KR20110084881A

KR20110084881A - 일체 형성의 싱글 피스 발광 다이오드 광 와이어 및 그 용도

Info

Publication number: KR20110084881A
Application number: KR1020117009262A
Authority: KR
Inventors: 폴 로; 테디 융 만 로; 에디 핑 ?? 리
Original assignee: 유나이티드 루미너스 인터내셔널 (홀딩스) 리미티드; 테디 융 만 로; 폴 로
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2011-07-26
Also published as: PL2474775T3; HK1160916A1; JP2015195413A; US8496351B2; EP2379937B1; EP2474775A2; CN102203503B; JP2012513103A; EP2379937A1; TW201031851A; MX2011004311A; KR20130093176A; US8052303B2; KR101564128B1; ES2443961T3; WO2010081559A1; AU2009337788A1; CA2741430C; ES2411305T3; CN102759041A

Abstract

LED 광 와이어의 모든 방향으로부터 부드럽고, 균일한 조명 효과를 제공하는 일체 형성의 싱글 피스 발광 다이오드(LED) 광 와이어이다. 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어는, 지지 기판, 지지 기판상에 형성되고, 복수의 전도성 버스 요소(30, 32, 33, 34)를 포함하는 전도성 베이스, 복수의 전도성 버스 요소(30, 32)들 사이에 배열되고, 적어도 하나의 LED(202)를 포함하는 적어도 하나의 전도성 세그먼트(31)를 포함한다. 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어는, 내장 센서/검출기(100) 및/또는 마이크로프로세서들을 통해 개별적으로 제어되는 LED들을 가진 복수의 LED 모듈(2120)을 포함할 수 있다. 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어는, 적어도 2개의 LED 광 와이어의 결합을 가능케 하는 인터록킹 정렬 시스템을 또한 포함할 수 있다. 또한, 복수의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어가 조명 패널을 만들어낼 수 있다.

Description

일체 형성의 싱글 피스 발광 다이오드 광 와이어 및 그 용도 {INTEGRALLY FORMED SINGLE PIECE LIGHT EMITTING DIODE LIGHT WIRE AND USES THEREOF}

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 PCT 출원은, 그 전체가 이 명세서에 참조로 통합되어 있는, 미국 특허 가출원 제60/844,184호(2006년 9월 12일 출원)에 대해 우선권을 청구하는 미국 특허 출원 제11/854,145호(2007년 9월 12일 출원)의 부분 계속 출원인, 미국 특허 출원 제12/355,655호(2009년 1월 16일 출원)에 대해 우선권을 청구한다.

본 출원의 전체에 걸쳐서, 몇몇의 공개 공보들이 참조되었다. 이러한 참조들의 개시는 그 전체에 있어서 이에 의해 본 출원내로 참조로 통합되어 있다.

[기술 분야]

본 발명은, 광 와이어(light wire)에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 발광 다이오드들(“LED들”)을 포함하는 일체 형성의 싱글 피스의 광 와이어, 및 그러한 LED 광 와이어의 용도에 관한 것이며, LED들 및 LED 광 와이어의 관련 회로는 기계적 손상 및 물과 먼지와 같은 환경적인 위험으로부터 보호된다.

종래의 백열 또는 LED 광 와이어는 다양한 실내 및 실외의 장식적인 또는 장식용의 조명 어플리케이션들에서 일반적으로 사용된다. 예를 들면, 그러한 종래의 광 와이어는 축제 표시, 건물이나 항구와 같은 실외의 건축적인 구조물을 만드는데 사용되고, 차량 하부의 조명 시스템을 제공한다. 이러한 광 와이어는 또한, 밤에 또는, 정전, 수침(water immersion) 및 불과 화학적 포그(fog)에 유발되는 연기와 같은 조건들이 시계에 부적절한 보통의 환경 조명을 만들 때, 시계 및 통신을 증대시키도록 돕는 긴급 조명으로서 사용된다.

더 적은 전력을 소비하고 더 긴 수명을 나타내는 일반적인 LED 광 와이어는 상대적으로 제조하기에 염가이고, 백열 전구를 사용하는 광 튜브(light tube)에 비할 때 설치하기가 더 용이하다. 증가적으로, 네온 광 튜브공사( neon light tubing)를 위해 실용적인 대체물로서 LED 광 와이어가 사용된다.

도 1에 예시된 바와 같이, 백열 전구나 LED와 같은, 복수의 발광체 디바이스(illuminant device)(10)로 이루어지는 종래의 광 와이어(100)는 플렉서블 와이어(flexible wire)(101)에 의해 함께 연결되고 보호 튜브(103)내에서 캡슐화된다. 전원(105)은 발광체 디바이스(102)로 하여금 조명하게 하는, 플렉서블 와이어(101)를 통해 흐르는 전류를 생성하고 조명되는 와이어의 효과를 생성한다. 발광체 디바이스(102)는 직렬로, 병렬로, 또는 그것들의 조합으로 연결되어 있다. 또한, 발광체 디바이스(102)는, 개별적인 발광체 디바이스들(102)이 선택적으로 스위치 온 또는 오프되어 스트로브(strobe), 플래시, 체이스(chase), 또는 펄스와 같은, 광 패턴들의 조합을 생성하도록, 제어 전자장치와 연결되어 있다.

종래의 광 와이어에 있어서, 보호 튜브(103)는 전통적으로, 내부 회로(예컨대, 발광체 디바이스(102); 플렉서블 와이어(101))를 수용하는 공동의(hollow), 투명한 또는 반투명한 튜브이다. 보호 튜브(103)와 내부 회로 사이에 공극이 있기 때문에, 보호 튜브(103)는, 광 와이어에 직접적으로 인가되는 기계류의 무게와 같은 과도한 하중으로 인한 기계적 손상에 대항하여 광 와이어에 대해서 약간의 보호를 제공한다. 또한, 보호 튜브(103)는 물과 먼지와 같은 환경적인 위험으로부터 내부 회로를 충분히 보호하지 않는다. 그 결과로서, 보호 튜브(103)를 가진 이러한 종래의 광 와이어(100)는, 실외 용도로, 특히, 광 와이어가 극한의 날씨 및/또는 기계적인 혹사에 노출될 때, 적절하지 않다는 것이 발견되었다.

종래의 광 와이어에 있어서, 플렉서블 와이어(101)와 같은 와이어는 발광체 디바이스(102)를 함께 연결하는데 사용된다. 제조의 관점에서, 이러한 광 와이어는 전통적으로 납땜 또는 크림프(crimp) 법을 이용하여 사전 조립되고, 그 다음에 보호 튜브(103)에서의 일반적인 시트(sheet) 또는 견고한 적층 공정을 통해 캡슐화된다. 그러한 제조 공정은 노동 집약적이고 신뢰성이 없다. 또한, 그러한 공정은 광 와이어의 유연성을 감소시킨다.

