JP2010522982A - エラストマ層を含んでいる発光装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの発光ダイオード１０４を収容している基板１０１と、発光ダイオード１０４から光を受け取るエラストマ層１０５とを有する発光装置１００が、提供される。エラストマ層１０５は、蛍光体１０６を有しており、発光装置１００からの光の出力を向上する。発光装置１００は、可撓性のものであり、織物又はプラスチックのような、ファブリック内に組み込まれることができる。従って、このような装置１００を有する織物製品３００が、提供される。

Description

本発明は、少なくとも１つの発光ダイオードを収容している基板と、前記発光ダイオードにより発される光を受け取るエラストマ層とを含んでいる発光装置に関する。本発明は、このような発光装置を含んでいる織物製品にも関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む半導体発光装置は、現在利用可能な最も効果的で堅牢な光源である。

これらの小型さや潜在的なエネルギの節減及び長い寿命のため、ＬＥＤは、幾つかの照明用途（例えば、液晶ディスプレイのための一般的な照明及びバックライト）のための有望な光源となるべく急速に進化している。

現在では、可撓性発光装置に関する新興市場が存在する。可撓性発光装置において、１つ以上のＬＥＤは、可撓性の性質を有する基板上に配されることができる。この場合、このような可撓性発光装置は、ファブリック（例えば、織物又はプラスチック）内に組み込まれることができる。

上述した種類の発光装置に関連した１つの難題は、可撓性材料内における光損失の程度が低い、より強調された拡散光出力を提供することにある。

米国特許２００６／００８２６９９Ａ１号は、これらの間において、明るく均一な光を供給するための、複数の光管理フィルムを収容している、液晶表示器及び光源を開示している。光管理層装置は、拡散プレートとブライトネス強調層及び反射偏光子の少なくとも一方とを含んでいる。米国特許第２００６／００８２６９９Ａ１号に記載されているシステムは、改善された光出力強度をもたらし、可撓性の性質を持っておらず、例えば織物内への組み込みに適しているものではない。

従って、例えば、織物内における使用に関して、光損失の程度が低い可撓性材料によって、強調された拡散光を提供する必要性が従来技術において存在している。

本発明の目的は、上述した問題を少なくとも部分的に解決し、従来技術における前記必要性を実現することにある。

特に、本発明の目的は、可撓性材料内の強調された拡散光出力を供給する可撓性発光装置を提供することにある。

本発明者らは、蛍光体の粒子を含んでいるエラストマ層を少なくとも１つの発光ダイオードを収容している基板に適用することによって、可撓性材料内の光出力を改善することが可能であることを見出した。

従って、第一の見地において、本発明は、少なくとも１つの発光ダイオードが収容されている基板と、蛍光体粒子が分散されているエラストマ層とを有する発光装置に関する。

前記基板は、前面及び対向する背面を有している。前記エラストマ層は、発光ダイオードから光を受け取るように前記基板の前面に配されている。蛍光体粒子は、前記エラストマ層内に分散されている。

本発明の発光装置において、ＬＥＤにより発される光は、前記エラストマ層内に入射し、前記エラストマ層内を伝搬する。前記エラストマ層内に分散されている蛍光体粒子と接触すると、所望の波長の光が生成される。従って、前記蛍光体粒子は、前記発光ダイオードの出力強度を改善し、結果として、より明るい画像をもたらす。

前記発光ダイオードにより生成される光は、前記エラストマ層を介して最終的に前記発光装置から出る。

本発明の実施例において、前記（複数の）発光ダイオードが収容されている基板は、少なくとも１つの方向において、湾曲されるように適応化されている可撓性の基板である。前記基板の可撓性は、発光システム全体の可撓性を向上させ、これにより、織物又はプラスチックのような、可撓性マトリックス内への組み込みを可能にする。

前記エラストマ層は、高い可撓性を有する比較的柔軟で変形可能な材料を有している。更に、前記エラストマ層は、機械的な影響によって生じる損傷から前記発光ダイオードを保護する。

例えば、前記エラストマ層は、高い可撓性があると共に高い誘電強度を有するポリシロキサン材料を有している。好ましくは、前記エラストマ層は、ポリジメチルシロキサンを有している。

前記発光装置は、更に、熱伝導層を有し得る。前記熱伝導層は、これにより前記発光装置外への熱輸送が容易にされる手段として役立つ。前記熱伝導層は、当該システムから外気への熱輸送を可能にする高い熱伝導率を持つ材料を有している。当該熱輸送を更に改善するために、前記熱伝導層は、前記基板の側方の縁から延在する少なくとも１つの領域部分を有することができる。このように、熱は、外気へと更に効率的に輸送される。

