JP2016523456A - リードフレームストリップへのｌｅｄダイのボンディング - Google Patents

Abstract

１つの実施態様では、ＬＥＤバルブが、少なくとも、第１のストリップと、第２のストリップと、第３のストリップとを含む、複数の金属リードフレームストリップを含む。第１のＬＥＤダイは、第１のストリップの頂部表面（上面）に電気的及び熱的に接続されるそれらの底部電極を有する。第２のＬＥＤダイは、第２のストリップの頂部表面（上面）に電気的及び熱的に接続されるそれらの底部電極を有する。第１のＬＥＤダイの頂部電極は、第２のストリップにワイヤ結合され、第２のＬＥＤダイの頂部電極は、第３のストリップにワイヤ結合され、第１のＬＥＤダイ及び第２のＬＥＤダイを直列及び並列に接続する。次に、ストリップは曲げられて、ＬＥＤダイを異なる方向に向けさせて、小さな空間内で広い放射パターンを得る。次に、ストリップは、電気リードを有する熱伝導性バルブ内に取り囲まれる。

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のパッケージング（実装）に関し、具体的には、複数の相互接続されるＬＥＤダイを含み且つ良好なヒートシンク能力（熱降下能力）を有するＬＥＤモジュールを形成する技法に関する。

高出力で高輝度のＬＥＤは、極めて小さい領域（例えば、１ｍｍ^２）内で高い熱を生成し、この熱は、小さいパッケージング（又はモジュール）サイズを維持しながら、効率的に放散されなければならない。更に、極めて高いフラックス（束）を生成するために、同じパッケージ内に多数のＬＥＤがあることがある。そのようなＬＥＤは、パッケージ内で直列及び／又は並列に接続されるのが普通である。

高出力ＬＥＤのための一般的なパッケージにおいて、ＬＥＤダイの底部金属パッドは、熱伝導性サブマウント（例えば、セラミック）の頂部金属パッドにはんだ付けされ、ＬＥＤダイはカプセル化される。次に、（ＬＥＤダイのアノード（陽極）及びカソード（陰極）に電気的に接続される）外部サブマウント金属パッドは、プリント回路基板（ＰＣＢ）のパッドにはんだ付けされ、ＰＣＢはＬＥＤの熱を下げるのを助け、ＬＥＤダイに電力をもたらす。サブマウント及びＰＣＢへのＬＥＤの熱結合は、金属ヒートシンクへの直接的な熱結合ほど良好でない。直列に接続される単一のパッケージ内に多数のＬＥＤがあるとき、熱設計はより複雑である。なぜならば、ＬＥＤは、熱を分散させるために、大きな金属パッドを共用し得ないからである。

この熱放散の問題は、自動車ヘッドライトの分野において特に厳しく、そこでは、多数の高出力ＬＥＤが、取り囲まれたヘッドライト放物線状反射器における焦点付近の小さい空間内に高いフラックスを給送しなければならない。

多数のＬＥＤを実装するために、様々な従来技術のＬＥＤモジュールが提案されているが、パッケージを自動車ヘッドライトに適さなくさせるヒートシンク及びサイズの問題が依然としてある。この従来技術の例は、米国特許／特許出願公開第７，８０６，５６０号、第８，３７１，７２３号、第２０１３／０００５０５５号、及び第２００８／００７４８７１号を含む。

従って、必要とされているのは、比較的小さい大きさを有し、優れたヒートシンク能力を有し、且つ、ヘッドライト（前灯）、インジケータライト（表示灯）、又はテールライト（尾灯）のような、自動車用途において用いられることがある高出力ＬＥＤのアレイ（配列）を含み得る、ＬＥＤモジュールを形成する技法である。

１つの実施態様において、高出力垂直ＬＥＤがモジュール内で用いられ、モジュールは、ヘッドライト、インジケータライト、若しくはテールライトアセンブリの、又は他の用途のためのソケット内に挿入される。ＬＥＤダイの各々は、カソードとしての機能を果たす底部金属パッドと、熱導体とを有する。頂部電極がワイヤボンドパッドであり、アノードとしての機能を果たす。

所望のフラックス及び（自動車における１２Ｖ供給のためのような）電圧降下をもたらすために、多数のＬＥＤが並列に接続され、並列のグループ（群）が直列に接続される。

簡単な実施例において、所望のフラックスを生成するために１２個のＬＥＤダイが必要とされると想定され、並列に接続される４個のグループのＬＥＤダイ（各グループ中に３個）があり、４個のグループは電力端子に亘って直列に接続される。ＬＥＤは、それらの上にＹＡＧ蛍光体のような黄色発光体を備える青色ＧａＮベースのＬＥＤであることによって、白色光を発してよい。

