KR102395044B1 - Led 조명 유닛 - Google Patents

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유르겐 메르텐스
애스트리드 마르츄카
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루미리즈 홀딩 비.브이.
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Abstract

본 발명은 히트싱크(12); 히트싱크(12) 상에 장착되는 LED 모듈(13) - 여기서 LED 모듈(13)은 캐리어(130), 캐리어(130) 상에 장착되는 다수의 LED 다이(131), 및 캐리어(130) 상에 형성되는 LED 전극 접촉부들(132)을 포함함 -; 히트싱크(12)를 수용하고 LED 모듈(13)이 장착된 히트싱크(12)의 장착 표면 영역(120)을 노출시키도록 형성되는 오버몰드(15, 15'); 오버몰드(15, 15') 내에 또한 수용되고 LED 모듈(12)을 파워 서플라이에 전기적으로 연결하도록 배열되는 전기적 인터페이스(14)를 포함하는 LED 조명 유닛(1)을 설명한다. 본 발명은 이러한 LED 조명 유닛(1)을 제조하는 방법을 더 설명한다.

Description

LED 조명 유닛
본 발명은 LED 조명 유닛, 및 그러한 LED 조명 유닛을 제조하는 방법을 설명한다.
고출력 LED들(light-emitting diodes: 발광 다이오드들)은 많은 응용들에서 효율적이고 수명이 긴 광원들로서 사용되고 있다. 고출력 LED들은 사용 중 매우 뜨거워지고, 높은 신뢰성과 긴 수명을 보장하기 위해 열을 제거하는 소정 종류의 히트싱크(heat sink)가 항상 필요하다. 공지된 종래 기술의 조명 응용들에서, 하나 이상의 LED 광원을 포함하는 완전한 LED 모듈은 일반적으로 열 인터페이스 물질(thermal interface material)과 함께, 별개의 히트싱크 구성 요소에 장착된다. 히트싱크 구성 요소는 LED 모듈의 일부가 아니며, 대신 이 두 요소는 열 인터페이스 물질을 이용하여 연결된다. 교체용 LED 모듈을 설치하기 위해, 먼저 기존 LED 모듈을 히트싱크 구성 요소로부터 분리(detach), 또는 분해(dismount)하고, 오래된 열 인터페이스를 제거하고 나서, 새로운 열 인터페이스를 사용하여 교체용 LED 모듈을 히트싱크 구성 요소에 부착하거나 장착해야 한다. 그러나, 열 인터페이스 물질들의 취급 및 적용은 전문 지식을 요구한다. 특히 사소한 배치 오류조차 부정확하게 형상화된 빔을 야기할 수 있는 전방 조명 응용의 경우에, 히트싱크 구성 요소 상의 LED 모듈의 매우 정확한 배치를 보장하기 위해 기술적인 전문 지식이 또한 요구된다. 이러한 고려 사항들은 보통의 사용자에게 이러한 LED 모듈의 교환을 불가능하게 만든다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 극복하는 개선된 LED 조명 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구범위 제1항의 LED 조명 유닛(LED lighting unit)에 의해, 및 이러한 LED 조명 유닛을 제조하는 청구범위 제9항의 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 LED 조명 유닛은 히트싱크; 히트싱크 상에 장착되는 LED 모듈 - 여기서 LED 모듈은 캐리어, 캐리어 상에 장착되는 다수의 LED 다이(LED dies), 및 캐리어 상에 형성되는 LED 전극 접촉부들을 포함함 -, 및 히트싱크를 수용하고 LED 모듈이 장착된 히트싱크의 장착 표면 영역을 노출시키도록 형성되는 오버몰드(overmould)를 포함한다. LED 조명 유닛은 오버몰드 내에 또한 수용되고 LED 모듈을 외부 파워 서플라이에 전기적으로 연결하도록 배열되는 전기적 인터페이스를 더 포함한다. 본 발명에 따라, 오버몰드는 외부 오버몰드 및 내부 오버몰드를 포함한다. 내부 오버몰드는 적어도 전기적 인터페이스의 부분을 수용하고 외부 오버몰드는 적어도 내부 오버몰드의 부분을 수용한다.
