KR101692336B1 - 열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

개구를 그 안에 갖는 정면 표면을 갖는 열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드(LED) 장치가 개시된다. 이 장치는 서브마운트, 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 제1 및 제2 영역들을 갖는 열 전도성 슬러그를 포함한다. 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합되고 상기 제2 영역은 그것으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 포스트를 갖는다. 상기 포스트는 상기 열 싱크 내의 상기 개구에 수용되고 상기 제2 영역이 상기 열 싱크의 상기 정면 표면에 열 결합되도록 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하도록 실시 가능하게 구성된다. 접착성 열 전도성 재료, 스프링 클립, 삽입 스냅, 또는 용접을 이용하여 LED 장치를 마운팅하기 위한 다른 실시예들도 개시된다.

Description

열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE FOR MOUNTING TO A HEAT SINK}
본 발명은 일반적으로 발광 다이오드(LED)에 관한 것으로 특히 열 싱크(heat sink)에 LED들을 마운팅하는 것에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 일반적으로 전자 부품으로서 간주되었고 따라서 일반적으로, 예를 들면, 표면 실장 패키지(surface mount package)의 리플로우 솔더링(reflow soldering)과 같은 다양한 솔더링 기법들을 이용하여 인쇄 회로 기판(PCB)에 마운팅되었다.
LED 기술의 진보는 보다 낮은 제조 비용으로 향상된 광 효율로 이끌었고, 이제는 보다 고출력의 LED들이 가정용 및 상업용 조명과 같은 일반적인 조명 응용들에서 이용 가능하다. 그러한 응용들은 LED들에 대한 간단한 저비용의 마운팅 해법들에 대한 필요를 입증하였다. 솔더링은 전통적으로 비교적 저수준 기술(low-tech) 접속 및 마운팅 기술들에 의지한 조명 산업에 대한 적합한 마운팅 및/또는 접속 해법이 아닐 수 있다. 솔더 기술을 그러한 산업에 도입하는 것은 LED 조명 부품들의 보다 광범위한 채택에 대한 장애를 나타낼 수 있다.
LED들은 또한 백열 및 형광 전구들과 같은 전통적인 조명 장치들보다 실질적으로 더 콤팩트하고, 이는 LED가 전통적인 조명 전구들보다 주위의 대기로의 대류 열 전달을 위해 이용 가능한 표면 면적이 더 작다는 점에서, 열 제거에 대한 문제점을 나타낸다.
LED를 마운팅할 때, LED에 의해 발생된 열을, 그 열을 주위 환경으로 방산하여 LED를 안전한 동작 온도로 유지할 수 있는 바디에 전달할 필요가 있다.
종래의 광원들(예들 들면, 백열 전구, 형광등 등)에 이용되는 마운팅 기법들은 일반적으로 LED 장치들과 함께 이용하기에는 적절하지 않다. 이는 종래의 광원들은 일반적으로 LED와 동일한 열 전달 요건들을 갖고 있지 않기 때문이다. 종래의 광원들에 대한 마운팅 기법들의 대부분은 콤팩트한 LED 광원들을 마운팅하기에 유용하지 않다(예를 들면 강력한 LED는 1mm x 1mm이거나 또는 그보다 작다).
따라서, LED들을 마운팅하는 방법들 및 장치가 여전히 요구되고 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드(LED) 장치가 제공되고, 상기 열 싱크는 개구를 그 안에 갖는 정면 표면을 갖는다. 상기 장치는 서브마운트(sub-mount), 상기 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 제1 및 제2 영역들을 갖는 열 전도성 슬러그(thermally conductive slug)를 포함한다. 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합되고 상기 제2 영역은 그것으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 포스트(post)를 갖는다. 상기 포스트는 상기 열 싱크 내의 상기 개구에 수용되고 상기 제2 영역이 상기 열 싱크의 상기 정면 표면에 열 결합되도록 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 포스트는 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하기 위해 상기 열 싱크 내의 상기 개구의 나사산을 낸 부분(threaded portion)과 맞물리도록 실시 가능한 나사산을 낸 부분을 포함할 수 있다.
상기 열 전도성 슬러그는 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하는 토크(torque)를 가하기 위한 렌치(wrench)를 수용하도록 실시 가능하게 구성될 수 있다.
상기 열 싱크는 상기 개구를 그 안에 갖는 베이스를 포함할 수 있고, 상기 베이스로부터 연장하고 상기 베이스에 말단의 열린 단부를 갖는 원통형 벽을 더 포함할 수 있고, 상기 원통형 벽은 상기 LED 장치를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 LED 다이에 의해 발생된 광을 상기 열린 단부를 통하여 유도(direct)하도록 실시 가능하다.
상기 포스트는, 상기 열 싱크 내의 상기 개구에 수용될 때 그것의 배면 표면으로부터 돌출하고 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하기 위한 나사산을 낸 너트를 수용하도록 실시 가능하게 구성된 나사산을 낸 부분을 포함할 수 있다.
상기 포스트는 상기 개구에 수용될 때 상기 열 싱크의 배면 표면으로부터 돌출하는 말단 부분을 포함할 수 있고, 상기 말단 부분은 상기 제2 영역을 상기 열 싱크의 상기 정면 표면과 열 결합하도록 압박(urge)하기 위해 상기 열 싱크의 상기 배면 표면과 맞물리기 위한 스프링 클립을 수용하도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 장치는 상기 제2 영역 상에 배치된 열 전도성 재료를 포함할 수 있고, 상기 열 전도성 재료는 상기 LED 장치가 상기 열 싱크에 마운팅될 때 상기 제2 영역과 상기 열 싱크의 상기 정면 표면 사이에 인터페이스를 형성하고 그에 의해 그들 사이의 열 저항을 낮추도록 실시 가능하다. 상기 장치는 또한 상기 포스트의 말단 부분 상에 배치된 스프링 클립을 포함할 수 있고, 상기 스프링 클립은 상기 열 싱크 내의 상기 개구에 수용되는 동안에 상기 포스트에 대하여 플러시되도록 압축되도록 실시 가능하게 구성된 적어도 하나의 부분을 갖고, 상기 열 전도성 재료는 상기 제2 영역을 상기 정면 표면과 열 결합하도록 압박하기 위해 상기 스프링 클립의 상기 적어도 하나의 부분이 상기 열 싱크의 상기 배면 표면과 맞물리는 것을 허용하기에 충분한 정도까지 상기 LED 장치가 상기 열 싱크의 상기 정면 표면에 대하여 내리눌리는 것을 허용하기에 충분할 만큼 유연하다(compliant).