第１のグループ内の３つのＬＥＤダイは、リードフレームの一部である共通の第１の銅ストリップに直接的にはんだ付けされ或いは銀エポキシ接着される、それらの底部パッドを有する。第２のグループ内の３つのＬＥＤダイは、リードフレームの一部である共通の第２の銅ストリップに直接的にはんだ付けされる、それらの底部パッドを有する。第３のグループ内の３つのＬＥＤダイは、リードフレームの一部である共通の第３の銅ストリップに直接的にはんだ付けされる、それらの底部パッドを有する。第１のグループ内のＬＥＤダイのアノードは、第２の銅ストリップにワイヤ結合される(wire-bonded)。第２のグループ内のＬＥＤダイのアノードは、第３の銅ストリップにワイヤ結合される。第３のグループ内のＬＥＤダイのアノードは、第４の銅ストリップにワイヤ結合される。全ての銅ストリップは、反射率のために反射性銀層を有する。

他の実施態様において、ＬＥＤダイは、アノードとしての機能を果たす底部金属パッドと、熱導体とを有する。頂部電極がワイヤボンドパッドであり、カソードとしての機能を果たす。第１のグループ内のＬＥＤダイのカソードは、第２の銅ストリップにワイヤ結合される。第２のグループ内のＬＥＤダイのカソードは、第３の銅ストリップにワイヤ結合される。第３のグループ内のＬＥＤダイのカソードは、第４の銅ストリップにワイヤ結合される。透明なカプセル材料が、例えば３つの場所で、ＬＥＤダイ及び銅ストリップの周りに成形されて、ストリップがカプセル化鋳物の間で曲げられるのを可能にしながらも、ストリップ間の機械的な連結をもたらす。１つの実施態様において、透明なカプセル材料は、光透過性筐体として用いられる。

次に、銅ストリップは、銅ストリップの端が同じ平面内にあってＬＥＤのアレイのアノード及びカソード端リードを形成するよう、三角形又はＵ形状のように曲げられる。電流コントローラが、モジュールの電力リードとストリップの端との間に連結される。電流コントローラへの接続のために、ストリップの端をフランジ内にスナップ嵌めしてよい。

ストリップは、所要の電流を運ぶのに必要とされるよりもずっと広い。なぜならば、それらはヒートシンク及び反射のためにも用いられるからである。１つの実施態様において、ストリップは、ＬＥＤダイの幅の５倍よりも大きい。

従って、全てのＬＥＤダイは、外向きに面し且つ広い角度を取り囲む、それらの発光表面を有する。ＬＥＤダイからの側方放射があるので、光放射（発光）は概ね球状であり得る。

次に、電気構造は、電気構造の保護のために、並びに標準的なソケットへの接続のためにモジュールにＴ２０バルブ形態のような標準的な形態を与えるよう、透明な保護バルブ内に取り囲まれる。バルブは、ＬＥＤ及びリードフレームをカプセル化するよう、透明な熱伝導性プラスチックであってよい。屈曲電気構造の広い放射パターンは、反射アセンブリにおける使用に特に適する。

他の実施態様において、電気構造は、光透過性筐体で覆われ、一次光学(primary optics)を形成し、次に、光透過性筐体を備える電気構造は、電気構造の保護及び熱の放散のために、並びにモジュールに標準的な形態を与えるよう、熱伝導性プラスチック内に取り囲まれる。熱伝導性プラスチックは、リードフレームをカプセル化し、電気構造の出光表面(out-light surfaces)が露出させられた状態で光透過性筐体と接触する。

他の実施態様において、バルブは、銅ストリップ及びＬＥＤダイを冷却するよう、空気がバルブ内を循環するのを可能にしてよい。各々の特大の銅ストリップの上に、下に、及び側部に空気間隙があるので、ＬＥＤダイは、ヘッドライト又はテールライト反射器アセンブリ内でさえも冷却される。

この着想を並列及び直列に接続される如何なる数のＬＥＤダイに適用してもよい。異なる色のＬＥＤ又は異なる種類のＬＥＤは、同じ銅ストリップに取り付けられてよく、或いは同じランプ内の異なるストリップに取り付けられてよい。

