KR20140097284A - 고전압 어레이 발광다이오드(led) 장치, 기구 및 방법 - Google Patents

고전압 어레이 발광다이오드(led) 장치, 기구 및 방법 Download PDF

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KR20140097284A
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크리스토퍼 피. 허셀
제스 콜린 라이허저
제프리 칼 브릿
프라닛 아탈리
피터 스콧 앤드류스
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크리,인코포레이티드
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Abstract

고 전압 배열 발광 장치들, 조명 기구들 그리고 방법들이 개시된다. 일 구현 예에서, 발광 장치는 서브마운트, 이 서브마운트 위에 배치된 발광 영역 그리고 이 발광 영역 주위에 분배된 유지 물질을 포함한다. 발광 장치는 대략 40볼트 이상의 전압 같은 고 전압에서 동작할 수 있다. 일 측면에서, 발광 영역의 제1 섹션을 발광 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록, 유지 물질은 발광 영역 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.

Description

고전압 어레이 발광다이오드(LED) 장치, 기구 및 방법{HIGH VOLTAGE ARRAY LIGHT EMITTING DIODE(LED) DEVICES, FIXTURES AND METHODS}
본 명세서에 개시된 발명의 주제는 발광 다이오드(LED) 장치 및 방법에 대한 것이다. 더 구체적으로, 본 명세서에 개시된 발명의 주제는 고전압 LED 장치 및 기구 그리고 이를 제공하는 방법에 대한 것이다.
발광 다이오드(LED)들 같은 발광 장치들은 (예를 들어 백색 또는 근-백색으로 인지되는) 백색 광을 제공하기 위한 패키지들에 사용될 수 있고, 백열등, 형광등, 금속 할라이드 고강도방출(HID) 조명제품들의 대체물로서 개발되고 있다. LED 장치의 대표적인 예는 그 일부분이 예를 들어 이트륨알루미늄가넷(YAG) 같은 형광체(phosphor)로 코팅될 수 있는 적어도 하나의 LED 칩을 구비하는 장치를 포함한다. 형광체 코팅은 하나 이상의 LED 칩에서 방출되는 광을 백색 광으로 전환할 수 있다. 예를 들어 LED 칩은 원하는 파장을 갖는 광을 방출할 수 있고 형광체는 이어서 예를 들어 550nm의 첨두(peak) 파장을 갖는 황색 형광을 방출할 수 있다. 보는 사람은 방출 광들의 혼합을 백색 광으로 인지한다. 백색 광으로 전환되는 형광체의 대안으로서, 백색으로 인지되는 광을 생성하기 위해서 적색, 청색 및 녹색(RGB) 파장의 발광 장치가 하나의 장치 또는 패키지에서 조합될 수 있다.
다양한 LED 장치 및 방법이 시장에서 입수가능함에도, 많은 일반적인 조명 분야에 사용될 수 있는 고전압 장치 및 기구에 대한 요구가 여전히 있다. 고전압 장치는 대략 40 볼트(V)보다 큰 전압에서 켜질 수 있다. 고전압 장치의 이점은, 전류 확산의 향상에 기여할 수 있는 더 낮은 전압에서의 동작성뿐만 아니라 보다 효율적인 장치, 저비용 장치, 수많은 일반 조명 분야에 대한 동작성 증가를 포함한다. 고전압 장치는 구동 부품들을 단순화(예를 들어 감소)하고, LED 효율을 증가시키고, 그리고 장치의 균일도를 증가시킴으로써 LED 기구의 비용을 줄일 수 있다. LED 장치 내의 다수의, 다른 색상의 LED들의 방출 출력 총계를 실질적으로 일정한 색점(color point) 또는 색 온도로 유지하기 위해, 하나 또는 그 이상의 LED에 대한 전류가 편리하게 제어될 수 있는 고전압 장치에 대한 요구가 또한 있다. 이는 장치 내에 그리고/또는 외부에 마련된 제어 회로를 추가하는 것에 의해 부분적으로 달성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 발명에 따라, 산업 및 상업 조명 제품들을 포함하여, 다양한 응용품에 적합한 신규의 발광 장치들, 기구들, 그리고 방법들이 제공된다. 따라서, 본 명세서에 개시된 발명의 목적은 다양한 고전압 응용품에서 작동할 수 있는 발광 장치들을 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 발명의 다른 목적은 장치 내의 LED들에 공급되는 전류를 조절하도록 구성된 제어 회로를 구현함으로써(예를 들어 바이패스 그리고/또는 션트 전류를 통해), 다수의, 다른 색상의 LED들로부터 방출 출력 총계를 유지할 수 있는 향상된 색점 제어를 갖는 장치들을 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 발명 내용으로부터 명백해지는 본 명세서에 개시된 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들은 본 명세에 개시된 발명 주제에 의해 적어도 전체 또는 부분적으로 달성된다.
본 발명의 측면에 따른 발광 장치는 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고, 상기 광 방출 영역 주위에 제공된 유지 물질을 포함하고, 상기 발광 장치는 고 전압에서 동작할 수 있고, 상기 고 전압은 대략 40볼트 또는 그 이상이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치는 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고, 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 상기 발광 장치를 포함하는 조명 기구가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치 제공 방법은: 서브마운트를 제공하고;
상기 서브마운트 위에 광 방출 영역을 제공하고; 상기 광 발광 영역의 제1 섹션을 상기 광 발광 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 발광 영역 내에 적어도 부분적으로 유지 물질을 제공하고; 그리고, 하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 제어 회로를 통해 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 발광을 제어함을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치는 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고, 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함하고, 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 직렬 및 병렬 배열의 조합으로 전기적으로 연결된 발광 다이오드들을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 조명 기구는 발광 장치; 그리고, 상기 발광 장치 위에 배치된 렌즈를 포함하며, 상기 발광 장치는: 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고, 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 조명 기구는 발광 장치 및 상기 발광 장치 위에 배치된 렌즈를 포함하며, 상기 발광 장치는: 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고, 상기 광 방출 영역 주위에 제공된 유지 물질을 포함하며, 상기 발광 장치는 고 전압에서 동작가능하며, 상기 고 전압은 대략 40볼트 또는 그 이상이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치는 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질; 그리고, 하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 상기 광 방출 영역으로부터 총계 출력 방출을 유지 또는 이동하기 위해 상기 서브마운트 위에 배치된 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치 제공 방법은: 서브마운트를 제공하고; 상기 서브마운트 위에 광 방출 영역을 제공하고; 상기 광 방출 영역의 제1 색상의 다수의 제1 발광 다이오드를 포함하는 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 색상의 다수의 제2 발광 다이오드를 포함하는 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 유지 물질을 제공하고; 그리고, 상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스함을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치는: 서브마운트; 상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고, 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함하고, 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 아래 (i) 내지 (iii) 중에서 적어도 하나를 포함하고, (i) 상기 제2 섹션에 배치되고 충진 물질에 의해 덮이지 않은 제2 색상의 발광 다이오드들과 직렬로 전기적으로 연결되고, 제1 충진 물질 아래에 배치된 제1 색상의 발광 다이오드들을 상기 제1 섹션은 포함하고; (ii) 상기 제1 섹션은 제1 충진 물질 아래에 배치된 제1 색상의 발광 다이오드들을 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 충진 물질 아래에 배치되고 상기 제1 색상과 다른 제2 색상의 발광 다이오드들을 포함하고; 그리고/또는 (iii) 상기 제1 섹션은 상기 제2 섹션에 배치된 제2 그룹의 발광 다이오드들과 병렬로 전기적으로 연결된 제1 그룹의 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함한다.
본 발명 주제에 따른 구현 예들은 여기에 한정되는 것은 아니며, 동작 온도, 전류, 광, 또는 사용자 조정의 변동에 대해서 LED 발광 장치 그리고/또는 조명 기구의 색상 또는 색 온도의 변동이 감소하는 등의 하나 또는 그 이상의 여러 기술적 효과를 제공할 수 있다. 본 발명 주제는 또한 예를 들어 대략 40볼트 이상의 전압에서 동작할 수 있는 고 전압 장치들을 제공할 수 있다. 고 전압 장치들과 관련한 이점은, 전류 확산에서 향상을 보탤 수 있는 낮은 순방향 전류에서 동작가능성(operability)뿐만 아니라 더욱 효율적인 장치, 더 싼 장치, 아주 많은 일반 조명 분야로의 동작가능성 증가를 포함한다. 고 전압 장치들은 구동 구성요소들을 단순화(예를 들어 감소)함으로써 LED 발광 기구의 비용을 감소시킬 수 있고, LED 효율을 증가시킬 수 있고, 장치 내의 균일도를 증가시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자를 위한 최적 시 예를 포함하는 본 발명의 주제에 대한 완전하고 실시 가능한 개시는 더 구체적으로 첨부된 도면에 대한 참조를 포함하여 이하 명세서에 제시되어 있으며, 첨부된 도면에서:
도 1은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 구현 예에 대한 상부 투시도이다;
도 2는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 구현 예에 대한 측면도이다;
도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 갖는 발광 장치의 일 구현 예에 대한 상면도이다;
도 4는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 하나 또는 그 이상의 LED를 갖는 발광 장치의 일 구현 예에 대한 상부 투시도이다;
도 5는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 일 구현 예에 대한 상면도이다;
도 6은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 발광 영역에 대한 제1 단면도이다;
도 7은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 발광 영역에 대한 제2 단면도이다;
도 8은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 상면도이다;
도 9는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 간극 영역에 대한 단면도이다;
도 10은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 발광 장치의 상면도이다;
도 11 내지 도 14b는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 하나 또는 그 이상의 LED를 갖는 발광 장치의 구현 예들에 대한 상면도들이다;
도 15a 및 도 15b는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED에 사용되는 다이 부착 기술들에 대한 도면이다;
도 16 내지 도 17b는 본 명세서에 개시된 발명에 따라 하나 또는 그 이상의 LED 섹션이 구성된 발광 장치의 구현 예들에 대한 상부 투시도들이다;
도 18은 도 17a에 개시된 구현 예에 따른 LED 장치의 발광 영역에 대한 단면도이다;
도 19는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치를 구동하기 위한 구동 회로 위에 장착된 LED 장치의 상부 평면도이다;
도 20은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 구동 소자가 통합된 LED 장치의 상부 평면도이다;
도 21은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치의 구동 소자를 덮는 유지 물질의 단면도이다;
도 22a는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치를 위한 제어 회로를 도시하는 개략적인 회로 다이어그램이다;
도 22b는 도 22a에 개시된 제어 회로의 전압 대 시간 그래프이다;
도 23 내지 도 26d는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치에서 LED들의 전기적인 상호 연결 및 제어 회로들을 도시하는 개략적인 다이어그램이다;
도 27a는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치의 발광 영역에 대한 단면도이다;
도 27b는 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치에서 LED들의 전기적인 상호 연결을 개략적으로 도시한다;
도 28은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 발광 장치에서 LED들의 전기적인 상호 연결을 개략적으로 도시한다;
도 29 및 도 30은 본 명세서에 개시된 발명에 따른 LED 장치들을 활용하는 조명 기구 또는 부품의 투시도 및 단면도이다.
본 출원은 2011. 11. 7.자로 출원된 미합중국 가특허출원 번호 61/556,330호의 우선권을 주장하며 동 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 명세서에 개시된 발명 주제의 가능한 양태들 또는 구현 예들이 더 상세히 참조될 것이고 그것의 하나 또는 그 이상의 구현 예가 도면들에 도시된다. 각 구현 예는 본 발명의 주제를 설명하기 위해 제공되는 것으로서 한정하기 위한 것은 아니다. 사실상, 어느 한 구현 예의 부분으로 예시되거나 설명된 특징들은 다른 구현 예에 사용되어 또한 또 다른 구현 예를 만들 수 있다. 본 명세서에 개시되고 예측되는 발명 주제는 그 같은 변형 및 수정을 포함한다.
다양한 도면들에서 도시된 바와 같이, 구조 또는 부분의 몇몇 크기는 설명의 목적을 위해서 다른 구조 또는 부분에 대해서 상대적으로 과장되었고, 따라서 본 발명 주제의 일반적인 구조를 도시하기 위해 제공된다. 또한, 본 발명 주제의 다양한 측면이 다른 구조, 부분 또는 이 둘 모두에 형성된 구조 또는 부분을 참조하여 설명된다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하듯이, 어떤 구조가 다른 구조 또는 부분 "위에" 또는 "위쪽에" 형성되었다는 언급은 또 다른 구조, 부분 또는 이 둘 모두가 개재할 수 있다는 것을 감안한 것이다. 어떤 구조 또는 부분이 개재 구조 또는 부분 없이 다른 구조 또는 부분 "위에" 형성될 경우에는 그 구조 또는 부분 "위에 직접" 형성된다는 것으로 설명된다. 비슷하게, 어떤 요소(element)가 다른 요소에 "연결", "부착" 또는 "결합" 된다고 할 때, 이는 다른 요소에 직접 연결, 부착 또는 결합 되거나 또는 개재 요소가 존재할 수도 있다는 것으로 이해되어야 한다. 반대로, 어떤 요소가 다른 요소에 "직접 연결", "직접 부착" 또는 "직접 결합" 된다고 언급할 경우에는 개재 요소가 존재하지 않는다.
또한, "위에","위쪽에", "상부", "맨 위", "하부" 또는 "바닥" 같은 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 상태에서 다른 구조 또는 부분에 대한 어떤 한 구조 또는 부분의 상대적인 관계를 설명하기 위해 사용된 것이다. 이 같은 "위에", "위쪽에", "상부", "맨 위", "하부" 또는 "바닥" 같은 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 위치방향(orientation)뿐만 아니라 패키지 또는 부품의 다른 위치방향을 아우르는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면들에서 패키지 또는 부품이 뒤집어 지면, 다른 구조 또는 부분 "위쪽에" 있는 것으로 설명된 구조 또는 부분은 이제 다른 구조 또는 부분의 "아래쪽에"에 위치할 것이다. 마찬가지로, 도면들에서 패키지 또는 부품이 축을 따라 회전할 경우에, 다른 구조 또는 부분 "위쪽에" 있는 것으로 설명된 구조 또는 부분은 이제 다른 구조 또는 부분의 "옆에" 또는 "왼쪽에" 위치할 것이다. 동일한 참조번호는 동일한 요소를 가리킨다.
하나 또는 그 이상의 요소가 특별히 존재하지 않는다고 언급하지 않는 이상, 여기에서 사용된 용어 "포함하고", "구비하고", "갖는"은 하나 또는 그 이상의 요소의 존재를 배제하지 않는 개방적 용어로 해석되어야 한다.
본 명세서에 설명된 실시 예들에 따른 발광 장치들은 원소 주기율표 III-V족 질화물(예를 들어 갈륨 질화물(GaN)) 기반 LED들 또는 레이저들을 포함한다. LED 들 또는 레이저들은 노쓰 캐롤리나 더럼 소재의 크리 인코포레이티드에 의해 제조 및 판매되는 장치들 같은, 성장 기판, 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC) 기판 위에 제조될 수 있다. 장치들은 또한 원소 주기율표 III족 인화물(예를 들어 (Al, In, Ga)P) 기반 LED들 또는 레이저들을 포함할 수 있다. 여기에 설명되는 실리콘 카바이드 기판/층은 4H 폴리타입 실리콘 카바이드 기판/층일 수 있다. 다른 실리콘 카바이드 후보 폴리타입들 예를 들어 3C, 6H 및 15R 폴리타입들도 사용될 수 있다. 적절한 SiC 기판들은 본 출원 발명의 양수인인 노쓰 캐롤리나 더럼 소재의 크리 인코포레이티드로부터 입수될 수 있고, 그 같은 기판을 제조하는 방법은 본 명세서에 참조로서 포함되는 본 양수인의 많은 미국 특허 여기에 한정되는 것은 아니며 예를 들어 미합중국 특허 번호 Re 34,861, 특허 번호 4,946,547, 특허 번호 5,200,022뿐만 아니라 적절한 논문에 기술되어 있다. 다른 적절한 성장 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 사파이어 및 갈륨 비소가 여기에 설명된 것 같이 LED 또는 레이저를 제조하기 위한 성장 기판으로서 사용될 수 있다.
본 발명 주제의 몇몇 실시 예에 따른 LED는 예를 들어 (LED의 동일한 측 위에 두 전기 접점을 갖는) 수평 장치들 또는 (LED의 반대 측들 위에 전기 접점들을 갖는) 수직 장치들을 제공하기 위해서 성장 기판(예, 실리콘, 실리콘 카바이드, 또는 사파이어 기판) 위에 제조될 수 있다. 또한, 성장 기판은 제조 후에 LED 위에 유지될 수 있고 또는 (예를 들어 식각, 연삭, 연마 등에 의해) 제거될 수 있다. 성장 기판은 예를 들어 LED의 두께 그리고/또는 수직 LED를 통한 순방향 전압을 감소하기 위해서 제거될 수 있다. (성장 기판을 갖는 또는 갖지 않는) 수평 장치는 예를 들어 캐리어 기판 또는 인쇄회로기판(PCB)에 플립 칩 결합(flip chip bonded) 되거나 와이어 결합(wire bonded) 될 수 있다. (성장 기판을 갖는 또는 갖지 않는) 수직 장치는 캐리어 기판, 탑재 패드 또는 PCB에 납땜 결합 된 제1 단자 및 캐리어 기판, 전기 소자(electrical element) 또는 PCB에 와이어 결합 된 제2 단자를 구비할 수 있다. 수직 LED 칩 구조 및 수평 LED 칩 구조의 예들은 예로써 Bergmann 등에 의한 미합중국 특허출원 공개 번호 2008/0258130 및 Edmond 등에 의한 미국 특허출원 공개 번호 2006/0183318호에 설명되어 있으며, 이들 특허출원의 내용 전체는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
여기에 개시된 여러 장치는 다음과 같은 다양한 색상 또는 파장 범위의 에미터 그리고/또는 루미포르(lumiphor)를 포함할 수 있다: (1) 청색(바람직하게는 대략 430nm 내지 480nm; 선택적으로 430-475nm, 440-475nm, 450-475nm 또는 430-480nm 범위 내의(sub-range) 임의의 범위); (2) 청록색(cyan)(바람직하게는 대략 481nm 내지 499nm); (3) 녹색(바람직하게는 대략 500nm 내지 570nm, 선택적으로 505-515nm, 515-527nm, 또는 527-535nm, 또는 535-570nm, 또는 500-570nm 범위 내의 임의의 범위 그리고 여기에 표시된 것 같은 임의의 적절한 서브-범위); (4) 황색(바람직하게는 대략 571 내지 590nm); 그리고 (5) 적색(바람직하게는 대략 591 내지 750nm, 주황색 서브-범위(바람직하게는 대략 591 내지 620nm), 또는 621-750nm, 또는 621-700nm, 또는 600-700nm, 또는 610-700nm, 또는 610-680nm, 또는 620-680nm, 또는 620-670nm, 그리고/또는 여기에 표현된 것 같은 임의의 적절한 서브-범위)).
다른 적절한 중간 색상 및 파장 범위 또는 서브-범위가 사용될 수 있다. LED 같은 협대역 에미터 조차 측정가능한 피크 너비(peak width)를 가지기 때문에(예를 들어 전폭반치(full-width, half-max) 값에 의해 정량화되는 것 같이), 전술한 색상 스펙트럼 범위 중 하나 안에 피크 파장을 갖는 LED가 다른 색상 스펙트럼 범위에서 적지만 여전히 측정가능한 방출을 발생할 수 있다. 이런 연유로, 여기에 개시된 것 같이 다양한 색상이, 연계된 색상 스펙트럼(articulated color spectral) 범위 내의 피크 방출을 가리키기 위해 선택적으로 "주로 <색상>"("principally <color>")(예를 들어 주로 청색, 주로 적색 등)으로 언급될 수 있다.
아래에서 더 설명된 것 같이 그리고 업계에 잘 알려져 있듯이, 하나 또는 그 이상의 LED가 적어도 부분적으로 하나 또는 그 이상의 형광체(phosphor)로 코팅될 수 있다. 이때, 형광체는 LED가 LED로부터의 광 및 형광체로부터의 광의 조합을 방출하도록, LED 광의 적어도 일 부분을 흡수하여 다른 파장의 광을 방출한다. 일 실시 예에서, LED는 LED 칩의 광 방출 및 형광체 광 방출의 조합에 의한 백색 광을 방출한다. 하나 또는 그 이상의 LED는 많은 다른 방법을 사용하여 코팅 및 제조될 수 있고, 한 적절한 방법은 발명의 명칭이 "Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method"인 미합중국 특허출원 번호 11/656, 759 및 11/899,790에 설명되어 있으며, 이 두 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다. 하나 또는 그 이상의 LED를 코팅하는 다른 적절한 방법들은 발명의 명칭 "Phosphor Coating Systems and Methods for Light Emitting Structures and Packaged Light Emitting Diodes Including Phosphor Coating" 인 미합중국 특허출원 번호 12/014,404, 발명 명칭 "Systems and Methods for Application of Optical Materials to Optical Elements"인 일부계속출원 미합중국 특허출원 번호 12/717,048호에 개시되어 있으며 그들 출원 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다. LED는 또한 전기영동 침착법(EPD) 같은 다른 방법들을 사용하여 코팅될 있고 적절한 EPD는 발명 명칭 "Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Device"인 미합중국 특허출원 번호 11/473,089호에 개시되어 있으며 그 개시 내용 전체는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 본 발명 주제에 따른 LED 장치, 시스템, 방법은 또한 다른 색상의 여러 개의 LED를 가질 수 있고 그 중 하나 또는 그 이상은 백색 광을 방출한다.
여기에 사용된 것 같이, LED들은, 다른 색상이라면 다른 색점(color point)을 가질 수 있고, 다른 피크 파장을 가질 수 있고 그리고/또는 다른 주파장(dominant wavelength)을 가질 수 있다. 특정 광원의 색도는 그 광원의 "색점"으로 언급될 수 있다. 백색 광원의 경우, 색도는 광원의 "백색점"으로 언급될 수 있다. 백색 광원의 백색점은 주어진 온도로 가열된 흑체 방열기(radiator)에 의해 방출된 광의 색상에 대응하는 색도 점들의 궤적(locus)을 따라서 있다. 따라서, 백색점은 광원의 상관 색온도(CCT)에 의해 확인될 수 있으며, 상관 색온도는 가열된 흑체 방열기가 광원의 색조(hue)와 정합하는 온도이다. 백색 광은 전형적으로 대략 2000켈빈(K) 및 10000K 사이의 CCT를 갖는다. 대략 2500K의 CCT를 갖는 백색 광은 불그스름한 색상(reddish color)을 가질 수 있고, 대략 4000K의 CCT를 갖는 백색 광은 누르스름한 색상(yellowish color)을 가질 수 있고, 대략 8000K의 CCT를 갖는 백색 광은 푸르스름한 색상(bluish color)을 가질 수 있다. 업계에 잘 알려진 바와 같이, 대략 2500K 및 8000K 사이의 색 온도에서 플랑키안 궤적(Planckian locus)(미도시) 상에 또는 근처에 있는 색 좌표는 사람 관찰자에게 기분 좋은 백색 광을 줄 수 있다.
"백색"광은 또한 플랑키안 궤적에 인접한(궤적 상에 있는 것이 아닌) 광을 포함할 수 있다. 아주 밀접하게 관련되어 사람 관찰자에게 동일하게 또는 실질적으로 비슷하게 보이는 색점들을 구별하기 위해서 일반적으로 입수가능하고 알려진 1931 CIE 색도 다이어그램(미도시) 상에서, 맥아담 타원이 사용될 수 있다. 맥아담 타원은, 1931 CIE 색도 다이어그램과 같이, 중심점으로부터 시각적으로 식별불가능한 모든 점들을 포함하는, 2차원 색도 공간에서 중심점 둘레의 닫힌 영역(closed region)이다. 7단계 맥아담 타원은 7 표준편차 내에서 통상의 관찰자에게 식별불가능한 점들을 캡처한다; 10단계 맥아담 타원은 10 표준편차 내에서 통상의 관찰자에게 식별불가능한 점들을 캡처한다. 따라서, 플랑키안 궤적 상의 점의 대략 7단계 내지 10단계 맥아담 타원 내에 있는 색점을 갖는 광은 플랑키안 궤적 상의 점과 실질적으로 비슷한 색상을 가지는 것으로 간주 될 수 있다.
일 측면에서, 백색 광 또는 근 백색 광(near-white light) 은 형광체 전환을 통해서 얻을 수 있는데 여기서 하나 또는 그 이상의 LED 칩에서 방출된 광이 백색 광 또는 근 백색 광으로 인지되는 광으로 전환된다. 예를 들어, 청색-방출 LED 칩은 LED 칩에서 방출되는 청색 광의 일부분을 황색으로 전환하는 파장 전환 형광체로 코팅될 수 있다. 그 결과 광은 관찰자에게 백색 또는 근 백색으로 인지될 수 있으나, 그 같은 광으로 조명된 물체는 자연색상을 나타내지 않을 수 있는데 왜냐하면 광의 제한된 스펙트럼 때문이다. 예를 들어 광이 가시 스펙트럼 적색 부분에서 에너지를 거의 가지지 않기 때문에, 물체 내의 적색은 그 같은 광에 의해 잘 조명되지 않을 수 있다. 그 결과, 물체는 그 같은 광원 하에서 보일 때 부자연스런 색상을 가질 수 있다. 따라서, 형광체 전환된 광은, 광에 의해 조명되는 물체가 더 자연스런 색상을 가지도록 온백색(warm white) 광을 생성하기 위해서 스펙트럼의 적색 영역에서 파장 성분을 갖는 광과 조합될 수 있다.
