KR102514901B1 - 회로 보드를 포함하는 조명 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 자동차 외부 또는 내부 조명의 영역 내에, 적어도 하나의 히트 싱크(2) 및/또는 리드 프레임 및 오버몰드(3)를 포함하는 조명 디바이스(1)에 관한 것이다. 제조 공정에서 그리고 바람직하게는 또한 조명 디바이스의 수명의 나중 스테이지에서 저렴한 적응들을 가능하게 하는, 신축성있는 설계를 갖는 조명 디바이스를 제공하기 위한 본 발명의 목적은, 본 발명의 제1 양태에 따라, 조명 디바이스가 제안된다는 점에서 해결되되, 조명 디바이스(1)는 적어도 하나의 히트 싱크(2) 및/또는 리드 프레임; 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임과 열적으로 접속된 적어도 하나의 조명 모듈(5); 적어도 하나의 히트 싱크(2) 및/또는 리드 프레임을 적어도 부분적으로 감싸도록 구성되는 오버몰드(3) - 오버몰드(3)는 적어도 하나의 회로 보드(4)를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 수용부(34)를 포함함 -; 적어도 하나의 수용부(34) 내에 장착되는 적어도 하나의 회로 보드(4) - 적어도 하나의 회로 보드(4)는 적어도 하나의 조명 모듈(5)과의 전기적 접속을 확립하기 위한 적어도 2개의 본드 패드들(41)을 포함함 - 를 포함한다. 본 발명은 추가로 조명 디바이스의 제조에 이용되는 방법 및 조명 디바이스의 용도에 관한 것이다.

Description

회로 보드를 포함하는 조명 디바이스
본 개시내용은 특히 자동차 외부 또는 내부 조명의 영역 내에, 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임 및 오버몰드를 포함하는 조명 디바이스들에 관한 것이다.
자동차 외부 또는 내부 조명들로서 사용되는 조명 디바이스들은 일반적으로 오버몰드된 히트 싱크를 포함한다. 조명 모듈은 동작하는 조명 모듈로부터의 열이 조명 디바이스에 손상을 가하지 않고서 안전하게 발산할 수 있도록 히트 싱크에 부착된다. 히트 싱크에 부착된 조명 모듈은 조명 모듈에 접속된 전기적 라인들을 통해 전기적 인터페이스에 접속되므로, 조명 모듈은 외부적으로 제어될 수 있고, 특히 스위치 온 또는 오프될 수 있다.
전형적으로, 전기적 라인들을 적어도 부분적으로 감싸는 제1 몰드가 이용되고 제1 몰드에 소켓 접속기가 몰딩 동안 형성된다. 이 제1 몰드는 다음에 히트 싱크 내로 삽입되고 제2 몰딩 단계에서 오버몰드된다. 그러나, 접속기가 오버몰딩 동안 형성될 때, 접속기 또는 예를 들어, 완전히 상이한 접속기 형상들의 나중의 적응들은 오버몰딩을 위해 사용된 몰딩 도구의 적응을 요구한다. 이러한 적응들은 비용이 많이 들고, 신축성이 없고 빠른 제조 급증들을 방해한다.
공지된 오버몰딩 기술들의 예는 WO 2018/069231 A1에 개시되어 있다.
종래 기술로부터의 조명 디바이스들은 오버몰드 내에 접속기를 형성하고 2개의 별개의 오버몰딩 단계들 중 제1 단계에서 전기적 라인들을 오버몰드하는 것을 요구한다. 그러므로, 이러한 조명 디바이스를 제조하는 방법은 신축성이 없고 적응들은 비용이 많이 든다. 또한 조명 디바이스들은 쉽게 적응가능하지 않고 소자들의 대체가능성이 개선될 수 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 제조 공정에서 그리고 바람직하게는 또한 조명 디바이스의 수명의 나중 스테이지에서 저렴한 적응들을 가능하게 하는, 신축성있는 설계를 갖는 조명 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명은 추가로 상이한 고객 요구들에 저렴하게 적응될 수 있고 적응들의 경우에 빠른 제조 급증들을 개선시킬 수 있는 조명 디바이스의 제조에서 이용되는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면 상기 목적은 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임; 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임과 열적으로 접속된 적어도 하나의 조명 모듈; 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임을 적어도 부분적으로 감싸도록 구성되는 오버몰드 - 상기 오버몰드는 적어도 하나의 회로 보드를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 수용부를 포함함 -; 적어도 하나의 수용부 내에 장착되는 적어도 하나의 회로 보드 - 상기 적어도 하나의 회로 보드는 적어도 하나의 조명 모듈과의 접속, 바람직하게는 전기적 접속을 확립하기 위한 적어도 2개의 본드 패드들을 포함함 - 를 포함하는 조명 디바이스가 제안된다는 점에서 해결된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 조명 디바이스, 특히 제1 양태에 따른 조명 디바이스를 제조하는 방법이 제공되고, 방법은 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임을 제공하는 단계; 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임이 오버몰드 내에 적어도 부분적으로 감싸지고 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임의 장착 표면 영역이 제공되도록, 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임을 오버몰드하는 단계 - 오버몰드 내에 적어도 하나의 회로 보드를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 수용부가 형성됨 - ; 적어도 하나의 수용부 내에 적어도 하나의 회로 보드를 배열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 조명 디바이스의 용도가 자동차 외부 조명, 자동차 내부 조명 또는 항공 우주 내부 또는 외부 조명을 제공하도록 제공된다.