前記発光装置の可撓性を向上するために、ＬＥＤを収容している前記基板は、少なくとも１つの基板貫通孔を備えていても良い。前記貫通孔は、前記基板の平面内の圧縮応力の減少された張力によって、前記発光装置を２つの方向において同時に曲げることを可能にする。

実施例において、前記発光装置は、入射光を逆向きに反射するように配されている反射層を有している。

前記反射層は、前記光を、当該装置のエラストマ層から出るように前方の方向に反射する。従って、前記反射層への入射光は、前記発光装置内へと戻されて再利用され、この結果、当該装置から出る光の強度が向上される。結果として、光は、より更に効率的に利用される。

更に、前記基板に貫通基板孔が設けられている場合、前記反射層は、光が前記基板内の孔から漏出するのを防止する。

代替的な実施例において、前記反射層と前記熱伝導層と、同じものである。本実施例において、光の漏出が防止されると共に、前記発光装置外への熱輸送も容易にされる。このような場合、前記反射層は、高い熱伝導率を有する材料を含んでいる。

他の好ましい実施例において、保護層が、前記発光装置の後ろ側に配される。前記保護層は、前記基板及び／又は前記反射層に対する支持を提供するために使用され、前記発光装置の可撓性に寄与する。

好ましくは、前記保護層は、前記発光装置全体の可撓性に貢献するエラストマ層である。

実施例において、前記エラストマ層及び前記保護層は、前記発光装置のためのカプセル封入を一緒に形成する。

このような実施例において、前記発光装置は、非常に可撓性のものであり、自身を特に織物の用途における使用に適するものにしている。

本発明の発光装置は、前記エラストマ層上に配される拡散層を更に有し得る。

前記拡散層は、前記発光ダイオードから受け取られる光を拡散するのに使用され、結果として、発せられた前記光の拡散及び均一性を向上させる。

代替的には、この拡散の効果は、前記エラストマ層内に拡散粒子を組み込むことにより達成される。

このような実施例では、前記エラストマ層は、種々の屈折率を備える二酸化チタン、ケイ素化合物及びポリマの混合物からなる群から選択された拡散粒子を含んでいる。

他の見地において、本発明は、上述の発光装置のうちの少なくとも１つを収容している織物製品に関する。

本発明の発光装置を織物製品内に組み込むことによって、前記織物製品が発光するものになる及び／又はメッセージのような情報を表示することが可能になる。このような織物製品の例は、衣類、枕、カーペット、カーテン、家具用ファブリック、ベッド用織物及びバックパックを含み得る。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して、明らかになり、説明されるであろう。

本発明の発光装置の模式図を示している。 本発明の発光装置において使用されている反射層の好ましい配置を示している。 本発明の発光装置を含んでいる衣料品を示している。

本出願は、少なくとも１つの発光ダイオードを収容している基板と、前記発光ダイオードにより発される光を受け取るエラストマ層とを有する発光装置に関する。前記発光装置は、可撓性のものであり、織物又はプラスチックのような、織物内に組み込まれることができる。

本発明による発光装置１００の一実施例が、図１に示されており、前面１０２及び対向する背面１０３を有する基板１０１を有している。前記基板は、一般に前方の方向に、即ち前記前面の法線に沿って、光を発するように配されている少なくとも１つの発光ダイオード１０４を収容している。前記発光装置は、更に、発光ダイオード１０４からの光を受け取るように基板１０１の前面１０２上に配されているエラストマ層１０５を有している。

蛍光体粒子１０６が、エラストマ層１０５内に分散されている。

ＬＥＤ１０４により発される光は、エラストマ層１０５に入射し、エラストマ層１０５内に分散されている蛍光体粒子１０６に遭遇する。

蛍光体粒子１０６は、或る波長において、発せられた光を吸収し、他の波長において、光を発する。光を吸収すると、材料内の電子は、より高いエネルギ準位に励起される。より高いエネルギ準位から戻って緩和すると、前過剰なエネルギが、前記材料から光子（光）の形態で放出される。

