KR102464568B1 - Led들의 정렬된 배열체 - Google Patents

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Abstract

조명 배열체(10)는 캐리어 표면(14) 상에 나란히 배열된 적어도 제1 및 제2 LED 조명 요소(12)를 포함한다. 스페이서 요소(20a, 20b, 22a, 22b)는 적어도 제2 LED 조명 요소(12)와 접촉하는 그의 일부에서, 제1 LED 조명 요소(12)의 폭의 20 % 미만의 폭을 갖는다. 제1 LED 조명 요소(12)는 캐리어 표면(14)에 평행한 방향으로 돌출되는 스페이서 요소(20a, 20b, 22a, 22b)를 포함한다. 제2 LED 조명 요소(12)는 스페이서 요소(20a, 20b, 22a, 22b)와 접촉하여 배열되며, 그에 따라, 제2 LED 조명 요소는 제1 LED 조명 요소에 대해 정렬되어 배열되고, 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12)은 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12) 사이에서 갭을 형성하는 거리로 배열된다.

Description

LED들의 정렬된 배열체
본 발명은 조명 배열체(lighting arrangement) 및 조명 배열체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 캐리어 표면 상에 나란히 배열된 다수의 LED 조명 요소들에 대한 조명 배열체들 및 제조 방법들에 관한 것이다.
일부 조명 애플리케이션들은 서로에 대해 정의된 배열의 다수의 LED들을 요구하고 있다. 특히, 정의된 거리를 갖는 라인 또는 매트릭스 배열로 LED들을 서로 인접하게 배열하는 것이 바람직할 수 있다.
자동차 전방 조명(automotive front lighting)에 있어서, 복수의 LED들은 서로 인접하여 배열되어 원하는 형상 및 높은 광속(luminous flux)을 갖는 광원을 얻을 수 있다. 또한, 적응형 주행빔(adaptive driving beam)(ADB) 기능은 방출된 조명 빔의 일부를 선택적으로 턴 온 또는 오프할 수 있게 하는 LED들의 매트릭스 배열에 의해 수행될 수 있다.
EP 2 677 232 A1은 차량용 발광 모듈 및 조명 디바이스를 기술하고 있다. 이 모듈은 기판 상에 장착되고 매트릭스 형태로 배열된 반도체 발광 요소들을 구비하고 있다. 형광체(fluorescent substance)는 판상 부재(plate-like member)로서 제공될 수 있다. 광 차폐부는 반도체 발광 요소들의 개별 발광 표면들의 주변을 둘러싸도록 제공되어 광 누설을 방지하고 있다.
WO 2009/143802 A1은 서로 나란히 배열된 반도체 컴포넌트들을 개시하고 있다. 각각의 컴포넌트는 동작 중에 전자기 1 차 방사선(electromagnetic primary radiation)을 방출하고, 방사선 입구 영역(radiation entrance area), 방사선 출구 영역(radiation exit area), 및 방사선 입구 영역과 방사선 출구 영역을 접속하는 측면 영역들(side areas)을 갖는 파장 변환 요소를 포함한다. 불투명 재료가 측면 영역들에 배열된다.
반사 전극 및 측면 전극을 갖는 발광 다이오드들은 WO 2006/138465 A2에 개시되어 있다. 발광 다이오드들은 제1 도핑된 반도체 층, 활성 영역, 및 제2 도핑된 반도체 층을 포함한다. 반사 전극은 제1 도핑된 반도체 층의 에지 표면들에 접속된다. 제2 반사 전극은 광학적으로 투명한 층을 포함하고, 제2 도핑된 반도체 층에 접속된다.
EP 1 930 947 A1은, 각각이 복수의 발광 다이오드를 포함하는 복수의 블록을 포함하는 백라이트 어셈블리를 기술하고 있다. 인접한 블록들의 측면들은 서로에 대해 장착된다(fitted).
JP 2009176899는 광원을 기술하고 있다. 발광 표면을 갖는 본체는 거의 사각판 형상을 갖는다. 측면들의 돌출부들 및 오목부들에는 발광 본체 요소들을 전기적으로 접속하는 입출력 단자들이 제공된다. 오목부 및 돌출부들은 서로에 대해 장착 가능하다.
