МОДУЛЬ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК H01L33/48 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение имеет отношение к освещению, в частности к конструкции модулей осветительных устройств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Светоизлучающие диоды (СИД) могут быть более эффективными, если комплект СИД сконструирован надлежащим образом для того, чтобы эффективно выделять свет, который генерируется внутри СИД в рабочих условиях. С точки зрения конструктора устройства эффективное выделение света может улучшить шансы того, что свет кристалла СИД эффективно направляется, то есть может покидать комплект СИД в желаемом направлении. Ряд конструкционных признаков может влиять на оптические пути, такие как ориентация и расположение отражающих поверхностей и то, имеет ли тип отражения зеркальную или рассеивающую природу. Кроме того, преломляющие свойства элементов комплекта СИД могут влиять на эффективность выделения света.

Одна из проблем, связанных с современными комплектами СИД, происходит с теми комплектами, где есть установочный край или посадочный выступ для линзы, который накрывает заполненную герметиком полость. Эта конфигурация плотно закрывает объем, содержащий герметик, и может ослаблять обезгаживание. Таким образом, пузырьки газа, захваченные внутри герметика, могут вызывать нежелательное рассеяние света, вызывая ухудшение светового выхода данного комплекта.

Дополнительный недостаток современных комплектов СИД присутствует в тех комплектах, где есть установочная поверхность для линзы, а не установочный край. Вследствие плоской природы границы раздела между линзой и установочной поверхностью герметик может легко захватываться внутри этой границы раздела вместе с пузырьками газа внутри него. Это снова может приводить к ухудшению светового выхода данного комплекта.

Следовательно, существует необходимость в новом модуле осветительного устройства, который преодолевает некоторые из недостатков известных конструкций.

Данная информация об уровне техники представлена, чтобы донести информацию, которую заявитель считает существенной для настоящего изобретения. Никакие утверждения не предназначены и не должны толковаться так, что что-либо из предшествующей информации противопоставляется настоящему изобретению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является обеспечить модуль осветительного устройства. Согласно одному аспекту настоящего изобретения обеспечивается модуль осветительного устройства, содержащий подложку; один или более светоизлучающих элементов, при работе соединенных с подложкой; удерживающую структуру, соединенную с подложкой и окружающую указанные один или более светоизлучающих элементов; оптически пропускающий элемент, соединенный с подложкой и расположенный так, чтобы перекрывать путь электромагнитного излучения, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами; светопропускающий герметизирующий материал, расположенный внутри объема, заданного подложкой, оптически пропускающим элементом и удерживающей структурой, указанный герметизирующий материал, по меньшей мере, частично герметично заключает в себе указанные один или более светоизлучающих элементов; и две или более опоры, распространяющихся, по меньшей мере, частично между оптически пропускающим элементом и подложкой, где указанные две или более опор сформированы так, чтобы поддерживать оптически пропускающий элемент; где указанные две или более опор расположены так, чтобы обеспечить два или более отверстий для объема для движения флюида сквозь указанный объем.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается модуль осветительного устройства, содержащий подложку; один или более светоизлучающих элементов, функционально соединенных с подложкой; удерживающую структуру, соединенную с подложкой и окружающую указанные один или более светоизлучающих элементов; оптически пропускающий элемент, соединенный с подложкой и расположенный так, чтобы перекрывать путь электромагнитного излучения, испускаемого указанным одним или более светоизлучающими элементами; светопропускающий герметизирующий материал, расположенный внутри объема, заданного подложкой, оптически пропускающим элементом и удерживающей структурой, указанный герметизирующий материал, по меньшей мере, частично герметизирует в себе данные один или более светоизлучающих элементов; и две или более опор, распространяющихся, по меньшей мере, частично между оптически пропускающим элементом и подложкой для поддерживания оптически пропускающего элемента, причем каждая из двух или более опор имеет сечение и контактную поверхность, причем сечение меньше у контактной поверхности; причем данные две или более опор расположены так, чтобы обеспечить два или более отверстий для объема для движения флюида сквозь данный объем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 схематично показывает сечение модуля осветительного устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 схематично показывает сечение компонентов модуля осветительного устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 схематично показывает вид сверху модуля осветительного устройства, показанного на фиг.2.

Фиг.4 схематично показывает сечение компонентов модуля осветительного устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения

Термин "светоизлучающий элемент" применяется в отношении устройства, которое содержит элемент, который испускает излучение в области длин волн или комбинации областей длин волн электромагнитного спектра, например видимой области, инфракрасной или ультрафиолетовой области, когда активируется путем приложения к нему разности потенциалов или пропускания через него электрического тока. Например, светоизлучающий элемент может иметь монохроматическую, квази-монохроматическую, полихроматическую или широкополосную спектральные характеристики излучения. Примеры светоизлучающих элементов включают в себя неорганические или органические твердотельные, органические или полимер/полимерные светоизлучающие диоды, оптически накачиваемые, покрытые люминофором светоизлучающие диоды, оптически накачиваемые, нанокристаллические светоизлучающие диоды или другие подобные устройства, как будет легко понятно специалисту в данной области техники.

