KR101410950B1 - Ｌｅｄ 소켓 및 교체가능한 ｌｅｄ 조립체들 - Google Patents

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Abstract

LED들을 해제가능하게 장착하기 위한 소켓 장치들 및 이러한 소켓들을 이용하는 광 설치물들 또는 조립체들이 설명된다. 소켓 장치들은 오리지널 LED를 더 밝은 교체물로 교체하기 위해, LED의 색상을 변경하기 위해, 단일 LED를 다수 칩 LED로 교체하기 위해, 손상되거나 소진된 LED를 새로운 LED로 교체, 등을 위해 LED들의 교체를 용이하게 한다. 복수의 LED들을 갖는 또 다른 조립체들에서, 용이한 해제 소켓들의 사용은 LED 또는 LED들의 선택적인 교체를 용이하게 하고 이러한 유닛들의 유연성을 크게 강화시킨다.
소켓 장치, 칩 LED, 스프링 바이어스 트레이, 고정 메커니즘

Description

ＬＥＤ 소켓 및 교체가능한 ＬＥＤ 조립체들{LED SOCKET AND REPLACEABLE LED ASSEMBLIES}
본 발명은 일반적으로 LED들을 장착하기 위한 개선된 방법들 및 장치에 관한 것이고, 특히, LED들이 해제가능하게 장착되고 쉽게 교체되도록 허용하는 개선된 LED 소켓들 및 소켓들을 활용하는 LED 조립체들(LED assemblies)에 관한 것이다.
많은 통상적인 장착 장치들에서, LED들은 장착 조립체 또는 마운트에 장착된 다음, 리플로우(reflow) 표면 장착 기술들을 이용하여 인쇄 회로 기판에 납땜된다. 이러한 장치들에서, 결함이 있거나 소진된 LED를 제거 및 교체하기 위해, 또는 하나의 LED를 또 다른 LED로 바꾸기 위해, 오리지널 LED 마운트를 그의 녹는 포인트의 적소에 유지하는 땜납을 가열한 다음 오리지널 LED 마운트를 제거하고, 기판을 세정한 다음, 교체 LED 마운트를 적소에 다시 납땜하는 것이 필요하다. 대안적으로, LED를 완전히 교체하는 단계를 회피하기 위해 완전히 새로운 교체 기판이 이용될 수 있다. 이들 접근법들 모두는 교체의 용이성, 비용 등에 대해 결점들을 가지고 있다.
일 대안적인 접근법에서, LED는 표준 백열광 전구 소켓에 적합한 스레디드 슬리브(threaded sleeve)에 장착되었다. 이러한 장치는 평균 소비자에게 직관적으 로 명백한 방식으로 쉽게 교체되는 이점을 갖지만, LED 광원의 작은 규모의 이점을 취하는 조명 설치물의 최적 설계를 방지할 수 있는 상대적으로 거대한 폼 팩터(form factor)를 갖게 된다. 그것은 상대적으로 높은 비용을 또한 가질 것이다.
부가적으로, 다수의 LED들을 갖는 LED-기반 설치물들이 개발되어 더욱 유행하게 된다. 이들 설치물들은 통상적으로 개별 LED들을 교체하기에 충분히 쉽고 비용 효과적인 메커니즘(mechanism)을 갖지 않는다.
이러한 애플리케이션들(applications) 및 다른 애플리케이션들에서, 본 발명자들은 개별 LED들이 설치물 내에 쉽게 교체되도록 허용하기 위해 개선된 장착 장치를 제공하는 것이 매우 바람직하다는 것을 인식하였다. 예를 들면, 설치물의 휘도, 색상 등을 변경하기 위한 바램 또는 고장으로 인해 LED들을 교체하는 것이 또한 바람직할 수 있다.
아래에 더욱 상세히 다루는 바와 같이, 본 발명자들은 광범위한 애플리케이션들 및 콘텍스트들(contexts)에서, 열 및 땜납, 또는 수정된 백열 전구 스레디드 접속기와 같은 인공 개조 패키징 장치의 사용 없이 LED들의 용이한 교체를 허용하는 개선된 장착 장치가 매우 바람직하다는 것을 또한 인식하였다.
일 양태에 따라, 본 발명은, LED 칩을 포함하는 LED 램프를 패키지로 해제가능하게 장착하기 위한 소켓으로서, LED 램프 상에 램프 전력 접촉들을 접촉하고 LED 칩에 전력을 공급하기 위한 소켓 전력 접촉들; 및 작동 동안 소켓 전력 접촉들을 램프 전력 접촉들과 전기적인 접촉하여 유지하고 LED 램프를 교체하기를 원할 때 LED 램프가 쉽게 제거 및 교체되도록 허용하기 위한 메커니즘을 포함하는, 상기 소켓을 다룬다.
또 다른 양태에 따라, 본 발명은 인쇄 회로 기판; 및 인쇄 회로 기판 상에 물리적으로 장착되고 전기적으로 접속된 복수의 LED 램프 소켓들로서, LED 램프 소켓들은 열, 땜납 또는 보통의 손 압력 이상의 물리적 힘을 사용하지 않고 LED 램프 소켓들에 LED 램프들의 용이한 삽입 및 제거를 위한 해제가능한 메커니즘을 제공하는, 상기 복수의 LED 램프 소켓들을 포함하는, LED 조명 모듈을 다룬다.
