KR101177937B1 - 중앙 옵티컬 광 가이드를 가진 led 램프 - Google Patents

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토마스 테스나우
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오스람 실바니아 인코포레이티드
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Abstract

LED 램프 어셈블리는 제 1 면 및 제 2 면을 가진 지지판으로 형성될 수 있다. 다수의 LED 광원이 지지판의 제 1 면에 배치 및 실장된다. 실장된 LED 광원에 이르기에 충분한 영역을 가진 입력단를 가지며 축 방향으로 연장하는 광 투과성 광 가이드는 LED 광원에 인접하게 배치되어 그로부터 방사된 광을 캡쳐한다. 광 가이드는 적어도 하나의 광 편향기를 갖는다. 광 가이드의 입력단은 상기 LED 광원에 의해 방사된 광을 수신하고, 편향 면이 광원인 경우 축에 대해 비스듬히 옆으로 투사가 나타나도록 이러한 광을 광 가이드를 통해 상기 편향기에 축 방향으로 전도한다.

Description

중앙 옵티컬 광 가이드를 가진 LED 램프{LED LAMP WITH CENTRAL OPTICAL LIGHT GUIDE}
도 1은 종래 기술의 필라멘트 램프의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 일부 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 서브-어셈블리의 사시도이다.
도 5는 LED 레이아웃, 광 파이프 및 광 방사기의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명에 사용할 수 있는 전기 콘택들 중 하나의 사시도이다.
도 7은 램프의 바람직한 실시예의 단면 개략도를 나타낸다.
도 8은 반사기 내의 LED 램프 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도 9는 일부가 떨어져 나간 LED 램프 어셈블리 및 반사기의 단면도를 나타낸다.
도 10은 도 9의 LED 램프 어셈블리의 일부 확대도를 나타낸다.
도 11은 도 9의 LED 램프 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 12는 광 가이드의 일 실시예에 의해 방사된 광 패턴의 도표를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 고체-상태 광원 12 : 베이스
14 : 서브-어셈블리 16 : 회로 보드
18 : 고체-상태 광원 28 : 광 파이프
33 : 덮개 34 : 광 방사기
36 : 플랜지 40 : 단자부
210 : 램프 어셈블리 212 : 지지판
214 : LED 광원 216 : 광 가이드
218 : 광 편향기 220 : 전기 입력 커플러
222 : 광학 하우징 238 : 입력단
248 : 원뿔 벽 250 : 콘
254 : 소켓 256 : 돌기
258 : 전력 콘택
본 발명의 기본 양상(들)은 LED LIGHT SOURCE MIMICKING A FILAMENTED LAMP라는 명칭으로 본 출원인에 의해 2002년 12월 9일자 제출된 동시 계류중인 출원 시리얼 번호 10/314,714호에 개시되어 있으며, 이로써 상기 출원의 출원일의 이익은 이 일부계속출원에 대해 청구된다.
본 발명은 전기 램프에 관한 것으로, 특히 광원으로서 LED를 사용하는 전기 램프에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 광학 하우징 내의 사용을 위한 LED 조명을 갖는 전기 램프와 관련된다.
고체-상태 조명, 예를 들어 발광 다이오드(이하, LED)가 긴 수명 및 충격 저항 능력으로 인해 공지되어 있다. 이들은 조명의 특별한 증폭 또는 반사가 불필요한 자동차의 하이 마운트 정지등으로서 잠시 사용되었다. 이전에는 후미등 유닛과 같이 다른 용도에 LED를 적합시키려는 시도가 있었지만, 이러한 시도들은 통상적으로 플라스틱 구슬에 싸인 LED를 평평한 표면에 붙였고, 이는 예를 들어 베이어닛(bayonet) 베이스의 원통 단부와 세트가 되었다. 배광(light distribution)을 위한 반사기에 빛이 거의 또는 전혀 조사되지 않았다. 대개, 이러한 디바이스들은 연방 규정을 만족시키지 않는다.
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 없애는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고체-상태 광원의 이용을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차 응용에 있어서의 고체-상태 광원의 이용을 향상시키는 것이다.
