CN104051595A - 柔性照明器件 - Google Patents
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Abstract
提供了一种柔性照明元件，包括：第一柔性衬底；位于第一柔性衬底上的第一和第二导电元件；具有正接触和负接触的发光元件，正接触和负接触均在发光元件的第一侧，发光元件配置为发射具有选定窄波长范围的光；将第一导电元件与正接触电连接的第一导电连接器；将第二导电元件与负接触电连接的第二导电连接器；位于与发光元件的第二表面相邻处的第二柔性衬底；以及位于第一柔性衬底与第二柔性衬底之间的固定层。
Description
技术领域
本发明总体上涉及其上包含有多个可控照明元件的薄柔性器件。更具体地，本发明涉及包含多个可以控制为点亮的发光元件的薄柔性器件。
背景技术
在多种情况下，发光二极管(LED)用于提供低成本、低功率发光。然而，由于传统LED配置是在一侧具有阳极并且在另一侧具有阴极，因此LED制造工艺较复杂，导致较低制造产率。此外，由于这种复杂设计，因此得到的器件会相对较厚，从而限制它们在空间敏感情况下的使用。
此外，期望保持器件尽可能薄限制了可以在照明器件中使用的LED的尺寸，从而限制了照明器件可以产生的光量。
此外，许多LED器件是刚性器件，由于它们固定的尺寸和形状限制了它们在许多情况下的使用。
因此期望提供一种薄的低功率柔性照明器件，其包括一个或多个相对较大照明元件，但是可以容易制造。
发明内容
提供了一种柔性照明元件，包括：第一柔性衬底；位于第一柔性衬底上的第一导电元件；位于第一柔性衬底上的第二导电元件；具有正接触和负接触的发光二极管，正接触和负接触均在发光二极管的第一侧，发光二极管配置为发射具有10nm与100000nm之间的选定波长的光；位于第一导电元件与正接触之间的第一导电连接器，第一导电连接器配置为将第一导电元件电连接至正接触；位于第二导电元件与负接触之间的第二导电连接器，第二导电连接器配置为将第二导电元件电连接至负接触；位于与发光二极管的第二表面相邻处的第二柔性衬底，发光二极管的第二表面在与发光二极管的第一表面的相反侧；以及位于第一柔性衬底与第二柔性衬底之间的固定层，固定层配置为将第二柔性衬底固定到第一柔性衬底上，其中，第二柔性衬底对于选定光波长实质上透明，并且第一和第二导电连接器各自包括环氧树脂点或涂覆的金属焊盘。
第一柔性衬底可以包括以下中的至少一个：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、聚合物、涂氧化物的聚合物、柔性塑料、或涂金属的柔性塑料。第一和第二导电元件可以均是母线(buss bar)。第一和第二导电元件可以包括以下中的至少一个：导电金属或导电氧化物。第一和第二导电元件可以包括以下中的至少一个：铜、银或铝。第一和第二导电连接器可以包括以下中的至少一个：银环氧树脂、涂覆的金属焊盘、导电粘合剂、金属焊盘和涂料区(daub pot)。
柔性照明元件还可以包括：位于发光二极管的第二表面与第二柔性衬底之间的磷光剂层，其中，发光二极管发射具有260nm与505nm之间波长的光。柔性照明元件还可以包括位于第二柔性衬底顶部的磷光剂层，其中，发光二极管发射具有260nm与505nm之间波长的光。
柔性照明元件还可以包括附着至第一柔性衬底的第一热沉，其中第一热沉包括柔性金属层或柔性陶瓷薄膜层。柔性照明元件还可以包括附着至第二柔性衬底的第二热沉，其中，第二热沉包括柔性金属层或柔性陶瓷薄膜层。柔性照明元件还可以包括位于第一柔性衬底中的多个过孔，其中多个过孔填充有导电材料。
发光二极管可以是超薄发光二极管，具有3密耳与20密耳之间的厚度。
提供了一种柔性照明元件，包括：第一柔性衬底；位于第一柔性衬底上的第一导电元件；位于第一柔性衬底上的第二导电元件；具有正接触和负接触的发光二极管，正接触和负接触均在发光二极管的第一侧，发光二极管配置为发射具有10nm与100000nm之间的选定波长的光；位于第一导电元件与正接触之间的第一导电连接器，第一导电连接器配置为将第一导电元件电连接至正接触；位于第二导电元件与负接触之间的第二导电连接器，第二导电连接器配置为将第二导电元件电连接至负接触；位于与发光二极管的第二表面相邻处的第二柔性衬底，发光二极管的第二表面在与发光二极管的第一表面的相反侧；以及位于第一柔性衬底与第二柔性衬底之间的固定层，固定层配置为将第二柔性衬底固定到第一柔性衬底，其中，第二柔性衬底对于选定光波长实质上透明，并且发光二极管是超薄发光二极管，具有3密耳与20密耳之间的厚度。
第一柔性衬底可以包括以下中的至少一个：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、聚合物、涂氧化物的聚合物、柔性塑料、或涂金属的柔性塑料。第一和第二导电元件可以均是母线(buss bar)。第一和第二导电元件可以包括以下中的至少一个：导电金属或导电氧化物。第一和第二导电元件可以包括以下中的至少一个：铜、银或铝。第一和第二导电连接器可以包括以下中的至少一个：银环氧树脂、涂覆的金属焊盘、导电粘合剂、金属焊盘和涂料区。
柔性照明元件还可以包括：位于发光二极管的第二表面与第二柔性衬底之间的磷光剂层，其中，发光二极管发射具有10nm与505nm之间波长的光。柔性照明元件还可以包括位于发光二极管的第二表面与第二柔性衬底之间的磷光剂层，其中，发光二极管发射具有10nm与505nm之间波长的光。
柔性照明元件还可以包括附着至第一柔性衬底的第一热沉，其中第一热沉包括柔性金属层或柔性陶瓷薄膜层。柔性照明元件还可以包括附着至第二柔性衬底的第二热沉，其中，第二热沉包括柔性金属层或柔性陶瓷薄膜层。柔性照明元件还可以包括位于第一柔性衬底中的多个过孔，其中多个过孔填充有导电材料。
