KR102352653B1 - 열적으로 안정한 가요성 조명 디바이스 - Google Patents

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KR102352653B1
KR102352653B1 KR1020217022177A KR20217022177A KR102352653B1 KR 102352653 B1 KR102352653 B1 KR 102352653B1 KR 1020217022177 A KR1020217022177 A KR 1020217022177A KR 20217022177 A KR20217022177 A KR 20217022177A KR 102352653 B1 KR102352653 B1 KR 102352653B1
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루미리즈 홀딩 비.브이.
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Abstract

조명 디바이스(10)는 광을 방출 방향 X로 방출하는 적어도 하나의 LED 요소(12)를 포함한다. 만곡가능한 광 가이드는 LED 요소(12)로부터 방출된 광을 안내하도록 배열된다. 만곡가능한 광 가이드는 LED 요소(12)의 방출 방향 X를 적어도 덮는 탄성의 투광 광 가이드 재료로 형성된 제1 부분(20), 및 탄성의 투광 광 가이드 재료로 형성된 제2 부분(22)을 적어도 포함한다. 변화하는 환경 조건들 하에서 기능할 수 있기 위해서, 제2 부분(22)은 분리 공간(32)에 의해 방출 방향 X로 제1 부분(20)으로부터 이격되어 배열된다.

Description

열적으로 안정한 가요성 조명 디바이스{THERMALLY STABLE FLEXIBLE LIGHTING DEVICE}
본 발명은 조명 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 하나 이상의 LED 요소 및 LED 요소들로부터 방출된 광을 안내하도록 배열된 광 가이드를 포함하는 조명 디바이스에 관한 것이다.
LED 요소들을 포함하는 조명 디바이스들은 날로 증가하는 수의 조명 응용들을 위해 사용된다. 조명 디바이스는 LED 요소로부터 방출된 광을 안내하도록 배열된 광 가이드를 포함할 수 있다. 광 가이드는 방출된 광을 예를 들어, 시준, 확산, 혼합, 또는 지향시키는 상이한 광학 기능들을 서빙할 수 있다.
변화하는 환경 조건들 하에서 동작가능한, 적어도 하나의 LED 요소 및 광 가이드를 갖는 조명 디바이스를 제공하는 것이 목적으로 고려될 수 있다.
이 목적은 청구항 1에 따른 조명 디바이스에 의해 달성될 수 있다. 종속항들은 본 발명의 양호한 실시예들에 관한 것이다.
본 발명자들은 하나 이상의 LED 요소 및 LED 요소들에 배열된 만곡가능한 광 가이드를 포함하는 조명 디바이스들을 고려하였다. 만곡가능한 광 가이드용의 한 가능한 재료는 저렴하고 처리하기가 쉬운 탄성의 투광 재료인 실리콘이다. 그러나, 발명자들은 실리콘 또는 다른 비교할만한 광 가이드 재료들의 열 팽창은 예를 들어 LED 요소에 접속된 전기적 도체들의 열 팽창과 비교하여 비교적 높을 수 있다는 것을 관찰하였다. 발명자들은 온도 변화들이 상당한 기계적 응력에 이르게 하므로 기계적 고장의 위험을 증가시킬 수 있다는 결론을 내렸다.
체적 부분의 총 열 팽창량은 체적에 의존한다. 그러므로, 온도 변화들 및 열 팽창 계수(CTE)의 불일치의 악영향을 감소시키기 위해서, 발명자들은 LED 요소와 접촉하는 광 가이드 재료의 체적을 감소시키는 것을 제안한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 LED 요소가 광을 방출 방향으로 방출하기 위해 제공된다. 용어 "LED 요소"는 임의 유형의 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드 등을 포함하는 고상 조명 요소(solid-state lighting element)를 말한다. 하나의 LED 요소는 서로 가깝게 배열된 다수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 용어 "방출 방향"은 LED 요소의 동작 중에 광이 방출되는 임의의 방향을 의미한다. 일반적으로, LED 요소들은 광을 복수의 방향으로 방출할 것이다. 본 맥락에서 바람직하게 사용되는, 언패키지된 LED 다이는 램버시안 방출기(Lambertian emitter)이다. 패키지된 LED 요소들은 더 제한된 방출 각도를 가질 수 있지만, 상이한 방출 방향들을 여전히 포함할 것이다. 바람직하게는, 본 발명의 맥락에서 고려된 방출 방향은 주 방출 방향, 즉, 램버시안 방출기에 대해 다이 표면에 수직인, 최대 세기의 방향이다.
