固態照明裝置及其制造方法
【專利摘要】本技術提供一種固態照明裝置及其制造方法。該裝置可包括：具有在第一側上的配準特征的載體襯底；與配準特征可操作地耦接的發光元件(LEE)；與第一側可操作地耦接的導電元件(ECE)，其中ECE與LEE可操作地互連；以及與LEE可操作地耦接的一個或多個覆蓋層。此外，ECE可以被配置成將LEE可操作地連接至電源。
【專利說明】固態照明裝置及其制造方法
【技術領域】
[0001]本技術涉及制造固態照明(SSL)裝置，具體地涉及包括發光元件(LEE)的SSL裝置。
【背景技術】
[0002]高能發光二極管(LED)已經變成一般固態照明應用的選擇。高能白光LED可具有90流明/瓦至超過130流明/瓦的發光效率。當前單個高能LED的輸入功率可以是約0.5瓦至超過10瓦。
[0003]這種高能LED可產生顯著的熱量，而面積僅約一平方毫米且相對薄(例如，對于1-3瓦裝置)，從而包裝上的要求具有挑戰性且昂貴。當今，裸Imm高能LED芯片的成本通常遠在I美元以下(例如0.1美元)，而封裝LED可能花費約1-3美元。這使得高輸出(例如3000+流明)固態照明裝置相對昂貴且在商業上不容易替代標準熒光燈具，標準熒光燈具例如通常用于辦公室、工業以及其它照明應用中。另外，對于在眩光控制是重要的情形中的空間照明，例如在辦公室照明應用中，將高亮點光源轉換成大致均勻廣角散射的光學器件具有挑戰性。
[0004]大面積、高流明輸出的光源成本可以通過將裸LED晶粒陣列夾在具有導體的底板與具有導體的頂部透明板之間來降低。LED晶粒可具有與一組導體接觸的頂部電極和底部電極。當各導體通電時，LED可發出光。光板可以是柔性的。
[0005]提供【背景技術】是為了揭示本 申請人:認為的可能與本技術相關的信息。不必要旨在承認或認為任何前述信息構成抵觸本技術的現有技術。
【發明內容】
[0006]本技術的目的是提供一種固態照明裝置及其制造方法。根據本技術的一方面，提供了一種柔性照明裝置，包括:載體襯底，該載體襯底包括第一表面，其中第一表面包括多個配準特征；發光二極管(LED)晶粒，所述發光二極管晶粒與所述配準特征可操作地耦接；由載體襯底支撐的導電體，其中導電體被配置為將LED晶粒電連接至電源，且每個LED晶粒具有表面和接觸件，其中接觸件布置在一個或多個表面上并與導電體的至少一部分形成電互連；以及一個或多個覆蓋層，所述一個或多個覆蓋層與所述載體襯底可操作地耦接，以將LED晶粒封裝在所述配準特征內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
[0007]前述和其它實施例每個可以可選地單獨或組合地包括下面特征的一個或多個。在一些實現方式中，應力中性平面可以與一個或多個LED晶粒相交、與一個或多個電互連相交，或者與一個或多個LED晶粒和一個或多個電互連相交。在一些實現方式中，所述LED晶粒可以被配置為和可操作地耦接成發射基本上遠離所述第一表面的光線。在一些實現方式中，一個或多個覆蓋層可以是透光的。在一些實現方式中，照明裝置還可包括透光物質，所述透光物質布置成至少部分地圍繞所述LED晶粒。該透光物質可以包括硅樹脂和/或光轉換材料。在一些實現方式中，載體襯底還可包括開口，所述開口用于在可操作地耦接一個或多個覆蓋層期間過量透光物質的處置。
[0008]在一些實現方式中，一個或多個所述覆蓋層可包括大致對應于LED晶粒的位置的開口。在一些實現方式中，照明裝置還可包括透光物質，所述透光物質至少部分地填充所述多個開口中的至少一些開口，其中，所述透光物質可提供LED晶粒與一個或多個所述覆蓋層之間的光學稱合。在一些實現方式中，第一表面可以被配置為反射發射自LED晶粒的光線的至少一部分。在一些實現方式中，照明裝置還可包括光學反射界面，該光學反射界面可以被配置為反射從LED晶粒發射出的光線。該光學反射界面可靠近所述第一表面可操作地耦接。在一些實現方式中，該光學反射界面可包括光學反射層。在一些實現方式中，導電體可包括光學反射界面。
[0009]在一些實現方式中，所述第一表面可以是電絕緣的且所述第一導電體可以可操作地耦接至所述第一表面。在一些實現方式中，照明裝置還可包括電絕緣層，所述電絕緣層與所述第一表面可操作地耦接，其中，所述導電體可以可操作地耦接至所述電絕緣層。所述電絕緣層可被配置為反射發射自LED晶粒的光線。
[0010]在一些實現方式中，所述配準特征可包括在所述載體襯底中的相對應凹口，所述凹口可具有一個或多個預定形狀。在一些實現方式中，該照明裝置還可包括與LED晶粒可操作地耦接的光轉換材料。在一些實現方式中，一個或多個LED晶粒可涂覆有光轉換材料，和/或一個或多個覆蓋層可包括光轉換材料。
[0011]另一方面，一種制造柔性照明裝置的方法可包括:在載體襯底的第一表面中形成配準特征；將發光二極管(LED)晶粒與相對應的配準特征可操作地耦接；形成由載體襯底支撐的導電體，其中導電體被配置為將LED晶粒電連接至電源，且每個LED晶粒具有多個表面和多個接觸件，其中接觸件布置在一個或多個表面上并與導電體的至少一部分形成電互連；以及將一個或多個覆蓋層與所述載體襯底可操作地耦接，以將LED晶粒封裝在所述配準特征內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