종래의 광 와이어 및 그 제조와 관련된 상기한 제약에 따라서, 증가된 복잡성 및 보호를 가진 LED 광 스트립(strip)이 개발되었다. 이러한 LED 광 스트립은, 인쇄 회로를 포함하는 지지 기판에 장착되고 2개의 분리된 전기적 전도체 또는 버스(bus) 요소에 연결되는 복수의 LED를 포함하는 회로로 이루어진다. LED 회로 및 전기 전도체는 보호 캡슐재(encapsulant)내에서, 내부 보이드(void)(가스 기포를 포함하는) 또는 불순물들 없이 캡슐화되어 있고, 전원에 연결되어 있다. 이러한 LED 광 스트립은 복합 LED 회로 조립체 공정 및 부드러운 적층 공정을 포함하는 자동화된 시스템에 의해 제조된다. 이러한 LED 광 스트립들 및 그 제조의 예는, 모두의 제목이 “Integrally Formed Linear Light Strip With Light Emitting Diode”인 미국 특허 제5,848,837호, 제5,927,845호 및 제6,673,292호; “Automated System For Manufacturing An LED Light Strip Having An Integrally Formed Connected”라는 제목의 제6,113,248호; 및 “Method of Manufacturing a Light Guide”라는 제목의 미국 특허 제6,673,277호에서 논의되었다.

이러한 LED 광 스트립이 기계적 손상 및 환경적인 위험으로부터 더 양호하게 보호될지라도, 이러한 LED 광 스트립은 일방의 광 방향만을 제공하고, 그 내부 LED 회로에 있어서 2개의 분리된 버스 요소들로 제한된다. 또한, 그러한 LED 광 스트립의 제조는, 이러한 LED 광 스트립이 적어도 내부 보이드 및 불순물이 없는 보호 캡슐재와 함께 각각의 LED 커넥터 핀을 내부 LED 회로에 크림핑(crimping)하는 것을 요구하기 때문에, 고가이고 시간 소모적인 채로 남아 있다. 또한, 적층 공정은 이러한 LED 광 스트립을 구부리기에는 너무 단단하게 만든다.

상기의 관점에서, 당 기술을 더 향상시킬 필요가 존재한다. 특히, 플렉서블(flexible)하고, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 모든 방향으로부터 부드럽고 균일한 조명 효과를 제공하는 향상된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 대한 필요가 있다. 또한, 저가, 시간 효율적 자동화 공정에 의해 제조되는 추가적인 조명 기능을 가진 LED 광 와이어에 대한 필요도 있다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어로서, 지지 기판; 상기 지지 기판상에 형성되고, 제1, 제2, 제3 및 제4 전도성 버스 요소를 포함하는 전도성 베이스; 상기 제1 전도성 버스 요소와 상기 제2 전도성 버스 요소 사이에 배열되고, 적어도 하나의 LED를 포함하는 적어도 하나의 전도체 세그먼트(conductor segment); 및 상기 제3 전도성 버스 요소와 상기 제4 전도성 버스 요소에 결합된 적어도 하나의 센서로서, 상기 제3 전도성 버스 요소는 상기 적어도 하나의 센서로부터 신호들을 송신하도록 되어 있고, 상기 제4 전도성 버스는 상기 적어도 하나의 센서에 전력을 제공하도록 되어 있는, 적어도 하나의 센서를 포함하는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어이다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 전도성 버스 요소는 그라운드(ground)이고, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 제2 전도성 버스 요소에 추가적으로 결합되어 있다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 상기 지지 기판, 상기 전도성 베이스, 상기 적어도 하나의 전도체 세그먼트 및 상기 적어도 하나의 센서를 완전히 캡슐화하는 캡슐재를 포함한다. 상기 캡슐재는 광 산란 입자를 포함할 수 있다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 복수의 전도체 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 전도체 세그먼트들은 직렬로 연결된 복수의 LED들을 포함한다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 복수의 전도체 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 전도체 세그먼트들은 직렬 및 병렬로 연결된 복수의 LED들을 포함한다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전도성 버스 요소들 및 상기 적어도 하나의 전도체 세그먼트는 편조선(braided wire)으로 이루어진다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어로서, 지지 기판; 상기 지지 기판상에 형성된 제1 및 제2 전도성 버스 요소로서, 상기 제1 전도성 버스 요소는 전원으로부터의 전력을 배분하도록 되어 있고, 상기 제2 전도성 버스 요소는 그라운드인, 제1 및 제2 전도성 버스 요소; 및 적어도 2개의 LED 모듈로서, 각각의 LED 모듈은, 마이크로프로세서, 적어도 하나의 LED, 전력 입력 및 출력 연결들, 제어 신호 입력 및 출력 연결들, 및 데이터 입력 및 출력 연결들을 포함하는, 적어도 2개의 LED 모듈을 포함하며, 상기 각각의 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 입력 연결들은 인접한 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 출력 연결들에 결합되어 있고, 제1 LED 모듈의 전력 입력 연결은 상기 제1 전도성 버스 요소에 결합되어 있으며, 제2 LED 모듈의 전력 출력 연결은 상기 제2 전도성 버스 요소에 결합되어 있고, 모든 다른 LED 모듈의 전력 입력 연결들은 인접한 LED 모듈들의 전력 출력 연결들에 결합되어 있는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어이다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 LED 모듈이 복수의 LED들을 포함하고, 상기 복수의 LED들이, 적색, 청색, 녹색, 및 백색 LED들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 장치의 일 실시예에 따르면, 상기 지지 기판, 상기 제1 및 제2 전도성 버스 요소, 및 상기 적어도 2개의 LED 모듈을 완전히 캡슐화하는 캡슐재를 포함한다. 상기 캡슐재는 광 산란 입자를 포함할 수 있다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 전도성 버스 요소는 편조선으로 이루어진다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예에 따르면, 상기 캡슐재의 외부 프로파일(outer profile)은, 상기 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 대향 측들에 위치되는 정렬 키(alignment key) 및 정렬 키홀(alignment keyhole)을 포함한다.

본 출원에 기재된 복수의 상기 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 포함하는 조명 패널이다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어로서. 지지 기판; 상기 지지 기판상에 형성된 제1 및 제2 전도성 버스 요소로서, 상기 제1 전도성 버스 요소는 전원으로부터의 전력을 배분하도록 되어 있고, 상기 제2 전도성 버스 요소는 그라운드인, 제1 및 제2 전도성 버스 요소; 및 적어도 2개의 LED 모듈로서, 각각의 LED 모듈은, 마이크로프로세서, 적어도 하나의 LED, 전력 입력 및 출력 연결들, 제어 신호 입력 및 출력 연결들, 및 데이터 입력 및 출력 연결들을 포함하는, 적어도 2개의 LED 모듈을 포함하며, 상기 각각의 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 입력 연결들은 인접한 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 출력 연결들에 결합되어 있고, 상기 각각의 LED 모듈의 전력 입력 연결은 상기 제1 전도성 버스 요소에 결합되어 있고 상기 각각의 LED 모듈의 전력 출력 연결은 상기 제2 전도성 버스 요소에 결합되어 있는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.