提供了一种形成柔性照明元件的方法，包括：形成第一柔性衬底；在第一柔性衬底上形成第一导电元件；在第一柔性衬底上形成第二导电元件；在第一导电元件上形成第一导电连接器；在第二导电元件上形成第二导电连接器；通过第一导电连接器将发光二极管的正接触连接至第一导电元件，使得第一导电连接器将第一导电元件电连接至正接触；通过第二导电连接器将发光二极管的负接触连接至第二导电元件，使得第二导电连接器将第二导电元件电连接至负接触；在第一柔性衬底上形成固定层；并且在发光二极管和固定层上形成第二柔性衬底，使得固定层降低第二柔性衬底固定到第一柔性衬底，其中柔性第二衬底对选定光频率实质上透明，第一和第二连接器各自包括导电点或涂覆的金属焊盘，正接触和负接触均在发光二极管的第一侧，并且发光二极管配置为在选定频率下发射光。
第一柔性衬底可以包括以下中的至少一个：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、聚合物、涂氧化物的聚合物、柔性塑料或涂金属的柔性塑料。第一和第二导电元件可以均是母线(buss bar)。第一和第二导电元件可以包括以下中的至少一个：导电金属或导电氧化物。第一和第二导电元件可以包括以下中的至少一个：铜、银或铝。第一和第二连接器可以包括以下中的至少一个：银环氧树脂、涂覆的金属焊盘、导电粘合剂、金属焊盘和涂料区。
该方法还可以包括：在发光二极管的第二表面上形成磷光剂层，其中，发光二极管发射具有260nm与505nm之间波长的光。该方法还可以包括：在第二柔性衬底上形成磷光剂层，其中发光二极管发射具有260nm与505nm之间波长的光。
发光二极管可以是超薄发光二极管，具有3密耳与20密耳之间的厚度。
该方法还可以包括：将第一热沉附着至第一柔性衬底。该方法还可以包括：将第二热沉附着至第二柔性衬底。该方法还可以包括：第一柔性衬底中形成多个过孔，并且用导电材料填充多个过孔。
附图说明
附图用于进一步示出示例实施例并且说明根据本发明的多个原理和优点，在附图中，类似的附图标记指代相同或功能相似的元件，附图与以下详细描述一起合并在说明书中并且形成说明书的一部分。这些附图不必按比例示出。
图1是根据所公开实施例的柔性照明器件的俯视图；
图2是根据所公开实施例的来自图1的柔性照明器件的单个照明元件的俯视截面图；
图3是根据所公开实施例的图2的单个照明元件的电连接的电路图；
图4是根据所公开实施例的图2的单个照明元件的侧截面图；
图5是根据所公开实施例的图1的柔性照明器件沿线V-V’的侧截面图；
图6是根据另一所公开实施例的图1的柔性照明器件沿线V-V’的侧截面图；
图7是根据又一所公开实施例的图1的柔性照明器件沿线V-V’的侧截面图；
图8是根据再一所公开实施例的图1的柔性照明器件沿线V-V’的侧截面图；
图9是根据另一所公开实施例的图1的柔性照明器件沿线V-V’的侧截面图；
图10是根据又一所公开实施例的图1的柔性照明器件的侧截面图；
图11是根据再一所公开实施例的图1的柔性照明器件沿线V-V’的侧截面图；
图12-17是示出了根据所公开实施例的图1和5的柔性照明器件的制造工艺的侧截面图；
图18是示出了根据所公开实施例的柔性照明器件的制造工艺的流程图；
图19A和19B是示出了根据所公开实施例的将照明元件附着至导电元件的工艺的流程图；
图20是示出了根据另一所公开实施例的柔性照明器件的制造工艺的流程图；以及
图21是示出了根据再一所公开实施例的柔性照明器件的制造工艺的流程图。
具体实施方式
提供本公开来进一步以允许方式说明执行本发明的一个或多个实施例的最佳模式。还提供本公开以增强对本发明的发明原理和优点的理解和认识，而不是以任何方式限制本发明。本发明仅由包括本申请未决期间做出的任何修改以及授权的那些权利要求的所有等同物的所附权利要求来限定。
应进一步理解，根据需要，诸如第一和第二等相关术语的使用仅用于将一个实体、项目或动作与另一实体、项目或动作相区分，而不必需要或暗示这种实体、项目或动作之间的任何实际这种关系或顺序。应注意一些实施例可以包括多个过程或步骤，所述多个过程或步骤可按照任意顺序来执行，除非明确并必要地限制于特定顺序；即，可以按照任意顺序执行不是如此限制的过程或步骤。
柔性照明器件结构
图1是根据所公开实施例的柔性照明器件100的俯视图。如图1所示，柔性照明器件100包括：柔性带状物(ribbon)110，包含多个照明元件120、正导电元件130和负导电元件140；控制电路150；线缆护层(sheath)160和线缆170。
柔性带状物110用于对多个照明元件120以及正和负导电元件给出结构和保护。
多个照明元件120操作用于基于从控制电路150接收的电流产生光。在所公开实施例中，照明元件120包含发光二极管(LED)。在一些实施例中，照明元件120可以是辐射特定波长光的LED。在其他实施例中，照明元件120可以是具有磷涂层的LED，磷涂层用于对LED产生的单色光进行散射以使其成为白光。在又一实施例中，照明元件120可以是包括用于对光进行聚焦、漫射或着色(color)的透镜的LED。
正导电元件130用作将多个照明元件120中的每一个的一个节点连接至来自控制电路150的正电压信号的装置。同样，负导电元件140用作将多个照明元件120中的每一个的另一节点连接至来自控制电路150的负电压信号的装置。在图1中公开的实施例中，正和负导电元件130、140是用于贯穿柔性照明器件100传导电流的母线。然而，在备选实施例中，正和负导电元件130、140可以是用于将多个元件120的节点电与来自控制电路150的正和负电压信号相连的导线或任何其他结构。
在备选实施例中，可以提供多个正导电元件130和负导电元件140，使得不同照明元件120能够连接至不同的正和负导电元件130、140，从而允许对单独照明元件120的操作的更多控制。
控制电路150在正和负导电元件130、140两端分别提供正和负电压信号，以便控制多个照明元件120的操作。当控制电路150向正和负导电元件130、140供应适当电压时，多个照明元件120开启并发射光。当控制电路150停止向正和负导电元件130、140提供适当电压时，多个照明元件120关闭并且停止发射光。
线缆护层160用于防止线缆受损，而线缆170向控制电路150提供电力和控制信号。