[0012]前述和其它實施例每個可以可選地單獨或組合地包括下面特征的一個或多個。在一些實現方式中，應力中性平面可以與一個或多個LED晶粒相交、與一個或多個電互連相交，或者與一個或多個LED晶粒和一個或多個電互連相交。在一些實現方式中，所述LED晶粒可以被配置為和布置成發射基本上遠離所述第一表面的光線。在一些實現方式中，一個或多個覆蓋層可以是透光的。在一些實現方式中，該方法還可包括布置透光物質，所述透光物質布置成至少部分地圍繞所述LED晶粒。
[0013]該透光物質可以包括硅樹脂和/或光轉換材料。在一些實現方式中，該方法還可包括在載體襯底中形成開口，所述開口用于在可操作地耦接一個或多個覆蓋層期間過量透光物質的處置。
[0014]在一些實現方式中，一個或多個所述覆蓋層可包括大致對應于LED晶粒的位置的開口。在一些實現方式中，該方法還可包括布置透光物質，所述透光物質至少部分地填充所述多個開口中的至少一些開口，其中，所述透光物質可提供LED晶粒與一個或多個所述覆蓋層之間的光學稱合。在一些實現方式中，第一表面可以被配置為反射發射自LED晶粒的光線的至少一部分。在一些實現方式中，該方法還可包括將光學反射界面可操作地耦接至所述柔性照明裝置，其中所述光學反射界面被配置為反射發射自LED晶粒的光線。該光學反射界面可靠近所述第一表面可操作地耦接。在一些實現方式中，該光學反射界面可包括光學反射層。在一些實現方式中，導電體可包括光學反射界面。
[0015]在一些實現方式中，所述第一表面可以是電絕緣的且所述第一導電體可以可操作地耦接至所述第一表面。在一些實現方式中，該方法還可包括將電絕緣層與所述第一表面可操作地耦接；以及將所述導電體可操作地耦接至所述電絕緣層。所述電絕緣層可被配置為反射發射自LED晶粒的光線。在一些實現方式中，形成配準特征可包括在載體襯底的第一表面中形成凹口。在一些實現方式中，該方法還可包括將光轉換材料與LED晶粒可操作地耦接。在一些實現方式中，一個或多個LED晶粒可涂覆有光轉換材料，或者一個或多個覆蓋層可包括光轉換材料。
[0016]另一方面，一種照明裝置，包括:載體襯底，所述載體襯底具有在第一側上的凹口 ；布置在對應凹口內的發光元件(LEE);由載體襯底支撐的導電元件(ECE)，其中ECE被配置為將LEE電連接至電源，且每個LEE具有表面和接觸件，其中接觸件布置在一個或多個表面上且與ECE形成電互連；以及一個或多個覆蓋層，所述一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以封裝所述凹口內的LEE，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
[0017]前述和其它實施例每個可以可選地單獨或組合地包括下面特征的一個或多個。在一些實現方式中，應力中性平面可以大致在照明裝置的LEE內、在照明裝置的電互連內、或者在照明裝置的電互連和多個LEE內。
[0018]另一方面，一種制造照明裝置的方法，包括:在載體襯底的第一側上形成凹口 ；將導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接；在LEE與ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有表面和接觸件，其中所述接觸件布置在一個或多個所述表面上并形成所述電互連的一部分；以及將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
[0019]前述和其它實施例每個可以可選地單獨或組合地包括下面特征的一個或多個。在一些實現方式中，應力中性平面可以大致在照明裝置的LEE內、在照明裝置的電互連內、或者在照明裝置的電互連和LEE內。
[0020]另一方面，一種照明裝置，包括:載體襯底，所述載體襯底具有在第一側上的多個凹口 ；布置在對應凹口內的發光元件(LEE);由載體襯底支撐的導電元件(ECE)，其中ECE被配置為將LEE電連接至電源，且每個LEE具有表面和接觸件，其中接觸件布置在一個或多個表面上且與ECE形成電互連；以及一個或多個覆蓋層，所述一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
[0021]另一方面，一種制造照明裝置的方法，包括:在載體襯底的第一側上形成凹口 ；將導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接；在LEE與ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有表面和接觸件，其中所述接觸件布置在一個或多個所述表面上并形成所述電互連的一部分；以及將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