본 발명을 예시하는 목적으로, 도면들은 현재 바람직한 형태를 반영하며; 그러나, 본 발명이 도면들에 도시된 바로 그 형태로 한정되지 않는다는 것이 이해된다.
도 1은 종래의 광 와이어의 표시이다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 예시하는 탑뷰(top view)이다.
도 3은 도 2에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 측면도이다.
도 4b는 도 4b에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 탑뷰이다.
도 5a는 도 4a 및 4b에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 단면도이다.
도 6a는 전도성 베이스의 일 실시예이다.
도 6b는 도 6a의 전도성 베이스의 개략도이다.
도 7a는 전도성 베이스의 다른 실시예이다.
도 7b는 도 7a의 전도성 베이스의 개략도이다.
도 8a는 전도성 베이스의 다른 실시예이다.
도 8b는 도 8a의 전도성 베이스의 개략도이다.
도 9a는 전도성 베이스의 다른 실시예이다.
도 9b는 도 9a의 전도성 베이스의 개략도이다.
도 10a는 전도성 베이스의 다른 실시예이다.
도 10b는 도 10a의 전도성 베이스의 개략도이다.
도 11a는 전도성 베이스의 다른 실시예이다.
도 11b는 도 11a의 전도성 베이스의 개략도이다.
도 11c는 캡슐화 전의 코어에 래핑된 전도성 베이스의 일 실시예를 묘사한다.
도 12a는 전도성 베이스의 LED 장착 영역의 일 실시예를 묘사한다.
도 12b는 도 12a에 도시된 LED 장착 영역에 장착되는 LED를 묘사한다.
도 13은 LED 장착 영역의 다른 실시예에 있어서의 LED 칩 접합을 묘사한다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 광학적 특성을 묘사한다.
도 14b는 돔-형태의 캡슐재의 단면도 및 그것의 광학적 특성을 묘사한다.
도 14c는 플랫-탑-형태의 캡슐재의 단면도 및 그것의 광학적 특성을 묘사한다.
도 15a 내지 15c는 캡슐재의 3개의 상이한 표면 텍스쳐의 단면도를 묘사한다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 개략도이다.
도 16b는 도 16a에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예를 묘사한다.
도 16c는 도 16b에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 예시하는 블록도이다.
도 17a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 블록도이다.
도 17b는 도 17a에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 단면도이다.
도 17c는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 예시하는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함하는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 예시하는 블록도이다.
도 19a는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 컬러의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 개략도이다.
도 19b는 도 19a에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 20은 풀 컬러의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 대한 제어 회로의 개략도이다.
도 21은 풀 컬러의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 대한 타이밍도이다.
도 22a는 풀 컬러의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 대한 타이밍도이다.
도 22b는 풀 컬러의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 대한 타이밍도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 LED 모듈을 포함하는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 개략도이다.
도 24는 도 23에 도시된 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 레이아웃 도이다.
도 25a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터록킹 정렬 시스템을 가진 복수의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 포함하는 조명 패널을 예시하는 블록도이다.
도 25b는 도 25a에 도시된 조명 패널의 단면도이다.
그리고, 도 25c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 포함하는 조명 패널의 단면도이다.

본 발명은, 장착 베이스를 형성하는 적어도 하나의 전도성 버스 요소상에, 또는 조합된 장착 베이스를 제공하도록 절연 재료(예컨대, 플라스틱)로 이루어지는 지지 기판상에 장착되는 적어도 2개의 전도성 버스 요소상에 직렬로, 병렬로, 또는 그것의 조합으로 연결되는 복수의 LED를 포함하는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 관한 것이다. 장착 베이스의 양쪽 타입은, (1) 전기적 연결, (2) LED를 위한 물리적 장착 플랫폼 또는 기계적 지지, 및 (3) LED에 대한 광 반사기를 제공한다. 장착 베이스와 LED는, 광 산란 입자를 포함할 수 있는, 투명한 또는 반투명한 캡슐재로 캡슐화된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일체의 싱글 피스 LED 광 와이어는 전도성 베이스(201)에 연결된 적어도 하나의 LED(202)를 포함하는 서브 조립체(310)를 포함하고, 서브 조립체(310)는 캡슐재(303)에 의해 캡슐화되며, 전도성 베이스(201)는 전원으로부터의 전력을 배분할 수 있는 전도성 재료로부터 형성되는 하나의 전도성 버스 요소를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, LED(202)는 직렬로 연결되어 있다. 이러한 실시예는 크기에서의 소형화의 이점을 제공하고, 3mm 이하의 외경을 가진 길고, 얇은 LED 광 와이어의 제조를 가능케한다. 전도성 베이스(301)는 전기를 전도하도록 전원(305)에 동작 가능하게 연결되어 있다.

다른 실시예에 있어서, 도 4a, 4b, 및 5a에 예시된 바와 같이, 본 발명은 복수의 서브 조립체(510)를 포함하는 일체 형성이 싱글 피스 LED 광 와이어일 수 있다. 각각의 서브 조립체(510)는 전도성 베이스에 연결된 적어도 하나의 LED(202)로 이루어지며, 전도성 베이스(401)는 2개의 전도성 버스 요소(401A 및 401B)를 갖는다. 서브 조립체(510)는 캡슐재(503)내에 캡슐화되어 있다. 도시된 바와 같이, LED들(202)은 병렬로 연결되어 있다. 전도성 베이스(401)는 LED들(202)을 작동시키도록 전원(405)에 동작 가능하게 연결되어 있다.

다른 실시에에 있어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 복수의 서브 조립체(701)를 포함할 수 있다. 각각의 서브 조립체(750)는, 적어도 2개의 전도성 버스 요소(94A 및 94B)를 갖는 전도성 베이스(94)에 연결된 적어도 하나의 LED(202)(예컨대, SMD-온-보드(SMD-On-Board) LED)를 포함하며, 전도성 베이스(94)는 지지 기판(90)에 장착되어 있다.

전원(405)과 같은, 전원으로부터의 AC 또는 DC 전력은, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 전력을 인가하는데 사용될 수 있다. 추가적으로, 전류원이 사용될 수 있다. 휘도는 디지털 또는 아날로그 제어기에 의해 제어될 수 있다.

전도성 베이스(94, 201, 401)는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 길이를 따라 길이방향으로 연장되고, (1) 전기적 전도체, (2) LED들(202)에 대한 기계적 지지 또는 물리적 장착 플랫폼, 및 (3) LED들(202)에 대한 광 반사기로서 역할을 한다.

전도성 베이스(201, 401)는, 전기 회로의 기초를 제공하기 위해 금속 판 또는 포일(foil)로부터, 예컨대, 펀칭되거나, 스탬핑되거나, 인쇄되거나, 실크-스크린 인쇄되거나, 레이저 절단되는 등등일 수 있고, 박막 또는 편평한 스트립의 형태일 수 있다. 전도성 베이스(94, 201, 401)의 전도성 버스 요소들, 및 전도성 세크먼트들(하기에서 논의됨)은 (금속 막대, 금속 스트립, 구리판, 구리 피복 강철판, 전기 전도성 재료로 코팅된 단단한 베이스 재료 등과 같은) 단단한 전기 전도성 재료, 또는 (얇은 금속 스트립, 구리 피복 합금 와이어, 연선(stranded wire), 편조선 등과 같은) 플렉서블 전기 전도성 재료를 이용하여 또한 형성될 수 있다. 연선 또는 편조선은 편평하거나 둥글 수 있고, 구리, 황동, 알루미늄 등으로 이루어진 복수의 전기 전도성 미세 와이어들을 포함한다; 그러한 미세 와이어들은, 주석, 니켈, 은 등을 포함하지만 이에 한정되지 안는 전기 전도성 재료로 코팅되거나 민둥일 수 있다. 본 단락에서 언급되는 금속은 구리, 황동, 알루미늄 등을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 편평한 편조선은 전도성 버스 요소 또는 전도성 세그먼트로서 사용된다.

