用于颜色混合的多层pcb堆叠

文档序号:1851151 发布日期:2021-11-16 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 用于颜色混合的多层pcb堆叠 (Multi-layer PCB stack for color mixing ) 是由 M·J·J·范德柳伯 B·J·W·特文梅 于 2020-03-24 设计创作,主要内容包括:本发明提供了照明设备(1000),该照明设备(1000)包括多层PCB堆叠(100),多层PCB堆叠(100)包括n个堆叠的层(110),其中n≥2,其中n个堆叠的层(110)中的k个层(110)各自包括具有固态光源(10)的PCB(200),其中2≤k≤n,其中固态光源(10)被配置为生成光源光(11),其中层(110)被成形并堆叠为使得PCB(200)中的任何一个PCB的固态光源(10)的光源光(11)至少部分地未被其他PCB(200)中的任何一个PCB所物理阻挡。(The invention provides a lighting device (1000), the lighting device (1000) comprising a multilayer PCB stack (100), the multilayer PCB stack (100) comprising n stacked layers (110), wherein n ≧ 2, wherein k layers (110) of the n stacked layers (110) each comprise a PCB (200) having a solid state light source (10), wherein 2 ≦ k ≦ n, wherein the solid state light source (10) is configured to generate light source light (11), wherein the layers (110) are shaped and stacked such that the light source light (11) of the solid state light source (10) of any one of the PCBs (200) is at least partially not physically blocked by any of the other PCBs (200).)

用于颜色混合的多层PCB堆叠

技术领域

本发明涉及照明设备、包括这种照明设备的照明器、以及包括这种照明设备的照明系统。本发明还涉及提供这种照明设备的方法。

背景技术

RGB堆叠发光二极管模块在本领域中是已知的。Ying-Chang Li等人的标题为“RGB-Stack Light Emitting Diode Modules with Transparent Glass Circuit Boardand Oil Encapsulation”的论文(Materials 2018,vol.11,65(2018Materials(Basel).Mar 1;11(3).pii:E365.doi:10.3390/mal 1030365))指出,“发光二极管(LED)广泛应用于现代固态照明应用中,并且其输出效率与衬底的材料特性密切相关。目前使用的大多数衬底(例如低功率印刷电路板(PCB)或高功率金属芯印刷电路板(MCPCB))都不透明,并且会严重降低输出光提取。为了满足高光输出和更好的颜色混合的要求,提出和展示了一种三维(3-D)堆叠倒装芯片(FC)LED模块。为了实现光穿透和混合,上述3-D垂直堆叠RGB LED使用透明玻璃作为FC封装衬底,被称为玻璃电路板(GCB)。从每个GCB堆叠的LED发出的光相互穿过并且因此具有良好的输出效率和均匀的光混合特性。

US2010/0164346A1公开了一种发光设备,该发光设备包括导热衬底、与衬底的表面热连通地安装的至少一个LED;附接到衬底的外壳,外壳被配置为使得外壳和衬底一起限定完全包围至少一个LED的体积。外壳包括作为透光窗口的至少一部分、以及设置在外壳的内表面上的至少一种磷光体材料,磷光体材料能够操作为吸收由至少一个发光二极管发射的激发光的至少一部分并且发出第二波长范围的光。

发明内容

聚光灯可以由电路系统PCB板组成,其中板上的可用空间可能被驱动器电子器件、发光二极管(LED)和布线轨道所占据,布线轨道用于闭合电路并且施加电功率。LED放置在该PCB板的中心,以具有尽可能小的发光表面(LES)。该LES决定了成形聚光灯的光束所需要的光学化合物的尺寸。根据电子和热学规则,这些组件、LED和布线彼此之间特别地可以具有一定的距离,例如以防止组件和LED放电或过热。这可能意味着LES中的部分可用空间不能被用于照明元件。只有在简单的轻型架构中,布线才允许紧密打包在一起的布局。当组成具有例如红、绿、蓝、白三色LED的多色架构时,相关的布线会复杂很多,并且可能会占用大量的可用空间来个体地连接所有不同颜色。可能不可避免的是,布线可能必须放置在相邻LED之间,这可能会显著扩大LED到LED距离、以及整个架构的LES。因此,可能会不希望地增加光展度。特别地,当可以使用更小尺寸的LED时,有效发光面积与总占用面积的比率将增加。在使用微型LED的情况下,典型尺寸为长×宽=200μm×100μm,布线的宽度可以与微型LED的尺寸大致相同,甚至可以超过微型LED的宽度尺寸。在这种情况下,布线可能占用比LED本身所需要的更多空间,因此可能会失去使用例如微型LED的极大益处。

因此,本发明的一个方面是提供一种替代的照明设备,该照明设备优选地进一步至少部分地消除一个或多个上述缺点。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点,或者提供一种有用的替代方案。

在实施例中,本发明特别地提供了一种方法,其中个体PCB板(每个板包含总灯架构的一部分)彼此堆叠,并且组合的板可以具有聚光灯的总预期架构。在传统方法中,PCB可以由多层PCB组成,其中用于连接和寻址个体LED的布线出现在多个层上。这可能需要大量的过孔来电连接所有层。广泛的布线可能会消耗大量的空间来散热由LED生成的热量。然而,使用所提出的方法,在特定实施例中仅单一颜色或颜色的简单可寻址组合可以被放置在一个分立的PCB上。该PCB特别地可以由具有顶面和底面的一层组成。在实施例中,在第二或多个PCB板上,可以安装其他LED、总灯架构的部分。在实施例中,通过将不同PCB板相互堆叠来组合它们,总灯架构变得可用。在实施例中,不同PCB的对准可以通过引脚和/或对准标记等、和/或与将布线以及PCB堆叠彼此连接的过孔组合来完成。由于在特定实施例中,LED可以放置在不同水平,因此在实施例中留下用磷光体部分地覆盖LED的机会。在实施例中,这可以通过磷光体箔和/或在实施例中磷光体沉积在堆叠中的最深层(另外的具体实施例中)上来完成。