[0022]另一方面，一種制造照明裝置的方法，包括:在載體襯底的第一側上形成凹口 ；將導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接；在LEE與ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有表面和接觸件，其中所述接觸件布置在一個或多個所述表面上并形成所述電互連的一部分；以及將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將LEE封裝在所述凹口內，其中，所述凹口被配置為使得所述電互連能夠布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
[0023]另一方面，一種制造照明裝置的方法，包括:通過在載體襯底中形成凹口來在所述載體襯底的第一側上形成配準特征，所述凹口具有一個或多個預定形狀；將導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接；在LEE與ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有表面和接觸件，其中所述接觸件布置在一個或多個所述表面上并形成所述電互連的一部分；以及將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將LEE封裝在所述凹口內，其中，所述凹口被形成為使得所述電互連能夠布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
[0024]另一方面，一種制造照明裝置的方法，包括:提供載體襯底；在所述載體襯底的第一表面上形成配準特征，其中每個配準特征的表面具有預定形狀；至少部分地基于LED晶粒的表面、配準特征的表面以及所述載體襯底的在配準特征的外部的第一表面的親水或疏水特性，使用流體自組裝過程來將未封裝的發光二極管(LED)晶粒與所述配準特征可操作地耦接，其中所述LED晶粒的表面基本上與配準特征的表面相符；將導電體與所述載體襯底的第一表面可操作地耦接；在所述LED晶粒與所述導電體之間形成電互連；以及將一個或多個覆蓋層與所述載體襯底可操作地耦接以將LED晶粒封裝在所述配準特征內部。
[0025]前述和其它實施例每個可以可選地單獨或組合地包括下面特征的一個或多個。在一些實現方式中，LED晶粒的表面和配準特征的表面可以是親水的，而所述載體襯底在配準特征外的表面可以是疏水的。在一些實現方式中，LED晶粒的表面和配準特征的表面可以是疏水的，而所述載體襯底在配準特征外的表面可以是親水的。
[0026]在一些實現方式中，該方法還可包括布置透光物質，所述透光物質布置成至少部分地圍繞所述LED晶粒。在一些實現方式中，該方法還可包括在載體襯底中形成開口，所述開口用于在可操作地耦接一個或多個覆蓋層期間過量透光物質的處置。透光物質可包括硅樹脂。在一些實現方式中，所述透光物質可以在布置時呈流體狀態。在一些實現方式中，該方法還可包括固化透光物質。
[0027]在一些實現方式中，該方法還可包括在一個或多個覆蓋層中形成開口，其中所述開口可以大致對應于所述LED晶粒的位置。開口可以例如通過使用切割機、沖壓裁剪機、鋸子、激光器，或者、水射流中的一種或多種來形成。在一些實現方式中，該方法還可包括布置透光物質，所述透光物質至少部分地填充所述多個開口中的至少一些開口，其中，所述透光物質可提供LED晶粒與一個或多個所述覆蓋層之間的光學耦合。
[0028]在一些實現方式中，該方法還可包括形成光學反射界面，所述光學反射界面被配置為反射發射自LED晶粒的光線。所述光學反射界面可以被形成為靠近所述第一表面。在一些實現方式中，形成該光學反射界面可包括布置光學反射層。該光學反射層可包括網狀形式。在一些實現方式中，光學反射層可以以初始流體狀態布置。
[0029]在一些實現方式中，該方法還可包括將電絕緣層與所述第一表面可操作地耦接；以及將所述導電體可操作地耦接至所述電絕緣層。該電絕緣層可包括網狀形式。在一些實現方式中，所述電絕緣層可以以初始流體狀態可操作地耦接。
[0030]在一些實現方式中，形成配準特征可包括在載體襯底的第一表面中形成凹口。所述凹口可以通過模壓來形成。在一些實現方式中，該方法還可包括將光轉換材料與LED晶粒可操作地耦接。在一些實現方式中，一個或多個LED晶粒可涂覆有光轉換材料，或者一個或多個覆蓋層可包括光轉換材料。
[0031]在一些實現方式中，載體襯底和/或移除或多層覆蓋層可包括網狀形式。在一些實現方式中，一個或多個覆蓋層可以以初始流體狀態可操作地耦接。在一些實現方式中，該方法還可包括在可操作地耦接一個或多個覆蓋層之后移除所述載體襯底。
[0032]除其它優點之外，本技術的實施例包括發光裝置的制造的改進。例如，本技術的實施例特征是將LEE自組裝在襯底上。可以以連續方式例如在大面積襯底上實施這種自組裝。因此，實施例可實現有效的發光裝置的卷至卷制造。
[0033]替代地或附加地，實施例可實現可呈現高機械穩定性和耐用性的發光裝置。例如，在一些實施例中，發光裝置的對機械應力敏感的各元件(例如電接觸件的點)可以置于照明裝置中應力相對低的部分中。可通過有效的、可擴展的制造方法來實現，諸如連續的基于網狀的制造方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]下面所描述的附圖是為了說明本技術的實施例的各方面。