전도성 베이스(94)의 전도성 버스 요소는, 접착, 적층, 압출, 또는 주조를 통해지지 기판(90)에 장착될 수 있다. 지지 기판(90)은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)과 같은, 단단하거나 플렉서블한 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

능동 또는 수동 제어 회로 부품(예컨대, 마이크로프로세서, 저항기, 캐패시터)과 같은 추가적인 회로가 더해질 수 있고 캡슐재내에 캡슐화되어 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어에 기능성을 더할 수 있다. 그러한 기능성은, 전류 제한(예컨대, 저항기(10)), 보호, 플래싱(flashing) 능력, 또는 휘도 제어를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서는 LED들(202)을 개별적으로 어드레스할 수 있도록(addressable) 포함될 수 있고; 그에 의해, 최종 사용자로 하여금 LED 광 와이어내의 선택적 LED들(202)의 조명을 제어하여 다양한 광 패턴들, 예컨대, 스트로브, 플래시, 체이스, 또는 펄스를 형성하게끔 할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 외부 제어 회로는 전도성 베이스(94, 201, 401)에 연결된다.

전도성 베이스의 제1 실시예

도 6a에 도시된 전도성 베이스 조립체(600)의 제1 실시예에 있어서, 전도성 베이스(601)의 베이스 재료는 바람직하게 길고 얇고 협소한 금속 스트립 또는 포일이다. 일 실시예에 있어서, 베이스 재료는 구리이다. 도 6a의 음영의 영역으로 도시된, 홀 패턴(hole pattern)(602)은, 재료가 전도성 베이스(601)로부터 제거된 영역을 묘사한다. 일 실시예에 있어서, 재료는 펀칭 기계에 의해 제거되었다. 전도성 베이스(601)의 잔여 재료는 본 발명의 회로를 형성한다. 대안적으로, 회로는 전도성 베이스(601)상에 인쇄될 수 있고, 그 다음에 에칭 공정이 이용되어 영역(602)을 제거한다. 전도성 베이스(600)의 파일럿 홀(pilot hole)(605)은 제조 및 조립을 위한 가이드로서 역할을 한다.

LED(202)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 전도성 베이스(601)에, 표면 장착 또는 LED 칩 접합에 의해 장착되고, 그리고 납땜되거나, 용접되거나, 리벳팅되거나 그 외의 방법으로 전기적으로 연결된다. 전도성 베이스(601)상으로의 LED들(202)의 장착 및 납땜은 LED들(202)을 회로내에 두는 것만이 아니고, 전도성 베이스(601)의 상이한 펀칭되지 않은 부분들을 함께 기계적으로 홀드(hold)하는데 LED들(202)을 또한 사용한다. 전도성 베이스(601)의 이러한 실시예에 있어서, LED들(202)의 모두는 도 6b에 도시된 바와 같이 단락 회로화되어 있다. 따라서, LED들(202)이 단락 회로화되지 않도록, 전도성 베이스(601)의 추가적인 부분들이 하기에서 논의되는 바와 같이 제거된다. 일 실시예에 있어서, 전도성 베이스(601)로부터의 재료는, LED들(202)이 제거된 후에, 제거된다.

전도성 베이스의 제2 실시예

직렬 및/또는 병렬 회로를 형성하기 위해, 추가적인 재료가 전도성 베이스로부터 제거된다. 예를 들어, 전도성 베이스의 추가적인 부분들이, LED들(202)이 전도성 베이스상에 장착된 후에, LED들(202)의 단자들 사이에서 제거되고; 그에 의해, 적어도 2개의 전도체들을 생성한다 - 각각의 전도체는 전기적으로 분리되지만, 그 다음에 LED들(202)을 통해 서로 결합된다 -. 도 7a에 도시된 바와 같이, 전도성 베이스(701)는 도 6a에 묘사된 홀 패턴(601)에 대해 대안적인 홀 패턴(702)을 갖는다. 대안적인 홀 패턴(702)으로, (도 7a 및 7b에 도시된 3개와 같은) LED들(202)이 전도성 베이스(701)상에 직렬로 연결되어 있다. 직렬 연결은, 도 7a에 도시된 전도성 베이스 조립체(700)의 개략도인, 도 7b에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, LED들(202)의 장착 부분들은 전도성 베이스(701)에 대한 지지를 제공한다.

전도성 베이스의 제3 실시예

전도성 베이스의 제3 실시예에 있어서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 전도성 베이스 조립체(800)는, 전도성 베이스(801)내로 펀칭되거나 에칭된 패턴(802)을 갖는 것으로 묘사되어 있다. 패턴(802)은 요구되는 펀칭되는 갭(gap)의 개수를 감소시키고 그러한 갭들 사이의 간격을 증가시킨다. 파일럿 홀(805)은 제조 및 조립 공정을 위한 가이드로서 역할을 한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, LED들(202)은 추가적인 재료의 제거 없이 단락 회로화되어 있다. 일 실시예에 있어서, 전도성 베이스(801)로부터의 재료는, LED들(202)이 장착된 후에, 제거된다.

전도성 베이스의 제4 실시예

도 9a에 예시된 바와 같이, 전도성 베이스 조립체(900)의 제4 실시예는, 일 실시예에 있어서, 임의의 파일럿 홀들이 부재인, 대안적인 홀 패턴(902)을 포함한다. 제3 실시예에 비해, 전도성 베이스(901)에 2개의 전도 부분을 생성하기 위해서 더 많은 갭들이 펀칭된다. 따라서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예는, LED들(202)이 직렬로 연결되는, 작업 회로를 갖는다.

전도성 베이스의 제5 및 제6 실시예

도 10a는 전도성 베이스(1001)의 전도성 베이스 조립체(1000)의 제5 실시예를 예시한다. 3mm 이하의 일반적인 외경을 가진 얇은 LED 광 와이어가 도시되어 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, (1) 전도성 베이스(1001)상에 연결된 LED들(202)이, 바람직하게 미리 정해진 거리로, 이격되어 있다. 일반적인 어플리케이션에 있어서, LED들(202)은, 다른 것들 중에서도, 적어도 사용되는 LED들의 전력 및 그러한 LED들이 상부 방출인지 또는 측면 방출인지의 여부에 따라서, 3cm 내지 1m 이격되어 있다. 전도성 베이스(1001)는 임의의 파일럿 홀들 없이 도시되어 있다. 펀칭된 갭들은, 길고 얇은 직사각형 형태로 직선화되는 제1 홀 패턴(1014)를 형성한다. LED들(202) 아래의 갭들(1030)은 LED들(202)이 전도성 베이스(1001)에 장착된 후에 펀칭되거나, 대안적으로, LED들(202)이 펀칭된 갭들(1030) 위에 장착된다. 하지만, 도 10b에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에 대한 결과적인 회로는, LED들(202) 모두가 단락 회로화되어 있기 때문에, 유용하지 않다. 다음의 절차에 있어서, 추가적인 재료가 전도성 베이스(1001)로부터 제거됨으로써, LED들(202)이 요구되는 바대로 직렬 또는 병렬이 된다.

전도성 베이스 조립체(1100)의 제6 실시예에 있어서, 전도성 베이스(1101)는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 전도성 베이스(1101)상으로 장착되는 LED들(202)의 직렬 연결들이 있는, 전도성 베이스(1101)에서의 작업 회로를 형성하는 홀 패턴(1118)을 포함한다. 이러한 실시예는, 3mm 이하의 일반적인 외경을 가진 얇은 LED 광 와이어를 생성하는데 유용하다.