US 2009/0237936은 복수의 LED들을 포함하는 LED 유닛을 개시하며, 각각의 LED는 베이스, 베이스 상에 탑재된 LED 다이, 및 베이스 및 LED를 둘러싸는 링 형상의 요소를 포함한다. LED의 링 형상의 요소에는 탭들(tabs)이 제공된다.
본 발명의 목적은 복수의 LED들의 원하는 상대적 배열을 용이하게 달성할 수 있게 하는 조명 배열체, 차량 헤드라이트 및 제조 방법을 제공하는 것으로 간주될 수 있다.
이는 청구항 1에 따른 조명 배열체, 청구항 14에 따른 차량 헤드라이트 및 청구항 15에 따른 방법에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 적어도 제1 및 제2 LED 조명 요소는 캐리어 표면 상에 나란히 배열된다. 기술자가 이해할 수 있듯이, 본원에서는 오직 2 개의 LED 조명 요소의 배열체만이 본 발명의 일반적인 개념을 설명하기 위해 사용되는 반면, 실제로는 3 개, 4 개 또는 그 이상의 것과 같은 2 개 초과의 LED 조명 요소를 캐리어 표면 상에 배열하는 것이 선호된다. 아래에서 추가로 설명되듯이, 2 개 이상의 LED 조명 요소들의 각기 상이한 배열체들이, 예를 들어, x 또는 y 방향의 라인으로서 또는 x 및 y 방향 모두의 매트릭스로서 형성될 수 있다.
본원의 "LED 조명 요소"라는 용어는 임의의 고체 상태 조명 요소 또는 하나 초과의 그러한 고체 상태 조명 요소들로 구성된 요소에 관한 것이다. 이것은 레이저 다이오드들 및 OLED들과 같은 LED 조명 요소들을 포함하지만, 현재 선호되는 유형의 LED 조명 요소는 하나 이상의 도핑된 반도체 요소들을 포함하는 발광 다이오드들이다. 발광 컬러 컨버터를 포함하는 특히 선호되는 유형의 LED 조명 요소는 본 발명의 바람직한 실시예들과 관련하여 설명될 것이다.
LED 조명 요소들이 배열되는 캐리어 표면은, 예를 들어, 전기 회로용 회로 보드일 수 있다. 이 표면은 평면 표면일 수 있지만, 이것은 필수 요건은 아니다.
본 발명에 따르면, 적어도 제1 LED 조명 요소는 적어도 하나의 스페이서 요소를 포함한다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, LED 조명 요소들 모두는 바람직하게는 동일한 형상을 가질 수 있다. 또한, 각각의 LED 조명 요소 상에 하나 초과의 스페이서 요소를 제공하는 것이 선호된다. 스페이서 요소의 적어도 일부는 측면 방향으로, 즉 캐리어 표면에 대해 적어도 실질적으로 평행하게 돌출한다. 따라서, 캐리어 표면 상에 나란히 배열된 제1 및 제2 LED 조명 요소들에 대해, 제1 LED 조명 요소의 스페이서 요소는 제2 LED 조명 요소를 향해 연장된다.
제2 LED 조명 요소는 스페이서 요소와 접촉하여 배열되며, 그에 따라, 제2 LED 조명 요소는 제1 LED 조명 요소에 대해, 즉 제1 LED 조명 요소에 대해 정의된 상대적 포지션으로 정렬되고, 제1 LED 조명 요소와 제2 LED 조명 요소가 서로로부터 소정의 거리로 배열되고, 제1 LED 조명 요소와 제2 LED 조명 요소 사이에는 갭이 형성된다.
스페이서 요소는 형성된 갭 위로 연장되도록 배열된다. 그것은 제1 LED 조명 요소에 부착될 수도 있다. 따라서, 스페이서 요소는 갭 위에서 제1 및 제2 LED 조명 요소를 기계적으로 접속하여, 정의된 배열 및 갭 폭을 보장한다. 스페이서 요소는 적어도 조명 배열체의 제조 중에 LED 조명 요소들을 소정의 거리로 유지하기 위해 적어도 약간의 안정성을 갖는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 스페이서 요소의 가용 재료들은 플라스틱, 실리콘, 유리 또는 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 스페이서 요소는 광학적 크로스토크를 피하기 위한 불투명 재료로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스페이서 요소는 제1 LED 조명 요소에 부착된 별개의 본체일 수 있고, LED 조명 요소의 재료들과는 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 스페이서는 제1 LED 조명 요소의 적어도 일부분과 일체로 형성될 수 있다. 특히, 제1 LED 조명 요소의 광학적으로 활성인 부분, 즉 광을 방출하는 부분은 그와 일체로 형성된 하나 이상의 스페이서 요소들을 포함할 수 있다.