[0035]圖1A示出根據本技術的實施例的照明裝置的一部分的剖視圖。
[0036]圖1B示出具有應力中性平面的照明裝置的示例示意圖。
[0037]圖1C至IF示出根據本技術的實施例的具有不同應力中性平面位置的照明裝置的一部分的示例橫截面。
[0038]圖1G示出處于優選的彎曲位置的柔性照明裝置的剖視圖。
[0039]圖2示出根據本技術的實施例的照明裝置的示例制造方法的系列圖。
[0040]圖3示出根據本技術的實施例的照明裝置的示例制造方法的另一系列圖。
[0041]圖4示出根據本技術的實施例的照明裝置的示例制造方法的另一系列圖。
[0042]各圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
【具體實施方式】
[0043]定義
[0044]術語“光轉換材料”(LCM)用于定義一種材料，其可根據第一光譜分布來吸收光子并可根據第二光譜分布來發射光子。光轉換材料可以稱為“色轉換材料”。光轉換材料可包括光致發光物質、熒光物質、熒光、量子點、基于半導體的光轉換器等。光轉換材料可包括稀土或其它元素。
[0045]術語“發光元件”(LEE)用于定義當例如通過施加跨越其的電勢差或電流穿過其啟動時，在電磁光譜的任何區或區組合中發出輻射的任何裝置，所述區包括可視區、紅外區和/或紫外區。因此，發光元件可以具有單色、準單色、多色或寬光譜發射特性。發光元件的示例包括半導體、有機物或聚合物/聚合體發光二極管、光泵浦涂有熒光物質發光二極管、光泵浦納米晶體發光二極管或任何其他發光裝置，如本領域技術人員所容易理解的。另外，術語發光元件可用于指發出輻射的特定裝置，例如LED晶粒，和/或指發出輻射的特定裝置與殼體或包裝的組合，該特定裝置或多個特定裝置可置于該殼體或包裝內。LEE可具有大致直線、長方體、臺面、截頭棱錐形或其他形狀。LEE可被配置有電接觸件，所述電接觸件相對于LEE內的接頭定向或LEE形狀呈水平(也稱為側向)、垂直或其它布置。本文中，相對應的LEE可例如稱為水平、側向或垂直LEE、LED晶粒或LED。發光元件的其它示例包括激光器，尤其是半導體激光器，諸如VCSEL (垂直腔表面發射激光器)或邊緣發射激光器。其它示例可包括超發光二極管和其它超發光裝置。
[0046]關于部件或材料，使用術語“透光性”和“透光率”，以定義為其提供的光線可導致從該部件或材料發出光線。透光性和透光率的示例包括透明、半透明和光致發光。
[0047]如本文所使用的，術語“約”指在標準值+/-10%左右變化。應理解，本文所提供的任何值可包含這種變化。
[0048]除非以其他方式定義，否則在這里所使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬【技術領域】的一名普通技術人員所通常理解的相同的含義。
[0049]根據本技術的方面，提供了一種照明裝置以及制造照明裝置的方法。圖1A示出照明裝置100的一部分的剖視圖，該照明裝置100包括載體襯底110和多個配準特征115。配準特征115可以與載體襯底的一側或多側關聯，例如與第一側111關聯。配準特征可包括凹口(僅示出兩個)或其它形式(未示出)的配準特征。配準特征可以被配置為包括例如凹口、模式識別目標、基準標記、特征輪廓變化、如在光學模式識別軟件使用的配準特征或其他配準特征。多個發光元件(LEE) 130可以可操作地耦接至配準特征115。LEE130可以被配置為側向LEE，其中，它們的電接觸件(也稱為電極)在一側上。在一些實施例中，可使用電接觸件在相反側上的LEE (也稱為垂直LEE)或其它LEE。導電元件(ECE) 140可操作地與第一側111耦接并經由電互連150可操作地與LEE130互連。在一些實施例中，ECE不延伸入(未示出)凹口。另外，一個或多個覆蓋層120可操作地與LEE耦接。ECE可以被配置為將LEE可操作地連接至電源(未示出)。覆蓋層可以布置在照明裝置100的一側或多側上。
[0050]在一些實施例中，LEE130在尺寸上相對于配準特征115可以小或大。根據實施例，配準特征115可以包括凹口，且LEE130可以與凹口具有大致相同的大小。在一些實施例中，電互連150可以位于LEE的一個或多個表面上，包括例如面向載體襯底的表面(未示出)。可以例如在LEE相對于載體襯底110的布置和/或對準中，采用配準特征115。在一些實施例中，可以手動或自動地進行、在自組裝過程中進行或在其它形式的布置中進行LEE相對于配準特征的布置。
[0051]在一些實施例中，照明裝置和/或其一個或多個部件可以被例如配置成平坦、彎曲、板狀、瓦片狀、片狀、條、螺紋、網狀或其它形式。在一些實施例中，照明裝置每單位長度或面積可包括一個或多個LEE。例如，被配置為片狀的照明裝置每平方厘米可包括小于I至13個LEE或多于13個LEE。在一些實施例中，可以基于LEE的大小、亮度、功率和/或其它方面、照明裝置的特性，和/或照明裝置的制造方法的各方面來確定LEE密度。例如，照明裝置可以被配置成，通過在低密度LEE時包含高亮度LEE或在高密度時包含低亮度LEE，每單位面積或長度輸出大致相等量的光線。可基于各因素來確定特定組合，所述因素包括照明裝置的光學、熱和/或機電設計、LEE壽命考慮和/或其它因素。
