JP6652246B2 - Ｌｅｄモジュール - Google Patents

Description

本発明はＬＥＤモジュールおよび電子システムに関する。

ＬＥＤが基板に直接接続されるＬＥＤモジュールは、（特許文献１）により知られている。

斯かるタイプのＬＥＤモジュールを製造する更なる方法が、（特許文献２）により知られている。

ＤＥ １０ ２０１２ ２１８ ９２７ Ａ１ ＤＥ １０ ２０１３ １０６ ８５８ Ａ１

本発明の目的は、重要文書または機密文書あるいは可搬性物品の認証検査をするためのセキュリティ機能として特に適している、改善されたＬＥＤモジュールを作製することである。

本発明が取り組む問題は独立請求項の特徴により解決される。本発明の実施形態は従属請求項で明記される。

本発明の実施形態は、ＬＥＤと該ＬＥＤの操作のためにエネルギーを電磁気的に結合させる共振回路とを含む回路を有するＬＥＤモジュールに関しており、該回路は接続なしに形成されＬＥＤモジュール内に完全にカプセル化されている。

本明細書においては、「接続なしに形成される」と言う用語は、特に、ＬＥＤモジュールが該ＬＥＤモジュールと電気的に接触する接続を一切有していないという意味に理解されている。

「完全にカプセル化されている」と言う用語は、特に、ＬＥＤモジュール内に配列されている回路の如何なる部分も、破壊しなければ外部からアクセス可能ではないという意味に理解されている。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤモジュールを作動させる唯一の可能性は、エネルギーを共振回路に誘導的に結合（カップリング）することである。斯かる方法によってのみ、共振回路はＬＥＤに電気エネルギーを供給し、ＬＥＤから光を発することができる。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤは有機発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

本発明の実施形態によれば、共振回路の容量は、回路アンテナの寄生容量並びにＬＥＤ自体の容量によってのみ形成されるので、共振回路用の容量を提供するのに追加の部品は全く必要ではない。従って、回路の縮小化が可能である。

本発明の実施形態によれば、アンテナの寄生容量は基板上に配列される複数のアンテナ巻線によって形成され、アンテナ巻線を形成するアンテナ導電トラックの幅並びにアンテナ巻線間の距離は、その結果得られる共振回路の望ましい共振周波数が設定できるように選択される。

本発明の実施形態によれば、アンテナのアンテナ巻線は、アンテナの寄生容量を増大させるため、ＬＥＤモジュールの層の１つの両側に配列されている。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤモジュールは層状構造を有しており、第一層には、ＬＥＤに接触する第一電極および該第一電極の周りに配列された複数のアンテナ巻線を有するアンテナが配置してある。第一層の後には、第一電極に接触しているＬＥＤおよび誘電体を含む第二層が存在する。この層の後には第三層が続いており、該第三層はＬＥＤの第二電極を含み、第二層を貫通するビアによって電気的にアンテナに接続されている。容量は、ＬＥＤの第一および第二電極と、該第一および第二電極の間に配置されＬＥＤの容量に平行に接続されている第二層の誘電体とによって形成される。

本発明の実施形態によれば、層の１つが第一および第二電極の両方を含んでいる。斯かる層自体が誘電体を形成している。

本発明の１つの実施形態によれば、アンテナ巻線はコイル開口部を形成するようにＬＥＤモジュールの末端領域に沿って配列されており、該コイル開口部は例えばＬＥＤモジュールの中央領域に位置している。第一電極は、このコイル開口部を完全に覆うように形成されてもよいし、部分的に覆うように形成されてもよい。第二電極は、第一電極上に延びてそれを完全に覆うように形成されてもよいし、対応する大きさの容量を生み出すため部分的に覆うように形成されてもよい。第二電極は、第一電極を覆う第二電極の領域をビアに接続するための突起部を有しており、該突起部はアンテナ巻線上に延びている。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤモジュールの共振回路の共振周波数は、該共振回路が誘導的にエネルギーを結合させることにより外部電子ユニット（第一共振回路を有する）によって励磁できるように、１２５ＫＨｚと２．５ＧＨｚの間、特に１０ＭＨｚと１６ＭＨｚの間、例えば１３．５６ＭＨｚであり、該外部電子ユニットは、例えば、チップカードの非接触型読取装置、ＰＯＳ端末または移動無線ユニット、特に例えばＲＦＩＤまたはＮＦＣインターフェースを備える、例えば１３．５６ＭＨｚ領域の電磁場を放射する携帯電話またはスマートフォン等である。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤモジュールは、遠方界領域または近傍界領域で操作されるが、１３．５６ＭＨｚの周波数における近傍界領域で操作されるのが好ましい。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤが放射する光を調整しセキュリティ機能を向上させるため、層は光学的に効果的な物質を含んでいる。例えば、蛍光物質または燐光性物質、放射光を濾光する染料、放射光の放射スペクトルをシフトさせるためのコンバージョン（例えばアップコンバージョン（光周波数アップコンバージョン）またはダウンコンバージョン（光周波数ダウンコンバージョン））燐光体、効果顔料、例えば金属酸化物粒子または再帰反射粒子等が光学的に効果的な物質として考えられる。