Применяемый здесь термин "приблизительно" относится к +/-10% вариации от номинальной величины. Следует понимать, что такая вариация всегда включается в любую данную величину, обеспеченную здесь, независимо от того, указывается ли это конкретно.

Если не задано иное, все технические и научные термины, применяемые здесь, имеют такое же значение, как обычно понимается в области техники, к которой относится данное изобретение.

Настоящее изобретение обеспечивает модуль осветительного устройства, который выполнен так, чтобы позволять обезгаживание данного модуля осветительного устройства. Данный модуль осветительного устройства содержит подложку, на которой функционально устанавливается один или более светоизлучающих элементов, и удерживающую структуру, которая соединяется с подложкой и сформирована так, чтобы окружать один или более светоизлучающих элементов. Дополнительно, модуль осветительного устройства включает в себя оптически пропускающий элемент, например линзу, расположенный над одним или более светоизлучающими элементами, причем две или более опор выполнены так, чтобы обеспечить разделение между оптически пропускающим элементом и подложкой или удерживающей структурой. Объем, задаваемый подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, частично или полностью заполнен герметизирующим материалом, тем самым образуя модуль осветительного устройства. В частности, опоры образуют ряд отверстий для объема, заданного подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, причем эти отверстия обеспечивают движение флюида (текучей среды) через объем. Текучая среда или флюид может представлять собой газ, например газ, захваченный внутри данного объема, светопропускающий герметизирующий материал, воду или подобное, как будет легко понятно специалисту в данной области техники. Следовательно, эти отверстия обеспечивают места для обезгаживания модуля осветительного устройства, например эти отверстия могут обеспечивать места для отвода газа из данного объема.

В одном варианте осуществления две или более опоры связываются с оптически пропускающим элементом. В одном варианте осуществления две или более опоры сформированы в одно целое с оптически пропускающим элементом и соединяют его с подложкой или удерживающей структурой. В других вариантах осуществления опоры соединяются с подложкой или удерживающей структурой, а не с оптически пропускающим элементом. В некоторых вариантах осуществления опоры могут быть сформированы в одно целое с подложкой или удерживающей структурой.

Фиг.1 показывает сечение модуля осветительного устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Светоизлучающие элементы 30 устанавливаются и электрически соединяются с металлизированными подкладками 20 подложки 10, и светоизлучающие элементы 30 дополнительно электрически соединяются с помощью проволочных связей 25 с отпечатками схемы 15 подложки, позволяя активацию светоизлучающих элементов. С подложкой 10 соединяется удерживающая структура в виде удерживающей стенки 40, которая окружает светоизлучающие элементы, функционально соединенные с подложкой. Оптически пропускающий элемент в форме линзы 45 соединяется с подложкой с помощью опор в виде опорных ножек 50 линзы. Две или более опорных ножки 50 соединены с линзой, причем опорная ножка образует ряд отверстий между линзой и подложкой. Модуль осветительного устройства дополнительно содержит герметизирующий материал 35, который заполняет объем, заданный подложкой, линзой и удерживающей стенкой, герметизируя в себе светоизлучающие элементы. Отверстия для данного объема, которые образуются с помощью опорной ножки, обеспечивают места для обезгаживания модуля осветительного устройства, например места для отвода пузырьков газа, которые могут присутствовать в герметизирующем материале или внутри данного объема.

Оптически пропускающий элемент

Оптически пропускающий элемент, по существу, обеспечивает покрытие для одного или более светоизлучающих элементов, функционально соединенных с подложкой, и вместе с подложкой и удерживающей структурой задает объем, который, по существу, включает в себя один или более светоизлучающих элементов, причем этот объем частично или полностью заполнен герметизирующим материалом.

В одном варианте осуществления оптически пропускающий элемент включает в себя две или более опоры, которые обеспечивают механическую опору для расположения оптически пропускающего элемента относительно одного или более светоизлучающих элементов, например, для установки оптически пропускающего элемента на подложке или удерживающей структуре. Данные две или более опоры образуют ряд отверстий для объема, заданного подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, причем эти отверстия обеспечивают места для отвода газов, которые могут быть захвачены внутри заданного объема во время изготовления модуля осветительного устройства.

