KR20150113061A - 조명 조립체 및 조명 조립체를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

조명 조립체 및 조명 조립체를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

발광 다이오드(LED) 소자(120)가 리드프레임(110) 상에 배치되는 조명 조립체를 제조하기 위한 방법이 개시된다. LED 소자(120)는 리드프레임(110)에 의해 전기적 전력을 공급받는 경우 광을 방출하도록 구성된다. 리드프레임(110)의 적어도 일부분은 LED 소자(120)로부터 방출된 광을 반사하고 리드프레임(110)의 적어도 일부분을 전기적으로 절연하도록 되어있는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료(130)를 제공받는다. LED 소자(120) 및 리드프레임(110)을 포함하는 조명 조립체가 또한 개시된다.

Description

조명 조립체 및 조명 조립체를 제조하기 위한 방법{LIGHTING ASSEMBLY AND METHOD FOR MANUFACTURING A LIGHTING ASSEMBLY}
본 발명은 일반적으로 조명 장비(lighting equipment) 분야에 관한 것이고, 구체적으로는 전기 절연성이고 광 반사성인 재료(electrically insulating and optically reflective material)가 제공된 리드프레임(leadframe)을 가지는 조명 조립체(lighting assembly) 및 그러한 조립체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: light emitting diode) 소자들을 포함하는 조명 조립체들은 다양한 조명 응용들에 대하여 관심을 받는다. 기계적으로 안정적인 마운팅(mounting), 전기적 연결, 및 양호한 열 방산(heat dissipation)은 조명 조립체들의 고성능 및 긴 수명을 성취하여 위하여 관심을 받는 특성들이다. 조명 목적들을 위하여, 생성된 광을 지향할 수 있는 것이 또한 관심을 받는다.
LED 소자들을 열 방산 바디(heat dissipating body) 또는 열 싱크(heat sink)에 연결된 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board) 상에 마운팅함으로써, LED 소자들은 전기적으로 연결되고 동작 중에 생성된 열은 방산된다. 그러나, 이 배치에서의 한가지 어려움은 LED 소자들 및 열 싱크 사이의 양호한 열 접촉(thermal contact)을 보장해야 한다는 것이다. 하나의 옵션은 열 계면 재료(thermal interface material)를 PCB와 열 싱크 사이의 계면에 추가하는 것이다.
WO 2012/004724 A1은 기계적 마운팅, 전기적 연결 및 열 관리가 제공되도록 LED 소자가 리드프레임에 고정되는 조명 조립체를 개시한다. 또한, 리드프레임은 LED 소자로부터 방출된 광을 반사하도록 되어있는 반사 표면(reflective surface)을 포함하는 광 지향 부분(light direction section)을 포함한다.
이러한 조명 조립체가 높은 동작 성능을 제공할 수 있더라도, 개선된 기능성을 가지는 조명 조립체들 및 또한 그러한 조명 조립체들의 제조를 용이하게 하기 위한 방법들에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
위에서의 논의를 고려하여, 본 발명의 목적(concern)은 개선된 기능성을 가지는 조명 조립체를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적들 중 적어도 하나는 독립 청구항들에서 정의된 특징들을 가지는 방법 및 조명 조립체에 의하여 다루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 의해 특징지어진다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 리드프레임이 제공되고 리드프레임 상에 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 소자가 배치되는 조명 조립체를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 적어도 하나의 LED 소자는 그것이 리드프레임에 의해 전기적 전력을 공급받는 경우 광을 방출하도록 구성된다. 리드프레임의 적어도 일부분은 적어도 하나의 LED 소자로부터 방출된 광의 적어도 일부를 반사하고 리드프레임의 적어도 일부분을 전기적으로 절연하도록 되어있는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료를 제공받는다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 리드프레임 상에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 소자를 가진 리드프레임을 가지는 조명 조립체가 제공되고, 이 적어도 하나의 LED 소자는 리드프레임에 의해 전기적 전력이 공급되는 경우 광을 방출하도록 구성된다. 리드프레임의 적어도 일부분은 적어도 하나의 LED 소자로부터 방출된 광의 적어도 일부를 반사하고 리드프레임의 적어도 일부분을 전기적으로 절연하도록 되어있는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료를 제공받는다.