本発明の実施形態によれば、異なる色を可能にするため、以下のような物質がＬＥＤに使用される。

ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）、ガリウム砒素燐（ＧａＡｓＰ）、アルミニウムガリウムインジウム燐（ＡｌＧａＩｎＰ）、ガリウム燐（ＧａＰ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）。

青または紫外線ＬＥＤの使用が好ましいが、白、赤、緑、黄色および／または橙色の光を発生させるため、ＬＥＤ上（例えばカバー層またはその上に配置される物体）に発光染料を配置する。

ＬＥＤモジュールは極めて薄くしかも小型に設計可能なので、例えばフィルム押出または紙製造中に挿入または散在させることにより、プラスチックフィルム、紙、繊維、銀行券およびカード文書内にＬＥＤモジュールを一体化できる。従って、本発明の実施形態は特に有利である。

本発明の実施形態はＬＥＤモジュールの小型化を可能にするので特に有利である。斯かるタイプの小型化ＬＥＤモジュールは、重要文書または機密文書の本体部分の不可欠要素あるいは可搬性物品の不可欠要素を形成できるので、簡便な認証検査が可能となる。通常提供される電子ユニット、例えばＮＦＣインターフェースを有するスマートフォンやＰＯＳ端末等が認証検査に使用できるので、これは特に有利である。

本明細書で使用される場合、「重要文書または機密文書」と言いう用語は、紙ベースまたはプラスチックベースの文書、例えばＩＤカードや他のＩＤ文書、特にパスポート、個人ＩＤカード、ビザおよび運転免許証、自動車登録証明書、自動車登録文書、会社ＩＤカード、健康保険カードまたは他のＩＤカード文書並びにチップカード、支払い手段、特に銀行券、バンクカードおよびクレジットカード、受託書、商品券またはセールスクーポン券あるいは他の権限の証明書、収入印紙、切手、チケット、（ゲーム用）チップ、粘着ラベル等の意味であることが理解されている。

重要文書または機密文書はＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３または他の形式、例えばパスポート様の物品の場合には小冊子の形式で呈示できる。重要文書または機密文書は、通常、いくつかの文書の層が熱効果の下または加圧下に完全に整列した形で互いに平面に連結されて形成された積層物である。あるいは、斯かる文書は射出成形または押出成形によっても製造できる。斯かる文書は標準化された要求事項、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ１０３７３、７８１０、１４４４３を満足できる。文書の層は、積層形成に適した文書キャリア材から成るのが好ましい。

小型化のため、１つ以上のＬＥＤモジュールが紙、プラスチックまたは繊維素材と一体化できる、あるいはそれに適用できるので、本発明の実施形態は特に有利である。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤモジュールは、例えば、紙製造中にパルプに散在させる、あるいは紙組織に添加する（但し、紙組織は例えば８％超の高い水含有量を有していることを条件とする）。その結果、本発明のＬＥＤモジュールを完全に埋め込んだ紙が得られる。斯かるタイプの紙は、更に処理して重要文書または機密文書、特に銀行券を作成するのに特に適している。

本発明の１つの実施形態によれば、プラスチック部分の製造中に、１つ以上のＬＥＤモジュールが該プラスチック部分の製造に使用される可塑化したプラスチックに添加される。これは例えば押出成形プロセスまたはプラスチック射出成形プロセスで実施できる。この場合、１つ以上のＬＥＤモジュールを不可欠要素として含むプラスチック部分が得られる。

本発明の１つの実施形態によれば、ＬＥＤモジュールは、埋め込まれたＬＥＤモジュールを有するプラスチックフィルムが得られるように、フィルム押出成形前に可塑化したプラスチックに添加される。斯かるタイプのプラスチックフィルムは、更に処理して例えばチップカードを製造してもよく、その場合、斯かるタイプのフィルムから製造されるチップカードの層は１つ以上のＬＥＤモジュールを含んでいる。

本発明の実施形態によれば、紙、特に銀行券の紙と一体化させるためのＬＥＤモジュールは、まず、例えば浸漬またはすすぎ落としによってコーティングする。コーティングに使用できると考えられる素材は、例えば、熱可塑性ウレタンまたはエラストマー（ＴＰＵ、ＴＰＥ）またはイソシアネート等の潜在反応性接着剤である。斯かる方法でコーティングしたＬＥＤモジュールは、紙製造中、ウレタン、エラストマーまたは潜在反応性接着剤を硬化する前に添加され、次に紙組織を乾燥することにより硬化が行われるので、周りの紙材料との特に密接な結合が提供される。その結果、紙材料の局所的な硬化、従ってＬＥＤモジュールの物理的保護も提供される。

本発明の更なる１つの実施形態によれば、ＬＥＤモジュールは、ホログラムストリップやウインドウ等のフォイルアプリケーションと一緒に、銀行券やチップカード等の重要文書または機密文書に適用できる。

本発明の更なる１つの実施形態によれば、本発明は、本発明による１つ以上のＬＥＤモジュールが一体化されている宝石に関係する。これは、宝石の認証検査を行う目的に役立つ、および／または装飾要素あるいは光送信機として機能し得る。

