JP6316403B2 - 発光材料を有する気密封止された照明装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は照明装置に関する。より正確には、本発明は、囲まれた空間に発光材料を備えた照明装置を製造する方法、及びそのような照明装置に関する。

例えば光の波長を変換するために、例えば蛍光体などの発光材料又は波長変換材料を使用する照明装置が知られている。しかしながら、一部の発光材料に伴う１つの欠点は、発光材料の劣化を引き起こし得るものである例えば水分又は酸素の影響を、それらが比較的受けやすいことである。

例えば特許文献１において、この問題は、装置の筐体に気密封止される実質的に透明なカバー部材を設け、それにより内部の量子ドットを包囲することによって対処されている。封止処理はシリコンウェハレベルで行われることができ、シリコンウェハ上へのガラスウェハの陽極接合によって気密シールが形成される。

しかしながら、環境に晒されることから発光材料が保護される照明装置を得るための改善された方法が依然として望まれる。

米国特許出願公開第２０１１／０３１７３９７号明細書

本発明の実施形態のうちの少なくとも一部の１つの目的は、例えば酸素及び／又は水分に晒されることといった環境に晒されることから発光材料が保護される照明装置を製造する改善方法を提供することである。

従って、独立請求項の特徴を有する方法、装置、及び照明装置が提供される。有利な実施形態を従属請求項が規定する。

第１の態様によれば、照明装置を製造する方法が提供される。第１の面を有する基板が供され、そして、少なくとも前記基板の第１の面とカバーとによって包囲空間が画成されるように、少なくとも部分的に透光性のカバーが前記基板にシール結合される。前記包囲空間へのスルーホールが設けられ、該スルーホールを通して、包囲空間に発光材料が導入される。発光材料の導入後、前記包囲空間を封止するよう、スルーホールが封止される。

第２の態様によれば、装置が提供され、当該装置は、第１の面を有する基板と、少なくとも前記基板の第１の面とカバーとが包囲空間を画成するように前記基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーとを有する。当該装置は更に、前記包囲空間への発光材料の導入を可能にするように構成されたスルーホールを有し、該スルーホールの封止を受けて前記包囲空間が封止されたものとなる。理解されるように、第２の態様に従った装置は、第１の態様に従った製造方法の、本装置のスルーホールが未だ封止されていない中間製造物と見なされ得る。

第３の態様によれば、照明装置が提供される。当該照明装置は、第１の面を有する基板と、少なくとも前記基板の第１の面とカバーとによって包囲空間が画成されるように前記基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーとを有する。当該照明装置は更に、前記包囲空間内に含められた発光材料と、前記包囲空間への封止されたスルーホールとを有し、該スルーホールが封止されることによって前記包囲空間が封止されている。前記スルーホールは、封止される前において前記包囲空間への発光材料の導入を可能にするように構成されている。

これらの態様には幾つかの利点が伴う。第１に、カバーが基板に封止された後に発光材料を設けることにより、例えば熱接合技術によって、比較的温度の影響を受けやすい発光材料にダメージを与える危険性なく、封止が実現され得る。代わりに、後続処理工程において発光材料に悪影響を及ぼす危険性が低減され得るように、照明装置の製造プロセスの比較的遅い段階で、発光材料が塗布され得る。さらに、カバーが基板に結合される前には発光材料が設けられないので、基板へのカバーの結合に先立つ製造工程におけるカバーの取り扱いが容易化され得る。より正確には、発光材料を有していないカバーは、例えば水、酸素、及び熱に晒されることなどの環境条件に対して、また、ハンドリングにより引き起こされる機械的ダメージに対して、影響を受けにくいものであり得る。さらに、包囲空間内に発光材料を含めることにより、それらが比較的環境センシティブであるためにさもなければ適用可能でないような、いっそう多様な発光材料を利用し得る。これらの態様はまた、例えば水などの液体内に沈めされるとき及び温室内などの苛酷な環境で動作する能力を有した、発光材料を使用する照明装置、の製造を可能にし得る。

一実施形態において、発光材料は、包囲された空間又はボリュームを少なくとも部分的に充たす。発光材料は、例えば、包囲空間に注入され得る。その場合、例えば、供給される発光材料の体積を変えることによって、光変換効率、すなわち、発光材料によって変換される光の相対比率、を調整することが比較的容易であり得る。

例えば、発光材料は、カバーの内表面の少なくとも一部上に設けられる層にて供され得る。発光材料によって覆われる内表面の部分のパターン及び／又は面積を変えることにより、例えば波長に関して変換される光の割合が有利に制御され得る。発光材料を備えない内表面の部分は、例えば、要求される色配合を持つ光出力を得るために、別の光変換層、若しくは蛍光体を備えていてもよいし、あるいは、層を全く有していなくてもよい。