본 발명의 제1, 제2 및 제3 양태의 예시적인 실시예들은 아래에 설명되는 특성들 중 하나 이상을 가질 수 있다.
히트 싱크는 조명 모듈, 예를 들어, 적어도 하나의 LED 다이, 바람직하게는 2개 또는 3개의 LED 다이들을 포함하는 LED 유닛에 의해 발생된 열을 가스 또는 유체 매질, 바람직하게는 공기 또는 액체 냉각제로 전달하는 수동적 열 교환기로서 이해되어야 하고, 여기서 열은 조명 모듈로부터 멀리 발산될 수 있다. 히트 싱크는 그럼으로써 조명 모듈의 온도의 최적 레벨들에의 조정을 가능하게 할 수 있다. 히트 싱크는 열적 전도성 재료, 바람직하게는 금속성 재료로부터 만들어진다. 보다 바람직하게는, 히트 싱크는 알루미늄, 구리, 알루미늄 및/또는 구리 기반 합금들을 포함하거나 그것들로 구성된다. 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 블록은 예를 들어, 실질적으로 H자형 단면을 갖는 형태로 압출 성형될 수 있고, 실질적으로 평판형의 중심부는 중심부에 대해 실질적으로 수직으로 배열된 2개의 실질적으로 평판형의 측면부들과 접속된다. 예를 들어, 1㎜ 내지 1000㎜, 바람직하게는 20 내지 200㎜의 두께를 갖는, 소정 양의 열이 발산되기에 적합한 슬라이스는 히트 싱크로서 압출 성형된 블록으로부터 절단될 수 있다.
리드 프레임은 일반적으로 전기적 및 바람직하게는 열적 전도성 재료로 만들어지고 조명 모듈에 접촉하기 위해, 특히 LED 다이들에 접촉하기 위해, 그리고 조명 모듈로부터 외부로 또는 그 반대로 신호들을 이송하기 위해 제공된다. 그러므로, 리드 프레임은 바람직하게는 금속성 재료를 포함하거나 그것으로 구성되고, 보다 바람직하게는 그것은 알루미늄, 구리, 알루미늄 및/또는 구리 기반 합금들을 포함하거나 그것들로 구성된다.
조명 디바이스를 제조하기 위해, 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임의 장착 표면 영역이 제공된다. 적어도 예를 들어, 조명 모듈의 장착을 위해, 표면 장착 영역이 외부로부터 접근가능하고, 즉, 제조 방법의 이 단계 동안 장착 표면 영역이 외부에 적어도 부분적으로 노출된다.
적어도 하나의 조명 모듈은 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임과, 특히 열적으로 접속된다. 조명 모듈은 예를 들어 단일 LED 다이일 수 있거나 또는 그것은 LED 유닛일 수 있거나 LED 유닛을 포함할 수 있다. LED 유닛은 p-n-접합, 다이오드, 및/또는 트랜지스터와 같은 적어도 하나의 반도체 요소를 포함할 수 있고, 특히 그것은 적어도 하나의 LED 다이, 바람직하게는 2개 또는 3개의 LED 다이들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 조명 모듈은 광을 조명 디바이스의 발광 측면을 향해 방출하도록 구성된다. 발광 측면은 조명 디바이스의 또는 그 주위의 하나 이상의 영역을 나타낼 수 있고, 조명 디바이스에 의해 조명될 물체는 조명하기 위해 발광 측면에 들어오게 될 수 있다. 조명 모듈은 강렬한 밝은 광, 예를 들어, 자동차 헤드라이트 광을 요구하는 조명 응용에 사용하도록 될 수 있다. 이 경우에 광을 발생할 때 높은 양의 열이 발생될 수 있으므로, 조명 모듈은 135℃ 이상의 온도들에 도달할 수 있고, 잠재적으로 조명 모듈을 손상시킨다. 이 열은 히트 싱크와의 열적 접속에 의해 조명 모듈로부터 멀리 발산될 수 있다. 예를 들어, 조명 모듈은 예를 들어, 열적 페이스트, 열적 글루 또는 열적 패드와 같은 열적 전도성 재료를 사용하여 히트 싱크 상에 글루함으로써 장착된다. 대안적으로, 조명 모듈은 히트 싱크에 납땜될 수 있다. 조명 모듈은 또한 리드 프레임 상에 장착될 수 있는데, 특히 납땜에 의해 장착될 수 있고, 리드 프레임은 히트 싱크와 열적 접촉할 수 있다.