例えば宝石を身に着けている人がＮＦＣインターフェースを有する従来のスマートフォンを携帯している場合、該ＮＦＣインターフェースは、永久的にまたは状況に応じてＬＥＤモジュールを制御するため、スマートフォンのアプリケーションプログラム（すなわちアプリとして知られるプログラム）によって制御可能である。例えば、アプリによる制御は、ユーザーが特定の地理的位置にいる場合（例えばＧＰＳ機能の助けを得てスマートフォンによって決定される）にのみ提供される、あるいは例えば該スマートフォンが別のユーザーのスマートフォンが近くに存在することを感知した場合に提供される。

本発明の１つの実施形態によれば、少なくとも１つのアンテナ導電トラックを、導電ペーストまたは導電インクによって層の１つに印刷してもよい。アンテナ導電トラックは、電気的に導電性の顔料粒子を有する印刷層として形成されるのが好ましい。アンテナ導電トラックは、従来の印刷技術によってディスプレイモジュールのディスプレイキャリアに適用してもよい。印刷されたペーストまたはワニスの厚さは特に１μｍから１００μｍが好ましく、約１０μｍが特に好ましい。

導電性ワニスの導電性ペーストは単純に乾燥させてもよいし、加熱によっておよび／または電磁放射（例えば紫外線放射）を用いる照射によって硬化してもよい。導電性ペーストまたは導電性インクは、結合剤として少なくとも１つのポリマーと、ポリマー中に少なくとも１つの金属および／または導電性酸化金属および／または他の導電性素材とを含む。

銅、銀、金、鉄、亜鉛または炭素、特にグラファイト、単層および多層ナノチューブ、フラーレンまたはグラフェンは可能性のある導電性素材である。ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ、ＦＴＯ（フッ素ドープ二酸化錫）およびＡＴＯ（酸化アンチモン）は可能性のある金属酸化物である。金属／金属酸化物は、フレーク、針状、粉末（特にナノサイズの粉末）、小板等の形態で存在してよい。特に、これらは凝集粒子として存在している。導電性有機素材／ポリマー、例えばポリアニリン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは他の可能性のある導電性素材である。アンテナ導電トラックの製造に適した素材は、例えば、米国ニューメキシコ州のＮａｎｏＣｈｅｍｏｎｉｃｓ社の製品である。適切なインクまたはコーティング剤の更なる例は、インクジェット印刷により適用可能な製品ＩＪＡｇ−１５０−ＦｘまたはＡｇ−ＩＪ−Ｇ−１００−５１（粒子径３０ｎｍから５０ｎｍの銀ベース）である。斯かるコーティング剤は、導電層が粒子の焼結を用いた活性化工程、例えば５００ｎｍから５８０ｎｍのレーザー照射によってのみ作製可能であると言う意味で更に特徴付けられる。それ自体は導電性を有しない層が照射により高い導電性を有するようになる。最後に、Ｄｕｐｏｎｔ社（５０２８または５０２９）およびＳｐｒａｙｌａｔ社製の導電性粒子を含むスクリーン印刷インク（加熱作用により導電性が増大する、特に倍増する）が使用可能である、あるいは半導体製造分野で周知の構造化技法が使用可能である。

特に、アンテナ導電トラックはエッチングレジストを用いたエッチング技法でアルミニウムまたは銅から製造可能である、あるいはパターンメッキ法で製造可能である。パターンメッキ法の場合、斯かる構造体は例えば銅製のベース金属被覆から出発してチャネルとしてまず形成されるが、該ベース金属被覆上にはメッキレジストが存在する。次に追加の金属を電気メッキにより沈積させる。メッキレジストを除去したら、構造体間のベース金属被覆をエッチング、レーザー直接可視化（ＬＤＩ）、レーザーアブレーションまたは機械加工によって除去する。特にＦＲ４、ポリイミドおよびＰＣが可能性のある基板素材である。

本発明の実施形態によれば、上述の如く、重要文書または機密文書は熱可塑的に加工可能なプラスチックの１つ以上の層から成る文書本体によって形成されるが、その場合、上述のポリマーが熱可塑的に加工可能なプラスチックである。次にその全体を、中央のポリマー層および上側と下側のディスプレイモジュールを閉じるための更なる外側のポリマー層で整える。次にこの積層体を積層法で連結してモノリシックなブロックを形成する。斯かる目的のため、重要文書または機密文書は、約２００℃までの温度の加熱冷却プレス（加熱プレスサイクルでは約３００Ｎ／ｃｍ^２から５００Ｎ／ｃｍ^２の圧力、冷却プレスサイクルでは５００Ｎ／ｃｍ^２から７００Ｎ／ｃｍ^２の圧力）によって製造してもよい。斯かる値はポリカーボネート製の文書に適用可能である。他の素材にはそれに適した温度が使用できる。代替実施形態では、上側に配置される外側ポリマー層、すなわちカバー層は使用しなくてもよい。その場合、積層された文書半製品には保護ラッカーが提供される。

更なる態様において、本発明は電子ユニットと少なくとも１つのＬＥＤモジュールとを有する電子システムに関しており、その場合、該電子システムは、重要文書または機密文書あるいは別の可搬性物品、例えば宝石に属していてもよい。ＬＥＤはＰＯＳ端末やスマートフォン等の電子ユニットによって起動され、好ましくは電子ユニットの第一共振回路からの電気エネルギーを誘導的にＬＥＤモジュールの共振回路に連結することにより発光するので、それにより認証検査および／または装飾効果が提供される。