스페이서 요소를 갖는 LED 조명 요소를 제공하게 되면, LED 조명 요소들의 근접 배열이 매우 용이하다. LED 조명 요소들의 정확한 상대적 배열 및 정렬은 또한 컴포넌트들의 매우 정확한 개별 배치에 의해 달성될 수 있지만, 적어도 하나의 스페이서 요소의 제공은 높은 정확도를 얻는 것을 매우 용이하게 한다.
거리, 즉 스페이서 요소에 의해 획득되는 LED 조명 요소들 간의 갭의 폭은, 예를 들어, 1mm 이하, 바람직하게는 500㎛ 미만, 특히 바람직하게는 200㎛ 이하일 수 있다. 거리가 멀어질 수록 인접한 LED 조명 요소들의 광학적 분리가 향상된다. 거리는 LED 조명 요소들 간에 형성되는 갭을 유도한다. LED 조명 요소들 사이에 분리기 재료를 배치함으로써 더욱 개선된 분리가 달성될 수 있어서 광학적 크로스토크를 방지할 수 있다. 분리기 재료는 불투명할 수 있으며, 예를 들어, 광학적 흡수 특성일 수 있거나, 바람직하게는 반사 특성을 가질 수 있다. 분리기 재료는, 예를 들어, 중합체, 예컨대, 실리콘 및 원하는 광학적 특성들을 갖는 추가의 입자들을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 제1 및 제2 LED 조명 요소들은 적어도 하나의 직선 에지를 가질 수 있으며, 특히 바람직하게는 직사각형 형상이다. LED 조명 요소들은, 예를 들어, 에지 길이로서, 200㎛ 내지 3mm, 바람직하게는 500 내지 1500㎛의 크기(캐리어 표면에 평행하게 측정됨)를 가질 수 있다. 제1 및 제2 LED 조명 요소들의 정렬된 배열은 바람직하게는 작은 거리(갭 폭)로 배열된, 특히, 인접한 에지들과의 병렬 배열을 지칭할 수 있다. 특히 선호되는 것은 평행한 직선 에지들과 함께 나란히 배열된 직사각형 또는 정사각형 LED 조명 요소들이다.
일반적으로 선호되는 것은 상대적으로 작은 스페이서 요소를 제공하는 것이다. 스페이서 요소와 제2 LED 조명 요소 사이의 컨택은 일정량의 광학적 크로스토크를 야기할 수 있으며, 즉, 제1 LED 조명 요소가 스위치 온되고 제2 LED 조명 요소가 스위치 오프되면, 광 결합으로 인해 제2 LED 조명 요소의 영역으로부터 일정량의 광이 여전히 방출될 수 있다. 광학적 크로스토크를 감소시키기 위해, 제2 LED 조명 요소와 접촉하는 스페이서 요소의 부분의 폭은 제1 LED 조명 요소의 폭의 20 % 미만이 된다. 스페이서 요소의 접촉부의 폭이 제1 LED 조명 요소의 폭의 10 % 미만인 것이 더 선호되며, 특히 선호되는 것은 5 % 미만이라는 것이다. 스페이서 요소의 폭 및 제1 LED 조명 요소의 폭은 바람직하게도 평행한 방향들에서, 예를 들어, 제2 LED 조명 요소에 가장 가까운 제1 LED 조명 요소의 에지에 평행하게 측정된다.
또한, 광학적 크로스토크를 감소시키기 위해, 스페이서 요소는 테이퍼진 형상(tapered shape)을 가질 수 있으며, 즉, 그에 따라 그 폭은, 예를 들어, 제1 LED 조명 요소의 에지에 더 가까운 더 넓은 부분으로부터 제2 LED 조명 요소와 접촉하는 좁은 부분으로 감소하게 된다. 여러 개의 상이한 형상들, 예를 들어, (반-) 구 형상, 피라미드 형상 등과 같은 형상들이 가능하다. 바람직하게는 평행한 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 평판 LED 조명 요소들의 경우, 스페이서 요소의 형상은 또한 바람직하게도, 예를 들어, 평행한 상부 표면 및 하부 표면을 가지며, 그리고, 예를 들어, 삼각형, 부분적으로 원형 또는 사다리꼴 윤곽을 갖는 평판이다.