오버몰드는 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임을 적어도 부분적으로 감싸도록 구성되고, 오버몰드는 적어도 하나의 회로 보드를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 수용부를 포함한다. 오버몰드는 임의의 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는 오버몰드는 열적 전도성 및/또는 전기적 절연 플라스틱 재료와 같은, 적합한 플라스틱 재료를 포함한다. 바람직하게는, 오버몰드는 열가소성 플라스틱 재료, 특히 예를 들어, 폴리페닐렌 설파이드(PPS)와 같은 고온에 견디는 고성능 열가소성 플라스틱 재료를 포함하거나 그것으로 구성된다. 플라스틱 재료는 매우 비용 효과적 방식으로 원하는 오버몰드 형상으로 몰드될 수 있다.
적어도 하나의 회로 보드를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 수용부가 오버몰드 내에 형성된다. 수용부는 예를 들어 회로 보드가 배치될 수 있거나 배치되는 오버몰드 내의 개구일 수 있다. 수용부, 특히 개구는 접촉 영역, 특히 회로 보드가 예를 들어, 수용부의 접촉 평면이 회로 보드의 평면에 (예를 들어, 그것의 치수들에 있어서) 대응한다는 점에서, 쉽게 장착될 수 있는 접촉 평면을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 회로 보드를 수용하기 위해, 수용부는 외부로부터 접근가능할 수 있고, 수용부는 조명 디바이스의 적어도 하나의 수용부 내의 적어도 하나의 회로 보드의 배열 동안 외부에 적어도 부분적으로 노출된다.
조명 디바이스는 적어도 하나의 수용부 내에 장착된 적어도 하나의 조명 모듈과의 접속을 확립하기 위한 적어도 2개의 본드 패드들을 포함하는 적어도 하나의 회로 보드를 포함한다. 회로 보드는 임의의 미리 정해진 기하학적 형상 내의 전기적 회로일 수 있다. 회로 보드는 전자 소자들이 그 위에 및/또는 그 안에 기계적으로 지지되고/되거나 전기적으로 접속되는 도전성 트랙들의 3차원 시스템을 갖는 박스 형상 또는 구 형상일 수 있다. 바람직하게는, 회로 보드는 보드 형상이다. 회로 보드는 특히 인쇄 회로 보드(PCB)일 수 있다. 예를 들어, 회로 보드는 본드 패드들과 접속기와 같은 전기적 인터페이스 간의 전기적 접속을 제공한다.
적어도 하나의 수용부 내에 미리 정해진 기하학적 형상을 갖는 적어도 하나의 회로 보드를 장착하는 것은 특히 회로 보드가 동일한 형상을 갖지만, 완전히 상이한 전자 소자들을 포함할 수 있는 또 하나의 회로 보드와 쉽게 교환될 수 있을 때 특히 유리하다. 예를 들어, 회로 보드는 신호들을 조명 디바이스의 외부로부터 조명 모듈로 전달하기 위한 접속기를 포함할 수 있다. 이러한 접속기는 예를 들어, DIN 41612에서 일반적으로 설명된 직사각형 접속기, 또는 DIN 41524에서 설명된 것과 같은 원형 접속기와 같은 DIN 접속기일 수 있다. 그러나, 이들 많은 다양한 가능한 표준 접속기들 외에, 또한 접속기는 예를 들어, 자동차 제조업자에 의한 내부 표준에 따른 커스텀 접속기일 수 있다. 본 발명에 따르면 이러한 접속기 형상은 오버몰드 내에 형상화될 필요는 없는데, 즉 오버몰드 내에 형성될 필요는 없다. 대신에, 회로 보드는 접속기를 지지하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, 회로 보드는 수용부 내에 간단히 장착될 수 있다. 그러므로, 동일한 조명 디바이스가 막대한 양의 가능한 접속기들 및 특히 접속기 형상들에도 불구하고 상이한 몰딩 도구들을 사용할 필요없이 상이한 응용들 또는 고객들을 위해 쉽게 커스터마이즈될 수 있다. 이것은 조명 디바이스들을 감소된 제조 비용들로 높은 정도의 커스터마이제이션을 가능하게 하도록 특히 신축성있게 한다.