상기 슬러그는 상기 적어도 하나의 LED 다이에 전류를 공급하기 위한 적어도 하나의 도체를 수용하기 위한 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 채널은 상기 적어도 하나의 도체를 상기 열 싱크의 상기 배면 표면으로 라우팅하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 포스트를 통하여 연장할 수 있다.
상기 장치는 상기 제2 영역 상에 배치된 열 전도성 재료를 포함할 수 있고, 상기 열 전도성 재료는 상기 LED 장치가 상기 열 싱크 상에 마운팅될 수 있을 때 상기 제2 영역과 상기 열 싱크 사이에 인터페이스를 형성하고 그에 의해 그들 사이의 열 저항을 낮추도록 실시 가능하다.
상기 장치는 상기 적어도 하나의 LED 다이와 전기 접속하는 적어도 하나의 단자(terminal)를 포함할 수 있고, 상기 단자는 상기 적어도 하나의 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위한 전기 도체를 수용하고 고정하도록 실시 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드(LED) 장치가 제공된다. 상기 장치는 서브마운트, 상기 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 제1 및 제2 영역들을 갖는 열 전도성 슬러그를 포함한다. 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합된다. 상기 장치는 또한 상기 슬러그의 상기 제2 영역 상에 배치된 열 전도성 재료를 포함하고, 상기 열 전도성 재료는 상기 제2 영역이 상기 열 싱크의 정면 표면에 열 결합되도록 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하기 위한 접착 특성을 갖는 외부 표면을 갖는다.
상기 열 전도성 재료는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 열 전도성 재료 층, 상기 내부 표면 상에 배치된 제1 접착 층 - 상기 제1 접착 층은 상기 열 전도성 재료 층을 상기 제2 영역에 접합하도록 실시 가능함 -, 및 상기 외부 표면 상의 제2 접착 층을 포함할 수 있다.
상기 슬러그는 상기 열 싱크 내의 대응하는 리세스(recess)에 수용되도록 실시 가능하게 구성될 수 있고, 상기 리세스는 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 정렬시키는 것을 용이하게 하도록 실시 가능하다.
상기 장치는 상기 외부 표면 상에 배치된 제거 가능한 보호 필름을 포함할 수 있고, 상기 보호 필름은 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하기 전에 제거되도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 장치는 상기 적어도 하나의 LED 다이와 전기 접속하는 적어도 하나의 단자를 포함할 수 있고, 상기 단자는 상기 적어도 하나의 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위한 전기 도체를 수용하고 고정하도록 실시 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 열 싱크의 정면 표면에 부착된 한 쌍의 스프링 클립들 - 각 스프링 클립은 자유 단부를 가짐 - 을 갖는 상기 열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드(LED) 장치가 제공된다. 상기 장치는 서브마운트, 상기 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 제1 및 제2 영역들을 갖는 열 전도성 슬러그를 포함한다. 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합된다. 상기 장치는 또한 상기 LED 장치의 상부 표면의 맞은편 측면들에 위치하는 제1 및 제2 슬롯들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 슬롯들은 상기 LED 장치가 상기 열 싱크 상에 마운팅될 때 상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크와 열 결합하도록 압박되도록 상기 스프링 클립들의 각각의 자유 단부들을 수용하도록 실시 가능하다.
상기 장치는 상기 슬러그의 적어도 일부의 주위에 형성된 전기 절연 바디를 포함할 수 있고 상기 제1 및 제2 슬롯들은 상기 전기 절연 바디에 형성될 수 있다.
상기 장치는 상기 제1 및 제2 슬롯들의 각각에 이르는 위쪽으로 경사진 램프 부분(upwardly inclined ramp portion)을 포함할 수 있고, 상기 램프 부분은 상기 스프링 클립들의 각각의 자유 단부들을 수용하도록 배향(orient)되고 상기 자유 단부들을 상기 각각의 제1 및 제2 슬롯들과의 맞물림으로 가이드하도록 실시 가능하다.
상기 슬러그의 상기 제2 영역은 상기 열 싱크의 상기 정면 표면에 형성된 리세스에 수용되도록 실시 가능하게 구성될 수 있고, 상기 리세스는 상기 LED 장치를 상기 열 싱크 상에 위치 지정하도록 실시 가능하다.
상기 장치는 상기 제2 영역 상에 배치된 열 전도성 재료를 포함할 수 있고, 상기 열 전도성 재료는 상기 LED 장치가 상기 열 싱크 상에 마운팅될 수 있을 때 상기 제2 영역과 상기 열 싱크 사이에 인터페이스를 형성하고 그에 의해 그들 사이의 열 저항을 낮추도록 실시 가능하다.
상기 장치는 상기 적어도 하나의 LED 다이와 전기 접속하는 적어도 하나의 단자를 포함할 수 있고, 상기 단자는 상기 적어도 하나의 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위한 전기 도체를 수용하고 고정하도록 실시 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 열 싱크의 정면 표면에 마운팅하기 위한 발광 다이오드(LED) 장치가 제공되고, 상기 열 싱크는 그것을 통하여 형성된 적어도 하나의 개구를 갖는다. 상기 장치는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 서브마운트, 상기 서브마운트의 상기 상부 표면 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 상기 LED 다이에 인접하여 상기 서브마운트의 상부 표면에 접합되고 상기 LED에 동작 전류를 공급하기 위해 상기 LED와 전기 접속하는 도체 스트립을 포함한다. 상기 도체 스트립은 상기 서브마운트의 상기 상부 표면으로부터 아래쪽으로 매달려 있는 적어도 하나의 커넥터 부분을 갖는다. 상기 장치는 상기 커넥터 부분의 적어도 일부의 주위에 몰딩되고 상기 커넥터 부분에 근접한 삽입 스냅(insertion snap)을 갖는 전기 절연 바디를 포함하고, 상기 삽입 스냅은 상기 개구에 수용되고 상기 서브마운트의 상기 하부 표면이 상기 열 싱크의 상기 정면 표면에 열 결합되도록 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하기 위해 상기 열 싱크의 배면 표면과 맞물리도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 커넥터 부분은 그것의 말단 단부에 v 형상의 컷아웃(cutout)을 포함할 수 있고, 상기 v 형상의 컷아웃은 전류 공급 도체를 수용하고 상기 LED 다이에 전류를 공급하기 위해 상기 커넥터와의 전기 접촉을 확립하기 위해 상기 전류 공급 도체 상의 절연 층을 변위시키도록(displace) 실시 가능하다.