본 발명의 실시예들은 광 반사성이면서도 전기 절연성인 재료를 리드프레임에 제공함으로써 조명 조립체의 기능성이 개선될 수 있는 구현에 기초한다. 전기적 연결 목적들 및 광학적 기능들을 제공하는 것 모두를 위해 하나의 소자를 사용하는 것은, 유리하게 조명 조립체의 제조를 위해 요구되는 생산 단계들의 수의 감소, 및 또한 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB) 기반 조명 조립체와 비교하여 요구되는 재료 타입들의 수의 감소를 용이하게 할 수 있거나 가능하게 할 수도 있다. 이에 의하여 용이한 제조 및 비용의 감소가 가능해질 것이다.
본 발명의 실시예들은 그들이 PCB가 리드프레임에 의해 대체되는 것을 가능하게 한다는 점에서 유리하다. LED 소자를 리드프레임 상에 직접적으로 배치하는 것은 LED 소자에 전기적 연결을 제공하고, LED 소자와 리드프레임 사이의 양호한 열 접촉을 가능하게 한다. LED 소자는 아마도 예를 들어, 소정의 커플링 소자를 경유하여 리드프레임 상에 간접적으로 배치될 수 있다. 리드프레임은 LED 소자에 의해 생성된 열이 LED 소자들로부터 방산되는 것을 가능하게 한다. 이에 의하여, 리드프레임은 열 싱크로서 역할할 수 있다. 기계적 마운팅, 전기적 연결 및 열 방산을 제공하기 위한 리드프레임을 사용함으로써, PCB 및 열 계면 재료는 생략될 수 있고, 이는 유리하게 생산 단계들의 수의 감소, 조명 조립체를 제조하기 위해 요구되는 재료표(BOM: bill of material)의 감소, 및 이에 따라 비용의 감소를 가능하게 할 수 있다.
예를 들어, 리드프레임은 충분한 기계적 안정도 및 전기적 전도성을 가진 임의의 재료를 포함하는 시트 재료(sheet material)의 적어도 2개의 직접적으로 전기 연결되지 않은 부분들을 포함할 수 있다. 시트 재료는 원하는 형상의 패턴을 형성하기 위하여 컷아웃, 에칭(etched), 또는 스탬핑(stamped)될 수 있다. 시트 재료는 서로간에 반대측에 배치된 2개의 평행한 표면 측을 가질 수 있고, 이때 적어도 하나의 LED 소자가 표면들 중 적어도 하나 상에 배치된다. 리드프레임 재료는 유리하게 LED 소자-리드프레임 계면으로부터 주변들로의 비교적 낮은 열 저항이 성취되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 시트 재료는 구리 또는 구리를 포함하는 합금과 같은 금속 및 그들 상에 적용된 도금을 포함할 수 있고, 도금은 예를 들어 주석, 니켈, 금, 은, 또는 알루미늄, 또는 이들 금속들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 리드프레임의 적어도 2개의 부분은 LED 소자들이 리드프레임 상에 배치되기 이전에 서로간에 기계적으로 및/또는 전기적으로 연결될 수 있고, LED 소자들이 리드프레임 상에 배치된 이후에 기계적으로 및/또는 전기적으로 분리될 수 있다. 리드프레임의 적어도 2개의 부분 사이의 연결 부분은 예를 들어 커팅, 스탬핑, 또는 에칭에 의해 제거될 수 있다.
