JP2016115677A - 全般照明用のｌｅｄリードフレームアレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】照明器具に直接取り付け可能なＬＥＤリードフレーム組立体を提供する。【解決手段】ＬＥＤリードフレーム組立体は、回路ストリップ組立体と、回路ストリップ組立体上へオーバーモールドされるプラスチックダム部材と、プラスチックダム部材のポケットに配置されたＬＥＤチップ組立体とを含む。ＬＥＤチップ組立体は、ＬＥＤチップ組立体に電力を供給するために、回路ストリップ組立体に電気的に結合される。【選択図】図１
Description
本開示の態様は、一般的には、ＬＥＤリードフレーム組立体に関し、より具体的には、照明器具に直接取り付け可能なＬＥＤリードフレーム組立体に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、半導体材料から構成された光源である。ＬＥＤは、一般にリードフレーム及びハウジングを含む。典型的なＬＥＤリードフレームは、金属板を打ち抜き加工し、プラスチックハウジング内にＬＥＤリードフレームをモールドして製造される一対のリード線を有する。ＬＥＤチップがリード線の１つに接合され、ワイヤが電気的接続を確立するためにリード線に接続される。
ＬＥＤ用のハウジングは、一般に、ＬＥＤチップが配置され、樹脂封止されたキャビティを含む。ＬＥＤチップに電力を供給するための導電性リード線又はワイヤがリードフレームに搭載され、ＬＥＤチップに接続される。
一般的な固体状態照明（ＳＳＬ）の用途は、通常、十分な光出力を達成するために、個別ＬＥＤのアレイを必要とする。これは、通常、個別ＬＥＤ部品をプリント回路基板（ＰＣＢ）上にはんだ付けし、その後、ＰＣＢを照明器具に取り付けることによって達成される。
ＳＳＬ器具でＰＣＢを用いることは、特定の欠点をもたらすおそれがある。たとえば、ＬＥＤ照明器具を形成するＰＣＢ製造に関係するコストが高くなる場合がある。ＬＥＤ部品を取り付けるための表面実装技術（ＳＭＴ）プロセス及び器具上へのＰＣＢ組立体の組立工程は、照明器具全体の製造にコスト及び長い組立もしくはリード時間を付け加える。
また、ＳＭＴリフロー工程が高温であるため、ＬＥＤ部品の経年変化や黄変を加速するおそれがある。純金属と比較して、ＰＣＢは大きな熱抵抗（典型的には２〜５Ｋ／Ｗ）を有する。この熱抵抗は、ＬＥＤ部品と器具のヒートシンクとの間の放熱を損なう傾向があり、ＬＥＤの信頼性を低下させることになる。金属コアを有するＰＣＢは放熱性を向上させるが、金属コアＰＣＢは高価な代替物である。
したがって、上述の問題の少なくともいくつかを解決するリードフレームを用いた固体状態照明の用途のためのＬＥＤアレイを提供することが望ましい。
本明細書で説明するように、例示的な実施形態は、当該技術分野で既知の上記又は他の欠点のうちの１以上を克服する。
例示的な実施形態の一態様は、ＬＥＤリードフレーム組立体に関する。一実施形態では、ＬＥＤリードフレーム組立体は、回路ストリップ組立体と、回路ストリップ組立体上へオーバーモールドされるプラスチックダム部材と、プラスチックダム部材のポケットに配置されたＬＥＤチップ組立体とを含む。ＬＥＤチップ組立体は、光透過性（たとえば、透明な）カプセルで樹脂封止される。ＬＥＤチップ組立体は、ＬＥＤチップ組立体に電力を供給するために、回路ストリップ組立体に電気的に結合される。
例示的な実施形態の別の態様は、ＬＥＤ照明に関する。一実施形態では、ＬＥＤ照明は、照明器具と、照明器具に直接取り付けられたＬＥＤリードフレームアレイとを含む。ＬＥＤリードフレームアレイは、１以上のＬＥＤモジュールを含み、ＬＥＤモジュールは、回路ストリップ組立体と、回路ストリップ組立体上へオーバーモールドされるプラスチックダム部材と、プラスチックダム部材のポケットに配置されたＬＥＤチップ組立体とを含む。ＬＥＤチップ組立体は、ＬＥＤチップ組立体に電力を供給するために、回路ストリップ組立体に電気的に結合される。
例示的な実施形態のこれらの及び他の態様及び利点は、添付の図面に関連して考慮される以下の詳細な説明から明らかになろう。しかし、理解されるように、図面は例示する目的だけであって、本発明の限定を定義するように意図されたものではなく、本発明の限定のためには、添付の特許請求の範囲を参照すべきである。本発明のさらなる態様及び利点は、以下の説明の中で述べられており、一部はその説明から明らかとなり、或いは本発明の実施によって知ることができる。さらに、本発明の態様及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘された手段及び組合せによって実現し、得ることができる。