상기 장치는 상기 서브마운트의 상기 하부 표면 상에 배치된 열 전도성 재료를 포함할 수 있고, 상기 열 전도성 재료는 상기 LED 장치가 상기 열 싱크 상에 마운팅될 수 있을 때 상기 하부 표면과 상기 열 싱크 사이에 인터페이스를 형성하고 그에 의해 그들 사이의 열 저항을 낮추도록 실시 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 열 싱크에 마운팅하기 위한 발광 다이오드(LED) 장치가 제공된다. 상기 LED 장치는 서브마운트, 상기 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 제1 및 제2 영역들을 갖는 금속 슬러그를 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합되고 상기 제2 영역은 그것으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 금속 스터드(metallic stud)를 갖고, 상기 스터드는 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 열 결합되도록 상기 LED 장치가 상기 열 싱크에 용접되게 하기 위해 상기 슬러그로부터 상기 열 싱크로 용접 전류를 전도하도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 장치는 상기 적어도 하나의 LED 다이와 전기 접속하는 적어도 하나의 단자를 포함할 수 있고, 상기 단자는 상기 적어도 하나의 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위한 전기 도체를 수용하고 고정하도록 실시 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 금속 열 싱크에 발광 다이오드(LED) 장치를 마운팅하기 위한 프로세스가 제공되고, 상기 LED 장치는 서브마운트, 상기 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이, 및 제1 및 제2 영역들을 갖는 금속 슬러그 - 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합됨 - 를 포함한다. 상기 프로세스는 상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 근접하여 배치되게 하는 단계, 및 상기 슬러그를 상기 열 싱크에 용접하기 위해 상기 슬러그의 상기 제2 영역과 상기 열 싱크 사이에 용접 전류를 확립하기 위해 충전된 커패시터를 상기 슬러그에 연결하는 단계를 포함한다.
상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 근접하여 배치되게 하는 단계는 상기 LED 장치를 척(chuck) 내에 수용하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 척은 상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 이격된 관계(spaced apart relation)로 배치될 수 있도록 상기 열 싱크의 표면과 맞물리도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 근접하여 배치되게 하는 단계는 상기 LED 장치를 척 내에 수용하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 척은 상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크와 맞물리도록 상기 열 싱크의 표면과 맞물리도록 실시 가능하게 구성된다.
상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 근접하여 배치되게 하는 단계는 상기 슬러그의 상기 제2 영역으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 스터드가 상기 열 싱크와 맞물리게 하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 스터드는 상기 슬러그로부터 상기 열 싱크로 상기 용접 전류를 전도하고 그에 의해 상기 스터드 및 상기 슬러그의 상기 제2 부분의 적어도 일부를 녹여 상기 슬러그가 상기 열 싱크에 용접되게 하도록 실시 가능하다.
상기 슬러그의 상기 제2 영역이 상기 열 싱크에 근접하여 배치되게 하는 단계는 상기 슬러그의 상기 제2 영역으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 스터드가 상기 열 싱크로부터 이격되게 하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 스터드는 상기 슬러그로부터 상기 열 싱크로 상기 용접 전류를 전도하고 그에 의해 상기 스터드 및 상기 슬러그의 상기 제2 부분의 적어도 일부를 녹여 상기 슬러그가 상기 열 싱크에 용접되게 하도록 실시 가능하다.
상기 충전된 커패시터를 상기 슬러그에 연결하는 단계는 상기 LED를 척 내에 수용하는 단계 - 상기 척은 상기 슬러그와 전기적으로 접촉하기 위한 전도성 부분을 가짐 -, 및 상기 충전된 커패시터를 상기 척의 상기 전도성 부분에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태들 및 특징들은 통상의 기술을 가진 당업자가 첨부 도면들과 관련하여 본 발명의 특정한 실시예들에 대한 다음의 설명을 검토하면 명백해질 것이다.
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본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 장치는 서브마운트 및 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이를 포함한다. 서브마운트는 예를 들면 세라믹 또는 실리콘 재료를 포함할 수 있다. LED는 또한 제1 및 제2 영역들을 갖는 열 전도성 슬러그를 포함한다. 제1 영역은 서브마운트에 열 결합된다. 슬러그는 또한 제2 영역으로부터 바깥쪽을 돌출하는 포스트를 포함한다. 일반적으로, 포스트는 상기 제2 영역이 열 싱크에 열 결합되게 하면서 상기 LED 장치를 열 싱크에 고정하기 위해 열 싱크 내의 개구에 수용되도록 실시 가능하게 구성된다. 열 싱크는 예를 들면 LED가 마운팅될 금속 또는 합금 플레이트 또는 설비(fixture)일 수 있다. 포스트 및 슬러그는 예를 들면 알루미늄 또는 구리와 같은 열 전도성 재료의 단일 바디(unitary body)로서 함께 형성될 수 있다.
이러한 실시예에서, LED는 또한 몰딩된 바디 및 LED 다이에 의해 발생된 광을 결합 및/또는 유도하기 위한 렌즈를 포함한다. 몰딩된 바디는 슬러그를 둘러싸고 렌즈를 위한 마운팅 특징들을 제공한다.
서브마운트는 또한 LED 다이에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 서브마운트 전극들을 포함한다. LED는 또한 전류 공급 도체를 수용하기 위한 제1 단자를 포함한다. 제1 단자는 예를 들면 도체 와이어를 수용하고 고정하는 프레스핏 단자(press-fit terminal)일 수 있다. 제1 단자는 제1 패드에 전기적으로 연결되고 LED는 서브마운트 상의 제1 전극에 동작 전류를 공급하기 위해 제1 패드와 서브마운트 사이를 연결하기 위한 제1 커넥터를 더 포함한다.