在操作中，控制电路150具有用于操作多个照明元件120的设定模式，或者从外部源接收指示控制电路150应当如何操作多个照明元件120的照明控制信号。基于设定模式或照明控制信号，控制电路150向正和负导电元件130、140提供适当电压，以在期望时间激活多个照明元件120。
图2是根据所公开实施例的来自图1的柔性照明器件100的单个照明元件120的俯视截面窗口180。如图2所示，截面窗口180公开了照明元件120包括发光元件210以及第一和第二接触元件230和240，第一和第二接触元件230和240分别通过第一导电连接器235和第二导电连接器245分别连接至正导电元件130和负导电元件140。
发光元件210是配置为发射光的设备，如，特定小波长分布的光(例如，紫外光、蓝光、绿光、红外光或具有10nm与100000nm之间波长的任何光)或宽波长范围内的光(例如，白光)。在一些实施例中，发光元件210是发射特定波长的光的LED。作为示例，特定小波长分布的光可以由中心波长±15nm来限定，并且宽波长范围中的光可以由中心波长±200-250nm来限定。
在一些实施例中，发光元件210是发射特定波长范围的光的LED；并且在其他实施例中，发光元件210是包括用于对光进行聚焦、漫射或着色的透镜的LED。
在又一些实施例中，发光元件210是能够一起或单独控制的LED组。例如单个发光元件210能够包括红色LED、绿色LED和蓝色LED。在一些实施例中，这些LED可以具有联系在一起的阳极和阴极；在其他实施例中，这些LED可以单独连接至不同正和负导电元件，或者甚至连接至不同正导电元件而连接至相同负导电元件，或者连接至不同负导电元件而连接执行相同正导电元件。
第一和第二接触元件230、240提供用于将发光元件210电连接至正和负导电元件130、140的外部装置。在所公开实施例中，第一和第二接触元件230、240是接触焊盘。然而，在备选实施例中，第一和第二接触元件230、240可以是将发光元件210与外部元件电连接的任何适合装置。例如，在一些备选实施例中，第一和第二接触元件230、240可以是接触管脚。当发光元件210是LED时，第一接触元件230是阳极，第二接触元件240是阴极。
在多个所公开实施例中，第一和第二接触元件230、240设置在发光元件210的同一侧上。因此，可以利用最小的连接性电路将发光元件210连接至正和负导电元件130、140，从而最小化发光元件210的厚度，并因此最小化整个柔性照明器件100的厚度。在一个特定实施例中，发光元件210是倒装芯片LED。
第一和第二导电连接器235、245操作用于将照明元件120连接至正和负导电元件130、140。具体地，第一接触元件230通过第一导电连接器235连接至正导电元件130。同样，第二接触元件240通过第二导电连接器245连接至负导电元件140。在多个实施例中，导电连接器235、245可以是：银环氧树脂点、导电粘合剂、金属焊盘、涂料区或其他导电金属元件。
由于第一和第二接触元件230、240均在发光元件210的同一侧上形成，因此第一和第二导电连接器235、245同样可以位于发光元件210的同一侧上。因此，需要相对小的连接距离来将第一和第二接触元件230、240连接至正和负导电元件130、140。这与采用在发光元件的相反侧上形成接触元件的发光元件的照明元件相比，这允许更薄的照明元件120。
在发光元件210包括多个LED的实施例中，每个LED可以配备有其自己的第一和第二接触元件230、240，第一和第二接触元件230、240可以分别具有它们自己的第一和第二导电连接器235、245。然后可以将这些第一和第二导电连接器235、245附着至单独的正和负导电元件130、140，以允许单独控制单个发光元件210上的不同LED。
图3是示出了根据所公开实施例的图2的截面窗口180中照明元件120的电连接的电路图。如图3所示，发光元件210通过其第一接触元件230以及第一导电连接器235电连接至正导电元件130。类似地，发光元件210通过其第二接触元件240以及第二导电连接器245电连接至负导电元件140。
图4是根据所公开实施例的图2的照明元件120的侧截面图。如图4所示，本实施例中的照明元件120包括具有第一和第二接触元件230、240的发光元件210以及位于发光元件210上的磷光剂层420。
发光元件210以及第一和第二接触元件230、240如上所述进行操作。因此，这里不再重复描述。
磷光剂层420操作用于对从发光元件210的顶面发射的光进行散射。当发光元件210发射的光在紫外光与蓝光之间的波长谱(即，从大约10nm到505nm)内时，磷光剂层420对发射的光进行下变频和散射，使得该光变成白光。这样，当发光元件210是发射小波长范围光的发光二极管(LED)时，得到的照明元件120可以产生白光。为此，许多LED制造商将制造蓝光或紫外光发光二极管，所述蓝光或紫外光发光二极管包括已经涂覆到LED的发光表面的磷光剂层420。
柔性照明器件实施例
图5是根据所公开实施例的图1的柔性照明器件500沿线V-V’的侧截面图。如图5所示，柔性照明器件500包括：第一柔性衬底510、热沉520、正和负导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530以及固定层540。
第一柔性衬底510用作柔性照明器件500的其余部分的底座。作为参考方向，可以认为第一柔性衬底510是“底部”衬底，在“底部”衬底上堆叠其他元件。然而，这仅作为参考点。柔性照明器件500不具有固有方向，并且可以以任何方式定向，甚至第一柔性衬底510在结构的“顶部”。
第一柔性衬底510可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、聚合物、涂氧化物的聚合物、柔性塑料、或涂金属的柔性塑料或任何适合的柔性材料形成。第一柔性衬底510应当是柔性的，这是因为需要整个柔性照明器件500是柔性的。由于光不照射出(shine out of)第一柔性衬底510。因此第一柔性衬底510对于光不需要是透明的。