例示的な実施形態のこれらの及び他の態様及び利点は、添付の図面に関連して考慮される以下の詳細な説明から明らかになろう。しかし、理解されるように、図面は例示する目的だけであって、本発明の限定を定義するように意図されたものではなく、本発明の限定のためには、添付の特許請求の範囲を参照すべきである。本発明のさらなる態様及び利点は、以下の説明の中で述べられており、一部はその説明から明らかとなり、或いは本発明の実施によって知ることができる。さらに、本発明の態様及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘された手段及び組合せによって実現し、得ることができる。
図１を参照すると、開示される実施形態の態様を組み込んだＬＥＤリードフレーム組立体又はアレイ１００の一実施形態が示されている。開示される実施形態の態様は、一般的には、ＬＥＤ部品を照明器具に直接取り付けることができる全般照明用のＬＥＤリードフレーム組立体に関する。本開示の態様は、ＬＥＤ部品をプリント回路基板に別個に取り付け、それからプリント回路基板を照明器具に取り付ける必要をなくすことができる。むしろ、ＬＥＤリードフレーム組立体１００は、安全かつ熱的に効率の良い方法で照明器具に直接取り付けられるように構成される。
図１の実施例に示すように、ＬＥＤリードフレーム組立体１００は、一般的に、ＬＥＤモジュール１４０のアレイを含む。ＬＥＤモジュール１４０は、一般的に、プラスチックダム部材組立体１１０と回路ストリップ組立体１２０とを含む。ＬＥＤチップ組立体１３０は、プラスチックダム部材組立体１１０の中又は上に配置される。回路ストリップ組立体１２０は、ＬＥＤチップ組立体１３０を電力に結合するための導電性素子を提供する。
図１に示す実施例では、回路ストリップ組立体１２０は、導電性回路リード線１２２、１２４と放熱用ストリップ又は部材１２６とを含む。ＬＥＤチップ組立体１３０は、ＬＥＤチップ組立体１３０を適切な電源に電気的に接続するために用いられる導電性ボンディングワイヤ１３２、１３４を含む。一般的に理解されるように、透光性材料（必要に応じて蛍光物質を含有する）は、ＬＥＤチップ組立体１３０をカバーし保護するために使用される。図１の実施例は、直線状のＬＥＤリードフレーム組立体１００又はアレイ構造を一般的に示しているが、開示される実施形態の態様はこれに限定されない。代替的な実施形態では、ＬＥＤリードフレーム組立体１００は、２次元アレイ構造などの任意の適切なアレイ構造を含んでもよい。
図２は、図１に示したＬＥＤリードフレーム組立体１００の底面図である。この実施例では、放熱用ストリップ１２６は、プラスチックダム部材１１０のそれぞれの底部に装着される。放熱用ストリップ１２６は、ＬＥＤチップ組立体１３０に熱的に結合して、ＬＥＤチップ組立体１３０により発生する熱を放熱するように構成される。ＬＥＤリードフレーム組立体１００は、放熱用ストリップ１２６が照明器具に熱的に結合し、或いは接触するように照明器具に取り付けられるように構成される。そのような構成の実施例については、図５〜図７を参照して本明細書で説明する。
図３は、図１に示したプラスチックダム部材１１０のアレイ３００の一実施形態を示す。この実施例では、アレイ３００は、プラスチックダム部材１１０のモジュール式アレイを含む。プラスチックダム部材１１０は、一般に、熱セット（たとえば、熱硬化性）プラスチックの鋳造物を含む。プラスチックダム部材１１０の材料の例としては、これに限定されないが、高性能ポリアミド、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、又はシリコーンを挙げることができる。代替的な実施形態では、任意の適切な材料をプラスチックダム部材１１０に用いることができる。
図１及び図３の実施例に示すように、プラスチックダム部材１１０は、導電性ストリップ１２２、１２４の周りにオーバーモールドされるように構成される。プラスチックダム部材１１０はまた、凹部又は受け入れ部とも呼ばれる、ポケット又は開口部１１２を含み、それはＬＥＤチップ組立体１３０を受け入れるように構成される。一実施形態では、ＬＥＤチップ組立体１３０のダイ部分は、ポケット１１２に載置され、樹脂封止されてもよい。ポケット１１２のＬＥＤのダイ部分を樹脂封止するために、透明な又は蛍光物質を含有するカプセルを用いることができる。代替的な実施形態では、任意の適切な材料を、ポケット１１２のＬＥＤのダイ部分を樹脂封止するために使用することができる。