[0052]在一些實施例中，照明裝置可以被配置為提供預定的剛性、柔性和/或延展性，或其它特性。照明裝置的一個或多個特性和/或其一個或多個部件可以是各向同性或各向異性。不同的部件可呈現不同的特性。例如，可以以不同的形式設置不同的部件和/或提供不同程度的剛性、柔性、延展性、熱膨脹系數，或其它機械特性。另外，不同的部件可具有不同的光學、電氣和/或熱特性，包括透明、半透明或其它透光性能、電氣和/或熱導率、熱擴散能力、抗水或其他物質、抗紫外線、易老化、符合防火和安全法規，包括熱變形、火焰傳播、有毒物質的釋放等等。
[0053]在一些實施例中，照明裝置的不同部件可以被配置成提供適當匹配的熱膨脹系數，以避免由于不同的熱膨脹而導致的部件脫開鍵合。不同的部件之間不同的熱膨脹可以在不同的方向上不同地匹配。
[0054]在一些實施例中，照明裝置可以被配置為使得，LEE、在LEE與ECE之間的電互連和/或照明裝置的其它部件布置在照明裝置的部分內，所述部分在照明裝置的彎曲和剪切期間遭遇到預定水平以下的機械應力。LEE與對應的ECE之間的電互連可以形成在這個LEE的一個或多個表面上。例如，LEE可以被配置為側向或垂直LEE。
[0055]在一些實施例中，預定機械應力水平可以在應力水平以下，在該應力水平下，LEE與ECE之間的電互連的分離可能發生。該分離應力水平可取決于連接數量、LEE和ECE的連接部分的材料特性、鍵合材料、動態和靜態負荷、彎曲頻率等。例如，對于標準的照明板應用，預定機械應力水平可以是電互連的分離應力水平的45-55%;對于遭遇到更高負荷(例如高彎曲頻率、動態應用、或高剪切和/或彎曲力)的照明板應用，可以是電互連的分離應力水平的25-35% ;或者，對于具有最小遭遇到負荷(例如低彎曲頻率、靜態應用、或低剪切和/或彎曲力)的照明板應用，可以是電互連的分離應力水平的70-80%。
[0056]在一些實施例中，照明裝置的部件，諸如電互連和/或LEE，可以放置在距離照明裝置的應力中性平面預定距離內。例如，電互連和/或LEE可以放置在應力中性平面的+/-10微米、+/-15微米、+/-20微米、或+/-150微米范圍內。此外，該預定距尚范圍也可以表達為電互連厚度的分數Λζ。例如，該范圍可以是Λ ζ的+/-25 %、+/-50%或+/-75 %。
[0057]在一些實施例中，離應力中性平面的預定距離可以取決于照明裝置的厚度。在一些實施例中，配準特征(例如凹口 )的布置和配置可以限定電互連或LEE在照明裝置內的位置。
[0058]圖1B示出具有應力中性平面11的照明裝置100的示例示意圖。照明裝置(例如照明板)的應力中性平面11可以是在照明裝置的彎曲(例如通過對照明裝置施加力)期間零應力的縱向平面。應力中性平面11在照明裝置內的位置可以例如取決于照明裝置的結構配置、成分或材料特性。在一些實施例中，應力中性平面11可以布置成使得其例如穿過位于配準特征中LEE和ECE的電互連以最小化電互連中的機械應力。在一些實施例中，配準特征可以以交替配置布置在載體襯底(例如模壓的片)的任一側上，從而應力中性平面實質上穿過LEE和ECE的電互連。
[0059]應力中性平面11可以例如通過使用公式和數學工具(例如，計算機輔助設計(CAD)程序)來確定。可以形成有限元網格來示出施加在被分析的結構中的部件上的力。中性軸線可以是照明裝置(例如照明板)的橫截面中的軸線，沿該軸線沒有縱向應力或應變。應力中性平面可以由照明裝置的一系列中性軸線來定義。如果該橫截面是對稱、各向同性的且在發生彎曲之前不彎曲，則該中性軸線在幾何中心處。照明裝置的一側相對于中心軸線處于拉伸狀態而相反側處于壓縮狀態。如果照明裝置經受均勻彎曲，則通過以下公式定義應力中心平面，
[0060]
【權利要求】
1.一種柔性照明裝置，包括: 載體襯底，所述載體襯底包括第一表面，所述第一表面包括多個配準特征； 多個發光二極管(LED)晶粒，所述多個發光二極管晶粒與所述配準特征可操作地耦接； 多個導電體，所述多個導電體由所述載體襯底支撐，其中: 所述導電體被配置為將所述LED晶粒電連接至電源，以及 所述多個LED晶粒中的每個LED晶粒具有多個表面和多個接觸件，所述多個接觸件布置在所述多個表面的一個或多個表面上并與所述導電體的至少一部分形成電互連；以及 一個或多個覆蓋層，所述一個或多個覆蓋層與所述載體襯底可操作地耦接，以將所述LED晶粒封裝在所述配準特征內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
2.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述應力中性平面與所述多個LED晶粒中的一個或多個相交。
3.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述應力中性平面與所述電互連中的一個或多個相交。
4.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述LED晶粒被配置為和可操作地耦接成發射基本上遠離所述第一表面的光線。