Оптически пропускающий элемент может обеспечиваться для манипуляции и отвода электромагнитного излучения из модуля осветительного устройства, которое генерируется одним или более светоизлучающими элементами. В одном варианте осуществления настоящего изобретения оптически пропускающий элемент сформирован в виде линзы, например куполообразной линзы или другой линзы, как будет легко понятно специалисту в данной области техники.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения две или более опоры могут составлять одно целое с удерживающей структурой или подложкой, а не с оптически пропускающим элементом. Например, удерживающая структура может иметь две или более опорных ножки, расположенные в направлении оптически пропускающего элемента, и часть оптически пропускающего элемента может быть установлена на эти опорные ножки.

Две или более опоры могут быть сформированы во множестве форм, например опорные ножки, опорные стенки, опорные лапки или другие конфигурации, как будет легко понятно специалисту в данной области техники. Данные опоры могут находиться на поверхности оптически пропускающего элемента, которая обращена к подложке, находиться на боковой стороне оптически пропускающего элемента или находиться на поверхности подложки или удерживающей структуры.

Каждая опора имеет контактную поверхность, которая контактирует с подложкой или удерживающей структурой в вариантах осуществления, где опоры являются частью оптически пропускающего элемента, или контактирует с оптически пропускающим элементом в вариантах осуществления, где опоры являются частью подложки или удерживающей структуры. Эта контактная поверхность может иметь коническую, полусферическую, цилиндрическую, усеченно-коническую форму, форму плоской поверхности, криволинейной поверхности, выпуклой поверхности или форму другой поверхности, как будет легко понятно специалисту в данной области техники.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения контактная поверхность опоры сформирована так, чтобы минимизировать площадь контакта между опорой и подложкой или удерживающей структурой в вариантах осуществления, где опора является частью оптически пропускающего элемента, или между подложкой и оптически пропускающим элементом в вариантах осуществления, где опора является частью подложки или удерживающей структуры. Например, сечение опоры снижается в направлении контактной поверхности. В некоторых вариантах осуществления контактная поверхность сформирована конической или полусферической, тем самым приводя к, по существу, точечному контакту, или в другом варианте осуществления - цилиндрической поверхностью, которая может приводить к, по существу, линейной точке контакта. Линейные точки контакта в некоторых вариантах осуществления могут быть, по существу, в радиальном направлении от центральной области нижней поверхности оптически пропускающего элемента. В этих конфигурациях снижение площади контакта может позволять снижение возможности захвата герметизирующего материала контактной поверхностью опорной ножки.

В одном варианте осуществления оптически пропускающий элемент включает в себя две или более опоры, которые могут делать возможной устойчивую опору оптически пропускающего элемента на подложке или удерживающей структуре, причем число опор может зависеть от его формы. Например, если каждая опора сформирована так, чтобы иметь точечный контакт с подложкой или удерживающей стенкой, чтобы обеспечить устойчивую опору оптически пропускающего элемента на ней, могут требоваться три или больше опор. В других вариантах осуществления настоящего изобретения оптически пропускающий элемент содержит три, четыре, пять, шесть или другое число опор, обеспеченных так, что относительный размер и число опор, соединенных с оптически пропускающим элементом, определяются так, что желаемая последовательность отверстий в объеме, заданном подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, может делать возможным желаемый уровень обезгаживания модуля осветительного устройства.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения опоры сформированы так, чтобы иметь некоторую степень гибкости, растяжимости, сжимаемости или их комбинации. В этих конфигурациях опоры могут позволять движение оптически пропускающего элемента относительно подложки, что может снижать сохранение напряжений внутри модуля осветительного устройства, которые могут приводить к разделению компонентов или частичному отслаиванию герметизирующего материала. Эти потенциальные напряжения могут возникать из-за разных коэффициентов термического расширения материалов, которые образуют модуль осветительного устройства, например.

В вариантах осуществления, где оптически пропускающий элемент устанавливают на подложке или удерживающей структуре, данная установка может выполняться с помощью применения герметизирующего материала, силикона, эпоксидной смолы или подобного, как известно специалистам в данной области техники.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения оптически пропускающий элемент и две или более опоры образуют одно целое. В другом варианте осуществления оптически пропускающий элемент и две или более опоры могут быть сформированы отдельно и затем механически соединяться. Например, опоры могут быть сформированы отдельно и затем механически соединяться с оптически пропускающим элементом. В вариантах осуществления, где опоры являются частью удерживающей структуры или подложки, опоры могут составлять одно целое или могут быть сформированы отдельно и затем механически присоединяться. Например, опоры могут быть сформированы отдельно и затем механически присоединяться к удерживающей структуре или к подложке.