이러한 목적들은 본 발명의 한 형태에 있어서 보통은 필라멘트 램프들을 위해 준비된 기존 소켓들과 호환될 수 있는 고체-상태 광원의 제공에 의해 달성된다. 광원은 기계적으로 그리고 전기적으로 소켓에 적응하도록 형성된 중공 베이스를 포함하며, 중공 베이스와 협동하며 상기 중공 베이스에 꼭 끼워지도록 적응된 서브-어셈블리를 갖는다. 서브-어셈블리는 다수의 고체-상태 광원들을 가진 회로 보드를 포함하며, 다수의 고체-상태 광원들은 회로 보드의 한 면에 기계적으로 그리고 전기적으로 접속된다. 전기 회로와의 접속을 위해 회로 보드의 다른 면에는 2개의 전기 콘택들이 배치된다. 광 파이프가 다수의 광원들을 커버하며 거기서부터 단자 말단으로 연장된다. 단자 말단에 광 방사기가 부착되며 광-불투과성 덮개가 광 파이프를 둘러싼다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 광 방사기는 필라멘트 램프의 배광을 모사(mimic)하도록 형성되며 광 방사기의 중심선은 베이스로부터 필라멘트 램프의 중심선과 같은 거리이다. 이러한 진행은 고체-상태 광원이 통상적인 백열 램프의 배광을 모사할 수 있게 한다.
LED 램프 어셈블리는 제 1 면 및 제 2 면을 가진 열 전도 지지판으로 형성될 수 있다. 다수의 LED 광원들이 지지판의 제 1 면에 배치 및 실장된다. 실장된 LED 광원에 이르기에 충분한 영역을 가진 입력단을 가지며, 축 방향으로 연장되는 광 투과성 광 가이드가 LED 광원에 인접하게 배치되어 방사광을 캡쳐한다. 광 가이드는 말단 단부에 적어도 하나의 광 편향기를 갖고 있다. 광 가이드는 LED 광원에 의해 방사된 광을 수신하여, 이러한 광을 축에 대해 비스듬히 옆으로 투사하기 위한 편향기에 축 방향으로 전도한다.
본 발명의 그 밖의 추가 목적, 이점 및 가능성과 함께 본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 상술한 도면과 관련하여 다음의 개시 및 첨부된 청구항을 참조한다.
도 1을 참조하면, 자동차에 사용되는 종래 기술의 램프를 나타낸다. 램프(100)는 예를 들어 자동차 후미등에 사용되는 종류의 표준 소켓에 맞도록 형성된 베이스(110)를 갖고 있다. 광원(120)은 축(130)을 따라 배열된 필라멘트(125)를 가진 백열 전구이다. 축(130)의 높이는 램프가 사용되는 반사기에 효과적으로 결합하도록 설계된다. 전기 콘택들(140, 150)은 베이스(110) 바깥쪽에 끼워진다. 이러한 종류의 베이스 및 관련 백열 전구를 끼울 수 있는 무수한 소켓이 있다. 물론, 필라멘트가 한정된 수명을 갖기 때문에 전구는 교체 가능하다.
도 2를 참조하면, 보통은 필라멘트 램프(100)용으로 준비된 기존 소켓들과 호환될 수 있는 고체-상태 광원(10)을 나타낸다. 고체-상태 광원(10)은 보통 램프들(100)을 위해 준비된 기존 소켓들에 기계적으로 그리고 전기적으로 적응하도록 형성된 중공 베이스(12)를 포함한다. 서브-어셈블리(14)(도 4 참조)는 중공 베이스(12)와 협동하며 상기 중공 베이스(12)에 꼭 맞게 되어 있다. 서브-어셈블리(14)는 다수의 고체-상태 광원들(18)을 가진 회로 보드(16)를 포함하며, 다수의 고체-상태 광원들(18)은 회로 보드(16)의 한 면(20)에 기계적으로 그리고 전기적으로 접속된다. 바람직한 실시예에서 금속 코어 보드나 우수한 열 전도를 제공하는 다른 기판상에 LED 어레이가 실장된다. "칩 온 보드"와 같이 직접 그리고 부착된 LED 어셈블리(TOPLEDS)와 같이 간접적이지 않게 LED를 실장하는 것이 바람직하다. 직접 실장("칩 온 보드")은 보다 효율적인 열 싱크를 가능하게 하기 때문에 광 출력을 보다 크게 하거나 LED의 수명을 연장할 수 있다. 예를 들어, 회로 보드(16)와 전력 리드(22, 24)와의 열적 결합은 열 싱크를 제공할 수 있다. 회로 보드(16)에 형성된 전기 트레이스들은 회로에서 LED들을 연결하고 전력용 전기 콘택(22, 24)에 접속한다. LED들은 당업계에 공지된 바와 같이 투명 에폭시나 실리콘 코팅(도시 생략)으로 바람직하게 코팅된다. 코팅은 와이어 접속을 보호하고, 광 출력을 향상시킬 수 있으며 LED 칩으로부터 전도된 열을 확산시킬 수 있다. 코팅은 회로 보드(16)의 표면에 광 파이프(28)의 대응하는 공동에 맞도록 형성될 수도 있고, 코팅이 광 파이프(28)와 회로 보드(16)와 LED들 사이에 형성된 공동을 메울 수도 있다.