수용부 내에 회로 보드를 장착하는 것이 단지 회로 보드가 소정의 형상을 갖기를 요구할 때, 추가적인 요건들이 회로 보드의 재료 및 회로 보드 상에 또는 내에 배치될 수 있는 소자들에 관해 존재하지 않는다. 예를 들어, 상이한 접속기 설계들, 다수의 접속기, 또는 온도 측정들을 위한 서미스터들, 빈 코드 저항기들, 보호 캐패시터들 및 과도 전압 억제기 다이오드들과 같은 추가적인 소자들이 회로 보드 상에 및/또는 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로 보드는 조명 모듈들을 포함하지 않지만, 상태 LED들 등이 또한 회로 보드 상에 존재할 수 있다. 회로 보드는 특히 Cu-IMS, Al-IMS, CEM3, FR4 보드들 및/또는 기타 적합한 재료에 기초한다.
본드 패드는 적어도 하나의 회로 보드 상에 존재하는 전기적 도전성 재료로부터 만들어진 전기적 컨택으로서 이해될 수 있다. 그러나, 본드 패드는 적어도 하나의 조명 모듈과의 접속, 특히 전기적 또는 전자적 접속을 확립하기 위한 임의의 수단을 의미한다. 적어도 2개의 전기적 컨택들 및 그러므로, 2개의 본드 패드들은 적어도 하나의 조명 모듈을 동작시키기 위해 존재할 수 있다. 예를 들어, 조명 모듈은 각각 와이어 본딩 또는 리본 본딩에 의해 제조된 와이어 또는 리본 본드들에 의해 본드 패드를 통해 회로 보드에 접속될 수 있다. 바람직하게는 조명 모듈은 특히 리본 또는 와이어 본딩에 의해, 적어도 하나의 회로 보드에 전기적으로 접속된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 오버몰드는 적어도 하나의 정렬 핀, 바람직하게는 적어도 2개의 정렬 핀들을 추가로 포함하고, 적어도 하나의 정렬 핀은 회로 보드와 계합된다. 적어도 하나의 회로 보드의 정렬 핀들을 사용함으로써, 회로는 오버몰드의 적어도 하나의 수용부 내에 간단하고 공정-신뢰할만한 방식으로 장착될 수 있어서, 조명 디바이스들의 적응들을 훨씬 더 비용 효과적으로 하게 할 수 있다. 적어도 하나의 정렬 핀은 히트 싱크 및/또는 리드 프레임의 오버몰딩 동안 오버몰드와 비용 효과적으로 일체로 형성될 수 있다. 이 경우에 정렬 핀들은 바람직하게는 오버몰드와 동일한 재료로 구성된다. 그러나, 적어도 하나의 정렬 핀은 상이한 재료로 구성될 수 있는 것이 바람직할 수 있는데, 예를 들어, 그것은 금속성 재료로부터 만들어질 수 있고 추가적으로 열을 발산하는 역할을 할 수 있다. 회로 보드는 예를 들어 정렬 핀들이 삽입되는 관통 홀들 또는 정렬 홀들을 포함할 수 있거나 또는 회로 보드는 예를 들어, 정렬 핀들을 수용하도록 구성된 리세스들을, 바람직하게는 잠겨진 형태들 또는 안정적인 접속으로 갖는 특별히 형성된 에지 영역들을 포함한다. 이 예시적인 실시예에서의 회로 보드의 계합은 예를 들어, 단지 회로 보드가 적합한 정렬 홀들 또는 리세스들을 포함하기를 요구하므로, 회로 보드는 여전히 쉽게 커스터마이즈될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 회로 보드는 오버몰드에, 특히 적어도 하나의 정렬 핀을 통해 핫 스택된다. 핫 스택하는 것에 의해, 적어도 하나의 회로 보드는 쉽게 그리고 저렴하게 오버몰드에 고정될 수 있다. 핫 스택하는 것은 일반적으로 회로 보드가 고정될 때까지 재료를 용해함으로써 수행된다. 예를 들어, 오버몰드가 플라스틱 재료로부터 만들어지면, 플라스틱 재료는 재응고 후에 회로 보드가 오버몰드에 단단히 고정되도록 적어도 부분적으로 용해될 수 있다. 특히 플라스틱 재료로부터 만들어진 정렬 핀들이 제공되면, 이들 중 하나 이상은 적어도 부분적으로 용해될 수 있으므로, 회로 보드와 오버몰드 사이의 단단한 접속이 재료의 재응고 후에 생성된다. 예를 들어, 핫 스택하는 데 있어서, 적어도 하나의 정렬 핀이 상부로부터 아래로 용해될 수 있고, 특히 적어도 하나의 정렬 핀의 부분들은 회로 보드로부터 연장한다. 예를 들어 적어도 하나의 정렬 핀이 오버몰드 재료로부터 만들어지면, 재응고 후에 오버몰드 재료의 더 두꺼운 부분이 적어도 하나의 정렬 핀의 개방 측면 상에 형성되는 반면, 적어도 하나의 정렬 핀의 다른 측면은 (예를 들어, 재료 접속에 의해) 오버몰드에 단단히 고정되므로, 회로 보드는 제위치에 고정되고 회로 보드의 추가 이동이 방지된다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 회로 보드가 오버몰드에 글루된다.