結果として得られるモジュールは比較的少ない部品を用い、その信頼性を向上させる。

他の実施態様において、銅ストリップは曲げられず、反射カップ内で支持される。ストリップは熱を分散し、ＬＥＤダイを直列及び並列に繋ぐ。

モジュールの区画を示す斜視図であり、銅ストリップ（単一のリードフレームの部分）上に取り付けられた４個のＬＥＤダイを示しており、ＬＥＤダイは直列及び並列に接続されている。 ＬＥＤダイ領域内に銀エポキシの層を備える、図１のストリップのうちの１つを示す断面図である。 硬化ステップの後に銀エポキシを介してストリップに電気的及び熱的に取り付けられたＬＥＤダイを示す図である。 ワイヤボンドのためにＬＥＤダイの頂部電極に配置される金ボールを示す図である。 ＬＥＤダイの頂部アノードを隣接する銅ストリップに接続する金ワイヤを示す図である。 銅ストリップの隆起区画を示す斜視図であり、１個のＬＥＤダイが隆起区画に取り付けられている。 隆起区画を備えるリードフレームを示す斜視図である。 ３個の銅ストリップを示す上面図であり、ストリップのうちの２個のストリップの各々の上にある（並列に接続された）６個のＬＥＤダイと、ワイヤボンドと直列に接続される二組のＬＥＤダイとを備える。 図８のストリップが三角形の形状を形成するよう曲げられた後のモジュールの部分を示す斜視図であり、実際の実施態様において、ストリップ及びＬＥＤダイは、屈曲の前に三角形の３つの平坦な区画でカプセル化される。 図９のモジュールの一部を示す側面図であり、（機械的安定性のための）ストリップの一部の周りの成形エポキシ鋳物を示し、透明なシリコーン又はエポキシレンズがどのようにＬＥＤダイをカプセル化するかを示している。 図１０のモジュール部分を示す斜視図であり、並列に接続された２個のＬＥＤダイ上のカプセル材料及び２個のストリップを示している。 ＬＥＤダイ上のカプセル材料及び図９の３個のストリップを示す断面端面図である。 図１２のモジュール部分を示す斜視図であり、直列に接続された２個のカプセル化されたＬＥＤダイを示している。 鋳物が形成された状態の図９のモジュール部分を示す側面図であり、モジュールの電流コントローラ部分と、電気構造の保護のための透明バルブとを更に示している。 図１４のモジュールを示す正面図である。 電気部品と繋げられたリードフレームを示す斜視図である。 電気部品と繋げられたリードフレームを示す斜視図である。 電気部品と繋げられたリードフレームを示す斜視図である。 モジュール上の機械的基準を示す正面図である。 照明装置内に装着されるモジュールを示す側面図である。 異なる放射パターンのためにＵ形状に曲げられた銅ストリップを示す斜視図であり、次に、ストリップが図１２及び１３に示す方法において取り付けられてよい。 図１４のストリップを示す側面図である。 どのようにストリップがＬＥＤダイの下で狭まり、次に、列内のＬＥＤダイがストリップによるヒートシンクを犠牲にせずに互いにより近づくのを可能にするよう広がってよいかを示す図である。 図１からのような銅ストリップ及びＬＥＤダイを含む円錐形の反射カップを示す断面図である。

同一又は類似の要素を同じ番号を印す。

図１は、モジュール１０の区画の斜視図であり、銅ストリップ１４Ａ及び１４Ｂ（リードフレームの部分）上に取り付けられる４個のＬＥＤダイ１２を示しており、ＬＥＤダイ１２は、直列及び並列に接続されている。ストリップ１４Ｃは、インターコネクトとして用いられ、リードフレームの部分である。ストリップ１４Ｃは、ストリップ１４Ａ及びストリップ１４Ｂよりも狭くあり得る。ストリップ１４は、モジュール１０の製造中に、他のモジュールのためのストリップと共に、大きな打抜きシートにおいて提供される。ストリップ１４は、銅の薄い横材(cross-pieces)によって一体に接続され、銅の薄い横材は、後にダイシング(singulation)中に切断される。

ストリップ１４は、良好なヒートシンク（熱降下）のために、典型的には、０．２５〜０．５ｍｍの厚さ及び少なくとも２ｍｍの幅のオーダにある。ＬＥＤダイ１２は、典型的には、１ｍｍ未満の幅であるので、ストリップ１４は、ＬＥＤ電流を運ぶために必要とされるよりもずっと広い。１つの実施態様において、ストリップ１４は、ＬＥＤダイ１２の幅の４倍を超える。ストリップ１４は、高度に反射的であるよう銀めっきされるので、広いストリップ１４を提供することは、良好な熱伝導性、サイドライト（側灯）の良好な反射、及び低い抵抗の相乗効果ももたらす。

自動車ヘッドライト用途のために、ＬＥＤダイ１２は、ＹＡＧ蛍光体を備える青色放射ＬＥＤを含む白色光ＬＥＤであってよい。用途に応じて、他の種類のＬＥＤを用いてもよい。テールライトのために、赤色又は琥珀色ＬＥＤが用いられてよい。

実施例におけるＬＥＤダイ１２は垂直型であり、カソードとして作用する底部にある金属層と、アノードとして作用する頂部にあるより小さな電極とを備える。頂部にアノードを備え且つ底部にカソードを備える垂直型、頂部に両方の電極を備え且つ底部に金属熱パッドを備える横方向ＬＥＤを含む、他の種類のＬＥＤダイを用いてよい。フリップチップを用いてもよいが、底部電極への電気的な接続において追加的な複雑さがある。