一実施形態において、包囲空間に発光材料を導入することに先立って、カバーの内表面に毛細溝が形成される。毛細溝の幅及び深さは、例えば液相で塗布され得る発光材料が、内表面に適用される毛細管作用によって毛細溝に沿って広められるように選定される。これは、発光材料の塗布及び分配を容易にし得るとともに発光材料の塗布量の改善された制御を可能にする点で有利である。塗布される液体の体積は、毛細溝の長さ、深さ、及び／又はピッチによって決定されることができ、塗布される発光材料の量は、液体内でのその濃度によって決定され得る。毛細溝は、射出成形によって、（例えばウェットエッチング、ドライエッチング、ひっかき、若しくは研削により）カバーの表面から材料を除去することによって、あるいは、（例えば、スパッタリング、蒸着、めっき、フォトリソグラフィパターニング、若しくはラミネートにより）毛細溝を画成する材料を堆積することによって設けられ得る。

加水分解（すなわち、水との反応）の影響を受けやすい発光材料の例は、ＣａＳ_１−ｘＳｅ_ｘ：Ｅｕ及びＭｇＳを含み得る。発光材料のその他の例は、例えば、水分及び／又は酸素を含む環境に対して比較的敏感であり得るものである量子閉じ込め構造を含み得る。

用語“量子閉じ込め構造”は、本出願の文脈において、例えば量子井戸、量子ドット、量子ロッド、又はナノワイヤとして理解されるべきである。量子井戸は、離散的なエネルギー値のみを有するポテンシャル井戸であり、ガリウム砒素又は窒化インジウムガリウムのような材料を、アルミニウム砒素又は窒化ガリウムのような、より広いバンドギャップを有する材料の２つの層で挟み込むことによって、半導体内に形成され得る。量子ドット（又はロッド、又はナノワイヤ）は、一般的にたった数ナノメートルのサイズ（例えば、幅、半径、又は直径）を有した、半導電性材料の小さい結晶である。入射光によって励起されるとき、量子ドットは、結晶のサイズ及び材料によって決定される色の光を発する。故に、量子ドットのサイズ及び／又は材料を適応させることによって、特定の色の光を作り出すことができる。電磁スペクトルの可視域に発光を有する大抵の既知の量子ドットは、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）などのシェル（又は複数のシェル）を備えたセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）に基づいている。例えばインジウム燐（ＩｎＰ）、硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ_２）及び／又は硫化銀インジウム（ＡｇＩｎＳ_２）などの、カドミウムを含まない（カドミウムフリー）量子ドットも使用されることができる。量子ドットは一般に、非常に狭い発光帯を有し、故に、飽和色を提供することができる。また、放出される光の色は、量子ドットのサイズを適応させることによって調整されることができる。

その量子閉じ込め構造が適切な波長変換特性を有するのであれば、技術的に知られた如何なる種類の量子閉じ込め構造も本発明の実施形態で使用され得る。しかしながら、環境上の安全性及び懸念の理由から、カドミウムフリーの量子閉じ込め構造を使用すること、又は少なくとも、比較的低いカドミウム含有量を有する量子閉じ込め構造を使用することが好ましいことがある。

上で言及した基板は、機械的な支持及び光源への電気接続を提供し得る例えばアルミナを有するセラミックＰＣＢなどの印刷回路基板（ＰＣＢ）とし得る。代わりに、あるいは加えて、基板はリードフレームを有していてもよい。基板は、セラミック材料又はポリマー材料を有し得るとともに、当該基板上に配設される光源の良好な熱性能すなわち冷却を可能にするよう、比較的高い熱伝導率を有し得る。また、基板は、光源によって生成された光、及び／又はこの生成光の少なくとも一部を他の色に変換するように構成された蛍光体の層（又は塊）によって生成された光、の少なくとも一部を反射するように構成された光反射領域を有していてもよく、これは有利に光変換効率を高め得る。

本出願の文脈において、用語“光源”は、例えばそれに電圧を印加するか電流を流し込むかによって活性化されるときに、例えば可視領域、赤外領域、及び／又は紫外領域といった、電磁スペクトルの何れかの領域又は複数領域の組み合わせの中で放射を発することが可能な、実質的に如何なるデバイス又は素子をも規定するように使用される。故に、光源は、単色、疑似単色、多色、又は広帯域の、スペクトル発光特性を有することができる。光源の例は、半導体、有機、若しくはポリマー／高分子の発光ダイオード（ＬＥＤ）、青色ＬＥＤ、光ポンプ式の蛍光体被覆ＬＥＤ、光ポンプ式のナノ結晶ＬＥＤ、又は当業者に知られるその他同様のデバイスを含む。光源は、基板と光源との間に電気接続が提供されるようにして基板上に配設され得る。光源は、概して包囲空間内で少なくとも部分的に透光性のカバーの方に光を放射することができるように、基板上に配置され、あるいは基板に結合され得る。