本発明の１つの実施形態によれば、可搬性物品は衣類などの繊維製品、コンピュータ等の電子ユニット、機械部品、交換部品、医薬品または高価値飲料水、あるいは重要製品または安全性関連製品用の包装または容器等である。本発明のシステムの実施形態を適用することにより、商品の潜在的エンドユーザーは購入前にその信頼性を確信できる。更に、中間業者、チェーンストア並びに斯かる商品をエンドユーザーに提供したいと考えている同様の実体も、提供する製品の信頼性を確信できる。

本発明の実施形態によれば、電子ユニットは、好ましくはＬＥＤ操作のために該電子ユニットによってエネルギーがＬＥＤモジュールに結合される前に、ＬＥＤモジュールの有効性を検査するように設計される。ＬＥＤモジュールが有効であると判断するには、回路の特性を検査しなければならない。

回路の特性は、例えば回路の共振周波数であってもよい。共振周波数は、電子ユニットがＬＥＤモジュールにパルスを送り、ＬＥＤモジュールがパルス応答によってそれに応えるというように、間接的に検査してもよい。斯かるパルス応答はＬＥＤモジュールの伝達関数、従ってその共振周波数に依存する。

読取装置はＬＥＤモジュールから受け取ったパルス応答を第一参照データと比較する。受け取ったパルス応答と第一参照データとの間に十分なマッチングが存在する場合、ＬＥＤモジュールは有効であると判断され、電子ユニットは、次に、ＬＥＤモジュールの共振周波数でエネルギーをＬＥＤモジュールに結合するようにその第一共振回路を制御する。その結果、更に高い周波数においてさえも、電子ユニットとＬＥＤモジュールとの間に高い結合係数が提供され、ＬＥＤを操作するのに十分なエネルギーがＬＥＤモジュールに結合される。

ＬＥＤモジュールの有効性が検査された場合にのみＬＥＤが発光するので、斯かる手段の結果、安全性も増大する。

本発明の１つの実施形態によれば、ＬＥＤが放射する光は光学センサーにより検出される。感知された光は、例えばスペクトル組成に基づいて、第二参照データと比較される。感知された光と第二参照データとの間に十分なマッチングが存在する場合、マッチングを示す信号を電子ユニットが発する。

本発明の１つの実施形態によれば、スマートフォンまたはタブレットＰＣが電子ユニットとして使用される。その場合、スマートフォンまたはタブレットＰＣのＲＦＩＤまたはＮＦＣインターフェースが第一共振回路を形成する。スマートフォンまたはタブレットＰＣのカメラを使ってＬＥＤの光を検出するならば、追加ユニットが一切必要ないので特に有利である。第一共振回路の制御、並びに感知した光と参照データとの間に十分なマッチングが存在する場合に有効性を示す信号を出力する際の制御は、スマートフォンまたはタブレットＰＣに搭載されているアプリケーションプログラム（すなわちアプリとして知られているプログラム）によって実施できる。

本発明の実施形態を、図面を参照して更に詳細に以下に記載する。

本発明による電子システムの１つの実施形態を示す。 本発明によるＬＥＤモジュールの１つの実施形態の平面図を示す。 図２の実施形態の断面図を示す。 本発明による宝石の１つの実施形態の分解図を示す。 本発明による紙、プラスチックまたは繊維素材の１つの実施形態の断面図を示す。 本発明によるＬＥＤモジュールの代替実施形態の平面図を示す。 図６の実施形態の断面図を示す。 本発明によるＬＥＤモジュールの代替実施形態の平面図を示す。 図８の実施形態の断面図を示す。

互いに対応するまたは互いに同一の以下の実施形態の要素は、各例において同じ符号で示される。

図１は本発明の電子システム１００の実施形態を示す。電子システム１００は、可搬性物品１０４内またはその上に配置できる少なくとも１つのＬＥＤモジュール１０２を含む。

ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ１０６を有する回路と、インダクタ１０８およびコンデンサ１１０によって形成される共振回路とを含み、該コンデンサ１１０はＬＥＤ１０６に対して並行に接続されているので、共振回路の総容量はコンデンサ１１０とＬＥＤ１０６の容量の合計で与えられる。共振回路の共振周波数はこの総容量およびインダクタ１０８によって決定される。

回路はＬＥＤモジュール１０２内に完全にカプセル化されており、接続なしに形成されている。ＬＥＤを制御する唯一の可能性は、ＬＥＤ１０６を発光させるためにエネルギーを誘導的に共振回路に連結することである。この目的に関し、電子システム１００は、ＬＥＤモジュール１０２の共振回路を励磁するため、電界発生手段を有する電子ユニット１１２すなわち第一共振回路１１４を有する。第一共振回路１１４はＬＥＤモジュール１０２の共振回路に合わせて調整されているのが好ましい、すなわち共振周波数で励磁が生じるのが好ましい。

例えば、電子ユニット１１２は、例えばスーパーマーケットの小売部門で使用されるＰＯＳ端末であってもよい。可搬性物品１０４が例えば銀行券またはチップカード等の支払い手段であった場合、認証検査がＰＯＳ端末で行われ、該ＰＯＳ端末は電気エネルギーを共振回路に連結するので、ＬＥＤの発光は認証を示すことになる。