또 다른 양태에 따라, 본 발명은 전력을 턴 온(turn on) 및 턴 오프(turn off)하기 위한 전력 스위치; 쉽게 해제가능한 LED 램프 소켓; LED 램프; 및 하우징(housing)을 포함하는, 교체가능한 LED 램프를 갖는 휴대가능한 개인용 LED 광을 다룬다.
본 발명의 더욱 완전한 이해, 뿐만 아니라 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명과 첨부 도면들로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 인쇄 회로 기판 상에 장착하기 위해 적합한 통상적인 종래 기술의 LED 램프의 각각의 상면 투시도, 상면도 및 하면도.
도 2a는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 것과 같은 LED 램프를 용이하게 삽입 및 제거하기 위한 소켓의 제 1 실시예의 투시도.
도 2b는 소켓의 적소에 LED가 없는 상면도.
도 2c는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 것과 같은 적소에 LED를 갖는 소켓의 측 면도.
도 2d는 소켓의 하부 장착 표면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 소켓을 이용하는 휴대가능한 배터리 동작 광 또는 플래시광을 도시한 도면.
도 4a는 대안적인 스프링 장치를 이용하는 소켓의 제 2 실시예의 측면도.
도 4b는 대안적인 스프링의 또 다른 상세들을 도시한 도면.
도 5a는 하부 접촉 장치를 이용하는 소켓의 제 3 실시예의 측면도.
도 5b는 소켓에 이용하기 위한 접촉들을 갖는 스프링의 또 다른 상세들을 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 소켓의 제 4 실시예의 전면도 및 측면도.
도 7a 및 도 7b는 클램프 및 고정 장치를 이용하는 소켓의 제 5 실시예의 전면도 및 측면도.
도 8a 및 도 8b는 다수의 칩 LED에 대한 소켓의 제 6 실시예의 상면도 및 측면도.
도 9a 및 도 9b는 다수의 칩 LED에 대한 소켓의 제 7 실시예의 상면도 및 측면도.
도 9d는 다수의 칩 LED의 접촉들의 하면도.
도 10a 내지 도 10c는 다수의 칩 LED에 대한 소켓의 제 8 실시예의 전면도, 상면도 및 측면도.
도 11은 본 발명에 따른 복수의 소켓들 및 다수의 LED들을 갖는 제 1 예시적 인 LED-기반 조명 설치물을 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 복수의 소켓들 및 다수의 LED들을 가진 제 2 예시적인 LED-기반 조명 설치물을 도시한 도면.
도 13a 및 도 13b는 다른 예시적인 대안적인 실시예들을 도시한 도면들.
도 14a 및 도 14b는 인쇄 회로 기판 상에 장착하기 위해 적합한 제 2 통상적인 종래 기술의 LED 램프의 각각의 측면도 및 상면도.
도 15a는 LED 램프가 적소에 없는 도 14a 및 도 14b에 도시된 것과 같은 LED 램프를 용이하게 삽입 및 제거하기 위한 소켓의 상면도.
도 15b는 적소에 있는 LED 램프를 갖는 소켓의 측면도.
도 16a 및 도 16b는 도 14a 및 도 14b의 것과 같은 LED 램프와 함께 이용하기 위한 클램프 및 고정 장치를 이용하는 소켓의 또 다른 실시예의 전면도 및 측면도.
LED들은 하나의 LED를 또 다른 LED로 교체하는 것이 바람직한 광범위한 조명 애플리케이션들(lighting applications)에서 이용될 수 있다. 예를 들면, LED 플래시광과 같은, 배터리로 동작되는 개인 및 휴대가능한 광들에서, 예를 들면 오리지널 LED를 더 밝은 교체 LED, 상이한 색상을 갖는 LED, 또는 오리지널 LED가 손상되거나 소진된 경우에는 새로운 것으로 교체하는 것이 바람직할 수 있다. 유사하게, 광부들, 치과의사들, 보석 세공인들, 외과 의사들 등에 의해 사용된 헤드램프들에서, 유사한 변화들을 만드는 것이 바람직할 수 있다. 게다가, 다수의 LED들을 갖는 LED-기반 조명 설치물들 또는 조립체들에서, 본 발명에 따른 LED 소켓들은 설치물의 휘도 또는 색상 등을 변경하려는 바램, 고장으로 인해 개별 LED들 또는 다수의 칩 LED들이 쉽게 교체되도록 허용하기 위해 유리하게 이용될 수 있다. 이들 예들은 단지 예시적일 뿐이고, 본 발명의 교시들(teachings)은 하나의 LED 또는 다수의 칩 LED를 쉽게 제거하고 또 다른 것으로 교체하기 원하는 광범위한 애플리케이션들 및 콘텍스트들에서 이용될 수 있음이 인식될 것이다.