바람직한 실시예들에서, 제1 및 제2 LED 요소들은 독립적으로 동작될 수 있도록 전기 회로에 전기적으로 접속될 수 있다. 특히, 선호되는 것은 제1 및 제2 LED 조명 요소 둘 모두뿐만 아니라 바람직하게도 추가의 LED 조명 요소들이 다른 LED 조명 요소들의 각각과는 독립적으로 턴 오프 또는 턴 온될 수 있다는 것이다. 이것은 특히 매트릭스 조명 애플리케이션용, 특히 ADB 기능을 위한 매트릭스 조명을 사용하는 차량 헤드램프 용으로 선호된다.
바람직한 실시예들에서, 하나 초과의 스페이서 요소가 제1 LED 조명 요소(및 바람직하게는 추가의 LED 조명 요소들)에 제공된다. 예를 들어, 2 개의 스페이서 요소는 적어도 실질적으로 평행한 방향으로 돌출되어 제공될 수 있고, 서로로부터 소정의 거리에 배열될 수 있으며, 예를 들어 동일한 에지로부터 돌출될 수 있다. 제2 LED 조명 요소는 병렬 정렬이 쉽게 달성될 수 있도록 양 스페이서 요소들과 접촉하여 배열될 수 있다.
특히, 매트릭스 배열들에 대한 것과 같은 LED 조명 요소들의 2 차원 배열에 대해, 제1 LED 조명 요소에는 상이한 방향들로 연장하는 스페이서 요소들이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, LED 조명 요소는 소정의 각도로 배열되는, 예를 들어, 서로에 대해 실질적으로 직각으로 배열되는 적어도 제1 직선 에지 및 제2 직선 에지를 포함할 수 있다. 제1 스페이서 요소는 제1 직선 에지로부터 돌출할 수 있고 제2 스페이서 요소는 제2 직선 에지로부터 돌출할 수 있다. 특히 바람직하게는, 적어도 2 개의 스페이서 요소가 2 개의 상기 직선 에지들의 각각으로부터 연장되어, 평행하게 정렬된 매트릭스 구성을 가능하게 한다.
바람직한 일 실시예에서, 조명 배열체는 적어도 세 개의 LED 조명 요소, 즉 제1 및 제2 LED 조명 요소들 외에 제3 LED 조명 요소를 포함한다. 제1 LED 조명 요소는 적어도 제1 방향으로 돌출하는 제1 스페이서 요소와, 제1 방향에 대해 적어도 실질적으로 직각인 제2 방향으로 돌출하는 제2 스페이서 요소를 포함한다. 제2 LED 조명 요소는 제1 방향으로 제1 LED 조명 요소로부터 이격되어 배열되고, 제3 LED 조명 요소는 제2 방향으로 제1 LED 조명 요소로부터 이격되어 배열된다. 제2 LED 조명 요소 및 제3 LED 조명 요소 모두는 개별 스페이서 요소들과 접촉하며, 그에 따라 양방향에서 정렬된 포지션이 쉽게 획득될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 따르면, 제1 LED 조명 요소, 바람직하게는 제2 LED 조명 요소 및 추가의 LED 조명 요소들은 발광 LED 요소 및 발광 컬러 컨버터 플레이트를 포함할 수 있다. 발광 LED 요소는, 예를 들어, 미리 결정된 파장 범위의 광을 방출하도록 배치된 반도체 다이일 수 있다. 발광 컬러 컨버터 플레이트는 광을 다른 파장 범위로 변환한다. 바람직하게는, 상기 컬러 컨버터 플레이트는 형광체를 포함할 수 있다. 특히 선호되는 것은 세라믹 재료로 제조된 컨버터 플레이트들이다. 컬러 컨버터 플레이트를 갖는 LED 조명 요소들에서, 스페이서 요소들은 유리하게는 발광 컬러 컨버터 플레이트와 일체로 형성될 수 있다.