"온백색"은 일반적으로 대략 2600K 내지 3700K CCT를 갖는 백색 광을 가리킨다. 위에서 살펴본 바와 같이, 온백색 광은 스펙트럼의 적색 영역의 파장 성분을 가질 수 있고, 관찰자에게 누르스름하게 보일 수 있다. 백열 램프 및 일반적인 옥내/옥외 조명 부품(예를 들어, 하향등)은 전형적으로 온백색 광 부품이다. 따라서, 온백색 광을 제공하는 LED 광 부품은 조명된 물체가 보다 자연스러운 색상을 가지도록 할 수 있다. 전등 및 전반 조명에서, 온백색 광을 제공하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 사용된 것 같이, 백색 광은 흑체 궤적의 대략 7단계 또는 10단계 맥아담 타원 내에 있는 또는 이와 달리 ANSI C78-377 표준 내에 떨어지는 색점을 갖는 광을 가리킨다.
온백색 광은 비-백색 광과 적색 광의 조합에 의해 생성될 수 있으며 이는 본 출원의 양수인에 양도된 미합중국 특허 번호 7,213,940 "LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD"에 개시되어 있으며 동 특허의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다. 동 특허에 개시된 바와 같이, 발광 장치는 대략 430nm 내지 480nm의 제1 범위 및 대략 600nm 내지 630nm의 제2 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 그룹의 LED 칩들 및 제2 그룹의 LED 칩들, 그리고 대략 555nm 내지 585nm 범위의 주 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 그룹의 형광체들을 포함할 수 있다. 발광 장치를 탈출하는 제1 그룹의 칩들이 방출한 광과 발광 장치를 탈출하는 제1 그룹의 형광체들이 방출한 광의 조합은, 1931 CIE 색도 다이어그램의 정의된 영역 내에서 x, y 색 좌표를 갖는 서브-혼합된 광(sub-mixture of light)을 생성하는데 여기서 청색-이동된 황색(blue-shifted yellow) 또는 "BSY"로 언급된다. 이 같은 비-백색 광은 대략 600nm 내지 630nm 범위의 적색 영역의 주 파장 성분을 갖는 광과 조합될 때, 온백색 광을 생성한다.
적색 LED들이 고전력 주로 청색 LED들(예를 들어 BSY 성분에 구현된 것 같이)과 조합될 때, 일정한 색점으로 그 같은 조합의 총 방출(aggregated emission)을 유지하는 것은 도전적일 수 있다. 적색 LED는 전형적으로 3족 인화물 물질 상에 형성된 활성 영역(예를 들어 (Al, In, Ga)P)을 포함하고, 청색 LED는 전형적으로 3족 질화물 상에 형성된 활성 영역(예를 들어 (Al, In, Ga)N)을 포함한다. 청색 LED가 발하는 열은 적색 LED의 온도를 증가시킬 수 있고 적색 LED가 그 효율의 상당 부분(예를 들어 40-50%)을 잃도록 한다. 따라서, 적색 LED에 제공되는 전류는 온도가 증가함에 따라 변경될 필요가 있다. 구동기(driver) 디자인을 단순화하고 효율을 높이기 위해서, 직렬로 연결된 LED들의 구동을 위해 하나의 전류원을 구현하는 것이 유용하다. 적색 LED들 및 청색 LED들을 함께 구동하기 위한 하나의 전류원은, LED 열의 각 에미터가 동일한 양의 전류를 받기 때문에, 색 제어 문제를 야기할 수 있다. LED의 전류나 온도가 변하면, 색상도 또한 변할 수 있다. 그런 만큼 그리고 아래에서 더 설명되듯이, 온도 범위에 걸쳐 또는 다양한 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색 또는 색온도로 여러 LED의 총계 출력 방출(aggregate output emission)을 유지하고 전류를 제어하기 위해 제어 회로가 바람직하게 마련된다. 다른 측면들에서, 예를 들어 다양한 제어 입력에 응해 조광(dimming) 보상을 위해서, 특정 색 영역 내에서 여러 LED의 총계 출력 방출을 이동하는 것이 바람직할 수 있다.
도 1 내지 도 30을 참조하면, 도 1은 참조번호 10으로 표시된 발광 장치 또는 LED 장치의 상면도이다. LED 장치(10)는 서브마운트(submount)(12)를 포함하여 이 서브마운트(12) 위쪽에 참조번호 16으로 표시된 방출 영역이 배치될 수 있다. 다른 측면에서, 방출 영역(16)은 LED 장치(10)에서 실질적으로 중앙에 배치될 수 있다. 대안으로서, 방출 영역(16)은 LED 장치(10) 위쪽의 임의의 위치에 예를 들어 모서리에 또는 가장자리에 인접하여 배치될 수 있다. 일 측면에서, 방출 영역(16)은 실질적으로 원형일 수 있다. 다른 측면들에서, 방출 영역(16)은 임의의 다른 적절한 형상 예를 들어 실질적으로 사각형, 타원형, 또는 직사각형일 수 있다. LED 장치(10)는 하나 또는 그 이상의 방출 영역(16)을 포함할 수 있다. 특히, LED 장치(10)는, 하나의 부품을 필요로 하는 광 제품의 제조업자를 위해 제조 공정을 단순화할 수 있는, 방출 영역 형태로 일정한 광학원(optical source)을 포함할 수 있다. LED 장치(10)는 적어도 부분적으로 방출 영역(16) 주변에 배치된 유지 물질(retention material)(14)을 더 포함할 수 있고 거기서 유지 물질(14)은 댐(dam)으로 언급될 수 있다. 유지 물질(14)은 또한 제너 다이오드(44) 같은 적어도 하나의 정전방전(ESD) 보호 장치 위쪽에 배치될 수 있다(도 9 참조). 몇몇 측면에서, 유지 물질은 두 전기 요소 사이에 직렬로 연결된 두 제너 다이오드(44) 위쪽에 배치될 수 있다(도 8 참조).
서브마운트(12)는 예를 들어 인쇄회로기판(PCB), 금속 코어 인쇄회로기판(MCPCB), 외부 회로 같은 임의의 적절한 장착 서브마운트 또는 기판을 또는 LED 칩들 같은 발광 장치들이 장착 그리고/또는 부착될 수 있는 임의의 적절한 서브마운트 또는 기판을 포함할 수 있다. 방출 영역(16)은 서브마운트(12)와 전기적으로 그리고/또는 열적으로 통신을 할 수 있다. 일 측면에서 그리고 제한 없이 단지 일 예로서, 서브마운트(12)는 22밀리미터 x 22 밀리미터 제곱 풋프린트(footprint)의 소형 치수를 가질 수 있다. 다른 측면들에서, 서브마운트(12)는 임의의 적절한 치수 그리고/또는 형상을 예를 들어 원형 또는 직사각형일 수 있다.
방출 영역(16)은 도 7에 도시된 바와 같이 충진 물질(filling material)(40) 내에 그리고/또는 아래에 배치되는 LED 칩 즉 LED(25)들을 포함할 수 있다. LED(25)들은 임의의 적절한 크기 그리고/또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 LED(25)는 직사각형, 정사각형, 또는 임의의 적절한 형상을 나타낼 수 있다. 일 측면에서, 충진 물질(40)은 임의의 적절한 광 방출에 적절한 양으로 예를 들어 백색광 전환에 적절한 양으로 미리 결정된 또는 선택된 양의 형광체 그리고/또는 루미포르(lumiphor)를 갖는 봉지재(encapsulant)를 포함할 수 있다. 충진 물질(40)은 인지된 백색 광 또는 임의의 적절한 그리고/또는 원하는 빛의 파장이 관찰되도록 복수 개의 LED(22)에서 방출된 광과 상호작용을 할 수 있다. 봉지재 그리고/또는 형광체의 임의의 적절한 조합이 사용될 수 있고, 원하는 광 방출을 야기하는 다른 종류의 형광체들의 조합이 사용될 수 있다. 다른 측면들에서, 충진 물질(40)은 성형된(molded) 렌즈 물질을 포함할 수 있다. 충진 물질(40)은, 예를 들어 사용된 형광체의 종류 및 양에 따라, 방출 영역(16)이 실질적으로 불투명(opaque)(도 1에 도시된 바와 같이)이도록 불투명이거나, 투명(transparent), 또는 반-투명일 수 있다. 유지 물질(14)은 적어도 방출 영역(16)의 일 부분 주변에 제공 또는 배치되도록 구성될 수 있다. 유지 물질(14)이 배치된 후에, 충진 물질(40)이 유지 물질(14)의 하나 또는 그 이상의 내벽 사이에 배치된 공간 내에 임의의 적절한 레벨로 채워질 수 있다. 예를 들어, 충진 물질(40)은 유지 물질(14)의 높이와 동일한 레벨로 채워질 수 있고 또는 유지 물질(14) 위 또는 아래의 임의의 레벨로 채워질 수 있다. 충진 물질(40)의 레벨은 평탄하거나 임의의 적절한 방식으로 곡면일 수 있으며 예를 들어 볼록 또는 오목할 수 있다.
계속 해서 도 1을 참조하면, LED 장치(10)는, 외부 기판 혹은 표면에 대한 LED 장치(10)의 부착을 향상시키기 위해, 서브마운트(12)를 통과하여 또는 적어도 부분적으로 통과하여 배치될 수 있는, 전반적으로 참조번호 20으로 표시된 적어도 하나의 개구(opening) 또는 구멍(hole)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 나사가, LED 장치(10)를 다른 부재, 구조 또는 기판에 고정하기 위해서, 적어도 하나의 구멍(20)에 삽입될 수 있다. LED 장치(10)는 또한 하나 또는 그 이상의 전기적 부착 표면(18)을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 부착 표면(18)들은 땜납 접점들(solder contacts) 같은 전기적인 접점들을 포함할 수 있다. 부착 표면(18)들은 임의의 적절한 구성, 크기, 형상 그리고/또는 위치가 될 수 있고, 외부 전원에 연결될 때 이를 통해서 전류 또는 신호가 전달될 수 있는 양의 단자 및 음의 단자를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 전기적으로 전도성인 와이어(미도시)가, 용접될 때, 납땜 될 때 또는 알려진 임의의 다른 적절한 부착 방법을 사용하여, 부착 표면(18)들에 부착 및 전기적으로 연결될 수 있다. 전류 또는 신호가, 부착 표면(18)들에 전기적으로 연결된 외부 와이어들로부터 LED 장치(10) 안으로 통과하고 광 출력을 촉진하기 위해 방출 영역(16)으로 들어갈 수 있다. 부착 표면(18)들은 하나 또는 그 이상의 LED(22)를 포함하는 방출 영역(16)과 전기적으로 통신을 할 수 있다. 부착 표면(18)들은 제1 전도성 트레이스(trace, 33) 및 제2 전도성 트레이스(34)와 전기적으로 통신을 할 수 있고(도 8), 따라서 LED(25)들과 통신을 하며, 이는 전기적인 연결체들(electrical connectors)을 사용하여 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적인 연결체들은, LED(25)들을 제1 및 제2 트레이스(33)(34)에 전기적으로 연결하기 위한, 와이어본드들 또는 임의의 적절한 부재들을 포함할 수 있다.
LED 장치(10)는 전기적인 극성을 표시하기 위한 표시 기호 또는 심볼을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 심볼(22)은 LED 장치(10)에서 양의 전극 단자를 포함하는 측임을 표시하는 "+" 기호를 포함할 수 있고 제2 심볼(24)은 LED 장치(10)에서 음의 전극 단자를 포함하는 측을 표시하는 "-" 기호를 포함할 수 있다. LED 장치(10)의 전기적 그리고/또는 열적 특성을 테스트하기 위한 하나 또는 그 이상의 테스트 핀(15)이 장치의 + 측 또는 - 측에 인접하여 배치될 수 있다. 일 측면에서, 테스트 핀(15)은 LED 장치(10)의 - 측, 즉 - 단자에 인접하여 배치될 수 있다.
도 2는 LED 장치(10)의 측면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유지 물질(14)은 적어도 방출 영역(16)의 일부 주위에 그리고 서브마운트(12) 위쪽에 배치된 실질적으로 원형의 댐을 포함할 수 있다. 유지 물질(14)은 서브마운트(12) 위에 분배(dispense), 위치 또는 다른 방식으로 놓일 수 있고, 임의의 적절한 크기 그리고/또는 형상을 나타낼 수 있다. 유지 물질(14)은 임의의 적절한 반사 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 실리콘 또는 에폭시 같은 투명 또는 불투명 백색 물질을 포함할 수 있다. 이산화 티타늄(TiO2) 같은 충진 물질이, 예컨대, 불투명 물질을 제공하기 위해서, 유지 물질(14)에 첨가될 수 있다. 유지 물질(14)은 자동 분배 기계를 사용하여 제 위치에 분배 또는 배치될 수 있고 거기서 임의의 적절한 크기 그리고/또는 형상의 댐이 형성될 수 있다. 일 측면에서, 도시된 바와 같이 원형으로 제공될 수 있는데, 임의의 다른 구성 예를 들어 직사각형 구성, 곡선형 구성 그리고/또는 원하는 구성들의 임의의 조합 및 단면 형상으로도 제공될 수 있다. LED 장치(10)의 측면을 도시하는 도 2에 나타나 있듯이, 유지 물질(14)은 서브마운트(12) 반대 측의 그 상부 표면이 곡면이 되도록, 곡면의 외벽을 포함할 수 있다. 유지 물질(14)의 곡면 또는 굴곡 외벽(24)은 LED 장치(10)에 의해 반사된 광의 양을 더 증가시킨다.
유지 물질(14)은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 유지 물질(14)은 7% 흄드 실리카(fumed silica), 3% TiO2, 실리콘 메틸을 포함하는 실리콘 물질을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 유지 물질(14)은 광을 반사하고, 반사물질을 포함할 수 그리고/또는 반사물질로 코팅될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 유지 물질(14)은, 유지 물질(14)이 그 안에 와이어본드(26)들 각각의 일단 같이 적어도 일 부분을 포함하도록 와이어본드(26)들 위에 그리고 와이어본드(26)들을 적어도 부분적으로 덮도록, 하나 또는 그 이상의 LED(25)의 와이어본딩 이후에 제공될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서, 주어진 세트의 LED들에서 예를 들어 LED(25)들에서 첫 번째 LED 및 마지막 LED 즉 가장 바깥 가장자리의 LED(25A)들을 위한 와이어본드(26)들은 유지 물질(14) 내에 배치된다. 일 측면에서, 유지 물질(14)은 정확한 체적 그리고/또는 높이 제어를 위해 상온에서 분배중에 평탄하게(planed) 될 수 있다. TiO2의 추가는 발광 영역(16)에 대한 반사를 증가시켜 LED 장치(10)의 광 방출을 더욱 최적화할 수 있다. 유지 물질(14)의 분산(dispersion)은 보드 공간이 증가하도록 하고 고전압에 더 잘 견디도록 한다. 몇몇 측면에서, LED 장치(10)는 42볼트 또는 그 이상에서 동작할 수 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 4는 충진 물질(40)에 의한 층이 없는 발광 영역(16)을 도시한다. 도 3a 및 도 3b는 LED들의 적어도 한 패턴 즉 적어도 한 배열을 포함하는 방출 영역(16) 및 LED 장치(10)를 도시한다. LED(25)들은 전도성 패드(30) 위에 배열, 배치, 또는 장착될 수 있다. LED(25)들은 하나 또는 그 이상의 열(string) 또는 LED를 포함할 수 있는 LED들 세트로 배열 또는 배치될 수 있고, 주어진 세트에서 LED(들)에 의한 하나 또는 그 이상의 열(들)은 예를 들어 직렬로 연결되거나 또는 다른 적절한 구성으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 LED들 세트가 제공될 수 있고, LED들의 각 세트는 하나 또는 그 이상의 다른 LED들 세트와 병렬로 배열될 수 있다. 여기서, 더 구체적으로 설명되듯이, LED들에 의한 주어진 세트 또는 열의 LED들은 임의의 적절한 패턴 또는 구성으로 배열될 수 있고, LED들에 의한 주어진 세트 또는 열의 LED들은 또한 하나 또는 그 이상의 다른 패턴 또는 구성으로 배열 또는 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3a는 세 패턴으로 예를 들어 제1 패턴 P1, 제2 패턴 P2 그리고 제3 패턴으로 배열된 LED들의 적어도 세 세트를 도시한다. 패턴들 P1, P2, P3의 각각은 방출 영역(16)에 걸쳐 일정한 디자인의 패턴을 포함할 수 있다. 패턴들 P1, P2 그리고/또는 P3 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 패턴들 P1, P2 그리고/또는 P3 각각은 교대로 또는 임의의 적절한 형태로 배열될 수 있다. 설명의 목적으로, 단지 세 개의 패턴이 도시되었다. 임의의 개수의 패턴 또는 배열이 사용될 수 있고, 패턴은 LED들이 적어도 두 방향으로 정렬되는 임의의 적절한 디자인 예를 들어 체커판(checker bord) 디자인 또는 그리드 디자인 또는 배열을 포함할 수 있다. 도 3b는 패턴들로 배열된 LED들의 적어도 세 세트를, 예를 들어 제1 패턴 P1A, 제2 패턴 P2A, 및 제3 패턴 P3A으로 배열된 LED들의 적어도 세 세트를 도시하는데, 도 3a의 세 패턴 P1, P2, P3 중 하나 또는 그 이상을 조합한다. 예를 들어, 패턴들 P1A, P3A는 하나 이상의 패턴의 조합을 포함한다. 일 측면에서, 패턴 P1A는 그리드 배열 또는 패턴 및 직선 형태 배열 또는 패턴을 포함한다. 일 측면에서, 패턴 P3A는 체커판 패턴 디잔인 및 직선 형태 패턴 디자인을 포함한다. 패턴들 P1A, P3A 각각은 각 패턴 디자인이 7개의 LED로 구성된 14개의 LED(25)를 포함한다. 설명의 목적으로서, 단지 두 조합이 도시되었다. 하지만, LED들 각 세트는 둘 이상의 패턴의 조합을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 계속해서 참조하면, 전도성 패드(30)는 전기적으로 그리고/또는 열적으로 전도성이 있으며 임의의 적절한 전기적으로 그리고/또는 열적으로 전도성인 물질을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 전도성 패드(30)는 전도성 금속을 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 일 측면에서, 방출 영역(16)은 전도성 표면 즉 패드(30) 위쪽에 하나의 패턴으로 배열된 하나 또는 그 이상의 LED(25)를 포함할 수 있다. 또는, LED는 도 3b에 도시된 바와 같이 전도성 패드(30) 위쪽에 마련된 LED(25)들 같이 LED들 패턴 하나 이상의 조합으로 제공될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 방출 영역(16)은 광 방출 및 장치 밝기를 최적화하기 위해서 다른 배열들 또는 패턴들의 조합으로 예를 들어 제1 패턴 P1, 제2 패턴 P2 그리고/또는 제3 패턴 P3의 조합을 포함할 수 있다. 전도성 패드(30) 위에 배치된 LED(25)들의 각 세트 또는 열은 하나 이상의 LED(25)가 그 사이에 배치된 가장 바깥 LED(25A)들을 포함할 수 있다. LED(25)들의 각 열은 동일한 또는 다른 패턴 예를 들어 패턴들 P1, P2 그리고/또는 P3을 포함할 수 있다. LED(25)들의 열은, 원하는 파장의 광이 방출되도록, 동일한 색상들 그리고/또는 다른 색상들의 다이오드를 포함할 수 있고, 다른 색상의 형광체들이 동일한 또는 다른 색상의 LED(25)들 위에 배치된 충진 물질(40)에 사용될 수 있다(도 7 참조). LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 패턴은 방출 영역(16) 내에 LED들의 배열을 포함할 수 있다.
도 3a, 도 3b 그리고 도 4는 예를 들어 LED(25)들의 선 또는 열을 포함하는 방출 영역(16)을 도시한다. LED(25)들의 열들 각각은 대응하는 전기적인 요소들에 연결될 수 있는 가장 바깥 LED(25A)들 사이에 전기적으로 연결된 임의의 적절한 개수의 LED를 포함할 수 있다. 일 측면에서, LED(25)들의 각 열은 적어도 14개의 LED를 포함할 수 있다. 일 측면에서, LED 장치는 배열로 마련된 적어도 140개의 LED를 포함할 수 있다. 여기서 배열들, 패턴들, 그리고/또는 여러 개의 패턴의 조합은 색 균일성 및 발광 장치(10)로부터 방출되는 광의 밝기를 최적화하기 위한 배열을 포함할 수 있다. LED들은 인접한 LED들의 접합 패드(bond pad)들에 부착하기 위한 하나 또는 그 이상의 와이어본드(wirebond)(26)를 사용하여 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 도 3a에 도시된 일 측면에서, 제1 패턴 P1은 14개의 LED(25)들에 의한 제1 열 및 제10 열을 포함할 수 있다. 제1 패턴 P1은 그 열의 첫 번째 및 마지막 LED(25A) 즉 가장 바깥 LED(25A) 사이에 배치된 LED(25)들의 대향 하는 두 라인을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 제1 패턴 P1은 여기서 그리드 배열, 그리드 패턴 또는 그리드 디자인이라고 언급되는 배열, 패턴 또는 디자인을 포함하는데, 적어도 두 개의 LED가 적어도 두 방향으로 실질적으로 정렬되고, LED들의 열 또는 세트의 양 단에 정렬되지 않은 하나의 LED를 포함할 수 있다. 제1 패턴 P1을 포함하는 LED(25)들의 각각은 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 측면에서, 제2 배열 또는 제2 패턴 P2은 제1 패턴 P1에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어 LED(25)들의 제2 열 및 제9 열에 위치할 수 있다. 일 측면에서, 제2 패턴 P2의 각 열은 14개의 LED(25)를 포함할 수 있고, 14개의 LED(25)는 직선 디자인 또는 배열로 수평 라인을 따라서 서로 인접하게 배치될 수 있고, 서로 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 임의의 적절한 개수의 LED(25)가 임의의 적절한 형태 또는 배열로 예를 들어 직렬로 연결되어 적절한 패턴을 갖는 열을 형성할 수 있다. 전류가 LED(25)들의 열을 통해 제대로 흐를 수 있도록, 주어진 LED의 양의 전극 또는 음의 전극이 그 뒤의 LED의 반대 극성의 전극에 연결되도록 LED(25)들이 직렬로 연결된다.
도 3a에 도시된 제3 패턴 P3은 LED(25)들이 전기적으로 직렬로 연결된 체커판 디자인 또는 배열을 갖는 체커판 패턴을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 적어도 14 개의 LED(25)가 체커판 패턴을 구성하고, 제3 패턴 P3은 제2 패턴 P2을 갖는 LED들의 열들 사이에 그리고/또는 제2 패턴 P2을 갖는 LED들의 열들과 교대로 배치될 수 있다. 패턴들 P1, P2, P3은 그 형상에 있어서 제한을 받는 것은 아니고 또는 그 개수가 14개로 제한되는 것은 아니며, 임의의 적절한 배열 및 임의의 적절한 개수의 LED(25)를 포함할 수 있다. 설명의 목적으로, 단지 세 개의 패턴이 도시되어 있으며, 임의의 적절한 개수의 패턴이 사용될 수 있다. 제3 패턴 P3의 교류 형태의 LED(25)들의 배열은, 광 방출이 일정하고 향상되도록, 전도성 패드(30) 위의 균일한 피복성(coverage) 및 균일한 공간 배열을 제공함으로써 광 출력을 최적화할 수 있다. 제3 패턴 P3은 LED(25)들의 열의 제3 열 내지 제8 열을 형성할 수 있다. 각 패턴 P1, P2 그리고/또는 P3의 주어진 열에서 첫 번째 및 마지막 LED(25A)는, 전류 혹은 신호를 수신하고 주어진 LED(25)들의 열을 조명하기 위해서 전도성 제1 트레이스(trace)(33) 및 제2 트레이스(34)(도 7 및 도 8 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다.
방출 영역(16)에서 심지어 하나의 세트 또는 열의 LED들은 하나 또는 그 이상의 패턴 또는 형태의 LED를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b는, 방출 영역(16)에서 LED들의 가능한 배열의 일 형태를 도시하는데, 여기서는 열로 도시되었는데 열에 한정되는 것은 아니며, 적어도 두 세트의 LED(25)들이 있고 몇몇 세트 또는 열의 LED(25)들은 다른 세트 또는 열의 LED과 비교하여 다른 패턴 또는 형태로 배열되고, 심지어 한 세트 또는 열의 LED 내에서도 다른 패턴 또는 형태로 배열된다. 주어진 임의의 두 세트 또는 열의LED(25)들은, 두 세트 또는 열의 각각의 LED들의 몇몇 또는 전부가 다른 패턴으로, 동일한 패턴으로 또는 패턴들의 임의의 조합으로 배열될 수 있도록, 어떤 패턴으로 전기적으로 연결될 수 있다. 환언하면, 주어진 열 또는 세트의 LED들은 그 세트 또는 열의 LED들에 대해서 다른 또는 동일한 패턴으로 배치될 수 있을 뿐만 아니라 다른 세트 또는 열의 LED들에 대해서도 다른 패턴으로 배치될 수 있고, 두 세트 또는 열은 일 측면에서 서로 평행할 수 있다. 예를 들어, 도 3b의 LED(25)들은, 광 방출 및 장치 밝기를 최적화하도록, 일 측면에서 방출 영역(16)이 다른 배열들 또는 패턴들 예를 들어 제1 패턴 P1A, 제2 패턴 P2A, 그리고/또는 제3 패턴 P3A의 조합을 포함하도록 배치될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 패턴들 P1A, P3A은 서로 다른 두 패턴 예를 들어 적어도 두 개의 체커판, 직선, 그리고/또는 그리드 배열의 조합을 도시하지만, 둘 이상의 패턴의 조합도 가능하다. 단지 세 개의 패턴 배열(체커판, 그리드, 직선)이 개시되었지만, 임의의 적절한 배열 또는 패턴 디자인이 사용될 수 있다. 전도성 패드(30) 위에 배치된 LED(25)들의 각각의 열은 가장 바깥 LED(25A)들 및 그 사이에 배치된 하나 이상의 LED(25)를 포함한다. LED(25)들의 각 세트 또는 열은 동일한 패턴 또는 다른 패턴 예를 들어 패턴들 P1A, P2A 그리고/또는 P3A을 포함할 수 있다. LED(25)들의 세트 또는 열은 동일한 그리고/또는 다른 색상, 또는 파장 빈(wavelength bin)의 다이오드들을 포함할 수 있고, 방출된 광의 원하는 파장을 얻기 위해서 다른 색상의 형광체들이 동일한 또는 다른 색상인 LED(25)들 위에 배치된 충진 물질(40)(도 7)에 사용될 수 있다. LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 패턴은 방출 영역(16) 내에 LED들 어레이를 포함할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 예를 들어 패턴 P3A에서, LED(25)들 세트들은 직사각형 LED들을 포함할 수 있는데, 그 배열에서, 첫 번째 LED의 장축(긴 변)이 적어도 두 번째 LED의 장축(긴 변)과 다른 방향으로 배치된다. 즉, 주어진 LED(25)들 세트는 다른 방향의 LED(25)들을 포함할 수 있다. 다른 측면들에서, 도 3a에 도시된 바와 같이 예를 들어, 패턴 P2 및 패턴 P3은 직사각형 LED(25)들 세트를 포함할 수 있는데, 동일한 세트 내에서는 장축이 동일하지만 세트들 사이에서는 장축이 다르다.