도 1a 내지 도 1c는, Cree, Incorporated에 의해 제조된 LED 제품들의 XLamp
Figure 112009039730870-pct00001
7090 XR-E 시리즈에 의해 이용된 것과 같은, 표준 LED 패키징 장치를 도시한 도면들이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 패키징된 LED 램프(100)는 렌즈(102), 반사기(104) 및 장착 기판(106)을 포함한다. 장치(100)는 LED, LED 램프 또는 램프로서 또한 언급될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, LED 칩(108)은 기판(106) 상의 전기적인 접촉 스트립들(114 및 116) 각각에 결합 배선들(110 및 112)에 의해 전기적으로 접속되고, 기판(106)은 내열성(flame resistant)(4)(FR4) 기판과 같은, 인쇄 회로 기판이 적합할 수 있다. 전력이 접촉들(114 및 116)을 통해 인가될 때, 칩(108)은 발광한다. 칩(108)은 수평 배열을 갖는 칩에 대해 2개의 상부 접촉들을 갖는 것으로서 도시되어 있다. 그러나, 당업자에 의해 이해된 바와 같이, LED가 수평 또는 수직 배향을 가지거나 플립 칩(flip chip)이 장착되는 경우에는 대안적인 LED 칩들 및 칩 장착 장치들이 가능하고, 본 발명에 따른 소켓들이 적절하게 구성될 수 있다. 반사기(104)는 상향으로 발광하게 하도록 도우고, 렌즈(102)는 발광된 광에 초점을 맞춘다. 칩(108)은 기판(106)의 상부 표면(118) 상에 열 결합제로 열 적으로 장착된다. 도 1c는 기판(110)의 하부 표면(120), 및 LED 제품들의 XLamp 7090 XR-E 시리즈에 대한 대표 치수들과 함께 전기적인 접촉들(114 및 116)을 도시한 도면이다. 9.0mm는 1cm보다 약간 더 작고 1인치의 약 1/3임을 알 것이다. 결과적으로, XLamp
Figure 112009039730870-pct00003
LED 제품들 및 다른 유사한 제품들은 통상적인 백열 전구들에 비해 작은 폼 팩터를 가짐을 알 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 소켓(200)의 일 실시예를 도시한 도면들이다. 소켓(200)에서, 트레이(202)는 4개의 포인트 접촉들(206) 바로 아래의 스프링(204)에 의해 지지된다. 램프(100)와 같은, LED 램프가 트레이(202)의 상부로 삽입될 때, 스프링(204)은 소켓 포인트 접촉들(206)에 대해 램프 접촉들(108 및 110)을 바이어스한다(bias). 소켓(200)은, LED 장착 장치, 마운트, 또는 도 1a 내지 도 1c의 램프(100)와 같은, LED 램프와 함께 이용하도록 설계된다. 예를 들면, 기판(106)이 도 1c에 도시된 바와 같이 9mm x 7mm의 외부 치수들을 갖는다면, 트레이(202)는 램프(100)를 적소에 유지하는 것이 바람직한 경우에 9mm x 7mm보다 약간 더 큰 내부 치수들을 가질 수 있다. 그러나, 트레이 또는 지지부(202)는 실시예에 따라 LED 램프(100)보다 작은 치수들을 가질 수 있다. 예를 들면, LED 램프 하부 표면보다 작은 플랫 푸셔 플레이트(flat pusher plate)가 적합하게 이용될 수 있다. 더 작거나 더 큰 트레이들이 상이하게 치수화된 LED 램프들로 용이하게 설계될 수 있음이 인식될 것이다. 부가적으로, 트레이 삽입은 더 작은 LED 램프들을 수용하도록 이용될 수 있어서, 이러한 램프들은 소켓(200)과 함께 쉽게 이용될 수 있다. 열 결합제는 트레이(202)의 상부 표면과, 램프(100)와 같은, 램프의 하부 표 면(120)과 같은 하부 표면 사이의 양호한 열 접촉을 보장하도록 이용될 수 있다. 도 2b의 소켓(200)의 상면도에 도시된 바와 같이, 트레이(202)의 상부 표면은 램프(100)에 의해 생성된 열의 열 소실을 제공하기 위해 FR4 기판 상에서 구리가 되는 것이 적합할 수 있다. 대안적으로, 알루미늄 또는 어떤 다른 열 소실 재료가 이용될 수 있거나, 트레이(200) 상 및/또는 이를 통한 비아들(vias) 또는 경로들과 같은, 열 소실 엘리먼트들(elements)을 갖는 어떤 다른 재료가 이용될 수 있다.
도 2c는 적소에 램프(100)를 갖는 소켓(200)을 도시하고, 도 2d는 소켓(200)의 하부 표면(215)의 상세들을 도시한다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 하부 표면(220)은 대응하는 접촉 스트립들(214 및 216)을 갖는 LED 램프(100)의 하부 표면과 동일하고, 도구들의 사용, 열의 애플리케이션 등이 없이 손으로 램프(100)를 쉽게 교체할 수 있는 것이 바람직한 애플리케이션들에서, 램프(100)를 갖는 소켓(200)이 독립형 램프(100)에 대해 직접 제조 교체될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 적소에 램프(100)를 갖는 소켓(200)은 종이 테이프 릴에서 대규모로 공급될 수 있다. 도 2d에 소켓(200)이 LED 램프(100)의 하부 표면(120)과 동일한 하부 표면(220)을 갖는 것으로서 도시되지만, 다른 하부 장착 표면들은 원하는 대로 다른 애플리케이션들 및 콘텍스트들에 대해 적합하게 이용될 수 있음이 인식될 것이다.