LED들

LED들(202)은, 개별적으로 패키징된 LED들, 칩-온-보드(chip-on-board; “COB”) LED들, 리디드(leaded) LED들, 표면 장착 LED들, SMD-온-보드 LED들, 또는 전도성 베이스(301)에 개별적으로 다이-접합된 LED 다이(die)들일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. COB LED들 및 SMD-온-보드 LED들용 PCB는, 예컨대, FR4 PCB, 플렉서블 PCB, 또는 금속-코어 PCB일 수 있다. LED들(202)은 또한, 상부-방출 LED들, 측면-방출 LED들, 또는 그것들의 조합일 수 있다.

LED들(202)은 단일 컬러의 LED들에 한정되지 않는다. 다수 컬러의 LED들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 적색/청색/녹색 LED들(RGB LED들)이, 가변 발광 제어와 결합하여, 픽셀을 형성하는데 사용될 경우에, 각 픽셀에서의 컬러들이 결합하여 다양한 컬러들을 형성할 수 있다.

전도성 베이스상으로의 LED들의 장착

앞서 표시된 바와 같이, LED들(202)은, 표면 장착, LED 칩 접합, 스폿(spot) 용접 및 레이저 용접을 포함하는, 당업계에 알려져 있는 방법에 의해 전도성 베이스상으로 장착된다.

표면 장착에 있어서, 도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이, 전도성 베이스(1201)는 먼저 앞서 논의된 실시예들 중 하나를 취하도록 펀칭되고, 그 다음에 LED 장착 영역(1210)을 형성하도록 스탬핑된다. LED 장착 영역(1210)이 예시적으로 도시되었고, LED 장착 영역(1210)의 다른 변화도 가능하다. 예를 들면, LED 장착 영역(1210)은 LED(202)를 홀드할 수 있는 임의의 형태로 스탬핑될 수 있고, 또는 스탬핑되지 않을 수 있다.

납땜 재료(1210)(예컨대, 액체 땜납; 땜납 크림; 땜납 페이스트; 및 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 납땜 재료) 또는 전도성 에폭시(epoxy)가, 도 12a에 예시된 바와 같이, LED 장착 영역(1220)내에 수동으로 또는 프로그램 가능 조립 시스템에 의해 놓인다. LED들(202)은 그 다음에, 납땜 재료(1210) 또는 적절한 전도성 에폭시 상에 수동으로 또는 프로그램 가능 픽 앤 플레이스 스테이션(pick and place station)에 의해 놓인다. 납땜 재료(1210)의 상부에 개별적으로 장착된 복수의 LED(202)를 가진 전도성 베이스(1201)는, 납땜 재료(1210)가 용해되는 프로그램 가능 리플로우 챔버(programmable reflow chamber) 또는 전도성 에폭시가 경화되는 경화 오븐(curing oven)내로 직접 들어갈 수 있다. 그 결과로서, LED들(202)은 도 12b에 도시된 바와 같이 전도성 베이스(1201)에 접합된다.

도 13에 예시된 바와 같이, LED들(202)은 LED 칩 접합에 의해 전도성 베이스(1301)상으로 장착될 수 있다. 전도성 베이스(1301)는 LED 장착 영역(1330)을 형성하도록 스탬핑된다. 도 13에 도시된 LED 장착 영역(1330)은 예시이며, LED를 홀드할 수 있는, 도 12a에 도시된 것처럼, 스탬핑된 형태를 포함하여, LED 장착 영역(1330)의 다른 변화들이 예측되어진다. LED들(202), 바람직하게 LED 칩은 LED 장착 영역(1330)상으로 수동으로 또는 프로그램 가능 LED 픽 플레이스 기계에 의해 놓여진다. LED들(202)은 그 다음에 와이어(1340)를 이용하여 전도성 베이스(1301)상으로 와이어 접합된다. 볼 접합(ball bonding), 웨지 접합(wedge bonding) 등을 포함하는 와이어 접합을 주목해야 한다. 대안적으로, LED들(202)은 전도성 글루(glue) 또는 클램프(clamp)를 이용하여 전도성 베이스(301)상으로 장착될 수 있다.

상기 실시예들에 있어서의 전도성 베이스가 “S”자 형태로 비틀어질 수 있다는 것을 주목해야 한다. 그 다음에, 비틀림은 다른 미리 정해진 회수의 회전에 대해서 대향된 방향으로 반전된다; 그에 의해, 전도성 베이스가 “Z”자 형태를 이루게 한다. 이러한 “S-Z”로 비틀린 전도성 베이스는 그 다음에 캡슐재에 의해 덮인다. 그 “S-Z” 비틀리는 배치로, 본 실시예는 증가된 유연성을 가짐과 더불어 360°에 걸쳐 균일하게 발광할 것이다.

다른 실시예에 있어서, 도 11c에 도시된 바와 같이, LED들에 전류를 배달하는 전도성 베이스(예컨대, 전도성 베이스(1101))는 나선형으로 권회된다. 나선 감기 공정은 일반적인 나선 감기 기계에 의해 행해질 수 있으며, 전도성 베이스는 회전 테이블에 놓이고, 코어(9000)는 테이블의 중앙에 있는 홀을 관통한다. LED의 피치(pitch)는 나선 감기된 조립체의 회전 속도와 직선 속도의 비율에 의해 결정된다. 코어(9000)는, 원통, 직사각형 프리즘, 입방체. 원뿔체, 삼각형 프리즘과 같은 임의의 3차원 형태일 수 있고, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리스티렌, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 또는 등등과 같은 중합 재료, 또는, 일 실시예에 있어서, 실리콘 고무와 같은 탄성 중합체 재료로 이루어질 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 코어(9000)는 또한 고체일 수 있다. 일 실시예에 있어서, LED들에 전류를 배달하는 전도성 베이스는, 고체의 플라스틱 코어상에 나선형으로 권회되고, 그 다음에 투명한 탄성 중합체 캡슐재내에 캡슐화된다.

캡슐재

캡슐재는, 물과 먼지와 같은 환경적 요소 및 일체의 LED 광 와이어에 놓이는 하중으로 인한 손상에 대항하는 보호를 제공한다. 캡슐재는 플렉서블하거나 단단할 수 있고, 투명하거나 반투명하거나 불투명할 수 있으며, 그리고/또는 컬러일 수 있다. 캡슐재는, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리스티렌, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 다른 유사한 재료와 같은 중합 재료, 또는, 일 실시예에 있어서, 실리콘 고무와 같은 탄성 중합체 재료로 이루어질 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

캡슐재에 관한 제조 기술은, 압출, 주조, 성형. 적층, 사출 성형, 또는 그것의 조합을, 한정 없이, 포함한다.

그 보호 특성에 더하여, 캡슐재는 LED 광 와이어에서의 광의 산란 및 가이드를 보조한다. 도 14에 예시된 바와 같이, 총 내부 반사 조건을 만족하는 LED들(202)로부터의 광의 부분이 캡슐재(1403)의 표면에서 반사될 것이고 캡슐재(1403)를 따라 길이방향으로 투과될 것이라는 것은 도 14에 예시된 바와 같다. 광 산란 입자(1404)가, 광 경로(1406)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 광의 그러한 부분들의 방향을 바꿈과 더불어 광의 핫 스폿(hot spot)을 경감 또는 제거하기 위해서, 캡슐재(1403)내에 포함될 수 있다. 광 산란 입자(1404)는 LED들로부터 방출되는 광의 파장에 대해 선택된 크기이다. 일반적인 어플리케이션에 있어서, 광 산란 입자(1404)는 나노미터 규모의 직경을 갖고, 그것들은 압출 공정 전에 또는 압출 공정 동안에 중합체에 더해질 수 있다.