컬러 컨버터 플레이트는 발광 LED 요소의 최상부에 배열될 수 있다. 캐리어 표면에 평행한 적어도 한 방향으로 발광 LED 요소보다 큰 연장부를 갖는 컬러 컨버터 플레이트를 제공하는 것이 선호된다. 컬러 컨버터 플레이트는 LED 조명 요소의 적어도 한 측면에서 중첩부를 형성하도록 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 차량 헤드라이트에서, 전술한 바와 같은 조명 배열체는 자동차용 헤드라이트에 사용된다. 특히, 복수의 LED 조명 요소들은 ADB 기능들을 위해 매트릭스 구성으로 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법에서, LED 조명 요소들은 캐리어 표면 상에 배열되고 적어도 하나의 스페이서 요소에 의해 서로에 대해 정렬된다. 특히, LED 조명 요소들은 캐리어 표면의 부분들, 특히 회로 보드 상의 컨택들에 납땜될 수 있다. LED 조명 요소들의 정렬은, 예를 들어, 하나 이상의 스페이서 요소들과 관련하여 LED 조명 요소들의 정렬을 자동으로 제공할 수 있는 리플로우 솔더링(reflow soldering)에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이하에 설명되는 실시예들로부터 이해될 것이고 이들 실시예들을 참조하여 자세히 설명될 것이다.
도 1은 차량 헤드라이트로서 사용될 수 있는 조명 배열체의 개략적인 일부 평면도이다.
도 2는 도 1의 조명 배열체의 일부의 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 조명 배열체의 LED 조명 요소의 A ... A를 따른 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 LED 조명 요소들에 배열된 스페이서들의 다른 실시예들의 부분들의 평면도 및 측면도이다.
도 1은 도시된 예에서는 회로 보드(14) 상에 배열된 8 개의 LED(12)를 갖는 조명 배열체(10)의 개략적인 일부 평면도이다.
도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 LED(12)는 평탄한 판상의 형상을 가지며, 평면에서 보아 대략 정사각형의 윤곽을 갖는다.
LED들(12)은 회로 보드(14) 상의 컨택 패드들(도시되지 않음)에 납땜된다. 도 1에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 컨택 패드들은 도체 트랙들에 의해 제어 회로(16)에 접속된다. 제어 회로(16)는 8 개의 LED들(12)의 각각에 선택적으로 전기적 동작 전력을 공급하고, 이에 따라 이들 LED들은 선택적으로 그리고 서로 독립적으로 광을 방출하도록 동작된다.
도 1에 도시된 바와 같이, LED들(12)은 매트릭스 구성으로 배열되고, 도시된 예에서는 2 개의 행과 4 개의 열을 포함한다. 바람직한 사용례에서, 조명 배열체(10)는 매트릭스 조명용 차량 헤드라이트로서 사용되며, 이는 개별 LED들(12)에 동작 전력을 개별적으로 공급함으로써 적응형 주행빔(adapted driving beam)(ADB) 기능을 가능하게 하여, 결과적으로 방출된 빔의 일부를 선택적으로 턴 온 또는 오프시킬 수 있다.
도 1의 매트릭스 배열에서, LED들(12)은 나란히 배열되고 서로에 대해 정렬된다. LED들(12) 간에는 좁은 갭들(30)이 형성된다.
도시된 예에서, LED들(12)은, 예를 들어, 700 ㎛ × 700 ㎛ 또는 1 ㎜ × 1 ㎜의 크기를 가질 수 있다. 인접한 LED들(12)의 에지들은, 예를 들어, 150 내지 200 ㎛의 짧은 거리에서 병렬로 배열되며, 즉, 갭들(30)의 폭은, 예를 들어, 150 내지 200 ㎛일 수 있다. 대안의 실시예들에서, LED들(12)는, 예를 들어, 500 ㎛ × 500 ㎛ 또는 400 ㎛ × 600 ㎛의 각기 상이한 크기를 가질 수 있다.
LED들(12)의 상대적 배열은 갭들(30)을 가로 질러 연장되는 스페이서들(20a, 20b, 22a, 22b)에 의해 달성된다. 각각의 LED(12)는 x 방향으로 연장되는 제1 세트의 스페이서들(20a, 20b) 및 이에 수직인 y 방향으로 연장되는 제2 세트의 스페이서들(22a, 22b)을 갖는다. 스페이서들(20a, 20b; 22a, 22b)은 각각 정사각형 LED(12)의 직선 에지로부터 연장된다. 각 세트의 두 개의 스페이서는 서로로부터 떨어져, 예를 들어, 에지 길이의 50 내지 80 %만큼 이격되어 배열된다.