본 발명의 LED 조명 유닛의 이점은 이것은 완전하게 자납형(self-contained) 또는 "열적 자립형"이라는 것, 즉, 이것은 이미 히트싱크를 통합한 독립형 유닛이라는 것이다. 따라서, 본 발명의 LED 조명 유닛은 용이하게 설치되거나 교체될 수 있고, 사용자는 이러한 단계들을 수행하기 위해 아무런 특별한 기술적 지식 또는 기술들을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 누구나 본 발명의 LED 조명 유닛을 적절한 조명 응용의 하우징 내에 설치할 수 있다. 사용자가 해야 할 일은 LED 조명 유닛을 하우징에 삽입한 다음, 그것을 파워 서플라이에 연결하는 것뿐이다. 이것은 특히 LED 조명 유닛이 교체되어야 할 때 유리하다. 전술한 바와 같이, 교체용 LED 모듈이 방열 구성 요소에 올바르게 장착되는 것을 보장하기 위해 요구되는 기술적인 전문 지식 때문에 비교할만한 종래 기술의 LED 조명 디바이스를 교체하는 비용은 상당할 수 있다.
본 발명에 따르면, LED 조명 유닛을 제조하는 방법은 캐리어, 캐리어 상에 장착되는 다수의 LED 다이, 및 캐리어 상에 형성되는 LED 전극 접촉부들을 포함하는 LED 모듈을 조립하는 단계; LED 모듈을 수용하기 위한 장착 표면 영역을 갖는 히트싱크를 제공하는 단계; LED 모듈을 파워 서플라이에 전기적으로 연결하기 위한 전기적 인터페이스를 제공하는 단계; 히트싱크 및 전기적 인터페이스를 오버몰드에 수용함으로써, 히트싱크 상의 장착 표면을 노출시키도록 오버몰드에 개구를 남겨 두는 단계; 노출된 장착 표면 상에 LED 모듈을 장착하는 단계; 및 LED 모듈과 전기적 인터페이스 사이에 전기적 연결들을 형성하는 단계를 포함한다. 오버몰드는 외부 오버몰드 및 내부 오버몰드를 포함한다. 내부 오버몰드는 적어도 전기적 인터페이스의 부분을 수용하고 외부 오버몰드는 적어도 내부 오버몰드의 부분을 수용한다. 단계들은 엄격하게 이 주어진 순서대로 수행될 필요는 없다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 방법은 임의의 추가적 방열 구성 요소에 장착될 필요가 없는 열적 자납형 조명 유닛을 야기한다. 대신, 상대적으로 적은 노력으로, 자납형이고 견고한 완전한 조명 유닛이 얻어질 수 있다.
종속항들 및 다음의 설명은 본 발명의 특히 바람직한 실시예들 및 특징들을 개시한다. 실시예들의 특징들은 적절하게 조합될 수 있다. 하나의 청구항 카테고리의 맥락에서 설명된 특징들은 다른 청구항 카테고리에도 동일하게 적용할 수 있다.
히트싱크는 바람직하게는 알루미늄 또는 구리와 같은 열 전도성 금속의 고체편(solid piece)이다. 예를 들어, 알루미늄 블록은 H형 단면을 갖는 형태로 압출될 수 있다. 압출된 블록의 적절히 두꺼운 "슬라이스"는 본 발명의 LED 조명 유닛의 히트싱크로서 기능하도록 절단될 수 있다. 히트싱크의 표면은, 예를 들어 부식으로부터 보호를 제공하기 위해 컨포멀 코팅(conformal coating) 층을 적용하거나 포팅(potting)함으로써 필요에 따라 표면 처리될 수 있다.
이하에서, 본 발명을 어떠한 방식으로든 제한하지 않고, LED 조명 유닛은 매우 강렬한 밝은 광이 요구되는 조명 응용, 예를 들어 자동차 전방 조명 응용에서의 사용을 위해 의도된 것이라고 가정될 수 있다. 이러한 조명 응용들의 발광 다이오드들은 매우 뜨거워져서, 135℃보다 큰 접합 온도들에 쉽게 도달할 수 있고, LED 다이들로부터 나가는 열 수송은 효율적이고 효과적이어야 한다. LED 조명 유닛 내의 온도들은 주변 온도, 히트싱크 크기 등과 같은 다양한 파라미터에 의존할 수 있다. 일반적으로, 시스템은 임의의 이러한 파라미터들을 고려하고 최대 LED 접합 온도(LED 제조사에 의해 특정됨)를 초과하지 않게 보장하도록 설계되어야 한다.
