングは、ボールボンディング、ウェッジボンディング、およびそれに類するものを具備することに留意すべきである。代わりに、LED202は、導電性接着剤又はクランプを使用して導電性支持体301上に搭載されても良い。
【0067】
上記の実施形態内の前記導電性支持体は、「S」字形状に撚られても良いことに留意すべきである。次いで、前記撚りは、他の所定の回転数だけ、反対方向に反転される。それによって、前記導電性支持体が「Z」字形状を成形するようにする。この「S−Z」字に撚られた導電性支持体は、次いで、封入剤によって被覆される。その「S−Z」字に撚られた配置により、この実施形態は、360°上で均一に光を放出すると同時に、増大した可撓性を具備する。
【0068】
他の実施形態では、図11C内に図示されるように電流を前記LEDに供給する、導電性支持体(例えば、導電性支持体1101)は、らせん状に巻きつけられる。らせん状加工は、前記導電性支持体が回転台上に配置されるとともに、巻心9000が孔を通して前記台の中心内を通過する、従来のらせん機械(spiraling machine)によって実行されても良い。前記LEDのピッチは、らせん状組み立ての回転速度及び直線速度の比率によって決定される。巻心9000は、円柱、直角プリズム、立方体、円錐、三角形プリズムのような任意の3次元の形状であっても良く、かつ、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)のような重合体材料、又は他の類似な材料、又は、一実施形態では、シリコンゴムのようなエラストマ材料で生成されても良いが、それに限定されない。巻心9000は、また、硬質であっても良い。一実施形態では、電流を前記LEDに供給する前記導電性支持体は、硬質のプラスティック巻心上でらせん状に巻かれるとともに、次いで透明なエラストマ封入剤内にカプセル化される。
【0069】
封入剤
【0070】
前記封入剤は、水及び埃のような環境要素、及び前記一体型LEDライトワイヤ上に配置された負荷による損傷に対する保護を提供する。前記封入剤は、可撓性の又は硬質、及び透明、半透明、不透明、及び/又は有色であっても良い。前記封入剤は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)のような、重合体の材料、又は他の類似な材料、又は、一実施形態では、シリコンゴムのようなエラストマ材料から生成されても良いが、それに限定されない。
【0071】
前記封入剤に関する製造技術は、非限定的に、押出し、キャスト、鋳造、ラミネート加工、又はそれらの組み合わせを具備する。本発明の好ましい製造技術は、押出しである。
【0072】
その保護的性質に加えて、前記封入剤は、前記LEDライトワイヤ内の光の散乱及びガイドを補助する。図14内で図示されるように、全反射条件を満足するLED202からの光の当該部分は、封入剤1403の表面上で反射されるとともに、封入剤1403に沿って縦方向に送信される。光散乱粒子1404は、光路1406によって図示されるような光のそのような部分の方向を変えるために、封入剤1403に具備されても良い。光散乱粒子1404は、前記LEDから放出される光の波長に対して選択されるサイズである。代表的な応用例では、光散乱粒子1404は、ナノメートルスケールの直径を具備するとともに、それらは、押出し加工の前又は間のいずれかに、前記重合体に追加されても良い。
【0073】
光散乱粒子1404は、また、封入剤1403の準備に関連する化学的副生産物であっても良い。光を前方向に散乱することが可能な粒子サイズ(例えば、ナノメートルスケールの直径)を具備する任意の材料は、光散乱粒子であっても良い。
【0074】
光散乱粒子1404の集中は、前記粒子を追加又は除去することによって変化する。例えば、光散乱粒子1404は、前記押出し加工の前又は間に、出発原料に追加されるドーパントの形であっても良い。封入剤1403内部の光散乱材料1404の集中は、LEDの間の距離、前記LEDの輝度、及び光の均一性に影響される。光散乱材料1404のより高い集中は、前記LEDライトワイヤ内部の隣接するLED202の間の距離を増大しうる。前記LEDライトワイヤの輝度は、光散乱材料1404の高度な集中をLED202のより近接した間隔とともに採用する、及び/又はより明るいLED202を使用することによって増大しても良い。前記LEDライトワイヤ内部の光の滑らかさ及び均一性は、光散乱材料1404の集中を増大することによって改善されうる。そのような滑らかさ及び均一性を増大する。
【0075】
図3,5で図示されたように、半組み立て品310及び510は、前記封入剤の実質的な中心である。半組み立て品310,510は、前記封入剤内部のこの位置に限定されない。半組み立て品310,510は、前記封入剤内部の任意の場所に位置しても良い。加えて、前記封入剤の前記横断プロファイルは、円形又は楕円形形状に制限されず、かつ任意の形状(例えば正方形、長方形、台形、星型)であっても良い。また、前記封入剤の前記横断プロファイルは、LED202による発光のレンズ化(lensing)を提供するように最適化されても良い。例えば、本発明からの発光の均一性をさらに制御するために、封入剤の他の薄層が元の封入剤の外部に追加されても良い。
