JP2004532532A - ランプの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
【0001】
本発明は、特にLEDランプなどのランプの製造方法、および、該ランプにおいて用いられるリードフレームに関する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0002】
本発明に依れば、当該各発光接合部(light emitting junction)が3次元配列を取る如く支持構造上に各発光接合部を取付ける段階を含む、ランプの製造方法が提供される。
【0003】
好適には、上記方法は、上記支持構造に形成された凹所であって関連接合部からの光出力の方向を制御する光学的案内部として機能する凹所内に上記接合部を載置する段階を更に含む。
【0004】
好適には、上記支持構造は複数の導体を含み、且つ、当該方法は上記各導体を好適には部分的球状形態である湾曲形態で形成する段階を更に含む。
【0005】
好適には、上記導体はリードフレームの形態で提供される。
【0006】
好適には上記方法は、上記リードフレームを成形箇所に対して移動する段階と、上記リードフレームの各側からポンチおよび受型を係合させて上記凹所を形成する段階を更に含む。上記各凹所は単一動作で形成され得るか、または代替的に上記各凹所は順次に形成され、上記ポンチおよび受型は各凹所形成動作の後で該ポンチおよび受型が次続凹所形成動作に対して適切に位置決めされる如く上記リードフレームに対して移動される。
【0007】
好適には、上記リードフレームは担持体上に支持されると共に、上記方法は、上記接合部が上記導体に対して取付けられる取付箇所へと各凹所を呈示すべく上記担持体を移動する段階を更に含む。上記担持体は好適には、直交する第1および第2軸心の回りで揺動されることで夫々の凹所を上記取付箇所に整列可能であり、且つ、上記各接合部は該接合部および関連導体を、好適には上記第1および第2軸心に対して直交する第3軸心に沿い相互に前進させることで夫々の凹所内に取付けられる。
【0008】
各接合部は好適には、上記各導体の内の2個の導体に対して中間導体を介して電気接続される。上記中間導体は少なくとも2個の上記接合部に接続され得ると共に、各接合部が接続される関連導体を通る電流を制御することで少なくとも2個の上記接合部の個別制御が許容される。上記各接合部は更に、別個に制御可能なグループ毎に上記導体に対して電気的に連結され得る。
【0009】
上記方法は好適には、少なくとも2個の接近接合部上に共通の燐光体を適用する段階を更に含み、更に好適には、上記支持構造および各接合部を球体部分内に封入する段階を更に含む。
【0010】
別の見地においては、複数の発光接合部を3次元配列で支持する湾曲形態で形成された複数の導体を含むリードフレームが提供される。上記リードフレームは好適には、上記複数の接合部の内の一個の接合部を夫々受容する複数の凹所を含む。
【0011】
別の見地においては、上述の方法に従い形成されたランプが提供される。
【0012】
更に別の見地においては、複数の導体とそれらの間に電気接続された複数の発光接合部とが形成された上記ランプの操作方法であって、当該導体の各々に連結された上記接合部からの光出力を個別に制御すべく該導体の各々を通る電流を制御する段階を含むランプの操作方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明は、図面を参照して更に詳細に記述される。
図1に示された如くランプ1は、該ランプの軸心方向における照度出力を増進すべく構成された、筒状基部3と放物型端部4とを備えた球体部分2を含む。該ランプはまた、好適には球体部分2内に埋設された導体5、6の形態である第1および第2端子も含む。端子5は、集積回路ウェハ8が取付けられた支持架台7を有する。与えられた例において上記ウェハは、燐光体層(phosphor layer)などの蛍光物質(fluorescent material)の共通層が適用され得る如く相互に実質的に接近して配置された2つの接合部(junction)を含む。中間導体9乃至12は、図3の回路図に示された様にLED接合部(LED junction)14、15が逆極性で配置される如く、夫々の端子5、6に対して上記各接合部を電気的に連結する。(中間導体11および12を接続する)更なる導体13と端子5との間には、抵抗素子16が配備される。