본 발명의 일반적인 개념이 단일 LED 요소만을 포함하는 조명 디바이스에 적용가능하지만, 조명 디바이스들의 양호한 실시예들은 복수의 LED 요소를, 바람직하게는 이격된 배열로, 특히, 공통 축을 따르는 적어도 하나의 선에 또는 공통 평면 내에 배열되게 포함할 것이다. 특히, 본 발명의 유리한 효과들은 높은 종횡비(길이 나누기 폭 또는 높이)를 갖는 조명 디바이스들에, 예를 들어 LED 요소들이 그 길이를 따라 이격된 가늘고 긴 형상의 조명 디바이스들에 적용된다. 예를 들어, 양호한 실시예들의 종횡비는 2 이상, 바람직하게는 5 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 조명 디바이스는 LED 요소로부터 방출된 광을 안내하도록 배열된 만곡가능한 광 가이드를 추가로 포함한다. 광 가이드는 광을 내부적으로 안내하는 투광 재료의 고체 요소(solid element)인 것으로 이해된다. 이 재료는 바람직하게는 투명하지만, 이것은 또한 예를 들어, 광학적으로 확산 특성들을 갖는 반투명 재료들을 포함할 수 있다. 광 가이드의 내부를 횡단하는 광은 일부 경우들에서, 경계 표면들에서 내부 전반사를 겪지만, 이것은 필수 요건은 아니다. 광 가이드는 만곡가능한데, 즉, 광 가이드 및 바람직하게는 전체 조명 디바이스는 예를 들어, 광 가이드 및/또는 조명 디바이스가 장착되는 부분의 윤곽을 따르도록 만곡될 수 있다. 바람직하게는, 광 가이드는 그것이 적어도 5미터 미만, 바람직하게는 3미터 미만, 가장 바람직하게는 1m 이하의 만곡 반경까지 적어도 하나의 만곡 반향으로 만곡될 수 있도록 배치된다. 만곡가능한 광 가이드를 달성하기 위해서, 그것은 적어도 부분적으로 탄성 재료(들)로 만들어진다. 용어 "탄성"이란 예를 들어, 5GPa 미만, 바람직하게는 1GPa 이하, 특히 바람직하게는 0.3GPa 이하의 탄성 계수(영률(Young's modulus))를 갖는 재료들을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 광 가이드용의 양호한 재료는 예를 들어, 0.1GPa 미만의 영률을 갖는 실리콘이다.
본 발명에 따르면, 광 가이드는 적어도 2개의 분리된 부분을 포함한다. 광 가이드의 제1 부분은 탄성의 투광 광 가이드 재료로 형성되고 LED 요소의 방출 방향을 적어도 덮는다. 바람직하게는, 광 가이드의 제1 부분은 방출 방향으로 LED 요소와 접촉한다. 이것은 양호한 광학 결합을 가능하게 한다. 특히 바람직하게는 LED 요소는 제1 광 가이드 부분의 광 가이드 재료 내에 적어도 부분적으로 매립되어, 특히 언패키지된 LED 요소의 바람직한 경우에서, 양호한 광학 결합과 기계적으로 안정한 연결 둘 다를 보장한다.
본 발명에 따르면, 조명 디바이스는 특히 실리콘인, 제1 부분과 동일한 탄성의 투광 재료로, 또는 상이한 재료로 만들어질 수 있는 광 가이드의 제2 부분을 추가로 포함한다. 광 가이드의 제2 부분은 방출 방향으로 제1 부분과 분리 공간에 의해 이격되어 배열된다. 제1과 제2 광 가이드 부분 사이에 배열된 분리 공간은 광 가이드 재료의 것들과 상이한 광학 특성들의 고체 또는 액체 재료로 채워질 수 있지만, 바람직하게는, 자유 공간이고, 즉 진공으로 되거나 또는 가스, 특히 공기로 채워진다.
LED 요소로부터 방출되고 광 가이드의 제1 부분에 의해 안내된 광은 분리 공간을 횡단하여 광 가이드의 제2 부분에 의해 추가로 안내될 수 있다.
분리 공간은 광 가이드의 제1과 제2 부분들을 기계적으로 분리하는 역할을 한다. 양 부분은 그들의 개별적인 체적에 따라, 온도 변화들로 인한 수축 또는 팽창에 의해 따로따로 영향받는다. LED 요소에 배열된 제1 광 가이드 부분이 광 가이드의 총 체적의 일부만을 구성하므로, 2개의 부분의 분리는 LED 요소에 작용하는 열적 변화들의 영향을 제한할 수 있다. 일반적으로, 조명 디바이스는 작은 두께(또는 높이)를 가질 수 있지만, 광 경로의 소정의 길이, 즉, LED 요소와 발광 표면 사이의 거리는 발광 표면 상의 광 확산 및 균일성을 가능하게 하는 데 바람직하다.