이러한 이유 때문에 또한, LED 모듈은 바람직하게는 열 페이스트(thermal paste)와 같은 열 전도성 물질을 사용하여 히트싱크의 노출된 표면 영역 상에 장착된다. 대안적으로, 열 패드(thermal pad), 또는 열 접착제(thermal glue)가 사용될 수 있고, 또는 LED 모듈은 제자리에 납땜될 수 있다.
오버몰드는 임의의 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 오버몰드는 적절한 플라스틱 물질을 포함한다. 예를 들어, 열 전도성 플라스틱이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 플라스틱 물질은 전기적으로 절연될 수 있다. 플라스틱 물질은 비교적 적은 노력으로 원하는 오버몰드 형상으로 성형(moulded)될 수 있다. 성형 프로시저가 완료되면, LED 모듈만 노출되게 두면서, 오버몰드는 히트싱크에 대해 유리하게 단단하고 견고한 수납부(enclosure)를 제공한다.
오버몰드는 단일 단계에서 형성될 수 있는데, 즉, 본 발명의 LED 조명 유닛은 단일 오버몰드를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 두 부분으로 된 오버몰드가 바람직할 수 있다. 이 경우, 적어도 리드 프레임 및 소켓 커넥터를 수용하도록 내부 오버몰드가 형성될 수 있다. 이러한 내부 오버몰드는 바람직하게는 히트싱크와 견고하게 결합하도록 형상화되어, 오버몰드된 부분 및 히트싱크가 단일 유닛으로서 취급될 수 있도록 한다. 그리고 나서 외부 오버몰드는 내부 오버몰드(리드 프레임 및 소켓 커넥터를 가짐)와 히트싱크를 수용하도록 형성될 수 있다.
히트싱크의 노출된 장착 표면 상에 LED 모듈을 장착하는 단계는 오버몰딩 단계 전에 수행될 수 있다. 이는 캐리어 상의 LED 다이들이 높은 온도들로부터 보호되어야 하기 때문에, 오버몰딩 장치에 특정 제약들을 둘 수 있다. 또한, 오버몰딩 단계 동안 계속되는 기계적 힘들은 LED 모듈에 응력을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 오버몰드는 히트싱크 및 전기적 인터페이스를 수납하고, 장착 표면 영역을 노출시키는 "윈도우(window)"를 남기도록 형성되고, LED 모듈은 오버몰딩 단계 후에 노출된 장착 표면 영역 상에 배치된다.
바람직하게는, 오버몰드는 오버몰드가 LED 모듈로부터 방출되는 광에 영향을 주지 않거나 간섭하지 않게끔 보장하도록 형상화된 윈도우를 포함한다. 예를 들어, 윈도우의 하나 이상의 측벽(side walls)은 윈도우의 외부 둘레(오버몰드의 외부 표면의)가 윈도우의 내부 둘레(히트싱크의 레벨의)보다 크도록 경사질 수 있다. 이러한 방식으로, LED들에 의해 방출되는 광은 어떤 방식으로든 오버몰드에 의해 영향을 받지 않는다.
본 발명의 LED 조명 유닛은 바람직하게는 파워 서플라이에 대한 커넥터, 예를 들어 대응하는 플러그 커넥터와 결합하도록 형상화된 소켓 커넥터를 포함한다. 리세스된(recessed) 소켓만이 사용자에게 보여지도록 적절한 소켓 커넥터 부분이 오버몰드에 매립되는 것이 바람직하다. LED 모듈과 소켓 커넥터 사이의 전기적 인터페이스는 바람직하게는 히트싱크의 장착 표면 영역으로부터 오버몰드 내로 연장되도록 배열된 리드 프레임을 포함하고, 이는 오버몰드에 형성된 소켓 커넥터에서 종결하는 리드들(leads)에 용접되거나 달리 연결된다. 리드 프레임은 오버몰드 내에 매립된 단일 부분으로서 형성될 수 있거나, - 본 발명의 바람직한 실시예에서 - LED 모듈에 대한 애노드 및 캐소드 연결들을 위한 물리적으로 별개의 섹션들을 포함할 수 있다. 어느 경우든, 전기적 인터페이스는 본질적으로 오버몰드에 완전히 매립되어, 리드 프레임 접촉 영역들만 노출되게 둔다. 전기적 인터페이스의 리드 프레임부는 소켓 커넥터에서 종결하는 대응하는 커넥터(오버몰드 내의)에 각각 연결된 2개의 별개의 요소를 포함할 수 있다. 또한, 리드 프레임은 LED 드라이버 회로의 다수의 전기적 구성 요소를 지지할 수 있다. 예를 들어, 과도 전압 억제 다이오드(transient voltage suppression diode)가 LED 드라이버 회로의 일부로서 리드 프레임에 장착될 수 있다. 오버몰드를 위해 선택된 물질이 전기 전도성이면, 리드 프레임 및 전기적 인터페이스의 임의의 다른 관련 부분들은, 예를 들어 그것들을 적절한 절연 코팅 안에 수납함으로써, 오버몰드로부터 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다.