광 산란 입자(1404)는, 캡슐재(1403)의 준비와 관련되는 화학 부산물일 수도 있다. 광으로 하여금 전방으로 산란되게 하는 입자 크기(예컨대, 나노미터 규모의 직경)를 갖는 임의의 재료가 광 산란 입자일 수 있다.

광 산란 입자(1404)의 농도는 입자의 추가 또는 제거에 의해 변화된다. 예를 들면, 광 산란 입자(1404)는 압출 공정 전에 또는 압출 공정 동안에 출발 물질(starting material)에 더해지는 도펀트(dopant)의 형태일 수 있다. 또한, 기포나 임의의 다른 내부 보이드가 광 산란 입자(1404)로서 사용될 수 있다. 캡슐재(1403)내의 광 산란 재료(1404)의 농도는, LED들 사이의 거리, LED들의 휘도, 및 광의 균일성에 의해 영향 받는다. 광 산란 재료(1404)의 더 높은 농도는 LED 광 와이어내의 이웃하는 LED들(202) 사이의 거리를 증가시킬 수 있다. LED 광 와이어의 휘도는, LED들(202)의 더 가까운 간격내에서 고농도의 광 산란 재료(1404)를 함께 채용하는 것에 의해, 그리고/또는 더 밝은 LED들(202)을 사용하는 것에 의해 증가될 수 있다. LED 광 와이어내의 광의 부드러움과 균일성은, 그러한 부드러움과 균일성을 증가시킬 수 있는 광 산란 재료(1404)의 농도를 증가시키는 것에 의해 향상될 수 있다.

도 3, 5A 및 5B에 도시된 바와 같이, 서브 조립체(310, 510 및 750)는 실질적으로 캡슐재의 중앙에 있다. 서브 조립체(310, 510 및 750)는 캡슐재내의 이러한 위치에 한정되지 않는다. 서브 조립체(310, 510 및 750)는 캡슐재내에서 어디라도 위치될 수 있다. 추가적으로, 캡슐재의 단면 프로파일은 원형 또는 타원형으로 한정되지 않으며, 임의의 형태(예컨대, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 스타(star)) 일 수 있다. 또한, 캡슐재의 단면 프로파일은, LED들(202)에 의해 방출되는 광에 대한 렌징(lensing) 그리고/또는 협소하거나 넓은 시각을 제공하도록(도 14b(캡슐재(222)의 돔 형태의 프로파일) 및 도 14c(캡슐재(223)의 플랫-탑 프로파일)에 있어서의 광 경로(1450 및 1460)를 각각 참조) 최적화될 수 있다. 예를 들면, 캡슐재의 다른 박층이, 본 발명으로부터 방출되는 광의 균일성을 더 제어하기 위해, 원래의 캡슐재 외부에 더해질 수 있다.

표면 텍스쳐링 (texturing) 및 렌징

일체의 LED 광 와이어의 표면은 광학적 효과를 위해 텍스쳐링될 수 있고 그리고/또는 렌징될 수 있다. 일체의 싱글 피스 LED 광 와이어는 (예컨대, 형광 물질로) 코팅될 수 있고, 또는 LED 광 와이어의 광학 특성(예컨대, 조명의 확산 및 일관성)을 제어하기 위해 추가적인 층들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 상이한 텍스쳐 또는 패턴들을 제공하기 위해 캡슐재의 외부에 마스크가 더해질 수 있다.

렌징, 포커싱(focusing), 및/또는 산란 효과와 같은 특별한 기능을 제공하기 위해, 핫 엠보싱(hot embossing), 스탬핑, 인쇄 및/또는 절단 기술에 의해 캡슐재의 표면에 또한 상이한 설계 형태 또는 패턴이 형성될 수도 있다. 도 15a 내지 15c에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 광선(1500)을 시준시키거나(도 15a), 포커싱시키거나(도 15b), 산란/확산시키는(도 15c), 정형적인 또는 유기적인 형태 또는 패턴(예컨대, 돔, 웨이브, 릿지(ridge))을 포함한다. 캡슐재의 표면은, 추가적인 렌징을 형성하기 위해 압출 동안에 또는 압출에 이어서, 텍스쳐링되거나 스탬핑될 수 있다. 추가적으로, 캡슐재(93, 303 및 503)는, 확산의 정도를 제어하기 위해 상이한 굴절률 재료의 다층으로 이루어질 수 있다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 어플리케이션

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 본 발명은 많은 조명 어플리케이션들을 찾았다. 하기는, 360° 조명을 가진 LED 광 와이어, 풀 컬러(full color)의 LED 광 와이어, 센서 또는 검출기를 가진 LED 광 와이어, 및 개별적으로 제어되는 LED들을 가진 LED 광 와이어와 같은 몇몇의 예들이다. 또한, LED 광 와이어는 조명 패널을 형성하기 위해 사이드 바이 사이드(side-by-side)로 정렬되거나 스택(stack)될 수 있다. 이것들은, 가능성 있는 광 와이어 어플리케이션들 중 일부만이라는 것에 주목해야 한다.

전도성 베이스를 형성하는, 도 16b에 도시된 LED들(202)에 전력을 공급하는 3개의 구리 와이어들(161, 162, 163)은 나선형으로 권회되어 있을 수 있다(도 11c 참조). LED들은 납땜, 초음파 용접 또는 저항 용접에 의해 전도체들에 연결된다. 각각의 이웃하는 LED는 동일한 각도로 배향되거나 상이한 각도로 배향될 수 있다. 예를 들면, 하나의 LED가 전방을 면하고, 다음 LED가 상부를 면하며, 제3 LED가 후방을 면하고, 제4 LED가 하부를 면하는 등등이다. 따라서, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어는 360°에워싸서 전체를 조명할 수 있다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예가 도 16b 및 16c에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전도성 버스 요소(161 및 163)에 대응하는 2개의 연속적인 전도체들이 있다. 제로 옴 점퍼(zero ohm jumper) 또는 저항기(10)가, LED 요소(202)에 전력을 제공하기 위해, 전도체 세그먼트(162)를 전도성 버스 요소(161 및 163)에 결합한다. 도 16b에 도시된 바와 같이, LED 광 와이어는 지지 기판(90)을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 지지 기판은 플렉서블하다. 다른 실시예에 있어서, 플렉서블 지지 기판을 가진 LED 광 와이어는 코어(9000) 주위에 권회되어 있고(예컨대, 도 11c 참조), 그 다음에는 캡슐재내에 캡슐화된다.

일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어는 단일 컬러에 한정되지 않는다. 풀 컬러 어플리케이션에 대해서, 단일 컬러 LED는 4개의 상이한 컬러들 - 도 20에 도시된 바와 같이 적색, 청색, 녹색, 및 백색 - 에 있어서의 4개의 서브-LED들로 이루어지는 LED 그룹 또는 다수의 LED들로 대체된다. 각각의 LED 그룹(하나의 픽셀)의 강도는 각각의 서브-LED를 가로질러 인가되는 전압을 조정하는 것에 의해 제어될 수 있다. 각각의 LED의 강도는 도 20에 도시된 것과 같은 회로에 의해 제어된다.