양호한 실시예에서, 광 가이드의 제1과 제2 부분들은 변형가능한 스프링 구조체에 의해 연결된다. 스프링 구조체는 제1과 제2 광 가이드 부분을 기계적으로 연결하는 역할을 할 수 있지만, 2개의 부분의 상대적 배열을 스프링 구조체의 변형에 의해 변화시킬 정도로, 강성 방식은 아니다. 이것은 예를 들어, 틸팅, 시프팅 등과 같은, 2개의 광 가이드 부분의 상이한 유형들의 상대적 이동을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 스프링 구조체의 변형에 의해, 제1과 제2 광 가이드 부분들 사이의 거리 및 나아가 분리 공간의 폭은 변화할 수 있다. 특히, 스프링 구조체는 방출 방향으로 가변 길이를 달성하기 위해 변형가능한 것이 바람직하다.
양호한 실시예에서, 변형가능한 스프링 구조체는 방출 방향에 수직인 방향으로 서로로부터 이격되어 배열된 제1 및 제2 스프링 요소를 적어도 포함한다. 분리 공간은 제1과 제2 스프링 요소들 사이에 배열될 수 있다. 2개의 이격된 스프링 요소를 제공함으로써, 제1 및 제2 광 가이드 부분들의 정렬된 배향을 유지하면서(즉, 특히 2개의 부분의 상대적 틸팅을 피하면서, 예를 들어, 그들을 평행 배향으로 유지하면서) 분리 공간의 가변 폭을 달성하는 것이 특히 가능하다.
스프링 구조체는 상이한 형상으로 형성될 수 있고/있거나 상이한 적합한 재료들로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 구조체를 변형가능하게 하는 스프링 기능은 가해진 외력들로 인해 팽창 또는 수축할 수 있는, 탄성 재료에 의해 달성될 수 있다. 또한, 스프링 기능은 스프링 형상, 특히, 바람직하게는 적어도 하나의 루프를 형성하는, 만곡들 또는 접힘들을 포함하는 형상에 의해 달성될 수 있다.
양호한 실시예에서, 스프링 구조체는 벽 부분, 특히 적어도 하나의 접힌 또는 만곡된 벽 부분을 가질 수 있는, 평탄 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접힌 또는 만곡된 벽 부분은 적어도 제1 접힘 또는 만곡 방향으로의 제1 접힘 또는 만곡 및 대향하는 제2 접힘 또는 만곡 방향으로의 제2 접힘 또는 만곡을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연속하여 대향하는 접힘/만곡 방향들로 적어도 3개의 만곡 또는 접힘을 포함하는 루프 구조체가 형성될 수 있다. 만곡들 또는 접힘들은 예를 들어, 적어도 30°, 바람직하게는 적어도 60°, 특히 바람직하게는 적어도 85°의 만곡/접힘 각도들을 가질 수 있다.
스프링 구조체는 그것의 적어도 일부가 분리 공간 내로 돌출하도록 형성될 수 있다.
양호한 실시예에서, 접힌 벽 부분은 적어도 실질적으로(예를 들어, ±25%, 바람직하게는 ±10% 내에서) 일정한 벽 두께를 가질 수 있다. 높은 정도의 상대적 움직임을 가능하게 하는 제1과 제2 광 가이드 부분들 사이의 스프링 결합은 광 가이드의 제1과 제2 부분들이 벽 두께의 적어도 4배의 거리만큼 분리되는 경우에 특히 형성될 수 있다. 이것은 예를 들어, 양호한 실시예들의 도면들에 도시한 것과 같이, 예를 들어, 적어도 실질적으로 90°(예를 들어, ±15°)의 4개의 연속하는 접힘들을 갖는 스프링 구조체를 가능하게 한다.
제1 및/또는 제2 광 가이드 부분과 동일한 재료의 변형가능한 스프링 구조체를 형성하는 것이 가능하다. 특히, 스프링 구조체는 광 가이드와 일체로 된 부분으로서 형성되고, 예를 들어, 제1 및 제2 광 가이드 부분들 둘 다와 하나의 피스로 형성될 수 있다. 그러나, 양호한 실시예에 따르면, 광 가이드는 봉입부 내에 배열될 수 있고 변형가능한 스프링 구조체는 이 봉입부의 부분에 의해 형성될 수 있다.