図４を参照すると、一実施形態では、回路ストリップ組立体１２０は、一般的に、導電性ストリップ又は素子１２２、１２４と、放熱用ストリップ又は部材１２６とを含む。一実施形態では、回路ストリップ１２２、１２４及び放熱用ストリップ１２６は、たとえば金属製のリードフレームなどの導電性材料の単一シートから打ち抜き又は裁断される。回路ストリップ組立体１２０の導電性材料の例としては、これに限定されないが、銅、フェルミウム、又はアルミニウム合金を挙げることができる。代替的な実施形態では、任意の適切な導電性及び熱伝導性材料を、回路ストリップ１２２、１２４及び放熱用ストリップ１２６の１以上のために用いることができる。図４の実施例では、導電性ストリップ素子１２２、１２４は、放熱用ストリップ１２６よりも薄く及び／又は狭くなっている。
図４に示すように、導電性ストリップ１２２、１２４は、一般に、アノード及びカソードの電気バスストリップをそれぞれ含む。アノード及びカソードの電気バスストリップの特定の構成は、特定の構成に依存する。アノード及びカソードの電気バスストリップは、ＬＥＤチップ組立体１３０に電力を供給するために使用される。一実施形態では、導電性ストリップ１２２、１２４は、ＬＥＤチップ組立体１３０のボンディングワイヤ１３２、１３４のそれぞれに電気的に結合される。
放熱用ストリップ１２６は、一般に、ＬＥＤチップ組立体１３０から熱を除去するように構成される。図２〜図４の実施例では、放熱用ストリップ１２６は、一般的に、プラスチックダム部材１１０及びＬＥＤチップ組立体１３０に対して中央に配置されている。一実施形態では、また図２〜図４を参照すると、導電性ストリップ又は部材１２２、１２４は、プラスチックダム部材１１０に対して第１の平面上に配置され、放熱用部材１２６は、プラスチックダム部材１１０に対して第２の平面上に配置される。これらの実施例では、第１の平面は、第２の平面とは異なる平面にある。たとえば、第１の平面は第２の平面の上にあってもよい。
図１の実施例に示すように、プラスチックダム部材１１０が導電性ストリップ１２２、１２４の周りにオーバーモールドされ、導電性ストリップ１２２、１２４を互いに電気的に絶縁する。ＬＥＤチップ組立体１３０は、特定の用途に応じて、ポケット１１２内の放熱用ストリップ１２６と、導電性ストリップ１２２、１２４のそれぞれにボンディングされたワイヤと、に熱的に結合される。図１に示す実施例では、導電性ストリップ１２２はボンディングワイヤ１３２に電気的に結合され、導電性ストリップ１２４はボンディングワイヤ１３４に電気的に接続される。
再び図１を参照すると、ＬＥＤモジュール１４０は、一般的に上述したように、カプセル化処理によって形成される。本明細書で用いられるカプセル化処理は、標準的なＬＥＤパッケージング処理で使用されるものと同一又は類似であってもよい。しかし、説明したＬＥＤモジュール１４０は、個々のＬＥＤパッケージに分離されておらず、またプリント回路基板に接続されていない。むしろ、ＬＥＤチップ組立体１３０とボンディングワイヤ１３４とを位置決めし、隣接するＬＥＤモジュール１４０間のバスストリップ１２２、１２４を選択的に切断することによって、電気回路を形成する。このようにして、基本的なＬＥＤリードフレーム組立体１００は、ＬＥＤチップ組立体１３０を有する、並列及び／又は直列構成の種々の回路構成を実現するように構成することができる。
一実施形態では、電気コネクタは、リードフレーム組立体１００に沿って適切な間隔でリードフレーム製造中に組み込むことができる。リードフレーム組立体１００内にコネクタを直接製造することにより、リードフレーム組立体１００を照明器具のワイヤハーネスへ電気的に接続することが容易になる。一例として、図１に示すように、ＬＥＤモジュール１４０のセグメント１５０は、５つのＬＥＤモジュール１４０を含むことができる。接続ポイント１５２及び１５４は、セグメント１５０を電力に結合するために用いることができる。代替的な実施形態では、セグメント１５０は、５よりも多い又は少ない数を含む任意の適切な数のＬＥＤモジュール１４０を含んでもよい。