본 명세서에 개시된 다양한 LED 배열 및 장치 디자인은, 우수한 성능 및 광 출력을 유지하면서도 작은 장치를 제공하는 요구가 있는 곳에서 작은 발광 장치를 제공하면서도 탁월한 성능 및 출력을 갖는 발광 장치를 제공하는 이점이 있다.
도 5는 LED 장치(10)보다 형태 및 기능에서 작은, 참조번호 50으로 표시된 제2 구현 예에 따른 LED 장치를 도시한다. LED 장치(50)는 서브마운트(12) 및 이 서브마운트(12) 위쪽에 배치된 방출 영역(16)을 포함할 수 있다. 방출 영역(16)은 임의의 적적한 크기, 형상, 개수를 포함하고 그리고/또는 서브마운트(12) 위에 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 유지 물질(14)은 서브마운트(12) 위에 그리고 적어도 부분적으로 방출 영역(16) 둘레에 배치될 수 있다. 장치(50)는 외부 기판 혹은 표면으로의 접착을 향상시키기 위해 서브마운트(12)를 관통하는 하나 또는 그 이상의 개구 또는 구멍(20)을 포함할 수 있다. LED 장치(50)는 그것의 전기적인 극성을 표시하기 위한 제1 기호(22) 및 제2 기호(23)를 포함할 수 있다. LED 장치(50)는 그것의 전기적인 그리고/또는 열적 특성을 테스트하기 위해 장치의 + 측에 인접하여 배치된 테스트 점(15)을 예시한다. LED 장치(50)는 그것의 방출 영역(16)으로 전류 흐름을 촉진하기 위해서 하나 또는 그 이상의 외부 와이어(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 전기적인 접착 표면(18)을 더 포함할 수 있다. 일 측면에서, 접착 표면(18)은 곡선의 모퉁이들을 갖는 형상일 수 있다. 접착 표면(18)의 모퉁이들 또는 가장자리들을 곡선이 되도록 함으로써, 하나 또는 그 이상의 외부 전도성 와이어(미도시)를 LED 장치(50)에 부착할 때, 모난 모퉁이들에 비해서 장치 위에 땜납의 흐름을 더 잘 포함할 수 있다.
도 6은 도 3a 및 도 3b의 전도성 패드(30)의 가장자리를 따라 절단한 단면의 일 부분을 도시하며 여기서 방출 영역(16)은 봉지재 그리고/또는 형광체와 같은 충진 물질(40)로 채워지지 않은 상태를 도시한다. 도 6은 방출 영역(16) 내의 주어진 LED들의 열에서 가장 바깥 LED(25A) 및 그것에 인접한 LED를 포함하는 LED(25)들을 도시한다. 도 7은 충진 물질(40)이 방출 영역(16) 위에 배치되어 있는 상태에서 도 1의 단면을 부분적으로 도시한다. 설명의 목적을 위해서, 도 7에서 네 개의 LED(25)가 도시되어 있고 전기적으로 직렬로 연결되어 있다. 하지만, 앞서 언급하였듯이, LED(25)들의 각 열 또는 패턴은 임의의 개수의 LED(25)를 포함할 수 있다. 일 측면에서, LED들의 각 열은 14 개의 LED(25)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7은 하나 또는 그 이상의 와이어본드(26)로 직렬로 연결된 하나 또는 그 이상의 LED(25)를 도시한다. LED(25)들은 전도성 패드(30) 위쪽에 배열될 수 있고 전도성 패드(30)와 직접적으로 또는 하나 또는 그 이상의 중간층을 통해서 간접적으로 열적으로 통신을 할 수 있다. LED(25)들은 본 발명에 속하는 기술 분야에서 알려진 임의의 부착 수단을 사용하여 전도성 패드(30)에 또는 중간층들에 부착될 수 있다. 일 측면에서, LED(25)들은 땜납 페이스트(solder paste), 에폭시, 또는 플럭스(flux)를 사용하여 부착될 수 있다. 전도성 패드(30)는 서브마운트(12)의 한 부분으로서 일체로 형성될 수 있고 또는 서브마운트(12) 위쪽에 배치된 개별 층을 포함할 수 있다. 전도성 패드(30)는 하나 또는 그 이상의 LED(250)가 발생하는 열을 소멸시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 또한 LED(25)들의 줄, 열, 또는 패턴의 가장 바깥 LED(25A)들이 하나 또는 그 이상의 전기적인 요소와 전기적으로 통신 또는 연결되는 것을 도시한다. 전기적인 요소들(electrical elements)은 대응하는 LED(25) 열에 전류 또는 전기 신호를 흘리도록 또는 제공하도록 구성된 제1 전도성 트레이스(33) 및 제2 전도성 트레이스(34)를 포함할 수 있다. 제1 전도성 트레이스(33) 및 제2 전도성 트레이스(34) 중 하나는 양극을, 다른 하나는 음극을 포함할 수 있다. 전기적인 극성은, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 기호(22) 및 제2 기호(23)에 의해 표시될 수 있다(도 1 참조). 전도성 패드(30) 및 전도성 트레이스들(33)(34)은 임의의 적절한 전기적으로 그리고 열적으로 전도성인 물질을 포함할 수 있고 동일한 물질 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 전도성 패드(30) 및 전도성 트레이스들(33)(34)은, 임의의 적절한 기술을 사용하여 서브마운트의 일 부분(예를 들어 도 7의 유전층(36) 위에 배치된 구리층을 포함할 수 있다. 전기적으로 절연성인 땜납 마스크(32)가, 땜납이 사용되어 하나 또는 그 이상의 LED(25)를 전도성 패드(30) 위에 부착할 때 땜납이 전도성 패드들(33)(34)과 전기적으로 연결될 수 없게 하여 하나 또는 그 이상의 LED(25) 열이 전기적으로 단락되도록, 전도성 패드(30)와 전도성 트레이스들(33)(34) 사이에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
도 6은 발광 영역(16) 주위에 유지 물질(14)의 다양한 배치 영역, 위치 또는 자리를 도시한다. 일 측면에서, 유지 물질(14)은 방출 영역(16) 주위의 적어도 일부분 또는 전체에 제공(분배)(dispense)될 수 있다. 통상적인 장치는 성형된(molded) 댐을 포함하나, 본 구현 예의 경우 도 6에 점선으로 나타낸 바와 같은 종래 위치(PA)와 같은 위치에 배치된 분배된(제공된) 댐(dam)을 포함할 수 있고, 이 분배(제공)된 댐은 땜납 마스크(32)가 제1 전도성 트레이(34)와 접촉하는 곳의 가장자리를 따라 분배(제공)된다. 본 발명의 주제는 영역들, 위치들, 또는 자리들(R1)(R2) 그리고/또는 그 사이의 임의의 자리에 배치된 유지 물질(14)을 상정한다. 유지 물질(14)이 자리들(R1)(R2)에 배치될 때, 전도성 트레이스(34)와 같은 전기적인 요소들에 가장 바깥 LED(25A)들을 연결하는 하나 또는 그 이상의 와이어본드(26)의 적어도 일 부분 위에 그리고 덮도록 배치될 수 있다. 자리 R1에서, 유지 물질(14)은 LED(25)들 열의 가장 바깥 LED(25A)들에 연결된 와이어본드(26)와 땜납 마스크(32)의 각각의 위쪽에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 일 측면에서, 유지 물질(14)은 전도성 패드(32) 그리고 전도성 트레이스(34) 사이의 땜납 마스크(32) 전체 위에 그리고/또는 자리 R1에 있을 때 와이어본드(26) 전체 위에 배치될 수 있다. 다른 측면에서, 유지 물질(14)은 방출 영역(16)에 배치된 LED(25)들의 각 열에서 가장 바깥 LED(25A)들 각각의 와이어본드(26) 각각의 적어도 일 부분 위에 또는 전체 위에 배치될 수 있다. 유지 물질은 유지 물질(14)과 하나 또는 그 이상의 LED(25) 사이에 적절한 거리를 제공하면서 서브마운트(12)의 미리 결정된 자리(위치)에 분배될 수 있다. 특히, 자리 R1에 있을 때, 유지 물질이 전도성 패드(30)와 제1 전도성 트레이스(33) 그리고/또는 제2 전도성 트레이스(34) 사이에 배치될 수 있기 때문에, 유지 물질(14)은 땜납 마스크(32)가 필요 없도록 할 수 있다. 자리 R2는 땜납 마스크(32) 위쪽에 적어도 부분적으로 그리고 가장 바깥 LED(25A)들의 와이어본드(26) 위에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질(14)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 구현 예에서 본 발명의 주제에 따른 유지 물질(14)은 실질적으로 둥근 또는 반구형 단면을 나타낸다. 유지 물질(14)을 둥글게 함으로써, 광이 방출 그리고/또는 반사되는 표면 영역을 증가시킬 수 있다.
도 7은 하나 또는 그 이상의 LED(25)의 열을 도시하는데, 설명의 목적으로 네 개의 LED(25)가 도시되어 있으나, LED(25)들의 열은 직렬로 연결된 임의의 개수의 LED를 예를 들어 직렬로 연결된 14개의 LED(25)를 포함할 수 있다. 도 7은 서브마운트(12)의 단면을 도시하는데, 이 서브마운트(12) 위쪽에 LED(25)들이 장착 또는 이와 다르게 배열될 수 있다. 서브마운트(12)는 예를 들어 전도성 패드(30), 제1 전도성 트레이스(33), 제2 전도성 트레이스(34), 땜납 마스크(32)를 포함할 수 있는데, 땜납 마스크(32)는 전도성 패드(30)와 전도성 패드들(33)(34) 각각과의 사이에 적어도 부분적으로 배치된다. 앞서 설명하였듯이, 유지 물질이 가장 바깥 LED(25A)들에 인접하여 배치되면, 예를 들어 자리 R1에 배치되면, 전도성 패드(30)와 전도성 트레이스들(33)(34) 사이의 땜납 마스크(32)는 더 이상 필요 없기 때문에 제거될 수 있다. 땜납 마스크(32)는 전도성 트레이스들(33)(34)과 부착 표면(18)들 사이에 배치될 수 있는데(도 8 참조), 그 근위단 가장자리(proximal edge)들은 도 7에서 유지 물질(14)에 인접하여 유지 물질(14)의 외벽(24)에 인접하여 보인다. 서브마운트(12)는 유전층(36) 및 코어층(38)을 더 포함할 수 있다. 설명의 목적으로, 서브마운트(12)는 예를 들어 미네소타 찬하산의 버퀴스트 회사가 제조 판매하는 MCPCB를 포함한다. 하지만, 임의의 적절한 서브마운트(12)가 사용될 수 있다. 코어층(38)은 전도성 금속층 예를 들어 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 유전층(36)은 서브마운트(12)를 통한 열의 소멸을 보조하기 위해 전기적으로 절연성이지만 열적으로 전도성인 물질을 포함할 수 있다. 도 7은 예를 들어 위치 R2에서 땜납 마스크(32)와, 전도성 트레이스들(33)(34) 각각의 위의 적어도 일부분에 배치된 유지 물질(14)을 도시한다. 도 7은 하나 또는 그 이상의 LED(25) 위에 배치된 충전 물질(40)을 도시한다. 충전 물질(40)은 유지 물질(14)의 높이보다 높은 임의의 위치, 낮은 임의의 위치 또는 동일한 위치로 채워질 수 있다. 가장 바깥 LED(25A)들의 와이어본드(26)들은 도시된 바와 같이 유지 물질(14) 내에 적어도 부분적으로 배치된다.
도 7은 LED 장치(10) 내에 선택적으로 채워질 수 있는 충전 물질(40)의 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)의 예를 더 도시한다. 제1 높이(H1)는 충전 물질(40)이 LED(25)들 위쪽에 배치된 높이일 수 있다. 높이는 공정 변동성에 따라 달라질 수 있고, 그래서 LED(25)들의 열 위쪽의 평균 높이가 사용될 수 있고 최적 밝기를 위해 제어될 수 있다. 제2 높이(H2)는 충전 물질(40)이 전도성 패드(30)의 맨 위면 위쪽에 선택적으로 배치된 높이일 수 있다. 제2 높이(H2)는 제어될 수 있고, 예를 들어 유지 물질(14)의 위치를 제어함으로써 제어될 수 있고 유지 물질(14)의 위치는 자리 R1, R2 또는 그 사이의 임의의 위치일 수 있다. 제2 높이(H2)는 또한 유지 물질(14)에 의해 정의된 캐비티(cavity) 안으로 분배되는(제공되는) 충전 물질(40)의 양을 제어함으로써 제어될 수 있다.
유지 물질(14)에 의해 정의되는 캐비티 또는 댐에 채워지는 충전 물질(40)의 양의 제어는 제1 높이(H1) 그리고/또는 제2 높이(H2)에 영향을 줄 수 있고 특히 LED 장치(10)가 방출하는 광의 색상 또는 파장의 미세 조정 또는 세밀한 조정을 가능하게 한다. LED 장치(10)들의 색상의 미세 조정은 따라서 제품 수율을 이상적으로 100%로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 충전 물질(40)에 포함되어 있는 형광체를 포함하되 여기에 한정되는 것은 아니며 구성성분들에 영향을 주는 색상의 양은 선택적으로 첨가될 수 있고 제1 높이(H1) 그리고/또는 제2 높이(H2)는 장치(10)에 사용된 LED(25)들의 파장에 따라 방출 영역(16) 내에 충진 물질(4)을 적게 또는 과하게 충진함으로써 선택적으로 제어될 수 있다. 유지 물질(14)의 위치 예를 들어 유지 물질이 위치 R1, R2 또는 그 사이의 임의의 위치가 되도록 함으로써 제1 높이(H1) 그리고/또는 제2 높이(H2)에 영향을 줄 수 있다. 색상의 미세 조정은, 예를 들어 충진 물질(40)의 전체 분배 가능한 양에 대한 형광체의 양의 비율을 변경함으로써, 여러 장치에 대해서 또는 하나의 장치 또는 패키지 단위로 달성될 수 있다. 충진 물질(40)의 전체 분배 가능한 양에 대한 형광체의 양의 비율은, 주어진 장치에서 LED 장치(10)에 대해서 원하는 전체 파장 출력을 얻기 위해서 선택된 LED(25)들의 파장 빈에 기초하여 조정될 수 있다. 예컨대, 유지 물질(14)에 의해 제공되는 댐의 직경을 그리고/또는 유지 물질(14)의 높이를 (이 둘 모두는 제1 높이(H1) 및 제2 높이(H2)에 영향을 줄 수 있고 그래서 충진 물질의 양에 영향을 줄 수 있음) 조작함으로써, 각 장치(10)의 색상이 미세 조정될 수 있고 그에 따라 공정 수율을 높일 수 있다. 특히, 색상에 영향을 주는 충진 물질의 성분이 미세 조정될 수 있도록 충진 물질의 양을 선택적으로 조절함으로써, 하나 또는 그 이상의 LED에 의해 생성되는 광이 미리 결정된 그리고 정확한 색상 범위에 떨어지도록 할 수 있다.
도 8은 방출 영역(18)의 적어도 일 부분 주위에 유지 물질(14)을 배열, 제공(분배) 또는 다른 방식에 의해 두기 전의 서브마운트(12)를 포함하는 LED 장치(10)를 도시한다. 설명의 목적으로, 단지 LED(25)들의 제1 열이 도시되었으나, 앞서 언급하였듯이, 방출 영역은 직렬로 전기적으로 연결된 LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 열을 포함할 수 있다. 일 측면에서, LED 장치(10)는 직렬로 연결된 LED(25)들의 열을 포함한다. 도시된 바와 같이, 유지 물질(14)을 두기 전에, 서브마운트(12)는, 전도성 패드(30) 위쪽에 배열된 LED들이 와이어본딩 및 와이어본드(26)들 또는 다른 임의의 적절한 부착 방법에 의해서 각 트레이스(33)(34)와 전기적으로 통신을 하도록, 전도성 패드(30) 주위에 실질적으로 원형의 배열로 마련된 제1 전도성 트레이스(33) 및 제2 전도성 트레이스(34)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, LED(25)들의 열에서 가장 바깥 LED(25A)들은 전도성 트레이스들에 전기적으로 연결된다.
적어도 하나의 간극(42)이 전도성 트레이스들(33)(34) 사이에 존재할 수 있다. LED 장치(10) 및 여기에서 개시된 장치들은 간극(42)에 위치 또는 배치된 EDS로부터 손상을 방지하기 위한 요소들을 더 포함할 수 있다. 일 측면에서, 다른 요소들이 예를 들어 LED(25)들에 역 바이어스로 마련된 다양한 수직 실리콘 제너 다이오드들, 다른 LED들, 표면 장착 배리스터(baristor)들 그리고 측 실리콘 다이오드들이 사용될 수 있다. 이 같은 요소들은 전도성 표면(54) 예를 들어 구리 물질의 표면 위에 위치할 수 있다. 일 측면에서, 적어도 하나의 제너 다이오드(44)가 제1 전도성 트레이스(33)와 제2 전도성 트레이스(34)의 끝단들 사이에 배치될 수 있고 LED(25)들의 열에 대해서 역 바이어스될 수 있다. 일 측면에서, 두 개의 제너 다이오드(44)가, 고전압 제품적용을 위해서, 제1 전도성 트레이스(33)와 제2 전도성 트레이스(34) 사이에서 하나 또는 그 이상의 와이어본드(46)를 사용하여 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 제너 다이오드(44)가 전형적으로 검고 광을 흡수하기 때문에, 제1 전도성 트레이스(33)와 제2 전도성 트레이스(34) 사이의 간극(42)에 또한 유지 물질(14) 아래에 적어도 하나의 제너 다이오드(44)를 두면 광 출력 강도를 더 향상시킬 수 있다.
도 8은 또한 전도성 패드(30)에 대한 가능한 한 위치를 도시한다. 즉, 전도성 패드(30)는 전도성 트레이스들(33)(34) 사이에 배치되고 실질적으로 중앙에 위치한 원형 패드를 포함할 수 있다. 전도성 패드(30)는 하지만 장치의 중앙 부분 이외의 임의의 위치에서 서브마운트 위의 임의의 위치에 위치할 수 있다. 땜납 마스크(32)는 전도성 패드(30)와 각 전도성 트레이스 사이에 적어도 부분적으로 배치될 수 있고, 전도성 패드(30) 주위에 대략 원형으로 배열될 수 있다. 땜납 마스크(32)는 또한 전도성 트레이스들 및 전도성 패드(30)의 바깥 영역에 예를 들어 각 전도성 패드와 하나 또는 그 이상의 부착 표면(18) 사이에 배치될 수 있다. 점선(52)들은 전도성 트레이스들(33)(34)을 포함하는 전기적으로 그리고/또는 열적으로 전도성인 물질의 크기 그리고/또는 형상의 한 가능한 측면을 도시한다. 점선들은 어떻게 전도성 물질이 땜납 마스크(32) 아래에 배치되는 지를 나타낸다. 즉, 부착 표면(18)들은 전도성 트레이스들(33)(34)과 전기적으로 그리고/또는 열적으로 통신을 할 수 있고, 동일한 물질로 구성된 층을 포함할(형성될) 수 있다. 부착 표면(18)들, 전도성 트레이스들(33)(34), 전도성 패드(30) 그리고 테스트 점(15)은 노출된 구리 영역 같은 노출된 물질의 영역을 포함할 수 있다. 땜납 마스크(32)는 노출된 구리의 영역들 사이에 배치될 수 있다.
외부의 전도성 와이어(미도시)가 부착 표면(18)들에 전기적으로 연결될 수 있고, 전류 혹은 전기적인 신호가 부착 표면(18)들로부터 전도성 트레이스(33) 그리고/또는 전도성 트레이스(34)로 흐를 수 있다. 전류는 땜납 마스크(32) 층의 아래에 배치된 점선(52)으로 표시된 전도성 물질을 따라서 흐를 수 있다. 전류는 전도성 트레이스들로/로부터 흐를 수 있고 따라서 전도성 패드(30) 위에 장착된 LED(25)들의 열로/열로부터 흐를 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제너 다이오드(44)는 전형적으로 검고 광을 흡수한다. 도 9는 유지 물질을 배치했을 때의 제너 다이오드(44)를 도시한다. 일 측면에서, 유지 물질(14)은 적어도 하나의 제너 다이오드(44) 위에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 다른 측면에서, 유지 물질(14)은, 광 출력 강도를 더 향상시키기 위해 다이오드가 완전히 덮이도록, 적어도 하나의 제너 다이오드(44) 위의 전체에 배치될 수 있다. 제너 다이오드(44)는, 전류가 다이오드(44)를 지나서 와이어본드(46)들로 그리고 전도성 트레이스들(33)(34)로 흐르도록, 전기적으로 그리고/또는 열적으로 전도성인 표면 또는 영역(54) 위에 배치될 수 있다.
여기서 개시된 LED 장치들은 동일한 또는 더 많은 조명을 제공하면서도 에너지 소비가 적다는 장점을 가질 수 있다. 일 측면에서, 종래의 하향등 제품에 사용될 때, LED 장치(10) 그리고/또는 LED 장치(50)에 의한 조명기구는, 단지 14와트를 소모하면서도, 26-와트 CFL 또는 100-와트 백열전구보다 30% 더 많은 조명을 전달할 수 있다. 일 측면에서, LED 장치(10)는 단지 11와트를 소모하면서도 60-와트 A-램프에 상당하는 조명을 가능하게 한다. LED 장치(10)는 3000-K 온백색 색 온도로 11와트에서 1050 루멘의 광 출력을 또는 27와트에서 2000 루멘의 광 출력을 나타낼 수 있다.
도 10은 참조번호 55로 표시된 LED 장치의 다른 구현 예를 도시한다. LED 장치(55)는 방출 영역(16)의 적어도 일 부분 주위에 유지 물질(14)을 배열, 분배(제공) 또는 다른 방식으로 두기(도 11 참조) 전의 서브마운트(12)를 나타낸다. 설명의 목적을 위해서, 단지 LED(25)들의 제1 열이 도시되어 있으나, 방출 영역은 직렬로 전기적으로 연결된 LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 열을 포함할 수 있다. LED(25)들의 각 열은 동일한 패턴 또는 다른 패턴을 포함할 수 있다. LED 장치(55)는 앞서 도 8을 참조하여 설명을 한 LED 장치(10)와 그 형태 및 기능 면에서 유사하다. 예를 들어, 유지 물질(14)을 두기 전에, 서브마운트(12)는, 전도성 패드(30) 위에 배열된 LED들이 와이어본드(26)들에 의한 와이어본딩 또는 다른 적절한 부착 방법에 의해 각 트레이스와 전기적으로 통신을 하도록, 전도성 패드(30) 주위에 실질적으로 원형으로 배열된 제1 전도성 트레이스(33) 및 제2 전도성 트레이스(34)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, LED(25)들의 각 열에서 가장 바깥 LED(25A)들은 전도성 트레이스들에 전기적으로 연결될 수 있다. 사실, 여기에 개시된 LED 장치들에서, 방출 영역(16)은 적어도 부분적으로 가장 바깥 LED(25A)들에 의해 정의된 하나의, 분할되지 않은 장착 영역을 포함할 수 있는데 이때 가장 바깥 LED(25A)들은 전도성 트페이스들(33)(34) 같은 접촉 영역들에 와이어본드(26)들을 통해 와이어본딩 된다. 가장 바깥 LED(25A)들이 아닌 LED들은 하나 또는 그 이상의 패턴 또는 배열을 갖는 열들에서 와이어본드(26)들을 통해 와이어본딩 된다.
적어도 하나의 간극(42)이 전도성 트레이스들(33)(34) 사이에 존재할 수 있다. 본 구현 예에서, 하나 또는 그 이상의 EDS 보호 장치 또는 제너 다이오드(44)가 간극(42)에 배치될 수 있고, 전도성 영역(54)에 전기적으로 연결 또는 장착될 수 있다. 본 구현 예에서, 전도성 영역(54)은 제너 다이오드(44)의 풋프린트(footprint) 보다 큰 영역일 수 있다. 제너 다이오드(44)는 제1 전도성 트레이스(33)와 제2 전도성 트레이스(34) 사이에서 전도성 영역(54) 위에 배치될 수 있다. 제너 다이오드(44)는 하나 또는 그 이상의 LED(25)들에 대해 역으로 바이어스 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 제너 다이오드(44)가 사용될 때, 제너 다이오드(44)가 LED(25)들의 열에 대해서 역으로 바이어스 되도록, 하나 또는 그 이상의 와이어본드(46)가 전도성 영역(54)을 제1 전도성 트레이스(33) 및 제2 전도성 트레이스(34) 중 어느 하나에 연결할 수 있다. 제너 다이오드(44)가 전형적으로 검고 광을 흡수하기 때문에, 적어도 하나의 제너 다이오드(44)를 전도성 트레이스들(33)(34) 사이의 간극(42)에 그리고 또한 유지 물질(19)의 아래에(도 9 참조) 둠으로써, 광 출력 강도를 더 향상시킬 수 있다.