특히 양호한 실시예에서, 봉입부는 광 가이드 및/또는 분리 공간을 향해 지향된 내부 표면들 상에 예를 들어, 적어도 90% 이상의 반사율을 갖는 높은 반사성 재료에 의해 형성될 수 있다. 이것은 광의 손실을 방지한다. 예를 들어, 봉입부는 분산된 무기 입자들을 갖는 실리콘과 같은 가요성 재료로 만들어질 수 있다.
일부 실시예들에서, LED 요소는 도체 구조체 상에 장착된 제1 LED 요소일 수 있다. 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 추가의 LED 요소가 또한 이격된 배열로 도체 구조체 상에 제공될 수 있다. 특히, 하나 이상의 패키지된 LED 또는 언패키지된 LED 다이들이 장착되는 리드 프레임을 제공하는 것이 바람직하다. LED 요소의 추가의 전기적 접점이 예를 들어, 본드 와이어에 의해 제공될 수 있다. LED 요소들은 예를 들어, 방출 방향에 수직으로 배향된 적어도 하나의 선에 배열될 수 있다.
특히 양호한 실시예에서, LED 요소들 및 도체 구조체는 광 가이드의 제1 부분 내에 적어도 부분적으로 매립될 수 있다. 이것은 높은 정도의 광학 결합과 함께 양호한 기계적 안정성을 달성하는 것을 가능하게 한다.
조명 디바이스의 만곡을 가능하게 하기 위해서, 도체 구조체는 바람직하게는 만곡가능하다. 예를 들어, 도체 구조체는 금속, 예를 들어, 구리 또는 구리 함유 합금의 얇은 트랙들을 포함할 수 있다. 도체 구조체는 예를 들어, 2㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 이하의 두께를 가질 수 있다.
위에 설명된 것과 같이, 광 가이드의 총 체적은 적어도 제1 및 제2 광 가이드 부분들로 분배될 수 있다. 상이한 실시예들에서, 2개의 부분들의 및 그들 사이의 분리 공간의 상대적 체적 및/또는 두께는 변화할 수 있다. 일반적으로, LED 요소와 접촉하여 배열된 제1 부분의 체적 및/또는 두께를 제한하는 것이 바람직하다. 양호한 실시예들에서, 제1 광 가이드 부분의 두께는 제2 광 가이드 부분의 두께와 동일하거나 적도록 선택될 수 있다. 이 비교의 목적들을 위해, 두께는 (주) 방출 방향으로 측정될 수 있다. 분리 공간은 제1 및 제2 광 가이드 부분들의 제1과 제2 두께의 합의 적어도 20%의, 방출 방향으로 측정된 두께를 가질 수 있다.
양호한 실시예에서, 분리 공간과 접하는 제1 광 가이드 부분 및/또는 제2 광 가이드 부분의 적어도 하나의 표면은 변조된 표면 형상을 포함하는데, 즉, 이 표면은 평면이 아니고, 높여진 부분들 및/또는 함몰부들을 포함할 수 있다. 이러한 변조된 표면 형상은 제1 광 가이드 부분으로부터의 광의 분리 공간을 통한 제2 광 가이드 부분 내로의 투광의 원하는 광학 특성들을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 광 가이드 부분들의 내부 표면들(즉, 분리 공간과 접하는 그들 표면들)은 보통 공기로 채워진 분리 공간과의 경계 표면들을 구성하고, 투과된 광의 적어도 일부들은 굴절을 겪을 수 있고, 또는 제1 광 가이드의 내부 표면의 경우에는 심지어 내부 전반사를 겪을 수 있다. 표면 형상은 원하는 광 분배를 획득하기 위해, 예를 들어, 광 출력 표면에서 광 출력을 균일화하고, 또는 광 출력 표면 상의 원하는 밝은 스폿들을 포함하는 불균일한 분배를 의도적으로 획득하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들이 이후 설명되는 실시예들로부터 분명해지고 그들을 참조하여 자세히 설명될 것이다.
도 1은 조명 디바이스의 실시예의 사시도를 도시하고;
도 2는 도 1의 선 A..A를 따르는 단면을 갖는 도 1의 조명 디바이스의 부분 단면도를 도시하고;
도 3은 도 2의 선 B..B를 따르는 단면을 갖는 도 1, 도 2의 조명 디바이스의 부분 단면도를 도시하고;
도 3a는 도 3에 C로 표시된 영역의 확대된 부분을 도시하고;
도 4는 변형된 조명 디바이스의 측면도를 도시하고;
도 5는 도 4의 선 D..D를 따라 취해진 단면을 갖는 도 4의 변형된 조명 디바이스의 단면도를 도시하고;
도 6a-6d는 조명 디바이스들의 대안적 실시예들의 단면도들을 도시하고;
도 7a-7c는 조명 디바이스들의 또 다른 대안적 실시예들의 단면도들을 도시한다.