単一のストリップ１４Ａ又は１４Ｂ上のＬＥＤダイ１２は、並列に接続される。なぜならば、それらの底部電極は、それらのそれぞれのストリップ１４に結合され(bonded)、それらの頂部電極は、金ワイヤ１６を介して、隣接するストリップ１４に結合されるからである。これも直列に接続されるべき並列のＬＥＤダイ１２のグループ（群）をもたらす。

２つのグループの並列接続されるＬＥＤダイ１２だけを図１に示しているが、単一のストリップ１４上に取り付けられる如何なる数のＬＥＤダイ１２があってもよく、ＬＥＤダイ１２のグループを直列に接続するために如何なる数のストリップ１４があってもよい。直列接続の数は、モジュールに亘る電圧降下に影響を及ぼす。モジュールに亘る最適な電圧降下及び用いられるＬＥＤダイ１２の数は、具体的な用途に依存する。

他の実施態様では、４個のグループのＬＥＤダイがあり、各グループは単一の銅ストリップ上に取り付けられ、各グループ中の３個のＬＥＤダイはストリップ上で並列に接続される。それらのグループは直列に接続される。その実施態様では、５個の銅ストリップが用いられる。

単一のストリップ上の又は単一の列内のＬＥＤダイは異なる色であってよい。例えば、幾つかのＬＥＤダイは、赤色光を発してよく、幾つかのＬＥＤダイは、琥珀色光を発してよく、幾つかのＬＥＤダイは、白色光を発するよう、蛍光体を備える青色ＬＥＤであってよい。単一のストリップ上のＬＥＤダイは、異なる波長、異なる色温度、又は異なるフラックスであってもよい。

ストリップ上の１個のＬＥＤダイがそのストリップ上の他のＬＥＤダイと異なり、異なる電圧降下を有するならば、それらのアノードワイヤ１６を異なる電圧に接続してよい。これはアノードワイヤを異なるストリップに接続することによって行われてよい。なぜならば、各ストリップは異なる電圧にあるからである。

１つの実施態様では、電源への接続のために、ストリップの端がモジュールの端子に接続される。そして、一部のＬＥＤダイをオンにし、他のＬＥＤをオンにしないよう、異なる組み合わせのストリップに電力を選択的に適用してよい。例えば、図１において、ストリップ１４Ａ及び１４Ｃに亘って電力を適用することは、全てのＬＥＤダイ１２をオンにするが、ストリップ１４Ａ及び１４Ｂのみに亘って電力を適用することは、ストリップ１４Ａに取り付けられるＬＥＤダイ１２のみをオンにする。同様に、ストリップ１４Ｂ及び１４Ｃに亘って電力を適用することは、ストリップ１４Ｂ上のＬＥＤダイ１２のみをオンにする。この技法を用いて単一のモジュールから異なる色放射を創り出し得るし、異なるストリップ上の色を選択的に組み合わせて広範囲の色を創り出してよい。直列に接続される如何なる数のグループのＬＥＤダイ１２（異なるストリップ上の各グループ）があってもよい。全てのＬＥＤダイが同じ色を発するならば、所望の輝度を達成するために、電力を異なる組み合わせのストリップに亘って選択的に適用してよい。

停止を示すための明るい赤色光、回転を示すために明るい琥珀色光、及び継続的にオンであるより少ない明るさの琥珀色光を発すべきテールライトの実施例では、停止があるときに赤色ＬＥＤダイを備えるストリップがオンにされ、回転があるときに全ての琥珀色ＬＥＤダイがオンにされ、且つ一部の琥珀色ＬＥＤダイのみが継続的にオンにされるよう、そのような赤色及び琥珀色ＬＥＤダイをそれぞれのストリップに取り付けてよく、電力を異なる組み合わせのストリップに亘って選択的に適用してよい。

異なる組み合わせのストリップ１４を通じて所要の電流を提供するドライバ２０を示している。

最終的に、ＬＥＤダイ１２及びストリップ１４は、様々な区画で透明な成形されたエポキシ鋳物２２内に包まれ、ＬＥＤダイ１２上のレンズのための任意的な開口を備える。鋳物２２は、機械的な支持、ＬＥＤダイ１２及びワイヤボンド１６(wire bond)の保護をもたらす。

他の実施態様では、異なる放射パターンを実現するために、並びに、機械的な支持、ＬＥＤダイ１２及びワイヤボンド１６の保護をもたらすために、鋳物２２を透明なカプセル材料(encapsulant)(一次光学(primary optics)）として直接的に特定の形状に形成することもできる。鋳物２２材料は、少なくとも５０％の良好な光透過率を有さなければならない。透明なカプセル材料は、ＬＥＤダイの一部又は全てのＬＥＤダイを覆い得る。好ましくは、透明なカプセル材料は、少なくとも２つのＬＥＤダイを覆う。リードフレーム上に多数の透明なカプセル材料を形成して、ＬＥＤダイを覆い、そして、光透過性の筐体を更に形成し得る。