【0076】
表面織り込み及びレンズ化
【0077】
前記一体型LEDライトワイヤの表面は、光学効果のために織り込み及び/又はレンズ化されても良い。前記一体型一体成形LEDライトワイヤは、(例えば蛍光物質をもって)コーティングされても良く、又は、前記LEDライトワイヤの光学的性質(例えば、拡散及び照度の整合性)を制御する追加の層を具備しても良い。加えて、異なる織り込み又はパターンを構成するために、マスクを前記封入剤の外部に適用しても良い。
【0078】
レンズ化、集中、及び/又は散乱効果のような特別な機能を提供するように、熱エンボス加工、型押し、印刷、及び/又は切断技術を使用して、異なるデザイン形状又はパターンが、また、前記封入剤の表面に生成されても良い。図15A−C内で図示されるように、本発明は、光光線1500をコリメート(図15A)、集中(図15B)、又は散乱/拡散(図15C)させる、形式的又は固有の形状又はパターン(例えば、ドーム、波、うね)を具備する。前記封入剤の表面は、追加的なレンズ化を生成するために、押出しの間に又は続けて織り込まれる又は型押しされても良い。加えて、封入剤303は、拡散の程度を制御するために、異なる屈折率の材料の複数の層を伴って構成しても良い。
【0079】
一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの応用例
【0080】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの本発明は、多くの照明応用例を発見する。次は、360度の照明を伴うライトワイヤ、フルカラーのライトワイヤ、及び個々に制御されるLEDを伴うライトワイヤのようないくつかの実施例である。これらは、考えられるライトワイヤ応用例のいくつかに過ぎないことに留意すべきである。
【0081】
図16Aに図示される、前記導電性支持体を成形する、LED202に電力を供給する3本の銅線161,162,163は、らせん状に巻かれても良い。LEDは、はんだ、超音波溶接、又は抵抗溶接によって前記導体に接続される。各隣接LEDは、同一の角度に向けられても、又は異なる角度に向けられても良い。例えば、1つのLEDが前面に向けられ、次のLEDが上側に向けられ、第3LEDが背面に向けられるとともに、第4LEDが底面に向けられる等。このように、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、全包囲物を360度照明しうる。
【0082】
一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤの実施形態は、図16Bに図示される。図示されているように、導体161及び163に対応する2つの連続的な導体がある。0Ωジャンパ又は抵抗器は、LED構成要素202に給電を提供するように、導体セグメント162を導体161及び163に結合する。図16Bで図示されるように、前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、基板を具備する。好ましい実施形態では、前記基板は可撓性である。他の実施形態では、可撓性の基板を伴う一体成形ライトワイヤは、巻心9000に巻きつけられる(例えば、図11Cを見よ)。
【0083】
前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、単一の色に限定されない。フルカラーの応用例のために、単一色LEDは、図17内で図示されるように、4つの異なる色、赤色、青色、緑色、及び白色、の4つの部分LEDを具備するLEDグループによって置換される。各々LEDグループ(1つピクセル)の強度は、各々の部分LEDを挟んで印加される電圧を調節することによって制御されても良い。各々のLEDの強度は、図18内で図示されるもののような回路によって制御される。
【0084】
図18では、L1,L2及びL3は、各ピクセル内で前記4つのLEDに電力を供給する3つの信号線である。各部分LEDの色強度は、図19内に与えられたタイミング図をもって、マイクロコントローラ6000によって制御される。
【0085】
図19内で図示されるように、最初のセグメントに亘って、ライン電圧L2は、ライン電圧L1よりもより高いので、赤色LED(R)は、ターンオンされる一方で、同一の時間間隔の間、全ての他のLEDは、反転バイアスされるとともに、それ故それらはターンオフされる。同様に、第2時間間隔では、L2は、L3よりも高く、このように、緑色LED(G)をターンオンするとともに、全ての他のLEDをターンオフする。後続の時間セグメント内の他のLEDのターンオン/オフは、同一の理由に従う。
【0086】