도 2c에 더 도시된 바와 같이, 소켓(200)은 포인트 접촉들(206)의 외부 표면들 상에 선택적인 비-도전성 코팅(222)을 더 포함할 수 있다. 이러한 코팅은 칼라(collar)(104)가 알루미늄과 같은 도전성 재료이거나, 소켓(200)의 외부가 접촉 들이 짧아질 수 있는 임의의 아이템(item) 또는 다른 구성요소들에 아주 근접한 경우에 바람직할 수 있다. 또한, 지지부 또는 트레이(202)는 돌출부(224a) 또는 리세스(224b)와 같은, 프로퓨전들(profusions) 및/또는 리세스들을 선택적으로 포함할 수 있고, 이들은 램프(100) 상의 대응하는 리세스들 및/또는 돌출부들과 쌍을 이룸으로써 적소에 램프(100)를 정렬하거나 유지하도록 돕는다. 돌출부(들) 및/또는 리세스(들)는 램프(100)에 전력을 공급하기 위한 전기적인 접촉을 정렬하고 유지하도록 돕기 위해 램프(100) 및 소켓(200) 상의 접촉 구조와 또는 접촉 구조의 부분과 통합될 수 있다.
램프(100)와 같은 제 1 LED 램프가 유사한 치수의 제 2 LED 램프와 쉽게 교체될 수 있는 방법의 일례로서, 사용자는 사용자의 손가락으로 트레이(202)를 누를 수 있고, 트레이(202)를 슬라이딩 아웃함으로써 제 1 LED 램프를 제거할 수 있고, 제 2 램프를 그 장소에 슬라이딩할 수 있다. 사용자의 손가락을 제거한 후에, 스프링(204)은 포인트 접촉들(206)과의 양호한 전기적인 접촉으로 제 2 램프의 접촉들을 위로 바이어스하도록 동작한다. 소켓(200)의 트레이(202)가 LED 램프들 내로 및 외부로의 슬라이딩을 용이하게 하기 위해 개구 전면(open front face)을 갖도록 도시되었지만, LED 마운트가 이용시 전방으로 슬라이딩할 수 없음을 확실히 하는 것이 바람직한 애플리케이션들에서는 전면이 부가될 수 있음이 인식될 것이다.
도 3은 도 2의 소켓(200) 또는 도 4 내지 도 10의 소켓들(400, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000) 중 임의의 하나와 같은 소켓을 각각 아용하는 배터리로 전력 공급되는 휴대가능한 개인용 광 또는 플래시광(300)의 단면도이다. 플래시 광(300)은 온 오프 스위치(302), 스프링(304), 배터리들(306), 드라이버(driver)(308), 소켓(310), LED 램프(312) 및 보조 광학 소자(314)를 포함한다. 스레디드 칼라(316)는 회전에 의해 제거되고, 그 다음, LED(312)가 쉽게 교체될 수 있도록 소켓(310)과 LED 램프(312)에 대한 액세스를 제공하기 위해 알려진 방식으로, 플래시광(300)의 몸체(320)의 슬리브 상의 스레드들(threads)(318) 상의 카운터 회전에 의해 교체될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 소켓(400)의 상세들을 도시한 도면들이다. 도 4a의 측면도에 도시된 바와 같이, 도 1의 램프(100)와 같은, LED 램프는 소켓(400)에 삽입된다. 포인트 접촉들(406)은 램프(100)의 접촉들(114 및 116)(도 4에 도시되지 않음)을 접촉한다. 도 4a의 실시예는, 대안적인 스프링 클립(404)이 접촉들(114 및 116)에 대한 접촉들(406)을 바이어스하기 위한 메커니즘으로서 도 2a 내지 도 2d의 스프링(204)을 교체하는 것을 제외하고는, 도 2a 내지 도 2d와 유사하다. 소켓(400)에서, 스프링 클립(404)은 소켓(400)의 대향 측면들 상에 배열된 부분들을 갖는다. 스프링 클립(404)은 LED(100)의 접촉들(114 및 116)과의 양호한 전기적인 접촉을 하기 위해 소켓(400)의 접촉들(406)을 바이어스한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소켓(500)의 상세들을 도시한 도면들이다. 도 5a의 측면도에 도시된 바와 같이, 하부 접촉 장치는 소켓(500)의 소켓 트레이(502)에서 적소에 도시된 LED(100)의 하부 표면(120) 상에 접촉들(114 및 116)과 같은 접촉들과의 접촉을 하기 위해 이용된다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 클립 스프링(504)은 도 5b에 도시된 바와 같은 그의 상부 표면(508) 상에 포인트 접촉들(506)을 갖는다. 스프링(504)은 소켓(500)의 립들(ribs)(510)의 하부 측면들에 대해 LED 램프(100)의 상부 표면을 바이어스하고 그 접촉들(506)은 램프(100)의 하부 접촉들(114 및 116)과의 전기적인 접촉을 한다. 스프링(504)은 서로 전기적으로 분리되고 소켓(500)의 하부(520)에 접촉들(512a 및 512b)을 통해 전기적인 접촉을 하는 2개의 측면들(504a 및 504b)을 갖는다. 접촉들(512a 및 512b)은 절연체 스트립들(514a 및 514b)에 의해 도전 패드(516)로부터 및 서로 전기적으로 분리된다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 소켓(600)의 양태들을 도시한 도면들이다. 