少なくとも部分的に透光性のカバーは、気密な（気体を通さない）、すなわち、その中で少なくとも比較的低い気体透過を有した、透明及び／又は半透明の材料を有し得る。そのような材料の例は、アルミナ、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、ルテチウムアルミニウムガーネット（ＬｕＡＧ）、スピネル、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、ガラス、及び当業者に知られるその他の好適材料を含む。少なくとも部分的に透光性のカバーは射出成形され得るが、それは、上で言及した毛細溝を設けることにも使用され得るものである。射出成形によって毛細溝及び少なくとも部分的に透光性のカバーを形成することは、必要な処理工程の数を削減し、それにより容易にされた製造を可能にし得る。セラミックは、射出成形され得る材料の一例である。

カバーは、様々な連結方法によって基板に結合されることができ、例えば、ハーメチックシールすなわち比較的気密なシールを得るために、メタルがメタル又はセラミックに接合され、あるいはセラミックがセラミックに接合される。これは、例えばメタル（例えば、はんだ）、セラミック、又はガラス（例えば、フリット）を有する添加物を、ジョイント又は連結の位置に適用することによって達成され得る。連結方法の例は、はんだ付け、活性はんだ、フリット連結、レーザ支援フリット連結、レーザ溶接、抵抗溶接、摩擦撹拌溶接、超音波溶接、熱収縮、圧力締め付け、インダクションはんだ付け、ネジ止め、及び接着を含む。

上で言及したスルーホールは、例えば、基板の第１の面と基板の第２の面との間を延在し、あるいはカバーの内表面とカバーの外表面との間を延在し得る。包囲空間への少なくとも１つのスルーホールが設けられ得る。理解されるように、スルーホールは、直線状であってもよいし、湾曲していてもよく、当該スルーホールを介して包囲空間に発光材料を挿入あるいは導入することを可能にする直径を有するように構成される。スルーホールは、光源を電気接続するためのビアと組み合わされてもよい。包囲空間への発光材料の導入後、スルーホールが封止材で充填あるいは部分的に充填されるように、例えばはんだ付け又はフリット溶解によってスルーホールが封止され得る。このシールは、例えばスルーホールの端部位置に配置されるキャップとして設けられてもよい。

一実施形態において、例えばいわゆる冷却リングといった熱伝導素子が設けられ、それが、少なくとも部分的に透光性のカバーと基板とにシール結合される。熱伝導素子は、例えばメタル又はセラミックを有することができ、有利なことに、基板上に配設された光源によって生成された熱、及び発光材料によって生成された熱を、熱伝導素子を通じて基板及び／又はヒートシンクに放散させることを可能にし得る。それにより、例えば量子閉じ込め構造及び／又は蛍光体といった、発光材料又は光変換材料の冷却が達成され得る。従って、基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーを設けることは、基板にシール結合される熱伝導素子に前記少なくとも部分的に透光性のカバーをシール結合することを有することができ、包囲空間は更に熱伝導素子によって画成される。また、熱伝導素子は、必要なコンポーネント又はパーツの数が削減され、ひいては、組立が容易化されるように、カバー又は基板と一体的に形成されてもよい。従って、基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーを設けることは、少なくとも部分的に透光性のカバーと一体形成された熱伝導素子を基板にシール結合することを有してもよく、包囲空間は更に熱伝導素子によって画成される。

他の例では、基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーを設けることは、基板と一体形成された熱伝導素子を少なくとも部分的に透光性のカバーにシール結合することを有してもよく、包囲空間は更に熱伝導素子によって画成される。

また、熱伝導素子は、包囲空間への発光材料の導入用のスルーホールを備えていてもよい。包囲空間への発光材料の導入後、包囲空間が（気密）封止されたものとなるように、このスルーホールが封止され得る。

一実施形態において、少なくとも部分的に透光性のカバーを少なくとも部分的に覆う、例えばアルミナを有した、少なくとも部分的に光反射性の構造が配設される。少なくとも部分的に光反射性の構造は、例えば、リングの形態を有し得る。少なくとも部分的に光反射性の構造は、カバーの側面部分を覆うように焼結され、射出成形され、及び／又はカバーに対して収縮フィットされ得る。それにより、放射状の光リーク、すなわち、カバーの内表面と実質的に平行な方向に放射される光が有利に低減され得る。放射状に漏れる代わりに、光は、包囲空間に戻るように反射され得る。