図５〜図７は、本開示のＬＥＤリードフレーム組立体１００の例示的な用途又は構成を示す。図１に示すＬＥＤリードフレーム組立体１００は、一般に、介在するＰＣＢを必要とすることなく照明器具に直接接続されるように構成される。一実施形態では、放熱用ストリップ１２６は、照明器具に接触して配置される。放熱用ストリップ１２６のインターフェースが照明器具の表面に対してより完全なほど、界面の熱伝導がより良好になる。ＬＥＤのＰＣＢ組立体を照明器具に取り付けるのと同様に、ＬＥＤリードフレーム組立体１００の照明器具への取り付けは、熱伝導性接着剤又はネジもしくは照明器具部品によって供給される圧縮荷重を必要とする。
一実施形態では、ＬＥＤチップ組立体又はダイ１３０は、放熱用ストリップ１２６に熱的に結合又は取り付けられているので、ＬＥＤリードフレーム組立体１００の照明器具への取り付けは、ＬＥＤリードフレーム組立体１００を照明器具から絶縁するための追加の誘電体層を必要とする場合があり得る。ダイ基板はそれ自体で十分な電気的絶縁を提供することができないので、ＬＥＤチップ組立体１３０のＬＥＤダイサーマルパッドが電気パッドではない場合であっても、必要であり得る。熱伝導性接着剤又はテープは、この要件を達成する。
図５〜図７の実施例に示すように、ＬＥＤリードフレーム組立体１００は、ＬＥＤリードフレーム組立体１００を照明器具の溝の中にスライドさせること、或いはＬＥＤリードフレーム組立体１００を照明器具に直接取り付ける又は接合すること、のうちの１以上によって照明器具に取り付けることができる。
図５は、本開示の態様を組み込んだＬＥＤリードフレームアレイ５００の例示的な応用例を示す。この実施例では、直線的に構成されたＬＥＤリードフレームアレイ又はフィラメント５１０が、押し出された直線状照明器具部品５１２の溝５０２の中にスライドされる。図５に示すように、押出蓋とも呼ばれる照明器具部品５１２は、図１に示したＬＥＤリードフレーム組立体１００などのＬＥＤフィラメント５１０が照明器具部品５１２の溝５０２の中にスライドされることを可能にする溝５０２を含む。従来の応用例では、溝５０２に挿入又は配置されるプリント回路基板を必要とする場合があり得る。
図６は、本開示の態様を組み込んだＬＥＤリードフレームアレイ６００の別の例示的な応用例を示す。この実施例では、直線的に構成されたＬＥＤリードフレームアレイ又はフィラメント６１０は、ＬＥＤリードフレームアレイ６００のヒートシンク部分６０２に接合され、この実施例では、高いベイの照明器具を含む。この実施例では、フィラメント６１０は、適切な熱接着剤６０４を用いて、高いベイの照明器具６００のヒートシンク部分６０２に接着することができる。
本開示のＬＥＤリードフレーム組立体１００は、図１に示すように、柔軟で折り曲げ可能な設計を有する。ＬＥＤリードフレーム組立体１００の柔軟性は、ＬＥＤフィラメントの種々の構成の形成を提供する。図７は、このような柔軟で屈曲可能な構成の一例を示す。
図７に示すように、１以上のＬＥＤフィラメント７１０、７１２、７１４を含む電球７００が形成される。ＬＥＤフィラメント７１０、７１２、７１４は、一般的に、図１に示したＬＥＤリードフレーム組立体１００などのＬＥＤリードフレーム組立体を含む。この実施例では、３つのこのようなＬＥＤリードフレーム組立体又はＬＥＤフィラメント７１０、７１２、７１４が設けられている。図７に示すように、フィラメント７１０、７１２、７１４の柔軟な性質により、ＬＥＤフィラメント７１０、７１２、７１４を所望の向き及び配置に折り曲げ又は形成することができる。
図７の実施例では、ＬＥＤフィラメント７１０、７１２、７１４は、折り曲げられて、それぞれの湾曲ヒートシンク７２０、７２２、７２４に接合される。３つの湾曲ヒートシンク７２０、７２２、７２４並びに折り曲げられてそれに接合された各ＬＥＤフィラメント７１０、７１２及び７１４は、ＬＥＤ電球７００のフィラメント７３０を形成する。
開示される実施形態の態様は、本質的に柔軟性があり、照明器具に直接取り付けることができるＬＥＤリードフレーム組立体又は部品を提供する。本開示のＬＥＤリードフレーム組立体は、照明器具に直接一体化され、ＬＥＤ部品と照明器具との間のインターフェースとしてのプリント回路基板を不要にすることができる。ＬＥＤリードフレーム組立体を連結し、これに電力を供給するための電気回路要件は、金属製リードフレームを介して行われる。これは全体的な照明器具コストを低減させるとともに、性能及び信頼性を向上させることができる。
さらに、開示された実施形態の態様は、従来のＬＥＤのパッケージング技術を利用する。したがって、反射面及びレンズ形成などのＬＥＤ部品性能を改善するために用いられるパッケージング態様の多くを維持することができる。