전기 회로와의 접속을 위해 회로 보드(16)의 다른 면(26)에는 2개의 전기 콘택들(22, 24)이 배치된다. 바람직한 전기 콘택(22, 24)들은 각각 긴 플랜지(36)를 가지며, 이는 회로 보드(16)의 한 면(26)에 부착된다. 바람직한 전기 콘택(22, 24)은 삼각형 세그먼트(38)와 같은 비교적 넓은 영역부를 포함하며, 이는 회로 보드(16)에 열 싱크를 제공한다. 이들은 플랜지(36) 각각에 매달려 있으며, 도시한 바와 같이 삼각형 세그먼트(38)의 정점으로부터 연장되는 단자부(40)를 포함한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 처음에 형성되는 단자부(40)는 베이스(12)의 밑바닥을 관통하여 돌출할 수 있도록 정점으로부터 수직으로 뻗어나온다. 서브-어셈블리(14)가 중공 베이스(12)로 싸인 후, 단자부(40)는 베이스(12)의 바깥 표면(41)에 위치하도록 젖혀진다. 넓은 삼각형 세그먼트(38)는 광원의 동작시 열 싱크 역할을 하여 발생된 열을 없애고 소켓으로 흩어지게 한다.
바람직한 실시예에서, LED 및 회로 트레이스를 지지하는 회로 보드(16)는 램프 베이스에서 광 파이프(28)와 열 싱크 수단 사이에 끼워진다. 광 파이프(28)는 다수의 광원들(18)을 커버하며 거기서부터 단자 말단(30)으로 연장된다. 바람직한 광 파이프(28)는 유리, 폴리카보네이트, 아크릴이나 임의의 적당한 플라스틱과 같이 광학적으로 투명한 재료로 형성된다. 일 실시예에서 광 파이프는 LED에 의해 발생되는 모든 광을 실질적으로 캡쳐하도록 LED를 둘러싸는 공동을 형성하는 하단 벽을 포함한다. 상기 벽은 또한 회로 보드(16)의 제 1 면과 일치할 수도 있다.
단자 말단(30)에 광 방사기가 부착되며 광-불투과성 덮개(33)가 광 파이프(28)를 둘러싸 고체-상태 광원에 의해 발생된 광이 광 방사기(34)를 통과하는 것 외에 광 파이프(28)를 빠져나가지 않게 한다. 광 방사기(34)는 바람직하게 광 파이프(28)와 동일한 재료로부터 선택되며, 성형되지 않는다면 광 파이프(28)의 원래 넓이와 같이 투명 아교로 접착시키는 등의 임의의 적당한 방법으로 광 파이프(28)에 부착될 수도 있다. 또한, 방사기(34)에는 도 5에 나타낸 바와 같이 나선형 홈(50)이나 마면(facet)이 형성되어 더욱 백열등의 스펙트럼 방사를 모사한다. 이러한 고체-상태 광원의 이점들 중 하나는 방사기(34)의 중심선(52)을 백열 전구(120)의 중심선(130)과 동일한 상대 높이에 위치시키는 것이다. 이는 고체-상태 광원이 백열등 대신 고체-상태 광원을 사용하고자 하는 종래의 시도에 의해 달성되지 않았던 램프 반사기의 모든 이점들을 이용할 수 있게 한다.
덮개(33)는 2개로 나눠진 반쪽 부분들로 이루어지거나 조가비와 같이 힌지되어 광 파이프(28), 회로 보드(16), LED(18) 및 콘택(22, 24)을 대부분 덮을 수 있다. 콘택(22, 24)은 처음에 수직인 다리(40)를 갖는다. 덮개(33)의 반쪽 부분들은 어셈블리에 접착되도록 서로 닫힌다. 콘택(22, 24)의 노출된 다리 단부(40)는 덮개(33) 및 하우징 면 위로 구부러져 램프 베이스 표면을 따라 축 방향으로 위치한다. 광 파이프(28)는 적어도 광 파이프(28)의 주 샤프트부를 따라, 발생된 광의 내부 전반사를 제공하도록 설계된다. 광 파이프(28)를 투과한 광은 필라멘트형 헤드부인 광 방사기(34)에서 방출된다. 덮개(33) 제작 방법이 많이 있다. 광 파이프, 회로 보드 상의 LED 및 전기 콘택들을 덮개로 둘러싸는 내부 어셈블리와 베이스를 어떻게 싸는지에 관한 설계 선택이 중요하다. 광원(10)을 소켓에 삽입하는데 도움이 되도록 덮개(33)의 바깥면은 도 2에서 참조부호(35)로 나타낸 바와 같이 널링(knurling)이나 페블링(pebbling)에 의해 거칠게 하는 것이 바람직하다.