热沉520附着至第一柔性衬底510的底部(即，其余元件所在侧的相反侧)，并且操作用于消散来自照明元件120的热。热沉520可以是柔性金属层(例如，金属带)、柔性陶瓷薄膜层、或任何充分散热的柔性材料。尽管图5公开了使用热沉520，但是备选实施例也可以省略热沉520。
正和负导电元件130、140在第一柔性衬底510上位于热沉520(如果存在的话)的相反侧。正和负导电元件130、140中的每一个由连接至控制电路150的导电材料制成，并且配置为承载由控制电路150产生的控制电流。如上所述，在图1至5中公开的实施例中，正和负导电元件130、140是用于贯穿柔性照明元件100传导电的母线。在备选实施例中，正和负导电元件130、140可以是能够向照明元件120传递电流的导线或任何其他导电结构。
第一和第二导电元件130、140可以由铜、银、铝或任何适合导电材料或导电氧化物制成。由于，柔性照明器件100必须保持柔性，因此第一和第二导电元件130、140也应当配置为，使得第一和第二导电元件130、140可以弯曲而其承载电流的能力不受损害或丧失。
发光元件210配置为基于正和负导电元件130、140上承载的控制电流来产生光。所公开实施例中使用的一个示例发光元件210是发光二极管(LED)。LED具有阳极(即，正侧)和阴极(即，负侧)，并且操作用于在电流从阳极到阴极流经LED时产生特定波长(从红外到紫外，即具有从10nm到100000nm的波长)的光。
磷光剂层420位于发光元件210上，并且操作用于使发光元件210产生的光从单色(即，具有小波长范围)变成白光(即，具有宽波长范围)。典型地，这需要产生紫外到蓝光谱(即，具有10nm到505nm之间的波长)中的光的发光元件210。在发光元件210被设计为发射单色光的实施例中，可以省略磷光剂层420。具有磷光剂层的白光LED通常能够从各种供应商买到。因此，对于制造工艺而言，能够获得已经涂覆有磷光剂层的LED。如上所述，在照明元件120仅需要发射小波长范围光的实施例中，可以去除磷光剂层420。
第一和第二接触元件230、240形成在发光元件210上，并且操作用于将发光元件210连接至外部元件(即，本实施例中的正和负导电元件130、140)。当发光元件210是LED时，第一接触元件230连接至LED的阳极，第二接触元件240连接至LED的阴极。
第一和第二导电连接器235、245操作用于将照明元件120连接至正和负导电元件130、140。具体地，第一接触元件230通过第一导电连接器235连接至正导电元件130。同样，第二接触元件240通过第二导电连接器245连接至负导电元件140。因此，当发光元件210是LED时，第一导电元件235配置为将LED的阳极连接至正导电元件130(即，第一导电连接器235)，而第二导电连接器245配置为将LED的阴极连接至负导电元件140(即，第二导电连接器245)。在多个实施例中，导电连接器235、245可以是：银环氧树脂点、导电粘合剂、金属焊盘、涂料区或其他导电金属元件。
第二柔性衬底530位于磷光剂层420(如果存在的话)上(即，在照明元件120上)，并且用于保护照明元件120，并且给出柔性照明器件500的结构。作为参考方向，可以认为第二柔性衬底530是“顶部”衬底，其覆盖第一柔性衬底510上堆叠的其他元件。然而，这仅作为参考。柔性照明器件500不具有固有方向，而是可以以任何方式定向，甚至具第二柔性衬底530在结构“底部”上。
在一些实施例中，第二柔性衬底530可以作为透镜操作。在这样的实施例中，整个第二柔性衬底530或仅仅是第二柔性衬底在照明元件120上的一部分形成整体(integral)透镜。这些透镜能够用于多种目的。这些透镜可以操作用于对从发光元件210发射的光进行聚焦，以便通过允许与第二柔性衬底530的表面垂直地发射光来增加光输出；这些透镜可以用于对从发光元件210发射的光进行漫射，以允许从发光元件210以较大入射角度发射光；或者这些透镜可以是用于对从发光元件210的发射的光进行着色的有色透镜。
第二柔性衬底530可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酯、聚合物、涂氧化物的聚合物、柔性塑料、涂金属的柔性塑料、或任何适合的柔性材料制成。第二柔性衬底530应当是柔性的，这是因为柔性照明器具500需要是柔性的。此外，由于光从发光元件210通过第二柔性衬底530照射出去，因此第二柔性衬底530应当对从发光元件210发射的光的波长实质上透明。
固定层540位于第一柔性衬底510与第二柔性衬底530之间并围绕照明元件120，并且配置为将照明元件固定在适当的位置，并且将第一和第二柔性衬底510、530固定在一起。由于可能需要来发光元件210的光穿过固定层540，因此通常期望固定层对从发光元件210发射的光的波长也实质上透明。
图6是根据另一所公开实施例的图1的柔性照明器件600沿线V-V’的侧截面图。如图6所示，柔性照明器件600包括第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540和磷光剂层610。
在图6中，第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530和固定层540如上关于图5所公开地操作。因此，对于本实施例不再重复这些元件的描述。
图6的实施例与图5的实施例的不同之处在于，图6的实施例在第二柔性衬底530的顶部而不是在发光元件210的顶部包括磷光剂层610。磷光剂层610除了其位置以外在配置和操作方面类似于图5的实施例的磷光剂层420。磷光剂层610操作用于对从发光元件210发射的光进行散射，使其从小波长范围的光(例如，具有10nm与505nm之间波长的光)转换到宽波长范围的光(例如，白光)。