図２は、ＬＥＤダイ領域内に熱伝導性の銀エポキシ２４を備える、図１のストリップ１４Ａのうちの１つのストリップの断面図である。エポキシ２４を印刷してよく或いは他の方法において堆積させてよい。

図３は、加熱硬化ステップの後に銀エポキシ２４を介してストリップ１４Ａに電気的に及び熱的に取り付けられるＬＥＤダイ１２を例示している。

図４は、ワイヤボンドのためにＬＥＤダイ１２の頂部電極に超音波結合される金ボール２６を例示している。類似の金ボールを隣接するストリップ１４Ｂに結合してよい。

図５は、上記で議論したような並列及び直列接続を創り出す、金ボール２６と隣接するストリップ１４Ｂとの間に超音波結合される金ワイヤ１６を例示している。

図６−７は、エポキシ鋳造ステップを簡略化するためにＬＥＤダイ１２が取り付けられるべき隆起区画を有する、リードフレームストリップ１４を例示している。ストリップ１４は、後のステップにおいてどこで屈曲が起こるべきかを定める押込み領域(indented areas)を有してもよい。

図８は、３個の銅ストリップ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのより大きな部分の上面図(top down view)であり、ストリップ１４Ａ上に（並列に接続された）６個のＬＥＤダイ１２を備え、ストリップＢ上に６個のＬＥＤダイ１２を備える。２つの組のＬＥＤダイ１２がワイヤ１６と直列に接続される。この段階で、リードフレームシート全体は、依然として無傷であり、おそらく数百のＬＥＤダイを支持する。他の実施態様では、４個のストリップ１４及び３個のグループのＬＥＤダイ１２があり、それらのストリップのうちの３個の上に４個のダイ１２が取り付けられる。

この時点で、単一のモジュール内でＬＥＤダイ１２を通じる電流を調整するために、電流コントローラ（図示せず）を各モジュールのストリップ１４に接続してよい。電流コントローラは、モジュールの異なる電力端子に接続される１つ又はそれよりも多くの抵抗器で構成されてよく、放射の輝度は、どの抵抗器が電流を伝導するかに依存する。逆電圧保護回路及びＥＳＤ保護をモジュール中に含めてもよい。

次に、一群のストリップ１４を機械的に一体に維持するために、透明なエポキシ鋳物２２（図１）をＬＥＤダイ１２及びストリップ１４の周りに成形してよい。

次に、リードフレームシートを切断して、個々のモジュールを分離する。

破線３２及び３４は、ストリップ１４がどこで曲げられて図９に示す三角形の形状を形成するかを例示している。図９は、鋳物２２を示していない。

図１０は、ストリップ１４Ｂの一部を例示しており、（並列に接続された）ＬＥＤダイ１２上に形成されたレンズ３８（一次光学）及び鋳物２２を示している。レンズ３８はＬＥＤダイ１２の上に成形されてよく、或いは、事前形成レンズが各ＬＥＤダイ１２の上に位置付けられ、ＬＥＤダイ１２をカプセル化するために透明なシリコーンで固定される。レンズが用いられるならば、鋳物２２はＬＥＤダイ１２のための開口を有してよい。レンズ３８又はカプセル材料の光透過率は、５０％を越えなければならない。

図１１は、図１０のモジュール部分の斜視図であり、２つのストリップ１４Ｂ及び１４Ｃを示している。

図１２は、図９の３個のストリップ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの断面端面図であり、２つのＬＥＤダイ上のレンズ３８及び鋳物２２は、直列に接続されている。

図１３は、図１２のモジュール部分の斜視図である。

図１４は、モジュール１０全体の側面図であり、ストリップ１４の部分の周りのエポキシ鋳物２２を示している。側面図は、ストリップ１４Ａを示している。ストリップ１４Ａの一端がコネクタ４０内に挿入され、コネクタ４０はその一端をストリップ１４Ａの他の部分に短絡させ、三角形の形状を維持する。ストリップ１４Ｂ及び１４Ｃの端は、それぞれのストリップの端をそれらのストリップの他の部分に短絡させ且つ三角形の形状を維持するために、同様にコネクタ４０内に挿入される。屈曲後にストリップの端をそのストリップの他の部分と短絡させることによって、電流はストリップに沿ってより均一に伝導される。コネクタ４０は、フランジの部分が製造業者によって噛み合わせられる(snapped together)ときに、ストリップ１４の部分を一緒に圧縮するフランジであってよい。幾つかの実施態様では、ストリップの両端を短絡させ、ストリップの両端のうちの一方を開放状態に維持することは必要でなく、それらは最終的にバルブ（電球）によって固定されてよい。