도 7은 램프의 바람직한 실시예의 단면 개략도를 나타낸다. 전기 콘택(22, 24)은 전기 콘택용 회로 보드(16)의 제 2 면에 결합된다. 회로 보드(16)의 제 1 면(20)은 LED(18) 어레이를 지지한다. 표준 방사기, 이 경우에는 필라멘트의 특징을 모사하는 형태 및 위치를 갖는 광 방사기(34)가 끝 부분에 있는 광 파이프(28)가 LED를 둘러싸고 그로부터 뻗어나온다. 덮개(33)가 광 파이프(28)를 둘러싼다. 덮개(33)는 실질적으로 광이 모사되는 램프와는 다른 패턴으로 너무 빨리 나타나는 것을 막는다. 이 실시예에서 덮개(33)는 베이스(12)의 넓이와 같이 형성된다. 이 실시예는 회로 보드(16), 콘택(22, 24), 광 파이프(28) 및 선택적으로 방사기(34)의 서브-어셈블리를 형성함으로써 형성될 수 있다. 서브-어셈블리는 베이스 및 덮개를 형성하는 외곽에 삽입물로서 삽입 성형될 수 있다. 베이스 및 덮개를 형성하는 둘레 외곽은 접착, 음파 용접 또는 공지된 방법들로 비슷하게 조립된 여러 조각들과 같이 동일하게 조립될 수 있다. 콘택 단부(40)는 적절히 구부러지고 선택에 따라 필요하다면 방사기(34)가 부착된다.
도 8은 반사기의 LED 램프 어셈블리(210)를 나타낸다. 도 9는 일부가 떨어져 나간 LED 램프 어셈블리 및 반사기의 단면도를 나타낸다. LED 램프 어셈블리(210)는 지지판(212), 다수의 LED 광원들(214), 축 방향으로 연장되는 광 가이드(216), 광 편향기(218) 및 광학 하우징(222)용 전기 입력 커플러(220)를 포함한다.
지지판(212)은 일반적으로 제 1 면(224) 및 제 2 면(226)을 가지며 제 1 면(224)의 중심 영역에 다수의 LED 광원들(214)을 배치 및 지지하는 평평한 바디이다. 바람직한 지지판(212)은 우수한 열 전도 특성이 있어 다수의 LED 광원들(214)로부터 열을 전도하는 회로 보드로 형성된다. 대안으로, 지지판(212)은 구리, 알루미늄이나 LED 광원(214)의 전기 단락을 막도록 적어도 적절한 영역에서 전기적으로 절연되는 높은 열 전도성을 갖는 비슷한 재료로 형성될 수 있다. 지지판(212)은 또한, 경우에 따라 그리고 당업계에 공지된 바와 같이 LED 광원(214)에 대한 임의의 중간 전기 제어 회로에 또는 LED 광원(214)에 직접 전력을 공급하도록 배치 및 배열된 전기적으로 절연된 전기 회로 트레이스를 지지할 수 있다. 일 실시예에서 지지판(212)은 금속 피복형 인쇄 회로 보드였다. 바람직한 지지판(212)에는 광 가이드(216)의 실장 및 정렬을 돕는 통로를 형성하는 벽(228)이 형성된다. 지지판(212)은 광 가이드(216)가 반사기 또는 광학 하우징(222)으로 연장되도록 실장된다. 지지판(212)의 뒷면인 제 2 면(226)은 열 소산을 위해 외부 대기에 노출되는 것이 바람직하다. 당업계에 공지된 바와 같은 열 싱크 수단이 지지판(212)의 제 2 면(226)(뒷면 또는 바깥면)에 형성 또는 부착될 수 있다.
일반적으로 동일 방향(축(230))으로 배열 및 실장된 다수의 LED 광원들(214)이 지지판(212) 상에 지지된다. 바람직한 LED 광원(214)은 Osram Opto Semiconductor로부터 입수할 수 있는 고전력 백색 광 LED이다. 바람직하게 LED 광원(214)은 "칩 온 보드" 방식으로 지지판(212) 상에 직접 실장된 칩이다. 이는 지지판(212)에 최상의 열 전도를 제공하여, LED 광원(214)(칩)으로부터 최상의 광 방사를 제공한다. LED 광원(214)은 바람직하게 지지판(212)의 중간부에서 비교적 작은 영역을 커버하며 벽(228)에 의해 형성된 통로를 둘러싸는 클러스터와 같이 배열된다. 예를 들어, LED 광원(214)은 지지판(212) 상에 격자나 정사각형으로 또는 하나 이상의 동심원으로 배치될 수 있으며 통로 주위에 배치될 수 있다. LED 광원(214)은 지지판(212)의 중심부 주위에 빽빽하게 배치되고 통로 주위에 배치되는 것이 바람직하다. LED 광원(214)은 당업계에 공지된 바와 같이, 예를 들어 지지판(212) 상에 형성된 전기 전도성 트레이스에 의해 전기적으로 결합될 수 있다.