인접한 LED들(12)은 그들의 인접한 직선 에지가 스페이서들(20a, 20b; 22a, 22b)과 접촉하도록 배열된다. 따라서, 갭들(30)의 폭 및 LED들의 평행하게 정렬된 배향은 x 방향 및 y 방향 모두에서 보장되어, 잘 정의된 매트릭스 배열을 유도한다.
LED들(12) 간에 형성된 갭들(30)은 반사 재료의 분리기 충전물(18)로 채워진다. 구조체를 보다 명확하게 나타내기 위해, 충전물(18)은 도 1의 LED들의 일부에 대해서만 도시되어 있고, 도 2 및 3에는 도시되어 있지 않다. 그러나, 통상의 기술자가 이해할 수 있듯이, 충전물(18)은 바람직하게도 광학적 크로스토크를 감소시키기 위해 LED들(12) 간의 각각의 갭(30)에 제공된다.
도 1 및 도 2의 예에서, 스페이서들(20a, 20b, 22a, 22b)은 각각 위에서 볼 때 삼각형의 윤곽을 갖는 평판 형상을 갖는다. 삼각형의 윤곽으로 인해, 각 스페이서(20a, 20b, 22a, 22b)는 그의 LED(12)의 에지에 인접한 넓은 부분을 가지지만, 인접한 LED(12)와 접촉하는 팁은 비교적 좁다. 따라서, 스페이서들(20a, 20b, 22a, 22b)과 인접한 LED들(12) 간의 접촉 면적은 매우 작다.
예를 들어, 1mm의 LED(12)의 에지 길이에 대해, 삼각형 스페이서들의 넓은 부분들의 폭은, 예를 들어, 100 ㎛일 수 있다. 팁이 얼마나 작게 형성될 수 있는지에 따라, 그 폭은 단지 수 ㎛에 불과할 것이다. 감소된 컨택 면적으로 인해, 광학적 크로스토크, 즉 제1 LED(12)로부터 방출되고 제2 LED(12)에 결합되는 광의 양은 최소화된다.
도 4a 내지 도 4e에 도시된 바와 같이, 스페이서들(20)에 대해 각기 상이한 형상들이 가능하다. 제조 목적으로, 테이퍼진 윤곽을 갖지만 일정한 두께를 갖는 평탄한 형상들이 선호되며, 예컨대, 삼각형 윤곽에 대해서는 도 4a, 사다리꼴 윤곽에 대해서는 도 4c 및 둥근 (반원형) 윤곽에 대해서는 도 4d에 도시된다. 피라미드 형상들(도 4b) 또는 반구 형상(도 4e)과 같은 대안의 형상들이 또한 가능하다.
바람직한 예에서, LED들(12)은 도 3에 도시된 바와 같은 구조체를 갖는다. 정사각형의 평탄한 LED 다이 플레이트(22)는 세라믹 컬러 컨버터 플레이트(24)에 의해 덮여 있다. 이 컬러 컨버터 플레이트(24)는 LED 다이(22)보다 크며, 따라서 각 에지를 따라, 예를 들어, 30 ㎛의 중첩부를 형성한다. 대안의 실시예들에서, 컬러 컨버터 플레이트(24)는 LED 다이(22)와 동일한 크기일 수 있으므로 중첩부는 형성되지 않는다. LED 다이(22) 및 컬러 컨버터 플레이트(24)의 상대적 치수들의 선택에 따라, 예를 들어, 0 ㎛ 내지 50 ㎛의 중첩부가 형성될 수 있다.
LED 다이(22)는 땜납 패드들(26)에 의해 회로 보드(14)의 컨택 부분들(도시안됨)에 기계적 및 전기적으로 접속된다. 동작시, LED 다이(12)는, 예를 들어, 주로 청색 컬러의 광을 방출한다. 방출된 광은 백색광이 방출되도록 컬러 컨버터 플레이트(24)의 형광체 컴포넌트들에서 발광을 자극한다.