캐리어는 LED 다이들을 지지할 수 있고 조명 유닛의 작동 중에 발생하는 고온들을 견딜 수 있는 임의의 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, LED 다이들은 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 장착될 수 있어, 이 경우 LED 모듈은 PCB, LED 다이들, 및 LED 다이(들)의 애노드 및 캐소드와 접촉하기 위한 전극 접촉부들을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, LED 모듈은 세라믹 캐리어를 포함한다. 세라믹 물질들은 전기적으로 절연되어 있고 또한 매우 효율적인 열 전도체들이므로 선호되는 선택이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 히트싱크 및 오버몰드는 사전에 준비되고, LED 모듈 또한 사전에 준비된다. 이 접근법은 몇 가지 장점들을 가진다: 오버몰드된 히트싱크 부분은 매립된 전기적 인터페이스가 기능적으로 정확함을 보장하기 위해 테스트될 수 있으며, LED 모듈 또한 올바른 기능성을 보장하기 위해 테스트될 수 있는 등이다. 이는 불량 부분들이 사전에 식별되게 하여, 그것들이 조명 유닛에서 사용되는 것을 방지한다. 이 제조 접근법의 또 다른 중요한 장점은 LED 모듈이 오버몰드 윈도우 내에 매우 높은 정밀도로 배치될 수 있다는 것이다. 이를 위해, 오버몰드는 바람직하게는 LED 모듈의 배치를 보조하는 기준 피쳐들(reference features)을 포함하도록 형성된다. 예를 들어, 윈도우 자체가 기준 피쳐가 될 수 있다. 임의의 수의 추가 기준 피쳐들이 또한 형성될 수 있으며, 이들은 임의의 형상(리세스(recess), 노치(notch), 리지(ridge), 탭(tab) 등)을 가질 수 있다. 이러한 기준 피쳐들의 위치들 및 형상들은 통상의 기술자에게 알려질 것과 같이, 오버몰드 도구에 의해 정밀하게 결정된다. 배치 도구는 완전한 LED 모듈을 노출된 히트싱크 영역 상에 매우 정밀하게 배치하기 위해 하나 이상의 기준 피쳐를 사용할 수 있다. 이러한 방식으로 수십 마이크로미터 내의 매우 유리한 정밀도가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 LED 조명 유닛은 LED 광원(들)의 매우 정밀한 배치를 요구하는 조명 응용, 예를 들어 자동차 전방 빔 응용에서 특히 적절하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 LED 조명 유닛은 그것을 적절한 하우징에 배치함으로써 조명 응용 내에 설치될 수 있고, 이 단계를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 LED 조명 유닛은 바람직하게는 그것이 안으로 삽입될 하우징의 대응하는 기준 피쳐들에 매치(match)하도록 오버몰드에 형성된 다수의 기준 피쳐를 포함한다. 이들은 LED 모듈을 히트싱크 상에 장착하는 동안 사용된 동일한 기준 피쳐들, 및/또는 적절하게는, 전용 기준 피쳐들일 수 있다.
본 발명의 다른 목적들 및 특징들은 첨부 도면들과 관련하여 고려되는 이하의 상세한 설명들로부터 명백해질 것이다. 그러나, 도면들은 본 발명의 한계들을 정의하는 것이 아닌 오로지 설명의 목적들로만 설계되었음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 LED 조명 유닛의 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 LED 조명 유닛의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 3은 조명 응용의 하우징 내의 제자리에 있는 도 2의 LED 조명 유닛을 도시한다.