이 실시예에서 LED는 또한 제2 패드, 제2 와이어 본드 커넥터, 및 서브마운트 상의 제2 전극에 동작 전류를 공급하기 위한 제2 단자를 포함한다. 다른 실시예들에서 LED 다이는 슬러그에 연결될 수 있고 슬러그는 LED를 위한 제2 전류 공급 단자로서 작용할 수 있다.
LED들은 동작하기 위해 전기 전류를 필요로 하고, 그것은 일반적으로 LED 또는 LED 패키지의 플러스 및 마이너스 단자들에 접속된 도체들을 통하여 공급된다. 대안적으로, 일부 LED들은, 종래의 교류 조명 부품들에 대하여 전형적인 바와 같이, 양쪽의 단자가 플러스 또는 마이너스 단자들로서 교환 가능하게 기능할 수 있도록 전기적으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서 렌즈는 외부 표면을 갖고 서브마운트와 렌즈의 외부 표면 사이에 연장하는 실리콘 겔과 같은 광학적으로 투명한 재료를 포함한다. 대안적으로, 렌즈는 렌즈의 외부 표면과 서브마운트 사이의 빈 곳을 차지하는 옵션의 필러 재료와 함께, 서브마운트를 둘러싸는 경성 렌즈(rigid lens)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 LED는 원통형 개구를 그 안에 갖는 정면 표면을 갖는 금속 열 싱크 상에 마운팅된다. 이 실시예에서, 개구는 플레이트의 정면 표면과 배면 표면 사이에 연장하고, 포스트를 수용하는 치수로 만들어진다.
포스트는 LED가 플레이트 상에 마운팅될 때 개구를 통하여 돌출하는 말단 부분을 포함한다. LED를 마운팅할 때, 포스트의 말단 부분 상에 스프링 클립이 배치된다. 스프링 클립은 제2 영역을 열 싱크의 정면 표면과 열 결합하도록 압박하기 위해 열 싱크의 배면 표면과 맞물리도록 실시 가능한 적어도 하나의 부분(바람직하게는, 2개의 부분들)을 갖는다.
마운팅된 LED는 또한 열 싱크의 정면 표면과 슬러그의 제2 영역 사이에 배치된 열 전도성 재료를 갖는다. 적합한 열 전도성 재료는 예를 들면 열 전도성 접착 테이프, 상 변화 재료, 열 전도성 엘라스토머 패드(elastomer pad), 및 그래파이트 플레이트(graphite plate)를 포함한다. 열 전도성 재료는 비이상적 표면 마무리(non-ideal surface finish)로 인해 생기고 슬러그와 열 싱크 사이에 열 저항을 증가시키게 되는 정면 표면과 슬러그의 제2 영역 사이의 미세 기공들(micro-voids) 및/또는 공극들(gaps)을 채운다.
대안적으로, 스프링 클립은 포스트의 말단 부분에 일체형으로 부착될 수 있고, 상기 부분들은 포스트가 열 싱크 내의 개구를 통하여 삽입되고 있는 동안에, 스프링 클립 부분들이 포스트에 대하여 동일 높이로(flush) 압축되는 것을 허용하도록 충분히 얇은 재료(예를 들면 베릴륨 구리 스트립)로 제조될 수 있다. 이 실시예에서 열 전도성 재료는 LED가 열 싱크의 정면 표면에 대하여 내리눌리고 있는 동안에 스프링 클립 부분들이 개구를 거뜬히 뛰어넘어(clear) 바깥쪽 위치로 퉁겨지기에 충분할 만큼 유연해야 한다. 적당히 압축 가능한 열 전도성 재료의 예는 일본 도쿄의 Sumiitomo 3M Limited Tape and Adhesive Division으로부터 입수 가능한 Hyper Soft Thermally Conductive 인터페이스 패드 5502S이다.
유리하게도, 일단 마운팅되면, 제1 전류 공급 도체를 제1 단자에 삽입하고, 제2 전류 공급 도체를 제2 단자에 삽입하는 것에 의해 LED에 대한 전기 접속들이 쉽게 이루어질 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 단자들은 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위해 서브마운트에 접속된다.
유리하게도, 포스트 및 대응하는 개구는 열 싱크와 기계적으로 정렬하여 LED를 열 싱크에 도구 없이 마운팅하는 것을 용이하게 한다. 최적의 열 성능을 위하여, 스프링 클립 및 포스트의 사이즈는 슬러그와 열 싱크 사이의 열 전달 영역을 증가시키도록 최소화되어야 한다.
대안 실시예에서는, 열 싱크와 LED 사이의 정렬을 용이하게 하기 위해 슬러그에 대체로 대응하는 형상을 갖는 리세스가 열 싱크에 형성될 수 있다. LED가 광을 렌즈, 반사기, 및/또는 산란 표면을 갖는 광 분포 시스템들에 결합하도록 실시 가능한 경우, LED를 그 광 분포 시스템에 관하여 정확히 정렬하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 정렬은 LED의 슬러그를 수용하고 위치 지정하기 위한 리세스를 제공하는 것에 의해 용이해질 수 있다.
대안 실시예에서 LED는 나사산을 낸 부분을 갖는 포스트를 포함한다. LED는 일반적으로 상술한 LED와 유사하고 슬러그, 제1 영역 및 제2 영역을 포함한다. LED는 대응하는 나사산을 낸 개구를 갖는 금속 열 싱크 상에 마운팅된다. 나사산을 낸 개구는 열 싱크의 정면 표면으로부터 배면 표면까지 열 싱크를 통하여 연장할 수 있다. 대안적으로, 나사산을 낸 개구는 열 싱크 내의 막다른 개구(blind opening)일 수 있다.