因此,在一个方面,本发明提供了一种包括多层PCB堆叠的照明设备,该多层PCB堆叠包括n个堆叠的层,其中n≥2。多个层(即n个堆叠的层中的k个层)各自可以包括PCB,PCB特别地具有固态光源,特别地,多个固态光源(对于每个PCB)。特别地,2≤k≤n。此外,特别地,(这些)固态光源被配置为生成光源光。在特定实施例中,层被成形并堆叠使得PCB之一的光源光至少部分地未被一个或多个其他PCB所物理阻挡。因此,本发明特别地提供了一种包括多层PCB堆叠的照明设备,该多层PCB堆叠包括n个堆叠的层,其中n≥2,其中n个堆叠的层中的k个层各自包括具有固态光源的PCB,特别地,多个固态光源(对于每个PCB),其中2≤k≤n,其中固态光源被配置为生成光源光,其中层被成形并堆叠使得:通过在包括固态光源(10)的层(110)上的层(110)中应用较小PCB,PCB中的任何一个的光源的光源光至少部分地未被其他PCB中的任何一个PCB所物理阻挡。

这种照明设备可以允许相对简单的生产。此外,利用这种照明设备,可以在每个PCB上使用高密度的光源,因为布线(在每个PCB上)可以很简单。因此,LES可以相对于已知的或替代的解决方案而减少、和/或生产和/或构造可以相对简单。例如,没有必要使用可能使生产和/或构造复杂化的透明材料。此外,可以控制所生成的光的光学特性,例如色点、色温、显色指数等中的一种或多种。

如上所述,本发明提供了一种照明设备,该照明设备包括具有n个堆叠的层的多层PCB堆叠。因此,在实施例中,可以堆叠两个或更多个层。在更具体的实施例中,例如可以堆叠两个或更多个PCB。然而,堆叠也可以包括非PCB层。

当层包括PCB时,该层可以包括单个PCB。该层也可以包括多个PCB,特别地,全部在同一平面内(即,不在该层内堆叠)。这样的多个PCB(特别地,全部在同一平面中)可以功能上耦合。本发明特别地通过不同层中的多个PCB来阐明,例如PCB的堆叠。

n个层中的两个或更多个可以(各自)包括PCB。因此,n个堆叠的层中的k个层可以各自包括PCB。因此,照明设备包括不同层中的至少两个PCB。每个PCB包括固态光源,特别地,多个固态光源。由于n个层中的两个或更多个可以包括PCB,特别地,2≤k≤n。

下面,描述与PCB有关的一些实施例。不同层可以包括PCB的不同实施例。基本PCB方面可以与堆叠的每个PCB相关。

在实施例中,PCB可以包括布置在衬底与导电层之间的绝缘层。如本领域中已知的,印刷电路板可以机械地支撑和电连接电子组件或电气组件,使用导电轨道、焊盘、以及从被层压到金属片层上的和/或在非导电衬底(简称为“轨道”或“导电轨道”)的金属片层之间的一个或多个铜片层蚀刻的其他特征。(电子)组件(例如固态舞台光源)通常可以焊接到PCB上以将其电连接和机械固定到PCB。例如,基本PCB可以包括层压到衬底上的绝缘材料平板和铜箔层。化学蚀刻将铜分成单独的导线(称为轨道或电路迹线或布线或布线轨道)、用于连接的焊盘、用于在铜层之间传递连接的过孔、以及诸如用于EM屏蔽或其他目的的固体导电区域等特征。轨道用作被固定在适当位置的电线,并且通过空气和板衬底材料相互绝缘。PCB的表面可以具有涂层,涂层可以保护铜免受腐蚀,并且减少迹线之间出现焊锡短路或与杂散裸线发生不良电接触的可能性。由于其有助于防止焊料短路的功能,该涂层被称为阻焊剂。

因此,PCB的形状通常可以是板状的。特别地,在实施例中,PCB可以具有长度和宽度和高度,其中长度和高度的纵横比至少为5,例如在5-5000的范围内,例如10-2500,但是更大(超过5000)也是可能的,并且其中宽度和高度的纵横比至少为2,例如纵横比至少为5,例如在5-5000的范围内,例如10-2500,但是更大(超过5000)也是可能的。术语“长度”、“宽度”和“高度”还可以分别指代“最大长度”、“最大宽度”和“最大高度”。PCB特别地可以具有矩形横截面(例如,方形横截面)。PCB也可以具有圆形形状。因此,在实施例中,PCB可以具有直径和高度,其中直径和高度的纵横比至少为5,例如在5-5000的范围内,例如10-2500,但是更大(超过5000)也是可能的。

在实施例中,PCB的高度(或厚度)可以选自0.2-10mm的范围,例如0.5-5mm,例如1-2mm,但更薄或更厚也是可能的。高度(或厚度)甚至可以低于1mm,或者甚至低于0.1mm。在实施例中,PCB的宽度可以选自5-200mm的范围,例如5-50mm,但其他尺寸也是可能的。在实施例中,单个印刷电路板区域的长度例如可以选自10-50mm的范围,例如15-40mm,但其他尺寸也是可能的。在实施例中,包括多个(连接的)PCB区域的PCB的长度可以例如选自20-2000mm的范围,例如20-1500mm。在实施例中,单个印刷电路板区域的直径可以例如选自10-50mm的范围,例如15-40mm,但其他尺寸也是可能的。因此,除上述之外的其他尺寸也是可能的。

PCB可以包括CEM-1PCE、CEM-3PCE、FR-1PCE、FR-2PCB、FR-3PCB、FR-4PCB和铝金属芯PCB中的一种或多种,特别地,CEM-1PCB、CEM-3PCB、FR-1PCB和FR4 PCB和铝金属芯PCB中的一种或多种,更特别地,CEM-1PCB、CEM-3PCB、FR-1PCB中的一种或多种。