一実施形態において、比較的環境センシティブな発光材料の気密封止を更に確実なものとするよう、少なくとも部分的に透光性のカバーを少なくとも部分的に取り囲むように基板にシール結合された、少なくとも部分的に透光性の囲いが更に設けられる。それにより、少なくとも部分的に透光性のカバーと基板との間の封止は、先述の実施形態と比較して、あまり気密でないものであってもよい。少なくとも部分的に透光性の囲いを設けることは、スルーホールを介した発光材料の塗布又は導入に先立って行われてもよいし、あるいは発光材料が塗布又は導入された後に行われてもよい。

少なくとも部分的に光反射性の層が、基板の第１の面の少なくとも一部上に設けられ得る。このような少なくとも部分的に光反射性の層は、例えば基板上に配設された光源によって生成された光の少なくとも一部を反射し得る。

一実施形態において、１つ又は幾つかの蛍光体層（例えば、無機であり、且つ／或いは量子閉じ込め構造を有する）が、例えば、少なくとも部分的に透光性のカバーの内表面及び／又は外表面の上で、少なくとも部分的に透光性のカバー上に設けられ得る。これは、様々な色での発光を得るために、様々な組み合わせで複数の異なる種類の光変換手段を使用することを可能にする。例えば水及び／又は酸素に対してあまり環境センシティブでない蛍光体層が、カバーの外表面に設けられ得る。

例えば複数の量子閉じ込め構造を有した発光材料が、カバーの内表面の少なくとも一部上の層にて供される場合、照明装置がカバーの異なる部分又は領域を介して異なる色の光を発することができるように、発光材料を有する層及び蛍光体層のうちの少なくとも一方が構成され得る。例えば、蛍光体層が、例えばチェス盤パターンを有するようパターン形成され、あるいは幾つかの層にて設けられる。

以下の詳細な開示、図面、及び添付の請求項を学ぶとき、本発明の更なる目的、特徴、及び利点が明らかになる。当業者が認識することには、本発明の様々な特徴が、例えそれらが相異なる請求項に記載されているとしても、以下に記載されるもの以外の実施形態にて組み合わされ得る。

本発明の上述の及び更なる目的、特徴及び利点は、以下の図を含む添付の図面を参照しての、本発明の好適実施形態についての、以下の例示的で非限定的な詳細な説明を通して、よりよく理解されることになる。
本発明の一実施形態に従った照明装置を製造する方法の概要を示す図である。 本発明の実施形態に従って製造される照明装置の側断面図である。 本発明の実施形態に従って製造される照明装置の側断面図である。 本発明の実施形態に従って製造される照明装置の側断面図である。 本発明の実施形態に従って製造される照明装置の側断面図である。 本発明の実施形態に従って製造される照明装置の側断面図である。 本発明の実施形態に従って製造される照明装置の側断面図である。 本発明の一実施形態に従って製造される少なくとも部分的に透光性のカバーを模式的に示す図である。 図に示される層及び領域の大きさは、模式的であるとともに、説明目的で誇張されており、故に、本発明の実施形態の概略構造を例示するために与えられたものである。全体を通して、同様の要素は、似通った参照符号で参照する。

次いで以下にて、本発明の現段階で好ましい実施形態が示される添付図面を参照して、本発明を説明する。しかしながら、本発明は、数多くの異なる形態で具現化され得るものであり、ここに記載される実施形態に限定されるとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の範囲を当業者に伝えるために提示されるものである。ここに開示される何れの方法のステップも、明示的にそのように述べられない限り、開示のままの順序で実行される必要はない。

図１を参照するに、本発明の一実施形態に従った照明装置を製造する方法の概要が示されている。図１は、照明装置（のパーツ群）の側断面図を示している。

１０１にて、例えばセラミックＰＣＢなどの基板１が用意され、１０２にて、基板１の第１の面１ａから第２の面１ｂまで延在するようにスルーホール４が配設あるいは形成される。基板１はまた、１０３にて、基板１の第１の面１ａに搭載される光源７を供され得る。光源７は、例えば、基板１の第１の面１ａに面する底面電気コンタクトを有することができ、それが基板１上の導電トラック（図示せず）にはんだ付けされ得る。代わりに、あるいは加えて、光源７は、頂面電気コンタクトを有していてもよく、その場合、複数の光源７が、例えばワイヤボンド接続によって互いに電気的に接続されるとともに、基板１上の導電トラックにエッジワイヤボンドされ得る。また、光源７は、基板１の第１の面１ａに接着されてもよい。１０４にて、光源７によって発生された光の少なくとも一部を反射するように、少なくとも部分的に光反射性の層８が配置され得る。１０５にて、基板の第１の面１ａに、例えばアルミニウムからなる例えば冷却リング６といった熱伝導素子６が、例えばはんだ付け又は溶接によってシール結合される。