前記4つの基本的な色とは別に、コールドホワイト及びオレンジのような新しい色が、ユニット切り替え時間の一部に亘って適切な基本色を混合することによって取得されても良い。これは、前記回路に組み立てられたマイクロプロセッサでプログラミングすることによって達成されても良い。図20A及び図20Bは、それぞれ、コールドホワイト及びオレンジの演色の時間図を図示する。全体の色スペクトルは、信号L1,L2及びL3の時間を変化することによって表されうることに留意すべきである。
【0087】
本発明の一実施形態では、LEDの各々ピクセルは、図21内で図示されるように、前記ライトワイヤ内のマイクロプロセッサ回路を使用して、独立に制御されても良い。各々LEDモジュール2100は、唯一のアドレスを割り当てられる。このアドレスがトリガされたときに、当該LEDモジュールは、照明される。各ピクセルは、マイクロコントローラ及び3つ(RGB)又は4つ(RGBW)のLEDを具備するLEDモジュールであることに留意する。前記LEDモジュールは、デイジーチェーン又は星型バス構成をベースとする信号線をもって直列に接続される。代わりに、LEDモジュール2100は、並列に配置される。
【0088】
各々のLEDモジュールにアドレスを割り当てする2つの仕方がある。第1アプローチでは、製造過程の間に、各々ピクセルに唯一のアドレスが割り当てられる。第2アプローチでは、各ピクセルは、それ自身の唯一のアドレスとともに動的にアドレスを割り当てられるとともに、各々ピクセルは、トリガ信号とともに周期的にそれ自身の「アドレス」によって特徴付けられる。代わりに、前記アドレスは、電源オンされたときに、動的に割り当てられる。前記一体的に成形された一体成形LEDライトワイヤは、任意の長さに切断しうるので、前記動的アドレスは、容易な設置の利点を具備する。一実施形態では、前記ライトワイヤは、電源オンされるとともに機能する間に、任意の所望の長さに切断されうる。
【0089】
特定の実施形態が本明細書で図示されるとともに説明されてきたが、当業者には、種々の代替的な及び/又は均等な実施が、本発明の範囲を逸脱することなく、図示されるとともに説明された特定の実施形態を代替しても良いのが好ましい。この応用例は、本明細書で検討された特定の実施形態の任意の適合又は変形例を守備することを意図する。それ故、この発明は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることを意図する。
【0090】
201 導電性支持体
202 LED
205 電源
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合される第1バス構成要素と、
導電性素材から成形され、前記電源から電力を分配するように適合される第2バス構成要素と、
導電性素材から成形され、制御信号を分配するように適合される第3バス構成要素と、
複数の発光ダイオード(LED)モジュールであって、前記複数のLEDモジュールの各々が、マイクロコントローラ及び少なくとも1つのLEDを具備し、各LEDモジュールが、第1、第2、及び第3電気的接点を具備し、前記第1、第2、及び第3電気的接点が、前記第1及び第2バス構成要素から電力を引き込むとともに、前記第3バス構成要素から制御信号を受信するように、前記第1、第2、及び第3バス構成要素上に搭載及び電気的に連結されたものと、
前記第1、第2及び第3バス構成要素と、それぞれの前記マイクロコントローラを含む前記複数のLEDモジュールを完全かつ連続的にカプセル化する封入剤と、を具備する
ことを特徴とする一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項2】
前記封入剤は、光散乱粒子をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項3】
各々の前記LEDモジュール及び前記第1及び第2バス構成要素の1つの間の接続は、はんだ、溶接、及び導電性エポキシを具備するグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項4】
前記LEDモジュール及び他の前記第1及び第2バス構成要素の間の接続は、はんだ、溶接、ワイヤボンディング、及び導電性エポキシを具備するグループから選択されることを特徴とする請求項3に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項5】
前記LEDモジュールは各々、前記複数のLEDをさらに具備し、前記複数のLEDは、赤色、青色、緑色、及び白色LEDを具備するグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項6】
前記LEDモジュールは各々、前記受信された制御信号を出力する第4接点をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項7】
各LEDモジュールは前記LEDモジュールを管理するために用いられる唯一のアドレスを具備することを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項8】