在特定实施例中,PCB可以是柔性的。例如,在实施例中,照明设备可以包括柔性PCB箔堆叠。然而,在其他实施例中,PCB可以(基本)是刚性的。

在具体实施例中,PCB可以是双面的,即,电气组件可以布置在PCB的两侧。

如上所述,特别地,PCB基本不透射可见光。这可能特别表明PCB的材料不透光。因此,光源的光源光在此也特别地不被透光PCB阻挡。因此,特别地,在实施例中,PCB不包括透光材料。因此,垂直照射PCB的光源光将不会透过PCB(高度)。注意,PCB孔当然可以透射可见光。

PCB可以包括功能上耦合到板的功能组件。在另外的实施例中,功能组件可以包括固态光源。术语“功能组件”也可以指代多个(不同)功能组件。在另外的实施例中,功能组件可以包括电子组件(或“电气组件”),特别地,选自固态光源、驱动器、电子模块和传感器的电子组件。特别地,电子组件可以包括固态光源。

术语“光源”可以指代半导体发光设备,例如发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)、边缘发射激光器等。术语“光源”也可以指代有机发光二极管,例如无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)。在特定实施例中,光源包括固态光源(例如,LED或激光二极管)。在一个实施例中,光源包括LED(发光二极管)。术语LED也可以指代多个LED。术语“光源”还可以涉及多个(基本相同(或不同))光源,例如2-2000个固态光源。

在实施例中,短语“不同光源”或“多个不同光源”以及类似的短语可以指代选自至少两个不同仓的多个固态光源。同样地,短语“相同光源”或“多个相同光源”以及类似的短语在实施例中可以指代选自相同仓的多个固态光源。

每个PCB可以包括或功能上耦合到至少单个固态光源。短语“包括固态光源的PCB”和类似短语可以指代其中PCB包括固态光源、或其中固态光源功能上耦合到PCB的实施例。在这两个实施例中,功能上耦合可以指代由PCB包括的布线可以向固态光源提供电功率的事实。

然而,一般而言,每个PCB可以包括或可以功能上耦合到多个固态光源,例如至少2个,例如至少4个,例如至少8个,例如至少16个,例如至少32个,例如至少64个。注意,固态光源的数目可以针对(k)个不同层的PCB中的每个而独立地选择。

因此,短语“具有固态光源的PCB”和类似短语可以指代具有一个或多个光源的PCB,在实施例中特别地指代具有多个光源的PCB。

这里,术语“光源”特别地指代固态光源,特别地,小型固态光源,例如具有微型或微小尺寸。例如,光源可以包括微型LED(或“miniLED”)和微小LED(或“microLED”或“pLED”)中的一种或多种。特别地,在实施例中,光源包括微型LED。在本文中,术语微型尺寸或微型LED特别地指代具有选自等于或小于约1mm的范围、例如选自100μm-1mm范围的尺寸(例如管芯尺寸,特别地,长度和宽度)的固态光源。在本文中,术语微(μ)尺寸或微小LED特别地指代具有选自100μm和更小范围的尺寸(例如管芯尺寸,特别地,长度和宽度)的固态光源。此外,在实施例中,固态光源可以包括具有最大1mm2的管芯面积(A)的管芯。例如,在实施例中,固态光源包括管芯面积(A)最大为0.04mm2(例如,200μm*200μm)、例如最大为0.01mm2(例如,100μm*100μm)的管芯。

特别地,固态光源被配置为生成光源光。在具体实施例中,由光源生成的光源光是固态光源的初级光。因此,术语“光源光”可以指代(直接)从管芯(例如,LED管芯)发出的光。(半导体)固态光源中的电子可以与电子空穴复合,从而以光子的形式释放能量。这种效应称为电致发光。因此,术语“光源光”可以特别地指代来自固态光源的电致发光;这种光在此也称为“初级光”。在实施例中,初级光可以通过发光材料至少部分转换为次级光(也见下文)。当特别应用固态光源时,相应固态光源的光源光可以基本是单色的。相同仓内的光源可以基本具有相同的峰值波长(例如,在10nm内变化)。此外,相同仓内的光源可以基本具有相同的主波长(例如,具有在10nm内的变化)。来自不同仓的光源可以例如有不同颜色(也见下文)。

由于具有光源的相同PCB的简单堆叠可能会导致上游配置的光源被下游配置的光源阻挡,因此可能必须为该问题找到解决方案。因此,在本发明中,特别地,层被成形并堆叠为使得PCB之一的光源光至少部分地未被一个或多个其他PCB所物理阻挡。

术语“上游”和“下游”涉及如下物品或特征的布置,该物品或特征与来自光生成装置(这里特别是光源)的光的传播相关,其中相对于来自光生成装置的光束内的第一位置,光束中靠近光生成装置的第二位置是“上游”,光束内远离光生成装置的第三位置是“下游”。

如上所述,通过以下方式,光源可以未被(多个)下游配置的PCB所物理阻挡:在包括固态光源的层(即,包含固态光源的层下游)上的层中应用较小的(更小的)PCB,使得PCB不阻挡或至少部分地不阻挡光源(光),并且可选地应用包括PCB孔的PCB(在包括固态光源的层上的层中),使得PCB不阻挡或至少部分地不阻挡光源(光)(因为PCB孔被配置在光源下游)。因此,在实施例中,被配置在第一光源下游的一个或多个层,包括具有一个或多个PCB孔的一个或多个PCB,其中一个或多个PCB孔被配置在第一光源下游。因此,在实施例中,被配置在第一固态光源下游的一个或多个层,包括一个或多个PCB,该一个或多个PCB在纵向方向上的尺寸小于包括第一固态光源的PCB。

在特定实施例中,通过以下方式,光源可以未被(多个)下游配置的层所物理阻挡:应用比包括固态光源的层(更)小的层,使得该层不阻挡或至少部分的不阻挡光源(光),并且可选地应用包括层孔的层,使得该层不阻挡或至少部分地不阻挡光源(光)(因为层孔被配置在光源下游)。因此,在实施例中,被配置在第一光源下游的一个或多个层包括一个或多个层孔,其中一个或多个层孔被配置在第一光源下游。然而,在其他特定实施例中,可以应用PCB孔,但也可以应用发光层;前者可以(实质上)不阻挡光源光,而后者可以物理阻挡光并且转换光源光的一部分。