도 1-3은 조명 디바이스(10)의 제1 실시예를 도시한다. 조명 디바이스(10)는 높은 종횡비를 갖는, 즉, 폭 W 및 높이 H와 비교하여 길이 방향 L로 긴 연장을 갖는 가늘고 긴 형상으로 되어 있다.
조명 디바이스(10)는 도 2에 도시한 것과 같이, 리드 프레임의 도체 요소(14) 상에 장착되고 본드 와이어들(16)에 의해 추가로 접촉되는 언패키지된 LED 다이들로서 제공된 복수의 이격된 LED 요소(12)를 포함한다. LED 요소들(12)은 세로 방향 L로 연장되는 선에 배열된다. 그들의 주 방출 방향 X는 조명 디바이스(10)의 높이 방향 H를 따라 지향된다.
조명 디바이스(10)는 제1 광 가이드 부분(20) 및 제2 광 가이드 부분(22)으로 구성된 광 가이드를 추가로 포함한다. 리드 프레임(14) 상에 장착된 광 가이드 및 LED 요소들(12)은 봉입부(24) 내에 포함된다.
광 가이드 부분들(20, 22)은 투명 실리콘으로 만들어진 고체 바디(solid body)들이다. 봉입부(24)는 도 3, 3a의 단면도에서 보이는 것과 같은 형상을 갖는 중공체이다. 봉입부(24)는 조명 디바이스(10)의 상부에서의 발광 표면(30)을 제외하고 광 가이드 부분들(20, 22)을 봉입하는 하부 벽(26) 및 대향하는 측벽들(28)로 구성된다.
봉입부(24)의 벽들(26, 28)은 양호한 실시예에서, 분산된 TiO2 입자들을 갖는 실리콘으로 만들어지므로, 봉입부(24)의 표면은 90%보다 큰 높은 반사율을 갖는 확산 반사성이다. 그러므로, 봉입부(24)는 조명 디바이스(10)의 발광 및 투광 요소들을 봉입하는 "백색 박스"를 형성한다. 높은 반사율로 인해, LED 요소들(12)로부터 방출된 광의 많은 양이 발광 표면(30)을 통해 방출된다.
양호한 실시예에서, 광 가이드 부분들(20, 22)의 실리콘 재료는 약 3MPa의 탄성 계수를 갖는 매우 탄성인 재료이다. 봉입부(24)의 채워진 실리콘 재료는 또한 약 20MPa의 탄성 계수를 갖는 탄성 재료이다. 리드 프레임 도체들(14)은 이 예에서 0.25㎜ 두께로 얇다.
얇은 리드 프레임 도체들(14)뿐만 아니라, 광 가이드 부분들(20, 22)과 봉입부(24) 둘 다의 이들 기계적으로 가요성인 특성들로 인해, 전체 조명 디바이스(10)은 가요성이고 상이한 조명 목적들을 위해 요구되는 대로 만곡되고 형상화될 수 있다. 특히, 조명 디바이스(10)는 그것이 장착되는 부분의 윤곽을 따르도록 만곡될 수 있다. 양호한 예에서, 조명 디바이스는 25㎝의 만곡 반경까지 만곡될 수 있다. 광 가이드 부분들(20, 22) 및 봉입부(24)가 훨씬 더 작은 만곡 반경들까지 만곡될 수 있지만, 리드 프레임 도체들(14), LED 요소(12) 및 본드 와이어들(16)의 기계적 고장의 위험은 만곡이 심해질수록 증가한다.
도 2의 단면도로부터 특히 보이는 것과 같이, 리드 프레임 도체들(14), LED 요소들(12) 및 본드 와이어들(16)은 제1 광 가이드 부분(20) 내에 매립된다. 그러므로, 민감한 언패키지된 LED 다이들(12) 및 본드 와이어들(16)은 주위 광 가이드 재료에 의해 잘 보호되고 기계적으로 보유 지지된다. 또한, 양호한 광학 결합이 달성되므로, LED 요소(12)로부터 방출된 광은 제1 광 가이드 부분(20) 내로 결합된다.