電子ユニットは移動無線ユニットであってもよく、該ユニットは例えばＲＦＩＤまたはＮＦＣを備えるスマートフォンとしても知られており、第一共振回路１１４の機能を実行する。あるいは、電子ユニット１１２は、例えばＮＦＣおよび／またはＲＦＩＤインターフェースを有する非接触型チップカード端末であってもよい。

ＬＥＤモジュール１０２は小型化された設計を有していてもよい。例えば、ＬＥＤモジュール１０２の厚さは３０μｍと５０００μｍの間であってもよく、横方向の寸法は例えば５００μｍｘ５００μｍから３ｍｍｘ３ｍｍまでであってもよい。

電子ユニット１１２は例えば電池駆動の携帯ユニット、例えばスマートフォンまたはタブレットＰＣであってもよい。アプリケーションプログラムすなわちアプリ１５６として知られているプログラムが電子ユニット１１２に搭載されており、タッチ感応表示等の電子ユニットのユーザーインターフェース、すなわちタッチパネル１６０として知られているインターフェースを通して、ユーザーが起動できる。電子ユニット１１２は、カメラ１５８等の光学センサーを有してもよい。

例えば、ＬＥＤモジュール１０２を検査するのに以下のような方法を採用してもよい。
１．ユーザーはアプリ１５６を開始する。次にアプリ１５６は第一共振回路１１４を制御してパルスを送信する。このパルスはユニットパルス（ディラックパルスとも呼ばれる）としても知られているパルスである。
２．ＬＥＤモジュール１０２はアンテナ１１８を用いて電子ユニット１１２からパルスを受信する。ＬＥＤモジュール１０２の回路はこのパルスにパルス応答で応答するが、パルス応答は伝達関数、従ってＬＥＤモジュール１０２の共振周波数を特徴とする。パルス応答はアンテナ１１８から送信され、第一共振回路１１４の助けを得て電子ユニット１１２で受信される。
３．電子ユニット１１２は、パルス応答用の第一参照データを記憶するメモリを有する。アプリ１５６はこのメモリにアクセスし、参照データを読み取り、受信したパルス応答が参照データにマッチするか否かを検査する。十分なマッチングが存在すれば、アプリ１５６は、ＬＥＤモジュール１０２の共振回路をその共振周波数で励磁するように、第一共振回路１１４を制御する。
４．次に、アプリ１５６は、エネルギーの連結によりＬＥＤ１０６が放射する光を感知するように、カメラ１５８を制御する。
５．感知光用の第二参照データが電子ユニット１１２のメモリに記憶されている。アプリ１５６は、感知された光を参照データと比較するため、この参照データにアクセスする。十分なマッチングが存在すれば、ＬＥＤモジュール１０２は有効であると判断されアプリ１５６は対応する信号を発生させるが、該信号は例えばタッチパネル１６０上の光学的信号および／または音声信号および／または触覚信号（すなわち振動信号）として電子ユニット１１２から出力されるので、ＬＥＤモジュール１０２の認証検査が成功したことをユーザーは知ることができる。

可搬性物品１０４は重要文書または機密文書であってもよい。可搬性物品１０４は、ユーザーの個人データを記憶する保護データメモリ１７０（ドイツ連邦共和国の場合は例えば電子個人ＩＤカード）であってもよい。可搬性物品１０４はプロセッサ１７２を有してもよいが、その場合、該プロセッサは、認証用の暗号プロトコルおよび／または外部読取装置（例えば電子ユニット１１２）の認証検査が成功裏に実行された場合にのみ、通信インターフェース１７４を通してデータメモリ１７０への外部アクセスが可能となるように構成されている。これは基本アクセス制御（ＢＡＣ）および／または拡張アクセス制御（ＥＡＣ）として知られている制御であってもよい。通信インターフェース１７４は、非接触型インターフェース、例えばＲＦＩＤまたはＮＦＣインターフェースとして形成してもよい。ＬＥＤモジュールは、電気的に、プロセッサ１７２にも通信インターフェース１７４にも接続されていない。

図２は、本発明によるＬＥＤモジュール１０２の実施形態の平面図を示す。ＬＥＤモジュール１０２は、例えばセラミックまたはプラスチック（ポリイミド、ポリアミドなど）製の基板１１６を有する。アンテナ１１８が基板１１６上に配置されているが、それはアンテナ導電トラック１２０が複数の巻線として基板１１６上に配置されているからである。

アンテナ導電トラック１２０の巻線が基板の末端領域に沿って配列されており、その結果アンテナコイルが形成されているが、該コイルは基板１６６の中央領域にコイル開口部１２２を有している。ＬＥＤ１０６の電極１２４（図３を参照）がコイル開口部１２２の領域に配置されている。

電極１２４は基板１１６上のコイル開口部１２２を完全にまたは部分的に覆っている。アンテナ導電トラック１２０の最初の末端が電極１２４に電気的に接続されている。アンテナ導電トラックのもう一つの末端は、ビア１２６を通してＬＥＤ１０６の第二電極１２８に電気的に接続されている。

例えば、ＬＥＤ１０６は、放射用の放電領域を可能な限り最大にするため、電極１２４との接続用の第一凸部１３０と、第二凸部（ＬＥＤ１０６の末端に配置されるのが好ましい）１３２とを有しており、該第二凸部１３２は第二電極１２８への電気接続を提供する。