更なる工程１０６にて、例えば円板（円形ディスク）として形成された、少なくとも部分的に透光性のカバー２が、基板１にカバー２をシール結合（すなわち、密閉的に結合）するように、例えば冷却リングといった熱伝導素子６上に配置される。それにより、基板１の第１の面１ａと、熱伝導素子６の内面６ａと、カバー２の内面とによって、囲まれた空間又はボリューム３が画成される。カバー２と熱伝導素子６との間の封止は、例えば溶接、接合、又ははんだ付けによって供され得る。

囲まれた空間（包囲空間）３は、スルーホール４を介して照明装置の周囲からアクセスされることができ、それにより、１０７にて、包囲空間３内に、例えば量子ドット（ＱＤ）などの複数の量子閉じ込め構造を有する発光材料を、例えば注射器（図示せず）によって導入することが可能である。以下の説明では、主として、発光材料が例えばＱＤなどの複数の量子構造を含む場合の例を参照する。しかしながら、これが本発明に何らかの限定を課すもととして解釈されるべきでないことを理解されたい。代わりに、あるいは加えて、発光材料は、例えば、ＣａＳ_１−ｘＳｅ_ｘ：ＥｕやＭｇＳなどの加水分解の影響を受けやすい他種類の発光材料、蛍光体、又は何らかのその他の環境センシティブな発光材料を含んでいてもよい。以下にて説明される本発明の実施形態の原理は、包囲空間３内に導入されて含められる発光材料の種類にかかわらずに同じ又は実質的に同じである。

例えばＱＤを含んだ、発光材料は、１０７にてスルーホール４を介して包囲空間３に注入され得るバインダ又は液体材料、すなわち例えばシリコーン又はアクリル母材、によって担持されて、カバー２の内面の少なくとも一部上に層５を形成するようにされ得る。そして、ＱＤをカバー２に固定するよう、層５又は母材が硬化され得る。

１０７での、包囲空間３への、例えば複数の量子閉じ込め構造を含んだ発光材料の導入後、スルーホール４が未だ封止されていない中間デバイスが得られる。従って、第１の面１ａを持つ基板１と、基板１にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバー２とを有し、少なくとも基板１の第１の面１ａとカバー２とによって包囲空間３が画成されるようにしたデバイスが得られる。このデバイスは更に、例えば複数の量子閉じ込め構造を含んだ発光材料の包囲空間３への導入を可能にするように構成されたスルーホール４を有しており、包囲空間３は、スルーホール４が封止されるときに密閉状態になる。

スルーホール４を封止するのに先立って、包囲空間３の未充填領域が、例えば窒素若しくは希ガスなどの不活性ガスで、あるいは例えばシリコーンなどの材料を充填することによって、充たされ得る。上記未充填領域はまた、負圧又は真空を供されてもよい。加えて、あるいは代わりに、包囲ボリューム３は、包囲空間３に漏れ入る水分及び／又は酸素と反応し得る例えばカルシウムなどのゲッタ材料を有していてもよい。それにより、発光材料（例えば、ＱＤを含む）は、劣化されることから更に保護され、それ故に、照明装置の寿命が改善され得る。

スルーホール４を例えば密封的又は気密的に封止すること１０８により、例えば量子閉じ込め構造を含んだ発光材料は、環境に晒されることから保護される。スルーホール４を封止すること１０８によって、本発明の一実施形態に従った照明装置が得られる。従って、第１の面１ａを持つ基板１と、基板１にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバー２とを有し、少なくとも基板１の第１の面１ａとカバー２とによって包囲空間３が画成されるようにした照明装置が得られる。また、例えば複数の量子閉じ込め構造を含んだ発光材料が、包囲空間３内に含められている。この照明装置はまた、封止された、包囲空間３へのスルーホール４を有しており、包囲空間３は、スルーホール４が封止されることによって封止され、スルーホール４は、封止される前において、例えば複数の量子閉じ込め構造を含んだ発光材料の、包囲空間への導入を可能にするように構成される。スルーホール４は、例えば、はんだ付け、溶接、又はフリット化といった、上で参照した封止方法のうちの何れかを用いることによって封止され得る。この封止は例えば、スルーホール４の全体若しくはスルーホール４の一部を充たしてもよいし、あるいは、スルーホール４の端部にあるキャップとして設けられてもよい。

さらに、カバー２及び熱伝導素子６は、包囲空間３、カバー２の側面、及び／又は熱伝導素子６からの放射状の光リークを防止するよう、少なくとも部分的に光反射性の構造１６によって、例えば、熱伝導素子６及びカバー２の端（外縁）部の周囲にぐるりと配設された、少なくとも部分的に光反射性のリング１６の形態で、少なくとも部分的に覆われ得る。光反射リング１６は、例えば、カバー２の周囲に焼結あるいは収縮フィットされた、あるいは射出成形によって適用された、アルミナリング１６とし得る。