【0014】
導体5、6、中間導体9乃至13およびウェハ8は全て球体部分2内に埋設されることから、上記ランプは信頼性の高い単体構造として提供される。上記各接合部は逆極性なので、習用のLED配置構成による場合と比較して、上記ランプは極性と無関係に電源に接続され得る。また各接合部に共通する単一の燐光体層が用いられることから、製造が簡素化され、且つ、いずれの接合部からの光も単一発光源から発せられたと認識されるので美的な利点も提供される。
【0015】
上記LEDランプの好適形態においては以下の仕様が適用され得る。
【0016】
【表1】
【0017】
但し、上記ランプの任意の構成部分の寸法設定および動作パラメータは必要に応じて変更され得ると共に、LED接合部の個数もまた照度要件に適合すべく増加され得ることを理解すべきである。
【0018】
次に、図4乃至図8を参照して第2のランプ20が記述される。ランプ20は、球体部分25内に埋設された導体23、24の形態で第1端子21および第2端子22が付加的導体26、27と共に配備される限りにおいて、図1乃至図3の構成と概略的に同様の構成である。導体23、26および27の各々は夫々の凹所28を有することで、参照番号29、30、31により表された関連接合部を受容する支持構造を提供する。上記各接合部は、燐光体35の共通層により覆われると共に、該接合部が取付けられた夫々の導体23、26および27と、近傍の導体との間に、中間導体32、33、34を介して電気的に連結される。図示例において上記各接合部は、図5の回路図に示された如く直列接続される。
【0019】
導体23、24、26、27の全ては好適には図6に示された如く2次元リードフレーム構造40内に形成されることから、製造が容易とされ得ると共に、球体部分25内の燐光体35を適用する以前に且つ該球体部分25を装着する以前において接合部29、30、31を直接的に位置決めする上での信頼性が許容される。図6および図7の両者から理解され得る如く、接合部29、30、31は導体23、27を付加的導体26の上方に突出させるという概略的な直線配列で配置されることから、各接合部により生成される照度は図8において曲線Aにより表される如く軸心上にて幾分か増進される。
【0020】
ランプ20はまた、球体部分25に嵌装されるレンズ41であって、たとえば図8において曲線Bにより表されて出力照度が幾分か更に均一に分布されるという照度パターンを生成するために該ランプの生成光を改変すべき形状とされたレンズ41も備え得る。
【0021】
次に図9乃至図16を参照すると、第3のランプ50が示される。此処でもランプ50は、複数の導体51、52、53および54が単一球体部分55内に埋設されると共にこれらの複数の導体は夫々の凹所57内に取付けられた発光接合部56であって蛍光物質59の共通層により覆われた発光接合部56を有する限りにおいて、先のランプ構成と概略的に類似している。此処でも各接合部は図10に示された回路を形成すべく、該接合部が取付けられる導体と近傍導体とに対して中間導体58を介して電気的に連結される。但しこの場合、導体51乃至54の各々が3個の接合部56を担持する。
【0022】
導体51乃至54は球面などの仮想湾曲表面上に上記各接合部を支持すべく球体部分55内において湾曲されると共に、その様にしてランプ50により生成される照光は、小寸であると共に概略的に球面的点状の光源から発散する外観を有する。ランプ50の平面視にて観察される照度出力すなわち上記ランプが図9における視認方向と同一方向から視認されたときの照度出力である図16の曲線Cにより表される更に均一な分布のパターンを生成するために上記各接合部の出力を改変すべく、レンズ60も配備され得る。
【0023】
レンズ60を用いることで光出力を改変することに加え、上記各導体を任意の所望の相対位置で配置することも可能であり、且つ、各凹所57の構造は種々の接合部から発せられる光の方向性出力の制御を助力するためにも使用され得る。特に各凹所の構造は、たとえば、各接合部から発せられる光の方向および/または発散角を制御する光学的案内部として凹所の側壁が作用する如きものとされ得る。
【0024】
より詳細には、以下においては図11および図12に夫々示されたX−X線およびY−Y線に沿う適切な導体の断面図である図14および図15を参照して、各凹所の形状と、各接合部からの光出力に関する該形状の効果とが記述される。
【0025】