ストリップ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを通じる電流を調整するために、ストリップ１４Ａ及び１４Ｃは、電流コントローラ４２に接続される。１つの実施態様において、電流コントローラ４２は、電流を制限するための抵抗器及びＥＳＤ保護要素を含んでよい。モジュール１０がストップライト（停止ライト）及びテールライトの両方のために用いられる実施態様において、電流コントローラは、ストップライト機能のために第１の抵抗器を用いて電流（及びフラックス）の増大をもたらし、テールライト機能のために第２の抵抗器を用いて電流（及びフラックス）の減少をもたらす。

次に、保護のために、結果として得られる電気構造を透明なプラスチック又はガラスのバルブ４４内に配置する。或いは、結果として得られる電気構造を熱伝導性プラスチックで外側被覆（オーバーモールド）することもできる。非透明プラスチックが用いられるが、モジュール１０は、透明なカプセル材料の出光表面(out-light surfaces)が露出された状態でカプセル化されなければならない。バルブ４４の形状は、自動車ヘッドライト若しくはテールライトアセンブリにおける使用のための又は他の用途のための標準的なＴ２０バルブであってよい。バルブ４４の底部は、Ｔ２０ソケットのための標準的なリード(lead)をもたらすよう、ストリップ１４Ａ及び１４Ｃと接触する、電気コネクタを含んでよい。

図１５は、図１４のモジュール１０の簡略化された正面図である。バブル４４材料は、鋳物２２の出光表面が露出された状態で鋳物２２及びストリップｐ１４の周りに成形される、熱伝導性プラスチックであってよい。図１５の鋳物２２は、透明なカプセル材料として直接的に特定の形状に形成されて、異なる放射パターンを実現し、且つ、機械的な支持、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドの保護をもたらす。広い銅ストリップ１４は熱を分散させ、ＬＥＤダイを冷却する。バルブ４４は、均一な温度分配をもたらす。

他の実施態様において、バルブ４４は中空であり、空気が内側を流れるのを可能にする。ストリップ１４から熱を除去する空気循環のために、空気開口４５がバルブ４４の底部にあってよい。リード４６もストリップ１４をソケットに熱的に結合する。

バルブ４４がモジュール１０の電気部分を包んだ後に、バルブ４４自体がソケットのためのリードをもたらすならば、バルブ４４の底部から延びる如何なるリードフレームストリップ１４をも切断してよい。バルブ４４は、バルブ形態におけるＨシリーズ、Ｐシリーズ、Ｔシリーズ、Ｗシリーズ、又はＲシリーズの基準を満足するバルブであってもよい。異なる輝度が望ましいか或いは異なる色の組み合わせが望ましいならば、結果として得られるランプ（又はモジュール又はバルブ）は、２つよりも多くの端子を有してよい。

図１６−１８は、ストリップ１４が、抵抗器６０、ダイオード６１、及びコンデンサ６２を含む、異なる電子部品と繋げられて、電流駆動機能、逆極性保護機能、及びＥＳＤ保護を実現することを実証している。

ランプが差し込まれた後に、バルブ４４の底部より上のＬＥＤダイ１２の場所は、ヘッドライト又はテールライトのような、反射な空洞の焦点付近にあるように設定されてよい。

図１９−２０は、バルブ４４の光学中心を固定するための基準として熱伝導性プラスチック上に形成される機械的基準６３の実施例を示している。バルブ４４自体は、ソケットのためのリードをもたらす。バルブ４４が照明装置６４内に装着され或いは差し込まれる間に、バルブ４４の底部分にある機械的基準６３は、モジュール１０の光学中心と照明装置６４の光学中心を一致させる基準として取られてよい。機械的基準６３を透明なバルブ又はガラスバルブ上に形成することもできる。機械的基準６３は、楔形状又はスナップ継手(snap joint)であり得る。

図２１は、異なる放射パターンのためにＵ形状の曲げられた銅ストリップ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを例示する斜視図である。その場合には、ストリップを図１４及び１５に示す方法と同じ方法において取り付けてよい。

図２２は、図２１のストリップ１４の側面図である。

図１４及び図２１のモジュールは、ヘッドライト又はテールライトのためのような、放物線状反射器アセンブリにおける使用に特に適しており、その場合には、広い放射パターンが反射器によって前方方向に向けられる。

モジュールは比較的少ない部品を有し、その結果、信頼性の増大をもたらす。

直列及び並列の如何なる数のグループの如何なる数のＬＥＤダイ１２をも小さいモジュールサイズにおいて提供してよい。ＬＥＤダイ１２と銅ストリップ１４との間には断熱材料がなく、熱を比較的長く且つ広い銅ストリップ１４によって分散させる。循環空気又は熱伝導性バルブ４４材料は、ストリップの前部、後部、及び側部から熱を除去する。