제1과 제2 광 가이드 부분들(20)은 양호한 예들에서 공기로 채워진 캐비티인 분리 공간(32)에 의해, 주 발광 방향 X이기도 한, 높이 방향 H로 분리된다. LED 요소들(12)로부터 방출된 광은 먼저 제1 광 가이드 부분(20)의 내부 안에서 안내되고, 다음에 발광 표면(30)으로부터 방출되기 전에, 제2 광 가이드 부분(22) 내로 분리 공간(32)을 통해 투과된다.
광 가이드 부분들(20, 22)은 분리 공간(32)을 형성하기 위해 거리 H2(도 3)에서 평행하게 배열된다. 도 3의 단면도에 도시한 것과 같이, 제1 광 가이드 부분(20)은 높이 방향 H로 두께 H1을 갖고 제2 광 가이드 부분(22)은 높이 방향 H로 두께 H3을 갖는다. 그러므로, 디바이스(10)의 총 높이는 2개의 광 가이드 부분(20, 22)의 두께 H1, H3 및 분리 공간(32)의 두께 H2에 의해 (봉입부(24)의 하부 벽(26)의 벽 두께를 제외하고) 결정된다. 도시한 예에서, 제1 광 가이드 부분의 두께 H1은 제3 광 가이드 부분의 두께 H3보다 약간 적다. 분리 공간의 두께는 양 광 가이드 부분(20, 22)의 두께 H1 + H3의 합보다 작다.
광 가이드 부분들(20, 22)을 연결하는 봉입부(24)의 대향하는 측벽들(28)이 도시한 양호한 실시예들에서 제공되고, 스프링 구조체들(34)이 분리 공간(32)의 양 측 상에 제공되고 폭 방향 W로 분리 이격된다.
도시한 예에서, 스프링 구조체들(34)은 접힌 벽 부분들로서 형성된다. 적어도 실질적으로 일정한 두께 w를 갖는 측벽들(28)이 분리 공간(32) 내로 돌출한, 루프(38)를 형성하기 위해 4개의 연속하는 90°만곡들(36a, 36b, 36c, 36d) 내에 접힌다.
도 3, 3a에 도시한 것과 같이, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 스프링 구조체들(34)은 서로 90°하에 각각 배열된, 벽 부분들(40a-e)을 포함한다. 벽 부분들(40a, 40c, 40e)은 높이 방향 H로 연장되는 반면, 벽 부분들(40b, 40d)은 폭 방향 W로 연장된다. 특히 평행한 표면들 사이에, 높이 방향 H로 충분한 공간을 유지하기 위해서, 루프(34)의 평행한 벽 부분들(40b, 40d)은 벽 두께 w와 적어도 동일한 거리에 배열된다. 또한, 벽 부분들(40b, 40d)은 높이 방향 H로 팽창 또는 수축하기에 스프링 구조체(34)에 충분한 공간을 남겨 놓기 위해 광 가이드 부분들(20, 22)에 평행한 거리에 배열된다.
스프링 구조체(34)에 의해 연결된 분리된 광 가이드 부분들(20, 22)로 광 가이드를 분할하는 목적은 리드 프레임 도체 재료의 열 팽창 계수(CTE)와 비교한 실리콘의 비교적 큰 CTE 간의 불일치에 의해 온도 변화들의 경우에 발생되는 기계적 응력을 감소시키기 위한 것이다.
열 팽창에 의해 발생된 영향들의 예를 보이기 위해서, 도 4는 증가된 온도에서의 조명 디바이스(10)의 측면도를 도시한다. 상이한 열 팽창으로 인해, 조명 디바이스(10)는 만곡되어 보인다. 그러나, 리드 프레임(14)에 가해지는 기계적 응력은 리드 프레임(14) 및 LED 요소들(12)과 직접 접촉하여 있는 제1 광 가이드 부분(20)의 팽창으로만 제한된다. 제2 광 가이드 부분(20)은 분리 공간(32)에 의해 제1 광 가이드 부분(20)으로부터 및 리드 프레임(14)으로부터 기계적으로 분리된다. 그러므로, 제2 광 가이드 부분(22)의 열 팽창으로 인한 팽창 및 후속하는 만곡은 리드 프레임(14)에 작용하는 상당한 기계적 응력을 발생하지 않는다.