また、前記蛍光体粒子と接触すると、前記光は、種々の方向に散乱される。

従って、前記エラストマ層内への蛍光体の組み込みによって、強調された拡散光出力が提供され、エラストマ層１０５から出る光は、同種の拡散しているものになる。

前記蛍光体粒子は、例えば、青色ＬＥＤに関して良好に働く、ＹＡＧ：Ｃｅ（ＹＡＧ）：Ｔｂ又はＹＡＧ：Ｇｄのような、ＹＡＧから成る群から選択されることができる。

しかしながら、当業者に知られている幾つかの蛍光体材料が、本発明において使用されることができる。

本発明の実施例において、前記発光ダイオードが収容されている前記基板は、少なくとも１つの方向に湾曲されるように適応化されている可撓性基板である。

前記基板は、例えば、薄い可塑性のシート又は薄いプリント回路基板材料を含み得る。如何なる可撓性ポリマも、基板材料として使用されることができる。

可撓性基板のための他の材料は、当業者に知られている。

前記基板の可撓性は、当該発光システム全体の可撓性を向上させ、これにより、織物又はプラスチックのような、可撓性マトリックス内への組み込みを可能にする。

前記エラストマ層は、好ましくは、高い可塑性を有する比較的柔軟で変形可能な材料を有する。例えば、前記エラストマ層は、高い可撓性を有していると共に、高い誘電強度を有するポリシロキサン材料を有する。

好ましくは、前記エラストマ層は、ポリジメチルシロキサンを含んでいる。

前記エラストマ層は、例えば、機械的な影響によって生じる損傷から発光ダイオードを保護する。

実施例において、発光装置１００は、発光ダイオード１０４から外方へ熱を輸送するように配されている熱伝導層１０７を更に有することができる。

熱伝導層１０７は、前記発光装置から外気までの熱輸送を容易にする。

動作中、ＬＥＤ１０４は、熱を放散する。あまりに高い温度では、前記ＬＥＤは、損傷を受け、より少ない光を発する。従って、前記ＬＥＤ外へ熱を輸送することが望ましい。

熱伝導層１０７は、当該装置から外方に熱を輸送する手段として振る舞うと共に、周囲の雰囲気により冷却される。

前記熱伝導層は、典型的には、高い熱伝導率を有しており、これらに限定されるわけではないが、金属材料（例えば、銅、アルミニウム、若しくは鋼、及びこれらの合金等）及び高い熱伝導率を有するプラスチック又はセラミック材料のような他の材料を含む。

前記熱伝導層は、基板１０１の背面１０３か又は前面１０２かの何れかに配されることができる。

更に、ＬＥＤ１０４を収容している基板１０１は、熱伝導材料を含むことができる。

図２に示されている、好ましい実施例において、前記熱伝導層は、基板２０１の背面に配されており、基板２０１の側方の縁から延在している少なくとも１つの領域部分２００を含む。

ＬＥＤ１０４により生成される熱は、熱伝導層１０７の領域部分２００によって、外気へと輸送される。

実施例において、基板１０１は、少なくとも１つの貫通基板孔（図示略）を備えている。

貫通基板孔は、前記基板の平面内の圧縮応力の減少された張力によって、前記発光装置を同時に２つの方向へ湾曲させるのを可能にする。従って、前記基板の可撓性、そして発光装置全体の可撓性が、向上される。

実施例において、この貫通基板孔は、この孔を少なくとも部分的に被覆する被覆手段を備えていても良い。

この被覆は、前記発光ダイオードから発される光が、前記孔を通って前記基板の後ろ側に漏出するのを防止する。従って、前記被覆手段は、前記基板の可撓性を妨げることなく、光出力を増大させる。

実施例において、前記発光装置は、反射層１０８有しており、反射層１０８は、入射光を逆向きに反射するように配されている。

エラストマ層１０５内の蛍光体粒子１０６に遭遇した光は、逆向きに、即ち発光装置１００の後ろ側に向かう方向に散乱されることがある。反射層１０８は、光が当該装置１００のエラストマ層１０５から出るように、前記光を前方の方向に反射する。

前記反射層は、光がより更に効率的に利用されるにつれて、前記光出力を増加させることを助ける。

前記基板が貫通基板孔を備えている場合、反射層１０８は、ＬＥＤ１０４を収容している基板１０１が、反射層１０８とエラストマ層１０５との間に挟まれるように配されることができる。

この仕方で、反射層１０８は、光が基板１０１における前記孔を通って漏出するのを防止する。従って、反射層への入射光は、発光装置１００の内に戻されて再利用され、結果として、装置１００のエラストマ層１０５により発される光の増大された強度を与える。結果として、光は、より更に効率的に利用される。

反射層１０８は、更に、基板１０１の前面１０２に配されることができる。代替的には、基板１０１は、反射材料を含んでいても良い。

前記反射層は、例えば、アルミニウム、チタン、クロミウム又はニッケルのような、金属的材料からなる群から選択された材料を含み得る。他の適切な反射材料は、当業者に知られている。