因此,术语“块”和类似术语可以特别指代光源下游的固体材料的存在。这种固体材料特别地以PCB的形式(通过提供例如PCB孔)不可用。因此,这种固体材料特别地以透光PCB材料的形式也不可用。然而,在特定实施例中,例如(发光)层的形式的发光材料可能是可用的。因此,特别地,PCB可以(实质上)不阻挡光源,而在特定实施例中,当它们包括发光材料或者对于光源光透过时,不是PCB的层或层部分可以阻挡光源。

因此,层被成形并堆叠使得PCB中的任何一个的光源的光源光,至少部分地未被其他PCB中的任何一个PCB所物理阻挡。短语“PCB中的任何一个的光源的光源光至少部分地未被其他PCB中的任何一个PCB所物理阻挡”和类似短语在实施例中可以指示光源的光轴与下游配置的PCB部分地不重合。

因此,可以以这种方式提供PCB堆叠,PCB堆叠可以具有一个或多个阶梯分布。这样的阶梯分布可以通过以下中的一项或多项获取:(i)使用不同尺寸的层,例如不同尺寸的PCB,通常较小的(分别为层或PCB)配置在较大的(分别为层或PCB)上,以及(ii)使用具有一个或多个层孔的一个或多个层,例如具有一个或多个PCB孔的一个或多个PCB。在(多个)后面的实施例中,层(或分别为PCB)可以具有基本相同的外部尺寸(在平行于层的平面中),尽管在其他实施例中,它们也可以不同(因为两个实施例也可以组合).

在实施例中,一个或多个层可以基本是PCB。在这样的实施例中,(多个)层孔可以实质上是(多个)PCB孔。

在实施例中,层可以编号为L1-Ln,n≥2。因此,当n=2时,存在第一层L1和第二层L2。当n=3时,存在第一层L1、第二层L2和第三层L3;等等。因此,在实施例中,PCB可以被成形并堆叠使得较高编号PCB不会物理阻挡较低编号PCB的光源的光源光的至少一部分。

对于本照明设备,还可以在单个层(诸如单个PCB)上具有驱动器电子器件。这些驱动器电子器件可以驱动照明设备的所有光源。因此,在实施例中,照明设备还可以包括驱动器电子器件,其中驱动器电子器件被配置为控制一个或多个(特别地,所有)固态光源。“驱动器”或“驱动器电子器件”特别地可以是用于控制另一电路或电气组件(例如固态光源或其他电气组件,例如高功率晶体管)的电路或其他电子组件。它们通常用于调节流经电路的电流或控制其他因素,例如电路中的其他组件、某些器件。例如,该术语通常用于控制电气组件(如固态光源)的专用集成电路。在特定实施例中,驱动器电子器件由n个堆叠的层中的一个所包括或物理耦合到n个堆叠的层中的一个,特别地,PCB中的一个。

因此,在实施例中,照明设备还可以包括用于功能上耦合光源和驱动器电子器件的一个或多个过孔。在实施例中,过孔可以被用于电连接相邻PCB的布线。术语“布线”特别地,指导电轨道,例如用于为(多个)固态光源和/或其他电气组件供电。注意,一个或多个PCB还可以包括其他电气组件。除了术语“电气组件”,还可以应用术语“电子组件”。

电气组件可以包括有源或无源电气组件。有源电气组件可以是具有电控制电子流(电控制电)能力的任何类型的电路组件。其实例是二极管,特别地,发光二极管(LED)。LED在本文中也用更一般的术语固态照明设备或固态光源表示。因此,在实施例中,电子组件包括有源电子组件。特别地,电子组件包括固态光源(也参见上文)。有源电子组件的其他示例可以包括电源,例如电池、压电器件、集成电路(IC)和晶体管。在其他实施例中,电子组件可以包括无源电子组件。不能通过另一电信号控制电流的组件称为无源器件。电阻器、电容器、电感器、变压器等都可以被认为是无源器件。在一个实施例中,电子组件可以包括RFID(射频识别)芯片。RFID芯片可以是无源的或有源的。特别地,电子组件可以包括固态光源(例如,LED)、RFID芯片和IC中的一种或多种。术语“电子组件”也可以指代多个相同或多个不同电子组件。

本发明在应用微型固态光源时特别地有用,特别地,在应用多个微型固态光源时。如上所述,每个PCB可以包括或可以功能上耦合到多个固态光源,例如至少2个,例如至少4个,例如至少8个,例如至少16个,例如至少32个,如至少64个。因此,在实施例中,k个层中的每个层包括多个光源。

此外,当应用多种不同类型的固态光源时,本发明也可能特别有用。术语“不同类型”可以特别指代不同仓。因此,在实施例中,可以有多个光源,通常是多个光源子集,其中不同子集的光源在峰值波长方面相互不同。

例如,不同子集的峰值波长之间的差异可以是至少20nm。例如,不同子集可以提供不同颜色的光,例如蓝色、绿色、黄色、橙色和红色。在实施例中,一个或多个子集也可以提供紫罗兰色或青色的光。此外,在这些颜色中,可能有子范围,如深红色和远红色。术语“紫光”或“紫光发射”特别地涉及波长在约380-440nm范围内的光。术语“蓝光”或“蓝光发射”特别地涉及波长在约440-495nm范围内的光(包括一些紫色和青色色调)。术语“绿光”或“绿光发射”特别地涉及波长在约495-570nm范围内的光。术语“黄光”或“黄光发射”特别地涉及波长在约570-590nm范围内的光。术语“橙色光”或“橙色发射”特别地涉及波长在约590-620nm范围内的光。术语“红光”或“红光发射”特别地涉及波长在约620-780nm范围内的光。深红色可以定义为选自640-700nm光谱范围的一种或多种波长,而远红色可以定义为选自700-800nm光谱范围的一种或多种波长。因此,深红色是红色的子选择。光源被特别地配置为生成可见光,但在实施例中,也可以生成(附加的)UV和/或附加的IR光。术语“可见光”、“可见光”或“可见发射”和类似术语是指具有约380-780nm范围内的一种或多种波长的光。本文中的术语“白光”是本领域技术人员已知的。它特别地涉及具有在大约2000到20000K之间、特别地,2700-20000K之间的相关色温(CCT)的光,用于一般照明,特别是在大约2700K到6500K的范围内,特别地,在距BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)以内,特别地,在距BBL约10SDCM以内,特别地,在距BBL约5SDCM以内。