도 10은 또한 테스트 점(15)에 대한 가능한 하나의 위치를 도시한다. 테스트 점(15)은 땜납 마스크 아래에 배치되는 전도성 물질에 대응하는 점선(52)들에 의해 표시된 영역 내에 배치될 수 있다. 점선(52)들은 전도성 트레이스들(33)(34)과 부착 표면(18)들을 전기적으로 결합하기 위해 서브마운트(12) 위에 또는 그 내에 배치될 수 있는 전도성 물질의 크기 그리고/또는 형상에 있어서 가능한 한 측면을 도시한다. 전기적 결합은 전류가 부착 표면(18)들로부터 트레이스들(33)(34)에 전기적으로 연결된 LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 열로 흐르도록 한다. 선은 어떻게 물질이 땜납 마스크(32) 아래에 배치될 수 있는 지를 도시하기 위해서 점선으로 표시된 것이다. 따라서, 테스트 점(15) 및 부착 표면(18)들은 전도성 트레이스들과 전기적으로 그리고/또는 열적으로 통신을 하고, 동일한 물질로 구성된 층으로 형성될 수 있다. 땜납 마스크(32)는, 전도성 패드(30) 주위에 실질적으로 원형 배열이 되도록, 전도성 패드(30)와 각 전도성 트레이스 사이에 적어도 부분적으로 배치 또는 증착될 수 있다. 전도성 패드(30)는, 방향 인식의 목적으로 그리고 유지 물질(14)의 적절한 배열 목적으로, 하나 또는 그 이상의 마스크 혹은 노치(62)를 포함할 수 있다.
땜납 마스크(32)는 또한 전도성 트레이스들의 바깥 영역에 예를 들어 각 트레이스와 하나 또는 그 이상의 부착 표면(18) 그리고/또는 테스트 점(15) 사이에 배치될 수 있다. 외부의 전도성 와이어(미도시)가 부착 표면(18)들에 전기적으로 연결될 수 있고, 전류 혹은 전기적인 신호가 부착 표면(18)들로부터 각 전도성 트레이스로 흐를 수 있다. 전류는 땜납 마스크(32) 층의 아래에 배치된 점선(52)으로 표시된 전도성 물질을 따라서 흐를 수 있다. 전류는 전도성 트레이스들로/로부터 흐를 수 있고 따라서 전도성 패드(30) 위에 장착된 LED(25)들의 열로/열로부터 흐를 수 있다. 일 측면에서, 테스트 점(15)은, 전기적으로 전도성인 테스트 와이어 또는 장치(미도시)로 검사될 때(probed) 장치의 전기적 특성이 테스트 되도록 한다. 도 10에 도시된 배열, 즉 유지 물질(14)을 두기 전의 전도성 트레이스들(33)(34), 전도성 영역(54), 제어 다이오드(44) 및 테스트 점(15)의 위치는 전술한 LED 장치들 예를 들어 장치(10) 및 장치(50) 중 어느 하나 또는 도 11 내지 도 14에 도시된 장치들 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 예를 들어, 도 11 내지 도 14에 도시된 장치들은 외부 기판 혹은 표면으로의 LED 장치들의 부착을 향상시키기 위해 서브마운트(12)를 관통하는 하나 또는 그 이상의 개구 또는 구멍(20)을 포함할 수 있다. 또한, LED 장치의 + 전극을 포함하는 부분 및 - 전극을 포함하는 부분을 표시하는 데 제1 기호(22) 및 제2 기호(23)가 사용될 수 있다. LED 장치들의 전기적인 그리고/또는 열적 특성을 테스트하기 위해 장치의 + 측 또는 - 측에 인접하여 하나 또는 그 이상의 테스트 점(15)이 배치될 수 있다.
도 11 내지 도 14는 LED 장치들의 다른 구현 예들에 대한 상면도이다. 이 같은 장치들은 전술한 LED 장치들(10)(50)과 많은 점에서 유사할 수 있고, 패턴의 다양화에 의해 다른 광 출력을 얻는 것뿐만 아니라 저 전압 그리고/또는 고 전압 제품 적용에 유용할 수 있다. 예를 들어, 도 11은 참조번호 60으로 지시되고 저 전압 제품에 사용될 수 있는 LED 장치의 일 구현 예를 도시한다. 일 측면에서 그리고 제한이 없이 단지 예로서, LED 장치(60)는 대략 16볼트에서 작동할 수 있다. 일 측면에서, LED 장치(60)는 16볼트보다 낮은 전압에서 예를 들어 14볼트 내지 16볼트에서 작동할 수 있다. 일 측면에서, LED 장치(60)는 16볼트보다 높은 전압에서 예를 들어 16볼트 내지 18볼트에서 작동할 수 있다. 일 측면에서, 140개 이상의 LED(25)를 사용하여 그리고 LED(25)들의 패턴을 변경함으로써, LED 장치(60)는 낮은 전압 적용 제품에서 동작할 수 있다. 일 측면에서, 패턴은 직렬로 또는 열로 14개 이하의 LED(25)를 함께 전기적으로 연결함으로써 변경될 수 있다.
도 11은 방출 영역(16) 내의 LED(25)들의 망상 배열을 형성하는 두 패턴으로 배열된 적어도 두 세트의 LED를 도시한다. 예를 들어, 제1 세트의 LED들은 전술한 바와 같은 제2 패턴 P2를 포함할 수 있다. 제2 세트의 LED들은 제4 패턴 P4을 포함할 수 있다. 각 패턴은 예를 들어 직렬로 연결된 5개의 LED(25)로 구성된 열 30개를 포함할 수 있다. 즉, 14개 이하의 LED(25)(도 3a 및 도 3b)이 주어진 열에서 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. LED(25)들의 제1 열 및 마지막 열은 전술한 바와 같은 제2 패턴 P2에 따라 직렬로 전기적으로 연결된 5개의 LED(25)를 포함할 수 있다. 제2 열 내지 제29 열은 제1 열 내지 제30 열과는 다른 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 11은 제2 패턴 P2에 따라 직렬로 연결된 5개의 LED(25)를 포함하는 열을 도시하고, 열들은 방출 영역(16)의 하나 또는 그 이상의 곡선인 외부 가장자리들에 인접한 전도성 패드(30) 위에 배치될 수 있다. 제1 열 및 제30 열에 배열된 LED(25)들은 제2 패턴 P2에 따라 예를 들어 그리고 제한이 없이, 서로 동일한 간격으로 이격 될 수 있고 방출 영역(16)을 균일하게 가로지른다. 제2 패턴 P2으로 배열된 LED(25)들은 LED(25)들의 장축(긴 변)이 서로 평행하게 배열된 직선 배열을 포함할 수 있다. 제2 패턴 P2에서 LED(25)들의 단축(짧은 변)은 또한 적어도 실질적으로 평행하다. 제2 패턴 P2으로 배열된 LED(25)들의 장축은 와이어본드(26)들에 대해 수직으로 정렬된다. 또한, 제2 패턴 P2으로 배열된 LED(25)들의 장축은 인접한 패턴 예를 들어 제4 패턴 P4에서 배열된 LED(25)들의 장축에 대해서 수직일 수 있다.
일 측면에서, 제4 패턴 P4은 전도성 패드(30) 전역에 직렬로 전기적으로 연결된 5개의 LED(25)를 포함할 수 있다. 제4 패턴 P4은 LED들에 의한 직선을 포함할 수 있고, 다섯 개의 LED 각각은 그 장축이 직선을 따라 정렬되도록 배치될 수 있다. 일 측면에서, LED(25)들의 장축은 LED(25)들을 유지 물질(14) 아래에 배치된 전도성 트레이스들(33)(34)에 연결하는 와이어본드(26)들의 방향과 동일한 방향으로 정렬될 수 있다. 인접한 열들, 예를 들어 제4 패턴 P4으로 연결된 LED(25)들의 제2 열 내지 제29 열에서 인접한 열들은, LED(25)들이 체커판 배열을 형성하도록 직선 아래 및 위로 번갈아 배치될 수 있다. 즉, 제4 패턴 P4으로 배열된 LED(25)들의 첫 번째 열(즉 전체적으로 볼 때는 제2 패턴 P2인 제1 열 아래에 배치된 제2 열)이 인접한 LED들 사이에 공간을 두면서 동일한 간격으로 이격된 5개의 LED를 포함할 수 있다. 또는 제4 패턴 P4의 LED(25)들은 장치(60)가 동작가능한 전압을 증가시킬 수 있는 한, 체커판 배열로 와이어본드 될 수 있다. 제4 패턴 P4으로 배열된 LED(25)들의 첫 번째 열 아래에, LED(25)들이 이전 열의 인접한 LED(25)들 사이의 공간 내에 그리고/또는 공간 조금 아래에 배열되도록, 제4 패턴 P4으로 배열된 LED(25)들의 다음 열이 위치 혹은 배치될 수 있다. 즉, 제4 패턴 P4으로 배열된 LED(25)들은, 열에서 각 LED(25)의 바닥 가장자리가 동일한 제1 직선을 따라 정렬하는 첫 번째 열을 포함할 수 있다. 제4 패턴 P4으로 배열된 이웃하는 후속 열의 LED(25)들은, 각 LED(25)의 맨 위 가장자리가 또한 이전 열의 LED(25)들의 바닥 가장자리와 동일한 제1 직선을 따라 정렬되도록, 정렬된다. 따라서, 이전 열 및 후속 열의 LED(25)들이 주어진 열에서 인접한 LED(25)들 사이의 공간 위에 그리고/또는 아래에 교대로 배치되고, 인접한 열들에서 LED(25)들의 맨 위 가장자리 및 바닥 가장자리는 동일한 선을 따라 정렬될 수 있다. 이 같은 배열은 실질적으로 체커판 형태의 배열을 포함하는데 이는 하나 또는 그 이상의 인접한 LED들의 광 차단 없이, LED 장치(60)로부터 균일한 광의 방출이 가능한 이점이 있다.
제4 패턴 P4으로 배열된 LED(25)들의 추가 열들이 위에서 언급한 바와 같은 처음 두 열과 같이 교대할 수 있다. 제4 패턴 P4을 포함하는 LED(25)들의 열은 방출 영역(16) 위에 동일한 또는 비슷한 폭을 포함할 수 있다. 즉, 주어진 열에서 인접한 LED(25)들 각각은 같은 간격으로 이격 될 수 있으나, 방출 영역(16) 전역에서 전체 열의 길이는 균일하지 않을 수 있다. 오히려, LED(25)들은, 제2 열 내지 제29 열이 방출 영역(16)에 걸쳐 실질적으로 망상 배열을 형성하도록, 이격 될 수 있다. 일 측면에서, LED(25)들은 방출 영역(16)에서 전도성 패드(30)의 수평 세그먼트들 또는 코드(chord)들의 균일한 부분을 활용하는 직사각형 배열을 형성할 수 있다. 일 측면에서 LED 장치(60)는 하나 이상의 LED들 열로 배열된 적어도 한 그룹의 LED(25)들을 포함할 수 있는데, 이때 전체 형태는 미리 결정된 기하학적 형상 예를 들어 그리고 제한되지 않고 직사각형일 수 있다. 임의의 적절한 개수의 LED(25)가 직렬로 연결될 수 있다. 더 적은 개수의 LED가 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이 직렬로 연결된 5개의 LED는 LED 장치(6)가 더 낮은 전압 제품 적용에 예를 들어 16볼트 제품 적용에 적절하도록 한다. 설명의 목적으로, 하나 또는 그 이상의 패턴으로 배열된 5개의 LED(25)에 의한 열 30개가 낮은 전압 동작을 위해 도시되었지만, 임의의 개수의 열 그리고/또는 전기적으로 직렬로 연결된 임의의 개수의 LED(25)가 가능하다.
LED 장치(60)는 와이어본드(26) 같은 전기적인 연결체를 통해서 전도성 트레이스들(33)(34)에 전기적으로 연결된 가장 바깥 LED(25A)들을 포함할 수 있다(도 10). 유지 물질(14)이 이어서 전도성 패드(30) 주위에 적어도 부분적으로 그리고 와이어본드(26)들 위의 적어도 일부분에 제공(분배)될 수 있다. 유지 물질(14)은 도 7에 도시된 것 같이 충진 물질(40) 내에 그리고/또는 아래에 배치된 다수의 LED 칩 또는 LED(25)를 포함하는 방출 영역(16) 주위에 분배될 수 있다. 충진 물질(40)은 유지 물질(14)에 의해 적어도 부분적으로 갇힐 수 있고 유지 물질은 원하는 바에 따라 충진 물질의 높이를 다양하게 설정 혹은 제어하는데 사용될 수 있다. 특히, LED 장치(60)는 단일 구성을 요구하는 발광 제품의 제조 공정을 단순화할 수 있는, 단일의 점착성의 그리고 분리되지 않은 방출 영역 형태의 일정한 광학 원을 포함할 수 있다. LED(25)들은 장치(60)가 하나 또는 그 이상의 인접한 LED(25)들에 의해 광이 차단되지 않도록 일전한 광을 방출하는 이점이 있도록 적절한 거리를 두고 서로 떨어질 수 있다. 예를 들어 LED 장치들(10)(60)에서 개시된 패턴들 그리고 패턴 간격(즉, 인접한 LED들 사이의 간격 그리고 인접한 LED 열들 사이의 간격)은 인접한 LED들 및 인접한 LED 열들에 의해 차단되는 광의 양을 감소시킴으로써 광 추출 효과를 최적화할 수 있도록 한다. 예를 들어 LED 장치들(10)(60)에 개시된 패턴 간격은 예를 들어 주어진 열 내에서 그리고 하나 또는 그 이상의 인접한 열 사이에서 인접한 LED들 사이의 간격(예를 들어 도 12 내지 도 14b에 도시된 패턴 간격)을 최대 간격으로 증가시키는 것에 의해 주어진 LED 장치의 높은 효율 및 광 추출을 최대로 얻을 수 있도록 더 구성되고 확대될 수 있다.
도 12 내지 도 14b는 예를 들어 여기에 한정되는 것은 아니며 대략 42볼트 같은 고 전압에서 동작할 수 있는 LED 장치들의 상면도이다. 일 측면에서, 도 12 내지 도 14b에 도시된 LED 장치들은 장치가 대략 16볼트 이상에서 동작하도록 열당 5개 이상의 LED를 포함할 수 있다.
도 12는 예를 들어 14개의 LED(25)로 구성된 열 5개를 갖는 전반적으로 참조번호 70으로 표시된 LED 장치를 도시한다. LED 장치(70)는 하나의 패턴 혹은 다른 패턴들로 배열된 LED(25)들의 열들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 열 및 제2 열은 전도성 패드(30)의 둥근 가장자리들에 인접하여 배치되고, 전술한 제2 패턴 P2으로 배열된 LED(25)들을 포함한다. 제2 패턴 P2에서 인접한 LED(25)들의 장축은, 적어도 부분적으로 평행하도록, 정렬될 수 있다. 제2 패턴 P2에서 인접한 LED(25)들의 장축은 인접한 LED(25)들을 연결하는 와이어본드(26)들의 방향과 적어도 실질적으로 직교할 수 있다. 앞서 설명을 한 각 LED 장치에서, 임의의 형상, 방향, 또는 구조의 LED들이 사용될 수 있다. 일 측면에서, LED 장치(70)는 총 70개의 LED(25)를 포함할 수 있다.
계속해서 도 12를 참조하면, 제2 패턴 P2의 가장 바깥 열들 사이에 배치된 LED(25)들의 열들은 앞서 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 다른 패턴을 예를 들어 제3 패턴 P3을 포함할 수 있다. 제3 패턴 P3은 실질적으로 체커판 패턴 또는 직렬로 전기적으로 연결된 LED(25)들 배열을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 제3 패턴 P3은 제2 패턴 P2을 갖는 LED들의 열들 사이에 그리고/또는 그 열들과 교대로 배치될 수 있다. 체커판 패턴 또는 제3 패턴 P3은 수평선 아래 및 위로 교대하는 LED(25)들의 세트를 포함할 수 있다. LED 장치(70)는 예를 들어 방출 영역(16) 그리고/또는 전도성 패드(30)에 균일하게(일정하게) 배치될 수 있다. 일반적으로, LED 장치(70)의 각 열에서 인접한 LED(25)들은 전도성 패드(30)의 수평 세그먼트들의 상당 부분을 활용하기 위해서 등 간격으로 이격될 수 있다. 즉, 장치(70)에서 LED(25)들은 전술한 장치(60)에 비해서 더 많은 표면 영역 및 전도성 패드(30)의 수평 세그먼트들의 길이를 점유할 수 있다. 설명의 목적으로, 다른 두 패턴으로 배열된 25개의 LED(25)로 구성된 열 5개가 도시되었지만, 임의의 적절한 개수의 열 그리고/또는 전기적으로 직렬로 연결된 임의의 적절한 개수의 LED(25)가 사용될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 LED 장치들에 대한 또 다른 구현 예들을 도시한다. 일 측면에서, 도 13a 및 도 13b의 LED 장치들은 14개의 LED들로 이루어진 열 6개를 포함하여 총 84개의 LED를 포함한다. 도 13a를 참조하면, 참조번호 80으로 표시된 LED 장치는 도전성 패드(30) 전역에 예를 들어 하나의 패턴으로 배열된 LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 열을 포함할 수 있다. 장치(80)의 하나 또는 그 이상의 열은 동일한 그리고/또는 다른 패턴들을 포함할 수 있다. 설명의 목적으로, 전술한 제3 패턴 P3이 도시되었다. LED(25)들은 수평선 위 아래로 교대하는 체커판 패턴으로 배열될 수 있다. 인접한 LED(25)들은 전도성 패드(300의 표면 영역의 대부분에서 서로 일정한 거리로 이격될 수 있다. 체커판 배열들, 예를 들어 제3 패턴 P3은 하나 또는 그 이상의 인접한 LED에 의한 광 차단이 없이 LED 장치로부터 균일한 광이 방출되도록 하는 이점이 있다.
도 13b는 전반적으로 참조번호 85로 표시된 LED 장치의 여섯 개의 열을 갖는 또 다른 구현 예를 도시한다. LED 장치(80)와 마찬가지로, LED 장치(85)는 LED(25) 14개로 구성된 열 6개를 포함할 수 있다. 동일한 열 내에서 인접한 LED(25)들 사이의 간격과 다른 열들에서 인접한 LED(25)들 사이의 간격은 인접한 LED들에 의한 광 흡수 양을 최소화하기 위해서, 최대로 되었다. 일 측면에서, LED 장치(85)는 전술한 제1 패턴(도 3a 참조)을 제1 열 및 마지막 열로 포함할 수 있다. 특히, 제1 패턴 P1 및 제3 패턴 P3의 LED(25)들은 전도성 패드(30)의 실질적으로 길이 및 폭 전체에 걸쳐 배열되어 있다. LED 장치(85)의 LED(25)들의 제2 열 및 제5 열은 제3 패턴 P3을 포함한다. 도 13a의 열 6개 배열을 도 13b의 열 6개 배열과 비교하면, 도 13b의 열들이 전도성 패드(30) 상에서 더 넓게 펼쳐져 있다. 예를 들어, 수직으로 및 수평으로 더 넓게 떨어져 있으며 장착 영역을 더 많이 활용한다. LED(25)들 사이의 간격을 최대화함으로써, 인접한 LED(25)들에 의한 광의 차단 또는 흡수의 양을 최소로 할 수 있다.
일 측면에서, 열간 간격, 즉, 동일한 열에 속한 인접한 LED(25)들 사이의 간격은 LED 장치(80)에 비해서 LED 장치(85)의 경우 대략 31% 로 증가 또는 125㎛로 증가 또는 제3 패턴 P3 사이의 수직 거리가 증가하였다. 비슷하게, 제1 패턴 P1에 있어서도 LED(25)들 사이의 열간 간격이 수직 및 수평 모두에 있어서 증가 그리고/또는 최적화되었다. 예를 들어, 간격이 LED 장치(10)의 제1 패턴 P1에 비해서 LED 장치(85)의 제1 패턴 P1에서, 대략 27% 증가, 또는 210㎛로 증가 또는 수직 및 수평 거리 모두 증가하였다. 열내 간격, 즉 인접한 열들의 LED(25)들 사이의 간격이 LED 장치(85)에서 적어도 대략 68%로, 또는 750㎛로 또는 더 크게 증가할 수 있다. 특히, 비록 LED 장치(85)가 LED 장치(80)와 동일한 개수의 예를 들어 84개의 LED(25)를 포함할 수 있지만, LED 장치(85)는 LED 장치(80)와 비교해서 효율 및 밝기에서 적어도 대략 1 내지 3% 또는 그 이상의 증가를 나타낼 수 있다. 일 측면에서, 전술한 바와 같이 LED(25)들 사이의 간격을 증가시킴으로써, 6개의 열이 배열된 어느 한 LED 장치에서 6개의 열이 배열된 다른 LED 장치로 적어도 대략 2.5% 또는 그 이상의 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, LED 장치(85)는 LED 장치(80)에 비해서 대략 2.5% 또는 그 이상으로 효율이 증가할 수 있다. 예를 들어 LED 장치(85)는 LED 장치(80)의 광 출력에 비해 적어도 대략 2.5% 또는 그 이상 증가한 광 출력을 나타낼 수 있고 이는 11와트에서 대략 1050루멘스 또는 그 이상 또는 27와트에서 2000루멘스를 포함할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 LED 장치들의 또 다른 구현 예들을 도시한다. 일 측면에서, 도 14a 및 도 14b에 도시된 LED 장치들은 14개의 LED(25)로 구성된 열 8개를 포함한다. 도 14a를 참조하면, 전반적으로 90으로 표시된 LED 장치가 도시되어 있고, 이 LED 장치(90)는 높은 전압에서 예를 들어 여기에 한정되는 것은 아니며 대략 42볼트 또는 그 이상에서 동작할 수 있다. LED 장치(90)는, 방출 영역(16) 그리고/또는 전도성 패드(30) 전역에 하나 또는 그 이상의 패턴으로 배열된 하나 또는 그 이상의 LED(25)들의 열을 포함할 수 있다. 일 측면에서, LED 장치(90)는 하나 또는 그 이상의 패턴으로 배열된 LED(25)들의 열 8개를 포함할 수 있다. LED(25)들의 각 열은 14개의 LED(25)를 포함하여 총 112개의 LED를 포함한다. 일 측면에서, 제1 열 그리고 마지막 열은 전술한 제2 패턴 P2을 포함할 수 있다. 제2 열 내지 제7 열은 전술한 제3 패턴 P3을 포함할 수 있다. 특히, 도 11 내지 도 14b에 도시된 LED 장치들은 단일의, 점착성의 그리고 분할되지 않은 방출 영역 형태의 균일한 광학 원을 포함할 수 있고 이로써 단일 구성요소를 요구하는 광 제품들의 제조 공정을 단순화할 수 있다.
도 14b는 전반적으로 95로 표시된 8개의 열을 갖는 LED 장치의 또 다른 구현 예를 도시한다. LED 장치(90)와 마찬가지로, LED 장치(95)는 14개의 LED(25)로 구성된 열 8개를 포함할 수 있다. 동일한 열 내의 인접한 LED(25)들의 간격 및 다른 열들에 속하는 인접한 LED(25)들의 간격은 인접한 LED들에 의한 광의 흡수 량을 최소로 하기 위해, 최대화되었다. 일 측면에서, LED 장치(95)는 전술한 제1 패턴 P1(도 3a 참조)을 제1 열 및 마지막 열로서 포함할 수 있다. 제2 열 및 제7 열은 제2 패턴 P2을 포함할 수 있고, 제3 열 내지 제6 열은 제3 패턴 P3을 포함할 수 있다. 특히, 패턴들 P1, P2, P3의 LED(25)들은 전도성 패드(30)의 길이 및 폭 전체에 걸처 배열된다. 패턴들 P1, P2, P3의 LED(25)들은 인접한 LED(25)들에 의해 차단되는 빛의 양을 줄일 수 있도록 수평으로 그리고/또는 수직으로 더 넓게 이격 될 수 있다. 일 측면에서, 제1 패턴 P1 간격은, LED 장치(10)의 제1 패턴 P1에서 LED 장치(95)의 제1 패턴 P1으로, 수평 방향에서 적어도 대략 41% 또는 225㎛ 또는 그 이상으로 증가하였고 수직 방향에서 적어도 대략 27% 또는 210㎛ 또는 그 이상으로 증가하였다. 비슷하게, 제2 패턴 P2에서 LED(25)들 사이의 수평 그리고/또는 수직 간격도 장치(90)에서 적어도 대략 4% 또는 그 이상으로 증가하였다. 열내 간격, 즉 인접한 열들의 LED(25)들 사이의 간격은 LED 장치(95)에서 적어도 대략 68%, 또는 750㎛ 또는 그 이상으로 증가하였다. 특히, LED 장치(95)가 비록 LED 장치(90)와 동일한 개수의 예를 들어 112개의 LED들을 포함할 수 있지만, LED 장치(95)는 LED 장치(90)와 비교해서 효율 및 밝기에 있어서 적어도 대략 1 내지 2% 또는 그 이상의 증가를 보일 수 있다.
일 측면에서, 도 3a 및 도 3b 그리고 도 11 내지 도 14b에 도시된 LED 장치들 (10)(50)(60)(70)(80)(85)(90)(95)은 전도성 패드(30) 위에 하나 또는 그 이상의 패턴으로 배열된 다수의 LED(25)를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 여기서 개시된 LED 장치들은 64개 이상의 LED를 포함한다. 예를 들어 일 측면에서 그리고 여기에 제한되는 것은 아니며, LED 장치(10)는 총 140개의 LED를 즉 14개의 LED(25)들이 직렬로 전기적으로 연결된 열 10개를 포함할 수 있다. LED 장치(60)는 총 150개의 LED를 즉 5개의 LED(25)들이 직렬로 전기적으로 연결된 열 30개를 포함할 수 있다. LED 장치(70)는 총 70개의 LED를 즉 14개의 LED(25)들이 직렬로 전기적으로 연결된 열 5개를 포함할 수 있다. LED 장치(80)는 총 84개의 LED를 즉 14개의 LED(25)들이 직렬로 전기적으로 연결된 열 6개를 포함할 수 있다. LED 장치(90)는 총 112개의 LED를 즉 14개의 LED(25)들이 직렬로 전기적으로 연결된 열 8개를 포함할 수 있다. 여기서 설명한 LED 장치들에 사용된 LED(25)들은 전도성 패드(30)와 비교하여, 작은 풋프린트, 즉 표면 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어 여기에 한정되는 것은 아니며, LED(25)들은 아래 표 1에 나타난 치수의 칩들을 포함할 수 있다.


