KR20060020645A - 광방출소자의 하우징, 상기 광방출소자 하우징의 제조 방법및 광방출소자 - Google Patents

광방출소자의 하우징, 상기 광방출소자 하우징의 제조 방법및 광방출소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개 이상의 광방출소자, 특히 LED의 하우징에 관한 것으로, 상기 하우징은 시스템 캐리어(1) 및 상기 시스템 캐리어(1) 위에 배치되는 반사기 장치(2)를 포함한다. 상기 반사기 장치는 다수의 반사기 부재들(3)을 포함하며, 상기 반사기 부재들(3)은 하나 이상의 광방출소자의 수용을 위해 각각 사용되며, 반사기 장치와 별도로 제조된 고정 장치(4)에 의해 서로 부착된다.

Description

광방출소자의 하우징, 상기 광방출소자 하우징의 제조 방법 및 광방출소자{HOUSING FOR A RADIATION-EMITTING COMPONENT, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF, AND RADIATION-EMITTING COMPONENT}
본 특허는 독일 특허 제 103 24 909.5-33호의 우선권리를 청구하며, 그 공개 내용을 본 발명이 참조하고 있다.
본 발명은 시스템 캐리어(system carrier) 및 반사기 장치(reflector arrangement)를 포함하는 두 개 이상의 광방출소자, 특히 LED의 하우징에 관한 것이다.
조명 또는 프로젝션(projection) 용도로 사용되는 LED 어레이(LED array)에서는, 금속, 세라믹 또는 반도체로 된 시스템 캐리어가 LED의 장착 및/또는 열 방출을 위해 종종 사용된다. LED의 지향성(directional) 방사를 달성하기 위해, LED는 개별적으로 또는 그룹 형태 - 각 그룹은 다수의 LED를 포함함 - 로 통상적으로 플라스틱으로 제조되는 반사기를 각각 필요로 한다.
종래기술에 공지된 이와 같은 장치는 도 1에서 예로 도시된다. 도 1에 도시된 광방출소자는 예컨대 두 개의 LED 칩(9)을 가지는데, 상기 LED 칩(9)은 시스템 캐리어(1) 상에 서로 약간 떨어져서 배치된다. 전제부에 언급한 바와 같이, 상기 시스템 캐리어(1)는 통상적으로 금속, 세라믹 또는 반도체로 이루어진다. LED 칩(9)에 의해 방사되는 방출광의 방향으로 반사기 장치(2)가 제공되며, 상기 반사기 장치(2)는 시스템 캐리어(1) 바로 위에 제공된다. 이러한 연결은 예컨대 접착(bonding)에 의해 이루어질 수 있다. 반사기 장치(2)는 두 개의 반사기(3)를 가지며, 각 하나의 LED 칩(9)이 반사기(3) 내에 제공된다. 반사기 장치(2)는 시스템 캐리어(1)와 거의 동일한 길이를 가지므로, 이 두 부재의 전면적인 연결이 제조될 수 있다.
반사기 장치는 시스템 캐리어와 달리 사출 공정에 의해 원하는 형태로 만들어질 수 있는 플라스틱으로 이루어지기 때문에, 매우 상이한 열팽창계수를 갖는 두 개의 재료들의 전면적인 연결이 제공된다. 광방출소자의 작동시 생성되는 온도 영역 내에서는, 시스템 캐리어(1) 및 반사기 장치(2)의 상이한 길이에 의해 기계적 응력이 특히 측면 방향으로 발생하여, 두 부재의 결합 또는 연결 기술이 훼손될 수 있다.
광방출소자의 손상을 막기 위해 종래기술에서는 반사기 장치 내에 목표 파괴 지점이 제공된다. 시스템 캐리어 상에서 상기 목표 파괴 지점을 대신하는 지점에 각각 제공되는 개별 반사기들로 이루어진 반사기 장치가 제공되는 방식의 장치들도 공지되어 있다. 이러한 두 개의 조치들에서는, 광방출소자 또는 광방출소자의 하우징의 제조가 기술적으로 복잡하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 낮은 경비로 간단하게 제조될 수 있고 기계적으로 상이하게 서로 연결되는 재료에 의해 야기되는 기계적 문제들이 실질적으로 차단될 수 있는, 광방출소자의 하우징 및 광방출소자를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1항의 특징들을 갖는 하우징 및 청구항 14항의 특징들을 갖는 광방출소자에 의해 달성된다. 청구항 16항의 특징들은 본 발명에 따른 하우징의 제조 방법을 제공한다. 바람직한 실시예는 각각의 종속항에 제시된다.