理解されるように、上で参照した１０２にてスルーホール４を設けるステップは、１０６で包囲空間３が画成あるいは形成されることに先立って実行されてもよいし、その後で実行されてもよい。なお、また、例えば複数の量子閉じ込め構造を含んだ発光材料を包囲空間３に導入するステップ１０７、及び１０８にてスルーホール４を封止するステップは、１０９で光反射リング１６が設けられるのに先立って実行されてもよいし、その後で実行されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態に従って製造される照明装置の側断面図を示している。この照明装置は、基板１と、基板１と一体的に形成された例えば冷却リングといった熱伝導素子６とを有している。少なくとも部分的に透光性のカバー２が、熱伝導素子６を介して基板１にシール結合されて、基板の第１の面１ａと、熱伝導素子６の内面６ａと、カバー２の内面とによって包囲空間３が画成される。図２はまた、基板１の第１の面１ａから第２の面１ｂまで延在する気密封止されたスルーホール４を示しており、スルーホール４を通じて、量子閉じ込め構造を含んだ発光材料が、包囲空間３に導入されてカバー２の内面上の蛍光体層５へと形成されている。加えて、あるいは代わりに、量子閉じ込め構造以外の種類の発光材料が包囲空間３に導入されてもよい。蛍光体層５は、故に、量子閉じ込め構造を含んでいる。基板１の第１の面１ａは更に、基板１に電気的且つ機械的に結合された２つの光源７を備えている。図２における光源７の個数は単に一例によるものである。照明装置は、適当な如何なる数の光源を含んでいてもよい。照明装置の動作中、光源７によって生成された光は、蛍光体層５によって所望の波長に変換され、そして、少なくとも部分的に透光性のカバー２を介して当該照明装置から放射される。認識されるように、複数の異なる蛍光体層、又は同じ層内での異なる蛍光体の混合物を用いて、所望の波長の混ぜ合わせを持つ発光を提供してもよく、また、必ずしもそれらの蛍光体の全てが環境センシティブなわけではない。

図３には、図２を参照して説明した照明装置と同様の照明装置の側断面図が描写されているが、図３に描写される実施形態によれば、例えば冷却リングといった熱伝導素子６が、少なくとも部分的に透光性のカバー２と一体的に形成されている。熱伝導素子６及び少なくとも部分的に透光性のカバー２は、例えば、射出成形され得るものである光学的に透明又は半透明のアルミナを有し得る。包囲空間３からの放射状のリークを防止するよう、反射層１６（図３には示さず）が、熱伝導素子６の周囲にぐるりと配設され得る。反射層１６は、例えば、反射グレードのアルミナを有し得る。図３によって示されるように、囲まれたボリューム３は場合により、例えばＱＤを含んだシリコーン母材などの発光材料で充填され、あるいは少なくとも部分的に充填され得る。発光材料で包囲ボリューム３を少なくとも部分的に充填することは、ここに記載される実施形態のうちの何れとも組み合わせ可能である。

図４は、図３を参照して説明した照明装置と同様の照明装置の側断面図を示しているが、スルーホール４が、少なくとも部分的に透光性のカバー２内に設けられている。図４に描写される実施形態によれば、スルーホール４を介して包囲空間３に導入される発光材料５が、光源７上の層にて供され得る。光源７上の層内に発光材料５を設けることは、ここに記載される実施形態のうちの何れとも組み合わせ可能である。発光材料５の導入後、スルーホール４は、例えばエポキシなどの接着剤、はんだ材料、ガラスフリットで封止又は気密的に閉じられることができ、あるいは、カバー２がアルミナ材料を有する場合には、例えば、アルミナプラグがカバー２にレーザ溶着され得る。

図５は、図３及び４を参照して説明した照明装置と同様の、本発明の他の一実施形態に従った照明装置を描写している。図５に描写される実施形態によれば、基板１が、基板１の第１の面１ａ上に配置された光源７への電気接続を提供する導電経路９を備えている。また、基板１の第１の面１ａの少なくとも一部の上に、光源７によって生成された光の一部を反射するように構成された少なくとも部分的に光反射性の層８が設けられている。この実施形態によれば、少なくとも部分的に透光性のカバー２は、凹面の内面と凸面の外面とを有するとともに、気密シール１０によって基板１の第１の面１ａに直接的に結合されている。カバー２の内面は、その後に図５に示されるように包囲空間３を封止するようにシールされるスルーホール４を介して包囲空間３に導入された、例えばＱＤを含んだ蛍光体層５といった発光材料を備えている。