본 발명의 또 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 회로 보드는 바람직하게는 셀프-컷팅 스크루들을 사용하여, 오버몰드에 스크루된다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 회로 보드는 적어도 부분적으로 노출된다. 이 실시예에서 적어도 하나의 회로 보드는 오버몰드 및/또는 조명 디바이스의 추가 요소들에 의해 감싸지지 않거나 적어도 완전히 감싸지지 않는다. 그것은 상이한 고객 요건들에 대해 제조된 조명 디바이스를 적응시키기 위해 빠르고 간단한 방식을 제공하는 조명 디바이스를 조립한 후에 여전히 쉽게 접근될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 회로 보드는 적어도 하나의 접속기를 포함하고, 바람직하게는 적어도 하나의 접속기 및 적어도 2개의 본드 패드들이 비아들을 사용하여 접속된 회로 보드의 대향 측면들 상에 위치한다. 건설적인 이유들로, 조명 모듈과의 접촉을 확립하는 측면의 대향 측면에 접속기가 배치되게 하는 것이 보통 바람직하다. 이것은 조명 디바이스의 신축성을 증가시키는 큰 접속기들이 이용될지라도, 조명 모듈이 조명 디바이스의 표면에 더 가깝게 배치되게 한다.
비아들은 회로 보드의 하나의 표면과 회로 보드의 또 하나의 표면 사이에 전기적 접속을 확립하는 역할을 하는데, 예를 들어, 비아들은 절연 기판, 예를 들어, FR4 보드의 기판을 통하는 전기적 터널들로서 기능하는 구리 도금된 홀들일 수 있다.
본 발명의 또 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 접속기는 외부 접속기-플러그를 접속하기 위한 표면 구조이다. 특히, 적어도 하나의 접속기는 외부 직접 접속기-플러그, 바람직하게는 측면 접속기-플러그, 특히 RAST 직접 접속기-플러그를 접속하기 위한, 특히 회로 보드 내의 컷 아웃들 및/또는 홀들 및/또는 슬릿들과 조합하는, 회로 보드의 하나의 또는 양 측면 상의 표면 접근가능한 도전 라인들의 구조이다. 예를 들어, 표준 접속기 시스템, 특히 RAST 2.5 또는 RAST 5 접속기 시스템은 예를 들어, 자동차의 외부 디바이스, 예를 들어, 전력 공급 및/또는 조명 제어 유닛에 조명 디바이스를 접속하기 위해 사용될 수 있다. 특히 RAST 2.5 접속기-플러그들은 예를 들어, 핀 스트립들 상으로 간접적으로 그리고 또한 인쇄 회로 보드의 에지 상으로 직접적으로 플러그될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 회로 보드는 적어도 2개의 접속기들을 포함하고, 바람직하게는 제2 접속기는 제1 접속기와 회로 보드의 대향 측면 상에 위치한다. 회로 보드들의 대향 측면들 상에 2개의 접속기들을 가지면, 접속기들의 매우 신축성있는 구성이 가능해진다. 정확히 2개의 접속기들이 존재하고 예를 들어, 보드 형상 회로 보드의 대향 측면들 상에 배치되면 접속기들의 각각의 하나는 회로 보드의 상부 상에 최대 공간을 차지하게 구성될 수 있어서, 예를 들어, 접속기의 더 많은 핀들이 특히 평탄한 접속기를 가능하게 하는 행으로 배치될 수 있다. 접속기들은 또한 접속기들 중 하나가 의도된 응용에 따라 선택될 수 있도록 상이한 기능성들을 가질 수 있다.