Поверхность оптически пропускающего элемента, которая обращена к одному или более светоизлучающим элементам, может быть искривленной или плоской. В одном варианте осуществления данная поверхность является выпуклой по форме, тем самым снижая вероятность захвата газа между этой поверхностью оптически пропускающего элемента и герметизирующим материалом.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения оптически пропускающий элемент содержит комбинацию оптических элементов, причем эти оптические элементы можно варьировать в размере. Например, двояковыпуклые или другие преломляющие элементы, от субмикронного до миллиметрового или большего размера, могут быть включены в оптически пропускающий элемент.

Оптически пропускающий элемент может быть изготовлен из формованного пластика, чистого РММА, СОС, ВК7 стекла, поликарбоната, нейлона, силикона, силиконовой резины или другого материала, как будет легко понятно специалисту в данной области техники. Оптически пропускающий элемент может быть сформирован в виде цветного компонента при сохранении требуемого уровня оптического пропускания модуля осветительного устройства.

Герметизирующий материал

Герметизирующий материал частично или полностью заполняет объем или полость, заданную подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, и тем самым, по меньшей мере, частично герметизирует один или более светоизлучающих элементов. Герметизирующий материал может обеспечивать увеличенный уровень испускания света от одного или более светоизлучающих элементов.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения оптическое пропускание герметизирующего материала может меняться с длиной волны. Например, данное изменение пропускания относительно длины волны может быть значительным, или оно может быть незначительным для желаемой задачи герметизирующего материала. Например, показатели преломления герметизирующего материала и оптически пропускающего элемента могут быть выбраны так, что свет может эффективно испускаться от одного или более светоизлучающих элементов в окружающую среду. В одном варианте осуществления герметизирующий материал и оптически пропускающий элемент могут быть сформированы так, чтобы иметь приблизительно одинаковый показатель преломления. В другом варианте осуществления показатель преломления герметизирующего материала больше, чем показатель преломления оптически пропускающего элемента.

В одном варианте осуществления герметизирующий материал может быть выбран из оптически прозрачных материалов, таких как силиконовые гели, например. Другие герметизирующие материалы с подходящими показателями преломления включают в себя РММА, поликарбонат, нейлон, силиконовую резину и силиконовый гель, например, которые обычно поглощают мало видимого света и обычно только определенный ультрафиолетовый (УФ) свет. Некоторые из этих типов материалов могут обеспечивать некоторую устойчивость к обесцвечиванию при продолжительном воздействии УФ-света, и они доступны в диапазоне подходящих показателей преломления.

Герметизирующий материал может наноситься многими разными путями во время сборки подложки, удерживающей структуры и оптически пропускающего элемента с получением модуля осветительного устройства, который имеет объем или полость, заполненную желаемым количеством герметизирующего материала. Например, один или более светоизлучающих элементов могут наноситься на подложку, затем удерживающая структура, которая огораживает сбоку внешний периметр одного или более светоизлучающих элементов, может наноситься на подложку. Заданное количество герметизирующего материала в желаемой модификации, например в жидком состоянии, может наноситься на один или более светоизлучающих элементов или по соседству с ними, и затем оптически пропускающий элемент может наноситься на подложку или удерживающую структуру. Например, при полной сборке модуля осветительного устройства герметизирующий материал может полностью герметизировать выступающие части одного или более светоизлучающих элементов, и объем или полость, заданная подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, может быть полностью заполнена. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий материал может затем затвердевать.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения для ускорения удаления пузырьков газа внутри жидкого герметизирующего материала модуль осветительного устройства может временно подвергаться атмосфере пониженного давления в качестве способа обезгаживания. После этого способа обезгаживания жидкий герметизирующий материал может затвердевать, например, посредством воздействия тепла или УФ-света, если необходимо достичь желаемых свойств материала.

Удерживающая структура

Удерживающая структура соединяется с подложкой и формируется так, чтобы окружать один или более светоизлучающих элементов, которые функционально соединяются с подложкой. Удерживающая структура обеспечивает границу или периметр, который может обеспечивать средство для удерживания герметизирующего материала в желаемой области.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения удерживающая структура формирует удерживающую стенку вокруг одного или более светоизлучающих элементов и формируется так, чтобы только обеспечивать структуру для удерживания герметизирующего материала внутри полости, заданной данной стенкой.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения удерживающая структура формирует удерживающую стенку вокруг одного или более светоизлучающих элементов и формируется так, чтобы обеспечивать и структуру для удерживания герметизирующего материала внутри полости, заданной данной стенкой, и дополнительно обеспечивать опорную структуру для установки оптически пропускающего элемента.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения внутренняя стенка удерживающей структуры сформирована в виде вертикальной стенки или профилированной стенки, например, наклонной или искривленной стенки, причем оптически пропускающий элемент может опираться на подложку или опираться на верхнюю часть удерживающей структуры.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения внутренняя стенка удерживающей структуры сформирована в виде ступенчатой стенки, причем ступень может обеспечивать опорную поверхность для оптически пропускающего элемента.