上記LED接合部を含む各凹所57は、これらの凹所から出射した光線がランプ50の外側の自由空間内にて、部分的仮想球状表面の半径’R’と、LED接合部から凹所の両辺の仮想延長線の交点までの距離’r’と、ランプ50の中心線61と他の任意のLED接合部を直交して通過する中心線62との間の角度’A’と、により決定される予測可能パターンで結合され得る如く位置決め且つ形状化される。
【0026】
上記球状仮想表面の半径’R’は、上記各中心線の交点から各凹所内のLED接合部までの距離である。凹所の両辺間の角度により、’r’の値が決定される。
【0027】
’r’が’R’に等しいもしくはそれより大きいという限定的な場合、角度Aの値に関わらずに各LED接合部からの光は交差しない光線へと上記凹所により形状化される。’R’未満の全ての’r’の値に対し、各LED接合部からの光線は近傍のLED接合部からの光線の縁部と一致され得る。この場合における厳密な位置決めは、比率R/rと角度Aの値とにより決定される。
【0028】
理解され得る様に、上述されたランプに依れば、概略的に簡素な構成を維持し乍ら種々の出力照度パターンの内の所定のパターンにて接合ダイオードを用いた光源を実現する上で相当の範囲が許容される。特定の利点は、種々の接合部が小寸であると共に、該接合部は裸眼により単一の点光源から発せられたと認識され得る光出力を生成すべく構成され得ることである。
【0029】
次に、図17乃至図24に関してランプの製造方法が記述される。該方法は3つの主要工程を含む:工程100は適切なリードフレームの形成であり;工程101は該リードフレームに対する接合部の取付けであり;且つ、工程102は最終パッケージ化工程である。
【0030】
工程100は、平坦リードフレームを準備する段階103と、リードフレームの導体を部分的球状表面へと形成する段階104と、導体内に凹所を形成する段階105とを含み、次に表面処理段階106が続く。
【0031】
図18は、段階104と105との間におけるリードフレーム110を示す。リードフレーム110は概略的に長寸の細長片111の形態で提供されると共に、最終的には分離されて個々のランプを形成する各区画112へと分割される。各区画112は、好適には部分的球状である湾曲形態へと形成された複数の導体113、114、115を含む。上記導体は、細長片111をプレスなどに挿入する如き任意の適切なプロセスにより上記形態へと形成され得る。
【0032】
上記凹所を形成すべくリードフレームの部分的球状部分は成形箇所にて対応形状ツール116上に嵌装され、其処で、リードフレームに対して受型の逆側から(不図示の)ポンチが導体113、114、115に係合されることで、ツール116に配備された関連受型117内へと導体を変形させる上記ポンチの作用により上記導体に凹所が形成される。上記各凹所は順次に形成され得ると共に、その目的のために上記ツールは好適にはリードフレームに対して揺動可能に移動可能であることから、上記受型は凹所が必要とされる任意の所望の位置へと揺動され得る。その様にして、一致して揺動される単一ポンチと、受型117とは、全ての凹所を任意の所望の配列で形成すべく使用され得る。代替的に、全ての凹所が単一動作で形成される如く、ツール116は受型117の事前定義配列を有し得ると共に上記ポンチは適切に構成され得る。上記各凹所の特定の位置および構成は必要に応じて出力を最適化すべく選択され得る、と言うのも、図9乃至図16に関して上記で特に論じられた如く上記凹所は光学的案内部として作用することで方向性出力を規定する一方で凹所の個数は最大出力強度を決定するからである。
【0033】
いずれの場合にも、工程101に対して図19に示された如くリードフレーム110は担持体119上に取付け可能であり、其処で発光接合部は凹所120内に取付けられる。担持体119自体は、x軸の回りにおける揺動移動のためにシャフト121上で、且つ、y軸の回りにおける揺動移動のためにシャフト122上で回動可能である。故に上記リードフレームは、(不図示の)取付箇所に位置され得ると共に、関連接合部を受容するために凹所120の各々が順次に呈示されるべく上記取付箇所に対してx軸およびy軸の回りで回動され得る。図20は、ひとつの箇所112、特に導体114の部分的球状形態の断面を示している。曲線123は、導体114の球状移行部の可能的経路であって軸心121、122の回りでリードフレーム110を回動することで達成され得る可能的経路を表す。直線124は、z軸から離間するツール116の等価回転であって、凹所120が形成され得る動作角度125を定義する等価回転を表す。