LED 칩 크기		 길이(㎛) 폭(㎛)
350 470
230 660
500 500
520 700
일 측면에서 그리고 제한됨 없이, 전도성 패드(30)는 대략 6.568mm의 반경(radius)과 대략 135.7mm2 의 면적을 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 LED 칩(25)의 영역 및 전도성 패드(30)의 영역의 비율은 대략 0.0027 또는 그 이하이다. 일 측면에서, 그 비율은 대략 0.0018 또는 그 이하일 수 있다. 다른 측면에서, 그 비율은 대략 0.0012 또는 그 이하일 수 있다. 아래 표 2는 다양한 LED(25) 칩 크기와 전도성 패드(30) 영역을 제시한다.
칩 크기(㎛) 전도성 패드 영역(mm) 전도성 패드 영역에 대한 칩 영역의 비율
350x470 135.7098 0.0012
230x660 135.7098 0.0011
500x500 135.7098 0.0018
520x700 135.7098 0.0027
LED(25)들은 전도성 패드의 영역에 비해 작은 칩들을 포함할 수 있다. 즉 전도성 패드 면적의 대략 0.0027 또는 그 이하이다. 하지만, 임의의 크기의 칩이 사용될 수 있다.
LED(25)들이 하나 또는 그 이상의 일정한 패턴으로 방출 영역(16)의 일 부분 위에 배치될 수 있기 때문에, 하나의 방출 영역 위에 작은 풋프린트를 포함하는 LED(25)를 다수 개 사용함으로써 높은 밝기(고휘도)와 같은 원하는 광학적 특성뿐만 아니라 더욱 일정한 광 출력이 가능한 이점이 있다. 집중된 LED(25)들의 패턴들이 집중된 광 방출을 가능하게 할 수 있다. 일 측면에서, 여기에 개시된 하나 또는 그 이상의 패턴에서 LED(25)들의 밀도 또는 간격은, 인접한 LED(25)들에 의해 광이 흡수 또는 차단되지 않도록, 조정될 수 있다. 즉, 여기에 개시된 LED(25)들의 패턴 및 배열은 인접한 LED(25)들에 의해 광이 흡수 또는 차단되는 것을 최소화함으로써 광 추출을 개선할 수 있다. 열당 LED(25)의 개수는 LED 장치들이 낮은 전압 내지 높은 전압에서 동작 가능하게 할 수 있다. 설명의 목적으로, 네 개의 패턴이 도시되었다. 하지만, LED(25)들의 임의의 적절한 패턴이 사용될 수 있다. LED(25)들의 각 열은 하나의 패턴 또는 패턴들의 조합을 포함할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 예를 들어 그리고 제한됨 없이, 여기에 개시된 LED 장치들을 위해 사용될 수 있는 다이(die) 부착 방법들을 도시한다. LED(25)들은 전도성 패드(30) 위에 장착하기 위해 이면(backside) 금속 패드 또는 본딩층(bonding layer)(100)을 포함한다. 본딩층(100)은 LED(25)의 바닥 표면 전체 길이에 또는 그 일부에 제공된다. 설명의 목적을 위해서, 본딩층(100)은 LED(25)의 바닥 표면 전체의 길이와 동일한 길이를 가지는 것으로 도시되었으나, 임의의 형태가 가능하다. LED(25)는 위쪽 면 및 바닥 면 사이에서 신장할 수 있는 측면(104)들을 포함할 수 있다. 도 15a 및 도 15b는 측면(104)들이 경사진 것을 도시하지만, 측면(104)들은 직선-절단 LED의 경우 실질적으로 수직 또는 직선일 수 있다. 도 15a 및 도 15b는 본딩층(100)을 포함하는 바닥 표면의 영역보다 더 큰 표면 영역의 위쪽 면을 갖는 LED(25)들을 도시한다. 하지만, 위쪽 면은 본딩 표면의 표면 영역보다 더 작은 표면일 수 있다. LED(25)는 임의의 적절한 측면 형태뿐만 아니라 정사각형, 직사각형 또는 임의의 적절한 형상일 수 있다.
임의의 적절한 다이 부착 방법이 사용되어 LED(25)를 전술한 LED 장치들의 전도성 패드(30) 위에 장착할 수 있다. 일 측면에서, 임의의 적절한 최적화된 다이 부착 방법 그리고/또는 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 최적화된 다이 부착 방법은, 하나 또는 그 이상의 금속을 LED(25) 및 전도성 패드(30) 위에 그리고/또는 사이에 부착할 수 있는 금속 대 금속 다이 부착 방법을 포함할 수 있다. 도 15a는 공융 또는 비-공융일 수 있는 금속 대 금속 다이 부착 방법의 일 예를 도시한다. 이 금속 대 금속 다이 부착 방법은 금속 대 금속 다이 접착을 촉진하기 위해서 보조 물질(106)을 사용할 수 있다. 일 측면에서, 유동-보조(flux-assisted) 공융 즉 유동 공융(flux eutectic), 다이 부착 방법에서, 본딩층(100)은 공융 온도, 예를 들어 여기에 한정되는 것은 아니며 금과 주석의 합금을 갖는 금속 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어 본딩층(100)은 대략 280℃의 공융 온도를 갖는 80/20 금/주석 합금을 포함할 수 있다. 유동 공융 기술에서, 보조 물질(106)은 유동 물질을 포함할 수 있다. 비-공융 기술에서, 보조 물질(106)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 보조 물질(106)은, 본딩층(100)이 공융 온도 이상으로 가열될 때, 본딩층(100)과 전도성 패드(30) 사이의 금속 대 금속 다이 부착을 촉진하기 위한 도관을 포함할 수 있다. 본딩층(100)의 금속은 전도성 패드(30)의 금속으로 흐를 수 있고 부착할 수 있다. 본딩층(100)의 금속은 원자로(atomically) 확산하여 그 아래의 전도성 패드(30)의 원자와 결합할 수 있다. 일 측면에서, 유동-보조 공융 방법에 사용된 유동물은 예를 들어 55~65% 로신(rosin), 25~35% 폴리글리콜에테르 그리고 소량의 다른 성분을 포함하는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적절한 유동물질이 사용될 수 있다.
유동-보조 공융 다이 부착 방법은 장황(dedious)할 수 있고 그래서 여러 개의 LED를 미리 결정된 배열 그리고/또는 배치로 부착하는 것은 뜻밖일 수 있다. 본 발명 주제에 따른 유동 공융 다이 부착은, 너무 많거나 너무 적은 유동물이 사용되면 발생하는 LED(25)들의 떠다님(swimming) 혹은 불량한 부착을 피하는데 적합한 양으로, 상온에서 액체일 수 있는 유동 보조 물질(106)을 제공함을 포함한다. 본 발명의 주제에 따른 유동-보조 공융 다이 부착은 또한 에미터 칩의 본딩 금속(100) 및 유동 보조 물질의 각각의 정확한 조성을 요구할 수 있다. 본 발명의 주제에 따른 유동-보조 공융 다이 부착은, 땜납 조인트에 스트레스를 가하는 것 같은 가열 및 냉각 중에 이동하지 않는 또는 휘어지지 않는 아주 깨끗하고 평탄한 표면 및 기판들 또는 서브마운트들을 최적으로 활용할 수 있다. 본 발명의 주제에 따른 유동-보조 공융은, 충분히 작아서 에미터 칩들의 금/주석 본딩 표면에 지장을 주지않는 반면 가열 중에 유동물이 탈출할 있도록 충분히 거친 미세한 표면 거칠기를 활용할 수 있다. 가열 프로파일은, 본딩 금속(100)과 그 아래의 전도성 패드(30) 사이의 양호한 용접을 담보하기 위하여, 금 또는 금주석 같이 본딩 금속(100)에 완전하게 정합될 수 있다. 본 발명의 주제에 따른 유동-보조 공융 다이 접착은 또한, 산소 가스 수준을 감소시키고 또한 중력이 하방 힘을 LED(25)들에 인가할 수 있도록, 질소 분위(atmosphere)와 같은 불활성 분위기를 활용할 수 있다. 이는 본딩층(100)과 전도성 패드(30) 사이의 금속 대 금속 결합에서 산소의 양을 감소시킬 수 있다.
계속해서 도 15a를 참조하면, 비-공융 금속 대 금속 다이 부착 방법은, 보조 물질(106)을 또한 포함할 수 있는데, 이 보조 물질(106)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 이 측면에서, 본딩층(100)은 단일 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본딩층(100)은 금, 주석 또는 금주석을 포함할 수 있다. 비-공융 방법들에서, 본딩층은 예를 들어 공융 온도에 도달 또는 넘어설 필요가 없다. 이 측면에서, 보조 물질(106)은 금속 대 금속 결합을 촉진하는 금속성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 보조 물질(106)은 금주석 페이스트(paste) 또는 은 에폭시를 포함할 수 있다. 임의의 적절한 금속성 보조 물질(106)이 사용될 수 있다. 본딩층(100)의 금속은 보조 물질(106)의 금속에 부착할 수 있다. 보조 물질(106)의 금속은 또한 전도성 패드(30)의 금속에 부착할 수 있다. 일 측면에서, 금속성 보조 물질(106)이 사용되는 비-공융 금속 대 금속 부착 기술에서 금속 "샌드위치"가 본딩층(100), 보조 물질(106) 그리고 전도성 패드(30) 사이에 형성된다. 금속-보조, 비-공융 다이 부착은, 유동-보조 방법과 마찬가지로, 장황하며, 여기에서 개시된 LED 장치들을 위해서 하나 또는 그 이상의 패턴 내의 LED(25)들을 부착할 때 이 같은 방법을 사용하는 것은 또한 뜻밖이다. 보조 물질(106)을 사용한 금속 대 금속 부착은 장치 내에 여러 개의 작은 풋프린트의 LED들을 부착할 때 제어하기가 어려울 수 있고 장황할 수 있다.
도 15b는 보조 물질(1060을 필요로 하지 않는 금속 대 금속 다이 부착 기술을 도시한다. 그 같은 한 방법은 열 압착 다이 부착 방법을 포함하는데, 이 방법에서 본딩층(100)의 금속은 전도성 패드(30)의 금속에 직접 부착할 것이다. 열 압착은, 본딩층(100)이 공융 온도를 갖는 합금을 포함할 때 사용될 수 있다. 다른 측면들에서, 본딩층(100)은 공융 온도를 갖지 않는 금속을 포함할 수 있다. 전도성 패드(30)는 임의의 적절한 금속층, 예컨대 여기에 한정되는 것은 아니며, 구리, 알루미늄, 은 또는 백금에 의한 금속층을 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB) 내에 포함할 수 있다. 본딩층(100)은 임의의 적절한 금속을 포함할 수 있다. 일 측면에서 본딩층(100)은 임의의 적절한 두께를 갖는 주석층을 포함할 수 있다. 일 측면에서 본딩층(100)은 대략 0㎛보다 큰 두께로 형성될 수 있다. 일 측면에서 본딩층(100)은 적어도 대략 0.5㎛ 또는 그 이상의 두께일 수 있다. 일 측면에서 본딩층(100)은 적어도 대략 2.0㎛ 또는 그 이상의 두께의 주석층을 포함할 수 있다. 유동-보조 공융 또는 금속-보조 비-공융 방법과 달리, 열 압착 금속 대 금속 다이 부착 기술은 도 15b에 도시된 바와 같이 외부의 하방 힘 F을 활용할 수 있다.
힘 F은 가열된 환경에서 전달되는 압착(압축)을 포함하며 따라서 유동 또는 금속 보조 물질(106)의 제공에 반해, 열 압착으로 간주 된다. 열 압착 기술은 쇼트키 또는 션트(shunt) 결함을 형성하고 그에 따라 누설 전류 및 다른 다양한 관련 문제를 야기할 수 있는 전도성 패드(30)를 따라 금속의 압착(밀어냄)을 줄이기 위해 개발된 대안적인 다이 부착 방법이다. 일 측면에서, 열 압착 기술에서 접착 온도는, 전도성 패드(30)가 사전-열처리(pre-heat treatment) 또는 공정을 받은 후에 대략 255~265℃이다. 전도성 패드(30)는 본딩층(30)의 용융 온도보다 적어도 20℃ 이상의 장착 온도로 가열될 수 있다. 접착 시간은 대략 300밀리 초이고, 접착력은 대략 50 +/- 10 그램(g)이다. 미리 결정된 세팅 사항들 예를 들어 적절한 사전가열, 접착 온도, 접착 시간 그리고 접착력 등이 이 방법에서 중요할 수 있다. 열 압착 방법을 위한 장비 및 미리 결정된 세팅 사항들은 사용 그리고/또는 유지하기가 어려울 수 있고, 배열 그리고/또는 하나 또는 그 이상의 패턴에서 여러 개의 LED를 부착할 때 그 같은 방법을 사용하는 것은 뜻밖이다. LED 장치들에서 LED 배열을 부착하는 금속 대 금속 부착 방법은 알려져 있지 않고 배열 또는 패턴 배열에서 하나 또는 그 이상의 열을 위한 유동-보조 공융, 금속-보조 비-공융, 또는 열 압착 다이 부착 기술을 사용하는 것은 뜻밖이다.
도 16은 전반적으로 110으로 표시된 발광 장치 또는 LED 장치의 상면 투시도이다. LED 장치(110)는 앞서 설명을 한 장치들(예를 들어 장치 10, 50, 60, 70, 80, 85, 90, 95)과 그 형태 및 기능에서 유사할 수 있으며, 또한 40볼트 이상의 전압에서 예를 들어 대략 40볼트에서 대략 200볼트 이상까지 그리고/또는 대략 피크-AC 전압 이상까지 동작할 수 있는 고 전압 장치를 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 '고 전압 장치' 또는 '높은 전압 장치'는 대략 40볼트 이상에서 동작할 수 있는 장치를 가리킨다. 특히, 장치(110)는 많은 발광 제품에 사용되는 고 전압 장치를 포함할 수 있다. 이 같은 장치는 다른 낮은 전압 장치들에 비해서 전력 소모가 작고 장치 내에서 전류 확산이 더 양호하다는 이점이 있다. 일 측면에서, 장치(110)는 대략 40 내지 300볼트 사이의 서브-범위에서 예를 들어 대략 50볼트 또는 그 이상, 대략 100볼트 또는 그 이상, 대략 200볼트 또는 그 이상, 대략 피크-AC 볼트 또는 그 이상에서 동작할 수 있는 고 전압 장치를 포함한다. 장치(110)가 동작할 수 있는 다른 바람직한 서브-범위는 예를 들어 40 내지 60볼트; 60 내지 80볼트; 80 내지 100볼트; 100 내지 120볼트; 120 내지 150볼트; 그리고 150 내지 200볼트를 포함한다.
LED 장치(110)는 전술한 장치들의 특징들(즉, 동일한 요소 개수)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전반적으로 16으로 표시된 방출 영역이 그 위에 배치될 수 있는 서브마운트(12)를 포함한다. 방출 영역(16)은 충진 물질(40) 아래에 선택적으로 배치된 하나 또는 그 이상의 LED(25)를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 방출 영역(16)은 유지 물질(14)에 의해 지지되고 둘러싸인 실질적으로 원형인 영역을 포함할 수 있고, 그 안에 배치된 LED칩(25)들을 갖는 물리적으로 분리된 하나 또는 그 이상의 섹션을 포함할 수 있다. 방출 영역(16)은 또한 비-원형 예를 들어 실질적으로 정사각형, 직사각형 그리고 타원형인 또는 임의의 일정한, 일정하지 않은, 그리고/또는 비대칭 형상인 임의의 바람직한 형상을 포함할 수 있다. 방출 영역(16)의 전체 형상은 하나 또는 그 이상의 LED 영역 또는 섹션으로 구분될 수 있다. 각 섹션 내의 LED(25)들은 동일한 그리고/또는 다른 색상 또는 색점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현 예에서, 장치(110)는 전반적으로 I, II, III으로 표시된 세 섹션을 포함한다. 각 섹션의 LED들은 다른 섹션의 LED들로부터 그 사이에 배치된 흰색의 그리고/또는 투명의 유지 댐 또는 유지 물질(14)에 의해 물리적으로 분리될 수 있다. 방출 영역(16)은 하나의, 분리되지 않은 전도성 패드(30)(도 7)를 포함하며, 그 위에 하나 또는 그 이상의 LED(25)가 장착될 수 있다. LED(25)들은 전술한 바와 같이 임의의 개수로 또는 패턴으로 직렬로 그리고/또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 LED(25)는 하나 또는 그 이상의 섹션으로 그룹화 그리고/또는 분리될 수 있는데, 이는 유지 물질(14)을 전도성 패드(30) 위에 분배(공급) 또는 다른 방식으로 배치하고 선택적으로 충진 물질(40)(도 8)로 하나 또는 그 이상의 섹션을 채우는 것에 의한다. 일 측면에서, 셋 이상의 섹션 예를 들어 섹션들 I, II, III이, 예를 들어 전도성 패드(30)를 하나 또는 그 상의 전기적으로 그리고/또는 열적으로 분리된 섹션으로 분리하는 것에 의해 물리적으로 분리될 뿐만 아니라, 전기적으로 그리고/또는 열적으로 분리 또는 고립된다. 하지만, 제조 공정의 편의를 위해서, 하나의 분리되지 않은 전도성 패드(30)가 바람직할 수 있는데, 하나 또는 그 이상의 방출 영역(16)(예를 들어 섹션들 I, II, III)이, 유지 물질(14)을 방출 영역(16)의 하나 또는 그 이상의 섹션 위에 분배함으로써 쉽게 물리적으로 분리되기 때문이다. 하나 또는 그 이상의 섹션은 선택적으로 충진 물질(40)로 채워질 수 있다.
일 측면에서, 제1 섹션 I은 그 사이에 배치된 유지 물질(14)에 의해 섹션 II, III으로부터 물리적으로 분리된, 제1 그룹의 LED(25)들을 포함할 수 있다. 섹션들 I, II, III 각각의 LED(25)들은 임의의 적절한 크기 또는 치수(예를 들어 앞서 설명한 바와 같은 크기 또는 치수), 형상(예를 들어 정사각형, 직사각형 등), 구조(bulid)(예를 들어 수평 또는 수직 "플립칩" 장치), 그리고 색상을 포함할 수 있다. 섹션들 I, II, III은 동일한 그리고/또는 다른 색상들의 LED(25)들을 포함할 수 있다. 예를 들어 그리고 일 측면에서, 섹션들 I, II, III 각각은 모두 같은 색상(예를 들어 주로 청색, 적색, 녹색, 청록색, 황색, 호박색 등)인 LED(25)들을 포함할 수 있다. 다른 측면에서, 섹션들 I, II, III 각각은 다른 색상의 LED(25)들을 포함할 수 있다(예를 들어 섹션 I은 제1 색상의 LED들을, 섹션 II는 제2 색상의 LED들을, 섹션 III은 제3 색상의 LED들을 포함할 수 있다). 다른 측면에서, 장치(110)는 제1 색상에 의한 하나 또는 그 이상의 섹션과 제2 색상에 의한 하나 또는 그 이상의 섹션을 포함할 수 있다(예를 들어 섹션들 I, III은 제1 색상의 LED들을 포함하고 섹션 II는 제2 색상의 LED들을 포함할 수 있다).
예를 들어, 일 측면에서, 섹션 III은 BSY 장치들, 예를 들어 청색 여기 LED들 및 형광체(예를 들어 충진 물질(40)에 배치된)의 조합을 포함할 수 있다. 일 측면에서, BSY 장치는 대략 430nm 내지 480nm 범위의 주 파장을 갖는 광을 방출하는LED(25)들을 포함할 수 있고, 대략 555nm 내지 585nm 범위의 주 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된 형광체들 내에, 아래에 배치 그리고/또는 적어도 일부분이 덮일 수 있다. 주로 청색 LED 및 형광체들에 의해 방출되는 광의 조합은 총괄적으로 1931 CRI 색도 다이어그램(미도시) 상의 BSY 영역 내에 x, y 좌표를 갖는 광의 혼합을 생성하고, BSY LED로 언급될 수 있다. 이 같은 비-백색 광은, 대략 600 내지 630nm의 주 파장(즉 주로 적색 LED)을 갖는 광과 조합될 때, 온 백색 광 본 명세서에 참조로서 포함되는 예를 들어 미국 특허 번호 7,821,194에 개시된 것 같은 온 백색 광을 생성하는데 사용될 수 있다. 환언하면, 일 측면에서, BSY LED(25)들은 섹션들 I, II 그리고/또는 III 중 어느 하나에 배치될 수 있고 다른 섹션들 I, II 그리고/또는 III에 배치된 적색 LED(25)들과 조합될 수 있다. 일 측면에서 섹션들 I 그리고/또는 III 은 주로 적색 LED(25)들을 포함할 수 있고, 섹션 II는 주로 BSY LED(25)들(즉 충진 물질(40) 아래에 배치된 주로 청색 LED들)을 포함할 수 있다. 하지만, 하나 또는 그 이상의 섹션 I, II, III 내의 LED(25)들의 임의의 색상 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어 주로 청색 LED(25)들이 적색 형광체 아래에 배치될 수 있고 즉 임의의 다른 조합의 LED 색상들 그리고/또는 형광체들이 사용될 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 LED 장치들은 다양한 조명 제품 적용에 유용한 원하는 색점(예를 들어, 온 백색, 냉 백색 등)을 달성하는데 유리하다.
LED 장치(110)는 하나의 방출 영역(16)(예를 들어 하나의, 실질적으로 원형인 방출 영역) 또는 하나 이상의 방출 영역(16)을 포함할 수 있다. 특히 LED 장치(110)는 LED 장착 표면(예를 들어 전도성 패드(30), 도 18) 주위에 유지 물질(14)을 제공(분배)하는 것에 의해 쉽게 제조될 수 있는 균일한 광학 원(예를 들어 방출 영역(16))을 포함할 수 있다. 더욱이, 방출 영역(16)의 하나 또는 그 이상의 섹션(예를 들어 섹션들 I, II, III)은 그 사이에 유지 물질(14)을 분배(제공)하는 것에 의해 쉽게 형성될 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 장치들은, 부분적으로 하나 또는 그 이상의 섹션에 의해 생성될 수 있는 다른 색점들을 갖는 장치들을 제공하는 것에 의해서 다양한 광 제품 적용을 가능하게 하면서도, 특히 단일 부품(구성요소)를 요구하는 광 제품의 제조 공정을 단순화할 수 있다.
일 실시 예에서, 장치(110)는 임의의 개수의 일반 조명에 적합하고 전술한 범위 또는 서브-범위의 전압에서 동작하는데 적합한 고 전압 장치들을 제공하기 위해서 직렬로 전기적으로 연결된 7개의 LED(25)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치(110)는 대략 40볼트 및 300볼트 범위 내의 임의의 서브-범위에서 동작할 수 있는 예를 들어 대략 50볼트 또는 그 이상에서, 대략 100볼트 또는 그 이상에서, 대략 200볼트 또는 그 이상에서, 대략 피크-AC 전압 또는 그 이상에서 동작할 수 있는 고 전압 장치를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 섹션들 I, II, II은 서로 직렬로 전기적으로 연결된 7개의 주로 적색의 LED(25)를 포함하여 LED 적색 열을 형성할 수 있다. 일 측면에서, 섹션들 I, III의 LED 열들은 섹션 II의 주로 BSY LED들에 직렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 측면에서, 섹션들 I, III의 LED 열들은 섹션 II의 청색 LED와 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 섹션 II는 직렬로 전기적으로 연결된 전기적으로 연결된 대략 74개의 LED(25)를 포함할 있고 그에 따라 BSY 열을 제공한다. BSY 열은 섹션들 I, III의 주로 적색 열들에 전기적으로 직렬로 또는 병렬로 연결될 수 있다. 섹션들 I, II, III의 LED(25)들이 전기적으로 직렬로 연결된 경우, 각 섹션에서 LED(25)들 사이의 와이어본드(26)는, 각 섹션을 나누는 유지 물질(14)을 통과하여 하나 이상의 섹션의 LED들에 전기적으로 연결된다. 일 측면에서, 섹션들 I, II, III의 LED(25)들은 하나의 외부 정전류원에 연결될 수 있고 여기서 전류는 전술한 부착 표면(18)들을 경유하여 각 섹션 I, II, III 내의 LED(25)들에 제공된다. 다른 측면들에서, 섹션들 I, III의 LED(25)들은 부착 표면(18)을 경유하여 외부 전류원으로부터 전류를 받을 수 있고, 반면 섹션 II의 LED(25)들은 그것에 인접한 부착 표면(112)을 경유하여 외부 전류원으로부터 전류를 받을 수 있다. 일 측면에서, 제어 회로(예를 들어 도 22)가, 전체 열의 색상 조율 그리고/또는 색점 제어를 위해, 각 열 내의 하나 또는 그 이상의 청색 또는 적색 LED에 대한 전류를 바이패스(bypass), 션트(shunt) 또는 단락시킬 수 있다.