因此,在实施例中,可以存在多个光源,通常是多个子集光源,其中不同子集的光源彼此不同,特别是峰值波长。在实施例中,k个层中的至少两个层(特别地,每个层)各自包括相应多个光源的光源子集,其中每个相应子集中的光源选自相同仓,并且其中不同层的不同子集的光源选自不同仓。

因此,在实施例中,不同层的PCB可以生成具有不同峰值波长的光源光,例如在三个不同层中生成的RGB。注意,这里不排除单个层也可以包括例如两种不同的固态光源。然而,一般而言,每个PCB包括最多两种不同类型的不同固态光源。在更具体的实施例中,一个或多个PCB各自包括相同仓的固态光源(但不同PCB包括不同仓的光源)。特别地,当每个PCB包括最多两种不同类型的固态光源(即,在实施例中,不同仓的固态光源)时,可以达到本发明的最大益处。例如,不同子集之间的峰值波长可以相差至少10nm,例如至少20nm,例如至少25nm。

如上所述,(多个)固态光源通常仅提供主波长,并且不包括发光材料。然而,一个或多个固态光源可以与发光材料组合应用。因此,在实施例中,照明设备还可以包括被配置在所有数目的固态光源中的一个或多个固态光源下游的发光材料,其中发光材料被配置为将被配置在发光材料上游的固态光源的光源光的至少一部分转换为发光材料光。术语“发光材料”也可以指代多种不同发光材料。在实施例中,也可以在照明设备内的不同位置应用相同或不同的发光材料。

短语“发光材料被配置为将被配置在发光材料上游的固态光源的光源光的至少一部分转换为发光材料光”和类似短语在实施例中可以指示在单个固态光源下游或者在实施例中在小于所有数目的光源的子集下游或者甚至在特定实施例中在所有固态光源下游,可以配置有发光材料。进一步地,这样的短语和类似的短语可以表示可以转换光源光的一部分,因此也可以不转换光源光的一部分。这可能导致光源光和发光材料光在发光材料下游的组合。在其他实施例中,基本所有的光源光都可以被转换(不考虑由于例如转换为热能而可能造成的损失)。特别地,在层中提供发光材料,其中(多个)固态光源被配置在其上游,并且发光材料可以在发光材料的下游侧从发光材料发射(远离)。在另外的具体实施例中,发光材料可以被提供作为对于固态光源光也是透射的层,由此部分被透射,并且部分被转换。

发光材料可以被配置在孔中(在孔上游的一个或多个光源上方)。发光材料也可以用作(包括发光材料的)层。因此,在实施例中,以下中的一项或多项适用:(i)发光材料由在所有数目的固态光源中的一个或多个的下游的PCB孔(如本文中定义)所包括,以及(ii)n≥2,并且一个或多个层包括发光材料。发光材料可以是一层,如(板状)陶瓷层或聚合物层。

因此,在特定实施例中,照明设备被配置为生成照明设备光,照明设备光包括以下中的一项或多项:(i)一个或多个光源的光源光,以及(ii)如本文中定义的发光材料光。

因此,在实施例中,n个层包括两个或更多个PCB(具有固态光源)和(可选的)一个或更多个发光层,其中两个或更多个PCB和(可选的)一个发光层被堆叠。在特定实施例中,n个层基本包括两个或更多个PCB(具有固态光源)和可选的一个或多个发光层,其中两个或更多个PCB和可选的一个发光层被堆叠。特别地,k=n,或k=n-l,或k=n-l(特别地k至少为2)。在后面的实施例可以指代例如PCB和一个或两个发光层的堆叠。特别地,k=n或k=n-l(特别地,k至少为2)。

基本上,可以有两种类型的实施例;其中照明设备光的光谱特性可能不可调谐的实施例、以及其中照明设备光的光谱特性可调谐的实施例。在前面的实施例中,照明设备光可以是白色的,但不排除彩色光。在后面的实施例中,照明设备可以被配置为在不同的控制模式下提供不同类型的光(也见下文),例如在第一控制模式下提供白光,而在第二控制模式下提供彩色光。备选地或附加地,可以在(另外的)控制模式下控制色点和/或显色指数。

在又一方面,本发明还提供了一种包括如本文中定义的照明设备的照明器。照明器还可以包括外壳、光学元件、百叶窗等。

照明设备可以是以下各项的一部分或可以应用于其:例如办公室照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、聚光灯系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自发光显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、(室外)道路照明系统、城市照明系统、温室照明系统、园艺照明等。

在一方面,本发明提供了一种聚光灯,该聚光灯包括如本文中定义的照明设备。特别地,在这样的实施例中,一个或多个PCB可以是圆形的。

在又一方面,本发明还提供了一种照明系统,该照明系统包括(i)如本文中定义的照明设备,和(ii)控制系统,其中控制系统被配置为控制照明设备的光,特别地,至少其光谱性质。因此,在特定实施例中,控制系统可以被配置为使照明设备进行以下中的一项或多项:(a)在第一控制模式下生成白色照明系统光,以及(b)在第二控制模式下生成彩色系统光。

注意,本文中描述的白光可以基于不同颜色,例如RGB或其他加色混合可能性。

因此,在又一方面,本发明还提供了一种照明系统,该照明系统包括(i)如本文中定义的照明设备,以及(ii)被配置为控制如本文中定义的驱动器电子器件的控制系统,其中控制系统被配置为使照明设备进行以下中的一项或多项:(a)在第一控制模式下生成白色照明系统光,以及(b)在第二控制模式下生成彩色系统光。

短语“进行以下中的一项或多项:(a)在第一控制模式下生成白色照明系统光,以及(b)在第二控制模式下生成彩色系统光”可以表示照明系统在实施例中可以被配置为生成白光,照明系统在其他实施例中可以被配置为生成彩色光,并且在实施例中可以指示,系统可以被配置为在不同控制模式下提供这两种类型的光。