【0034】
凹所の各々が上記取付箇所にて適切に呈示されたとき、図21に示された如く簡素化のために接合部130と称される関連発光デバイスもしくはダイは、好適にはz軸方向における第3軸心に沿い凹所内に挿入されると共に、処理の工程101の段階107に従い適所に結合される。その時点にて、またはそれに引き続き、段階108にては接合部を近傍の各導体に対して電気接続すべく中間導体131が取付けられる。図21に示された各接合部は電気的に並列形態で配置されるが、各接合部の位置決めおよび連結は図22に示された如く任意の所望の形態とされ得るものであり、その場合に各接合部は共通中心導体114および別体の径方向配置導体132に対して連結されることから、各導体に供給される電力を独立的に制御することで各接合部からの光強度は別個に制御され得る。図23には、凹所120の別の可能的形態が示される。上記各形態のいずれにおいても、種々の接合部はグループ毎に電気接続され得ることから、各グループからの光強度は独立的に制御され得る。
【0035】
各LED接合部が適所に取付けられて中間導体が接続されたなら、工程101の処理段階109にては各接合部上に燐光体が適用される。該燐光体は好適には、少なくとも2個の近傍LED接合部に対して適用される。
【0036】
次にリードフレーム110は処理の最終工程102へと移動され、図24に示されたランプ140が形成される。工程102は、各区画112を分離する段階と、過剰リードフレーム材料を除去する段階と、導体112、114、115の回りに球体部分137(図24参照)を、段階135にて圧縮成形しまたは段階136にてエポキシ成形する段階とを含む。次に上記各導体の自由端部は屈曲され、典型的なプリント配線基板(PCB)などの関連貫通孔に挿入されるべき端子もしくはピン138とされ得る。次に結果的なランプ140は段階139にて試験され得ると共に、必要ならばパッケージ化され得る。
【0037】
図25には、球体部分137の下方に形成された付加的成形体151を備えた別の完成ランプ150が示される。この場合に上記球体部分内の各導体は簡素化のために示されないが、各導体は図22に示されたのと同様の形態を有し得るものであり、但し、更なる接合部および関連凹所ならびに導体が配備される。詳細には、別個に結線された18個の接合部が配備されると共に、18本の関連ピン138、ならびに、球体部分137内における共通導体に電流を提供するための更なるピン152が備えられる。故に、ランプ150内には18個の異なる回路が形成されると共に、これらの回路は、此処でもPCBなどへの嵌合に適したピン138を介して個別にアドレスかつ制御され得る。
【0038】
而して理解され得る如く本発明は、各LED接合部を3次元配列で位置決めすると共に各凹所を光学的案内部として利用することで各LED接合部の出力を最適化するLEDランプの製造方法を提供する。更に上記構成によれば、個々の接合部もしくはグループ毎の接合部の異なる出力が個別に制御されることで発光の強度が変更され得る。最後に、上記各接合部の3次元配列および湾曲導体自体の構成によれば上記ランプからの光はむしろ単一の点状もしくは小寸球状の光源から発する外観を有し得ることになり、このことは複数個の不連続接合部を有する習用の発光接合デバイスと比較しての利点と見做され得る。
【0039】
上記の方法およびLEDランプは非限定的例として記述されたが、これらに対しては本明細書中で上述された発明の精神および範囲から逸脱せずに多くの改変および変更が為され得る。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】LEDランプの側面図である。
【図2】図1のランプの平面図である。
【図3】図1および図2のランプに対する回路図である。
【図4】第2のLEDランプの概略断面図である。
【図5】図4のランプの回路図である。
【図6】図4のランプの断面図である。
【図7】図4のランプの平面図である。
【図8】図4乃至図7のランプの照度パターンを表すグラフである。
【図9】第3のランプの平面図である。
【図10】図9のランプの回路図である。
【図11】図9のランプの前面図である。
【図12】図9のランプの側面図である。
【図13】図9のランプに嵌装されるレンズの側面図である。