В другом варианте осуществления опоры могут составлять одно целое с удерживающей структурой. Например, способ формования может применяться для изготовления удерживающей структуры с интегрированными опорами для соединения с оптически пропускающим элементом.

В одном варианте осуществления удерживающая структура может представлять собой отдельный компонент, или она может составлять одно целое с одним или более элементами оптической системы, например с оптически пропускающим элементом, причем опоры определяют отверстия для окруженного объема. Например, способ двойного ударного формования может применяться для изготовления интегрально образованных или интегрально соединенных удерживающей структуры и линзы.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения удерживающая структура может непосредственно и функционально располагаться на подложке путем ее установки на подложку с использованием подложки в качестве части формы во время способа формования, например, как делается при формовании вставкой. В другом варианте осуществления настоящего изобретения удерживающая структура составляет одно целое с подложкой.

Удерживающая структура может быть изготовлена из множества материалов, например из керамики, полимера, полиимида, стекла, формованного пластика, формованного силикона, металла, эпоксидного или силиконового валика, который затвердевает перед нанесением или внедрением герметизирующего материала, или другого материала, как будет легко понятно специалисту в данной области техники. Соединение удерживающей структуры с подложкой может обеспечиваться с помощью адгезива, термического крепления, интегрального формования или других способов, как будет легко понятно специалисту в данной области техники.

Удерживающая структура может быть сформирована так, чтобы быть отражающей, непрозрачной, полупрозрачной, прозрачной или неотражающей, причем конфигурация удерживающей структуры может определяться на основе желаемого воздействия, которое удерживающая структура оказывает на электромагнитное излучение, испускаемое одним или более светоизлучающими элементами.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения внутренняя поверхность удерживающей структуры преимущественно предназначена отражать свет, который излучается вбок от светоизлучающих элементов. Надлежащим образом сконструированная и сильно отражающая внутренняя поверхность может участвовать в эффективном отводе света из модуля осветительного устройства.

В одном варианте осуществления внутренняя поверхность удерживающей структуры обращена к одному или более светоизлучающим элементам и может быть рассеивающей или зеркально отражающей. Например, внутренняя поверхность может быть белой и отличаться смешанными рассеивающими и зеркально отражающими характеристиками. Белые поверхности могут быть получены различными путями, например поверхность может быть покрытой или окрашенной. Часть поверхности удерживающей структуры или вся удерживающая структура может быть изготовлена из белого материала, например белой керамики или белого пластика, например Amodel™ пластика, или другого материала, как будет легко понятно. Альтернативно, внутренняя поверхность удерживающей структуры может быть металлизированной, например, чтобы получить зеркало с желаемым сочетанием зеркальных или рассеивающих отражающих характеристик.

В одном варианте осуществления внутренняя поверхность или другая поверхность удерживающей структуры может содержать слой зеркального отражающего алюминия или серебра, например. Металлические слои могут наноситься, используя различные способы, включая напыление, нанос или испарение, например.

В одном варианте осуществления удерживающая структура может быть получена инжекционным формованием и покрыта слоем металла на внутренней поверхности, например. Альтернативно, материал для удерживающей структуры или внутренней поверхности удерживающей структуры может иметь показатель преломления ниже, чем показатель преломления герметизирующего материала. Если внутренняя поверхность имеет соответствующую форму и показатели преломления выбраны надлежащим образом, свет изнутри герметизирующего материала может эффективно полностью внутренне отражаться (ПВО) на внутренней поверхности в направлении оптической системы.

Подложка

В одном варианте осуществления подложка является высокотеплопроводящей. Подложка может содержать один или более слоев AlN керамики с металлизацией сверху и снизу, например. Подложка может быть низкотемпературной сопрокаленной керамикой на Cu/Mo/Cu металлической основе, например. В одном варианте осуществления подложка также может содержать формованный пластический материал, такой как жидкокристаллический полимерный пластик или Amodel™ пластик, например. Подложка также может быть сформирована в виде РС платы на металлической основе.

В одном варианте осуществления поверхность подложки, обращенная к области прикрепления светоизлучающего элемента, или ее определенные области могут быть рассеивающими или зеркально отражающими. Отражающие свойства могут происходить от металла, например, алюминиевого или серебряного покрытия.