図６は、第１の面１ａ及び第２の面１ｂを持つ基板１を有し、第１の面１ａが光源７と少なくとも部分的に光反射性の層８とを備えた照明装置を描写している。少なくとも部分的に透光性のカバー２が、例えば冷却リングといった熱伝導素子６を介して基板１の第１の面１ａにシール結合されており、熱伝導素子６の内面が、照明装置からの熱放散を可能にするため、少なくとも部分的に光反射性の層８を備えている。例えば量子閉じ込め構造を含んだ発光材料が、カバー２の内面上の層５にて、それを通過する光を例えば波長に関して変換するように設けられており、その光がその後に照明装置によって放射され得る。基板１は、基板１の第１の面１ａ上に配置された光源７への電気接続を提供する導電経路９を備えている。カバー２は、図６に例示されるように、例えばカバー２の外面上に設けられ得る別の蛍光体層１５又は複数の蛍光体層１５を備えていてもよい。

図６に描写された実施形態によれば、熱伝導素子６及び少なくとも部分的に透光性のカバー２を包囲するように、少なくとも部分的に透光性の囲い（エンベロープ）１４が、基板１の第１の面１ａにシール結合され得る。また、囲い１４は、例えばスポットランプを提供するために必要とされるように、放出された光をコリメートされたビームへと形成するリフレクタを提供し得る。それを通ってコリメートビームが出ていく囲い１４の頂部カバーは、例えば、少なくとも部分的に透光性のガラスの保護カバーを有し得る。頂部カバーを基板１に結合する囲い１４の側部は、例えば、少なくとも部分的に光反射性の金属層を備えたガラスを有し得る。囲い１４は、例えば、フリット材料によって基板１の第１の面１ａにシール結合され得る。

理解されるように、囲い１４は、一実施形態によれば、図１乃至５を参照して説明したものなどの、少なくとも部分的に透光性のカバー２を構成してもよい。そのような場合、囲い１４は、封止することの後に包囲空間３を封止するスルーホール４を有し、図６に示された素子２は、図６の照明装置から排除されること４ができ、あるいは、必ずしも基板１にシール結合される必要がなくされ得る。そのような場合、蛍光体層１５は省略されることができ、発光材料を有する層５が、例えば囲い１４の内面上に設けられ得る。

図６はまた、基板１の第１の面１ａから第２の面１ｂまで延在するスルーホール４を示しており、このスルーホール４を介して、カバー２の内面と、熱伝導素子６と、基板１の第１の面１ａとによって画成される包囲空間３に、例えば量子閉じ込め構造を有した発光材料が導入される。包囲空間３は、スルーホール４の封止によって、照明装置の周囲から封止される。図６に指し示されるように、スルーホール４は、光源７に電気エネルギーを供給するための例えば電気ビア９などの導電経路と組み合わされ得る。これは、例えば、スルーホール４の壁に電気配線をめっきすることによって達成されることができ、該電気配線が、光源７と、基板１の第２の面１ｂ上のコンタクトパッド９ａとに電気的に接続される。

図７を参照するに、本発明の他の一実施形態に従って製造される照明装置の側断面図が模式的に示されている。この照明装置は、第１の面１ａと第２の面１ｂとを持つ基板１を有している。

例えばセラミックＰＣＢ１を有する基板１は、基板１の第１の面１ａに配置された先細（テーパー）形状の内壁を有するキャビティ（穴）又は‘カップ’を形成している。しかし、図７に示したもの以外の形状のキャビティも可能である。基板１の第１の面１ａは、電気配線９によって電気的に接続される光源７を備えている。少なくとも部分的に透光性のカバー２が、キャビティはカバー２とともに包囲空間又は包囲ボリューム３を形成するように、例えば活性はんだによって、基板１にシール結合される。図７に描写された実施形態によれば基板１の第１の面１ａから第２の面１ｂまでカバー２と実質的に平行に延在するスルーホール４が、例えば量子閉じ込め構造を含んだ発光材料５（例えば、ＱＤを有するマトリクス材）で包囲空間３が充填あるいは少なくとも部分的に充填されることを可能にする。気密封止された包囲空間３を提供するため、スルーホール４は、包囲空間３への例えばＱＤといった量子閉じ込め構造の導入後に、比較的気密なシール１２を備えることができる。

概して、用語“スルーホール”は、本出願の文脈において、例えば少なくとも部分的に透光性のカバー２、基板１、又は熱伝導素子６を貫いて設けられた‘物理的な’穴として理解されるべきである。スルーホール４は、例えば、円形、正方形、又は長方形の形状を有し得る。また、スルーホールは、包囲空間３への発光材料の導入を容易にするために、包囲空間３の中まで且つ／或いは照明装置の外まで延在する延在部を備えていてもよい。延在部の形状は、例えば、チューブ又はじょうごの形状に従い得る。更には、複数のスルーホール４が設けられてもよい。また理解されるように、スルーホール４は、包囲空間３に導入される発光材料の均等な分配を支援するよう、らせん形状へと伸長あるいは形成されてもよい。