图7是根据又一所公开实施例的图1的柔性照明器件700沿线V-V’的侧截面图。如图7所示，柔性照明器件700包括第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、透镜710、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530和固定层540。
在图7中，第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540如上关于图5所公开地操作。因此本实施例不再重复这些元件的描述。
图7的实施例与图5的实施例的不同之处在于，在磷光剂层420的顶部包括透镜710。透镜710能够用于多种目的。透镜710可以操作用于对从发光元件210发射的光进行聚焦，以便通过允许与第二柔性衬底530的表面垂直地发射光来增加输出的光；透镜710可以用于对从发光元件210发射的光进行漫射，以允许从发光元件210以较大入射角发射光；或者透镜710可以是用于对从发光元件210发射的光进行着色的有色透镜。
尽管图7中示出了透镜710具有与发光元件210类似的宽度，但是透镜710的宽度可以改变，使得透镜710可以悬突(overhang)在发光元件210上。一些LED制造商提供具有集成透镜的LED，允许更容易地构造图7的照明器件700。
此外，尽管图7公开了透镜710和磷光剂层420二者，但是在仅需要小波长范围的光的备选实施例中可以去除磷光剂层420。
图8是根据再一所公开实施例的图1的柔性照明器件800沿线V-V’的侧截面图。如图8所示，柔性照明器件800包括第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、透镜810、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540和磷光剂层610。
在图8中，第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540和磷光剂层610如上关于图5和6所公开地操作。因此，本实施例不再重复这些元件的描述。
图8的实施例与图5至7的实施例的不同之处在于，图8的实施例包括在发光元件210上的透镜810和在第二柔性衬底530上的磷光剂层610。透镜810在配置和操作方面类似图7的透镜710进行操作。
尽管图8公开了透镜810和磷光剂层610二者，但是在进行需要小波长范围的光的备选实施例中可以去除磷光剂层610。
图9是根据另一所公开实施例的图1的柔性照明器件900沿线V-V’的侧截面图。如图9所示，柔性照明器件900包括第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540和透镜910。
在图9中，第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540如以上关于图5所公开地进行操作。因此本实施例不再重复这些元件的描述。
图9的实施例与图5和7的实施例的不同之处在于，图9的实施例包括在第二柔性衬底530上的透镜910以及在发光元件210上的磷光剂层420。如上关于图5所述，透镜也可以是第二衬底530的一部分或者可以嵌入在第二衬底530中。透镜910除了其位置在第二柔性衬底530上以外，在配置和操作方面类似于图7的实施例中的透镜710进行操作。
图10是根据又一所公开实施例的图1的柔性照明器件1000沿线V-V’的侧截面图。如图10所示，柔性照明器件1000包括第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540、磷光剂层610和透镜1010。
在图10中，第一柔性衬底510、热沉520、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、固定层540和磷光剂层610如以上关于图5和6所公开地进行操作。因此本实施例不再重复这些元件的描述。
图9的实施例与图5、6和8的实施例的不同之处在于，图9的实施例包括在第二柔性衬底530之上或者作为第二柔性衬底530的一部分的透镜1010和磷光剂层610。透镜1010在配置和操作方面类似于图9的实施例中的透镜910进行操作。
图11A是根据再一所公开实施例的图1的柔性照明器件1100沿线V-V’的侧截面图，图11B是根据再一所公开实施例的图1的柔性照明器件1100沿线XI-XI’的侧截面图。如图11A和11B所示，柔性照明器件1100包括第一柔性衬底1110、第一左热沉1120、第一右热沉1125、第一和第二导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、第二热沉1140和固定层540。
在图11A和11B中，第一和第二导电元件130、140、发光元件210、磷光剂层420、第一和第二接触元件230、240、第一和第二导电连接器235、245、第二柔性衬底530、和固定层540如上关于图5所公开地进行操作。因此本实施例不再重复这些元件的描述。
如图11B所示，第一柔性衬底1110在配置和组成方面类似于图5的实施例中的第一柔性衬底510，区别在于第一柔性衬底1110包括在固定位置处穿过第一柔性衬底1100的多个第一过孔1113和多个第二过孔1116，第一和第二过孔填充有导电材料或具有足够高热传导性以有效地在第一和第二导电元件130、140与第一左和右热沉1120、1125之间传递热的任何适合材料。作为示例，第一和第二过孔1113、1116的热导率应当至少为0.24W/m-K。
如图11B所示，第一过孔1113将正导电元件130连接至第一左热沉1120，而第二过孔1116将负导电元件140连接至第一右热沉1125。在本实施例中，第一和第二过孔1113、1116位于柔性照明器件100的一部分中，使得第一和第二过孔1113、1116不在照明元件120正下方。然而，在备选实施例中，第一和第二过孔1113、1116能够在照明元件120下方。