스페이서들(20a, 20b, 22a, 22b)은 세라믹 컬러 컨버터 플레이트(24)와 일체로 형성된다. 조명 배열체(10)는 LED들(12)에 대한 컨택 부분들을 갖는 회로 보드(14)를 제공함으로써 제조될 수 있다. 땜납 재료가 컨택 부분들에 도포되고, LED들(12)이 그 위에 배치된다. 리플로우 납땜을 통해, LED들(12)은 컨택 부분들에 납땜되고, 그에 의해 스페이서들(20a, 20b, 22a, 22b)을 통해 자동적으로 정렬된다. 납땜 공정 후에, 분리기 재료(18)는 LED들(12) 간의 갭들에 도포될 수 있다. 현재 바람직한 실시예에서, 분산된 TiO2를 갖는 실리콘 입자들은 반사 장벽을 얻는 데 사용될 수 있다.
주목해야 하는 것은 전술한 실시예들이 본 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이고, 본 기술 분야의 통상의 기술자들이 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 많은 대안의 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 것이다.
에지 길이들이 400 ㎛ 내지 700 ㎛인 LED 크기들에 대한 참조들은 현재 이용 가능한 LED들의 예들에 대한 것에 불과하다. 본 발명의 개념은 임의의 크기의 LED들에 적용된다. 또한, LED들의 간격은 원하는 적용례에 따라 선택될 수 있으며, 본 예들에서 제시된 값들과는 상당히 다를 수 있다.
전술한 예들이 LED의 일부와 일체로 형성된 스페이서들(20)을 도시하지만, 이들 스페이서들은 대안적으로 흑색 또는 백색 플라스틱, 실리콘, 유리 또는 세라믹의 별개의 본체들로서 제공될 수 있거나, 컬러 컨버터 플레이트 또는 LED의 다른 부분들에 접착되거나 고정될 수 있다.
실시예에서는 2 × 4 매트릭스 구성의 8 개의 LED가 도시되어 있지만, 스페이서들의 개념은 2 이상의 LED의 임의의 수 또는 배열, 예를 들어, 라인, 매트릭스 또는 다른 구성에도 적용된다는 것을 본 기술 분야의 통상의 기술자는 이해할 것이다. 도시된 예에서, 스페이서들은 컬러 컨버터 플레이트와 일체로 제공되지만, 스페이서들의 개념은 컬러 컨버터 플레이트를 포함하지 않을 수도 있는 다른 유형의 LED들에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 스페이서들(20a, 20b, 22a, 22b)의 형상 및 치수뿐만 아니라 LED들(12)의 형상 및 치수는 다를 수 있다.
청구범위에서, 임의의 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 단어 "포함하는"이라는 것은 청구범위에 열거된 것들 이외의 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 단수 형태의 요소는 복수의 요소들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 특정 측정값들이 서로 다른 종속항들에 열거되어 있다는 단순한 사실은 이러한 측정값들의 조합이 더 나은 효과를 가져오는 데 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 조명 배열체로서,
    캐리어 표면(14) 상에 나란히 배열된 적어도 제1 및 제2 LED 조명 요소(12)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12)은 상기 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12) 사이에서 갭(30)을 형성하는 거리로 배열되며,
    적어도 상기 제1 LED 조명 요소(12)는 상기 캐리어 표면(14)에 적어도 실질적으로 평행한 방향으로 돌출되어 상기 갭 위에서 연장되는 적어도 2개의 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)를 포함하고, 상기 2개의 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 서로로부터 소정의 거리에 배열되며,
    상기 제2 LED 조명 요소(12)는 상기 2개의 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)와 접촉하여 배열되고, 이에 따라 상기 제2 LED 조명 요소(12)는 상기 제1 LED 조명 요소(12)에 대해 정렬되어 배열되며, 상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 상기 제2 LED 조명 요소(12)와 접촉하는 그의 적어도 일부에서, 상기 제1 LED 조명 요소(12)의 폭의 20 % 미만인 폭을 가지며,
    상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 상기 제1 LED 조명 요소(12)의 광학적 활성부(24)와 일체로 형성되고, 상기 광학적 활성부(24)는 상기 제1 LED 조명 요소(12)의 동작 중에 광을 방출하는 조명 배열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 테이퍼진 형상을 가지고, 이에 따라 그의 폭은 상기 제2 LED 조명 요소(12)와 접촉하는 부분까지 감소하게 되는 조명 배열체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 및 상기 제2 LED 조명 요소들(12)은 독립적으로 동작될 수 있도록 전기 회로(16)에 전기적으로 접속되는 조명 배열체.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 상기 제1 LED 조명 요소(12)는 적어도 하나의 직선 에지를 포함하고,