【図14】図11に示されたX−X線に沿う断面図である。
【図15】図12に示されたY−Y線に沿う断面図である。
【図16】図9乃至図12のランプにより生成される照度パターンを表すグラフである。
【図17】ランプを製造する各段階を示す概略的フローチャートである。
【図18】凹所形成操作に対して配置されたリードフレームの概略的斜視図である。
【図19】担持体上における上記リードフレームの斜視図である。
【図20】上記リードフレームの断面図である。
【図21a】接合部および中間導体が取付けられた上記リードフレームの平面図である。
【図21b】図21aに示されたA−A線に沿う上記リードフレームの断面図である。
【図22】接合部が取付けられた別のリードフレームの平面図である。
【図23】代替的なリードフレーム構成の平面図である。
【図24】図23のリードフレームから形成されたランプの斜視図である。
【図25】別のランプの斜視図である。
Claims (20)
- 当該各発光接合部が3次元配列を取る如く支持構造上に各発光接合部を取付ける段階を含む、ランプの製造方法。
- 前記支持構造は複数の導体を含み、且つ、
当該方法は上記各導体を湾曲形態で形成する段階を更に含む、請求項1記載の方法。 - 前記各導体は部分的球状形態で形成される、請求項2記載の方法。
- 前記支持構造に形成された凹所であって関連接合部からの光出力の方向を制御する光学的案内部として機能する凹所内に前記接合部を載置する段階を更に含む、請求項1記載の方法。
- 前記支持構造は複数の導体を含むべくリードフレームの形態で提供される、請求項4記載の方法。
- 前記導体は部分的球状形態で形成される、請求項5記載の方法。
- 前記リードフレームに対してポンチおよび受型を係合させて前記凹所を形成する段階を更に含む、請求項5もしくは6に記載の方法。
- 前記各凹所は単一動作で形成される、請求項7記載の方法。
- 前記各凹所は順次に形成され、且つ、
前記ポンチおよび受型は、各凹所形成動作の後で該ポンチおよび受型が次続凹所形成動作に対して適切に位置決めされる如く前記リードフレームに対して移動される、請求項7記載の方法。 - 前記リードフレームを担持体上に支持する段階と、
前記接合部が前記導体に対して取付けられる取付箇所へと各凹所を呈示すべく上記担持体を移動する段階とを更に含む、請求項7乃至9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記担持体は直交する第1および第2軸心の回りで揺動されることで夫々の凹所を前記取付箇所に整列可能であり、且つ、
前記各接合部は、該接合部および関連導体を第3軸心に沿い相互に前進させることで夫々の凹所内に取付けられる、請求項10記載の方法。 - 各接合部は前記各導体の内の2個の導体に対して中間導体を介して電気接続される、請求項5乃至11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記中間導体は少なくとも2個の前記接合部に接続され、各接合部が接続される関連導体を通る電流を制御することで少なくとも2個の上記接合部の個別制御が許容される、請求項12記載の方法。
- 前記各接合部は別個に制御可能なグループ毎に前記導体に対して電気的に連結される、請求項13記載の方法。
- 少なくとも2個の近傍接合部上に共通の燐光体を適用する段階を更に含む、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記支持構造および各接合部を球体部分内に封入する段階を更に含む、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の発光接合部を3次元配列で支持する湾曲形態で形成された複数の導体を含む、リードフレーム。
- 前記複数の接合部の内の一個の接合部を夫々受容する複数の凹所を更に含む、請求項17記載のリードフレーム。
- 請求項1乃至16のいずれか一項に記載の方法に従い形成されたランプ。
- 複数の導体とそれらの間に電気接続された複数の発光接合部とが形成された請求項19記載のランプの操作方法であって、
当該導体の各々に連結された上記接合部からの光出力を個別に制御すべく該導体の各々を通る電流を制御する段階を含む、ランプの操作方法。
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