마운팅된 LED는 또한 열 싱크의 정면 표면과 슬러그의 제2 영역 사이에 배치된 열 전도성 재료를 갖는다. LED는 나사산을 낸 개구 안으로 나사로 죄이고 열 전도성 재료가 정면 표면 및 슬러그의 제2 영역과 대체로 같은 모양이 되도록 단단하게 죄여, 그들 사이에 양호한 열 결합을 제공한다. 개선된 열 결합은 포스트에 대한 최소 한도의 직경을 선택하는 것에 달성될 수 있고, 그 포스트는 여전히 충분한 고정 힘을 제공하여 열 싱크와 열 결합하는 제2 영역의 사이즈를 최대화하도록 실시 가능하다. 열 싱크의 두께는 LED를 열 싱크에 확실히 고정하기 위해 포스트의 나사산을 낸 부분의 충분한 길이가 나사산을 낸 개구에서 맞물리는 것을 허용하도록 선택될 수 있다(예를 들면, 포스트의 직경의 2배). 일반적으로, LED가 열 전도성 재료의 최적의 압축을 일으키기에 충분한 토크로 열 싱크에 고정될 때, 제1 영역과 열 싱크 사이의 열 저항도 최소화된다.
대안 실시예에서, 몰딩된 바디는 최적의 열 전달을 위해 원하는 토크까지 LED를 단단하게 죄는 것을 용이하게 하기 위해 렌치와 같은 도구에 의해 맞물리는 모양으로 만들어질 수 있다.
다른 실시예에서 LED는 슬러그의 제2 영역에 접합된 열 전도성 재료를 포함한다. LED는 이 실시예에서는 제2 영역 상에 돌출하는 포스트가 없다는 점을 제외하고는 일반적으로 상술한 LED와 유사하다. 열 전도성 재료는 접착 특성을 갖는 외부 표면을 포함한다.
LED는 제거 가능한 보호 필름에 의해 보호되는 외부 표면을 갖는 슬러그의 제2 영역에 이미 접합된 열 전도성 재료와 함께 공급될 수 있다. LED를 마운팅할 때, 보호 필름은 제거되고 LED는 열 싱크에 정렬되고 열 싱크의 제1 표면과 접촉하도록 압력을 받는다. 이 실시예에서, 열 싱크는 LED의 제2 영역에 대응하는 형상을 갖는 리세스를 포함한다. 리세스는 열 전도성 재료를 그 위에 갖는 제2 영역을 수용하고, LED를 열 싱크에 정렬하는 것을 용이하게 한다.
일반적으로 열 전도성 재료는 열 전도성 재료 층을 포함하고, 그 열 전도성 재료 층의 내부 및 외부 표면들 상에는 제1 및 제2 접착 층들이 있다. 적합한 열 전도성 접착 테이프들은 미네소타주, 세인트 폴의 3M Electronic Adhesives and Specialties Department로부터 입수 가능하다. 3M 열 전도성 접착 테이프들은 세라믹 필러들 및 감압 접착 표면들(pressure sensitive adhesive surfaces)을 갖고 그 접착 표면들 상에는 실리콘 처리된 폴리에스테르의 제거 가능한 보호 필름이 있다. 3M 테이프의 경우, 약 2-5초 동안 약 5-50 psi의 압력을 유지함으로써 양호한 접착이 달성될 수 있다.
유리하게도, 이 LED는 다수의 현존하는 LED 제품들의 신속한 개장(retrofit)을 용이하게 하고, 유일한 특정한 요건은 열 싱크가 접합을 위해 적당히 깨끗한 평평한 표면을 구비하는 것이다. LED는 예를 들면 열 전도성 에폭시들을 이용하는 경우와 같이, 경화 시간을 고려할 필요 없이 열 싱크에 단단하게 접합될 수 있다. 접합은 열 전도성 재료를 제2 영역 및 열 싱크에 접합하기 위해 이용되는 접착제에 따라서 영구적이거나 반영구적일 수 있다. 3M 테이프를 이용하는 경우, LED를 열 싱크에 재부착하는 것이 요구된다면, 제거되어야 하는, 테이프를 디라미네이트(de-laminate)하기 위해 열을 가하는 것에 의해 LED의 제거가 촉진될 수 있다.
다른 실시예에서 LED는 몰딩된 바디를 포함하고 몰딩된 바디는 그것의 상부 표면의 맞은편 측면들에 위치하는 제1 러그(lug) 및 제2 러그를 갖는다. 제1 및 제2 러그들을 바디의 일부로서 몰딩될 수 있다. 대안적으로, 러그들은 슬러그의 일부로서 형성될 수 있다. LED는 또한 전류 공급 도체를 수용하기 위한 단자들을 포함한다. 단자들은 위에 설명된 바와 같이, 도체 와이어를 수용하고 고정하는 프레스핏 단자일 수 있다.
LED는 열 싱크 상에 마운팅되고, 그것은 열 싱크에 부착된 제1 스프링 클립 및 제2 스프링 클립을 갖는다. 스프링 클립들은 부착 포인트들에서 각각 열 싱크에 용접될 수 있다. 실시예에서, 스프링 클립들은 판 스프링들(leaf springs)이고, 예를 들면, 베릴륨 구리 또는 스테인리스 강철로 제조될 수 있다. 다른 실시예들에서 스프링들은 열 싱크의 일부로서 형성될 수 있다.
각 러그는 LED가 열 싱크와 접촉하도록 압력을 받게 하기 위해 각각의 스프링 클립들의 자유 단부를 수용하기 위한 슬롯을 포함한다. 이 실시예에서 열 싱크는 LED를 수용하기 위한 리세스된 영역(recessed area)을 포함한다. 리세스된 영역은 슬러그에 대응하는 형상 및 사이즈를 갖고 LED를 열 싱크 상에 위치 지정하기 위한 정렬 가이드를 제공한다. 리세스된 영역은 또한 열 전도성 재료를 수용한다.
이러한 실시예에서, 러그들 각각은 각각의 위쪽으로 경사진 램프 부분들을 포함한다. 램프 부분들은 소정의 위치에서 스프링 클립들의 각각의 자유 단부들을 수용하도록 배향된다. 그 후 LED는 스프링 클립들의 각각의 자유 단부들이 소정 위치에서 각각의 슬롯들과 철컥하고 맞물리도록 그 자유 단부들을 각각의 램프 부분들을 따라서 가이드하기 위해 소정의 방향으로 비틀어 돌려진다. 각각의 슬롯들에 수용될 때, 스프링 클립들의 자유 단부들은 아래쪽으로의 압력을 가하고 또한 LED가 더 회전하는 것을 막고, 그에 따라 LED를 열 싱크에 고정한다.
다른 실시예들에서, 러그들 및 램프들은 생략될 수 있고, 슬롯들은 바디 또는 슬러그의 상부 표면에 직접 형성될 수 있다.