도 5는 또한 봉입부(24)의 양 측벽(28) 내의 스프링 구조체들(34)의 기계적 기능을 도시한다. 루프들(38)의 확대에 의해 도시한 예에서, 스프링 구조체들(34)의 변형에 의해, 스프링 구조체들(34)은 이들 부분(20, 22)의 상대적 이동을 허용하면서 제1과 제2 광 가이드 부분들(20, 22) 사이에 연결을 유지한다. 증가된 온도의 영향 하에서 상이하게 팽창하는 요소들에 의해 발생된 힘들은 스프링 구조체들(34)을 탄성적으로 변형시키므로, 그 안에 매립된 제1 광 가이드 부분(20) 및 리드 프레임(14)로부터 어떤 기계적 응력을 분리한다.
도 1-5에 도시하고 위에 논의된 단면의 형상이 현재의 양호한 실시예에 대응하지만, 리드 프레임(14)에의 열 팽창의 영향을 제한하는 유리한 효과들이 상이한 구조체들에 의해 대안적으로 달성될 수 있다. 대안적 실시예들의 일부 예들이 도 6a-6d에 도시된다.
도 6a에서, 봉입부(24)의 측벽들(28)은 높이 방향 H로 직선으로 연장되는데, 즉 접힌 벽 부분이 없다. 루프들을 형성하지 않고, 분리 공간(32)만의 양 측면 상의 측벽들(28)의 탄성 특성들에 의해 기계적 분리 효과를 달성하는 것이 가능하다. 또한, 스프링 구조체가 없어도, 도 6a의 실시예는 리드 프레임(14)에의 제2 광 가이드 부분들(22)의 열 팽창의 영향을 제한하는 광 가이드 부분들(20, 22)의 분리를 도시한다.
도 6b, 6c는 측벽들(28) 내에 형성된 스프링 구조체들의 상이한 형상들의 예들을 도시한다. 이들 실시예로부터 보이는 것과 같이, 접힌 벽 부분들(34)은 양호한 제1 실시예와 상이한 형상들로 형성될 수 있다.
도 6d에 따른 실시예에서, 스프링 구조체들(34)은 제1 및 제2 광 가이드 부분들(20, 22)과 함께 하나의 피스 내에 형성된다.
도 7a-7c는 다른 상이한 실시예들을 도시한다. 도 7a의 실시예에서, 제1 광 가이드 부분(20)의 내부 표면(42)은 평면이 아니고 함몰부들 및 높여진 부분들을 갖는 변조된 표면 형상을 갖는다. 특정한 표면 형상의 선택에 의해, LED 요소들(12)로부터 방출되고 제1 광 가이드 부분(20)을 통해 분리 공간(32) 내로 안내되는 광의 투과/굴절의 광학 특성들이 변경될 수 있다. 예를 들어, 변조된 표면(42)의 상이한 부분들은 상이한 각도들로 배열되기 때문에, 평면 표면에서 내부 전반사를 겪을 LED 요소들(12)로부터 방출된 일부 광 부분들은 분리 공간(32) 내로 투과될 수 있다. 도 7b의 실시예에서, 제2 광 가이드 부분(22)의 내부 표면(44)은 변조된 표면인 반면, 제1 광 가이드 부분의 내부 표면(42)은 평면이다. 도 7c의 실시예에서, 제2 광 가이드 부분(22)의 내부 표면(44)과 제1 광 가이드 부분(20)의 내부 표면(42) 둘 다는 변조된 표면 형상을 갖는다.
위에 설명된 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 본 기술 분야의 기술자들은 청구항들의 범위에서 벗어나지 않고서 많은 다른 대안적 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 점에 주목하여야 한다.
특히, 조명 디바이스들(10)은 상이한 형상 및 종횡비를 가질 수 있고, 본 발명의 유리한 효과들은 더 높은 종횡비들에서 가장 주목할 만하다. 물론, 도체들(14)을 통한 전기적 상호접속뿐만 아니라 LED 요소들(12)의 유형 및 배열은 상이한 실시예들에서 변화할 수 있다.