도 20에 있어서, L1, L2, 및 L3는 각각의 픽셀에 있어서 4개의 LED들에 전력을 공급하기 위한 3개의 신호 와이어들이다. 각각의 서브_LED의 컬러 강도는, 제어기(6000)에 의해 도 21에 주어진 타이밍 챠트로 제어된다.

도 21에 도시된 바와 같이, 라인 전압(L2)이 시간의 제1 세그먼트에 걸쳐서 라인 전압(L1)보다 더 높기 때문에, 적색 LED(R)가 턴온되고, 동일한 시간 간격 동안에, 다른 모든 LED들은 역바이어스되고 그러므로 그것들은 턴오프된다. 유사하게, 제2 시간 간격에 있어서, L2는 L3보다 더 높고 따라서 녹색 LED(G)를 턴온시키고 모든 다른 LED들을 턴오프시킨다. 다른 LED들의 턴온/턴오프는 후속하는 시간 세그먼트들에서 동일한 이론을 따른다.

4개의 기본 컬러와는 별개인 냉 백색(cold white) 및 오렌지와 같은 새로운 컬러들이, 단위 스위칭 시간의 단편에 걸쳐서 기본 컬러들을 적절히 혼합하는 것에 의해 획득될 수 있다. 이것은 회로에 내장된 마이크로프로세서를 프로그래밍하는 것에 의해 획득될 수 있다. 도 22a 및 도 22b는 냉 백색 및 오렌지에 대한 컬러 렌더링(color rendering)의 타이밍도를 각각 나타낸다. 신호들(L1, L2, 및 L3)의 타이밍을 변화시키는 것에 의해 전체 컬러 스펙트럼이 표현될 수 있다는 것을 주목해야 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, LED들의 각 픽셀은, 도 23에 도시된 바와 같이 광 와이어내의 마이크로프로세서 회로를 이용하는 것에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 각각의 LED 모듈(2100)은 고유한 어드레스를 할당받는다. 이러한 어드레스가 트리거(trigger)될 때, 그 LED 모듈은 점등된다. 각각의 픽셀은 마이크로 제어기 및 3개(RGB) 또는 4개(RGBW) LED들로 이루어진 LED 모듈이라는 것이 주목될 것이다. LED 모듈들은 데이지 체인(daisy chain) 또는 스타 버스(star bus) 구성에 기반하여 신호 와이어와 직렬로 연결된다. 대안적으로, LED 모듈들(2100)은 병렬로 배열되어 있다.

각각의 LED 모듈에 대해 어드레스를 할당하는 2개의 방식이 있다. 첫 번째 접근법에 있어서, 각각의 픽셀에 대한 고유의 어드레스는 제조 공정 동안에 할당된다. 제2 접근법에 있어서, 각각 픽셀은 그 자신의 고유한 어드레스와 더불어서 동적으로 어드레스를 할당받고, 각각의 픽셀은 트리거 신호와 주기적으로 그 자신의 고유한 “어드레스”에 의해 특징지어진다, 대안적으로, 파워 온시에 어드레스가 동적으로 할당된다. 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어가 임의의 길이로 절단될 수 있으므로, 동적 어드레싱은 용이한 설치의 이점을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 광 와이어는, 그것이 파워온 되어 있고 기능하는 동안에, 임의의 요구되는 길이로 절단될 수 있다.

도 17a 내지 17c는 직렬 및 병렬 연결을 이용하는 LED 광 와이어의 일 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예는, LED들로 하여금 90°를 통해 턴될 수 있게 하고(길이 방향 대신에 가로질러 위치됨) 더욱 더 가까운 피치에 장착될 수 있게 한다.

도 18 내지 19b 및 24에 도시된 바와 같이, 일체 형성된 싱글 피스 LED 광 와이어는, 제로 옴 점퍼 또는 저항기에 의해 결합되는 복수의 전도체(예컨대, 전도성 버스 요소 및 전도성 세그먼트), LED들, 센서들, 검출기들 및/또는 마이크로프로세서들을 가질 수 있고 지지 기판상에 장착된다. LED 광 와이어의 기능성은 각각의 추가적인 전도체들과 더불어 증가한다. 예를 들면, (습도, 온도, 및 휘도와 같은) 환경 조건들을 감시하는 센서 또는 검출기가 LED 광 와이어내에 통합될 수 있고, 그것이 LED 광 와이어의 조명 특성에 영향을 미칠 수 있는 방식으로 연결될 수 있다. 도 18은 센서 또는 검출기를 가진 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 전도성 버스 요소들(30, 32, 33 및 34)에 대응하는 4개의 연속적인 전도체들이 있다. 제로 옴 점퍼 및 저항기(10)가 전도성 세그먼트(31)를 전도성 버스 요소(30 및 32)에 결합한다. 전도성 버스 요소(32)는 공통의 그라운드로서 역할을 한다. 전도성 버스 요소(30)는 LED들(202)에 전력을 제공하고, 전도성 버스 요소(34)는 센서/검출기(100)에 전력을 제공한다. 전도성 버스 요소(33)는 센서/검출기(100)로부터의 신호를, LED들(202)에 전력을 공급하는 전원에 지향시킬 수 있고; 그에 의해, 센서/검출기(100)로 하여금 LED들(202)의 조명 특성(예컨대, 강도, 컬러, 패턴, 온/오프)에 영향을 미칠 수 있게 한다.

도 19a 및 19b는 LED들(202)에 전력을 공급하는 전도성 버스 요소들(L1, L2 및 L3)에 대응하는 3개의 연속적인 전도체, 및 LED들(202)을 전도성 버스 요소들(L1, L2 및 L3)에 연결하는 전도체 세그먼트(S1 및 S2)를 갖는 풀 컬러의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 도시한다. 도 19b에 있어서, LED들(202)은 SMD-온-보드 LED들이다.

다른 실시예에 있어서, LED들(또는 LED 모듈)의 각각의 픽셀은 독립적으로 제어될 수 있다. 도 24는 7개의 전도체 및 LED 모듈(2120)을 이용하는 독립적으로 제어가능한 LED 광 와이어의 구성을 도시한다. 여기서, 전도성 버스 요소(80)는 전력 그라운드로서 역할을 하고, 전도성 버스 요소(81)는 전압 입력으로서 역할을 한다. 각각의 LED 모듈(2120)은 마이크로프로세서, 적어도 하나의 LED, 전력 입력 및 출력 연결, 제어 신호 입력 및 출력 연결, 및 데이터 입력 및 출력 연결을 포함한다. 도 24에 있어서, LED 모듈(2120)은, VCC 핀들, VDD 핀들, 인에이블(enable) 핀들, 클럭 핀들 및 데이터 핀들을 포함한다. 각각의 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 입력 연결들은 인접한 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 입력 연결들에 결합된다. 옵토커플러(optocoupler)가 각각의 LED 모듈 사이의 제어 신호 라인을 절연하기 위해 사용될 수 있다. LED 모듈(2120)은 직렬로(예컨대, 도 24에 도시된 바와 같이) 또는 병렬로(예컨대, 각각의 LED 모듈(2120)의 전력 입력 연결들은 제1 전도성 버스 요소(81)에 결합되고 각각의 LED 모듈(2120)의 전력 출력 연결은 제2 전도성 버스 요소(80)에 결합됨) 연결될 수 있다.