부착 표면들(18)(112)은 임의의 적절한 형태(구성), 크기, 형상, 그리고/또는 위치를 포함할 수 있다. 부착 표면들(18)(112)은 하나 또는 그 이상의 표면 쌍을 포함할 수 있고 그때 각 쌍은 + 전극에 대응하는 제1 표면과, - 전극에 대응하는 제2 표면을 포함하며, 외부 전원에 연결될 때 이들을 통해서 전류 또는 신호가 전달될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 전기적으로 전도성이 와이어(미도시)가, 용접될 때, 납땜될 때, 크림프(cripm)될 때, 또는 무납땜(solder free) 기밀(gas-tight) 연결체(예를 들어 절연체 변위 연결체 IDC(insulation displacement connector), 클램프, 크림프, 또는 임의의 다른 무납땜 연결체)를 사용하여 부착될 때, 또는 업계에 알려진 적절한 부착 방법으로 부착될 때, 부착되어 부착 표면들(18)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전류 또는 전기적 신호는 부착 표면(18) 그리고/또는 부착 표면(112)에 전기적으로 연결되도록 구성된 외부 와이어들(미도시)로부터 LED 장치 내로 이어서 방출 영역(16)으로 흘러 광 출력을 가능케 할 수 있다. 부착 표면들(18)(112)은 제1 전도성 트레이스(33) 및 제2 전도성 트레이스(34)와 전기적으로 통신을 할 수 있고 따라서 이 트레이스들(33)(34)에 전기적 연결체들을 통해서 전기적으로 연결될 수 있는 LED(25)들과 전기적으로 통신을 할 수 있다. 전기적인 연결체들은 와이어본드(26)들(도 18)을 또는 전도성 트레이스들(33)(34)에 전기적으로 연결하기 위한 다른 적절한 부재들을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 장치(110)의 서브마운트(12)는 발광 장치들 예를 들어 LED들이 장착 그리고/또는 부착될 수 있는 임의의 적절한 서브마운트 또는 기판을 예를 들어 PCB, MCPCB, 외부 회로 또는 다를 적절한 서브마운트 또는 기판을 포함할 수 있다. 방출 영역(16)은 서브마운트(12)와 전기적으로 그리고/또는 열적으로 통신을 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 방출 영역(16)은 충진 물질(40(도 7, 도 18)을 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 충진 물질(40)은 임의의 적절한 발광에 적절한 양의 예를 들어 원하는 바의 임의의 다른 색점의 방출 또는 백색 광 전환에 적합한 양의 미리 결정된 또는 선택된 양의 형광체 그리고/또는 루미포르를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 충진 물질(40)은, 인지된 백색 광 또는 임의의 적절한 그리고/또는 바람직한 광의 파장이 인식되도록, 다수의 LED(25)로부터 방출되는 광과 상호작용을 할 수 있다. 봉지재 그리고/또는 형광체의 임의의 적절한 조합이 사용될 수 있고, 원하는 광 방출로 이어지도록 다른 형광체들의 조합이 사용될 수 있다. 일 측면에서, 충진 물질(40)은, 원하는 색도, 색 온도, 연색지수, 또는 다른 광학 특성을 얻기 위해, 주로 청색 LED(25)(예를 들어 BSY LED)과 상호작용하는 형광체를 갖는 봉지재를 포함할 수 있다.
유지 물질(14)을 배치한 후에, 충진 물질(40)이 유지 물질(14)의 하나 또는 그 이상의 내벽 사이의 공간 내에 임의의 수준(level)으로 충진될 수 있다. 예를 들어, 충진 물질(40)은 유지 물질(14)의 높이와 동일한 수준으로 채워질 수 있고 또는 유지 물질(14)의 높이 보다 높은 또는 낮은 임의의 수준으로 채워질 수 있다. 충진 물질(40)의 표면은 평탄할 수 있고 또는 볼록 또는 오목 같이 적절한 형태로 곡면일 수 있다.
계속해서 도 16을 참조하면, LED 장치(110)는, 전반적으로 20으로 표시되고 외부 기판 혹은 외부 표면에 대한 LED 장치(110)의 부착을 촉진하기 위해 서브마운트(12)를 통과해 배치될 수 있는 또는 서브마운트(12)를 적어도 부분적으로 통과할 수 있는 적어도 하나의 개구 또는 구멍을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 나사가 장치(110)를 다른 부재, 구조 또는 기판에 고정하기 위해 적어도 하나의 구멍(20)을 통과해 삽입될 수 있다. LED 장치(110)는 주어진 LED 장치의 어떤 측의 전기적인 극성을 표시하기 위한 표시 기호 혹은 심볼을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 심볼(22)은 + 전극 단자를 포함하는 측을 표시하는 "+" 기호를 포함할 수 있다. 제2 심볼(23)은 - 전극 단자를 포함하는 측을 표시하는 "-" 기호를 포함할 수 있다. LED 장치의 전기적인 그리고/또는 열적인 특성을 테스트하기 위한 하나 또는 그 상의 테스트 점(15)이 장치의 + 측 또는 - 측에 인접하여 배치될 수 있다. 일 측면에서, 테스트 점(15)은 - 측에 인접하여, 즉 LED 장치의 단자에 배치될 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 고 전압 LED 장치들에 대한 또 다른 구현 예들을 도시한다. 도 17a는 전반적으로 120으로 표시되고, 전술한 바와 같은 장치들 예컨대 장치(110)와 형태 및 기능에 있어서 두 섹션을 가지는 것을 제외하고 유사할 있는 고 전압 장치를 도시한다. 일 측면에서, 장치(120)는 서브마운트(12), 이 서브마운트(12) 위에 배치된 방출 영역(16), 그리고 이 방출 영역(16) 주위에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질(14)을 포함한다. 방출 영역(16)은, 고 전압 LED 장치를, 예를 들어 전술한 바와 같이 40볼트 또는 그 이상의 전압에서 동작가능한 LED 장치를 제공하기 위해서 직렬로 연결된 하나 또는 그 이상의 LED(25)를 포함할 수 있다. LED(25)들은 전술한 바와 같은 충진 물질(40) 아래에 배치되고 하나 또는 그 이상의 패턴에 전기적으로 연결되어 전술한 바와 같은 배열을 형성할 수 있다. 특히, 방출 영역(16)은 충진 물질(40)에 의해 선택적으로 덮일 수 있는 물리적으로 분리된 하나 또는 그 이상의 LED들의 섹션 또는 영역을 포함할 수 있다. 각 섹션의 LED(25)들은 예를 들어 다른 색점들, 예를 들어 제1 섹션 I은 제1 색점의 하나 또는 그 이상의 LED의 그룹을 포함하고, 제2 섹션 II 은 제2 색점의 하나 또는 그 이상의 LED(충진 물질의 아래에 배치됨)의 그룹을 포함할 수 있다. 섹션들 I, II의 LED(25)들은, 동일한 열의 인접한 LED(25)들이 서로 다른 색상을 포함할 수 있도록, 직렬로 전기적으로 서로 연결되어 고 전압 LED들의 배열을 생성할 수 있다. 예를 들어 섹션 I은 주로 적색 LED(25)들을 포함할 수 있는 섹션 II의 LED들과 전기적으로 직렬로 연결된 주로 BSY LED(25)들을 포함할 수 있다. 설명의 목적으로서, 장치들은 하나 이상의 LED 섹션을 갖는 것으로(예를 들어 장치(120)) 또는 둘 이상의 LED 섹션을 갖는 것으로(예를 들어 장치(110)) 도시되었다. 하지만, 임의의 개수의 물리적으로 분리된 섹션들을 갖는 장치들이 사용될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 각 섹션은 물리적으로 분할될 뿐만 아니라, 전기적으로 그리고/또는 열적으로 분리될 수 있다.
도 17b는 125로 표시된 고 전압 LED 소자를 도시한다. 도 16 및 도 17a에 도시되고 개시된 바와 같이, 장치(125)는 서브마운트를 포함할 수 있다. 이 서브마운트는 그 위에 배치된 적어도 하나의 광 방출 영역과, 이 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 구비하는데, 이 유지 물질은 광 방출 영역의 제1 섹션을 제2 섹션으로부터 물질적으로 분리한다. LED 장치(125)는 도 16 및 도 17a에 개시된 전술한 바와 같은 장치들(110)(120)과 비슷하지만, 이 장치(125)는 하나 또는 그 이상의 다른 색상의 LED들의 조합 그리고/또는 다른 색상의 광을 방출하도록 구성된 충진 물질을 갖는 하나 또는 그 이상의 물리적으로 분리된 섹션 포함한다. 예를 들어, 제1 섹션 I은 제1 색상의 LED(충진 물질(40) 아래에 배치됨)와, LED에서 방출되는 광에 의해 활성화될 때 제1 색상의 광을 방출하도록 구성된 형광체를 포함하는 제1 충진 물질(40)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 섹션 I은 BSY LED들(예를 들어 주로 청색 LED들 및 주로 황색 형광체)을 포함할 수 있다. 제2 섹션 II은 제2 색상의 LED(충진 물질(40) 아래에 배치됨)와, LED에서 방출되는 광에 의해 활성화될 때 제2 색상(제1 색상과 다른 색상)의 광을 방출하도록 구성된 형광체를 포함하는 제2 충진 물질(40)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 섹션 I은 BSY LED들(예를 들어 주로 청색 LED들 및 주로 황색 형광체)을 포함할 수 있다. 제3 섹션 III은 제3 색상의 LED(충진 물질(40) 아래에 배치됨)와, LED에서 방출되는 광에 의해 활성화될 때 제3 색상(제2 색상 및 제3 색상과 다른 색상)의 광을 방출하도록 구성된 형광체를 포함하는 제3 충진 물질(40)을 포함할 수 있다. 대안으로서, 섹션들 I, II 그리고/또는 III 은 LED들 그리고/또는 충진 물질(40)을 포함할 수 있는데, 이때 충진 물질(40)은 동일한 색상의 광 그리고/또는 세 개 이하의 다른 색상 예를 들어 2개의 색상의 광을 방출하도록 구성된다. 즉, 섹션들 I, III(또는 I, II 또는 II, III)은 제1 색상의 LED와, LED가 방출하는 광에 의해 활성화될 때 제1 색상의 광을 방출하는 충진 물질을 포함할 수 있고 나머지 섹션은 제2 색상의 LED와, LED가 방출하는 광에 의해 활성화될 때 제2 색상의 광을 방출하는 충진 물질을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 섹션들 I, II, III은 동일한 제1 색상의 LED와, 서로 다른 제1, 제2, 제3 색상의 광을 방출하는 형광체를 포함하는 충진 물질을 포함할 수 있다. 즉, 섹션들 I, II, III 각각은 주로 청색 LED를 포함할 수 있고 여기서 섹션 I은 주로 황색 형광체를, 섹션 II는 주로 적색 형광체를, 섹션 III은 주로 녹색 형광체를 포함한다. 또 다른 측면에서, 섹션들 I, II, III은 다른 색상의 LED와, 동일한 제1 색상의 충진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 섹션들 I, II, III은 각각 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED를 포함하고, 각 섹션은 주로 황색 형광체를 포함한다. 설명의 목적으로, 3개의 섹션이 도시되었으나, 둘 그리고/또는 셋 이상의 다른 섹션이 또한 사용될 수 있다.
유지 물질(14)은 물리적으로 섹션들 I, II, III을 분리한다. 섹션들 I, II, III은 또한 전기적으로 그리고/또는 열적으로 분리될 수 있다. 섹션들 I, II, III의 LED들(충진 물질(40) 아래에 배치됨)은 하나 또는 그 이상의 다른 색상들, 예를 들어 여기에 한정되는 것은 아니며, 청색, 청록색, 녹색, 황색, 적색, 오렌지색, 그리고/또는 임의의 적절한 색상 및 파장 범위를 갖는 고체 상태 에미터들의 조합을 포함할 수 있다. 대안으로 섹션 I의 LED들은, 섹션 II 그리고/또는 III의 하나 또는 그 이상의 열에 병렬로 전기적으로 연결된, 하나 또는 그 이상의 열을 포함할 수 있다. 어떠한 열의 조합 그리고 병렬 배열도 가능하다.
충진 물질(40)은 LED 방출의 적어도 일부분을 흡수하여 다른 파장의 광을 방출하도록 마련된 하나 또는 그 이상의 형광체를 포함할 수 있다. LED 방출은 장치로부터의 방출이 LED로부터의 광 및 하나 또는 그 이상의 형광체로부터의 광의 조합을 포함하도록 완전히 또는 단지 부분적으로만 흡수될 수 있다. 황색, 녹색, 적색 그리고/또는 적색/오렌지색 광을 방출하도록 구성된 형광체는 본 명세서에 설명된 장치들에 사용될 수 있다. LED들 및 형광체들의 조합은 백색 광 전환에 즉, 백색으로 인지되는 광을 생성하는데 사용될 수 있다.
도 18은 도 17a의 선 18-18을 따라 절단했을 때의 장치(120)의 단면도이다. 도 18에 도시된 것 같이, 섹션 I의 LED(25)들은 섹션 II의 LED(25)들에 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 섹션 I의 LED들은 섹션 II의 LED들에 직렬로 전기적으로 연결된 제1 색점을 포함할 수 있다. 즉, 다른 색상의 LED들이 직렬로 함께 연결될 수 있고 동일한 정전류원(미도시)에 의해서 구동될 수 있다. 일 측면에서, 직렬로 LED(25)들을 연결하는 와이어본드(26)들이 인접하는 LED(25)들을 직렬로 전기적으로 연결하기 위해 물리적으로 각 섹션으로 분리하는 유지 물질(14)을 통과하여 신장할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 섹션 I은 충진 물질(40) 아래에 배치되지 않고 그리고/또는 충진 물질(40) 내에 포함되지 않은 2개의 LED(25)를 포함한다. 섹션 I의 LED(25)들을 연결하는 와이어본드(25)들은 섹션 II의 인접 LED들에 연결되기 전에 유지 물질(14)의 일 부분을 통과해 신장할 수 있다. 또 다른 측면에서, 섹션 II의 LED(25)들은 충진 물질(40) 아래에 배치되어 충진 물질(40) 안에 배치된 형광체들을 여기시키는 주로 BSY LED(25)들을 또는 주로 청색 LED(25)들을 포함할 수 있다. 도 18에 도시된 것 같이, 섹션들 I, II 내의 LED(25)들은 하나의, 균일한 전도성 패드(30) 위쪽에 장착될 수 있다. 다른 측면에서, 동일한 그리고/또는 다른 섹션들의 LED(25)들은 하나 이상의 전기적으로 분리된 부분을 갖는 전도성 패드(30) 그리고/또는 하나 또는 그 이상의 인접 전도성 패드(30)(도 27a) 위에 장착될 수 있다. 다른 색상의 LED(25)들이 직렬로 전기적으로 연결되기 때문에, 그 열은 원하는 색점을 유지하기 위해서 서로 다른 온도 보상 그리고/또는 다른 보상이 필요할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(도 24)가 사용되어 아래에서 더 설명되겠지만, 하나 또는 그 이상의 바이패스 회로 또는 션트 회로를 통해서 하나 또는 그 이상의 LED에 대한 전류를 조정할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 서브마운트(12)는 코어층(38), 유전층(36) 그리고 전술한 바와 같이 전도성 성분을 포함할 수 있다. 설명의 목적으로, 서브마운트(12)는 예를 들어 미네소타 찬하산의 버퀴스트 회사가 제조 판매하는 MCPCB를 포함할 수 있다. 하지만, 임의의 적절한 서브마운트(12)가 사용될 수 있다. 코어층(38)은 전도성 금속층, 예를 들어 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 유전층(36)은 전기적으로 절연성이지만은 서브마운트(12)를 통한 열 소멸을 돕기 위해서 열적으로는 전도성인 물질을 포함할 수 있다. 전도성 성분은 전도성 트레이스들(33)(34) 사이에 배치된 적어도 하나의 전도성 패드(30)를 포함할 수 있다. 전도성 성분은 전기적으로 그리고 열적으로 전도성인 구리층을 포함할 수 있으며 이 구리층은 대략 0.5 내지 6 온스(oz) 두께(즉 대략 17.5 내지 210㎛)이다. 구리 성분을 위한 임의의 서브-범위의 두께가 사용될 수 있으며 예를 들어 17.5 내지 35㎛; 35 내지 70㎛; 70 내지 105㎛; 105 내지 140㎛; 140 내지 175㎛; 175 내지 210㎛ 두께의 구리층이 사용될 수 있다.
도 19는 전반적으로 130으로 표시된, 외부 구동 회로 위에 배치되고 상기 외부 구동 회로에 장착된, LED 장치(110)의 구현 예를 도시한다. 전류 Iin, Iout 는 화살표에 의해 표시된 것 같이, 외부 전원 또는 회로로/로부터 전류를 흘릴 수 있다. LED 장치(110)는 나사, 클립, 또는 볼트 같은 고정 부재(132)를 통해서 구동 회로에 고정 장착될 수 있다. 고정 부재(132)는 LED 장치(110)를 구동 회로(130)에 고정 유지할 수 있다. LED 장치(110)는 부착 표면(18) 그리고/또는 부착 표면(112)에 대한 납땜, 크림프, 클램프 또는 다른 방식에 의한 연결을 통한 전기적인 와이어(134)에 의해 구동 회로(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 측면에서, 전기적인 와이어(134)는, 섹션들 I, III(예를 들어 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 점선 52)에 배치된 LED(25)들에 전류를 공급하기 위해 부착 표면(18)들에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 섹션들 I, III은 부착 표면(18)들을 통해 전류를 수신하도록 구성된 LED(25)들의 제1 열 및 제2 열을 포함할 수 있고, 섹션 II는 부착 표면(112)들을 통해 전류를 수신하도록 구성된 제3 열을 포함할 수 있다. 부착 표면(112)들은 전술한 바와 같은 부착 표면(18)과 같이, 트레이스들(330(34)과의 사이에 전기적인 신호의 통신을 위한 반대 극성을 갖는 한 쌍의 표면을 포함할 수 있다. 다른 측면에서, 각 섹션 I, II, III은 직렬로 전기적으로 연결되어 하나의 정전류원을 통해서 부착 표면(18)들을 경유하여 전류를 수신하도록 구성된 LED(25)들의 하나의 열을 형성할 수 있다.
도 20은 전반적으로 140으로 표시된 LED 장치의 구현 예를 도시한다. LED 장치(140)는 동일한 기판 또는 서브마운트 위에 구비된 전기적은 구동기 구성요소들을 갖는 LED 장치를 포함할 수 있다. 즉, LED 장치(140)는 하나의 장치 또는 하나의 서브마운트 위에 장치(110) 및 구동 회로(130)의 특성을 나타내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, LED 장치(140)는 그 위에 방출 영역(16)과 하나 또는 그 이상의 전력 구동 요소(144)가 배치될 수 있는 서브마운트(142)를 포함할 수 있다. 전력 구동 요소(144)들은 전도성 트레이스들(도 8)을 통해서 방출 영역(16)에 배치된 LED(25)들에 전류를 공급할 수 있다. 전력 구동 요소(144)들은 서브마운트(142) 위의 바깥에 노출된, 내에 안에 노출된 그리고/또는 이 둘의 조합으로 노출된 전기적인 트레이스들을 통해서, 트레이스들(33)(34)과 전기적으로 통신을 할 수 있다. 방출 영역(16)은 선택적으로 충진 물질(40)(보이지 않음, 도 18 참조) 아래에 배치된 LED(25)들의 하나 또는 그 이상의 섹션 I, II, III을 포함할 수 있다. 섹션들 I, II, III은 물리적으로 그리고/또는 전기적으로 서로 분리되고, 각 섹션은 실질적으로 동일한 그리고/또는 다른 색점의 LED들을 포함할 수 있다. 유지 물질(14)은 방출 영역(16) 주위에 배치될 수 있고, 물리적으로 섹션들 I, II, III으로 분할 수 있다. 일 측면에서, 유지 물질은 LED(25)들을 포함하는 영역 장착 영역을 갖는 서브마운트(142)보다 큰 그리고/또는 작은 임의의 치수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 점선 RM 은 유지 물질(14)에 대한 또 다른 가능한 위치를 가리킨다. 전반적으로 20으로 표시된, 하나 또는 그 이상의 개구 또는 구멍이 구동 요소(144)들을 갖는 장치(140)를 조명 기구 그리고/또는 부품에 부착하기 위해 기판(142)에 배치될 수 있다.
도 21은 도 20의 점선 RM 에 의해 표시된 것 같이 분배된 유지 물질(14)을 도시한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 전력 구동 요소(144)는 유지 물질(14) 아래에 배치될 수 있다. 전력 구동 요소(144)는 장치(140)가 방출하는 광을 차단, 흡수 그리고/또는 간섭할 수 있는 흑색을 나타낼 수 있다. 그에 따라, 유지 물질이 광 방출의 차단 그리고/또는 간섭을 방지하는 하나 또는 그 이상의 요소(144) 위에 배치될 수 있다. 전력 구동 요소(144)는 예를 들어 저항, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터, 다이오드 그리고/또는 다른 구성요소 또는 베어-다이 칩(bare-die chip) 같이, 전기적인 회로에 사용되는 적절한 전기적인 구성요소를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 그리고 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 전력 구동 요소(144)는, 방출 영역(16) 내에 배치된 하나 또는 그 이상의 LED(25)와 전기적으로 통신을 하고 제공되는 전류를 제어하기 위해 방출 영역(16)이 배치된 것과 같은 서브마운트(142)에 배치된 제어 회로(예를 들어 도 22 내지 도 24)의 부분들을 포함할 수 있다.
일 측면에서, 섹션들 I, II, III은 동일한 열 그리고/또는 다른 열들에 전기적으로 직렬로 연결된 BSY LED(25) 및 적색 LED(25)의 조합을 포함할 수 있다. 다른 색상들(예를 들어 주로 녹색, 황색, 호박색 그리고/또는 오렌지색)의 LED(25)들이 또한 다른 색상들 예를 들어 주로 적색 그리고/또는 청색 LED(25)들과 같은 열 내에 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 색상(예를 들어 주로 적색 및 청색)의 LED(25)들의 조합들이 직렬 및 병렬 배열의 조합으로 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 주로 적색을 발하는 LED(25)들이, 하나의 열에서 그리고/또는 병렬로 전기적으로 연결된 다른 열들에서 주로 청색을 발하는 LED(25)들과 서로 섞일 수 있다. 일 측면에서, 주로 적색의 LED(25)들이 장치(140)의 하나 또는 그 이상의 섹션들 I, II, III의 가장자리에 (예를 들어 가장 바깥 LED) 배치될 수 있고, 주로 청색 LED(25)들이 장치(140)의 하나 또는 그 이상의 섹션들 I, II, III의 중앙에 배치될 수 있다. 일 측면에서, 주로 적색의 LED(25)들은 충진 물질(40) 없이 섹션들 I, III에 배치될 수 있고(도 18), 주로 청색 LED(25)들은 중진 물질 아래에 배치된 섹션 II 에 배치될 수 있으며(도 18), 이에 따라 전체로서 청색 이동 황색(BSY)으로 알려진 LED를 형성할 수 있다.
또 다른 측면에서, 주로 적색의 LED(25)들이 장치(140)의 하나 또는 그 이상의 섹션들 I, II, III의 중앙에 배치될 수 있고, 주로 청색 LED(25)들이 장치(140)의 하나 또는 그 이상의 섹션들 I, II, III의 가장자리에(예를 들어 가장 바깥 LED)에 배치될 수 있다. 또 다른 측면에서, 주로 적색 LED(25)들은 충진 물질(40) 아래의 임의의 섹션 I, II, III에 배치될 수 있고 형광체들이 적색 광을 확산하도록 하여 색상 균일도를 향상시킬 수 있다. 다른 측면에서, 주로 LED(25)들이 도시된 바와 같이 충진 물질(40)에 의해 덮이지 않은 섹션들에 배치될 수 있다. 섹션들 I, II, III은, 와이어본드(26)들이 한 섹션에서 다른 섹션으로 유지 물질(14)을 통과해 신장하는, 직렬로 전기적으로 연결된 LED(25)들의 하나의 열(예를 들어 도 18)을 포함할 수 있고, 또는 각 섹션 I, II, III은, 각 열(예를 들어 제1 섹션 I의 제1 열, 제2 섹션 II의 제2 열, 제3 섹션 III의 제3 열)이 병렬로 전기적으로 연결되는, 전기적으로 직렬로 연결된 하나의 LED 열을 포함할 수 있다. 선택적으로 섹션 I, II 그리고/또는 III의 각각은 선택적으로 도시된 바와 같이 하나 이상의 LED 열을 포함할 수 있다(예를 들어 LED 열 6개를 포함하는 제2 섹션 II).