본 명세서의 문맥에서, 용어 "LED 소자"는, 예를 들어 그것의 양단에 전위차를 인가하거나 그것을 통해 전류가 흐르게 함으로써 활성화되는 경우, 예를 들어 가시광선 영역, 적외선 영역, 및/또는 자외선 영역과 같은 전자기적 스펙트럼의 임의의 영역 또는 영역들의 조합 내의 방사(radiation)를 방출할 수 있는 임의의 디바이스 또는 소자를 정의하기 위하여 사용된다. 따라서, LED 소자는 단색(monochromatic), 유사 단색(quasi-monochromatic), 다색(polychromatic) 또는 광대역 스펙트럼 방출 특징들을 가질 수 있다. 각각의 LED 소자는 적어도 하나의 광원을 가진다. 광원들의 예시들은 반도체, 유기물, 또는 폴리머/폴리메릭 LED들(polymer/polymeric LEDs), 청색 LED들, 광학적으로 펌핑된 인 코팅된 LED들(optically pumped phosphor coated LEDs), 광학적으로 펌핑된 나노크리스탈 LED들(optically pumped nanocrystal LEDs) 또는 본 기술분야의 기술자에 의해 쉽게 이해될 수 있는 것과 같은 임의의 다른 유사한 디바이스들을 포함한다. RGB LED들은 유리하게 동적 유색 광 출력(dynamic color light output)을 조명 디바이스에서 가능하게 하기 위하여 사용될 수 있다. 추가로, 용어 LED 소자는 그 내부에 특정한 광원 또는 광원들이 위치되는 하우징(housing) 또는 패키지와 결합한, 방사를 방출하는 특정한 광원의 조합을 정의하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 용어 LED 소자는 LED 패키지로서 지칭될 수 있는, 하우징 내에 배치된 베어 LED 다이(bare LED die)를 지칭할 수 있다. 또한, LED 소자는 반구형(domed)일 수 있고, 즉 예를 들어 확산(diffusing)하고/확산하거나 렌즈 형상인 광 지향 재료를 제공받을 수 있을 것이다.
LED 소자는 전기적 연결이 리드프레임의 적어도 제1 부분 및 제2 부분과 LED 소자의 제1 부분 및 제2 부분 사이에서 각각 제공되도록 리드프레임 상에 배치될 수 있다. 바람직하게는, LED 소자는 예를 들어 솔더링(soldering), 전기 전도성 접착(gluing), 웰딩(welding), 또는 클린칭(clinching)에 의하여 리드프레임에 기계적으로 고정된다.
리드프레임의 적어도 일부분은 전기 절연성이면서도 광 반사성인 재료 또는 컴파운드(compound)를 제공받는다. 컴파운드는 리드프레임과 주변들 사이에서 전기적 전류가 흐르는 것을 방지하고, 또한 LED 소자에 의해 방출되는 입사광(incident light)을 반사할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 재료들은 에폭시 수지(epoxy resin), 실리콘들, 세라믹들, 졸-겔 유리들(sol-gel glasses), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 및 나일론을 포함한다.
컴파운드는 리드프레임의 표면 측들 중 하나 또는 양쪽의 적어도 일부분 상에서 제공될 수 있고, 또한 중간 공간이 재료에 의해 부분적으로 또는 완전히 채워지도록 리드프레임의 적어도 제1 부분과 제2 부분 사이에서 제공될 수 있다. 컴파운드를 제공하는 단계는 또한 캡슐화(encapsulation)로서 지칭될 수 있고, 이는 컴파운드 내에 리드프레임의 적어도 일부분을 내장하는 것으로서 해석될 수 있다. 컴파운드는 예를 들어 몰딩에 의하여 리드프레임에 제공될 수 있고, 이는 유리하게 리드프레임이 주변들로부터 완전히 보호되는 것을 가능하게 한다. 적절한 리드프레임 설계 기술들을 사용함으로써, 리드프레임의 상이한 부분들은 서로간에 전기적으로 절연될 수 있고, 이는 내부 쇼트컷들(internal shortcuts), 아킹(arcing), 및 부품들에 대한 다른 잠재적인 손상들을 방지한다. 또한, 복잡한 3차원 구조들, 캐비티들(cavities) 및 보이드들(voids)을 전기 절연성이고 광 반사성인 재료에 의해 캡슐화하는 가능성으로 인하여, 몰딩은 더 작고 더 조밀한 디바이스를 가능하게 할 수 있다. 몰딩의 예시들은 주입 몰딩(injection molding), 수송 몰딩(transfer molding), 및 압축 몰딩(compression molding)을 포함한다.