术语“控制”和类似的术语至少特别地指代确定行为或监督元件的运行。因此,此处的“控制”和类似术语可以例如指代对元件施加行为(确定行为或监督元件的运行)等,例如测量、显示、致动、打开、移动、改变温度等。除此之外,术语“控制”和类似术语还可以包括监测。因此,术语“控制”和类似术语可以包括对元件施加行为以及对元件施加行为并且监测该元件。元件的控制可以通过控制系统来完成,控制系统也可以表示为“控制器”。控制系统和元件因此可以至少暂时地或永久地功能上耦合。该元件可以包括控制系统。在实施例中,控制系统和元件可以不物理耦合。控制可以通过有线和/或无线控制来完成。术语“控制系统”还可以指代多个不同控制系统,特别地,功能上耦合的,并且其中,例如一个控制系统可以是主控制系统,而一个或多个其他控制系统可以是从控制系统。控制系统可以包括或可以功能上耦合到用户界面。

控制系统还可以被配置为接收和执行来自遥控器的指令。在实施例中,控制系统可以通过设备上的应用来控制,例如便携式设备,如智能手机或苹果手机(I-phone)、平板电脑等。因此,该设备不必耦合到照明系统,但可以与照明系统(暂时)功能上耦合。

因此,在实施例中,控制系统可以(也)被配置为由远程设备上的应用控制。在这样的实施例中,照明系统的控制系统可以是从控制系统或处于从模式的控件。例如,照明系统可以用代码识别,特别地,用于相应照明系统的唯一代码。照明系统的控制系统可以被配置为由外部控制系统控制,该外部控制系统可以基于对(唯一)代码的了解(通过具有光学传感器(例如二维码阅读器)的用户界面输入)访问照明系统。照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的装置,例如基于Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、BLE或WiMAX、或其他无线技术。

系统、或装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”下执行动作。同样,在方法中,可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”下执行动作或阶段或步骤。术语“模式”也可以表示为“控制模式”。这不排除该系统、或装置、或设备也可以适用于提供另一控制模式或多种其他控制模式。同样,这不排除在执行模式之前和/或在执行模式之后可以执行一种或多种其他模式。

然而,在实施例中,可以使用控制系统,控制系统适于至少提供控制模式。如果其他模式可用,则这样的模式的选择特别地可以通过用户界面执行,尽管其他选项也是可能的,例如根据传感器信号或(时间)方案执行模式。在实施例中,操作模式还可以指代只能以单一操作模式(即,“开启”,没有另外的可调性)操作的系统、或装置或设备。

因此,在实施例中,控制系统可以根据用户界面的输入信号、(传感器的)传感器信号和定时器中的一个或多个进行控制。术语“定时器”可以指代时钟和/或预定时间方案。

在实施例中,控制系统可以个体地控制光源的子集。以这种方式,可以控制照明设备光的强度、色点、色温、显色性中的一项或多项。

在实施例中,不同子集可以被配置为提供具有不同光谱分布的光源光。因此,在实施例中,两个或更多个不同子集包括分别来自两个或更多个不同仓的光源。例如,在实施例中,两个或更多个不同子集包括被配置为提供例如选自蓝色、青色、绿色、黄色、橙色和红色(以及可选的其他颜色)的不同类型的彩色光的光源。以这种方式,例如可以控制照明设备光的色点、色温、显色性(利用控制子集的控制系统)。

照明设备可以通过堆叠的层来提供,例如堆叠PCB。这些层可以在堆叠之前设置有孔,或者可以设置为带孔的层。通过将较小的层堆叠在较大的层上,例如将较小的PCB堆叠在较大的PCB上,也可以有效地创建孔。

在又一方面,本发明还提供了一种提供照明设备(特别地,如本文中定义的照明设备)的方法,该方法包括堆叠n个层,其中n≥2,其中n个堆叠的层中的k个层各自包括具有固态光源的PCB,其中2≤k≤n,其中固态光源被配置为生成光源光。特别地,在实施例中:(A)以下中的一项或多项适用:(i)k个层中的一个或多个层包括一个或多个层孔,以及(ii)在堆叠之后,在孔创建阶段、在n个堆叠的层的k个层中的一个或多个层中创建一个或多个层孔。此外,特别地,在实施例中:(B)以下各项适用:(iii)n个层的堆叠,以及(iv)在孔创建阶段、层孔中的可选层孔的创建使得:由于光源和层孔的对准,PCB中的任何一个PCB的光源的光源光至少部分地未被其他PCB中的任何一个PCB所物理阻挡。在一个方面,本发明还提供了可以根据本文中描述的方法获取的照明设备。

在又一实施例中,可以堆叠没有固态光源的PCB,以提供PCB堆叠,然后(因此在堆叠之后)固态光源可以与相应PCB功能上耦合。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图描述本发明的实施例,附图中的对应的附图标记表示对应的部件,并且在附图中:

图1a-图1b示意性地描绘了本发明的一些方面;

图2a-图2e示意性地描绘了本发明的一些(另外的)方面;

图3示意性地描绘了照明系统和其他方面。

示意图不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1a以截面图示意性地描绘了照明设备1000的实施例,该照明设备1000包括多层PCB堆叠100,该多层PCB堆叠100包括n个堆叠的层110,其中n≥2。这里,例如n=3。进一步地,n个堆叠的层110中的k个层110各自包括具有固态光源10的PCB 200,其中2≤k≤n。这里,k也是3。注意,k不一定是n,但k特别地至少是2。描绘了三个层110(或水平),用附图标记L1、L2和L3指示。固态光源10被配置为生成光源光11。

层110被成形并堆叠使得PCB 200中的任何一个PCB的光源10的光源光11至少部分地未被其他PCB 200中的任何一个PCB所物理阻挡。因此,提供了一种金字塔状结构,具有在实施例中阶梯处的固态光源。