도 1 내지 도 21에 도시된 장치들은 이하에서 설명될 발명의 주제의 추가 구현 예들을 위한 문맥(context)을 제공하기 위해서 설명되었으며, 예를 들어 그 같은 발광 장치들은 이하에서 더 설명되듯이 하나 또는 그 이상의 제어 회로를 포함할 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 주로 적색 LED들이 고 전력 주로 청색 LED(예를 들어 BSY 구성에서 구현된 것 같이)와 조합으로 사용될 때, 예를 들어 조광 제어 하에서, 일정한 색점에서 그 같은 조합의 총계 방출을 유지하는 것과 그리고/또는 색점 영역 내에서 총계 방출을 이동하는 것은 도전과제일 수 있다. 청색 LED들이 발하는 열은 적색 LED들의 온도를 증가시켜 적색 LED들이 그 효율의 상당 부분(예를 들어 40~50%)을 잃도록 할 수 있다. 따라서, LED들에 대한 전류가 온도 증가에 따라 변화될 필요가 있다. 구동기 디자인을 간소화하고 효율을 향상시키기 위해서, 직렬로 연결된 LED들의 구동을 위한 단일 전류원을 구현하는 것이 유용하다. 적색 LED 및 청색 LED에 함께 전력을 공급하는 단일 전류원은 열에서 각 에미터가 전형적으로 동일한 양의 전류를 받기 때문에 색 조절 문제를 야기할 수 있다. LED들의 전류 또는 온도가 변하면, 색상도 또한 변할 것이다. 그렇기 때문에, 아래에 더 설명하는 바와 같이, 제어 회로가 마련되어 전류를 조절하고, 온도들의 범위에 걸쳐 또는 다양한 제어 입력에 응해서 실질적으로 동일한 색상 또는 색 온도로 여러 LED의 총계 출력 방출을 유지할 수 있다. 다른 측면들에서, 여러 LED의 총계 출력 방출을 특정 색 영역 내에 예를 들어 다양한 제어 입력에 응해서 조광 보상을 제공하기 위해 이동하는 것이 바람직할 수 있다. 아래에 설명되는 것 같이, 다양한 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력 또는 사용자 조정 제어 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 구현 예에서, 이 같은 제어 회로는 선택적으로 감지 요소로부터 입력을 받고(예를 들어 온도, 전류, 광, 그리고/또는 사용자 조정을 감지하도록 구성되고), 하나 또는 그 이상의 제어가능한 바이패스 회로들 또는 션트 배열을 통해서 장치 내의 전류를 조절할 수 있다. 바이패스 회로들 또는 션트 배열은 감소하기 위해서 하나 또는 그 이상의 제1 LED에서 전류를 끌어내어 제1 LED의 광 출력을 감소시키고 그 전류를 하나 또는 그 이상의 제2 LED에 공급하여 제2 LED의 전류를 증가시킨다. 즉, 바이패스 회로 또는 션트 배열은 동일한 장치에서 하나 또는 그 이상의 LED의 전류를 감소시키면서 하나 또는 그 이상의 다른 LED의 전류를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제어 회로는 자립하는(self-contained), 색 조율된 LED 장치를 제공할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 제어 회로는 색 온도가 플랑키안 궤적을 따르도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 색 온도를 플랑키안 궤적의 적어도 7단계 또는 10단계 맥아담 타원 내에 있게 할 수 있다. 더 구현 예들에서, 제어 회로는, 80%보다 큰 연색지수를 유지하면서, 다수의 LED가 생성한 색 온도가 대략 6500K에서 약 1500K 범위에 걸쳐 전체 전류에 응해 변하도록 할 수 있다. 또 다른 구현 예들에서, 제어 회로는, BSY 발광 장치에 직렬로 연결된 적어도 하나의 주로 적색 LED를 통과하는 전류에 비해서 적어도 하나의 주로 BSY LED를 통해서 흐르는 전류를 감소시키도록 구성될 수 있다. 아래에서 더 설명되는 것 같이, 제어 회로는 제1 단자 및 제2 단자 사이에서 흐르는 전체 전류의 변동에 응하여 열에 의해 생성된 색 온도를 변경하도록 구성될 수 있다.
도 22a는 전반적으로 150으로 표시된 제어 회로의 일 구현 예를 위한 회로 다이어그램이다. 제어 회로(150)는, 이른바 조광 보상을 제공하기 위해서, 출력 색상 또는 색 온도를 이동하도록 하나 또는 그 이상의 LED에 대한 전류를 바이패스 또는 션트 하도록 구성될 수 있다. 제어 회로(150)는 또한 온도 증가가 하나 또는 그 이상의 다른 LED에 영향을 주는 곳에서 발광 장치의 총계 색 온도를 유지하도록 하나 또는 그 이상의 LED에 대한 전류를 바이패스 하도록 구성될 수 있다. 전류 바이패스 요소들 및 전류 션트 요소들은 예를 들어 미합중국 특허 공개 번호 2011/0068720 그리고/또는 2011/0068696에 개시되어 있고 동 특허 공개 문헌의 개시내용 전체는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 예를 들어, 일 측면에서 조광 보상은 제어 입력(예를 들어 전류(I), 온도(T), 광(L) 그리고/또는 사용자 조정 제어 입력(U))이 0이 아닌 미리 결정된 역치 아래로 내려갈 때마다 실질적으로 동일한(예를 들어 백열등 유사) 색상 또는 색 온도를 유지함을 포함할 수 있다. 다른 구현 예들에서, 조광 보상은 제어 입력 전류가 미리 결정된 역치 아래에 머무르는 한 제어 입력 전류의 변동에 대해서 이동된 영역(shifted regime)(예를 들어 백열등 유사) 내에 색상 또는 색상 온도를 의도적으로 변동함을 포함할 수 있다.
제어 회로(150)는 여러 제어 입력(예를 들어, U, L, I, T)에 응해서 스위치(154)를 제어할 수 있는 제어기(152)를 포함할 수 있다. 제어 입력 U은 보정 단계에서 제공될 수 있는 사용자 조정 제어 입력에 대응한다. 제어 입력 L은 LED 또는 몇몇 다른 광원의 광 출력에 대응한다. 즉, 하나 또는 그 이상의 LED가 광 출력 또는 효율에서 증가 또는 감소할 때, 전류가 LED들 열에서 하나 또는 그 이상의 LED에 대해 바이패스될 수 있다. 제어 입력들 I, T은 각각 LED(156) 그리고/또는 LED들의 열의 전류 및 온도에 각각 대응한다. 제어 회로(150)는 U, L, I 그리고/또는 T의 변동에 대해서 원하는 색점을 달성하고 그리고/또는 그 색점을 유지하는데 사용될 수 있다. 일 측면에서, 제어기(152)는 U, L, I 그리고/또는 T의 변동에 응해서 색점을 유지시키고 그리고/또는 색점을 이동된 영역 내에서 이동하는 색상 제어를 제공하도록, 선택적으로 LED(156)에 대한 전류를 바이패스 그리고/또는 션트 하도록 구성된 펄스폭변조(PWM) 제어기를 포함한다. 제어기(152)는 입력 U, 광 L, 전류 I, 그리고/또는 온도 T의 변동을 나타내는 신호를 수신하는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤서 그리고/또는 다른 프로세서를 포함할 수 있고 수신 신호에 응해서 스위치(154)를 구동하기 위한 PWM 신호를 생성할 수 있다. 제어기(152)는 또한 수신 신호에 응해서 스위치(154)를 구동하기 위한 PWM 신호를 생성하기 위한 메모리 요소를 포함할 수 있다.
계속해서 도 22a를 참조하면, 일정한 전류가 전기적인 단자들 사이에 예를 들어 제1 단자(158) 및 제2 단자(160) 사이에 제공될 수 있다. 일 측면에서, 제1 단자(158)는 음극을 포함할 수 있고, 제2 단자(160)는 양극을 포함할 수 있다. 각 LED(156)는 발광 장치에서 개별 LED의 특성에 기초하여 저항(162)의 값을 선택해서 루멘 출력이 개별적으로 조정될 수 있다. 설명의 목적으로, 하나의 LED(156)가 도시되었지만, 하나 또는 그 이상의 열에서 직렬로 연결된 여러 개의 LED가 사용될 수 있다. 따라서 LED(156)에 제공되는 전체 전류는 저항(162)에 의해 결정될 수 있다. LED(156)에 제공되는 전류는 제어기(152) 당 반응적으로 바이패스 그리고/또는 이동되어 스위치(154)를 열고 그리고/또는 닫는다. 스위치가 닫힐 때, 전류는 스위치(154)를 통과해서 흐르고 시계 방향 화살표로 표시된 바와 같이 LED(156)를 바이패스한다. 즉, 제어 입력들 U, L, I 그리고/또는 T가 변하거나 주어진 역치 아래로 떨어질때, LED 장치(예를 들어 전술한 LED 장치들) 내에서 색점을 유지 그리고/또는 이동하기 위해서, 제어기(152)는 스위치(154)를 경유하여 전류를 바이패스할 수 있다. 설명의 목적으로, 하나의 LED(156)를 바이패스 또는 션트하는 것이 개시되었으나, 하나 또는 그 이상의 LED(예를 들어 여러 LED)를 션트하는 것도 조정 목적을 위해서 가능하다(도 28).
또 다른 측면에서, 제어 회로(150)는 조정가능한 저항 네트워크(예를 들어 저항(162))를 포함할 수 있다. 온도에 대한 함수로서 LED의 스펙트럼 출력을 결정하기 위한 LED(156)에 대한 초기 테스트 후에, 저항(162)이 조정될 수 있다. 바람직하게는 저항(162)은 원하는 반응 특성을 위해서 제어 회로(150)를 조정하는 트리밍(trimming)(예를 들어 레이저 트리밍)에 의해서 조정될 수 있다. 그 같은 테스트및 트리밍은 원하는 반응을 달성하기 위해서 (즉, 제어 회로(150)가 제대로 조정된 것을 확인하기 위해) 반복될 수 있다. 다른 측면들에서, LED 특성은 요소들의 제거에 의해서 예를 들어 트레이스 절단, LED 션트 디자인 그리고/또는 필요에 따라 나중에 션트의 제거 등에 의해서 조정될 수 있다.
도 22b는 제어 회로(150)의 전기적인 특성을 도시하는 그래프이다. 입력(예를 들어, U, L, I 그리고/또는 T)이 변동하면, 제어 회로(150)는 스위치(154)를 활용하여 주어진 LED 장치 내 출력 전압을 유지한다. 예를 들어, 스위칭은 장치 내 전압을 승압(boost)할 수 있고, 이는 제어 입력들 U, L, I 그리고/또는 T의 변동에 응해서 전압을 유지할 수 있다.
도 23은 전반적으로 170으로 장치를 표시하면서, 제어 회로를 포함하는 LED 장치를 도시한다. 전반적으로 172로 표시된 제어 회로가 또한 제어 회로(150)와 비슷하게 이른바 조광 보상을 제공하기 위해 출력 색상 또는 색 온도를 바이패스 그리고/또는 이동하도록 구성될 수 있다. LED 장치(170)는 직렬로 전기적으로 연결된 LED(173)들의 하나 또는 그 이상의 열을 포함할 수 있으며, 각 열은 제1 단자(174) 및 제2 단자(176) 사이에서 병렬로 전기적으로 연결된다. 일 측면에서, 제1 단자는 양극을, 제2 단자는 음극을 포함한다. 설명의 목적으로 두 개의 열이 도시되었지만, 하나 그리고/또는 둘 이상의 열이 사용될 수 있다. 설명의 목적으로, 연속으로 연결된, LED(173)들의 열 2개가 도시되었으나, 장치(170)는 하나의 열을 그리고/또는 둘 이상의 열을 색점에 대한 더 나은 제어를 위해 포함할 수 있다. LED(173)들에 의한 연속으로 연결된 열들 각각은 주 열(primary string) 내에서 또한 병렬로 연결된 둘 또는 그 이상의 LED(173)를 포함할 수 있다(도 28d). 일 측면에서, 두 LED(173)가, 직렬로 연결된 각 LED(173)에 대해서 전기적으로 병렬로 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 LED 열(178)은 BSY LED(173)들을 포함할 수 있고, 제2 LED 열(180)은 주로 적색 LED들을 포함할 수 있다.
제어 회로(172)는 스위치 제어 회로 대신에 다른 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어 그리고 일 측면에서, 제어 회로(172)는 LED(178)들에 의한 제1 열 및 LED(180)들에 의한 제2 열에 각각 직렬로 전기적으로 연결된 가변 저항 바이패스 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로(172)는, 센서(184)로부터 조광 제어 입력의 수신에 응답해서 저항을 증가 그리고/또는 감소시키기 위해서, 제1 저항 R1과 직렬로 전기적으로 연결되고 제어기(182)에 의해 제어되는 제1 트랜지스터 Q1 (예를 들어 양극성 접합 트랜지스터 BJT)를 포함할 수 있다. 저항의 증가 그리고/또는 감소는 제1 LED 열(178)의 밝기를 증가 그리고/또는 감소시킬 수 있다. 제어 회로(172)는 또한 제2 저항 R2과 직렬로 전기적으로 연결된 제2 트랜지스터 Q2를 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터 Q2는 또한 센서(184)로부터의 제어 입력에 응해서 저항의 감소를 통해 제2 열(180)에 대한 전류 바이패스를 위한 제어기(182)에 의해 제어될 수 있다. 제1 트랜지스터 Q1 및 제2 트랜지스터 Q2는 전기적으로 병렬로 연결될 수 있고 따라서 센서(184)가 온도, 전류, 광 또는 다른 입력 변수의 변화를 감지할 수 있도록 센서(184)와 전기적으로 통신을 할 수 있다.
일 측면에서, 센서(184)는 온도 감시 요소 예를 들어 서미스터를 포함할 수 있지만 다른 유형의 센서도 제어 입력을 제어기(178)에 제공하기 위해 사용될 수 있고, 제어기는 그 같은 입력을 사용하여 장치(170)의 색점을 유지 그리고/또는 이동할 수 있다. 예를 들어, 제어기(182)는 센서(184)로부터의 입력에 응답해서 제1 트랜지스터 Q1 그리고/또는 제2 트랜지스터 Q2에 의해 제공되는 저항을 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 열(178)에 제공되는 전류는 IBSY 로 표시되고 제2 열(180)에 제공되는 전류는 IRED 로 표시된다. 센서(184)가 수신하는 조광 제어 입력 그리고/또는 온도 제어 입력에 응해서, 제어기(182)는, 제1 열(178) 그리고/또는 제2 열(180)을 전류 IBSY 또는 전류 IRED 가 바이패스 또는 우회하도록 하여 제1 트랜지스터 Q1 그리고/또는 제2 트랜지스터 Q2가 제공하는 저항을 감소시킴으로써 제1 열(178) 그리고/또는 제2 열(180)의 휘도를 증가 그리고/또는 감소시킬 수 있다.
또 다른 측면들에서, 제어 회로(172)는 조정가능한(trimmable) 저항 네트워크(예를 들어 제1 저항 R1 및 제2 저항 R2)를 포함할 수 있다. 온도에 대한 함수로서 LED의 스펙트럼 출력을 결정하기 위한 LED 열들(178)(180)에 대한 초기 테스트 후에, 저항들 R1, R2이 조정될 수 있다. 바람직하게는 저항들 R1, R2은 원하는 반응 특성을 위해서 제어 회로(172)를 조정하는 트리밍(trimming)(예를 들어 레이저 트리밍)에 의해서 조정될 수 있다. 그 같은 테스트및 트리밍은 원하는 반응을 달성하기 위해서 (즉, 제어 회로(172)가 제대로 조정된 것을 확인하기 위해) 반복될 수 있다. 일 특면에서, 제1 열(178)은 BSY LED들을 포함할 수 있고, 제2 열(180)은 주로 적색 LED들을 포함할 수 있으며, 증가된 온도에서 인화물 기반 LED의 효율 손실을 보상하기 위해서 온도가 증가함에 따라 더 많은 양의 전류가 적색 LED들에 제공될 수 있다. 제어기(182)는 제어 회로(172)의 일 부분으로서 센서(184)에 의해 감지된 온도 변화에 응해서 전류 비율을 조정하기 위한 메모리를 갖는 프로그램가능한 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다.
도 24는 원하는 범위의 동작 온도 또는 센서에 의해 감지된 다른 제어 입력들(예를 들어, 전류, 광, 사용자 입력 등)에 대해서 실질적으로 일정한 색점을 유지하기 위해서, 하나 또는 그 이상의 LED 세트에 대한 전류 공급을 제어하기 위한, 전반적으로 190으로 표시된 제어 회로를 갖는 LED 장치의 회로 다이어그램이다. 일 측면에서, 장치 및 제어 회로(190)는 동일한 서브마운트(예를 들어 도 20) 상에 일체로 배치될 수 있고 또는 제어부들(예를 들어 제어기, 센서 그리고 제어가능한 바이패스 또는 션트)이 별개의 기판 상에 예를 들어 구동 회로의 일 부분으로서 배치될 수 있다(예를 들어 도 19의 참조번호 130). 장치 및 제어 회로(190)는 제1 단자(192) 및 제2 단자(194) 사이에 제공된 전류를 수신하도록 배열될 수 있다. 일 측면에서, 제1 단자(192)는 양극을, 제2 단자(194)는 음극을, 예를 들어, 외부에서 접근 가능한, LED 장치의 부착 표면들 또는 접점들(예를 들어 전술한 표면(18) 그리고/또는 표면(112))을 포함할 수 있다. LED 장치 및 제어 회로(190)는 하나 또는 그 이상의 LED 세트에, 예를 들어 제1 LED 세트(196), 제2 LED 세트(198) 그리고 제3 LED 세트(200)에 제공되는 전류를 제어 입력에 응답해서 제어하도록 구성될 수 있다.
설명의 목적으로 LED 세 세트가 도시되었으나, 하나 또는 그 이상의 세트가 사용될 수 있다. LED 각 세트는 둘 또는 그 이상의 전기적으로 직렬로 연결된 LED를 포함할 수 있다. 제1 LED 세트(196)는 직렬로 전기적으로 연결된 제1 색상의 LED들 예를 들어 BSY LED들을 포함할 수 있다. 제2 LED 세트(198)는 직렬로 전기적으로 연결된 제2 색상의 LED들(주로 적색 LED들)을 포함할 수 있고, 제3 LED 세트(200)는 제2 LED 세트(198)에 직렬로 전기적으로 연결될 수 있고 제2 LED 세트의 LED와는 다른 색상의 LED(예를 들어 BSY LED)들을 포함할 수 있다. 즉, 제2 LED 세트(198) 및 제3 LED 세트(200)는 각각 전기적으로 직렬로 연결된 다른 색상의 LED들을 포함한다. 제1 LED 세트(196)는 제2 LED 세트(198) 및 제3 LED 세트(200)와 각각 전기적으로 병렬로 연결될 수 있다. 어떠한 조합의 LED들의 직렬 그리고/또는 병렬 연결도 가능하다.
도 24에 도시된 바와 같이, LED 세트 각각은 센서(202)와 전기적으로 통신을 할 수 있다. 일 측면에서, 센서(202)는 하나 또는 그 이상의 LED 그리고/또는 LED들의 열에서 온도 변화를 검출하도록 구성되어 그 같은 검출 정보를 제어기(204)와 송수신하도록 구성된 서미스터를 포함할 수 있다. 하지만, 센서(202)는 모든 유형의 제어 입력을 예를 들어 전류, 저항, 온도, 사용자 조정 또는 광에서의 변화를 제어기(204)와 송수신할 수 있다. 제어기(204)는 LED 장치(190)의 색점 또는 색 영역을 유지 그리고/또는 이동시키기 위해 제어가능한 바이패스 회로 또는 션트 회로를 통해서 하나 또는 그 이상의 LED 그리고/또는 LED 세트에 대한 전류를 선택적으로 조정하도록 구성될 수 있다. 제어가능한 바이패스 또는 션트 회로(206)는 스위치, 퓨즈, 트랜지스터, 서미스터, 조정가능한 저항 그리고/또는 가변 저항을 포함하는 제어 요소들을 통해서 LED들에 공급되는 전류를 제어하기 위한 스위치 회로(예를 들어 도 22a), 가변 저항 회로(예를 들어 도 23), 또는 임의의 형태의 회로를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 LED에 대한 전류를 바이패스, 션트 그리고/또는 우회할 수 있는 임의의 적절한 회로가 사용될 수 있다. 일 측면에서, 제어가능한 바이패스 또는 션트(206)는 시계방향 및 반시계방향으로 표시된 방향으로 하나 또는 그 이상의 LED를 바이패스 그리고/또는 우회할 수 있다. 제어기(204)는 센서(202)로부터 출력 신호들을 수신할 수 있고 이에 응해서 LED들에 공급하는 전류를 제어가능한 바이패스 또는 션트 회로(206)를 통해서 제어할 수 있다. 일 측면에서, 제어가능한 바이패스 또는 션트(206)는 센서(202)에 의해 검출된 동작 온도, 전류, 광 변화 그리고/또는 사용자 조정에 대해서 실질적으로 일정한 색점을 유지하는데 사용될 수 있다.
도 25는 전반적으로 210으로 표시된 제어 회로를 갖는 LED 장치의 개략적인 다이어그램이다. LED 장치 및 제어 회로(210)는 각각 제1 단자(212)와 제2 단자(214) 사이에 공급되는 전류를 수신하도록 배열될 수 있다. 제1 단자(212)는 양극을 제2 단자(214)는 음극을 포함할 수 있다. 도 25는 예를 들어 BSY LED, RED LED 그리고 BLUE LED로 표시되고 다양한 색점을 제공하기 위해 직렬 그리고/또는 병렬로 전기적으로 연결된 LED들의 여러 열을 도시한다. 도 25a 내지 도 25d는 도 25에 개략적으로 도시된 BSY LED 열, RED LED 열 그리고/또는 BLUE LED 열의 다양한 전기적인 상호 연결을 도시한다. LED 열들 각각은 하나 또는 그 이상의 제어 입력을 검출하도록 구성된 센서(216)와 전기적으로 통신을 할 수 있다. 센서(216)는 온도, 저항, 전류, 전압, 광 그리고/또는 사용자 조정의 변화를 감지할 수 있다. 센서(216)는 전기 신호들을 제어기(218)와 주고받도록 제어기(218)에 연결될 수 있다. 제어기(218)는 센서(216)로부터 받은 정보에 반응하여 BSY, RED 그리고/또는 BLUE LED 열에 공급하는 전류를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 측면에서, 제어기(218)는 BSY, RED 그리고/또는 BLUE LED들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 열에 대한 전류를 바이패스, 우회 또는 션트하도록 구성될 수 있다.
일 측면에서, 제어기(218)는, 발광 장치에 의해 생성된 광이 색도의 플랑키안 궤적을 실질적으로 따르는 CCT를 갖도록 상대 강도를 변경하기 위해서 BSY, RED 그리고/또는 BLUE LED의 강도를 변경하도록 구성될 수 있다. 그 같은 거동은 발광 장치가 예를 들어 백열 램프의 색 온도 특성과 유사하도록 할 수 있다. 제어기(218)는 밝기 레벨의 범위에 예를 들어 최대 밝기 레벨의 20% 내지 100% 범위의 밝기 레벨에 대응하는 조광 제어 입력의 범위에 대해 상대적으로 일정한 색 온도를 유지하고 밝기 레벨의 낮은 범위에 대해 백열 램프의 거동과 유사하도록 BSY, RED 그리고/또는 BLUE LED 열을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 측면에서, 플랑키안 궤적의 적어도 대략 7 단계 또는 10 단계 맥아담 타원은, 백열 광 그리고/또는 자연 광과 아주 유사한 강도를 갖는 색 온도에서 변화를 생성하기 위해서 BSY, RED 그리고/또는 BLUE LED 열에 대한 전류를 바이패스함으로써 구현될 수 있다.
도 26a 내지 도 26d는 도 25에 도시된 BSY, RED 그리고 BLUE LED 내의 LED들에 대한 다양한 배열 그리고/또는 조합을 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 도 26a는 도 25에 개략적으로 도시된 LED 열들을 도시한다. 일 측면에서, 도 25a의 BSY, RED 그리고/또는 BLUE LED 열은 도 26b에 도시된 것 같은 직렬로 전기적으로 연결된 LED들의 하나의 열을 포함할 수 있다. 다른 측면들에서, 도 26a의 LED들은 도 26c에 도시된 바와 같이 병렬로 전기적으로 연결된 LED들이 직렬 연결된 여러 열을 포함할 수 있다. 또 다른 측면들에서, 도 26a의 LED들은 도 26d에 도시된 바와 같이 직렬 및 병렬로 전기적으로 연결된 여러 LED(220)를 포함할 수 있다. 여기에 개시된 장치들에서 LED(220)들은 임의의 적절한 직렬 그리고/또는 병렬 연결의 조합을 포함할 수 있다. 여기에 개시된 장치들에서 LED(220)들은 직렬 그리고/또는 병렬의 조합으로 전기적으로 연결된 동일한 그리고/또는 다른 색상의 LED(220)들을 포함할 수 있다.
도 27a는 또 다른 측면에 따른 LED 장치들을 도시한다. 예를 들어 도 27a는 LED 장치(예를 들어 전술한 여러 LED 장치)의 방출 영역(16)을 도시한다. 방출 영역(16)은 충진 물질(40)(도 18)의 아래에 선택적으로 배치된 LED(25)를 포함한다. 설명의 목적으로 도 27a는 충진 물질(40)에 의해 덮이지 않은 LED(25)를 도시하지만, LED(25) 위에 배치된 형광물질을 포함하는 봉지재 같은 충진 물질(40)이 사용될 수 있다. 도 27a는 전기적으로 분리된 둘 이상의 전도성 패드(30) 위에 배치된 LED(25)들을 도시한다. 즉, LED(25)들은 LED 기판에서 전위차를 제한하기 위해 전기적으로 분리된 전도성 섬(island) 상에 장착되는 것을 통해서 도시된 것 같이 개별적으로 또는 그룹단위로 전기적으로 분리될 수 있다. 이는 LED 각각의 전압 전위를 증가시킬 수 있고 따라서 각 LED 장치의 전압을 증가시킬 수 있다. 일 측면에서, 서브마운트(12)는 전술한 코어층(38), 유전층(36) 그리고 전도성 트레이스 또는 패드층(30)을 포함할 수 있다. 일 측면에서 코어층(38)은 알루미늄 또는 구리를 포함할 수 있고, 전도성 패드(30)는 유전층(36) 위에 배치된 구리층을 포함할 수 있다. 땜납 마스크(32)는 전도성 패드(30)의 하나 또는 그 이상의 분리된 부분 사이의 간극에 적용될 수 있다. 일 측면에서, 전도성 패드(30)는 땜납 마스크(32)가 유전층(36)에 바로 부착하도록 땜납 마스크(32)가 그 사이에서 흐르도록 측벽을 형성한다. 제1 전도성 패드(30)의 적어도 하나의 LED(25)는 도시된 바와 같이 제2 전도성 패드(30)의 적어도 하나의 LED(25)에 직렬로 연결될 수 있다.
도 27a의 전기적으로 전도성 섬 또는 하나 이상의 분리된 전도성 패드(30)가 도 27b에 개략적으로 도시되어 있다. 도 27b는 제1 LED 그룹 및 제2 LED 그룹을 도시하는데, 제1 LED 그룹에서 각 LED는 A1 내지 A4로 표시되어 있고 제1 전도성 패드(220) 위에 배치되며, 제2 LED 그룹에서 각 LED는 B1 내지 B4로 표시되어 있고 제2 전도성 패드(222) 위에 배치된다. 제1 그룹의 LED들은 제2 그룹의 LED들에 직렬로 그리고/또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 그룹의 적어도 하나의 LED 즉 제1 LED A1는 제2 그룹의 LED 예를 들어 제2 그룹의 제1 LED B1에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적으로 분리된 전도성 패드들을 갖는 LED 장치의 전압은 각 대응하는 열들의 전압 사이쯤 어디에서 부유(float)할 수 있고 따라서 LED 장치 내의 균일도를 증가시킬 수 있다.