도 6a는 도 1의 적소에 장착된 LED(100)와 같은, LED를 갖는 소켓(600)의 전면도이다. 도 6b는 LED를 갖지 않은 소켓(600)의 측면도이고 도 6c는 적소에 LED(100)를 갖는 측면도이다. 도 5a 및 도 5b와 같이, 도 6a 내지 도 6c는 하부 접촉 장치를 도시한 도면들이다. 그러나, 도 6a에 도시된 바와 같이, 2개의 스프링 클립들(604a 및 604b)(집합적으로 604)은 램프 하부 접촉들(114 및 116)이 소켓 접촉들(606)에 대해 바이어스되도록 LED 램프(100)를 하향으로 바이어스한다. 도 6a에 도시된 세워진 측면들(608) 및 도 6b에 도시된 백 스톱 표면(back stop surface)(610)은 적소에 LED 램프(100)를 유지하는 트레이를 규정한다. 본 발명의 어떤 실시예들에서, 클립들(604)과 같은, 보유 메커니즘(retaining mechanism)은 그 램프에 대해 접촉하는 소켓 접촉들의 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 이 실시예는 클립들(604)이 램프(100)의 상부 접촉들을 접촉하고 전기적인 접촉을 제공하기 위한 이중 역할을 하도록 쉽게 수정될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클램프 소켓(700)의 상세들을 도시한 도면들이다. 도 7a는 전면을 도시한 도면이고 도 7b는 소켓(700)의 상면을 도시한 도면이다. 도 6a 내지 도 6c에서와 같이, 하부 접촉 장치가 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있고, 하부 LED 접촉들(114 및 116)은 소켓 접속들(706)에 대해 바이어스된다. 도 7a 및 도 7b에서, 힌지된 암들(hinged arms)(712a 및 712b)(집합적으로 712)은 힌지들(714) 주위를 회전하고 고정 암들(lock arms)(716)은 적소에 암들을 유지하여, 소켓 접촉들(706)에 대해 LED 램프(100)를 클램핑하는 역할을 한다. 손가락을 사용하여, 사용자는 고정 메커니즘을 쉽게 언스냅(unsnap)하고 램프(100)를 원하는 대로 교체하도록 암들을 오픈할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 4개의 백색 칩들 또는 적색, 녹색, 청색 및 백색 칩을 갖는 램프(150)와 같은, 다수의 LED 칩들을 갖는 LED 램프와 함께 사용하기 위해 도 2의 소켓(200)의 적응인 소켓(800)의 상세들을 도시한 도면들이다. 4개의 칩 실시예는 예시적으로 도시되었지만, 본 발명은 단일 또는 다수의 칩 LED 램프의 임의의 변형을 원하는 대로 구성할 수 있음이 인식될 것이다.
도 8a는 소켓(800)의 상면을 도시한 도면이고, 여기서 트레이(802)의 상부 표면은 램프(150)의 다수의 칩들에 의해 생성된 열의 열 소실을 제공하기 위해 FR4 기판 상의 구리가 적합할 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, LED 램프(150)의 다수의 칩들로 인해, 그 램프는 전기적으로 분리된 접촉들(1141-4 및 1161-4)의 각각 4개의 세트들을 갖고, 각 칩에 대해 하나의 세트를 갖는다. 결과적으로, 소켓(800) 은 LED 램프(150)의 접촉들의 대응하는 세트들과 대응하고 그와의 접촉을 하기 위해 이격된 접촉들의 4개의 전기적으로 분리된 세트들(8061, 8062, 8063 및 8064)(집합적으로 806)을 갖는다. 이와 같이, 다수의 LED 램프(150)의 상이한 LED 칩들은 개별적으로 또는 선택적으로 활성화되거나 어드레싱가능하다.
소켓(800)에서, 트레이(802)는 스프링(804)에 의해 지지된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, LED 램프(150)와 같은, LED가 트레이(802)에 삽입되면, 그의 접촉들(1141-4 및 1161-4)은 소켓(800)의 대응하는 전기적인 접촉들(806)에 대해 바이어스된다.
도 9a 및 도 9b는 램프(150)와 같은, 다수의 칩 LED 램프와의 사용을 위해 도 4의 소켓(400)의 적응인 소켓(900)의 상세들을 도시한 도면들이다. 도 9a는 소켓(900)의 상면을 도시한 도면이고, 여기서 램프 지지 트레이(902)의 상부 표면은 FR4 기판 상의 구리가 적합할 수 있다. 다시, LED 램프(150)의 다수의 칩들로 인해, 전기적인 접촉들(1141-4 및 1161-4)의 각각 4개의 세트들이 존재하고, 각 칩에 대해 하나의 세트를 갖는다. 소켓(900)은 LED 램프(150)의 접촉들의 대응하는 세트들과 대응하고 그와의 접촉을 하기 위해 이격된 접촉들의 4개의 전기적으로 분리된 세트들(9061, 9062, 9063 및 9064)(집합적으로 906)을 갖는다. 소켓(900)에서, 트레이(902)는 클립 스프링(904)에 의해 지지된다. 도 9b에 도시된 바와 같이, LED 램프(150)와 같은, LED가 트레이(902)에 삽입되면, 그의 접촉들(1141-4 및 1161-4)은 대 응하는 전기적인 접촉들(906)에 대해 바이어스된다.