축 방향으로 연장되는 광 투과성 광 가이드(216)가 LED 광원(214) 위에 축 방향으로 정렬된다. 광 가이드(216)는 지지판(212) 및 LED 광원(214)으로부터 축 방향으로 뻗어나간다. 바람직한 광 가이드(216)는 가장 작은 수평 단면상 LED 클러스터 지름(234)의 2배 이상의 축 방향 길이(232)를 갖는다. 바람직한 광 가이드(216)는 입력단(238)을 가진 내부 반사 벽(236)을 가진 원통형 샤프트를 포함한다. 바람직한 원통 광 가이드(216)는 LED 광원(214)에 인접하게 위치하는 광 입력단(238)을 가진 원형 실린더이다. 바람직한 입력단(238)은 다수의 LED 광원들(214) 영역에 이르도록 축(230)을 가로지르는 충분한 면적으로 형성된다. 추가 LED들이 광 가이드 입력의 지름 바깥에 배치될 수도 있지만, 이러한 외부 장치들은 본 발명과 관계없는 것으로 이해한다. 광 가이드(216)에 공급하도록 클러스터화 된 LED 광원(214)에 의해 방사된 광이 전혀 없는 경우, 입력단(238)은 본체부를 받치도록 배치 및 구조화된다. 광 가이드(216)는 지지판(212)에 대해 확실히 고정되거나 고착될 수 있다. 부가적으로 바람직한 입력단(238)은 지지판(212)에 기계적으로 결합되도록 형성된다. 일 실시예에서 입력단(238)은 벽(228)에 의해 형성된 통로에 결합하거나 이를 통해 연장되도록 축 방향으로 뻗는 노즈(240)를 포함하였다. 노즈(240)를 통로 벽(228)에 결합함으로써 광 가이드(216)가 적소에 정렬 및 고정될 수 있다. 대안으로 광 가이드(216)는 나사, 리벳, 에폭시 또는 당업계에 공지된 다른 편리한 수단에 의해 지지판(212)에 고정될 수도 있다.
바람직한 입력단(238)은 또한 지지판(212)으로 폐쇄될 하나 이상의 리세스(242)로 형성됨으로써 지지판(212)과 광 가이드(216) 사이에 결과적으로 형성된 공동 또는 공동들에 하나 이상의 LED 광원(214)을 에워싼다. 일 실시예에서, 광 가이드(216) 주위의 에지(244)는 원통형 광 가이드(216)를 위한 외부 푸팅으로서 지지판(212)에 인접하고 지지판(212)에 접하여 광 가이드(216)를 떠받치도록 지지판(212)을 향해 연장됨으로써 광 가이드(216)를 견고하게 한다. 다수의 LED 광원들(214)을 둘러싸기에 충분한 체적을 갖는 (명료함을 위해 한쪽은 비어 있고 다른 한쪽은 에폭시(246)로 채워진 것으로 나타낸) 리세스(242)가 광 가이드(216)의 입력단(238)에서 노즈(240)와 주위 에지(244) 사이에 형성된다. 이어서 리세스(242)는 투명 에폭시(246)로 채워져 LED 광원(214)을 둘러싸고 또한 지지판(212) 및 광 가이드(216)를 고정시키거나 결합하며 LED 광원(214)과 광 가이드(216) 사이의 광 결합을 향상시킬 수 있다.