도 28은 여기에 개시된 장치들에서 하나 또는 그 이상의 LED의 최적화된 션트를 개략적으로 도시한다. 도 28은 LED 칩들 또는 LED들의 임의의 개수가 션트되도록 하는 이진 형태(binary fashion)로 배열된 하나 또는 그 이상의 션트 S1, S2, S3을 도시한다. 션트는 주어진 회로에서 점(예를 들어 LED) 주위로 전류가 우회 또는 통과하도록 허용하는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 션트 S1, S2, S3는 제어기(232)를 통해 선택적으로 제어되어 전류를, 션트 저항, 스위치, 트랜지스터, 퓨즈, 서미스터, 조정가능한 저항, 가변 저항 그리고/또는 다른 형태의 전류 우회 가능 소자를 통해서, 화살표로 표시된 바와 같은 방향으로 LED(25)들을 우회해서 통과하도록 할 수 있다. 일 측면에서, 제1 션트 S1는 도시된 바와 같이 하나의 LED(230)를 전기적으로 션트할 수 있다. 또 다른 구현 예들에서, 2n 개의 LED(230)가 션트될 수 있다(예를 들어, n은 0이 아닌 정수 즉 2n=2, 4, 8, 16, ..., ). 이는 LED 장치에서 색 조정 그리고/또는 색점 제어 특성을 향상시킬 수 있다. 션트 S1, S2, 그리고/또는 S3는 필요에 따라 제거 또는 불활성화될 수 있다. 제어기(232)는 발광 장치에 의해 생성되는 광의 색 온도를 가시광석 스펙트럼의 황색/적색 부분 쪽으로 이동시킴으로써 조정할 수 있고, 백열 램프의 거동과 아주 흡사한 더욱 따뜻한 광을 생성할 수 있다. 다른 측면들에서, 제어기(232)는 온도와 같은 전술한 제어 입력의 변화에 응답해서 주어진 밝기 수준에서 원하는 색점을 유지할 수 있다.
도 29 및 도 30은 여기에 개시된 발광 장치 및 제어 회로를 포함하는 조명 기구의 예를 도시한다. 도 29는 전반적으로 240으로 표시된 제1 조명 기구의 투시도이다. 도 30은 도 29의 선 30-30을 따라 절단했을 때의 조명 기구(240)의 단면도이다. 도 29 및 도 30의 조명 기구(240)는 일반 조명 분야에 사용하기 위한 "캔" 형태의 조명 기구 그리고/또는 하향식 조명 기구를 포함할 수 있다. 이 같은 조명들은 백색 광으로 인지되는 광으로 지역 또는 부피(예를 들어 구조, 수영장 또는 스파, 방 창고, 거리, 주차장, 경기장, 집안, 그리고/또는 집 밖)를 조명하는데 흔히 사용된다. 일 측면에서, 조명 기구(240)는 전원에 부착되는 베이스(base)(242), 광학 요소 또는 렌즈(244) 그리고 반사면(246)을 포함할 수 있다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 조명 기구(240)는 LED 장치를 예를 들어 렌즈(244) 아래에 배치된, 앞서 설명을 한 LED 장치들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 발광 장치(110)가 도시되었는데, 이는 방출 영역(16)(도 16) 주위에 배치된 유지 물질(14)을 포함한다. 유지 물질(14)은 서브마운트(12) 위에 배치될 수 있다. 서브마운트(12)는 개구 또는 구멍(20(도 16)에 배치된 하나 또는 그 이상의 부착 부재(예를 들어 나사 또는 클립)를 통해 조명 기구(240)에 부착될 수 있다. LED 장치(110)는, 조명 기구(240)가 방출하는 광의 색점을 제어하기 위해서 바이패스 또는 션트 회로 같은 전술한 제어 회로와 전기적으로 통신을 그리고/또는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 LED 장치(110) 내에 일체로 배치될 수 있고(도 20 내지 도 25) 또는 LED 장치(110)에 부착된 별개의 기판을 포함할 수 있다(예를 들어 도 19).
렌즈(244)는 렌즈 물질의 성형(molding), 절단, 또는 분배(dispensing) 그리고/또는 다른 적절한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 렌즈(244)는 LED 장치(110)로부터 임의의 거리 떨어져 장착될 수 있다. 렌즈(244)는 광 출력에 영향을 주는 임의의 적절한 형상 예를 들어 반구형, 타원형, 총알형(bullet), 평탄형(flat), 육각형(hex-shape), 그리고/또는 사각형일 수 있다. 렌즈 물질은 실리콘, 플라스틱, 에폭시, 유리 그리고/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 크기의 렌즈가 사용될 수 있다. 일 측면에서, 확산체(diffuser)(248)가 렌즈(244)의 위에 그리고/또는 아래에 위치하도록 렌즈(244)에 인접하여 배치될 수 있다. 확산체(248)는 렌즈(244)와 일체로 형성될 수 있고(예를 들어 렌즈(244) 내에 배치된 입자들) 그리고/또는 렌즈(244)에 적용된 얇은 필름으로 형성될 수 있다. 확산체(248)는 광을 확산 그리고/또는 산란하도록 구성된 광 산란 입자들 또는 구조들을 포함할 수 있다. 이 같은 입자들은 이산화티타늄, 알루미나, 탄화실리콘(silicon carbide), 질화 갈륨, 유리 미세구체(glass microshpere), 금속, 유리 또는 유리질 분말 복합체(composite frit) 같은 물질을 포함할 수 있고 그리고/또는 렌즈(244) 내에 분산된 다른 입자들 또는 구조들을 포함할 수 있다. 또는, 확산체(248)는, 광의 확산을 촉진하기 위해서, 렌즈(244)와 다른 굴절율을 갖는 폴리머층 또는 복합물질층을 포함할 수 있다. 산란 입자들 또는 구조들이 렌즈(244)에 균일하게 분산될 수 있고 또는 다양한 농도 또는 양으로 렌즈(244) 내의 다른 영역에 또는 하나 또는 그 이상의 표면상에 제공될 수 있다. 일 구현 예에서, 산란 입자들은 렌즈(244) 내의 층들에 제공될 수 있고 또는 LED 장치(110)의 위치에 따라 다른 농도로 제공될 수 있다. 반사 표면(246)은 원하는 영역에 광을 반사 그리고/또는 위치시키도록 또는 원하는 형상의 광을 생성하도록 구성될 수 있다.
조명 기구는 광을 차단 또는 영향을 끼칠 수 있는 발광 장치(110)의 덮개부를 위한 광학적 덮개(250)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 광학적 덮개(250)는 부착 표면(18) 또는 부착 표면(112)(도 16)에 위에 배치되어 와이어 결합될 수 있고 이 같은 표면은 광 출력을 차단, 흡수 그리고/또는 영향을 미치지 않는다. 광학적 덮개(250)는 바람직하게는 광을 반사하기 위한 백색이다.
본 발명 주제에 따른 구현 예들은 여기에 한정되는 것은 아니며, 동작 온도, 전류, 광, 또는 사용자 조정의 변동에 대해서 LED 발광 장치 그리고/또는 조명 기구의 색상 또는 색 온도의 변동이 감소하는 등의 하나 또는 그 이상의 여러 기술적 효과를 제공할 수 있다. 본 발명 주제는 또한 예를 들어 대략 40볼트 이상의 전압에서 동작할 수 있는 고 전압 장치들을 제공할 수 있다. 고 전압 장치들과 관련한 이점은, 전류 확산에서 향상을 보탤 수 있는 낮은 순방향 전류에서 동작가능성(operability)뿐만 아니라 더욱 효율적인 장치, 더 싼 장치, 아주 많은 일반 조명 분야로의 동작가능성 증가를 포함한다. 고 전압 장치들은 구동 구성요수들을 단순화(예를 들어 감소)함으로써 LED 발광 기구의 비용을 감소시킬 수 있고, LED 효율을 증가시킬 수 있고, 장치 내의 균일도를 증가시킬 수 있다. 본 명세서의 도면에 개시되고 지금까지 설명한 본 발명의 구현 예들은 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 만들어질 수 있는 단지 다양한 구현 예들의 예들이다. LED 장치들 그리고 그 제조 방법의 구성들은 여기에 구체적으로 개시된 것 이외의 어려 구성을 포함할 수 있다.

Claims (118)

  1. 서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고,
    상기 광 방출 영역 주위에 제공된 유지 물질을 포함하는 발광 장치로,
    상기 발광 장치는 고 전압에서 동작할 수 있고, 상기 고 전압은 대략 40볼트 또는 그 이상인 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 장치는 40볼트 내지 300볼트 범위에서 동작할 수 있는 발광 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 50볼트, 대략 50볼트 내지 100볼트, 대략 100볼트 내지 200볼트 그리고/또는 대략 200볼트 내지 300볼트에서 동작할 수 있는 발광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유지 물질은 적어도 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치되는 발광 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 광을 방출하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하고 상가 제2 섹션은 제2 색상의 광을 방출하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 색상은 주로 청색이고 상기 제2 색상은 주로 적색인 발광 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 섹션은 발광 다이오드들의 제1 열을 포함하고 상기 제2 섹션은 발광 다이오드들의 제2 열을 포함하는 발광 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 열은 상기 제2 열과 전기적으로 직렬로 연결되는 발광 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 열은 상기 제2 열과 전기적으로 병렬로 연결되는 발광 장치.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 발광 장치는 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도로 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드의 총계 출력 방출을 유지하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 발광 장치.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 발광 장치는 제어 입력에 응해서 조광 보상을 제공하기 위해, 색상 또는 색 온도 영역 내에서 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드의 총계 출력 방출을 이동하도록 동작할 수 있는 제어 회로를 더 포함하는 발광 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/또는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/또는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  14. 청구항 4에 있어서,
    상기 유지 물질은 적어도 상기 광 방출 영역의 둘 이상의 섹션을 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치되는 발광 장치.
  15. 서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고,
    상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함하는 발광 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하고 상기 제2 섹션은 제2 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 색상은 주로 청색이고 상기 제2 색상은 주로 적색인 발광 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 섹션이 청색 이동 황색(BSY) 발광 다이오드들을 포함하도록, 상기 제1 섹션은 주로 청색 발광 다이오드에 의해 활성화될 때 황색 광을 방출하도록 구성된 제1 충진 물질을 포함하는 발광 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 섹션의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드는 제1 충진 물질로 덮이고, 상기 제2 섹션의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드는 덮이지 않은 발광 장치.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 각각은 동일한 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 광을 방출하는 제1 충진 물질을 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 색상의 광을 방출하는 제2 충진 물질을 포함하는 발광 장치.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 열의 발광 다이오드들을 포함하고 상기 제2 섹션은 제2 열의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 열은 상기 제2 열과 전기적으로 직렬로 연결되는 발광 장치.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 열은 상기 제2 열과 병렬로 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  25. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 중 하나는 서로 직렬로 전기적으로 연결된 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 발광 장치는 다양한 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 유지하도록 동작가능한 제어 회로를 포함하는 발광 장치.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/도는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 제어 입력은 센서를 통해 제공되는 발광 장치.
  29. 청구항 26에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 적어도 하나의 제어 요소를 포함하는 발광 장치.
  30. 청구항 25에 있어서,
    상기 발광 장치는 다양한 제어 입력에 응해서 색상 또는 색 온도 영역에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 이동하도록 동작가능한 제어 회로를 포함하는 발광 장치.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/도는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 제어 입력은 센서를 통해 제공되는 발광 장치.
  33. 청구항 30에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 적어도 하나의 제어 요소를 포함하는 발광 장치.
  34. 청구항 25에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 각각은 직렬로 전기적으로 연결된 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하고,
    상기 제1 섹션의 발광 다이오드들은 적어도 부분적으로 상기 유지 물질을 통과해 신장하는 전기적인 도전체들을 통해서 상기 제2 섹션의 발광 다이오드들과 전기적으로 직렬로 연결되는 발광 장치.
  35. 청구항 15에 있어서,
    상기 발광 장치는 상기 서브마운트에 통합된 구동 회로를 더 포함하고, 상기 유지 물질은 상기 구동 회로의 하나 또는 그 이상의 구동 요소 위에 배치되는 발광 장치.
  36. 청구항 15에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 300볼트 범위에서 동작가능한 발광 장치.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 50볼트, 대략 50볼트 내지 100볼트, 대략 100볼트 내지 200볼트 그리고/또는 대략 200볼트 내지 300볼트에서 동작할 수 있는 발광 장치.
  38. 청구항 15의 발광 장치를 포함하는 조명 기구.
  39. 청구항 15에 있어서,
    상기 광 발광 영역의 둘 또는 그 이상의 섹션을 물리적으로 분리하도록 상기 유지 물질이 상기 광 발광 영역 내에 적어도 부분적으로 배치되는 발광 장치.
  40. 서브마운트를 제공하고;
    상기 서브마운트 위에 광 방출 영역을 제공하고;
    상기 광 발광 영역의 제1 섹션을 상기 광 발광 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 발광 영역 내에 적어도 부분적으로 유지 물질을 제공하고; 그리고,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 제어 회로를 통해 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 발광을 제어함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  41. 청구항 40에 있어서,
    상기 유지 물질을 제공함은 유지 물질을 분배함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  42. 청구항 40에 있어서,
    상기 총계 출력 방출을 제어함은 하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 색상 또는 색 온도 영역 내에서 상기 총계 출력 방출을 이동함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  43. 청구항 40에 있어서,
    상기 총계 출력 방출을 제어함은 다양한 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도로 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 유지함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  44. 청구항 40에 있어서,
    상기 방법은 상기 제1 섹션에 제1 충진 물질을 제공하고, 상기 제2 섹션에 제2 충진 물질을 제공함을 더 포함하고,
    상기 제1 충진 물질은 제1 색상의 광을 방출하도록 구성되고, 상기 제2 충진 물질은 제2 색상의 광을 방출하도록 구성되는 발광 장치 제공 방법.
  45. 청구항 40에 있어서,
    상기 유지 물질을 제공함은 상기 유지 물질이 상기 광 방출 영역의 둘 이상의 섹션을 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 상기 유지 물질을 분배함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  46. 서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고,
    상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함하고,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 직렬 및 병렬 배열의 조합으로 전기적으로 연결된 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  48. 청구항 47에 있어서,
    상기 제1 색상은 주로 청색을 상기 제2 색상은 주로 적색을 포함하는 발광 장치.
  49. 청구항 48에 있어서,
    상기 제1 섹션이 청색 이동 황색(BSY) 발광 다이오드들을 포함하도록, 상기 제1 섹션은 주로 청색 발광 다이오드에 의해 활성화될 때 황색 광을 방출하도록 구성된 제1 충진 물질을 포함하는 발광 장치.
  50. 청구항 46항에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 동일한 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  51. 청구항 50에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 광을 방출하는 제1 충진 물질을 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 색상의 광을 방출하는 제2 충진 물질을 포함하는 발광 장치.
  52. 청구항 46에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 열의 발광 다이오드들을 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 열의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  53. 청구항 52에 있어서,
    상기 제1 열은 상기 제2 열과 전기적으로 직렬로 연결되는 발광 장치.
  54. 청구항 52에 있어서,
    상기 제1 열은 상기 제2 열과 전기적으로 병렬로 연결되는 발광 장치.
  55. 청구항 46에 있어서,
    상기 제1 섹션은 발광 다이오드들의 다수의 제1 열을 포함하고, 상기 제2 섹션은 발광 다이오드들의 다수의 제2 열을 포함하는 발광 장치.
  56. 청구항 55에 있어서,
    상기 다수의 제1 열 각각은 병렬로 전기적으로 연결된 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  57. 청구항 55에 있어서,
    상기 다수의 제2 열 각각은 병렬로 전기적으로 연결된 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  58. 청구항 55에 있어서,
    상기 다수의 제1 열은 상기 다수의 제2 열과 전기적으로 직렬로 연결되는 발광 장치.
  59. 청구항 46에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 중 하나는 전기적으로 직렬로 연결된 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  60. 청구항 46에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 각각은 직렬로 전기적으로 연결된 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  61. 청구항 59에 있어서,
    상기 발광 장치는 하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 유지하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 발광 장치.
  62. 청구항 59에 있어서,
    상기 발광 장치는 하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 색상 또는 색 온도 영역에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 이동하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 발광 장치.
  63. 청구항 61에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/또는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  64. 청구항 62에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/또는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  65. 청구항 63에 있어서,
    상기 제어 입력은 센서를 통해 제공되는 발광 장치.
  66. 청구항 64에 있어서,
    상기 제어 입력은 센서를 통해서 제공되는 발광 장치.
  67. 청구항 61에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 발광 장치.
  68. 청구항 62에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 발광 장치.
  69. 청구항 46에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 300볼트 범위에서 동작가능한 발광 장치.
  70. 청구항 69에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 50볼트, 대략 50볼트 내지 100볼트, 대략 100볼트 내지 200볼트 그리고/또는 대략 200볼트 내지 300볼트에서 동작할 수 있는 발광 장치.
  71. 청구항 46의 발광 장치를 포함하는 조명 기구.
  72. 발광 장치; 그리고,
    상기 발광 장치 위에 배치된 렌즈를 포함하는 조명기구로서,
    상기 발광 장치는:
    서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고,
    상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함하는 조명 기구.
  73. 청구항 72에 있어서,
    상기 조명 기구는 상기 렌즈에 인접하여 배치된 확산체를 더 포함하는 조명 기구.
  74. 청구항 72에 있어서,
    상기 조명 기구는 상기 렌즈에 인접하여 배치된 반사면을 더 포함하는 조명 기구.
  75. 청구항 72에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 300볼트 범위에서 동작가능한 조명 기구.
  76. 청구항 75에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 50볼트, 대략 50볼트 내지 100볼트, 대략 100볼트 내지 200볼트 그리고/또는 대략 200볼트 내지 300볼트에서 동작할 수 있는 조명 기구.
  77. 청구항 72에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 직렬로 전기적으로 연결된 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하는 조명 기구.
  78. 청구항 77에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 유지하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 조명 기구.
  79. 청구항 77에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 색상 또는 색 온도 영역에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 이동하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 조명 기구.
  80. 청구항 78에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 적어도 하나의 제어 요소를 포함하는 조명 기구.
  81. 청구항 79에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 적어도 하나의 제어 요소를 포함하는 조명 기구.
  82. 청구항 72에 있어서,
    상기 유지 물질은 상기 광 방출 영역의 둘 이상의 섹션을 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치되는 조명 기구.
  83. 발광 장치 및 상기 발광 장치 위에 배치된 렌즈를 포함하는 조명 기구로서,
    상기 발광 장치는:
    서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고,
    상기 광 방출 영역 주위에 제공된 유지 물질을 포함하며,
    상기 발광 장치는 고 전압에서 동작가능하며, 상기 고 전압은 대략 40볼트 또는 그 이상인 조명 기구.
  84. 청구항 83에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 300볼트 범위에서 동작가능한 조명 기구.
  85. 청구항 84에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 50볼트, 대략 50볼트 내지 100볼트, 대략 100볼트 내지 200볼트 그리고/또는 대략 200볼트 내지 300볼트에서 동작할 수 있는 조명 기구.
  86. 청구항 84에 있어서,
    상기 유지 물질은 적어도 상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치되는 조명 기구.
  87. 청구항 83에 있어서,
    상기 렌즈에 인접하게 배치된 확산체를 더 포함하는 조명 기구.
  88. 청구항 83에 있어서,
    상기 렌즈에 인접하게 배치된 반사면을 더 포함하는 조명 기구.
  89. 청구항 86에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 전기적으로 직렬로 연결된 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하는 조명 기구.
  90. 청구항 89에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 유지하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 조명 기구.
  91. 청구항 89에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 색상 또는 색 온도 영역에서 상기 다른 색상의 발광 다이오드들의 총계 출력 방출을 이동하도록 동작가능한 제어 회로를 더 포함하는 조명 기구.
  92. 청구항 90에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 적어도 하나의 제어 요소를 포함하는 조명 기구.
  93. 청구항 91에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 적어도 하나의 제어 요소를 포함하는 조명 기구.
  94. 청구항 83에 있어서,
    상기 유지 물질은 상기 광 방출 영역의 둘 이상의 섹션을 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치되는 조명 기구.
  95. 서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역;
    상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질; 그리고,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 상기 광 방출 영역으로부터 총계 출력 방출을 유지 또는 이동하기 위해 상기 서브마운트 위에 배치된 제어 회로를 포함하는 발광 장치.
  96. 청구항 95에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  97. 청구항 96에 있어서,
    상기 제1 색상은 주로 청색을 상기 제2 색상은 주로 적색을 포함하는 발광 장치.
  98. 청구항 97에 있어서,
    상기 제어 회로는 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항 그리고/또는 퓨즈를 통해서, 상기 제1 섹션 또는 상기 제2 섹션의 적어도 하나의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스 또는 션트하는 발광 장치.
  99. 청구항 97에 있어서,
    상기 제1 섹션이 청색 이동 황색(BSY) 발광 다이오드들을 포함하도록, 상기 제1 섹션은 주로 청색 발광 다이오드에 의해 활성화될 때 황색 광을 방출하도록 구성된 제1 충진 물질을 포함하는 발광 장치.
  100. 청구항 95에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 동일한 색상의 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  101. 청구항 100에 있어서,
    상기 제1 섹션은 제1 색상의 광을 방출하는 제1 충진 물질을 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 색상의 광을 방출하는 제2 충진 물질을 포함하는 발광 장치.
  102. 청구항 95에 있어서,
    상기 유지 물질은 적어도 상기 광 방출 영역의 둘 이상의 섹션을 물리적으로 분리시키도록 상기 광 방출 영역 안에 적어도 부분적으로 배치되는 발광 장치.
  103. 서브마운트를 제공하고;
    상기 서브마운트 위에 광 방출 영역을 제공하고;
    상기 광 방출 영역의 제1 색상의 다수의 제1 발광 다이오드를 포함하는 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 색상의 다수의 제2 발광 다이오드를 포함하는 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 유지 물질을 제공하고; 그리고,
    상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  104. 청구항 103에 있어서,
    상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스함은 전류를 바이패스하기 위해서 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항 그리고/또는 퓨즈를 이용함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  105. 청구항 103에 있어서,
    상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스함은 상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드 중 둘 이상의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스하기 위해서 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항 그리고/또는 퓨즈를 이용함을 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  106. 청구항 103에 있어서,
    상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스함은 상기 다수의 제1 발광 다이오드 또는 상기 다수의 제2 발광 다이오드에서 일 그룹의 발광 다이오드에 대한 전류를 바이패스하기 위해서 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항 그리고/또는 퓨즈를 이용함을 포함하고, 상기 일 그룹의 발광 다이오드는 2n 개의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치 제공 방법.
  107. 서브마운트;
    상기 서브마운트 위에 배치된 광 방출 영역; 그리고,
    상기 광 방출 영역의 제1 섹션을 상기 광 방출 영역의 제2 섹션으로부터 물리적으로 분리하도록 상기 광 방출 영역 내에 적어도 부분적으로 배치된 유지 물질을 포함하고,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 아래 (i) 내지 (iii) 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    (i) 상기 제2 섹션에 배치되고 충진 물질에 의해 덮이지 않은 제2 색상의 발광 다이오드들과 직렬로 전기적으로 연결되고, 제1 충진 물질 아래에 배치된 제1 색상의 발광 다이오드들을 상기 제1 섹션은 포함하고;
    (ii) 상기 제1 섹션은 제1 충진 물질 아래에 배치된 제1 색상의 발광 다이오드들을 포함하고, 상기 제2 섹션은 제2 충진 물질 아래에 배치되고 상기 제1 색상과 다른 제2 색상의 발광 다이오드들을 포함하고; 그리고/또는
    (iii) 상기 제1 섹션은 상기 제2 섹션에 배치된 제2 그룹의 발광 다이오드들과 병렬로 전기적으로 연결된 제1 그룹의 다른 색상의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 장치.
  108. 청구항 107에 있어서,
    상기 유지 물질은 상기 광 방출 영역의 둘 이상의 섹션 사이에 적어도 부분적으로 배치되는 발광 장치.
  109. 청구항 107에 있어서,
    하나 또는 그 이사의 제어 입력에 응해서 실질적으로 일정한 색상 또는 색 온도로 상기 광 방출 영역의 총계 출력 방출을 유지하는, 상기 광 방출 영역과 전기적으로 통신을 하는 제어 회로를 더 포함하는 발광 장치.
  110. 청구항 107에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 제어 입력에 응해서 색상 또는 색 온도 영역 내에서 상기 광 방출 영역의 총계 출력 방출을 이동하는, 상기 광 방출 영역과 전기적으로 통신을 하는 제어 회로를 더 포함하는 발광 장치.
  111. 청구항 109에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/또는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  112. 청구항 110에 있어서,
    상기 제어 입력은 온도 제어 입력, 전류 제어 입력, 광 제어 입력, 그리고/또는 사용자 제어 입력을 포함하는 발광 장치.
  113. 청구항 111에 있어서,
    상기 제어 입력은 센서를 통해서 제공되는 발광 장치.
  114. 청구항 112에 있어서,
    상기 제어 입력은 센서를 통해서 제공되는 발광 장치.
  115. 청구항 109에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 발광 장치.
  116. 청구항 110에 있어서,
    상기 제어 회로는 총계 출력 발광을 제어하기 위한 스위치, 트랜지스터, 조정가능 저항, 가변 저항, 그리고/또는 퓨즈를 포함하는 발광 장치.
  117. 청구항 107에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 300볼트 범위에서 동작가능한 발광 장치.
  118. 청구항 107에 있어서,
    상기 발광 장치는 대략 40볼트 내지 50볼트, 대략 50볼트 내지 100볼트, 대략 100볼트 내지 200볼트 그리고/또는 대략 200볼트 내지 300볼트에서 동작할 수 있는 발광 장치.
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