도 10a 내지 도 10c는 도 6a 내지 도 6c의 소켓(600)의 적응인 소켓(1000)의 상세들을 도시한 도면들이다. 도 10a는 클립 스프링들(1004a 및 1004b)(집합적으로 10004)에 의해 적소에서 클리핑된 LED 램프(150)를 갖는 소켓(1000)의 전면을 도시한 도면이다. 도 10b는 적소에 LED(150)가 없는 소켓(1000)의 상면을 도시한 도면이고, 여기에는 램프(150)의 각각 전기적인 포인트 접촉들의 4개의 세트들(10061-4)(집합적으로 1006)이 도시된다. 도 10c는 소켓(1000)의 측면을 도시한 도면이다. LED 램프(150)가 적소에 있을 때, 측면 클립 스프링들(1004)은 도 10a에 도시된 바와 같이 포인트 접촉들(1006)에 대해 하부 접촉들을 바이어스한다.
도 11은 다수의 소켓들(11001, 11002 및 11003)(집합적으로 1100)에서 다수의 LED 램프들(1001, 1002 및 1003)(집합적으로 100)을 갖는 제 1 LED-기반 조명 설치물 또는 조립체(1150)를 도시한 도면이다. 다수의 소켓들은, 엮인 섬유 유리(woven fiberglass) 또는 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB)으로 강화된 수지 에폭시의 열 비아들을 갖는 내열성 4(FR4) 기판과 같은, 회로 기판(1152) 상에 물리적으로 장착되고 전기적으로 접속된다. 적합한 MCPCB들은 알루미늄, 구리 또는 현재 가장 흔한 알루미늄을 갖는 임의의 다른 양호한 열 도전체로 이루어질 수 있다. 전기적인 전력은 알려진 방식으로 소켓들(11001, 11002 및 11003)에 공급되고, 인쇄 회로 기판, 소켓들 및 LED들의 조합은 LED 조명 모듈을 형성한다. 이러한 모듈에서, 해제가능 하게 장착된 LED들을 위한 능력은 본 명세서에 교시된 바와 같이, LED들을 비용 효과적으로 교체하고 변경하기 위한 개선된 능력을 제공하고, 이는 LED들이 다른 광원들로 교체할 때 애플리케이션들의 호스트(host)에 이로운 것으로 예상된다. 도시된 소켓들(1100)은 도 6a 내지 도 6c에 상세하게 도시된 유형과 유사하지만, 도 2a 내지 도 2d, 도 4a 및 도 4b, 도 5a 및 도 5b 또는 도 7a 및 도 7b의 소켓들(200, 400, 500 또는 700)과 유사한 소켓들은 LED 램프(100)로 또한 적합하게 이용될 수 있고, 소켓들(800, 900 또는 1000)과 같은, 소켓들은 램프(150)와 같은, 다중칩 LED 램프들로 적합하게 이용될 수 있음이 인식될 것이다. 본 명세서의 교시들에 기초하여 LED 램프들을 쉽게 대체하거나 교체하는 유연성을 갖는 LED-기반 조명 설치물들을 제공하기 위한 또 다른 변형들이 쉽게 개발될 수 있다.
도 12는 다수의 LED 램프들에 대한 제 2 LED-기반 광 설치물 또는 조립체(1250)를 도시한 도면이다. 단일 LED 램프(100)는 LED 램프들이 기판(1252) 상의 복수의 소켓들(12001, 12002, 12003)로부터 배치되거나 제거되게 쉽게 슬라이딩될 수 있는 방법을 설명하도록 도시된다.
도 13a는 또 다른 소켓(1300)을 도시하고, 여기서 수정된 LED 램프(170)의 기판(172)의 단부들이 소켓(1300)의 리세스들(1312 및 1314)로 슬라이딩한다. 대안적으로, 기판(172) 및/또는 소켓(1300)의 측벽들의 텅들(tongues)은 기판(172) 및/또는 소켓(1300)의 단부들의 홈들(grooves)이 기판(172) 및/또는 이러한 홈들을 포함하도록 수정된 기판(172)과 쌍이 되도록 슬라이딩될 수 있다. 도 13a에 더 도시 된 바와 같이, 기판(172)의 하부(174)는 소켓(1300)의 접촉들(1306)로 슬라이딩하는 홈들을 가진다.
도 13b는 또 다른 소켓(1350)을 도시하고, 여기서 접촉들(1356)은 LED 램프(도시되지 않음)의 가판의 단부들을 수용하는 리세스들 또는 홈들(1362 및 1364)의 통합부로서 형성된다.