광 가이드(216)는 LED에 인접한 입력단으로부터 광학 하우징의 바디에 위치하는 말단 단부로 뻗어나오며, 바람직하게 광 가이드는 광학 하우징(222)의 초점으로 연장된다. 광 가이드(216)는 또한 광 가이드(216)에서 수신된 광을 일반적으로 축(230)을 가로지르는 방향으로 보내는 적어도 하나의 광 편향기(218)를 포함한다. 광 편향기(218)(또는 편향기들)에는 광 가이드(216)로 또는 광 가이드(216)를 따라 연장되는 하나 이상의 표면이 있어, 일반적으로 축 방향(230)으로 광 가이드(216)를 횡단하는 광을 가로채고, 이러한 가로챈 광이 광 가이드(216)를 떠나도록 축(230)에 (일반적으로 가로로) 비스듬하게 옆쪽으로 반사 또는 굴절시키며, 이러한 편향된 광을 LED 램프 어셈블리(210)가 조명하는 필드나 디바이스(222)에 투사한다. 바람직한 편향기(218)는 광 가이드(216)의 광 전도 경로 내에서 축(230)에 비스듬하고 광 가이드(216)의 투명 벽(236) 부분에 인접하게 연장되는 반사 표면 또는 굴절 표면을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 편향기(218)는 광 가이드(216)의 말단 단부에 형성된 동축 원뿔 리세스를 형성하는 원뿔 벽(248)을 포함한다. 원뿔 벽(248)은 광 가이드(216)를 횡단하는 광을 옆으로 반사시킨다. 축(230)에 대해 45°인 원뿔 벽(248)에 의해 방사광은 일반적으로 옆으로 90° 편향된다(90° 편향으로부터의 확장으로 이해). 일 실시예에서 장식용 반구체 돔을 가진 알루미늄 처리된 콘(250)이 원뿔 리세스에 등각으로 포개져 축 방향 광의 옆으로의 횡반사를 향상시킨다. LED 광원(214)에 인접하게 배치된 입력단(238)은 LED 광원(214)에 의해 방사된 광을 수신하여 이러한 광을 광 가이드(216)를 통해 편향기(218)로 전도한다. 편향기(218)는 광을 광 가이드(216) 또는 광 하우징(222)으로 비스듬하게 반사시킨다. 어셈블리는 LED가 마치 샤프트의 말단 단부에 있는 클러스터로서 집결된 것처럼 기능하며, 여기에 광학 하우징의 초점 포인트나 다른 원하는 광학적 위치가 배치되는 동시에, LED에서 발생된 열은 열 싱크 수단에 의해 외벽(지지판)에 물리적으로 인접함으로써 편리하게 소산된다. 광 가이드(216)를 형성하는데 있어서 광 가이드(216)의 지름과 축 방향 길이 및 편향 면(248)의 각도와 위치는 쉽게 변경될 수 있는 한편, 램프 구조의 나머지는 실질적으로 표준 단위로 유지된다. 이와 같이 하나의 기본 제품은 다양한 반사기나 광학 하우징용으로 쉽게 변경 또는 채용될 수 있다.
바람직한 입력 커플러(220)는 표준 전력 플러그(USCAR)를 수용하는 소켓(254)을 포함한다. 바람직한 커플러(220)는 소켓(254)에 지지되는 전력 콘택(258)으로부터 지지판(212)에 지지되는 회로 엘리먼트들에 형성된 전기 접속부로 연장되는 돌기(256)와 같은 전기 접속부를 갖는다. 예를 들어, 돌기(256)는 소켓(254)에서 지지판(212)으로 연장되도록 적절히 성형될 수 있다. 지지판(212) 쪽에 있는 러그(256)의 단부들은 스프링 콘택 단부로 형성되어 전기 트레이스에 접촉할 수 있다. 접촉 러그(256)는 지지판(212)에 형성된 전기 트레이스와 접촉함으로써 커플러(220)를 통해 지지판(212)을 지나 LED 광원(214)으로의 전기 접속을 완성할 수 있다. 입력 커플러(220)에는 지지판(212)의 에지(262)에 등각으로 꼭 맞는 슬롯, 갈라진 금이나 턱(260)이 형성될 수 있다. 나사, 리벳이나 다른 부착물이 사용되어 지지판(212)을 커플러(220)에 결합할 수 있다. 마찬가지로, 지지판(212) 및 커플러(220)에 대응하는 정렬 키가 형성되어 조립시 그리고 그 후 당업계에 공지된 바와 같이 적절한 정렬을 위해 서로 정렬 및 고정될 수 있다.
지지판(212)은 아교나 비슷한 접합 재료 또는 방법으로 광학 하우징(222)의 뒷면에 결합될 수 있다. 하나의 바람직한 방법은 지지판(212)의 안쪽 면(224)에 양면 테이프(264) 링을 붙이는 것이다. 테이프(264)는 광학 하우징(222) 뒷면의 대응하는 표면에 붙여져, 반사기(222)에 대해 바람직한 광학적 위치에 램프 어셈블리(210)를 배치할 수 있다. 양면 테이프(264)는 결합 수단과 시일의 역할을 모두 한다. 예를 들어 양면 테이프를 뚫고 연장함으로써 지지판(212)과 광학 하우징(222)에 접촉하는 테이프(264)를 누르는데 도움이 되는 리벳이나 나사(266)와 같은 부가적인 기계적 커플러가 사용되어 지지판(212)을 광학 하우징(222)에 결합할 수도 있다.