따라서 LED는, LED를 교체할 필요가 있다면, 쉬운 제거 및 교체를 용이하게 하면서, LED를 열 싱크 상에 단단하게 마운팅한다. 유리하게도 쉬운 제거 및 교체를 용이하게 함으로써, LED는 현장에서 비교적 미숙련된 및 훈련받지 않은 직원에 의해 교체될 수 있고, 따라서 LED를 지니는 전체 설비의 교체를 피할 수 있다.
다른 실시예에서 LED는 하나 이상의 LED 다이를 마운팅하기 위한 열 전도성 슬러그를 포함한다. 이 실시예에서는 슬러그에 접합되어 있는 열 전도성 서브마운트 상에 4개의 LED 다이가 마운팅된다. 서브마운트는 예를 들면 실리콘 또는 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 서브마운트는 전류 공급 도체를 LED 다이에 접속하기 위한 패드들을 더 포함한다.
슬러그는 서브마운트를 마운팅하기 위한 마운팅 부분, 및 포스트를 포함한다. 포스트는 그 포스트의 말단 단부에 나사산을 낸 부분을 포함한다. 이 실시예에서, LED는 포스트의 나사산을 낸 부분에 수용된 나사산을 낸 너트(threaded nut)를 포함한다. 슬러그는 예를 들면 알루미늄, 강철, 또는 구리와 같은 열 전도성 재료로 구성된다.
이 실시예에서, 슬러그는 구리의 표면 코팅을 갖는 강철 볼트를 포함한다. 유리하게도, 강철 볼트는 구리 또는 알루미늄 슬러그보다 더 강하고 일반적으로 보다 낮은 가격을 갖는다. 강철은 또한 구리 또는 알루미늄(각각 17 및 23 ppm(parts per million)/℃)보다 더 낮은 열팽창계수(약 11 ppm/℃)를 갖는다. LED 다이를 마운팅하기 위해 이용되는 재료들은 일반적으로 낮은 열팽창계수를 갖는다(실리콘은 약 3.2 ppm/℃의 열팽창계수를 갖는다). 따라서 강철은 슬러그와 다이 사이에 보다 낮은 팽창계수 부정합을 제공하고, 따라서 온도 변화로 인한 LED에 대한 응력을 감소시킨다.
LED는 또한 마운팅 부분 및 슬러그의 포스트를 통하여 연장하는 제1 및 제2 채널들을 포함한다. 채널들은 LED 다이에 전류를 공급하기 위한 각각의 도체들을 수용하도록 실시 가능하다. 도체들은, 서브마운트를 통하여 다이에 전기 접속을 제공하기 위해 LED 다이 상의 패드들에 솔더링되거나 초음파 접합되는, 각각의 굽은 단부 부분들을 포함한다. 슬러그가 전기 전도성인 실시예들에서, 도체들은 제1 및 제2 채널들로부터 전기적으로 절연되어야 한다.
LED는 열 싱크에 마운팅된다. 열 싱크는 포스트를 수용하기 위한 개구를 포함한다. 열 싱크의 정면 표면과 슬러그의 마운팅 부분 사이에 열 전도성 재료가 배치된다. LED는 나사산을 낸 너트와 맞물려 단단하게 죄는 것에 의해 열 싱크에 고정되고, 따라서 슬러그의 마운팅 부분이 열 싱크의 정면 표면과 열 결합하도록 압박되게 한다. 도체들은 포스트의 나사산을 낸 부분의 단부를 지나서 연장하고, LED에 동작 전류를 공급하기 위한 전류원에의 접속을 용이하게 한다.
이 실시예에서, 열 싱크는, LED 다이에 의해 생성된 광을 모으고 유도하기 위한 광 반사기 및/또는 광 가이드로서 더 작용하는, 원통형 깡통 형상의 바디를 갖는다. 도체들은 LED 장치를 매달기 위한 방의 천장의 조명 기구(lighting fixture)에 접속될 수 있다. 다른 실시예들에서, 열 싱크는 금속판(plate)일 수 있고, 또는 예를 들면 냉각 핀들(cooling fins)을 갖는 열 싱크일 수 있다.
LED는 대안적인 열 싱크에 마운팅된다. LED는 일반적으로 상술한 LED와 유사하여, 나사산을 낸 부분을 갖는 포스트를 갖지만, 원통형 바디를 갖는다. 열 싱크는 LED를 고정하기 위한 포스트의 나사산을 낸 부분을 수용하기 위한 나사산을 낸 개구 및 원통형 리세스를 포함한다. 리세스의 표면과 바디 사이에 열 전도성 재료가 배치된다.
유리하게도, LED는 나사산을 낸 개구 안으로 나사로 죄이고, 바디와 열 싱크 사이에 열 결합을 제공하도록 열 전도성 재료가 압축되게 하기 위해 단단하게 죄일 수 있다.
다른 실시예에서 LED는 하나 이상의 LED 다이를 마운팅하기 위한 원통형 바디를 포함한다. LED는 위에 설명된 바와 같이 LED 다이에 접속되는 도체들을 포함한다.
LED는 도체들을 위한 피드스루 개구(feed-through opening)를 갖는 열 싱크 상에 마운팅된다. 열 싱크는 또한, 열 싱크에 고정되고 각각의 도체들을 수용하기 위한 접속 소켓들을 포함하는, 커넥터 블록을 포함한다. 소켓들은 LED에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 도체들에 각각 접속된다.
소켓들은 일반적으로 전자 부품들을 인쇄 회로 기판에 제거 가능하게 접속하기 위해 인쇄 회로 기판 어셈블리들에서 이용되는 소켓들과 유사하고, 도체들에의 접속을 제공하는 한편 동시에 LED를 열 싱크에 고정하도록 기능한다. 소켓들은 바디와 열 싱크의 정면 표면 사이에 열 전도성 재료를 적어도 부분적으로 압축하기에 충분한 힘을 제공하도록 구성되고, 따라서 LED와 열 싱크 사이에 양호한 열 접촉을 보증한다.