도 14a 및 도 14b는 도 7a 및 도 7b의 소켓(700)의 적응인 소켓(1400)을 도시한 도면들이고, 여기서 2개의 암들(712a 및 712b)을 이용하기보다는, 힌지된 윈도우 프레임 멤버(hinged window frame member)(1412)가 힌지(1404) 주위를 회전하고 해제가능한 고정 메커니즘(716)으로 해제가능하게 고정한다.
도 15a 및 도 15b는 리드 프레임 LED 램프로서 언급되는 제 2 표준 LED 패키징 장치를 도시한 도면들이다. 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 패키징된 LED 램프(1500)는 렌즈(1510), 반사기 패키지(1514), 및 전기적인 리드들(1519 및 1520)에 접속된(접속은 도시되지 않음) 광 칩(photonic chip)(1518)을 포함한다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 전기적인 리드들(1519 및 1520)은 서로에 대해 오프셋된다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소켓(1600)을 도시한 도면들이다. 소켓(1600)은 램프(1500)와 함께 이용하는데 적합하다. 소켓(1600)에서, 트레이(1602)는 리드들(1519 및 1520)과 각각 대응하도록 배열된 2개의 접촉들(1606) 바로 아래의 스프링(1604)에 의해 지지된다. 램프(1500)와 같은, LED 램프가 트레이(1602)의 상부로 삽입되면, 스프링(1604)은 소켓 접촉들(1606)에 대해 램프 리드들(1519 및 1520)을 바이어스한다. 소켓(1600) 상의 접촉들은 램프(1500) 상의 리드들의 위치들에 대응하는 위치들에 있을 수 있거나, 다수의 리드 프레임 구성들을 수용하도록 설계될 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클램프 소켓(1700)의 상세들을 도시한 도면들이다. 도 17a는 전면을 도시한 도면이고 도 17b는 소켓(1700)의 상면을 도시한 도면이다. 하부 접촉 장치는 소켓 접촉들(1706)이 램프(1500)의 리드들(1519 및 1520)의 하부들과의 접촉을 하도록 도시된다. 도 17a 및 도 17b에서, 힌지된 암들(1712a 및 1712b)(집합적으로 1712)은 힌지들(1714) 주위를 회전하고 고정 암들(1716)은 소켓 접촉들(1706)에 대해 리드들(1519 및 1520)을 클램핑하도록 적소에 암들을 유지한다. 손가락을 사용하여, 사용자는 고정 메커니즘을 쉽게 언스냅하고 램프(1500)를 원하는 대로 배치하도록 암들을 오픈할 수 있다.
본 발명은 여러 예시적인 실시예들의 콘텍스트로 상기 논의되었지만, 광범위한 LED 소켓들이 상기한 본 발명의 교시들 및 아래의 청구항들에 따라 설계될 수 있음이 인식될 것이다. 예를 들면, 이러한 교시들을 이용함으로써, LED 램프와의 전기적인 접촉을 해제가능하게 만들고 유지하기 위한 다양한 또 다른 소켓 장치들이 LED 소켓 및 LED 램프가 그들 접촉들에 관여하거나 그들 접촉들을 뗄 수 있게 하기 위해 광범위한 보유, 정렬, 전기적인 접촉 및/또는 안내 구조들을 이용한다. 예시적인 접근법들이 도시되었지만, 램프, 소켓 또는 둘 모두 상의 다른 가이드들(guides), 채널들, 립들(lips), 리지들(ridges), 범프들(bumps), 리세스들 및/또 는 돌출부들이 특정한 설계 애플리케이션 또는 콘텍스트를 적응시키기 위해 설명된 실시예들의 다양한 개별 양태들을 이용할 수 있도록 쉽게 설계될 수 있다. 부가적으로, LED 소켓들은 다양한 LED 램프 및/또는 접촉 구성들을 수용하도록 설계될 수 있다. 유사하게, 예시적인 백킹 메커니즘들(backing mechanisms)이 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 적소에 램프를 유지하기 위한 램프와 보유 메커니즘을 통한 스냅들(snaps), 래치들(latches), 압축 피트들(compression fits), 스크류들(screws) 또는 홀들이 적합하게 이용될 수 있음이 인식될 것이다. 또한, 다른 적합한 장치들이 쉽게 개발될 수 있고 도시된 것들과 상이한 LED 접촉들이 이용되는 경우에 필요할 수 있음이 인식될 것이다. 다양한 스프링들, 클램프들, 고정 메커니즘들 등이 도시되었지만, 다른 기계적인 등가물들이 양호한 접촉을 유지하면서 용이하게 해제하도록 허용하는 단부에 이용될 수 있음이 인식될 것이다.