図２３は、一組の銅ストリップ４７Ａ−４７Ｅの一部を例示しており、ストリップ４７Ａ−４７Ｅの上には、単一の列のＬＥＤダイ１２が取り付けられ、直列に接続されている（配線は示されていない）。並列における接続のために、より多くのＬＥＤダイ１２をストリップ４７上に取り付けてよい。銅ストリップ４７の熱降下(heat sinking)を犠牲にせずに、ＬＥＤダイ１２を共に近接して配置するために、ストリップ４７は長方形である必要がなく、ＬＥＤダイ１２の近傍において狭くされ、そして、冷却のために大きな表面積（表面領域）を備える高い熱質量をもたらすよう広げられる。ＬＥＤダイの面積は、ストリップ上にＬＥＤダイを取り付けるための最小の面積を意味する。２つの隣接するＬＥＤダイ１２の間の最小ピッチは、図２３に示すように、２ｍｍ以下である。ピッチは、２つの隣接するＬＥＤダイの中心の間の距離である。ストリップの面積及びＬＥＤダイの最小面積の関係は、以下の式を満足することができ、ここで、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、各ＬＥＤダイ１２についての最小面積を表し、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、熱放散のための各ストリップの面積を表している。

各列内のＬＥＤダイのコンパクトな配置の故に、それらの測光的及び電気的な特性は一緒に混ざり合う(merge together)ので、１個の列内で異なる種類のＬＥＤダイを用い得る。例えば、１個の列内に、異なる優勢波長（主波長）、異なる順電圧、又は異なるフラックスを備えるＬＥＤダイを形成し得る。１個の列内のＬＥＤダイの異なるビン(bins)（波長、電圧、フラックス）を組み合わせることによって、モジュールのためのコストを大いに減少し得る。

図２４は、円錐形の反射カップ５０が、図１からのような、銅ストリップ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ及びＬＥＤダイ１２を含む、ランプの他の実施態様を例示している。カップ５０は、反射壁５２を有する、熱伝導性セラミック又は絶縁層を備える金属であってよい。反射壁５２によって上向きに方向付けられる光線５３を示している。ＬＥＤダイ１２は、透明なカプセル材料５４又は蛍光体を含むカプセル材料によってカプセル化される。金属リード５６がストリップ１４Ａ及び１４Ｃから延び、熱伝導性ＰＣＢへの接続のためにカップ５０の底部で大きなパッド又はリード内に終端する。ストリップ１４は、カップ５０の上に熱を分散させ、ＬＥＤダイ１２から熱を除去し、反射器を提供する。

様々な実施態様において、ストリップ１４Ｃは、ＬＥＤダイ１２を相互接続するためにだけ用いられ、ヒートシンクのためにＬＥＤダイ１２のいずれをも支持しない。しかしながら、ストリップ１４Ａ及び１４Ｂも形成するリードフレームの部分を用いてＬＥＤダイ１２を相互接続することは便利である。幾つかの用途では、ストリップ１４Ｃ以外のインターコネクタ（相互接続部品）が用いられてよく、ストリップ１４Ｃは用いられない。

本技法を用いる他のランプ設計が想定される。

本発明の特定の実施態様を示し且つ記載したが、その最広義の特徴におけるこの発明から逸脱せずに変更及び修正を行ってよいことが当業者に明らかであり、従って、付属の請求項は、この発明の真正な精神及び範囲内に入るような全てのそのような変更及び修正を、それらの範囲内に包含するべきである。

Claims (21)