したがって、本発明の例示的な実施形態に適用される本発明の基本的な新規な特徴について図示し、説明し、指摘してきたが、図示した装置及び方法の形態及び詳細について、並びにその動作について、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の省略、置き換え、及び変更が当業者によってなされ得ることが理解されるであろう。さらに、それらの要素のすべての組合せは、同じ結果を達成するために、実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を実行し、本発明の範囲内にあることが明白に意図される。さらに、本発明の任意の開示された形態又は実施形態に関連して図示及び／又は記載した構造及び／又は要素は、設計選択の一般的な事項として、他の任意の開示又は記載又は示唆された形態又は実施形態に組み込まれてもよいことを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。
Claims (14)
- 回路ストリップ組立体と、
回路ストリップ組立体上へオーバーモールドされるプラスチックダム部材と、
プラスチックダム部材のポケットに配置されたＬＥＤチップ組立体と
を備えるＬＥＤリードフレーム組立体であって、
ＬＥＤチップ組立体が、ＬＥＤチップ組立体に電力を供給するために回路ストリップ組立体に電気的に結合される、ＬＥＤリードフレーム組立体。 - 回路ストリップ組立体は、一対の導電性部材と、放熱用部材とを含み、ＬＥＤチップ組立体は、導電性部材に電気的に結合され、かつ、放熱用部材に熱的に結合される、請求項１に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- プラスチックダム部材は、一対の導電性部材を電気的に絶縁する、請求項２に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- 導電性部材は、プラスチックダム部材に対して第１の平面上に配置され、放熱用部材は、プラスチックダム部材に対して第２の平面上に配置され、
第１の平面は、第２の平面とは異なる平面にある、請求項２に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。 - 放熱用部材は、プラスチックダム部材のポケットの底部に、熱的に結合される、請求項２に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- プラスチックダム部材のポケットの底部は、放熱用ストリップから形成される、請求項２に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- プラスチックダム部材は、熱セットプラスチックを含む、請求項１に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- 複数のＬＥＤリードフレーム組立体は、ＬＥＤリードフレームアレイを形成するように互いに電気的に結合される、請求項１に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- ＬＥＤリードフレームアレイ組立体は、屈曲可能である、請求項１に記載のＬＥＤリードフレーム組立体。
- 照明器具と、
照明器具に直接取り付けられたＬＥＤリードフレームアレイとを含み、
ＬＥＤリードフレームアレイは、１以上のＬＥＤモジュールを含み、ＬＥＤモジュールは、
回路ストリップ組立体と、
回路ストリップ組立体上へオーバーモールドされるプラスチックダム部材と、
プラスチックダム部材のポケットに配置されたＬＥＤチップ組立体とを含み、
ＬＥＤチップ組立体は、ＬＥＤチップ組立体に電力を供給するために回路ストリップ組立体に電気的に結合される、ＬＥＤ照明。 - 回路ストリップ組立体は、一対の導電性部材と、放熱用部材とを含み、ＬＥＤチップ組立体は、導電性部材に電気的に結合され、かつ、放熱用部材に熱的に結合される、請求項１０に記載のＬＥＤ照明。
- 照明器具は、ヒートシンクを含み、ＬＥＤリードフレームアレイは、ヒートシンクに取り付けられる、請求項１０に記載のＬＥＤ照明。
- ヒートシンクは、湾曲形状を有し、ＬＥＤリードフレームアレイは、ヒートシンクの湾曲形状に適合するように曲げられている、請求項１２に記載のＬＥＤ照明。
- 照明器具は溝を含み、溝がＬＥＤリードフレームアレイを受け入れるように構成される、請求項１０に記載のＬＥＤ照明。
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