第二電極１２８は、該第二電極１２８を凸部１３２に電気的に接続するためコイル開口部１２２内に延びている第一突起部１３４を有している。第二電極１２８は、コイル開口部１２２上に延び該開口部とその下に配置された第一電極１２４とを完全にまたは部分的に覆う平面領域１３６も有している。電極１２８は、平面領域１３６をビア１２６に接続する第二突起部１３８も有しており、該突起部１３８は、アンテナ導電トラックによって形成されたアンテナ巻線上に延びている。

現在考慮されている実施形態においては、ＬＥＤモジュール１０２の第一層は基板１１６によって形成される。その次の第二層１４０も、ＬＥＤの横に、誘電体すなわちオルモーサーおよび／または無機物質（二酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛等）で満たされた高い比誘電率を有する物質、例えばベンゾシクロブテンまたは他のポリマーを含んでいる。

代替実施形態（図６、７、８および９の実施形態を参照）において、基板１１６はそれ自体誘電体として機能し、電極１２４およびアンテナ導電トラック１２０は基板の一方側に配置してあり、電極１２８は基板の反対側に配置してあり、ビア１２６が基板を貫通しているが、その場合、ＬＥＤ１０６は、実施形態次第であるが、基板の一方側または他方側、あるいは基板の空洞または開口部に配置してもよい。

図２および図３の実施形態によれば、第二層の次には第三層、特にカバー層が配置してあり、該カバー層はＬＥＤモジュールを外部から閉鎖し、特に、電極１２８とＬＥＤ１０２を覆っている。従って、ＬＥＤモジュール１０２は外部から完全にカプセル化されており、それ故、ＬＥＤモジュール内に形成される回路の構成部品のいずれも、エネルギーが該回路の共振回路に誘導的かつ非接触的に結合（カップリング）されない限り、ＬＥＤモジュールを壊さずに外部からアクセスするのは不可能である。

基板１１６の厚さは例えば１０μｍから５０μｍである。基板１１６に適用される金属層（この層によって特に電極１２４およびアンテナ導電トラック１２０が形成される）の厚さは例えば１μｍから６μｍ（例えば３μｍ）である。誘電体およびＬＥＤ１０２を有するその後の層１４０の厚さは例えば５μｍから５０μｍであり、カバー層すなわち層１４２の厚さは例えば１０μｍから５０μｍである。

層１４２はエポキシ素材で構成されてもよい。層１４２、少なくともＬＥＤ１０６が放射する光の光路領域は、１つ以上の光学的に効果的な物質１４６（追加のセキュリティ機能および／または装飾効果を提供する物質、および／または放射光１４４に追加情報を提供し得る物質）を含んでもよい。

ＬＥＤモジュール１０２は、周知の構造化技法を用いて製造してもよい。

容量は、相互に反対側に配置されている電極１２４および１２８並びにその間に配置されている層１４０の誘電体によって形成され、該容量はコンデンサ１１０に提供される。相互に平行に配列されているアンテナ誘導トラック１２０のアンテナ巻線によって主に提供されるアンテナ１１８の寄生容量も、コンデンサ１１０に提供される。

実施形態次第であるが、アンテナ１１８の寄生容量がＬＥＤモジュール１０２の共振回路の望ましい共振周波数に達するほど十分大きい場合、平面領域１３６は完全にまたは部分的に省いてもよい。その場合、ＬＥＤモジュール１０２の更なる小型化が可能である。

アンテナ誘導トラック１２０の幅が例えば１０μｍで、アンテナ誘導トラック１２０の互いに隣接する巻線間の距離１４８が例えば１０μｍであり、基板１１６の面積が２ｍｍｘ２ｍｍであるならば、のアンテナ巻線数が４０の場合、インダクタ１０８は１．８μＨであるので、望ましい共振周波数である１３．５６ＭＨｚに達するためには、７６ｐＦのコンデンサ１１０が必要である。この場合、斯かる全容量１１０に達するためには、平面領域１３６を有するように電極１２８の設計をすることが好ましい。

対照的に、基板１０６のサイズが例えば僅か３ｍｍｘ３ｍｍで、アンテナ誘導トラック１２０の幅が例えば５μｍに減じられ、距離１４８が５μｍに減じられるならば、巻線の数が４６の場合、１０．６μＨのインダクタが提供される。この場合、ＬＥＤモジュール１０２の共振回路を共振周波数１３．５６ＭＨｚにするには、アンテナ１１８の寄生容量並びにＬＥＤ１０６の容量（例えば１３ｐＦ）で十分である。

本発明の更なる実施形態によれば、より小さいアンテナコイルでより高い容量１１０を得るため、２つ以上のＬＥＤを有するＬＥＤモジュール１０２の回路（例えば逆平行ＬＥＤ）を提供するのも可能であり、それにより更に小さい外的寸法のＬＥＤモジュール１０２が作製できる。

図４は装飾要素１５２（例えばクリスタル）用の取付台１５０を有する本発明による宝石の実施形態を示しており、該クリスタルは、例えば研磨されたクリスタルガラスの宝石、真珠、あるいは他の装飾要素である。少なくとも１つのＬＥＤモジュール１０２が装飾要素１５２または取付台１５０に配置してある。