도 4는 본 발명의 LED 조명 유닛의 다른 실시예의 평면도를 도시한다.
도 5는 도 4의 LED 조명 유닛을 통해 취해진 단면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 LED 조명 유닛의 실시예에 대해 리드 프레임을 오버몰드하는 다른 방법을 도시한다.
도 7은 도 6의 오버몰드된 리드 프레임의 정면도를 도시한다.
도 8은 히트싱크에 대하여 도 6의 오버몰드된 리드 프레임을 도시한다.
도 9는 도 8의 내부 오버몰드 및 히트싱크를 수용하는 외부 오버몰드를 도시한다.
도면들에서, 전체에 걸쳐 유사한 번호들은 유사한 객체들을 지칭한다. 다이어그램들의 객체들이 반드시 축척에 맞춰 그려지는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 LED 조명 유닛(1)의 실시예의 투명한 사시도를 도시하며, 히트싱크(12)의 둘레에 위치한 수납부(15) 또는 오버몰드(15)(파선에 의해 지시됨)를 도시한다. 이 실시예에서 히트싱크(12)는 거울 대칭을 나타낸다. 전기적 연결들은 오버몰드(15)의 일 단부에 있는 소켓(152)과 히트싱크(12)의 노출된 표면 영역(120) 상에 장착된 LED 모듈(13) 사이에 표시된다. 오버몰드(15)는 히트싱크(12)의 표면 영역(120) 및 LED 모듈(13)을 노출시키는 개구 또는 윈도우(150)를 갖는다. 이 실시예에서, 히트싱크(12)는 본질적으로 U자형이고, 알루미늄 또는 구리와 같은 금속의 고체 블록으로 만들어진다. 히트싱크(12)는 따라서 작동 중에 LED 모듈(13)로부터 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다. 또한, 오버몰드(15)는 열 전도성, 전기적 절연성 등일 수 있는 플라스틱과 같은 적절한 물질로 만들어진다. 열 전도성 오버몰드(15)는 LED 모듈(13)로부터의 그리고 히트싱크(12)로부터의 효과적인 열의 수송을 도울 수 있다. 전기적으로 절연성인 오버몰드(15)는 전체 구조를 단순화할 수 있다.
본 발명의 LED 조명 유닛(1)의 자납형 구조는 교체용 LED 유닛과 영구 히트싱크 사이의 열 접촉을 다시 만들 필요가 없기 때문에, 심지어 비숙련자에 의해서도, 단일 유닛으로 용이하게 교체되게 한다. 본 발명의 LED 조명 유닛(1)은 어떠한 다른 히트싱크 또는 방열 요소도 필요로 하지 않는다. 대신에, 단일 히트싱크(12)는 본 발명의 자납형 LED 조명 유닛(1)의 내장된 요소이다. 본 발명의 LED 조명 유닛(1)을 사용하는 조명 응용에서, 비숙련자는 기존의 LED 조명 유닛을 교체용 LED 조명 유닛으로 용이하게 대체할 수 있다.
도 2는 LED 조명 유닛(1)의 정면을 바라보는, 본 발명의 LED 조명 유닛(1)의 다른 실시예의 사시도를 도시한다. 이 다이어그램은 오버몰드(15)의 윈도우(150) 내부로 리세스되고 히트싱크(12)에 부착되는 LED 모듈(13)을 명확히 보여준다. 히트싱크(12)의 노출된 표면 영역(120)의 일부는 LED 모듈(13)의 외부 에지들과 윈도우(150)의 내부 면들 사이에서 보여질 수 있다. 파워 서플라이로의 연결을 위한 소켓(152)은 부분적으로 보여질 수 있다. 다이어그램은 또한 플라스틱 오버몰드(15)의 몸체에 형성된 기준 피쳐들(151) 또는 키잉 피쳐들(keying features)(151)을 도시한다. 이들은 LED 조명 유닛(1)의 정확한 배치를 보조할 것이다.
도 3은 자동차 전방 조명 유닛과 같은 조명 응용의 하우징(2) 내의 제자리에 있는 도 2의 LED 조명 유닛(1)을 도시한다. 하우징(2)은 또한 LED 조명 유닛(1)의 것들과 매치하는 기준 피쳐들(21) 또는 키잉 피쳐들(21)을 갖는다. 기준 피쳐들(151, 21)은 사용자가 자동적으로 LED 조명 유닛(1)을 하우징(2) 내에 정확하게 삽입할 것을 보장한다. 다이어그램은 또한 소켓 커넥터(152) 내에 삽입된 플러그 커넥터(22)를 도시한다. 플러그 및 소켓 커넥터들(152, 22)은 예를 들어 스냅 핏(snap fit)으로 연결할 수 있다.
