JP2004532532A

JP2004532532A - ランプの製造方法

Info

Publication number: JP2004532532A
Application number: JP2003506005A
Authority: JP
Inventors: ジェガネイサン，バル; アルバートモンタグナット，ジョン
Original assignee: レドニウムプロプライアタリーリミティド
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-10-21
Also published as: NZ530066A; KR20040019015A; EP1396023A1; AUPR570501A0; CN1526169A; CA2450156A1; ZA200309547B; WO2002103794A1; TW567617B; EP1396023A4

Abstract

【解決手段】当該各接合部が３次元配列を取る如く支持構造（５２）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。上記支持構造は、同様に権利請求される湾曲リードフレームともされ得る。上記導体は部分的球状形態とされ得る。上記各発光接合部は上記湾曲導体における凹所（５７）内に取付けられ得ると共に、該凹所は上記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作用する。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【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（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｊｕｎｃｔｉｏｎ）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（ｐｈｏｓｐｈｏｒｌａｙｅｒ）などの蛍光物質（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ）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（ＬＥＤｊｕｎｃｔｉｏｎ）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

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。