또 다른 실시예에서 LED는 서브마운트의 제1 표면 상에 마운팅된 LED 다이를 포함한다. LED는 또한 제1 표면에 접합된 제1 및 제2 신장된 도체 스트립들(elongate conductor strips)을 포함한다. 일 실시예에서 서브마운트는 도체 스트립들을 제자리에 솔더링하기 위한 접속 패드들을 갖는 금속화된 세라믹을 포함한다. 접속 패드들은 또한 LED 다이와 전기 접속하여 그것에 동작 전류를 공급한다.
도체 스트립들 각각은 각각 아래쪽으로 매달려 있는 커넥터 부분들을 갖는다. 이 실시예에서, 커넥터 부분들은 서브마운트의 제1 표면으로부터 아래쪽으로 연장하도록 접혀 있다.
LED는 (LED 다이 및 서브마운트의 배면 표면을 제외하고) 서브마운트를 둘러싸는 플라스틱 바디 안에 캡슐화(encapsulate)된다. 바디는 또한 바디에 몰딩된 삽입 스냅들(insertion snaps)을 포함한다.
LED는 아래쪽으로 매달려 있는 커넥터 부분들에 대응하는 개구들을 갖는 열 싱크 상에 마운팅되고, 그것의 개구들이 제공되어 있다. LED를 마운팅할 때, 삽입 스냅들은 개구들에 수용되고, 바디는 삽입 스냅들이 열 싱크의 배면 표면과 맞물릴 때까지 아래쪽으로 내리눌린다. 서브마운트의 배면 표면과 열 싱크의 정면 표면 사이에 열 전도성 재료가 배치되고, 이러한 조건에서 서브마운트의 배면 표면은 열 싱크에 열 결합되어 제자리에 고정된다. 열 전도성 재료는 위에 설명된 3M 하이퍼소프트 열 패드(hypersoft thermal pads)와 같은 유연한 재료일 수 있다.
이러한 실시예에서, 아래쪽으로 매달려 있는 커넥터 부분들 각각은 각각 절연된 도체들을 수용하기 위한 "V" 형상의 컷아웃을 갖는다. 이 실시예에서, 컷아웃들은 또한 도체 부분들의 단부들이 도체 부분들의 평면에서 구부러지도록 허용하기 위해 제거된 원형 부분들을 갖는다. 절연된 도체들 각각은 전도성 코어 및 절연층을 포함하고, 절연된 도체들이 "V" 형상의 컷아웃들에 강제로 밀어 넣어질 때, 각각의 컷아웃들은 절연층을 변위시켜 전도성 코어와 전기 접촉하는 것에 의해 도체와 맞물리도록 구부러진다. 플라스틱 바디는 도선들(leads)을 열 싱크로부터 절연시킴으로써 공급된 전류의 전기 단락을 막는다.
상술한 실시예들과 관련하여 논의된 바와 같이, 위에 설명된 대안적인 실시예들 중 임의의 실시예에서 광학 소자가 제공될 수 있다. 예를 들면, 광학 소자는, 전도성 스트립들을 부착하기 전에 서브마운트 상에 미리 몰딩되는, 렌즈를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 LED는 서브마운트 및 서브마운트 상의 적어도 하나 이상의 LED 다이를 포함한다. LED는 또한 제1 및 제2 영역들을 갖는 금속 슬러그를 포함한다. 제1 영역은 서브마운트에 열 결합된다. 슬러그는 또한 제2 영역으로부터 돌출하는 금속 스터드를 포함한다.
이 실시예에서 LED는 LED 다이에 의해 발생된 광을 결합하고 및/또는 유도하기 위한 렌즈를 포함한다. 렌즈는 몰딩된 바디에 마운팅되고, 몰딩된 바디는 렌즈와 함께 LED 다이를 둘러싸고 보호한다. LED는 또한 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위한 단자들 및 각각의 커넥터들을 포함한다. 이 실시예에서 커넥터들은 위에 설명된 것과 같은 절연 변위 타입 커넥터들(insulation displacement type connectors)이다. 다른 실시예들에서는, 단자와 같은 프레스 핏 단자들이 제공될 수 있다.
LED의 마운팅을 위한 프로세스가 설명된다. LED는 용접 도구의 척(chuck)에 수용된다. 용접 도구는 오하이오주 엘리리아(Elyria)의 Nelson Stud Welding으로부터 입수 가능한 Nelson® CD Lite I 시스템과 같은 용량성 방전 스터드 용접 시스템의 일부일 수 있다. Nelson 시스템은 66,000 μF 커패시터를 50V-220V의 범위의 전압으로 충전하기 위한 전원 유닛을 포함한다. 용접 도구는 용접될 워크피스(work-piece)를 수용하기 위한 다양한 척 장치들을 수용하도록 구성된다. 용접 도구는 커패시터에 연결하기 위한 케이블을 포함하고, 척을 통하여 워크피스로의 커패시터의 방전을 활성화하기 위한 스위치를 더 포함한다.
이 실시예에서, 척은 열 싱크와 맞물리기 위한 절연된 부분들을 갖는 외부 슬리브(outer sleeve)를 포함한다. 척은 LED을 유지하고 충전된 커패시터로부터 금속 슬러그로 용접 전류를 전도하기 위한 홀더를 더 포함한다. 홀더는 슬리브에 수용되고 슬리브에 관하여 소정의 방향으로 이동 가능하다. 척은 또한 LED를 열 싱크 쪽으로 압박하기 위한 스프링을 포함한다. 일반적으로, 용량성 방전 스터드 용접 시스템들은 원하는 용접 특성을 달성하기 위해 스프링에 의해 제공되는 압박 힘의 조절을 용이하게 한다.
용접 전에, LED는 커넥터들이 각각의 도체들과 맞물리도록 배치된다. 그 후 척은 LED 위에 배치되고 LED는 처음에 스터드가 근접하지만, 열 싱크와 전기 접촉하지 않도록 척에 의해 배치된다. 다른 실시예들에서, LED는 척에 적재되고 그 후 척에 유지되면서 열 싱크에 관하여 배치될 수 있다.
전원은 또한 커패시터를 원하는 전압으로 충전하기 위해 활성화된다. 커패시터가 충전되고, LED가 원하는 위치에 있을 때, 용접 도구 스위치가 사용자에 의해 작동되고, 그에 따라 커패시터가 홀더를 통하여 방전하게 된다.