最後に、図８は、本発明の一実施形態に従った少なくとも部分的に透光性のカバー２を描写している。カバー２は、射出成形されたセラミックで形成され得るものであり、実質的に円板２の形状を有するとともに、カバー２の内表面に毛細溝１３を備えている。毛細溝１３は、カバー２の内表面にエッチングあるいは同時射出成形されることができ、また、例えばＱＤなどの発光材料の液体キャリアすなわちマトリクス材が、毛細管作用がカバー２の内表面に適用されることによって毛細溝１３に沿って広められ得るように選定された、それぞれの幅及び深さを有する。それにより、溝１３に沿った、例えばＱＤなどの量子閉じ込め構造を含んだ発光材料の均等な分配を達成することが可能にされ得る。図８に例示されるように、毛細溝１３は、カバー２の内表面に広がった、例えば、矩形の網状、放射状パターン、又はらせん状に配置され得る。図８に描写されるカバー２は、ここに記載される本発明の実施形態のうちの何れとも組み合わされることができ、あるいはそれらの何れにて実装されてもよい。

当業者が認識するように、本発明は決して上述の好適実施形態に限定されるものではない。それどころか、添付の請求項の範囲内で、数多くの変更及び変形が可能である。

また、開示の実施形態への変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。複数の特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。

Claims (12)

1. 照明装置を製造する方法であって、
   光源を備えた第１の面を有する基板を供し、
   前記基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーを設けて、少なくとも前記基板の前記第１の面と前記カバーとによって包囲空間が画成されるようにし、
   前記包囲空間へのスルーホールを設け、
   前記カバーの内表面上に発光材料の層が設けられるように、前記スルーホールを介して前記包囲空間に発光材料を導入し、且つ
   前記発光材料の前記導入の後に前記スルーホールを封止し、それにより前記包囲空間を封止する、
   ことを有する方法。
2. 前記包囲空間に前記発光材料を導入することに先立って、前記カバーの前記内表面に毛細溝を形成する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
3. 前記基板にシール結合された前記少なくとも部分的に透光性のカバーを設けることは、前記基板にシール結合される熱伝導素子に前記少なくとも部分的に透光性のカバーをシール結合することを有し、前記包囲空間は更に前記熱伝導素子によって画成される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記基板にシール結合された前記少なくとも部分的に透光性のカバーを設けることは、前記少なくとも部分的に透光性のカバーと一体形成された熱伝導素子を前記基板にシール結合することを有し、前記包囲空間は更に前記熱伝導素子によって画成される、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記基板にシール結合された前記少なくとも部分的に透光性のカバーを設けることは、前記基板と一体形成された熱伝導素子を前記少なくとも部分的に透光性のカバーにシール結合することを有し、前記包囲空間は更に前記熱伝導素子によって画成される、請求項１又は２に記載の方法。
6. 前記基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性の囲いを設けて、前記少なくとも部分的に透光性のカバーが前記少なくとも部分的に透光性の囲いによって少なくとも部分的に取り囲まれるようにする、ことを更に有する請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記基板は更に第２の面を有し、前記スルーホールは、前記基板の前記第１の面から前記基板の前記第２の面まで、又はその逆に、延在するように前記基板に設けられる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記スルーホールは前記熱伝導素子に設けられる、請求項３乃至５の何れか一項に記載の方法。
9. 照明装置であって、
   光源を備えた第１の面を有する基板と、
   前記基板にシール結合された少なくとも部分的に透光性のカバーであり、少なくとも前記基板の前記第１の面と当該カバーとによって包囲空間が画成されるようにされたカバーと、
   前記包囲空間内に含められた発光材料であり、前記少なくとも部分的に透光性のカバーの内表面上に配設された層に供された発光材料と
   を有し、
   当該照明装置は更に、前記包囲空間への封止されたスルーホールを有し、前記包囲空間は、前記スルーホールによって封止されており、前記スルーホールは、前記スルーホールが封止される前において前記包囲空間への前記発光材料の導入を可能にするように構成されている、
   照明装置。
10. 前記少なくとも部分的に透光性のカバーの上に蛍光体層が設けられている、請求項９に記載の照明装置。
11. 前記発光材料を有する前記層と前記蛍光体層との少なくとも一方は、当該照明装置が前記少なくとも部分的に透光性のカバーの異なる領域を介して異なる色の光を放出するように構成されている、請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記蛍光体層は、前記少なくとも部分的に透光性のカバーの外表面上に配設されている、請求項１０又は１１に記載の照明装置。

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