実施例において、反射層１０８と熱伝導層１０７とは、同じものである。

このような実施例において、前記反射層は、高い熱伝導率を有する材料を含んでいる。従って、光の漏出が防止されると共に、当該装置からの熱伝達も容易にされる。

当該発光装置は、装置１００の後ろ側に配されている保護層１０９を更に有することができる。

前記保護層は、前記基板、前記反射層及び／又は熱伝導層を保護する及び支持する。好ましくは、前記保護層は、エラストマ層であり、当該発光装置全体の可撓性に寄与する。

実施例において、エラストマ層１０５及び保護層１０９は、発光装置１００のためのカプセル封入を一緒に形成する。この構成では、前記発光装置は、非常に可撓性のものであり、自身を、特に織物の用途における使用に適したものにしている。

保護層１０９及びエラストマ層１０５がカプセル封入を形成する場合、領域部分２００は、典型的には、カプセル化されていないままであると共に、封入された領域から外気へと延在しており、これにより、前記カプセル化された構成要素内の過剰な熱の生成を防止している。

代替的な実施例において、発光装置１００は、エラストマ層１０５の上部に配されている少なくとも１つの拡散層１１０を有している。

このような拡散層は、例えば、異なる屈折率を有する二酸化チタン、ケイ素化合物又はポリマの混合物からなる群から選択された拡散粒子を有している。

このような粒子は、透明であり、周囲の材料とは異なる屈折率を有しており、従って、光がこのような拡散粒子に遭遇した場合、当該光は散乱され、結果として、拡散光を得る。

拡散層１１０は、発光ダイオード１０４から受け取られる光を拡散し、この結果、発光装置１００から発される光は、均一であり、拡散性のものである。

代替的な実施例において、この拡散効果は、拡散粒子をエラストマ層１０５内に組み込むことにより達成される。

本発明の発光装置１００は、織物製品内に組み込まれることができる。このことによって、前記織物製品が発光するものになる及び／又はメッセージのような情報を表示することが可能になる。このような織物製品の例は、衣類、枕、カーペット、カーテン、備品ファブリック、ベッド用織物及びバックパックを含み得る。

図３は、本発明の発光装置３０１を有するジャケット３００を示している。

本発明は、添付図面及び上述の明細書において詳細に説明され記載されているが、このような図及び説明は、説明又は例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものとみなされるべきではない。本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。

開示されている実施例に対する他の変更は、添付図面、本明細書及び添付請求項を検討することによって、添付請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され達成されることができる。例えば、本発明は、特定の種類の発光ダイオードの使用に限定されるものではない。これらに限定されるわけではないが、無機ベースのＬＥＤ、有機ベースのＬＥＤ（ＯＬＥＤ）及びポリマベースのＬＥＤ（ポリＬＥＤ）を含む全ての種類の発光ダイオードが、使用されることができる。

典型的には、前記ＬＥＤは、紫外光から赤外光までの、可視又は近可視波長範囲における光を発するように適応化される。

更に、前記基板内に設けられることができる貫通基板孔は、特定の形状若しくは大きさ又は如何なる特定パターン配置にも限定されるものではない。

Claims (15)

1. 前面及び対向している背面を有する基板であって、少なくとも１つの発光ダイオードを収容している基板を有する発光装置であって、前記発光ダイオードにより発された光を受け取るように前記基板の前記前面に配されているエラストマ層を更に有する発光装置において、蛍光体粒子が前記エラストマ層内に分散されていることを特徴とする、発光装置。
2. 前記基板は、少なくとも１つの方向において湾曲されることができる可撓性基板であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記エラストマ層は、ポリシロキサン材料を含んでいる、請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記エラストマ層は、ポリジメチルシロキサンを含んでいる、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記発光ダイオードから外方へ熱を輸送するように配されている熱伝導層を更に有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光装置。
6. 前記熱伝導層は、前記基板の側方の縁から延在している少なくとも１つの領域部分を有している、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記基板が、少なくとも１つの貫通基板孔を備えている、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光装置。
8. 入射光を逆向きに反射する反射層を更に有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の発光装置。
9. 前記反射層は熱伝導層である、請求項８に記載の発光装置。
10. 前記発光装置の後ろ側に配されている保護層を更に有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光装置。
11. 前記保護層はエラストマ層である、請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記エラストマ層及び保護層が、一緒に当該発光装置のためのカプセル封入を形成している、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の発光装置。
13. 前記エラストマ層上に配されている少なくとも１つの拡散層を更に有する、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の発光装置。
14. 前記エラストマ層は、異なる屈折率を有している二酸化チタン、ケイ素化合物及びポリマの混合物からなる群から選択された拡散粒子を更に有する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の発光装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載の発光装置を少なくとも１つ収容している織物製品。

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