如示意性所示,由于一个或多个更高编号层100中的一个或多个层孔120和层中的固态光源10的对准,更高编号层110的PCB 200不会物理阻挡另一PCB 200的光源10的光源光11的至少一部分。因此,在实施例中,PCB 200中的任何一个PCB的光源10的光源光11至少部分地未被其他PCB 200中的任何一个PCB所物理阻挡。特别地,在实施例中,层110可以成形并堆叠使得较高编号层110不会物理阻挡较低编号层110的光源10的光源光11的至少一部分。

层堆叠100可以具有高度H。特别地,第一层L1可以具有第一面101并且第n层n可以提供第二面102。第一面101和第二面可以限定多层PCB堆叠100的高度H。光源10可以被认为由PCB(并且因此包括层110)所包括。

如图所示,被配置在第一光源10下游的一个或多个层110包括一个或多个层孔120,其中一个或多个层孔120被配置在第一光源10下游(在第一层110/L1中,光源用附图标记10'表示,在第二层100/L2中,光源用附图标记10”表示,第三层110的光源可以用附图标记10”'表示;然而,这些光源未被层和/或PCB阻挡)。此外,如图所示,被配置在第一光源10下游的一个或多个层110包括具有一个或多个PCB孔220的一个或多个PCB 200,其中一个或多个PCB孔220被配置在相应第一光源10下游。这里,在这个示意性描绘的实施例中,层孔120与PCB孔220(基本)相同。因此,例如来自用附图标记10'指示的光源10或用附图标记10”指示的光源10的光轴至少部分地未被一个或多个其他PCB物理“阻挡”。这些轴不与PCB部分重合,因为存在PCB孔220(或层孔)。

照明设备1000还可以包括驱动器电子器件30。在实施例中,驱动器电子器件30特别地被配置为控制所有固态光源10。这里,示意性地描绘了一个实施例,其中驱动器电子器件30由n个堆叠的层110之一所包括或物理耦合到n个堆叠的层110之一。

如示意性描绘的,这里,k个层110中的各自包括多个光源10。

在特定实施例中,k个层110中的至少两个(更特别地每个)各自包括相应多个光源10中的光源10的子集。每个相应子集中的光源10可以选自相同仓。特别地,不同层110的不同子集的光源10可以选自不同仓。

图1a还有效地示意性地描绘了包括照明设备1000和控制系统60的照明系统1200的实施例。在实施例中,控制系统60可以被配置为控制驱动器电子器件30。特别地,在实施例中,控制系统60可以被配置为使照明设备1000进行以下中的一项或多项:(a)在第一控制模式下生成白色照明系统光1201,以及(b)在第二控制模式下生成彩色系统光1201。

图1b以俯视图示意性地描绘了照明设备1000的实施例。描绘了三个层110(或水平),用附图标记L1、L2和L3指示。每个层110包括具有光源10的PCB。不同水平的光源10被不同地阴影化。各层的光源用括号之间的水平表示,即,10”表示第二层110或L2(第二层110中的PCB)的光源。注意,在实施例中,可以提供一种(倒)棱锥形状。第二层110或L2和第三层110或L3为第一层110(L1)的光源10(10')以及分别为第一层110(L1)的光源10(10')和第二层110(L2)的光源10(10”)提供孔120(或220)。注意,不同层110的光源10可以被配置为生成具有不同光谱分布的光源光。例如,这三个层可以生成RGB。然而,其他实施例也是可能的(也见下文)。

图1b还示意性地描绘了固态光源10的顶面,即管芯。固态光源10因此可以包括管芯面积A例如最大为1mm2的管芯12。

这种照明设备可以例如通过包括堆叠n个层110的方法获取,其中n≥2,其中n个堆叠的层110中的k个层110各自包括具有固态光源10的PCB 200,其中2≤k≤n,其中固态光源10被配置为生成光源光11,其中:(I)以下中的一项或多项适用:(i)k个层110中的一个或多个包括一个或多个层孔120,以及(ii)在堆叠之后,在孔创建阶段、在n个堆叠的层110的k个层110中的一个或多个层中创建一个或多个层孔120;(II)以下各项适用:(a)n个层110的堆叠,以及(b)在孔创建阶段、层孔120中的可选层孔120的创建使得:由于光源10和层孔120的对准,PCB 200中的任何一个PCB的光源10的光源光11至少部分地未被其他PCB 200中的任何一个所物理阻挡。

在特定实施例中,k个层110中的至少两个(更特别地每个)各自包括相应多个光源10的光源10的子集210。每个相应子集210内的光源10可以选自相同仓。特别地,不同层110的不同子集210的光源10可以选自不同仓,并且可以例如是提供不同颜色,例如选自蓝色、绿色、黄色、橙色和红色。这里,作为示例,每个层包括单个子集,分别用子集210'、210”和210”'表示。然而,注意,层110也可以包括一个以上的子集。通常,层110、更准确地说是PCB200通常不包括提供具有两个以上基本不同光谱分布的光源光11的两个以上的不同子集。因此,通常PCB可以不包括多于两种(例如仅一种)类型的光源10(即,全部来自两个或一个仓)。控制系统(未示出)可以个体地控制不同子集。

使用所提出的方法,在(特定)实施例中,仅单一颜色或颜色的简单可寻址组合可以被放置在一个分立的PCB上。在第二或多个PCB板上,可以安装其他LED、总灯架构的部分。通过将不同PCB板相互堆叠来组合它们,总灯架构变得可用。在实施例中,不同PCB的对准可以通过引脚或对准标记与将布线以及PCB堆叠彼此连接的过孔组合来完成(也参见下文)。

例如图1a和1b以及其他图中的指示10'、10"和10'"等不一定表示这些光源属于不同子集。可能是这种情况,但不一定是这种情况。此外,指示10'、或指示10”、或指示10”'不暗示分别用这样的标号指示的所有光源属于同一子集。可能是这种情况,但不一定是这种情况。

不同子集可以提供具有(基本)不同色点(并且特别地具有(基本)不同光谱分布)的光源光,但是在其他实施例中,不同子集可以提供具有(基本)相同色点(并且特别地具有相同光谱分布)的光源光。