본 발명의 또 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 회로 보드는 인쇄 회로 보드(PCB)이다. 인쇄 회로 보드는 도전성 트랙들, 패드들 및 도전성 재료, 예를 들어, 비도전성 기판, 예를 들어, FR4의 시트 층들 상으로 및/또는 사이에 라미네이트된 구리의 하나 이상의 시트 층으로부터 에칭된 다른 특징들을 사용하여 전자적 또는 전기적 소자들을 기계적으로 지지하고 전기적으로 접속한다. PCB들은 단면(하나의 도전성 층), 양면(하나의 기판 층의 양 측면 상의 2개의 도전성 층들), 또는 다중 층(기판의 층들과 교대하는, 도전성 재료의 외부 및 내부 층들)일 수 있다. PCB들은 대량 생산될 수 있고, 고도로 커스터마이즈가능하므로, 그들은 매우 저렴하고 조명 디바이스에 사용하기 위해 신축성있는 회로 보드들을 나타낸다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에서, 조명 디바이스는 적어도 2개의 조명 모듈들을 포함하고, 적어도 2개의 조명 모듈들은 단일 어드레스가능하다. 적어도 2개의 조명 모듈들은 다음에 또한 개별적으로 어드레스될 수 있다. 특히 적어도 2개의 LED 다이들이 사용되면 회로 보드는 적어도 3개의 본드 패드들을 포함하는 것이 요구되는데, 즉, 회로 보드는 LED 다이들의 수보다 높은 적어도 하나인 다수의 본드 패드를 포함할 수 있다. 그러므로, 단지 하나의 접속기가 사용되면, 접속기는 사용된 LED 다이들의 수보다 많은 적어도 하나의 핀을 포함할 수 있다. 바람직하게는 적어도 하나의 회로 보드는 사용된 LED 다이들의 수보다 많은 정확히 하나의 본드 패드를 포함한다.
본 발명의 또 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 조명 디바이스는 바람직하게는 오버몰드의 별개의 수용부들 내에 장착된 적어도 2개의 회로 보드들을 포함한다. 2개 이상의 회로 보드들은 조명 디바이스의 진보된 기능성들 및, 그러므로 개선된 신축성을 가능하게 한다. 예를 들어, 자동차 응용들을 위한 이중 기능 하이 빔/로우 빔 헤드라이트는 2개의 회로 보드들을 사용하여 구성될 수 있다.
본 발명의 추가의 예시적인 실시예에서, 조명 디바이스, 특히 적어도 하나의 회로 보드는 적어도 하나의 서미스터, 특히 적어도 하나의 네거티브 온도 계수 서미스터(NTC) 및/또는 적어도 하나의 포지티브 온도 계수 서미스터(PTC) 및/또는 적어도 하나의 빈 코드 저항기 및/또는 적어도 하나의 보호 캐패시터들 및/또는 적어도 하나의 과도 전압 억제기(TVS) 다이오드를 포함한다. 서미스터는 예를 들어, 적어도 하나의 조명 모듈의 온도를 모니터하기 위해 사용될 수 있으므로, 예를 들어, 조명 디바이스에 손상을 줄 수 있는 온도가 측정되면 조명 모듈을 셧 다운하는 제어 회로가 생성될 수 있다. 바람직하게는, 서미스터는 적어도 하나의 조명 모듈의 근처에, 예를 들어, 조명 모듈 또는 LED 다이의 에지로부터 10㎜ 미만, 5㎜ 미만 또는 2㎜ 미만 내에 위치할 수 있다. 서미스터들은 특히 오버몰드의 내부 측면 쪽으로 향한다.
위에 설명된 본 발명의 특징들 및 예시적인 실시예들은 본 발명에 따른 상이한 양태들에 동등하게 관련될 수 있다. 특히, 제1 양태에 따른 조명 디바이스에 관한 특징들의 개시내용으로 또한 제2 양태에 따른 제조 방법에 관한 그리고 제3 양태에 따른 용도에 관한 대응하는 특징들이 개시된다.
본 섹션에서의 본 발명의 실시예들의 제시는 단지 예시적이고 비제한적이라는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 다른 특징들이 첨부 도면들과 함께 고려된 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 도면들은 단지 예시의 목적들을 위한 것이지 본 발명의 제한들의 정의로서 설계된 것은 아니고, 첨부된 청구범위가 참조되어야 한다는 것을 이해하여야 한다. 도면들은 축척에 맞게 그려진 것이 아니고 그들은 단지 본원에 설명된 구조들 및 절차들을 개념적으로 예시하고자 하는 것이라는 것을 추가로 이해하여야 한다.