청구범위에서, 임의의 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 단어 "포함하는"은 청구범위에 열거된 것들 이외의 단계들의 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 어떤 요소의 단수 표현은 복수의 이러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 소정의 수단들이 상호 상이한 종속 청구항들에 나열되거나, 요소들이 단지 상호 상이한 실시예들에 대해 도시된다는 사실만으로 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims (12)

  1. 조명 디바이스로서,
    - 광을 방출 방향(X)으로 방출하기 위한 적어도 하나의 LED 요소(12), 및
    - 상기 LED 요소(12)로부터 방출된 광을 안내하도록 배열된 만곡가능한 광 가이드(20, 22)
    를 포함하고,
    - 상기 만곡가능한 광 가이드는 상기 LED 요소(12)의 상기 방출 방향(X)을 적어도 덮는 탄성의 투광 광 가이드 재료로 형성된 제1 부분(20) 및 탄성의 투광 광 가이드 재료로 형성된 제2 부분(22)을 적어도 포함하고, 상기 제2 부분(22)은 분리 공간(32)에 의해 상기 방출 방향(X)으로 상기 제1 부분(20)으로부터 이격되어 배열되고,
    상기 광 가이드의 상기 제1 및 제2 부분(20, 22)은 변형가능한 스프링 구조체(34)에 의해 연결되고,
    상기 스프링 구조체(34)는 적어도 하나의 접힌(folded) 또는 만곡된(bent) 벽 부분을 포함하고,
    상기 접힌 또는 만곡된 벽 부분은 제1 접힘 또는 만곡 방향으로의 제1 접힘 또는 만곡과, 상기 제1 접힘 또는 만곡과 연결되는 제1 벽 부분(40b)과, 대향하는 제2 접힘 또는 만곡 방향으로의 제2 접힘 또는 만곡과, 상기 제2 접힘 또는 만곡과 연결되는 제2 벽 부분(40d)을 적어도 포함하고, 상기 제1 부분(20), 상기 제2 부분(22), 상기 제1 벽 부분(40b), 및 상기 제2 벽 부분(40d)은 상기 제1 부분(20)과 상기 제1 벽 부분(40b) 사이, 상기 제1 벽 부분(40b)과 상기 제2 벽 부분(40d) 사이, 그리고 상기 제2 벽 부분(40d)과 상기 제2 부분(22) 사이에 각각 빈 공간들이 존재하도록 상기 방출 방향(X)으로 이격되는 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 변형가능한 스프링 구조체(34)는 상기 방출 방향(X)으로 가변 길이를 달성하기 위해 변형가능한 조명 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 변형가능한 스프링 구조체(34)는 적어도 제1 및 제2 스프링 요소를 포함하고,
    - 상기 제1 및 제2 스프링 요소들은 상기 방출 방향(X)에 수직인 방향(W)으로 서로로부터 이격되어 배열되고,
    - 상기 분리 공간(32)은 상기 제1 및 제2 스프링 요소들 사이에 배열되는 조명 디바이스.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 스프링 구조체(34)의 적어도 일부는 상기 분리 공간(32) 내로 돌출하는 조명 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    - 상기 접힌 또는 만곡된 벽 부분은 벽 두께(w)를 갖고,
    - 상기 광 가이드의 상기 제1 및 상기 제2 부분(20, 22)은 상기 벽 두께(w)의 적어도 4배의 거리(H2)만큼 분리되는 조명 디바이스.
  6. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 광 가이드는 봉입부(24) 내에 배열되고,
    - 상기 변형가능한 스프링 구조체들(34)은 상기 봉입부(24)의 부분에 의해 형성되는 조명 디바이스.
  7. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 LED 요소(12)는 도체 구조체(14) 상에 장착된 제1 LED 요소이고,
    - 적어도 하나의 추가의 LED 요소(12)는 상기 도체 구조체(14) 상에 장착되고, 상기 추가의 LED 요소(12)는 상기 제1 LED 요소(12)로부터 이격되어 배열되는 조명 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    - 상기 LED 요소(12) 및 상기 도체 구조체(14)는 상기 광 가이드의 상기 제1 부분(20) 내에 적어도 부분적으로 매립되는 조명 디바이스.
  9. 제7항에 있어서,
    - 상기 LED 요소들(12)은 적어도 하나의 선에 배열되고, 상기 선은 상기 방출 방향(X)에 수직으로 배열되는 조명 디바이스.
  10. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 광 가이드의 상기 제1 및 제2 부분들(20, 22)은 상기 방출 방향(X)으로 제1 및 제2 두께(H1, H3)를 갖고,
    - 상기 분리 공간(32)은 상기 제1 및 제2 두께(H1, H3)의 합의 적어도 20%의 상기 방출 방향(X)으로 측정된 두께(H2)를 갖는 조명 디바이스.
  11. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 광 가이드의 상기 제1 부분(20) 및 상기 광 가이드의 상기 제2 부분(22)은 실리콘으로 만들어지는 조명 디바이스.
  12. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 분리 공간(32)에 접하는 상기 광 가이드의 상기 제1 부분(20) 및/또는 상기 광 가이드의 상기 제2 부분(22)의 적어도 하나의 표면(42, 44)은 변조된 표면 형상을 포함하는 조명 디바이스.
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