图2a示出了另一示例。标号207是指定对准销。然而,也可以应用其他对准选项,包括粘合剂。标号208指代用于例如连接到驱动器电子器件的可能接触。标号221表示支撑件(例如,衬底)。

由于LED放置在不同水平,因此有机会用磷光体部分覆盖LED。在实施例中,这可以通过磷箔或磷沉积来完成,特别地,在堆叠中的最深层上。在图2b中示出了一个示例,其中第三层110或L3基本包括发光材料,该发光材料包括层。

应用磷光体的另一种方法是在由PCB堆叠层所创建的孔中沉积磷光体,如图2c示意性地所示。

参考图2b和2c,照明设备1000因此还可以包括被配置在所有数目的固态光源10中的一个或多个下游的发光材料50。发光材料50特别地被配置为将被配置在发光材料50上游的固态光源10的光源光11的至少一部分转换为发光材料光51。发光材料50可以由PCB孔220(在所有数目的固态光源10中的一个或多个下游)所包括。图2b示出了一个实施例,其中n≥2,并且层110之一包括发光材料50。

特别地,以这种方式,照明设备1000在实施例中可以被配置为生成照明设备光1001,照明设备光1001包括以下项中的一项或多项:一个或多个光源10的光源光11和发光材料光51。

图2d示意性地描绘了例如图2a的实施例的俯视图。

除了在多层PCB中布线不可避免地需要占用LED附近大量空间来连接个体LED之外,所提出的、将单个PCB堆叠到一个模块的方法可以为在小的发光表面中放置具有不同颜色的LED提供更多空间。在多个PCB上划分具有不同颜色的LED使得可以使用小的发光表面(LES)。在每个个体PCB上,可能能够应用一种或两种颜色类型的LED,这使得布线简单,其中没有过孔或过孔数目有限并且在PCB上提供相对较大的散热空间。当然,当使用微型LED或标准LED与微型LED的组合时,架构将受益于这种方法。在LED的放置中使用不同高度使得能够将磷光体应用于总LED的一个子集。可以覆盖PCB的更深层上的LED,而不会影响顶层上的LED。在实施例中,整个PCB堆叠的每个PCB部分都可以作为单层PCB来处理。这可以允许拾放设备以传统方式工作。也可以使用传统的丝网印刷技术来施加焊料或粘合剂。在填充之后,现在包含整个轻型架构的个体PCB被堆叠。可以包含LED和驱动器电子器件的基础PCB使用对准销安装在聚光灯的散热器上。每个下一层PCB都放置在基础PCB和之前安装的PCB之上。可以通过连接焊盘上的引线键合连接或任何其他技术(例如,使用线夹)来连接个体PCB。连接个体PCB的另一种方法是使用作为电气布线的一部分的过孔。这里,例如在堆叠组装过程中放置焊球预制件,并且通过回流焊将PCB层连接。

在又一实施例中,可以堆叠没有固态光源的PCB,然后可以将固态光源与相应PCB功能上耦合。

图2e示意性地描绘了还包括用于功能上耦合光源10和驱动器电子器件30的一个或多个过孔40的实施例。

图3示意性地描绘了包括照明设备1000的照明器1100的实施例。此外,图3还示意性地描绘了包括照明设备1000的照明系统1200的实施例。照明系统1200还可以包括控制系统60。控制系统30可以被配置为控制照明设备灯1001(或照明器灯1101或照明系统灯1201,它们可以全部基本相同;照明系统灯1201可以是照明设备灯1001)的光谱分布。照明系统1200可以包括多个照明设备1000。此外,照明系统1000可以包括用户接口65,其中用户接口65功能连接或可连接到控制系统60。连接可以是无线的或有线的。

术语“多个”是指两个或更多个。

本领域技术人员将理解本文中的术语“基本”或“基本上”以及类似术语。术语“基本”或“基本上”还可以包括具有“全部”、“完全”、“所有”等的实施例。因此,在实施例中,形容词基本或基本上也可以被去除。在适用的情况下,术语“基本”或术语“基本上”还可以涉及90%或更高,例如95%或更高,特别地,99%或更高,甚至更特别地,99.5%或更高,包括100%。

术语“包括”还包括其中术语“包括”意为“由……组成”的实施例。

术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提到的一项或多项。例如,短语“第1项和/或第2项”和类似的短语可以涉及第1项和第2项中的一个或多个。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由……组成”,但在另一实施例中也可以指代“至少包含所定义的物质和可选的一种或多种其他物质”。

此外,说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元素,并不一定用于描述序列或时间顺序。应当理解,如此使用的术语在适当的情况下是可互换的,并且本文中描述的本发明的实施例能够以不同于本文中描述或图示的其他顺序进行操作。

设备、装置或系统在此可以在操作期间进行描述。本领域技术人员将清楚,本发明不限于操作方法、或操作中的设备、装置或系统。

注意,上述实施例是对本发明的说明而非限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求范围的情况下能够设计出多种替代实施例。

在权利要求中,置于括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。

动词“包括”及其变体的使用不排除权利要求中陈述的元素或步骤之外的其他元素或步骤的存在。除非上下文另有明确要求,否则在整个说明书和权利要求书中,词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等应当被解释为包含意义,而不是排他性或穷尽性意义;也就是说,在“包括但不限于”的意义上。

元素前面的冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除存在多个这样的元素。

本发明可以通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在设备权利要求或装置权利要求或系统权利要求中,列举了若干手段,这些手段中的若干可以由同一硬件项目来体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅仅事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

本发明还提供了一种控制系统,该控制系统可以控制设备、装置或系统,或者可以执行本文中描述的方法或过程。此外,本发明还提供了一种计算机程序产品,当在功能上耦合到或由其包括的设备、装置或系统的计算机上运行时,该计算机程序产品控制这样的设备、装置或系统的一个或多个可控元素。

本发明还适用于一种包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征的设备、装置或系统。本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征的方法或过程。

本专利中讨论的各个方面可以组合以提供附加的优势。此外,本领域技术人员将理解,实施例可以组合,也可以组合两个以上的实施例。此外,某些特征可以形成一项或多项分案申请的基础。

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