例えば、装飾要素１５２は透明または半透明なので、ＬＥＤモジュール１０２によって放射された光は装飾要素１５２を通過でき、従って、エネルギーが誘導的にＬＥＤモジュール１０２に連結された場合に、装飾要素１５２が光を放つ。その場合、ＬＥＤモジュール１０２は取付台１５０の装飾要素１５２の下に配置されるのが好ましい（例えばプロングセットとして形成できる）。あるいは、装飾要素１５２は接着結合または磁気ホルダーによって固定される。

図５は物質層１５４の断面を示す。物質層１５４は、例えば紙、特に銀行券あるいは他の重要文書または機密文書用の紙であってよい。複数のＬＥＤモジュール１０２が物質層１５４内に分散されて配置されており、物質層１５４内に完全に埋め込まれている。これは、紙製造プロセス中に、ＬＥＤモジュール１０２をまだ乾燥していないまたはまだ完全には乾燥していないパルプまたは紙組織に加えることにより達成できる。ＬＥＤモジュール１０２は接着剤で予めコーティングするのが好ましく、該接着剤はパルプまたは紙組織に添加後硬化するので、周囲の紙と特に密着した結合が形成できる。

物質層１５４は、例えば重要文書または機密文書の製造、特にチップカードの製造に使用されるようなプラスチック、特にプラスチックフィルムであってもよい。その場合、物質層１５４の製造にあたり、既に可塑化されたプラスチックにＬＥＤモジュール１０２を添加してから射出成形工程または押出成形工程によって物質層１５４が形成されるので、該物質層はＬＥＤモジュール１０２を中に閉じ込めたまま固化する。

物質層１５４は構成部品の壁、例えば可搬性物品の壁、特に例えば完全にまたは部分的にプラスチック製の可搬性物品（例えば飲料水用の瓶や宝石）の壁であってもよい。

図６および図７は、ＬＥＤ１０６の接続部すなわち凸部１３０および１３２がＬＥＤ１０６の同じ側に配置してある本発明の実施形態を示している。本実施形態においては、第一電極１２４が２つの電極部分１２４−１と１２４−２によって形成されており、該電極部分は、層１４０を貫通するビア１６８によって互いに接続されている。アンテナ部分１２４．１は、図２および３の実施形態の場合のように、コイル開口部１２２内に配置してあり、該コイル開口部を完全にまたは部分的に覆っている。層１４０（誘電体を形成する層）を間に有して対向する電極１２８および電極部分１２４−１が存在するので、容量が形成され、それが回路のコンデンサ１１０に提供される。

図２および３の実施形態とは対照的に、本実施形態の層１４０は二重の機能、特に基板の機能と誘導体の機能を有している。その結果、全体的な高さを更に小さくできる。図７の実施形態において、層１４２が下側にも適用されるならば、あるいはＬＥＤモジュール１０２を物質層１５４（図５を参照）に埋め込むならば、完全にカプセル化されたＬＥＤモジュール１０２が達成できる。

図８および図９はＬＥＤモジュール１０２の実施形態を示しており、それぞれの図面において、アンテナ誘導トラック１２０−１が層１４０の上側に配列してあり、アンテナ誘導トラック１２０−１が層１４０の後側に配列してあるので、相互に反対側にあるアンテナ誘導トラックの寄生容量に関して言えば、アンテナ誘導トラック１２０−１と１２０−２との間に位置する層１４０は誘電体として機能する。本実施形態でも、接続部すなわちＬＥＤ１０６の凸部１３０および１３２は同じ側に配置されている。

凸部１３０はアンテナ誘導トラック１２０−１に接続されており、該トラックはビア１２６によってアンテナ誘導トラック１２２−２に接続されている。アンテナ誘導トラック１２０−２の末端は、ビア１６８によってＬＥＤ１０６のもう一つの凸部１３２に接続されている。この場合、アンテナ１１８の斯かる配列によって比較的大きい寄生容量が発生するので、平面領域１３６または電極１２４あるいは電極部分１２４−１の平面設計は完全にまたは部分的に省くことが可能である。

１００ 電子システム
１０２ ＬＥＤモジュール
１０４ 可搬性物品
１０６ ＬＥＤ
１０８ インダクタ
１１０ コンデンサ
１１２ 電子ユニット
１１４ 第一共振回路
１１６ 基板
１１８ アンテナ
１２０ アンテナ導電トラック
１２２ コイル開口部
１２４ 電極
１２６ ビア
１２８ 電極
１３０ 凸部
１３２ 凸部
１３４ 突起部
１３６ 平面領域
１３８ 突起部
１４０ 層
１４２ 層
１４４ 光
１４６ 物質
１４８ 距離
１５０ 取付台
１５２ 装飾要素
１５４ 物質層
１５６ アプリ
１５８ カメラ
１６０ タッチパネル
１６８ ビア
１７０ メモリ
１７２ プロセッサ
１７４ 通信インターフェース

Claims (16)