본 발명의 예들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 디바이스를 위한 오버몰드된 히트 싱크를 사시도로 도시하고;
도 2는 본 발명에 따른 조명 디바이스를 위한 PCB를 갖는 오버몰드된 히트 싱크를 사시도로 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 조명 디바이스의 실시예를 사시도로 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 조명 디바이스의 실시예를 사시도로 도시한다.
도 1은 조명 디바이스(1)를 위한 오버몰드된 히트 싱크를 사시도로 도시한다. 실질적으로 H자형 히트 싱크(2)가 제공되고 오버몰드되므로, 히트 싱크(2)는 오버몰드(3)에 의해 부분적으로 감싸지고, 히트 싱크(2)의 장착 표면 영역(25)이 제공된다. 장착 표면 영역(25)은 노출되고 외부로부터 접근될 수 있다. 2개의 정렬 핀들(32)은 오버몰드(3)와 일체로 형성되고 인쇄 회로 보드(PCB)(4)를 위한 접촉 평면을 정하는 개구의 형태로 된 수용부(34)가 오버몰드 내에 형성된다.
도 2는 조명 디바이스(1)를 위한 PCB(4)를 갖는 오버몰드된 히트 싱크를 사시도로 도시한다. PCB(4)는 수용부(34) 내에 배열되고 장착되고, 2개의 정렬 핀들(32)은 PCB(4)의 2개의 적합한 정렬 홀들을 통해 PCB(4)와 계합된다. PCB(4)는 부분적으로 노출되고 외부로부터 접근될 수 있다.
도 3은 조명 디바이스(1)의 실시예를 사시도로 도시한다. 조명 디바이스(1)는 실질적으로 H자형 히트 싱크(2), 적어도 하나의 히트 싱크 및/또는 리드 프레임과 열적으로 접속된 조명 모듈(5), 적어도 하나의 히트 싱크(2)를 적어도 부분적으로 감싸도록 구성된 오버몰드(3)를 포함하고, 오버몰드(3)는 회로 보드(4)를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 수용부(34), 및 수용부(34) 내에 장착된 조명 모듈(5)과의 접속(45)을 확립하기 위한 2개의 본드 패드들(41)을 포함하는 회로 보드(4)를 포함한다. 접속(45)은 리본 본드들(45)에 의해 확립된다. 조명 모듈(5)은 3개의 LED 다이들(51)을 포함하고 히트 싱크(2)의 장착 표면부(25) 상에 배열되고 장착된다. 회로 보드(4)는 접속기(42)를 포함하는 PCB(4)이다. PCB(4)는 PCB(4)와 계합된, 오버몰드(3)와 일체로 형성된 2개의 정렬 핀들(32)을 통해 수용부(34) 내에 핫 스택함으로써 장착된다. 핫 스택하는 것으로 인해, 정렬 핀들(32)의 개방 상부 부분들은 용해되고 PCB(4)를 오버몰드(3)에 고정시키는 반구형 형상으로 재응고된다. PCB(4)는 접속기(42)를 추가로 포함하고, 접속기(42) 및 2개의 본드 패드들(41)은 비아들(도시 안됨)을 사용하여 접속된 PCB(4)의 대향 측면들 상에 위치한다.
도 4는 조명 디바이스(1)의 실시예를 하부 뷰로부터의 사시도로 도시한다. 접속기(42)는 PCB(4) 상에 장착되고, PCB(4)는 히트 싱크(2)를 적어도 부분적으로 감싸는 오버몰드(3)의 수용부(34) 내에 장착된다.