前記アドレスは静的であることを特徴とする請求項7に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項9】
前記アドレスは動的であることを特徴とする請求項7に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項1】
導電性素材から成形され、電源から電力を分配するように適合される第1バス構成要素と、
導電性素材から成形され、前記電源から電力を分配するように適合される第2バス構成要素と、
導電性素材から成形され、制御信号を分配するように適合される第3バス構成要素と、
複数の発光ダイオード(LED)モジュールであって、前記複数のLEDモジュールの各々が、マイクロコントローラ及び少なくとも1つのLEDを具備し、各LEDモジュールが、第1、第2、及び第3電気的接点を具備し、前記第1、第2、及び第3電気的接点が、前記第1及び第2バス構成要素から電力を引き込むとともに、前記第3バス構成要素から制御信号を受信するように、前記第1、第2、及び第3バス構成要素上に搭載及び電気的に連結されたものと、
前記第1、第2及び第3バス構成要素と、それぞれの前記マイクロコントローラを含む前記複数のLEDモジュールを完全かつ連続的にカプセル化する封入剤と、を具備する
ことを特徴とする一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項2】
前記封入剤は、光散乱粒子をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項3】
各々の前記LEDモジュール及び前記第1及び第2バス構成要素の1つの間の接続は、はんだ、溶接、及び導電性エポキシを具備するグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項4】
前記LEDモジュール及び他の前記第1及び第2バス構成要素の間の接続は、はんだ、溶接、ワイヤボンディング、及び導電性エポキシを具備するグループから選択されることを特徴とする請求項3に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項5】
前記LEDモジュールは各々、前記複数のLEDをさらに具備し、前記複数のLEDは、赤色、青色、緑色、及び白色LEDを具備するグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項6】
前記LEDモジュールは各々、前記受信された制御信号を出力する第4接点をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項7】
各LEDモジュールは前記LEDモジュールを管理するために用いられる唯一のアドレスを具備することを特徴とする請求項1に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項8】
前記アドレスは静的であることを特徴とする請求項7に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【請求項9】
前記アドレスは動的であることを特徴とする請求項7に記載の一体成形LEDライトワイヤ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図15A−C】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図16A】
【図16B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図15A−C】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図16A】
【図16B】
【公開番号】特開2012−39154(P2012−39154A)
【公開日】平成24年2月23日(2012.2.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−245422(P2011−245422)
【出願日】平成23年11月9日(2011.11.9)
【分割の表示】特願2008−556729(P2008−556729)の分割
【原出願日】平成19年9月12日(2007.9.12)
【出願人】(511020818)ホエジョウ・ライト・エンジン・リミテッド (6)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年2月23日(2012.2.23)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月9日(2011.11.9)
【分割の表示】特願2008−556729(P2008−556729)の分割
【原出願日】平成19年9月12日(2007.9.12)
【出願人】(511020818)ホエジョウ・ライト・エンジン・リミテッド (6)
【Fターム(参考)】
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