Claims (20)

  1. 전기적인 접촉부들을 갖는 장착 기판 상에 장착된 적어도 하나의 LED 칩 및 렌즈를 포함하는 패키징된 LED 램프를 해제가능하게 장착하기 위한 소켓에 있어서:
    상기 LED 램프의 상기 장착 기판 상의 상기 전기적인 접촉부들에 접촉하고 상기 LED 칩에 전력을 공급하기 위한 소켓 전력 접촉부들; 및
    작동 동안 상기 소켓 전력 접촉부들과 상기 장착 기판 상의 상기 전기적인 접촉부들의 전기적인 접촉을 유지하기 위한, 그리고 상기 LED 램프를 교체하기를 원할 때 상기 LED 램프가 손에 의해 쉽게 제거 및 교체되도록 하기 위한 메커니즘(mechanism)을 포함하며, 상기 메커니즘은 스프링 바이어스 트레이(spring biased tray)를 포함하고, 상기 스프링 바이어스 트레이는 상기 LED 램프를 교체하기 위해 손가락 압력으로 눌릴 수 있고, 눌리지 않을 때 상기 트레이 내에서 패키징된 LED 램프의 상기 장착 기판 상의 상기 전기적인 접촉부들에 대해 상기 소켓 전력 접촉부들을 바이어스하기 위한 스프링 힘을 제공하는 것인, 소켓.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장착 기판은 공통 표면 상에 포지티브 및 네거티브 전기적인 접촉부들을 모두 갖고, 상기 소켓 전력 접촉부들은 상기 포지티브 및 네거티브 전기적인 접촉부들에 접촉하는 것인, 소켓.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소켓 전력 접촉부들은 포인트 접촉부들(point contacts)인 것인, 소켓.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 바이어스 트레이는 상기 LED 램프의 베이스(base)의 외부 치수보다 큰 내부 치수를 갖는 것인, 소켓.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소켓은 상기 LED 램프의 바닥 표면과 동일한 치수를 갖는 베이스를 갖는 것인, 소켓.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소켓 전력 접촉부들 및 상기 유지하기 위한 메커니즘은 통합된 접촉부 및 바이어스 메커니즘을 형성하도록 결합되는 것인, 소켓.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키징된 LED 램프를 고정 또는 해제하기 위한 해제가능한 고정 메커니즘(locking mechanism)을 더 포함하는 소켓.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소켓 전력 접촉부들은 상기 장착 기판의 상부 표면 상에 배열된 포지티브 및 네거티브 전기적인 접촉부를 포함하는 램프 전기적인 접촉부들과 전기적인 접촉을 이루도록 배열되는 것인, 소켓.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 소켓 전력 접촉부들은 상기 장착 기판의 바닥 표면 상에 배열된 포지티브 및 네거티브 전기적인 접촉부를 포함하는 램프 전기적인 접촉부들과 전기적인 접촉을 이루도록 배열되는 것인, 소켓.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키징된 LED 램프는 다수의 LED 칩들을 포함하고 상기 소켓은 상기 다수의 LED 칩들의 전기적인 접촉부들에 대응하는 소켓 전력 접촉부들을 갖는 것인, 소켓.
  11. LED 조명 모듈에 있어서:
    인쇄 회로 기판; 및
    상기 인쇄 회로 기판 상에 물리적으로 장착되고 전기적으로 접속된 복수의 LED 램프들로서, 각각의 LED 램프는 장착 기판 상에 장착된 적어도 하나의 LED 칩과 렌즈를 포함하고, 상기 각각의 LED 램프는 전기적인 접촉을 이루기 위한 전기적인 접촉부들을 갖고, 상기 LED 램프를 수용하기 위한 소켓 내에 제공된 트레이에 대해 상기 LED 램프의 전기적인 접촉부들을 바이어스하기 위한 스프링 바이어스 메커니즘(spring biased mechanism)이 제공되며, 상기 트레이는 상기 LED 램프를 교체하기 위해 손가락 압력으로 눌릴 수 있고, 눌리지 않을 때 상기 LED 램프에 전기적인 전력을 제공하도록 상기 LED 램프의 전기적인 접촉부들에 대해 상기 소켓의 전력 접촉부들을 바이어스하는 스프링 힘을 제공하는 것인, LED 조명 모듈.
  12. 교체가능한 LED 램프를 갖는 휴대가능한 개인용 LED 광 장치에 있어서:
    전력을 턴 온 및 턴 오프하기 위한 전력 스위치;
    쉽게 해제가능한 LED 램프 소켓;
    장착 기판 상에 장착된 LED 칩을 포함한 LED 램프; 및
    하우징(housing) - 상기 하우징 상에 상기 전력 스위치와 상기 LED 램프 소켓이 장착됨 - 을 포함하고,
    상기 쉽게 해제가능한 LED 램프 소켓은,
    상기 LED 램프 상의 램프 전력 접촉부들에 접촉하고 상기 LED 칩에 전력을 공급하기 위한 소켓 전력 접촉부들, 및
    상기 LED 램프를 교체하기 위해 손가락 압력으로 눌릴 수 있고, 눌리지 않을 때 바이어스에 스프링 힘을 제공하는 스프링 바이어스 및 트레이 메커니즘(spring bias and tray mechanism)을 포함하는, 휴대가능한 개인용 LED 광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 소켓 전력 접촉부들은 포인트 접촉부들인 것인, 휴대가능한 개인용 LED 광 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 스프링 바이어스 및 트레이 메커니즘은 상기 LED 램프의 베이스의 외부 치수보다 큰 내부 치수를 갖는 상부 표면을 갖는 스프링 바이어스 트레이(spring biased tray)를 포함하는 것인, 휴대가능한 개인용 LED 광 장치.
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