1. 少なくとも第１のストリップと、第２のストリップと、第３のストリップとを含む、複数の金属リードフレームストリップと、
   少なくとも１個の第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイであって、少なくとも１つの第１のＬＥＤダイの各々は、第１の電極と、第２の電極とを有し、少なくとも１つの第１のＬＥＤダイの前記第１の電極は、前記第１のストリップの頂部表面に電気的及び熱的に結合される、少なくとも１つの第１のＬＥＤダイと、
   少なくとも１つの第２のＬＥＤダイであって、少なくとも１つの第２のＬＥＤダイの各々は、第３の電極と、第４の電極とを有し、少なくとも１つの第２のＬＥＤダイの前記第３の電極は、前記第２のストリップの頂部表面に電気的及び熱的に結合される、少なくとも１つの第２のＬＥＤダイと、
   前記少なくとも１つの第１のＬＥＤダイ及び前記少なくとも１つの第２のＬＥＤダイのうちの少なくともいずれか２つのＬＥＤダイの上の光透過性筐体とを含み、
   前記少なくとも１つの第１のＬＥＤダイの前記第２の電極は、前記第２のストリップにワイヤ結合され、前記少なくとも１つの第２のＬＥＤダイの前記第４の電極は、前記第３のストリップにワイヤ結合され、前記少なくとも１つの第１のＬＥＤダイを前記少なくとも１つの第２のＬＥＤダイと直列に接続させ、
   前記第１のストリップ、前記第２のストリップ、及び前記第３のストリップのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの第１のＬＥＤダイ及び前記少なくとも１つの第２のＬＥＤダイを通じて電流を供給するよう、電源に電気的に連結されるように構成される、
   発光構造。
2. 前記光透過性筐体の透過率は、５０％以上である、請求項１に記載の発光構造。
3. 当該発光構造を電気的に制御するために、電気コントローラが前記ストリップのうちの少なくとも１つに連結される、請求項１に記載の発光構造。
4. 前記電気コントローラは、１つ又はそれよりも多くの抵抗器、コンデンサ、及び／又はダイオードを含む、請求項３に記載の発光構造。
5. 前記ストリップのうちのいずれか１つに連結されるＬＥＤダイのうちのいずれか２つは、異なる種類のＬＥＤダイであり、複数のＬＥＤダイが、前記ストリップのいずれか１つに取り付けられる、請求項１に記載の発光構造。
6. 前記ストリップのうちのいずれかは、少なくとも１つのＬＥＤダイが取り付けられるべき少なくとも１つの隆起区画を有する、請求項１に記載の発光構造。
7. 前記ストリップは、１つの列内の前記ＬＥＤダイ及び他の列内の前記ＬＥＤダイの頂部表面を異なる方向に向かせて所望の放出パターンを達成するよう、少なくとも前記ＬＥＤダイのいずれか２つの列の間で曲げられる、請求項１に記載の発光構造。
8. 前記ストリップは、三角形の形状を有するよう、前記光透過性筐体内で曲げられる、請求項７に記載の発光構造。
9. 前記少なくとも１つの第１のＬＥＤダイ及び前記少なくとも１つの第２のＬＥＤダイの列内の隣接するＬＥＤダイのうちのいずれか２つのＬＥＤダイの間のピッチは、２ｍｍ未満である、請求項１に記載の発光構造。
10. １つの列内のＬＥＤダイ及び他の列内のＬＥＤダイは、異なる種類のＬＥＤであり、１つよりも多くのＬＥＤダイが前記第１のストリップ及び前記第２のストリップに連結される、請求項１に記載の発光構造。
11. 前記ストリップの総面積は、前記ストリップに連結されるＬＥＤダイの総面積の少なくとも５倍である、請求項１に記載の発光構造。
12. 前記第１のストリップに連結される前記少なくとも１つの第１のＬＥＤダイの数は、前記第２のストリップに連結される前記少なくとも１つの第２のＬＥＤダイの数と異なる、請求項１に記載の発光構造。
13. 前記光透過性筐体は、少なくとも前記第１のストリップ及び前記第２のストリップを取り囲み且つ一緒に機械的に連結する材料を含む、請求項１に記載の発光構造。
14. 前記光透過性筐体は、ソケット端子への接続のためにそこから延びる電気端子を備えるバルブ形状を有する、請求項１に記載の発光構造。
15. 当該発光構造は、少なくとも４個のＬＥＤダイを含むモジュールを形成する、請求項１に記載の発光構造。
16. 当該発光構造は、少なくとも１２個のＬＥＤダイを含むモジュールを形成する、請求項１に記載の発光構造。
17. 当該発光構造は、バルブ形態におけるＨシリーズ、Ｐシリーズ、Ｔシリーズ、Ｗシリーズ、又はＲシリーズの基準を満足するバルブ内で用い得るモジュールを形成する、請求項１に記載の発光構造。
18. 前記バルブは、自動車のためにライトアセンブリ内で接続される、請求項１７に記載の発光構造。
19. 少なくとも第１のＬＥＤダイ及び少なくとも１つの第２のＬＥＤダイと直列に接続される追加的なＬＥＤダイを支持する追加的なストリップを更に含む、請求項１に記載の発光構造。
20. 第１のストリップと、第２のストリップとを含む、２つの金属リードフレームストリップと、
    複数のＬＥＤダイであって、各ＬＥＤダイが、第１の電極と、第２の電極とを有する、複数のＬＥＤダイと、
    前記ＬＥＤダイのうちの少なくともいずれか２つのＬＥＤダイの上の光透過性筐体と、
    前記ＬＥＤダイを通電するために前記第１のストリップと前記第２のストリップとの間に電流を供給するよう、電源に連結されるために少なくとも前記第１のストリップに接続される、電気リードとを含み、
    前記ＬＥＤダイの前記第１の電極は、前記第１のストリップに電気的に及び熱的に連結され、前記ＬＥＤダイの前記第２の電極は、並列に接続されるべき前記第２のストリップにワイヤ結合される、
    発光構造。
21. 前記複数のＬＥＤダイは、異なる種類のＬＥＤダイを含む、請求項２０に記載の発光構造。

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