또한, 지지판(212)과 광학 하우징(222) 사이를 둘러싸거나 그 사이로 연장되도록 지지판(212)에 또는 지지판(212)을 따라 또는 광학 하우징(222) 상에 결합 벽(268)이 형성되어 광학 하우징(222)의 표면과 등각으로 결합할 수도 있다. 예를 들어, 광학 하우징(222), 반사기 또는 램프에 의해 조명되는 비슷한 바디의 표면과 일치하는 상부 에지를 갖도록 광 가이드(216)의 원주 둘레로 연장되며 회로 보드와 결합되는 결합부가 형성될 수 있다. 주위 벽(268)은 광학 하우징(222)에 접착, 음파 용접, 나사 결합, 리벳 결합 또는 비슷한 방식으로 결합될 수 있다. 주위 벽(268)은 부착을 위한 벽(228)으로부터 광학 하우징(222)으로 연장되는 기계적 커플러를 지지하도록 형성될 수 있다. 회로 보드 및 주위 벽(228)은 회로 엘리먼트들, 예를 들어 램프 어셈블리를 전기적으로 제어하기 위해 지지판(212)에 부착된 표면 실장 디바이스들을 보유하기에 충분하며 지지판(212)에 인접한 공동을 형성한다.
일 실시예에서 광 가이드는 원형 실린더형 투명 아크릴 튜브였다. 폴리카보네이트가 사용될 수도 있다. 튜브는 말단 단부에 형성된 동축 45°원뿔 리세스를 갖는다. 원형 실린더는 지름이 8㎜이고 지지판으로부터 24㎜ 연장되였다. 금속화된 콘이 원뿔 리세스에 배치되어 광 편향기 역할을 하였다. 실린더 밑부분으로부터 지름 1㎜, 길이 4㎜의 노즈가 돌출하였다. 노즈에 인접하게 리세스된 링이 지지판 상의 원 둘레에 등각으로 실장된 8개의 LED 칩을 둘러싼다. 지지판에 형성된 트레이스 회로들이 8개의 LED 칩에 전기적으로 결합된다. 광 가이드 실린더는 축에 대해 20°(지지판에 대해 70°) 경사져 광을 광 가이드 실린더 위로 편향시킨다. 광 가이드 실린더는 약 24㎜의 광학적 공동 길이를 갖는다. 지지판을 관통하는 중앙 통로 주위에 원으로 배열된 8개의 LED 형판이 있다. LED 원은 약 4㎜의 지름(LED 중심에서 LED 중심)을 갖는다. LED는 한 면이 약 0.5㎜이다. 지지판은 약 80㎜의 지름을 갖는 원이다. 지지판을 반사기에 나사 결합하기 위해 6개의 등간격 나사 홀이 펼쳐진다. 회로 보드를 소켓 어셈블리에 부착하기 위한 2개 이상의 나사 홀이 있다. 결과적인 램프 어셈블리는 광 가이드 없는 램프보다 광 투사에 약 72% 광 효율적이며, 대부분의 광이 축으로부터 위로 측정된 30° 내지 120°로 비스듬하게 대략 방사상으로 흩어지고, 대부분의 광이 45° 내지 90°로 방사된다. 도 12는 광 가이드의 일 실시예에 의해 방사된 광 패턴의 도표를 나타낸다.
광 가이드는 다양한 방식으로 회로 보드에 부착된다. 광 가이드는 회로 보드에 형성된 통로로 연장되며 회로 보드에 가압 피팅에 의해 기계적으로 결합하며, 리벳 링에 의해 덮여지고, 회로 보드에 접착되거나 비슷하게 적소에 포착된다. 비슷하게, 결합부는 회로 보드의 통로를 통해 광 가이드로 연장할 수 있다. 연장되는 기계적 커플러는 회로 보드에 형성된 통로를 통해 연장되며 광 가이드에 기계적으로 결합하여 광 가이드를 회로 보드에 고정시킨다. 예를 들어, 기계적 커플러는 광 가이드에 축 방향으로 결합된 나사 커플러일 수도 있다. 광 가이드 및 회로 보드는 적절한 광 출력을 위해 서로 정합될 수도 있다. 예를 들어, 기계적 정합 수단이 광 가이드 및 회로 보드에 형성될 수도 있다. 이러한 수단들은 제 1 정합 수단이 제 2 정합 수단에 적절히 결합할 경우 회로 보드에 대한 광 가이드의 선호되는 정합을 이루는 대응하는 기계적 결합 수단들을 갖도록 구조화된다. 예를 들어 한쪽에는 돌기가 다른 쪽에는 홀이 사용될 수 있다. 혹은, 광 가이드와 회로 보드 사이의 기계적 결합이 정합 수단을 가질 수도 있다. 예를 들어, 광 가이드는 원형이 아닌 축 방향 돌출부를 갖고, 회로 보드는 그에 대응하는 형상의 통로를 가져 원형이 아닌 돌출부를 꼭 맞게 수용함으로써 원형이 아닌 돌출부가 상기 형상의 통로에 적절히 결합할 경우 회로 보드에 대한 광 가이드의 선호되는 정합을 이룰 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로 고려되는 것을 도시 및 설명하였지만, 첨부된 청구항에 의해 정의된 발명의 범위를 벗어나지 않으며 다양한 변형 및 개조가 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명에 의하면, 고체-상태 광원의 이용이 향상된다.