В одном варианте осуществления подложка может обеспечивать один или более слоев с отпечатками или отверстиями для присоединения светоизлучающих элементов, подкладок присоединения кристаллов или других электрических устройств. Слои или отпечатки могут содержать различные материалы, такие как металлические сплавы, включая комбинацию меди, серебра, золота, алюминия, никеля или олова, например.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения подложка может быть сформирована в виде многослойной структуры, которая содержит электропроводящие и электроизолирующие слои. Один или более слоев подложки, содержащих электропроводящие компоненты, например светоизлучающие элементы, которые не должны замыкаться накоротко, такие как определенные комбинации электропроводящих отпечатков, например, могут требовать электрической изоляции от слоев, которые являются оптически отражающими, но также электропроводящими. Подходящие изолирующие материалы хорошо известны в данной области техники. Например, металлические отпечатки на верхней поверхности подложки могут быть утоплены под тонким электропроводящим слоем диэлектрического материала, например полиимида толщиной от 0,5 до 2 мил. В одном варианте осуществления изолирующий слой может быть не избирательно или избирательно нанесенным, также включая области, покрытые удерживающей структурой, которые могут быть электропроводящими. В другом варианте осуществления может быть нанесен изолирующий слой, чтобы получить более сглаженную поверхность раздела между подложкой и удерживающей структурой, например.

В одном варианте осуществления подложка может быть припаяна к РС плате, гибкой цепи или к проволокам, присоединенным к схеме электрического двигателя. Подложка может иметь один или более электропроводящих слоев, содержащих Au или Au/Sn, или другой припой.

В одном варианте осуществления модуль осветительного устройства может термически присоединяться к теплоотводу или тепловой трубе. Термическое соединение может быть обеспечено с помощью припоя, теплопроводящей эпоксидной смолы или другого средства термического соединения, как будет легко понятно специалисту в данной области техники.

Прикрепление светоизлучающего элемента

В одном варианте осуществления настоящего изобретения светоизлучающие элементы, например СИД кристаллы, могут прикрепляться, например, припаиваться, к подкладкам присоединения кристаллов на подложке. Подкладки присоединения кристаллов могут иметь контакты подкладки присоединения кристаллов с припоями, содержащими золото, например, сплавом золота-олова или золота-серебра. Светоизлучающие элементы могут иметь контакты кристалла, содержащие, например, золото, золото-олово или другие сплавы. В зависимости от композиции контактов светоизлучающих элементов и композиции подкладок присоединения кристаллов, припои могут быть оплавлены (ожижены) при повышенных температурах для прикрепления светоизлучающих элементов к подкладкам присоединения кристаллов. Альтернативно, паяльная паста может наноситься на подкладки присоединения кристаллов перед размещением светоизлучающих элементов. Паяльная паста может содержать, например, Au/Sn, который может быть оплавлен при повышенной температуре с образованием связи.

В одном варианте осуществления электрический или теплопроводящий адгезив может применяться для прикрепления светоизлучающих элементов к подкладкам присоединения кристаллов. Такие адгезивы могут включать в себя, например, эпоксидную смолу, содержащую Ag. В зависимости от типа адгезива, подкладки присоединения кристаллов с металлическим припоем могут не требоваться для установления надежного механического и электрического контакта. Подкладки присоединения кристаллов на подложке могут обеспечивать высоко оптически отражающую верхнюю поверхность и могут хорошо термически соединяться со всем нижележащим металлизированным слоем. Такие металлизированные слои широко применяются в определенных керамических подложках. Если требуется, разные контакты светоизлучающих элементов могут раздельно соединяться с их собственной контактной подкладкой или отпечатком, которые могут быть расположены или на подкладке присоединения кристаллов, или где-то еще на подложке. Индивидуальные контакты на подкладке присоединения кристаллов могут функционально соединяться с отпечатками на подложке.

Другие подходящие способы прикрепления одного или более светоизлучающих элементов будут легко понятны специалисту в данной области техники.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Фиг.1 показывает вид в разрезе модуля осветительного устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Светоизлучающие элементы 30 устанавливают и электрически соединяют с металлизированными подкладками 20 подложки 10, и светоизлучающие элементы 30 дополнительно электрически соединяют с помощью проволочных связей 25 с отпечатками схемы 15 подложки, позволяя активацию светоизлучающих элементов. С подложкой 10 соединяют удерживающую структуру в форме удерживающей стенки 40, которая окружает светоизлучающие элементы, функционально соединенные с подложкой. Оптически пропускающий элемент в форме линзы 45 имеет опоры в виде опорных ножек 50, которые соединяют линзу с подложкой. В этом варианте осуществления, основанном на данной конфигурации опорной ножки, три или более опорных ножек 50 связываются с линзой, чтобы устойчиво поддерживать линзу, причем опорная ножка образует ряд отверстий между линзой и подложкой. Модуль осветительного устройства дополнительно содержит герметизирующий материал 35, который заполняет объем, заданный подложкой, линзой и удерживающей стенкой, герметизируя в себе светоизлучающие элементы. Отверстия для данного объема, которые образуются с помощью опорной ножки, обеспечивают места для обезгаживания модуля осветительного устройства, например места для отвода пузырьков газа, которые могут присутствовать в жидком герметизирующем материале.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения для ускорения отвода этих пузырьков газа модуль осветительного устройства могут временно подвергать атмосфере пониженного давления в качестве способа обезгаживания. После этого способа обезгаживания жидкий герметизирующий материал может затвердевать, например, посредством воздействия тепла или УФ-света, если необходимо достичь желаемых свойств материала.