도 4는 플라스틱 오버몰드(15)(파선에 의해 지시됨) 내의 윈도우 또는 개구에 의해 둘러싸인 영역(120) 내에서 그것의 표면에 장착된 LED 모듈(13)과 함께 히트싱크(12)를 갖는, LED 조명 유닛(1)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 히트싱크(12)는 본질적으로 H자형이며, 최종 LED 조명 유닛에서 이용가능한 부피를 가능한 한 많이 이용하는 형태를 갖는다. 다른 적절한 형상들은 X자형, M자형 등일 수 있다. 히트싱크(12)는 알루미늄 또는 구리와 같은 금속의 압출된 H자형 몸체의 슬라이스일 수 있다. "H"의 직립부들 사이의 히트싱크(12)의 "빈 공간"(121)은 오버몰드(15)의 몸체에 형성된 파워 서플라이 커넥터(152)와 LED 모듈(13) 사이의 전기적 연결로서 작용하는 전기적 인터페이스(14)(부분적으로만 도시됨)를 수용할 것이다. 전기적 인터페이스(14)는 LED 모듈(13)로의 연결을 위한 접촉 영역들(142)에서 종결하는 리드 프레임부들(140)을 포함하는 것으로 도시된다. 리드 프레임(140)은 또한 과도 전압 억제 다이오드와 같은 하나 이상의 전기적 구성 요소를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 각각의 리드 프레임부(140)는 플러그 커넥터(도시되지 않음)의 핀들로의 전기적 연결을 만들기 위해, 소켓 커넥터(152) 내로 연장하는 커넥터 로드(143)에 본딩된다. 이 실시예에서의 LED 모듈(13)은 제자리의 3개의 LED 다이(131)의 직렬 배열(또는 "스트링")을 갖는 세라믹 캐리어(130)를 포함한다. 노출된 영역(120)은 히트싱크(12)를 거의 완전히 수납하도록 후속 단계에서 형성될 플라스틱 오버몰드(15) 내의 윈도우에 의해 규정될 것이다. 세라믹 캐리어(130)는 또한 LED 직렬 배열에 대한 애노드 및 캐소드 연결들을 위한 2개의 전극 접촉 영역(132)을 특징으로 한다. 이러한 접촉 영역들(132)은 리본 커넥터들(16) 또는 와이어 본드들을 이용하여 플라스틱 오버몰드에 매립된 전기적 인터페이스(14)의 리드 프레임의 대응하는 접촉 영역들(142)에 연결될 수 있다. 리드 프레임은 그것의 접촉 영역들(142)이 오버몰딩 단계에서 노출된 상태로 남도록 위치된다.
도 5는 도 4의 LED 조명 유닛(1)을 통해 취해진 단면 A-A'를 도시하며, 열 페이스트(17)의 층을 이용하여 히트싱크(12)에 장착되고, 리본 커넥터(16)를 이용하여 전기적 인터페이스(14)의 리드 프레임에 연결되는 LED 모듈(13)을 도시한다. 전기적 인터페이스(14)는 오버몰드(15)에 의해 거의 완전하게 수납되고(enclosed), LED 모듈(13)의 접촉 영역들로의 전기적 연결들을 이루기 위해서 리드 프레임의 외부 접촉 영역들(142)만이 노출되도록 배치되었다.
도 6은 리드 프레임(14) 및 소켓 커넥터(152)를 수용하도록 내부 오버몰드(15')가 형성되는 다른 실시예를 도시한다. 이 내부 오버몰드(15')는 그 형상이 히트싱크(12)와 결합할 수 있도록 형성된다. 다이어그램은 또한 다르게는 오버몰드된 리드 프레임(140)의 일 단부에 노출된 접촉 영역들(142), 및 리드 프레임(140)의 다른 단부에 커넥터 핀들(143)을 갖는, 전기적 인터페이스의 리드 프레임(140)(앞선 도면들에서 설명된 것과 동일한 방식으로 형성될 수 있음)을 나타낸다. 다이어그램은 또한 오버몰드(15') 내에 수납된 LED 드라이버 회로의 전기적 구성 요소(144)를 도시한다.