5.如權利要求1所述的裝置，其中所述覆蓋層中的一個或多個是透光的。
6.如權利要求1所述的照明裝置，還包括:透光物質，所述透光物質布置成至少部分地圍繞所述LED晶粒。
7.如權利要求6所述的照明裝置，其中所述透光物質包括硅樹脂。
8.如權利要求6所述的照明裝置，其中所述透光物質包括光轉換材料。
9.如權利要求6所述的照明裝置，其中所述載體襯底還包括開口，所述開口用于在可操作地耦接所述一個或多個覆蓋層期間過量透光物質的處置。
10.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述覆蓋層中的一個或多個包括大致對應于所述LED晶粒的位置的多個開口。
11.如權利要求10所述的照明裝置，還包括:透光物質，所述透光物質至少部分地填充所述多個開口中的至少一些開口，其中，所述透光物質提供所述LED晶粒與所述覆蓋層中的所述一個或多個之間的光學耦合。
12.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一表面被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線的至少一部分。
13.如權利要求1所述的照明裝置，還包括:光學反射界面，所述光學反射界面被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線。
14.如權利要求13所述的照明裝置，其中所述光學反射界面靠近所述第一表面可操作地耦接。
15.如權利要求13所述的照明裝置，其中所述光學反射界面包括光學反射層。
16.如權利要求13所述的照明裝置，其中所述導電體包括所述光學反射界面。
17.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述第一表面電絕緣且所述第一導電體可操作地耦接至所述第一表面。
18.如權利要求1所述的照明裝置，還包括:電絕緣層，所述電絕緣層與所述第一表面可操作地耦接，其中，所述導電體可操作地耦接至所述電絕緣層。
19.如權利要求18所述的照明裝置，其中所述電絕緣層被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線。
20.如權利要求1所述的照明裝置，其中所述配準特征包括在所述載體襯底中的多個相對應凹口，所述凹口具有一個或多個預定形狀。
21.如權 利要求1所述的照明裝置，還包括:與所述LED晶粒可操作地耦接的光轉換材料。
22.如權利要求21所述的照明裝置，其中(I)所述LED晶粒中的一個或多個涂覆有所述光轉換材料，或者(2)所述覆蓋層中的一個或多個包括所述光轉換材料。
23.一種制造柔性照明裝置的方法，所述方法包括: 在載體襯底的第一表面中形成多個配準特征； 將多個發光二極管(LED)晶粒與相對應的配準特征可操作地耦接； 形成由所述載體襯底支撐的多個導電體，其中: 所述導電體被配置為將所述LED晶粒電連接至電源，以及 所述多個LED晶粒中的每個LED晶粒具有多個表面和多個接觸件，所述多個接觸件布置在所述多個表面中的一個或多個表面上并與所述導電體的至少一部分形成電互連；以及 將一個或多個覆蓋層與所述載體襯底可操作地耦接，以將所述LED晶粒封裝在所述配準特征內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
24.如權利要求23所述的方法，其中所述應力中性平面與(I)所述多個LED晶粒中的一個或多個、(2)所述電互連中的一個或多個、或者(3)兩者相交。
25.如權利要求23所述的方法，其中所述LED晶粒被配置為和布置成發射基本上遠離所述第一表面的光線。
26.如權利要求23所述的方法，其中所述覆蓋層中的一個或多個是透光的。
27.如權利要求23所述的方法，還包括: 布置透光物質以至少部分地圍繞所述LED晶粒。
28.如權利要求27所述的方法，其中所述透光物質包括硅樹脂。
29.如權利要求27所述的方法，其中所述透光物質包括光轉換材料。
30.如權利要求27所述的方法，還包括: 在所述載體襯底中形成開口，所述開口用于在可操作地耦接所述一個或多個覆蓋層期間過量透光物質的處置。
31.如權利要求23所述的方法，其中所述覆蓋層中的一個或多個包括大致對應于所述LED晶粒的位置的多個開口。
32.如權利要求31所述的方法，還包括: 布置透光物質以至少部分地填充所述多個開口中的至少一些開口，其中，所述透光物質提供所述LED晶粒與所述覆蓋層中的所述一個或多個之間的光學耦合。
33.如權利要求23所述的方法，其中所述第一表面被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線的至少一部分。
34.如權利要求23所述的方法，還包括: 將光學反射界面可操作地耦接至所述柔性照明裝置，其中所述光學反射界面被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線。
35.如權利要求34所述的方法，其中所述光學反射界面靠近所述第一表面可操作地耦接。
36.如權利要求34所述的方法，其中所述光學反射界面包括光學反射層。