1. ＬＥＤ（１０６）と前記ＬＥＤ操作のためにエネルギーを連結させる共振回路（１０６、１０８、１１０）とを含む回路を有するＬＥＤモジュールであって、前記回路は接続なしに形成され前記ＬＥＤモジュール内に完全にカプセル化されていて、
   誘電体（１４０）を有しており、前記ＬＥＤ接触用の第一電極（１２４）および第二電極（１２８）が前記誘電体（１４０）の互いに反対側に配置されているので、それにより前記共振回路用の容量が形成されるものであり、
   層状構造であって、前記ＬＥＤ接触用の第一電極（１２４）が第一層（１１６）に配置されており、前記第一電極の周りに複数のアンテナ巻線を有するアンテナ（１１８）が前記第一層に配置されており、前記アンテナの第一末端が前記第一電極に電気的に接続されている層状構造と、誘電体および前記ＬＥＤを含む第二層（１４０）と、前記ＬＥＤ接触用の第二電極が配置されている第三層（１４２）とを有しており、前記第二電極は、ビア（１２６）により前記第二層を通して前記アンテナの第二末端に接触されており、前記第一電極と前記第二電極の間に配置された誘電体により容量が形成されるので、それにより前記共振回路が形成されるものである
   ＬＥＤモジュール。
2. 請求項１記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記共振回路の共振周波数は、前記アンテナのインダクタンスおよび前記ＬＥＤの容量と前記第一電極および前記第二電極の間に配置された誘電体によって形成される容量との合計により与えられるものであるＬＥＤモジュール。
3. 請求項１記載のＬＥＤモジュールにおいて、コイル開口部（１２２）が前記アンテナ巻線によって形成されており、前記コイル開口部内に前記第一電極（１２４；１２４−１）が配置されており、前記第二電極の平面領域（１３６）が前記コイル開口部上に延びており、前記第二電極は前記平面領域と前記ビア（１２６）とを互いに接続する突起部（１３８）を有しており、前記突起部は前記アンテナ巻線の上に延びているものであるＬＥＤモジュール。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記共振回路の容量は前記アンテナ巻線の寄生容量により形成されるものであるＬＥＤモジュール。
5. 請求項１、３、および４のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記アンテナ巻線のコンダクタの幅は５μｍと１５μｍの間であり、２つの隣接したアンテナ巻線間の距離は５μｍと１５μｍの間であり、巻線数は２０と６０の間であるＬＥＤモジュール。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールにおいて、光学的に効果的な物質（１４６）が前記ＬＥＤが放射する光の光路に配置されており、それは蛍光物質または燐光性物質、濾光用染料、コンバージョン燐光体、効果顔料であるＬＥＤモジュール。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記共振回路の共振周波数は１０ＭＨｚと１６ＭＨｚの間であるＬＥＤモジュール。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記ＬＥＤの厚さは１００μｍ未満であり、前記ＬＥＤモジュールの全体的な高さは７０００μｍ未満であり、前記ＬＥＤモジュールの横方向の寸法は５ｍｍ未満であるＬＥＤモジュール。
9. 紙であって、前記紙内または紙上に配置された請求項１〜８のいずれか一項記載のＬＥＤモジュールを１つ以上有するものである
   紙。
10. プラスチックまたは繊維であって、前記プラスチックまたは繊維内またはプラスチックまたは繊維上に配置された請求項１〜８のいずれか一項記載のＬＥＤモジュールを一つ以上有するものである
    プラスチックまたは繊維。
11. 重要文書または機密文書であって、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールが一つ以上配置されている文書本体を有するものである
    重要文書または機密文書。
12. 請求項１１記載の重要文書または機密文書において、プロセッサ（１７２）と、データメモリ（１７０）と、通信インターフェース（１７４）を有しており、前記プロセッサは、認証用暗号プロトコルおよび／または外部読取装置（１１２）の認証検査が成功裏に行われた場合のみ前記通信インターフェースを通して前記データメモリに外部からアクセス可能に構成されている重要文書または機密文書。
13. 可搬性物品であって、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールを少なくとも一つ有する宝石、衣類、容器、特に飲料用容器、電子ユニット、機械部品、交換部品、医薬品、またはパッケージである可搬性物品。
14. 電子システムであって、電子ユニット（１１２）、移動無線ユニットまたはＰＯＳ端末、および請求項９または１０記載の紙、プラスチックまたは繊維、請求項１１または１２記載の重要文書または機密文書、あるいは請求項１３記載の可搬性物品を有する電子システムであって、前記電子ユニットは、前記共振回路を励磁してから前記ＬＥＤモジュールが放射する光を発することにより前記紙、プラスチック、繊維、または前記重要文書あるいは機密文書、または前記可搬性物品の認証検査を行うため、少なくとも１つのＬＥＤモジュール（１０２）の共振回路を励磁するための第一共振回路（１１４）を有するものである
    電子システム。
15. 請求項１４記載の電子システムにおいて、前記電子ユニットは、前記ＬＥＤモジュール（１０２）のパルス応答を検出し、第一参照データとの十分なマッチングが存在するか否かを検査し、前記ＬＥＤモジュールの操作用の共振回路用の前記第一共振回路を励磁するように構成されているので、前記ＬＥＤモジュールは、十分なマッチングが存在するという前提条件下においてのみ光を発するものである電子システム。
16. 請求項１４または１５記載の電子システムにおいて、前記電子ユニットは、前記ＬＥＤモジュールが放射する光を感知しそれを第二参照データと比較するため、光学センサー、例えばカメラ（１５８）を有し、前記第二参照データとの十分なマッチングが存在するという前提条件下においてのみ、前記ＬＥＤモジュール（１０２）の認証を知らせる信号が生成されるものである電子システム。

Images