Пример 2

Фиг.2 показывает вид в разрезе модуля осветительного устройства согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, а фиг.3 показывает его вид сверху. Светоизлучающие элементы 120 устанавливают и электрически соединяют с металлизированными подкладками 110 подложки 100, и светоизлучающие элементы 120 дополнительно электрически соединяют с помощью проволочных связей 115 с отпечатками схемы 105 подложки, позволяя активацию светоизлучающих элементов. С подложкой 100 соединяют удерживающую структуру в форме удерживающей стенки 125, которая окружает светоизлучающие элементы, функционально соединенные с подложкой. Оптически пропускающий элемент в форме линзы 130 устанавливают на верхней части удерживающей стенки с помощью опор в форме опорных лапок 140. Две или более опорных лапки 140 могут быть связаны с линзой и могут обеспечивать ее желаемую устойчивость, причем опорная лапка образует ряд отверстий 145 между линзой и объемом, заданным подложкой, удерживающей стенкой и линзой. Например, на фиг.2 отверстия могут быть расположены спереди и позади лапки 140. Дополнительно и со ссылкой на фиг.3, отверстия 145 могут быть расположены между внешним краем 175 линзы 130 и внутренним краем 185 удерживающей стенки 125. Как показано на фиг.3, четыре опорные лапки связаны с линзой, что дает четыре отверстия 145. Модуль осветительного устройства дополнительно содержит герметизирующий материал 135, который заполняет объем, заданный подложкой, линзой и удерживающей стенкой, герметично заключая в себе светоизлучающие элементы. Отверстия 145 внутри этого объема, которые образуются с помощью опорных лапок, обеспечивают места для обезгаживания модуля осветительного устройства, например места для отвода пузырьков газа, которые могут присутствовать в герметизирующем материале.

Пример 3

Фиг.4 показывает вид в разрезе другого модуля осветительного устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Светоизлучающие элементы 230 устанавливают и электрически соединяют с металлизированными подкладками 225 подложки 200, и светоизлучающие элементы 230 дополнительно электрически соединяют с помощью проволочных связей 220 с отпечатками схемы 205 подложки, позволяя активацию светоизлучающих элементов. С подложкой 200 соединяют удерживающую структуру в форме удерживающей стенки 210, которая окружает светоизлучающие элементы, функционально соединенные с подложкой. Удерживающую стенку 210 формируют с опорной полкой 215. Оптически пропускающий элемент в форме линзы 240 соединен с удерживающей стенкой и, конкретнее, с посадочным выступом с помощью опор в форме опорных ножек 235. В одном варианте осуществления две или более опорных ножки 235 связаны с линзой, чтобы устойчиво поддерживать линзу, причем опорная ножка образует ряд отверстий между линзой и подложкой. В другом варианте осуществления три или больше опорных ножек могут быть связаны с линзой. Модуль осветительного устройства дополнительно содержит герметизирующий материал 245, который заполняет объем, заданный подложкой, линзой и удерживающей стенкой, герметизируя в себе светоизлучающие элементы. Отверстия для этого объема, которые образуются с помощью опорных ножек, обеспечивают места для обезгаживания модуля осветительного устройства, например места для отвода пузырьков газа, которые могут присутствовать в герметизирующем материале.

Очевидно, что вышеуказанные варианты осуществления данного изобретения представляют собой примеры и могут изменяться многими способами. Такие присутствующие или будущие изменения не следует рассматривать в качестве отклонения от сущности и объема данного изобретения, и все такие модификации, как будет очевидно специалисту в данной области техники, предполагаются включенными в объем последующей формулы изобретения.