    상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 상기 에지로부터 적어도 실질적으로 수직으로 돌출되는 조명 배열체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 LED 조명 요소(12)는 적어도 제1 및 제2 직선 에지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 직선 에지들은 서로에 대해 적어도 실질적으로 직각으로 배열되고,
    적어도 2개의 제1 스페이서 요소(20a, 20b)는 상기 제1 직선 에지로부터 돌출되고, 적어도 2개의 제2 스페이서 요소(22a, 22b)는 상기 제2 직선 에지로부터 돌출되는 조명 배열체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 LED 조명 요소(12)는 상기 캐리어 표면(14)에 적어도 실질적으로 평행한 제1 방향으로 돌출되는 적어도 2개의 제1 스페이서 요소(20a, 20b)와, 상기 캐리어 표면(14)에 적어도 실질적으로 평행한 제2 방향으로 돌출되는 2개의 제2 스페이서 요소(22a, 22b)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방향은 서로에 대해 적어도 실질적으로 직각으로 배열되며,
    상기 제2 LED 조명 요소(12)는 상기 제1 방향으로 상기 제1 LED 조명 요소(12)로부터 이격되고 상기 제1 스페이서 요소(20a, 20b)와 접촉하여 배열되고,
    제3 LED 조명 요소(12)는 상기 제2 방향으로 상기 제1 LED 조명 요소(12)로부터 이격되고 상기 제2 스페이서 요소(22a, 22b)와 접촉하여 배열되는 조명 배열체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 적어도 상기 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12)을 포함하는 동일한 형상의 복수의 LED 조명 요소들(12)은 상기 캐리어 표면(14) 상에 나란히 배열되는 조명 배열체.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 LED 조명 요소(12)는 발광 LED 요소(22)를 포함하고, 상기 광학적 활성부는 발광 컬러 컨버터 플레이트(luminescent color converter plate)(24)인 조명 배열체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 상기 컬러 컨버터 플레이트(24)와 일체로 형성되는 조명 배열체.
  11. 제9항에 있어서,
    - 상기 컬러 컨버터 플레이트(24)는 상기 발광 LED 요소(22)의 최상부에 배열되고,
    - 상기 컬러 컨버터 플레이트(24)는 상기 캐리어 표면(14)에 적어도 실질적으로 평행한 적어도 하나의 방향으로 더 큰 연장부를 가지며,
    - 상기 컬러 컨버터 플레이트(24)는 상기 LED 조명 요소(22) 위에 중첩부(overlap)를 형성하도록 배열되는 조명 배열체.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12) 사이에는 반사 또는 불투명 재료(18)가 제공되는 조명 배열체.
  13. 제1항 또는 제2항에 따른 조명 배열체(10)를 포함하는 차량 헤드라이트.
  14. 조명 배열체를 제조하는 방법으로서,
    제1 LED 조명 요소(12)를 캐리어 표면(14) 상에 배열하는 단계 - 상기 제1 LED 조명 요소(12)는 상기 캐리어 표면(14)에 적어도 실질적으로 평행한 방향으로 돌출되는 적어도 2개의 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)를 포함하고, 상기 2개의 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 서로로부터 소정의 거리에 배열됨 -, 및
    상기 제1 LED 조명 요소(12) 옆의 상기 캐리어 표면(14) 상의 적어도 제2 LED 조명 요소(12)가 상기 2개의 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)에 접촉하도록 배열하는 단계 - 이에 따라, 상기 제2 LED 조명 요소(12)는 상기 제1 LED 조명 요소(12)에 대해 정렬되어 배열되고, 상기 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12)은 상기 제1 및 제2 LED 조명 요소들(12) 사이에서 갭을 형성하는 거리로 배열되고, 상기 스페이서 요소가 상기 갭 위로 연장되고, 상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 상기 제2 LED 조명 요소(12)와 접촉하는 그의 적어도 일부에서, 상기 제1 LED 조명 요소(12)의 폭의 20 % 미만인 폭을 가짐 -
    를 포함하고,
    상기 스페이서 요소(20a, 20b; 22a, 22b)는 상기 제1 LED 조명 요소(12)의 광학적 활성부(24)와 일체로 형성되고, 상기 광학적 활성부(24)는 상기 제1 LED 조명 요소(12)의 동작 중에 광을 방출하는 방법.
  15. 삭제
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