(LED 광 와이어(12, 13, 14)와 같은) 복수의 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어는 도 25a 내지 25c에 도시된 바와 같이 조명 패널(3000)을 형성하도록 사이드 바이 사이드로 정렬될 수 있다. 각각의 LED 광 와이어는 정렬 키(60, 62) 및 정렬 키홀(61) - 그 양쪽은 LED 광 와이어의 캡슐재내에 사전 형성되어 있음 - 을 포함하는 인터록킹(interlocking) 정렬을 포함할 수 있으며, 정렬 키(60, 62) 및 정렬 키홀(61)은 LED 광 와이어의 대향 측들에 위치된다. 정렬 키(60, 62) 및 정렬 키홀(61, 63)은 LED 광 와이어의 길이를 따라 길이방향으로 연속적으로 연장하거나 간헐적으로 연장할 수 있다. 정렬 키홀(61, 63)은 노치(notch), 홈, 리세스(recess), 슬롯, 또는 개구의 형태일 수 있고, 정렬 키(60, 62)는 정렬 키홀(61, 63)로의 마찰 맞춤(바람직하게, 스너그(snug) 맞춤)을 가능케 하는 형태(레일(rail) 또는 페그(peg)를 포함하지만 이에 한정되지 않음)일 수 있다. 정렬 키(60, 62)는 정렬 키홀(61, 63)의 폭보다 약간 더 크거나 대략적으로 동등한 폭을 가질 수 있음으로써, 정렬 키(60, 62)는 도 25b 및 25c에 도시된 바와 같이, 마찰 맞춤으로서 그곳에 맞추어질 수 있다. 일 예로, 정렬 키홀(61, 63)은 레일 형태의 정렬 키(60, 62)와 마찰 맞춤하도록 되어 있는 홈일 수 있고, 홈 형태의 정렬 키홀(61, 63)과 레일 형태의 정렬(60)의 양쪽은 LED 광 와이어의 길이를 따라 길이방향으로 연속적으로 연장한다.

이 명세서에 특정 실시예들이 예시되고 기술되었을지라도, 다양한 대안적인 그리고/또는 등가의 구현들이 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 도시되고 설명된 특정 실시예들을 대체할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 본 어플리케이션은 이 명세서에서 논의된 특정 실시예들의 임의의 적합 또는 변화들을 커버하도록 의도되었다. 따라서, 본 발명은 청구 범위 및 그것의 등가에 의해서만 한정되는 것이 의도된다.

Claims

일체 형성의 싱글 피스(single piece) LED 광 와이어(light wire)로서,
지지 기판;
상기 지지 기판상에 형성되고, 제1, 제2, 제3 및 제4 전도성 버스(bus) 요소를 포함하는 전도성 베이스(conductive base);
상기 제1 전도성 버스 요소와 상기 제2 전도성 버스 요소 사이에 배열되고, 적어도 하나의 LED를 포함하는 적어도 하나의 전도체 세그먼트(conductor segment); 및
상기 제3 전도성 버스 요소와 상기 제4 전도성 버스 요소에 결합된 적어도 하나의 센서로서, 상기 제3 전도성 버스 요소는 상기 적어도 하나의 센서로부터 신호들을 송신하도록 되어 있고, 상기 제4 전도성 버스는 상기 적어도 하나의 센서에 전력을 제공하도록 되어 있는, 적어도 하나의 센서를 포함하는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 전도성 버스 요소는 그라운드(ground)이고, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 제2 전도성 버스 요소에 추가적으로 결합되어 있는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 지지 기판, 상기 전도성 베이스, 상기 적어도 하나의 전도체 세그먼트 및 상기 적어도 하나의 센서를 완전히 캡슐화하는 캡슐재(encapsulant)를 더 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 3에 있어서,
상기 캡슐재는 광 산란 입자를 더 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 전도체 세그먼트들을 더 포함하고, 상기 복수의 전도체 세그먼트들은 직렬로 연결된 복수의 LED들을 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 전도체 세그먼트들을 더 포함하고, 상기 복수의 전도체 세그먼트들은 직렬 및 병렬로 연결된 복수의 LED들을 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전도성 버스 요소들 및 상기 적어도 하나의 전도체 세그먼트는 편조선(braided wire)으로 이루어진, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어로서,
지지 기판;
상기 지지 기판상에 형성된 제1 및 제2 전도성 버스 요소로서, 상기 제1 전도성 버스 요소는 전원으로부터의 전력을 배분하도록 되어 있고, 상기 제2 전도성 버스 요소는 그라운드인, 제1 및 제2 전도성 버스 요소; 및
적어도 2개의 LED 모듈로서, 각각의 LED 모듈은,
마이크로프로세서,
적어도 하나의 LED,
전력 입력 및 출력 연결들,
제어 신호 입력 및 출력 연결들, 및
데이터 입력 및 출력 연결들을 포함하는,
적어도 2개의 LED 모듈을 포함하며,
상기 각각의 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 입력 연결들은 인접한 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 출력 연결들에 결합되어 있고,
제1 LED 모듈의 전력 입력 연결은 상기 제1 전도성 버스 요소에 결합되어 있으며, 제2 LED 모듈의 전력 출력 연결은 상기 제2 전도성 버스 요소에 결합되어 있고, 모든 다른 LED 모듈의 전력 입력 연결들은 인접한 LED 모듈들의 전력 출력 연결들에 결합되어 있는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 8에 있어서,
적어도 하나의 LED 모듈이 복수의 LED들을 더 포함하고,
상기 복수의 LED들이, 적색, 청색, 녹색, 및 백색 LED들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 8 또는 9에 있어서,
상기 지지 기판, 상기 제1 및 제2 전도성 버스 요소, 및 상기 적어도 2개의 LED 모듈을 완전히 캡슐화하는 캡슐재를 더 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 캡슐재는 광 산란 입자를 더 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 8 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전도성 버스 요소는 편조선으로 이루어지는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 3 또는 10에 있어서,
상기 캡슐재의 외부 프로파일(outer profile)은, 상기 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어의 대향 측들에 위치되는 정렬 키(alignment key) 및 정렬 키홀(alignment keyhole)을 포함하는, 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.
청구항 13에 기재된 복수의 상기 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어를 포함하는 조명 패널.
일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어로서,
지지 기판;
상기 지지 기판상에 형성된 제1 및 제2 전도성 버스 요소로서, 상기 제1 전도성 버스 요소는 전원으로부터의 전력을 배분하도록 되어 있고, 상기 제2 전도성 버스 요소는 그라운드인, 제1 및 제2 전도성 버스 요소; 및
적어도 2개의 LED 모듈로서, 각각의 LED 모듈은,
마이크로프로세서,
적어도 하나의 LED,
전력 입력 및 출력 연결들,
제어 신호 입력 및 출력 연결들, 및
데이터 입력 및 출력 연결들을 포함하는,
적어도 2개의 LED 모듈을 포함하며,
상기 각각의 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 입력 연결들은 인접한 LED 모듈의 제어 신호 및 데이터 출력 연결들에 결합되어 있고,
상기 각각의 LED 모듈의 전력 입력 연결은 상기 제1 전도성 버스 요소에 결합되어 있고 상기 각각의 LED 모듈의 전력 출력 연결은 상기 제2 전도성 버스 요소에 결합되어 있는 일체 형성의 싱글 피스 LED 광 와이어.