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  10. LED 램프 어셈블리로서,
    제 1 면 및 제 2 면을 가진 열 전도 지지판;
    상기 지지판의 상기 제 1 면에 배치 및 실장된 다수의 LED 광원들; 및
    상기 실장된 LED 광원들에 이르는 영역을 가진 입력단 및 적어도 하나의 광 편향기를 가지며 축 방향으로 연장되는 광 투과성 광 가이드 ? 상기 입력단은 상기 LED 광원들에 인접하게 배치되어 상기 LED 광원들에 의해 방사된 광을 수신하고, 이러한 광을 상기 광 가이드를 통해 상기 편향기에 축 방향으로 전도하여 상기 축에 대해 비스듬히 옆으로 투사되도록 함 ?
    를 포함하고,
    상기 지지판은 회로 보드로 형성되고, 상기 지지판의 상기 제 2 면은 외부 대기에 노출되고, 상기 지지판은 통로를 형성하는 벽을 갖도록 형성되어, 상기 광 가이드의 일부가 상기 통로 안으로 연장되게 하고 상기 회로 보드에 기계적으로 결합되게 하는,
    LED 램프 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 가이드의 상기 입력단은 상기 LED 광원들을 둘러싸기 위한 체적의 리세스를 포함하는,
    LED 램프 어셈블리.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 가이드의 전도 바디는 내부 반사 벽을 가진 원통형 샤프트를 포함하는,
    LED 램프 어셈블리.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 편향기는 상기 광 가이드의 광 전도 경로 내에서 상기 축에 대해 비스듬히 연장되며 상기 광 가이드의 투명 벽 부분에 인접한 반사 면을 포함하는,
    LED 램프 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 편향기는 상기 광 가이드의 말단 단부(distal end)에 형성된 원뿔 리세스를 포함하는,
    LED 램프 어셈블리.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 편향기는 상기 광 가이드의 말단 단부에 형성되고 반사 재료로 코팅된 원뿔 리세스를 포함하는,
    LED 램프 어셈블리.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 LED 램프 어셈블리는 소켓부를 포함하는 입력 커플러를 포함하며, 상기 커플러는 상기 소켓에 지지된 콘택들로부터 상기 지지판 상에 지지된 회로 엘리먼트들에 이루어진 전기 접속부들로 연장되는 전기 접속부들을 갖는,
    LED 램프 어셈블리.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 LED 램프 어셈블리는 상기 광 가이드의 원주 둘레로 연장되는 벽을 포함하면서 상기 회로 보드와 결합되는 하우징을 포함하며, 상기 벽은 부착을 위해 상기 벽으로부터 광학 하우징으로 연장되는 기계적 커플러를 추가로 지지하는,
    LED 램프 어셈블리.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 벽과 회로 보드는 상기 램프를 전기적으로 제어하기 위한 회로 엘리먼트를 보유하기 위한 공동을 형성하는,
    LED 램프 어셈블리.
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  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 가이드의 일부는 상기 회로 보드에 형성된 통로로 연장되며 상기 회로 보드에 접착되는,
    LED 램프 어셈블리.
  21. 제 10 항에 있어서,
    기계적 커플러의 일부가 상기 회로 보드에 형성된 통로를 관통하여 연장되며 상기 광 가이드에 기계적으로 결합하여 상기 광 가이드를 상기 회로 보드에 고정시키는,
    LED 램프 어셈블리.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 기계적 커플러는 상기 광 가이드에 축 방향으로 결합된 나사 커플러인,
    LED 램프 어셈블리.
  23. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 가이드는 제 1 기계적 정합 수단(registration feature)을 갖고, 상기 회로 보드는 대응하는 제 2 기계적 정합 수단을 가져서, 상기 제 1 정합 수단이 상기 제 2 정합 수단에 맞물릴 경우 상기 회로 보드에 대한 상기 광 가이드의 정합을 이루는,
    LED 램프 어셈블리.
  24. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 가이드는 원형이 아닌 축 방향 돌출부를 갖고, 상기 회로 보드는 대응하는 형상의 통로를 가져 상기 원형이 아닌 돌출부를 수용함으로써, 상기 원형이 아닌 돌출부가 상기 형상의 통로에 맞물릴 경우 상기 회로 보드에 대한 상기 광 가이드의 정합을 이루는,
    LED 램프 어셈블리.
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