如图11A和11B所示，第一左热沉1120和第一右热沉1120在配置和组成方面类似于图5的实施例中的热沉520，区别在于，第一左热沉1120和第一右热沉1125中的每一个仅覆盖第一柔性衬底1110的大约二分之一(在第一左热沉1120与第一右热沉1125之间存在较小气隙，从而提供绝缘)，并且第一左热沉1120和第一右热沉1125各自接触将它们固定到第一柔性衬底1110上的过孔1113、1116中的导电材料。具体地，第一过孔1113接触第一左热沉1120，而第二过孔116接触第一右热沉1125。术语右和左在用于标识热沉1120、1125时单独使用。
如图11A所示，第二热沉1140在配置和组成方面类似于第一热沉1120，区别在于第二热沉1140位于第二柔性衬底1130上。此外，第二热沉1140配置为在照明元件120上的区域中具有间隙1170。具体地，在本实施例中，对于由以下区域不形成第二热沉：在发光元件210的表面上方由线1160、45°限定的从发光元件210的外部上周界沿所有方向伸出的区域。
在备选实施例中，柔性照明器件1100可以去除第一和第二过孔1113、1116，并且允许简单地通过第一和第二热沉1120、1125散热。此外，以上关于图5至10描述的任何实施例可以修改为包括第一左和右热沉1120、1140以及将正导电元件130连接至第一左热沉1120并且将负导电元件140连接至第一右热沉1125的第一和第二过孔1120。
制造柔性照明器件的方法
图12-17是示出了根据所公开实施例的图1和图5的柔性照明器件的制造工艺的侧截面图。图18是示出了根据所公开实施例的柔性照明器件的制造工艺1800的流程图。
如图12和18所示，制造工艺1800开始于设置第一柔性衬底510(1805)。然后将热沉520附着至第一柔性衬底510的一侧(1810)。尽管图12和18指示在添加正和负导电元件130、140、发光元件120和第二柔性衬底530之前将热沉520附着至第一柔性衬底510，但是在许多实施例中，可以在第一和第二柔性衬底510、530与固定层540固定在一起之后，在制造工艺的结尾添加热沉520。
然后在第一柔性衬底510上在附着热沉520的一侧的相反侧形成正导电元件130(1815)。可以例如通过在第一柔性衬底510布置母线或导线或者将母线或导线附着在第一柔性衬底510上来完成该操作。
如图13和18所示，制造工艺1800继续，在第一柔性衬底510的与正导电元件130同一侧上形成负导电元件140(1820)。可以例如通过在第一柔性衬底510上布置母线或导线或者将母线或导线附着在第一柔性衬底510上来完成该操作。
尽管图12、13和18公开了在单独步骤中沉积正和负导电元件130、14，但是在一些实施例中，可以在第一柔性衬底510上同时形式正和负导电元件130、140。
如图14和18所示，制造工艺1800继续，在正导电元件130上形成第一导电连接器235(1825)，并且在负导电元件140上形成第二导电连接器245(1830)。然后将照明元件120设置在第一和第二导电连接器235、245上，并且降低照明元件120，使得照明元件120上的第一和第二连接元件230、240与第一和第二导电连接器235、245相邻。
尽管图14和18公开了在单独步骤中形成第一和第二导电连接器235、245，但是在一些实施例中，可以在正和负导电元件130、140上同时形成第一和第二导电连接器235、245。
如图15和18所示，制造工艺1800继续，使得照明元件120与第一和第二导电连接器235、245接触。当这么做时，第一和第二连接元件230、240与第一和第二导电连接器235、245接触。典型地，这涉及施加了照明元件120之后的烘干步骤，以使连接(即，第一和第二导电连接器235、245)干燥。
以这种方式，照明元件120通过第一和第二导电连接器235、245附着至正和负导电元件130、140(1835)。具体地，照明元件120的第一连接元件230通过第一导电连接器235连接至正导电元件130。同样，照明元件120的第二连接元件240通过第二导电连接器245连接至负导电元件140。
如图16和18所示，制造工艺1800继续，邻近第一柔性衬底510以及第一柔性衬底510顶部上形成的元件设置第二柔性衬底530(1840)。
如图17和18所示，制造工艺1800继续，在第一和第二柔性衬底510、530之间形成固定材料540(1845)。在图17所示的实施例中，示出了首先将固定材料540固定到第二柔性衬底530的一侧。这仅是示例。在备选实施例中，可以初始地将固定材料540涂覆到第一柔性衬底510、正和负导电元件130、140和照明元件120。备选地，第一和第二衬底510、530可以同时与固定材料540相结合。
如图5和18所示，制造工艺1800继续，将第一和第二柔性衬底510、530压制在一起，以将它们经由固定材料540彼此固定(1850)。在该工艺期间，固定材料540围绕发光元件120以及正和负导电元件130、140流动，使得不干扰这些元件但仍将这些元件固定在适当位置。在图5至11公开的实施例中，在照明元件120与第二柔性衬底510之间几乎不保留固定材料540。然而，在备选实施例中，固定材料540的一些部分可以保留在照明元件120与第二柔性衬底510之间。
图19A和19B是示出了根据所公开实施例的将照明元件120附着至导电元件的工艺1835的流程图。
如图19A所示，在一个实施例中，工艺1835开始于将发光元件210的第一(正)接触元件230经由第一导电连接器235附着至正导电元件130(1910)。
然后将发光元件210的第二(负)接触元件230经由第二导电连接器245附着至负导电元件140(1920)。
然后在发光元件210上形成磷光剂层420(1930)。在不需要磷光剂层420的任何柔性照明器件的制造中，可以省略该操作。此外，如果在制造工艺2500期间执行该操作，则应当省略操作1855。这是因为对于给定发光元件210仅需要具有单个磷光剂层。