도 7은 도 6의 실시예의 다른 시점이며 소켓 커넥터들(152) 내로 돌출하는 전기적 인터페이스의 커넥터 핀들(143)을 나타내는 내부 오버몰드(15')의 정면도를 도시한다.
도 8은 도 6 및 도 7의 내부 오버몰드(15')가 어떻게 히트싱크(12)와 결합할 수 있는지 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 내부 오버몰드(15')는 히트싱크(12) 내의 대응하는 홈들(grooves)과 맞물리는 핀들(fins)(153)을 포함하도록 형성되었다. 내부 오버몰드 부분이 히트싱크(12) 내로 밀어 넣어질 때(화살표에 의해 지시된 것처럼), 핀들(153)과 홈들의 형상 맞춤(form-fit)에 의한 견고한 방식으로 유지되고, 접촉 영역들(142)을 갖는 평탄한 전방부는 히트싱크(12)의 접촉 영역(120)과 정렬될 것이다.
도 9에서, 내부 오버몰드(15') 및 히트싱크(12)는 히트싱크(12)의 접촉 영역(120)을 노출시키도록 상술한 바와 같이 윈도우(150)를 남기며 외부 오버몰드(15)에 수용되었다. 후속 단계에서, LED 모듈(13)은 본 발명의 LED 조명 유닛의 실시예에 도달하도록 위의 도 2에서 설명된 바와 같이 접촉 영역(120) 상에 배치될 수 있다. 다이어그램은 또한 하우징 내의 LED 조명 유닛의 정확한 배치를 용이하게 하기 위한 기준 피쳐들(151)을 나타낸다.
본 발명은 바람직한 실시예들 및 그 변형들의 형태로 개시되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수많은 추가적인 수정 및 변형이 그곳에 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
명료성을 위해, 본 출원 전체에 걸쳐 "하나(a, an)"의 사용은 복수형을 배제하지 않으며, "포함하는(comprising)"은 다른 단계들 또는 요소들을 배제하지 않는다는 것을 이해해야 한다. "유닛" 또는 "모듈"에 대한 언급은 하나보다 많은 유닛 또는 모듈의 사용을 배제하지 않는다.
1 : LED 조명 유닛
12 : 히트싱크
120 : 장착 영역
121 : 절단부
13 : LED 모듈
130 : 세라믹 캐리어
131 : LED 다이
132 : 접촉 영역
14 : 전기적 인터페이스
140 : 리드 프레임
141 : 소켓
142 : 접촉 영역
143 : 커넥터 핀
144 : 구성 요소
15, 15' : 오버몰드
150 : 윈도우
151, 153 : 기준 피쳐
152 : 소켓 커넥터
16 : 리본 커넥터
17 : 열 인터페이스
2 : 하우징
21 : 기준 피쳐
22 : 플러그 커넥터

Claims (17)

  1. LED 조명 유닛(LED lighting unit)(1)으로서,
    히트싱크(12);
    상기 히트싱크(12)의 장착 표면 영역(120) 상에 장착되는 LED 모듈(13) - 상기 LED 모듈(13)은 캐리어(130), 상기 캐리어(130) 상에 장착되는 다수의 LED 다이(LED dies)(131), 및 상기 캐리어(130) 상에 형성되는 LED 전극 접촉부들(132)을 포함함 -;
    상기 장착 표면 영역(120)을 제외한 상기 히트싱크(12)의 전체를 수용하고(encase) 상기 LED 모듈(13)이 장착된 상기 히트싱크(12)의 상기 장착 표면 영역(120)을 노출시키도록 형성되는 오버몰드(15, 15'); 및
    상기 오버몰드(15, 15') 내에 또한 수용되고 상기 LED 모듈(13)을 파워 서플라이에 전기적으로 연결하도록 배열되는 전기적 인터페이스(14)
    를 포함하고,
    상기 오버몰드는 외부 오버몰드(15) 및 내부 오버몰드(15')를 포함하고,
    상기 내부 오버몰드(15')는 상기 전기적 인터페이스(14)의 적어도 일부를 수용하고,
    상기 외부 오버몰드(15)는 상기 내부 오버몰드(15')의 적어도 일부를 수용하는, LED 조명 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)는 상기 오버몰드(15, 15')를 통해 상기 오버몰드(15, 15') 내에 형성된 소켓 커넥터(152)로 연장되도록 형상화된 리드 프레임(14)을 포함하는, LED 조명 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)는 상기 LED 모듈(13)의 전극 접촉 영역(132)에 연결하기 위한 접촉 영역(142)을 포함하고, 상기 접촉 영역(142)은 상기 오버몰드(15, 15')로부터 돌출하도록 배열되는, LED 조명 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)는 LED 드라이버 회로의 다수의 전기적 구성 요소를 지지하도록 배열되는, LED 조명 유닛.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 LED 모듈(13)의 상기 캐리어(130)는 세라믹 캐리어(130)를 포함하는, LED 조명 유닛.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 LED 조명 유닛(1)은 상기 오버몰드(15, 15') 내에 형성된 다수의 기준 피쳐(reference feature)(151)를 포함하는, LED 조명 유닛.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오버몰드(15, 15')는 열 전도성 또는 전기적 절연성인 플라스틱 물질로 만들어지는, LED 조명 유닛.
