JP5430635B2 - 一体成形ｌｅｄライトワイヤ - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００２−０５７３７１号公報 実願昭６０−０６５６２８号 国際公開第２００２／０８９２２２号 米国特許番号第５，８４８，８３７号 米国特許番号第５，９２７，８４５号 米国特許番号第６，６７３，２９２号 米国特許番号第６，１１３，２４８号

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１は、従来のライトワイヤの提示である。 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は、導電性支持体の実施形態である。 図６Ｂは、図６Ａの導電性支持体の構造図である。 図７Ａは、導電性支持体の実施形態である。 図７Ｂは、図７Ａの導電性支持体の構造図である。 図８Ａは、導電性支持体の実施形態である。 図８Ｂは、図面８Ａの導電性支持体の構造図である。 図９Ａは、導電性支持体の実施形態である。 図９Ｂは、図面９Ａの導電性支持体の構造図である。 図１０Ａは、導電性支持体の実施形態である。 図１０Ｂは、図面１０Ａの導電性支持体の構造図である。 図１１Ａは、導電性支持体の実施形態である。 図１１Ｂは、図面１１Ａの導電性支持体の構造図である。 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は、導電性支持体上に搭載されたＬＥＤを図示する。 図１３は、ＬＥＤ搭載領域内のＬＥＤチップ結合を図示する。 図１４は、本発明の実施形態の光学的性質を図示する。 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は、ＬＥＤモジュールを図示する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

前記導電性支持体の第１実施形態

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。

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。

前記導電性支持体の第２実施形態

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。

前記導電性支持体の第３実施形態

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。

前記導電性支持体の第４実施形態

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。

前記導電性支持体の第５及び第６実施形態

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。

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。

ＬＥＤ

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。

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。

ＬＥＤの前記導電性支持体への搭載

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。

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。

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。

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。

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。

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。

封入剤

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。

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。

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。

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。

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。

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。

表面織り込み及びレンズ化

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。

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。

一体的に成形された一体成形ＬＥＤライトワイヤの応用例

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

２０１ 導電性支持体
２０２ ＬＥＤ
２０５ 電源

Claims (9)

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、並列接続させた逆方向の２個のＬＥＤ２組を直列接続し、前記２組の２個のＬＥＤが各々異なる色のＬＥＤからなり、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、を具備し、
   前記２組の２個のＬＥＤは、３つの端子を有する
   ことを特徴とする一体成形ＬＥＤライトワイヤ。
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。
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。
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。
5. 前記２組の２個のＬＥＤは、赤色、青色、緑色、及び白色であ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。
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。
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。
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。
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。