Claims (20)

  1. 조명 디바이스로서,
    적어도 하나의 열적 전도성 요소;
    상기 적어도 하나의 열적 전도성 요소를 부분적으로 감싸는 오버몰드 - 적어도 상기 열적 전도성 요소의 장착 영역이 상기 오버몰드로부터 노출되고, 상기 오버몰드는 적어도 하나의 수용부를 포함함 -;
    상기 열적 전도성 요소의 상기 장착 영역 상의 적어도 하나의 조명 모듈;
    상기 적어도 하나의 수용부 내에 장착되고 상기 오버몰드로부터 적어도 부분적으로 노출된 적어도 하나의 회로 보드 - 상기 적어도 하나의 회로 보드는 상기 조명 모듈과 별개의 보드이고, 상기 조명 모듈로부터 이격되고, 적어도 하나의 접속기 및 적어도 2개의 본드 패드들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 접속기는 표면 접근가능한 도전 라인들을 포함함 -; 및
    상기 적어도 하나의 회로 보드 상의 상기 적어도 2개의 본드 패드들을 상기 열적 전도성 요소의 상기 장착 영역 상의 상기 조명 모듈에 전기적으로 연결하는 전도성 접속기들
    을 포함하는 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오버몰드는 상기 회로 보드와 계합되는 적어도 하나의 정렬 핀을 포함하는 조명 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 보드와 상기 오버몰드 사이의 접착제를 더 포함하는 조명 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 보드 및 상기 오버몰드에 기계적으로 연결된 적어도 하나의 스크루를 더 포함하는 조명 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 접속기 및 상기 적어도 2개의 본드 패드들은 상기 회로 보드의 대향 측면들 상에 배치되고, 상기 회로 보드는 그 안에 형성되고 상기 적어도 하나의 접속기와 상기 적어도 2개의 본드 패드들 사이에 전기적으로 연결된 비아들을 더 포함하는 조명 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 외부 직접 접속기-플러그와의 전기적 연결을 위해 구성된 상기 회로 보드 내의 개구들을 더 포함하는 조명 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 개구들은 컷 아웃들, 홀들 및 슬릿들 중 적어도 하나를 포함하는 조명 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 2개의 단일 어드레스가능한 조명 모듈들을 더 포함하는 조명 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 보드는 적어도 하나의 서미스터, 적어도 하나의 빈 코드 저항기, 적어도 하나의 보호 캐패시터, 및 적어도 하나의 과도 전압 억제기 다이오드 중 적어도 하나를 더 포함하는 조명 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 서미스터는 네거티브 온도 계수 서미스터 및 포지티브 온도 계수 서미스터 중 적어도 하나를 포함하는 조명 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열적 전도성 요소는 히트 싱크 및 리드 프레임 중 적어도 하나를 포함하는 조명 디바이스.
  12. 조명 디바이스를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
    장착 영역을 포함하는 적어도 하나의 열적 전도성 요소를 제공하는 단계;
    적어도 하나의 조명 모듈이 상기 적어도 하나의 열적 전도성 요소에 열적으로 연결되도록 상기 열적 전도성 요소의 상기 장착 영역 상에 상기 적어도 하나의 조명 모듈을 배열하는 단계;
    상기 적어도 하나의 열적 전도성 요소가 오버몰드 내에 부분적으로 감싸지고 상기 열적 전도성 요소의 상기 장착 영역이 상기 오버몰드로부터 적어도 부분적으로 노출되고, 상기 오버몰드가 적어도 하나의 회로 보드 수용부를 포함하도록, 상기 적어도 하나의 열적 전도성 요소를 오버몰드하는 단계;
    상기 적어도 하나의 회로 보드 수용부 내에 적어도 하나의 회로 보드를 배열하는 단계 - 상기 적어도 하나의 회로 보드는 상기 조명 모듈과 별개의 보드이고, 상기 조명 모듈로부터 이격되고, 적어도 하나의 접속기 및 적어도 2개의 본드 패드들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 접속기는 표면 접근가능한 도전 라인들을 포함함 -; 및
    전도성 접속기들을 사용하여 상기 적어도 하나의 회로 보드 상의 상기 적어도 2개의 본드 패드들에 상기 열적 전도성 요소의 상기 장착 영역 상의 상기 조명 모듈을 전기적으로 연결하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전기적으로 연결하는 단계는 상기 조명 모듈을 상기 적어도 하나의 회로 보드에 리본 및 와이어 본딩하는 단계 중 하나를 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 회로 보드 수용부는 적어도 하나의 정렬 핀을 포함하고, 상기 적어도 하나의 회로 보드를 배열하는 단계는 상기 적어도 하나의 정렬 핀이 상기 적어도 하나의 회로 보드를 계합하도록 상기 적어도 하나의 회로 보드를 배열하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 보드를 상기 적어도 하나의 정렬 핀을 통해 상기 오버몰드에 핫 스택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 회로 보드를 상기 오버몰드에 글루하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회로 보드를 상기 오버몰드에 스크루하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 조명 모듈을 상기 열적 전도성 요소의 상기 장착 영역에 장착하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 열적 전도성 요소는 H자형 열적 전도성 요소인 조명 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 H자형 열적 전도성 요소는 2개의 평행한 부분들 및 상기 2개의 평행한 부분들 사이의 크로스 바를 포함하고, 상기 장착 영역은 상기 크로스 바의 적어도 일부를 포함하고, 상기 수용부는 상기 2개의 평행한 부분들 및 상기 크로스 바 각각의 부분들과 상기 2개의 평행한 부분들 및 상기 크로스 바에 의해 부분적으로 둘러싸인 영역을 포함하는 조명 디바이스.
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