最后，在磷光剂层420上形成透镜710(1940)。在不需要透镜710的任何柔性照明器件的制造中，可以省略该操作。
如图19B所示，在另一实施例中，工艺1835可以开始于将发光元件210的第一(正)接触元件230经由第一导电连接器235附着至正导电元件130(1910)。
然后将发光元件210的第二(负)接触元件230经由第二导电连接器245附着至负导电元件140(1920)。
最后，在发光元件210上形成透镜810(1950)。可以在不需要透镜810的任何柔性照明器件的制造中，可以省略该操作。
图20是示出了根据另一所公开实施例的柔性照明器件的制造工艺2000的流程图。
操作1805、1810、1815、1820、1825、1830、1835、1840、1845和1850如以上关于图18描述地执行。因此，不再次关于图20详细描述这些操作。
在图20的制造工艺2000的操作中，形成包括多个照明元件120的柔性照明器件。工艺2000开始于设置第一柔性衬底510(1805)。对于所有这多个照明元件120使用相同第一柔性衬底510。
接着，在第一柔性衬底510上形成正导电元件130(1815)，并且在第一柔性衬底510上形成负导电元件140(1820)。对于所有这多个照明元件120使用相同的正和负导电元件130、140。
在该示例制造工艺2000中，设置第一器件以形成第一和第二导电元件235、245，并且设置第二器件以将照明元件120经由第一和第二导电连接器235、245附着至正和负导电元件130、140。这两个器件沿着工艺流在相同的时刻但是不同位置处操作。具体地，在工艺流中，形成第一和第二导电连接器235、245组的第一器件在较前位置处，然后是将照明元件120附着至第一和第二导电连接器235、245组的第二器件。
因此，在第一组第一和第二导电连接器235、245处在使照明元件与其附着的位置之前，第一器件必须在正和负导电元件130、140上沉积特定数目的第一和第二导电连接器235、245组。精确的数目依赖于第一器件与第二器件之间的距离以及柔性照明器件100上照明元件120之间的距离(即，在第一器件与第二器件将会安装多少组第一和第二导电连接器235、245)。因此，在第二器件开始操作之前第一器件在短时间内自己操作。
同样，一旦第一器件沉积了所有所需第一和第二导电连接器235、245组，第二器件仍必须将照明元件120附着至其余的第一和第二导电连接器235、245组。因此，在第一器件停止操作之前第二器件在短时间内自己操作。具体地，这些操作如下进行。
一旦在第一柔性衬底510上设置了正和负导电元件130、140，第一柔性衬底510就前进到下个位置(2010)。当该工艺刚刚开始时，这是开始位置。
然后在正导电元件130上形成第一导电连接器235(1825)，而在负导电元件140上形成第二导电连接器245(1830)。逐一或同时执行这两个操作。
工艺2000然后确定第一柔性衬底510是否处在准备好附着照明元件120的位置(2020)。换言之，确定第一组第一和第二导电连接器235、245在工艺流中是否前进了足够远使得可以将照明元件120附着到该第一组第一和第二导电连接器235、245。
如果回答为否(即，第一组第一和第二导电连接器235、245在工艺流中没有前进足够远使得可以将照明元件120附着到该第一组第一和第二导电连接器235、245)，工艺返回到操作2010，前进到下个位置，并且形成另一组第一和第二导电连接器235、245(1825、1830)。
然而，如果回答为是(即，第一组第一和第二导电连接器235、245在工艺流中前进了足够远使得可以将照明元件120附着到该第一组第一和第二导电连接器235、245)，工艺通过对应的一组第一和第二导电连接器225、235将照明元件120附着至正和负导电元件130、140(1835)。
操作2000然后确定已经沉积了所有导电连接器235、245(2030)。
如果回答为否(即，尚未沉积所有导电元件235、245)，则工艺返回到操作2010，前进到下个位置，并且继续从这里处理。
然而，如果回答为是(即，沉积了所有导电元件235、245)，则工艺使柔性衬底510前进到下个位置(2040)，并且确定是否附着了所有照明元件120(2050)。
如果回答为否(即，尚未附着所有照明元件120)，则工艺返回到操作1835，附着下个照明元件120，并且继续从这里处理。
然而，如果回答为是(即，附着了所有照明元件120)，则工艺设置第二柔性衬底530(1840)，在第一柔性衬底510与第二柔性衬底530之间形成固定材料540(1840)，并将第一和第二柔性衬底510、530压制在一起，以将它们经由固定材料540彼此固定(1850)。
这样，制造了柔性照明器件，柔性照明器件包括与相同正和负导电元件130、140连接的多个照明元件。
图21是示出了根据再一所公开实施例的柔性发光元件的制造工艺2100的流程图。在本特定实施例中，设置两个热沉，在柔性照明器件的每一侧一个热沉。这对应于以上图11中公开的实施例。如以上关于图18所描述地执行操作1815、1820、1825、1830、1835、1845和1850。因此，关于图21不再详细描述这些操作。
制造工艺2100开始于设置其中具有第一和第二过孔1113、1116的第一柔性衬底1110(2110)。
然后将第一热沉1120附着至第一柔性衬底1110(2120)，并且用导电材料填充第一和第二过孔1113、1116(2125)。
然后在第一柔性衬底1110上形成正和负导电元件130、140(1815、1820)。工E和负导电元件130、140应当形成为使得它们接触第一和第二过孔1113、1116中的导电材料。接着，分别在正和负导电元件130、140上形成第一和第二导电连接器235、245(1825、1830)。然后分别通过第一和第二导电连接器235、245将照明元件120附着至正和负导电元件130、140(1835)。
设置第二柔性衬底530(2130)。
然后将第二热沉1140附着至第二柔性衬底530，第二热沉1140中具有多个间隙1170，以容纳照明元件120(2140)。