본 발명에 따른 하우징은 시스템 캐리어 및 상기 시스템 캐리어 상에 배치되는 반사기 장치를 포함하며, 상기 반사기 장치는 다수의 반사기 부재들을 가지며, 상기 반사기 부재들은 하나 이상의 광방출소자에 각각 배치되고 고정 장치에 의해서 위아래로 연결되어 하나의 필드를 형성한다.
따라서 반사기 장치는 개별 반사기 부재들로 분할된다. 그러나 이러한 반사기 부재들은 종래기술에서와 같이 시스템 캐리어 상에 개별적으로 제공되는 것이 아니라, 고정 장치 내에 위아래로 부착되어 서로에 대해 고정된다. 그런 다음, 반사기를 갖는 고정 장치는 시스템 캐리어 상에 배치되고 부착될 수 있으므로, 매우 간단한 제조 방법이 달성된다.
반사기 장치를 개별 반사기 부재들로 분할하면 경계면이 축소되는데, 상기 경계면에는 통상적으로 플라스틱으로 이루어진 반사기 부재들 및 예컨대 금속, 세라믹 또는 반도체로 이루어진 시스템 캐리어가 접해 있다. 따라서 작동시 발생하는 온도들은 열팽창으로 인해 기계적 응력을 낮추기 때문에, 광방출소자의 신뢰도가 매우 높아진다.
개별 반사기 부재들이 고정 장치에 의해 서로 연결되기 때문에, 시스템 캐리어 및 고정 장치가 온도 변동시 유사한 열팽창을 수행할 경우에 특히 동일한 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이 경우에 반사기 장치가 다른 재료, 특히 고정 장치 및 시스템 캐리어의 재료(들)과 같이 다른 열팽창계수를 갖는 플라스틱으로 이루어지는 것은 불리하게 작용하지 않는다.
이 경우 광방출소자의 신뢰도를 높이기 위해서는, 시스템 캐리어 및 고정 장치가 서로 매칭되거나 유사한 열팽창계수를 갖는 것으로 충분하다. 특히 이러한 두 개의 부재들을 위해서 동일한 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 시스템 캐리어를 위해 예컨대 알루미늄이 사용되면, 고정 장치도 알루미늄으로 제조되는 것이 특히 바람직하다.
고정 장치가 전기 리드프레임(leadframe)일 경우에 특히 간단한 제조가 달성된다. 이러한 리드프레임은 공지된 제조 방법, 특히 천공(punching) 및 휨 과정에 의해서 간단하게 원하는 형태로 만들어질 수 있다.
한 바람직한 실시예에서 고정 장치는 하나 이상의 리세스(recess)를 가지며, 상기 리세스의 관련 에지에 하나 이상의 반사기 부재가 일체로 형성되어, 이러한 반사기 부재와의 고정 연결이 이루어질 수 있다. 조명 또는 프로젝션 용도로 LED 어레이를 제조하기 위해서는 고정 장치가 다수의 리세스를 가지며, 상기 리세스는 예컨대 미리 주어진 그리드(grid) 내에 배치된다. 리세스는 천공 과정에 의해 간단하게 제조될 수 있다. 반사기는 플라스틱 기술로 공지된 바와 같이, 바람직하게는 사출 성형 방법 또는 사출 압착 방법에 의해 형성될 수 있다.
특히 각각의 리세스 내에 정확하게 하나의 반사기 부재가 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 반사기는 하나의 LED 또는 - 그룹 형태로 존재하는 - 다수의 LED를 수용하기 위해 사용된다.