37.如權利要求34所述的方法，其中所述導電體包括所述光學反射界面。
38.如權利要求23所述的方法，其中所述第一表面電絕緣且所述導電體可操作地耦接至所述第一表面。
39.如權利要求23所述的方法，還包括: 將電絕緣層與所述第一表面可操作地耦接；以及 將所述導電體可操作地耦接至所述電絕緣層。
40.如權利要求39所述的方法，其中所述電絕緣層被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線。
41.如權利要求 23所述的方法，其中形成所述多個配準特征包括在所述載體襯底的第一表面中形成多個凹口。
42.如權利要求23所述的方法，還包括: 將光轉換材料與所述LED晶粒可操作地耦接。
43.如權利要求42所述的方法，其中(I)所述LED晶粒中的一個或多個涂覆有所述光轉換材料，或者(2)所述覆蓋層中的一個或多個包括所述光轉換材料。
44.一種照明裝置，包括: 載體襯底，所述載體襯底具有在第一側上的多個凹口 ； 多個發光元件(LEE)，所述多個發光元件(LEE)布置在對應凹口內； 多個導電元件(ECE)，所述多個導電元件(ECE)由所述載體襯底支撐，其中: 所述ECE被配置為將所述LEE電連接至電源，以及 每個LEE具有多個表面和多個接觸件,所述接觸件布置在所述表面中的一個或多個上并與所述ECE形成電互連；以及 一個或多個覆蓋層，所述一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將所述多個LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連被布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
45.如權利要求44所述的照明裝置，其中所述應力中性平面基本上在所述照明裝置的所述多個LEE內。
46.如權利要求44所述的照明裝置，其中所述應力中性平面基本上在所述照明裝置的所述電互連內。
47.如權利要求44所述的照明裝置，其中所述應力中性平面基本上在所述照明裝置的所述電互連和所述多個LEE內。
48.一種制造照明裝置的方法，所述方法包括: 在載體襯底的第一側上形成多個凹口； 將多個導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接； 在所述LEE與所述ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有多個表面和多個接觸件，所述接觸件布置在所述表面中的一個或多個上并形成所述電互連的一部分；以及 將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將所述多個LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分離所述照明裝置的應力中性平面小于預定距離。
49.如權利要求48所述的方法，其中所述應力中性平面基本上在所述照明裝置的所述多個LEE內。
50.如權利要求48所述的方法，其中所述應力中性平面基本上在所述照明裝置的所述電互連內。
51.如權利要求48所述的方法，其中所述應力中性平面基本上在所述照明裝置的所述電互連和所述多個LEE內。
52.一種照明裝置，包括: 載體襯底，所述載體襯底具有在第一側上的多個凹口 ； 多個發光元件(LEE)，所述多個發光元件(LEE)布置在對應凹口內； 多個導電元件(ECE)，所述多個導電元件(ECE)由所述載體襯底支撐，其中: 所述ECE被配置為將所述LEE電連接至電源，以及 每個LEE具有多個表面和多個接觸件,所述接觸件布置在所述表面中的一個或多個上并與所述ECE形成電互連；以及 一個或多個覆蓋層，所述一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將所述多個LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
53.一種制造照明裝置的方法，所述方法包括: 在載體襯底的第一側上形成多個凹口； 將多個導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接； 在所述LEE與所述ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有多個表面和多個接觸件，所述接觸件布置在所述表面中的一個或多個上并形成所述電互連的一部分；以及 將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將所述多個LEE封裝在所述凹口內，其中，所述電互連布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