然后在第一柔性衬底1110和第二柔性衬底530之间形成固定材料540(1845)。
最后，将第一和第二柔性衬底1110、530压制在一起，以经由固定材料540将第一和第二柔性衬底1110、530彼此固定(1850)。
结论
本公开意在说明如何根据本发明形成并使用多个实施例，而不是限制本发明的真实、预期和清楚的范围和精神。上述描述并不应是完尽的或者将本发明限制于所公开的精确形式。根据以上教导能够进行修改或变型。选择并描述实施例来提供对本发明原理的最佳说明及其实际应用，并且使得本领域技术人员能够在多个实施例中使用本发明，并且多种修改适合于所设想的特定使用。当根据公正、合法并合理所授予的宽度解释所有这样的修改和变型时，所有这样的修改和变型在所附权利要求(可以在本申请的专利性未决期间进行修改)及其所有等同物所确定的本发明的范围内。根据实现方式的需要，上述多个电路可以在分离电路或集成电路中实现。
Claims (16)
1.一种柔性照明元件，包括：
第一柔性衬底；
第一导电元件，位于第一柔性衬底上；
第二导电元件，位于第一柔性衬底上；
第一发光元件，具有第一正接触和第一负接触，第一正接触和第一负接触均在第一发光元件的第一侧，第一发光元件配置为发射具有10nm与100000nm之间第一窄波长范围的光；
第一导电连接器，位于第一导电元件与第一正接触之间，第一导电连接器配置为将第一导电元件与第一正接触电连接；
第二导电连接器，位于第二导电元件与第一负接触之间，第二导电连接器配置为将第二导电元件与第一负接触电连接；
第二柔性衬底，位于与第一发光元件的第二表面相邻处，第一发光元件的第二表面在第一发光元件的第一表面的相反侧；以及
固定层，位于第一柔性衬底与第二柔性衬底之间，固定层配置为将第二柔性衬底固定到第一柔性衬底；
其中，第二柔性衬底对于选定光波长实质上透明，并且
第一和第二导电连接器各自包括环氧树脂点或涂覆的金属焊盘。
2.根据权利要求1所述的柔性照明元件，还包括：
第二发光元件，具有第二正接触和第二负接触，第二正接触和第二负接触均在第二发光元件的第一侧，第二发光元件配置为发射具有10nm与100000nm之间第二窄波长范围的光，第二窄波长范围与第一窄波长范围不同；以及
第三发光元件，具有第三正接触和第三负接触，第三正接触和第三负接触均在第三发光元件的第一侧，第三发光元件配置为发射具有10nm与100000nm之间第三窄波长范围的光，第三窄波长范围与第二窄波长范围和第一窄波长范围不同。
3.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第一发光元件是发光二极管。
4.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第一柔性衬底包括以下中的至少一个：聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚酯、聚合物、涂氧化物的聚合物、柔性塑料或涂金属的柔性塑料。
5.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第一和第二代导电元件均是母线。
6.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第一和第二导电元件包括以下中的至少一个：导电金属或导电氧化物。
7.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第一和第二导电元件包括以下中的至少一个：铜、银或铝。
8.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第一和第二导电连接器包括以下中的至少一个：银环氧树脂、涂覆的金属焊盘、导电粘合剂、金属焊盘和涂料区。
9.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，第二柔性衬底包括以下中的至少一个：聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、透明聚酯、透明聚合物、透明涂氧化物的聚合物或透明柔性塑料。
10.根据权利要求1所述的柔性照明元件，还包括：磷光剂层，位于第一发光元件的第二表面与第二柔性衬底之间。
11.根据权利要求1所述的柔性照明元件，还包括：磷光剂层，位于第二柔性衬底上。
12.根据权利要求1所述的柔性照明元件，还包括：第一热沉，附着至第一柔性衬底。
13.根据权利要求12所述的柔性照明元件，还包括：第二热沉，附着至第二柔性衬底。
14.根据权利要求12所述的柔性照明元件，还包括：多个过孔，位于第一柔性衬底与第一热沉之间，所述多个过孔填充有导电材料。
15.根据权利要求1所述的柔性照明元件，其中，发光元件是超薄发光元件，具有3密耳与20密耳之间的厚度。
16.一种柔性照明元件，包括：
第一柔性衬底；
第一导电元件，位于第一柔性衬底上；
第二导电元件，位于第一柔性衬底上；
第一发光元件，具有第一正接触和第一负接触，第一正接触和第第一负接触均在第一发光元件的第一侧，第一发光元件配置为发射具有10nm与100000nm之间第一窄波长范围的光；
第一导电连接器，位于第一导电元件与第一正接触之间，第一导电连接器配置为将第一导电元件与第一正接触电连接；
第二导电连接器，位于第二导电元件与第一负接触之间，第二导电连接器配置为将第二导电元件与第一负接触电连接；
第二柔性衬底，位于与第一发光元件的第二表面相邻处，第一发光元件的第二表面在第一发光元件的第一表面的相反侧；以及
固定层，位于第一柔性衬底与第二柔性衬底之间，固定层配置为将第二柔性衬底固定到第一柔性衬底；
其中，第二柔性衬底对于选定光波长实质上透明，以及
第一发光元件是超薄发光元件，具有3密耳与20密耳之间的厚度。
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