본 발명에 따른 고정 장치의 경우에는, 상기 고정 장치가 광방출소자를 위한 와이어링 면(wiring plane)으로 사용될 수도 있다. LED는 바람직하게 시스템 캐리어 상에 배치되기 때문에, 제 1 콘택이 제조될 수 있다. 그런 다음, LED의 제 2 연결은 적합한 와이어링을 갖는 고정 장치에 의해 이루어질 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시예에서는, 고정 장치가 장착 프레임을 가지며, 상기 장착 프레임에 의해 반사기 장치를 지지하는 고정 장치가 시스템 캐리어 상에 장착될 수 있다. 바람직하게는 장착 프레임이 반사기 장치 주변으로 배치되고 시스템 캐리어와 형상 결합(form-fit) 방식으로 연결된다. 따라서 장착 프레임은 전체 반사기 또는 LED를 둘러싼다. 이를 통해 반사기를 갖는 고정 장치가 예컨대 나사 결합에 의해 시스템 캐리어 상에 간단하게 장착될 수 있고, 또한 장착 프레임, 시스템 캐리어 및 고정 장치 사이에 형성되는 공간을 밀봉 재료에 의해 주조할 수 있다.
또 다른 한 바람직한 실시예에서는, 고정 장치가 접속 스트립을 가지며, 상기 접속 스트립은 표면 장착을 위한 콘택으로서 사용될 수 있다. 예컨대 다리 형태로 놓이고 마찬가지로 천공 과정을 통해 제조될 수 있는 접속 스트립은 주변 장착 프레임을 통해 가이드되고 나서 삽입될 수 있거나, 표면실장기술(SMT)에 따른 콘택으로서 인쇄회로기판 또는 시스템 캐리어와 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참고로 본 발명의 또 다른 장점들, 특징들 및 이점들을 살펴보면 아래와 같다:
도 1은 종래기술에 공지되어 있고 두 개의 LED를 갖는 전술한 방식의 광방출소자의 개략도이고,
도 2는 제 1 실시예의 개략적인 횡단면도이며,
도 3은 반사기를 갖는 고정 장치의 개략적인 사시도이며,
도 4는 도 3의 장치로부터 절단한, 반사기를 갖는 고정 장치의 또 다른 개략적인 사시도이며,
도 5는 장착 프레임을 갖는 추가 실시예의 개략적인 횡단면도이다.
모든 실시예에서 동일하거나 동일한 기능의 구성 부품들은 각각 동일한 도면부호를 갖는다.
도 2에 도시된 실시예는 금속, 세라믹 또는 반도체로 이루어진 시스템 캐리어(1)를 갖는다. 상기 시스템 캐리어(1) 위에 반사기 장치(2)가 제공된다. 반사기 장치(2)는 단지 두 개의 반사기(3)로 이루어지며, 상기 두 개의 반사기(3)는 고정 장치(4)에 일체로 형성된다. 반사기 장치(2)는 플라스틱 재료로 제조된다. 고정 장치(4)는 두 개의 리세스(5)를 가지며, 상기 리세스의 에지(6)에 각각 반사기(3)가 일체로 형성된다. 리세스 및 관련 반사기는 시스템 캐리어(1) 상에서 LED(9)가 제공되어야 할 지점에 제공될 수 있다. 인접한 반사기(3)의 연결을 위한 고정 기능 이외에, 고정 장치(4)는 추가의 와이어링 면으로 사용될 수도 있으며, 상기 와이어링 면은 LED(9)를 위한 접속 스트립을 둘러싼다.
고정 장치(4)는 바람직하게 시스템 캐리어(1)와 동일한 재료로 이루어진다. 그러나 적어도 고정 장치(4)는 시스템 캐리어(1)의 재료의 열팽창계수에 매칭되는 재료를 갖는다. 시스템 캐리어(1)가 예컨대 알루미늄으로 형성되면, 고정 장치(4)도 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진다. 예컨대 AlN/Al2O3로 이루어진 세라믹 시스템 캐리어의 경우에는 고정 장치로서 철-니켈 합금이 사용될 수 있다.