  8. 제2항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)는 다르게는 오버몰드된 리드 프레임(140)의 일 단부에 노출된 접촉 영역들(142) 및 상기 리드 프레임(140)의 다른 단부에 노출된 커넥터 핀들(143)을 포함하는, LED 조명 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자동차 전방 조명 응용에서의 사용을 위해 구현되는, LED 조명 유닛.
  10. LED 조명 유닛(1)을 제조하는 방법으로서,
    캐리어(130), 상기 캐리어(130) 상에 장착되는 다수의 LED 다이(131), 및 상기 캐리어(130) 상에 형성되는 LED 전극 접촉부들(132)을 포함하는 LED 모듈(13)을 조립하는 단계;
    상기 LED 모듈(13)을 수용하기 위한 장착 표면 영역(120)을 갖는 히트싱크(12)를 제공하는 단계;
    상기 LED 모듈(13)을 파워 서플라이에 전기적으로 연결하기 위한 전기적 인터페이스(14)를 제공하는 단계;
    상기 히트싱크(12) 및 상기 전기적 인터페이스(14)를 오버몰드(15, 15')에 수용함으로써(encase), 상기 장착 표면 영역(120)을 제외한 상기 히트싱크(12)의 전체를 수용하는 단계;
    상기 장착 표면 영역(120) 상에 상기 LED 모듈(13)을 장착하는 단계; 및
    상기 LED 모듈(13)과 상기 전기적 인터페이스(14) 사이에 전기적 연결들(16)을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 오버몰드는 외부 오버몰드(15) 및 내부 오버몰드(15')를 포함하고,
    상기 내부 오버몰드(15')는 상기 전기적 인터페이스(14)의 적어도 일부를 수용하고,
    상기 외부 오버몰드(15)는 상기 내부 오버몰드(15')의 적어도 일부를 수용하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 히트싱크(12)의 상기 장착 표면 영역(120) 상에 상기 LED 모듈(13)을 장착하는 단계는 오버몰딩 단계 이후에 수행되는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 LED 모듈(13)은 열 페이스트, 열 패드, 또는 접착제 중 어느 하나를 사용하여 상기 장착 표면 영역(120) 상에 장착되는, 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)는 상기 LED 모듈(13)로의 연결을 위한 전기 접촉부들(142)이 노출된 것을 유지하도록 상기 오버몰드(15, 15')에 수용되는, 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 오버몰드(15, 15')는 상기 히트싱크(12)의 상기 장착 표면 영역(120) 상에 상기 LED 모듈(13)을 장착하는 동안 보조하도록 기준 피쳐들(151)을 포함하도록 형성되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 장착하는 단계 동안 상기 LED 모듈(13)을 상기 오버몰드(15, 15')의 상기 기준 피쳐들(151)에 정렬시키는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)는 다르게는 오버몰드된 리드 프레임(140)의 일 단부에 노출된 접촉 영역들(142) 및 상기 리드 프레임(140)의 다른 단부에 노출된 커넥터 핀들(143)을 포함하는, 방법.
  17. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 전기적 인터페이스(14)를 상기 오버몰드(15)로부터 전기적으로 절연시키는 단계를 포함하는, 방법.
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