54.一種制造照明裝置的方法，所述方法包括: 在載體襯底的第一側上形成多個凹口； 將多個導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接； 在所述LEE與所述ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有多個表面和多個接觸件，所述接觸件布置在所述表面中的一個或多個上并形成所述電互連的一部分；以及 將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將所述多個LEE封裝在所述凹口內，其中，所述凹口被配置為使得所述電互連能夠布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
55.一種制造照明裝置的方法，所述方法包括: 通過在載體襯底中形成多個凹口來在所述載體襯底的第一側上形成多個配準特征，所述凹口具有一個或多個預定形狀； 將多個導電元件(ECE)布置在所述載體襯底的第一側上的對應凹口內，使得每個LEE與對應凹口耦接； 在所述LEE與所述ECE之間形成電互連，其中每個LEE具有多個表面和多個接觸件，所述接觸件布置在所述表面中的一個或多個上并形成所述電互連的一部分；以及 將一個或多個覆蓋層布置在所述載體襯底上，以將所述多個LEE封裝在所述凹口內，其中，所述多個凹口被形成為使得所述電互連能夠布置在所述照明裝置的部分內，所述部分在所述照明裝置的彎曲和/或剪切期間遭遇到低于預定水平的機械應力。
56.一種制造照明裝置的方法，所述方法包括: 提供載體襯底； 在所述載體襯底的第一表面中形成多個配準特征，其中每個所述配準特征的表面具有預定形狀； 至少部分地基于( i)LED晶粒的表面、(ii)所述配準特征的表面的、以及(iii)在所述配準特征的外部的所述載體襯底的第一表面的親水或疏水特性，使用流體自組裝過程來將多個未封裝的發光二極管(LED)晶粒與所述配準特征可操作地耦接，其中所述LED晶粒的表面基本上與所述配準特征的表面相符； 將多個導電體與所述載體襯底的第一表面可操作地耦接； 在所述LED晶粒與所述導電體之間形成電互連；以及 將一個或多個覆蓋層與所述載體襯底可操作地耦接以將所述LED晶粒封裝在所述配準特征內部。
57.如權利要求56所述的方法，其中所述LED晶粒的表面和所述配準特征的表面可以是親水的，而在所述配準特征的外部的所述載體襯底的表面是疏水的。
58.如權利要求56所述的方法,還包括: 布置透光物質以至少部分地圍繞所述LED晶粒。
59.如權利要求58所述的方法,還包括: 在所述載體襯底中形成開口，所述開口用于在可操作地耦接所述一個或多個覆蓋層期間過量透光物質的處置。
60.如權利要求58所述的方法，其中所述透光物質包括硅樹脂。
61.如權利要求58所述的方法，其中所述透光物質在被布置時呈流體狀態。
62.如權利要求61所述的方法，還包括: 固化所述透光物質。
63.如權利要求56所述的方法,還包括: 在所述覆蓋層中的一個或多個中形成多個開口，其中所述開口大致對應于所述LED晶粒的位置。
64.如權利要求63所述的方法，其中通過使用(I)切割機、(2)沖壓裁剪機、(3)鋸子、(4)激光器、或者(5)水射流中的一種或多種來形成所述開口。
65.如權利要求63所述的方法,還包括: 布置透光物質以至少部分地填充所述多個開口中的至少一些開口，其中，所述透光物質提供所述LED晶粒與所述覆蓋層中的所述一個或多個之間的光學耦合。
66.如權利要求56所述的方法,還包括: 形成光學反射界面，所述光學反射界面被配置為反射發射自所述LED晶粒的光線。
67.如權利要求66所述的方法，其中所述光學反射界面被形成為靠近所述第一表面。
68.如權利要求66所述的方法，其中形成所述光學反射界面包括布置光學反射層。
69.如權利要求68所述的方法，其中所述光學反射層包括網狀形式。
70.如權利要求68所述的方法，其中所述光學反射層以初始流體狀態布置。
71.如權利要求56所述的方法,還包括: 將電絕緣層與所述第一表 面可操作地耦接；以及 將所述導電體與所述電絕緣層可操作地耦接。
72.如權利要求71所述的方法，其中所述電絕緣層包括網狀形式。
73.如權利要求71所述的方法，其中所述電絕緣層以初始流體狀態可操作地耦接。
74.如權利要求56所述的方法，其中形成所述多個配準特征包括在所述載體襯底的第一表面中形成多個凹口。
75.如權利要求74所述的方法，其中所述凹口通過模壓來形成。
76.如權利要求56所述的方法,還包括: 將光轉換材料與所述LED晶粒可操作地耦接。
77.如權利要求76所述的方法，其中(I)所述LED晶粒中的一個或多個涂覆有所述光轉換材料，或者(2)所述覆蓋層中的一個或多個包括所述光轉換材料。
78.如權利要求56所述的方法，其中(I)所述載體襯底或者(2)—個或多個所述覆蓋層中的至少一個包括網狀形式。
79.如權利要求56所述的方法，其中所述覆蓋層中的一個或多個以初始流體狀態可操作地耦接。
80.如權利要求56所述的方法,還包括: 在可操作地耦接所述覆蓋層中的一個或多個之后移除所述載體襯底。
【文檔編號】H01L33/00GK104081545SQ201280068304
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2011年12月1日
【發明者】羅伯特·C·加德納, 克里斯多佛·H·羅偉利, 艾倫·布倫特·約克 申請人:夸克星有限責任公司