바람직하게는 고정 장치(4)가 금속 재료로 된 리드프레임으로 제조된다. 상기 리드프레임 내에서 리세스(5)가 간단하게 천공될 수 있다. 리드프레임(5)을 갖는 고정 장치(4)가 그 다음 단계에서 사출주조 공구 안으로 제공될 수 있으며, 상기 사출주조 공구 내에서 횡단면으로 도시된 반사기(3)가 관련 리세스(5)의 에지(6)에 사출된다. 이러한 방식으로 제조된 반제품이 단 한 번의 작업 공정에서 시스템 캐리어(1) 위에 제공되어, 상기 시스템 캐리어(1)에 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 광방출소자의 제조를 위해 사용되는 고정 장치(4) 및 반사기 장치(2)로 이루어진 반제품은 도 3 및 도 4에 더 잘 도시되어 있다. 이 도면들에서, 고정 장치(4)가 다수의 성형된 반사기(3)를 갖는 것을 볼 수 있다. 도 4의 횡단면으로 볼 때, 반사기는 리세스(5) 에지 보다 약간 더 큰 길이를 가지기 때문에, 고정 장치(4)와의 형상 결합 방식의 연결이 달성될 수 있다.
도 5는 고정 장치(4)가 장착 프레임(7)을 갖는 추가 실시예를 도시한다. 도 5의 오른쪽 절반에 도시된 바와 같이, 장착 프레임(7)은 고정 장치(4)와 시스템 캐 리어(1) 사이에만 배치될 수 있다. 그러나 왼쪽 절반에 도시된 바와 같이, 장착 프레임(7)은 고정 장치(4)의 양측면에 배치될 수도 있다. 장착 프레임(7)은 바람직하게는 광방출소자 내에 제공된 전체 반사기 주변에 둘러싸인다. 이를 통해, 시스템 캐리어(1), 고정 장치(4) 및 장착 프레임(7) 사이에 형성되는 공동이 밀봉 재료로 채워질 수 있으며, 이때 장착 프레임은 일종의 "실 링(seal ring)"으로 사용된다. 또한, 장착 프레임에 의해 고정 장치(4)가 시스템 캐리어(1)에 매우 간단하게 장착될 수 있다. 연결은 통상적으로 접착에 의해 이루어지지만, 장착 프레임에 의한 나사 또는 리벳(rivet) 결합에 의해 이루어질 수도 있다. 또한, 장착 프레임(7)에 의해 추가의 히트싱크(heat sink)에의 연결이 달성될 수도 있다.
본 발명에 따른 조치에 의해, 반사기가 비교적 큰 LED 어레이의 두 개의 측면 방향으로 상이한 종방향 길이를 갖게 되는 문제가 방지된다. 플라스틱으로 이루어진 반사기와 다른 재료로 이루어진 캐리어 사이의 연결 영역에 존재하는 캐리어에 의해 발생할 수 있는 기계적 문제들은 분산형 구조일 경우에 비해 비교적 작은 표면으로 축소된다. 따라서 본 발명에 따른 하우징은 특히 바람직하게는 다수의 LED를 갖는 광방출소자에 삽입될 수 있다.
기계적 특성의 개선 이외에, 추가의 고정 장치에 의해 추가의 전기 단자들 및 와이어링이 공급될 가능성이 제공된다. 이 경우, 리드프레임에 관해 공지되어 있는 모든 고찰들이 적용될 수 있다.
본 발명은 실시예에 의한 설명에만 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 각각의 특징 조합을 포함하며, 이는 특히 청구항 내 특징들의 조합을 모두 포함하며, 이러한 특징 또는 특징 조합 자체에 대해서는 청구항 또는 실시예에서 자세히 설명하지 않는다.