Модуль осветительного устройства содержит подложку, на которую при функционировании установлены один или более светоизлучающих элементов и удерживающая структура, которая соединяется с подложкой и выполнена так, чтобы окружать один или более светоизлучающих элементов. Кроме того, модуль осветительного устройства включает в себя оптически пропускающий элемент, причем две или более опоры выполнены так, чтобы обеспечивать разделение между оптически пропускающим элементом и подложкой или удерживающей структурой. Объем, заданный подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, частично или полностью заполнен герметизирующим материалом, тем самым формируя модуль осветительного устройства. В частности, опоры образуют ряд отверстий для объема, заданного подложкой, удерживающей структурой и оптически пропускающим элементом, причем эти отверстия обеспечивают движение флюида через них. Предложено два варианта модулей осветительного устройства. Изобретение обеспечивает формирование модулей осветительного устройства с желаемым уровнем обезгаживания данных модулей. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 пр., 4 ил.

1. Модуль осветительного устройства, содержащий:
подложку;
один или более светоизлучающих элементов, функционально соединенных с подложкой;
удерживающую структуру, соединенную с подложкой и окружающую один или более светоизлучающих элементов;
оптически пропускающий элемент, соединенный с подложкой и расположенный так, чтобы пересекать путь электромагнитного излучения, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами;
светопропускающий герметизирующий материал, расположенный внутри объема, заданного подложкой, оптически пропускающим элементом и удерживающей структурой, причем данный герметизирующий материал, таким образом, по меньшей мере, частично герметично заключает в себе один или более светоизлучающих элементов; и
две или более опоры, проходящие, по меньшей мере, частично между оптически пропускающим элементом и подложкой, где две или более опор выполнены с возможностью поддерживать оптически пропускающий элемент;
причем две или более опор расположены так, чтобы обеспечить два или более отверстий для объема для движения флюида через него.

2. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опор являются гибкими, сжимаемыми, расширяемыми или обладают комбинацией этих свойств.

3. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором каждая из двух или более опор имеет сечение и контактную поверхность, причем сечение меньше у контактной поверхности.

4. Модуль осветительного устройства по п.3, в котором контактная поверхность представляет собой, по существу, точку контакта.

5. Модуль осветительного устройства по п.3, в котором контактная поверхность представляет собой, по существу, точечную линию контакта.

6. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором каждая опора имеет контактную поверхность, причем контактная поверхность имеет форму, выбранную из группы, содержащей коническую, полусферическую, цилиндрическую, усеченно-коническую, плоскую, искривленную или выпуклую форму.

7. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором удерживающая структура сформирована как одно целое с оптически пропускающим элементом.

8. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором удерживающую структуру располагают с возможностью функционирования на подложке.

9. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опоры сформированы как одно целое с оптически пропускающим элементом.

10. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опоры соединяются с оптически пропускающим элементом.

11. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором удерживающая структура содержит внутреннюю стенку, выполненную в виде ступенчатой стенки, чтобы обеспечить опорную поверхность для двух или более опор.

12. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опор сформированы как одно целое с подложкой.

13. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опор соединяются с подложкой.

14. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опор сформированы как одно целое с удерживающей структурой.

15. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором две или более опор соединяются с удерживающей структурой.

16. Модуль осветительного устройства по п.1, в котором оптически пропускающий элемент имеет поверхность, обращенную к светоизлучающим элементам, причем данная поверхность является выпуклой.

17. Модуль осветительного устройства, содержащий:
подложку;
один или более светоизлучающих элементов, функционально соединенных с подложкой;
удерживающую структуру, соединенную с подложкой и окружающую один или более светоизлучающих элементов;
оптически пропускающий элемент, соединенный с подложкой и расположенный так, чтобы пересекать путь электромагнитного излучения, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами;
светопропускающий герметизирующий материал, расположенный внутри объема, заданного подложкой, оптически пропускающим элементом и удерживающей структурой, причем данный герметизирующий материал, таким образом, по меньшей мере, частично герметично заключает в себе один или более светоизлучающих элементов; и
две или более опоры, проходящие, по меньшей мере, частично между оптически пропускающим элементом и подложкой для поддерживания оптически пропускающего элемента, причем каждая из двух или более опор имеет сечение и контактную поверхность, причем сечение меньше у контактной поверхности;
причем две или более опор расположены так, чтобы обеспечить два или более отверстий для объема для движения флюида через него.

18. Модуль осветительного устройства по п.17, в котором две или более опоры являются гибкими, сжимаемыми, расширяемыми или обладают комбинацией этих свойств.

19. Модуль осветительного устройства по п.17, в котором контактная поверхность представляет собой, по существу, точку контакта.

20. Модуль осветительного устройства по п.17, в котором контактная поверхность представляет собой, по существу, точечную линию контакта.

21. Модуль осветительного устройства по п.17, в котором две или более опор сформированы как одно целое с удерживающей структурой.

22. Модуль осветительного устройства по п.17, в котором две или более опор сформированы как одно целое с подложкой.

23. Модуль осветительного устройства по п.17, в котором удерживающая структура сформирована как одно целое с оптически пропускающим элементом.