초기 전류 흐름은 스터드를 통하여 집중되고 스터드와 (통상적으로 접지 전위에 유지되는) 열 싱크 사이에 아크를 확립한다. 집중된 전류 흐름은 스터드를 통하여 높은 전류 밀도를 생성하여, 스터드가 적어도 부분적으로 녹고 및/또는 기화하는 정도까지, 스터드의 급속한 가열을 일으키고, 따라서 제2 영역이 열 싱크에 더 가까이 이동하도록 허용한다. 제2 영역이 열 싱크에 더 가까이 이동할 때, 제2 영역과 열 싱크 사이에 복수의 아크들이 확립된다. 아크들은 제2 영역에서 슬러그의, 및 열 싱크의 국소적인 용융을 일으키고, 이는 제2 영역이 그 후 열 싱크와 접촉하게 될 때 LED를 열 싱크에 단단하게 용접한다.
LED의 슬러그와 열 싱크 사이의 결과적인 용접은 용융된 금속이 그 후 냉각하여 응고할 때 양호한 열 접촉을 보장한다.
유리하게도, 용량성 방전 스터드 용접 시스템은 매우 짧은 시간프레임 내에 스터드를 통하여 큰 전류를 결합한다(예를 들면, 4 밀리초 동안에 9000 A). 스터드 및 주위의 제2 영역의 결과적인 가열은 매우 빠르고 따라서 열 방산이 최소화되어, 슬러그 및/또는 열 싱크에 대한 임의의 손상 또는 변색을 국소화한다.
(접촉 용량성 방전 스터드 용접으로 알려진) 대안 실시예에서, 스터드는 열 싱크와 전기 접촉하여 배치될 수 있다. 그 후, 스위치가 작동될 때 용접 전류가 스터드를 통하여 직접 열 싱크에 결합된다. 접촉 용량성 방전 스터드 용접은 스터드와 열 싱크 사이에 간격이 있을 때 방전이 시작되는 실시예들보다 용접 시간이 약간 더 길다.
유리하게도, 스터드는 원하는 위치에서(즉, 제2 영역의 중심에서) 용접 전류를 초기화한다. 그러나 다른 실시예들에서, 스터드는 생략될 수 있다. 그러한 경우에 초기 용접 전류는 제2 영역과 열 싱크 사이에 아크를 확립하고 결과적인 용접이 충분히 균일한 것을 보장하기 위해 열 싱크에 관하여 LED의 보다 주의 깊은 정렬을 필요로 할 수 있다.
유리하게도, 여기에 설명된 실시예들의 LED들은 솔더의 이용 없이 열 싱크에의 부착을 허용하고, 동시에 열이 열 싱크에 효과적으로 전달될 수 있도록 LED와 열 싱크 사이의 양호한 열 결합을 제공한다. 여기에 설명된 실시예들 중 몇몇은 열 싱크에의 도구 없는 부착을 용이하게 하는 반면, 다른 실시예들은 일반적인 손 도구(hand tools) 또는 다른 편리한 도구를 이용하여 마운팅될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예들이 설명되고 예시되었지만, 그러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하는 것으로 간주되어야 하고 첨부한 청구항들에 따라서 해석되는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 발광 다이오드(LED) 장치로서,
    개구를 갖는 정면 표면을 갖는 열 싱크;
    서브마운트(sub-mount);
    상기 서브마운트 상에 마운팅된 적어도 하나의 LED 다이; 및
    제1 영역 및 제2 영역을 갖는 열 전도성 슬러그(thermally conductive slug) - 상기 제1 영역은 상기 서브마운트에 열 결합되고, 상기 제2 영역은 그것으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 포스트(post)를 갖고, 상기 서브마운트는 상기 제1 영역 상에 있고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역에 대향하고, 상기 포스트는 상기 열 싱크 내의 상기 개구에 수용되고, 상기 제2 영역이 상기 열 싱크의 상기 정면 표면에 열 결합되게 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하도록 실시 가능하게 구성됨 -
    를 포함하는 LED 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포스트는, 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하기 위해 상기 열 싱크 내의 상기 개구의 나사산을 낸 부분(threaded portion)과 맞물리도록 실시 가능한 나사산을 낸 부분을 포함하는 LED 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열 전도성 슬러그는, 상기 LED 장치를 상기 열 싱크에 고정하는 토크(torque)를 가하기 위한 렌치(wrench)를 수용하도록 실시 가능하게 구성되는 LED 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 열 싱크는 상기 개구를 그 안에 갖는 베이스를 포함하고, 상기 베이스로부터 연장하고 상기 베이스에 말단의 열린 단부를 갖는 원통형 벽을 더 포함하고, 상기 원통형 벽은 상기 LED 장치를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 LED 다이에 의해 발생된 광을 상기 열린 단부를 통하여 유도(direct)하도록 실시 가능한 LED 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포스트는 상기 개구에 수용될 때 상기 열 싱크의 배면 표면으로부터 돌출하는 말단 부분을 포함하고, 상기 말단 부분은, 상기 제2 영역을 상기 열 싱크의 상기 정면 표면과 열 결합하도록 압박(urge)하기 위해 상기 열 싱크의 상기 배면 표면과 맞물리기 위한 스프링 클립을 수용하도록 실시 가능하게 구성되는 LED 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 슬러그는, 상기 적어도 하나의 LED 다이에 전류를 공급하기 위한 적어도 하나의 도체를 수용하기 위한 적어도 하나의 채널을 포함하는 LED 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 채널은, 상기 적어도 하나의 도체를 상기 정면 표면에 대향하는, 상기 열 싱크의 배면 표면으로 라우팅하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 포스트를 통하여 연장하는 LED 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역 상에 배치된 열 전도성 재료를 더 포함하고, 상기 열 전도성 재료는, 상기 LED 장치가 상기 열 싱크 상에 마운팅될 때 상기 제2 영역과 상기 열 싱크 사이에 인터페이스를 형성하고 그에 의해 그들 사이의 열 저항을 낮추도록 실시 가능한 LED 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 LED 다이와 전기 접속하는 적어도 하나의 단자(terminal)를 더 포함하고, 상기 단자는 상기 적어도 하나의 LED 다이에 동작 전류를 공급하기 위한 전기 도체를 수용하고 고정하도록 실시 가능한 LED 장치.
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