Claims (19)

  1. 두 개 이상의 광방출소자, 특히 LED의 하우징으로서, 상기 하우징은 시스템 캐리어(system carrier)(1) 및 상기 시스템 캐리어(1) 상에 배치되는 반사기 장치(2)를 포함하며, 상기 반사기 장치는 다수의 반사기 부재들(3)을 포함하며, 상기 반사기 부재들(3)은 하나 이상의 광방출소자의 수용을 위해 각각 사용되고 상기 반사기 장치와는 별도로 제조되는 고정 장치(4)에 의해 서로 부착되는, 광방출소자의 하우징.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템 캐리어(1)의 재료 및 상기 고정 장치(4)의 재료는 유사하거나 동일한 열팽창계수를 갖는, 광방출소자의 하우징.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시스템 캐리어(1) 및 상기 고정 장치(4)는 제 1 열팽창계수를 갖는 제 1 재료로 이루어지고, 상기 반사기 장치(2)는 제 2 열팽창계수를 갖는 제 2 재료로 이루어지는, 광방출소자의 하우징.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 금속, 세라믹 또는 반도체인, 광방출소자의 하우징.
  5. 제 2항, 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 재료는 플라스틱인, 광방출소자의 하우징.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 장치(4)는 상기 광방출소자의 리드프레임(leadframe)으로 작용하는, 광방출소자의 하우징.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 장치(4)는 두 개 이상의 리세스(5)를 가지며, 상기 리세스(5) 내에서 각 하나 이상의 반사기 부재(3)가 상기 고정 장치(4)에 일체로 형성되는데, 특히 사출되거나 압착되는, 광방출소자의 하우징.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 각각의 리세스(5) 내에 정확하게 하나의 반사기 부재(3)가 형성되는, 광방출소자의 하우징.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 장치(4)는 상기 광방출소자(1)의 전기적 접속을 위해 사용될 수 있는 전기 도체를 포함하는, 광방출소자의 하우징.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 장치(4)는 장착 프레임(7)을 가지며, 상기 장착 프레임(7)에 의해 상기 반사기 장치(2)를 지지하는 고정 장치(4)가 상기 시스템 캐리어(1) 위에 장착될 수 있는, 광방출소자의 하우징.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장착 프레임(7)은 상기 반사기 장치 주변에 배치되어, 상기 시스템 캐리어(1)와 연결되는, 광방출소자의 하우징.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 장착 프레임(7), 상기 시스템 캐리어(1) 및 상기 고정 장치(4) 사이에 형성되는 공간이 밀봉 재료(8)로 채워지는, 광방출소자의 하우징.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 장치(4)가 접속 스트립을 가지며, 상기 접속 스트립은 표면실장형 콘택으로서 사용될 수 있는, 광방출소자의 하우징.
  14. 광방출소자, 특히 두 개 이상의 LED를 포함하는 LED 어레이로서,
    상기 광방출소자가 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 하우징을 갖 는, 광방출소자.
  15. 제 13항에 있어서,
    LED(9)가 시스템 캐리어(1) 위에 장착되는, 광방출소자.
  16. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 광방출소자의 하우징을 제조하기 위한 방법으로서,
    제 1 재료로 된 고정 장치(4)에 다수의 반사기 부재들(3)이 일체로 형성되고, 인접한 반사기들이 상기 고정 장치에 의해 기계적으로 연결되며,
    반사기들(3)을 갖는 고정 장치(4)가 시스템 캐리어(1) 위에 배치되어 부착되는, 광방출소자 하우징의 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 고정 장치(4)는 리세스를 가지며, 상기 리세스 내에서 상기 고정 장치(4)에 상기 반사기 부재들(3)이 일체로 형성되는, 광방출소자 하우징의 제조 방법.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 반사기 부재들(3)이 사출주조 공정 또는 사출압착 공정에 의해 상기 고정 장치(4)에 일체로 형성되는, 광방출소자 하우징의 제조 방법.
  19. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    장착 프레임(7)에 의해 상기 고정 장치(4)와 상기 시스템 캐리어(1) 간의 연결이 이루어지는, 광방출소자 하우징의 제조 방법.
KR1020057022765A 2003-05-30 2004-05-28 광방출소자의 하우징, 상기 광방출소자 하우징의 제조 방법및 광방출소자 KR101164249B1 (ko)

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DE10324909.5A DE10324909B4 (de) 2003-05-30 2003-05-30 Gehäuse für ein strahlungsemittierendes Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und strahlungsemittierendes Bauelement
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