전기 절연성이고 광 반사성인 재료는 또한 라미네이션, 접착, 포팅(potting) 및/또는 캐스팅(casting)에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리드프레임 상에서의 적어도 하나의 LED 소자의 배치 이전에, 리드프레임의 적어도 일부분은 광 반사성이고 전기 절연성인 재료를 제공받을 수 있다. 이는 "사전-몰딩(pre-molding)"으로 지칭될 수 있다. 이에 의하여, 광학적이고 전기적으로 절연된 재료가 리드프레임에 제공됨에 따라, 적어도 하나의 LED 소자는 발생할 수 있는 기계적 손상, 고온 등으로부터 보호될 수 있다. 또한, 사전-몰딩은 그것이 모듈방식(modularity) 즉, 유사하거나 동일한 사전-몰딩된 리드프레임 설계들이 다양한 제품들 또는 제품군들에 대하여 상이한 수의 및/또는 타입의 LED 소자들과 함께 사용될 수 있는 것을 가능하게 할 수 있다는 점에서 유리하다.
다른 실시예에 따르면, 리드프레임 상에의 적어도 하나의 LED 소자의 배치 이후에, 리드프레임의 적어도 일부분이 컴파운드에 의해 캡슐화될 수 있다. 이것은 "사후-몰딩(post-molding)"으로 지칭될 수 있다. 사후-몰딩은 전기적 연결들 및 리드프레임 에지들이 컴파운드에 의해 캡슐화될 수 있고, 이에 따라 보호될 수 있다는 점에서 유리하다. 예를 들어, 컴파운드는 조명 조립체의 전기 전도성 부분들이 예를 들어 사용자에 의해 만져지는 것을 방지하기 위하여 솔더 접합들(solder joints)에 전기적 절연을 제공할 수 있다. 주변들로부터 조명 조립체의 전기적으로 활성인 부분들을 보호하는 예컨대 유리 또는 플라스틱과 같은 보호 커버의 필요성은 이에 의하여 감소될 수 있다.
또한, 사후-몰딩은 예컨대 공기와 비교하여 비교적 높은 열 전도성을 가질 수 있는 컴파운드로 보이드들 및 캐비티들을 채우는 것을 가능하게 하고, 이에 의하여 조명 조립체의 개선된 열 수송 또는 냉각(cooling)을 가능하게 한다. 또한, LED 소자와 리드프레임 사이에서 기계적으로 그리고 열적으로 유도된 스트레스들이 솔더링된 접합들 뿐만 아니라 컴파운드에 의해 전달될 수 있게 됨에 따라, 조명 조립체의 기계적 신뢰성이 개선될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 LED 소자는 리드프레임의 제1 표면 상에 배치될 수 있고, 광 반사성이고 전기 절연성인 재료는 리드프레임의 제2 표면에 제공될 수 있다. 제2 표면은 리드프레임의 제2 측 상에 배치될 수 있고, 제2 측은 제1 표면을 가지는 리드프레임의 제1 측과 반대에 있다. 리드프레임의 제2 표면, 또는 하부 측(underside)을 캡슐화함으로써, 하부 측은 주변들로부터 전기적으로 절연되거나, 실질적으로 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 제1 표면, 또는 상부 측은 컴파운드를 제공받을 수 있고, 이에 의하여 전기적인 절연과 또한 방출된 광을 유리하게 재지향할 수 있는 반사 표면을 제공한다. 예를 들어, 제1 표면의 일부는 광학적으로 반사하는 벽들로 주로 구성될 수 있는 광-혼합 챔버의 벽(wall of a light-mixing chamber)을 포함할 수 있고, 그 안에서 방출된 광은 로우 글레어(low glare)의 균일한 광 출력을 제공하기 위하여 혼합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 LED 소자가 적어도 하나의 솔더링된 접합에 의하여 리드프레임 상에 배치되고, 이에 의하여 적어도 하나의 LED 소자의 리드프레임에 대한 기계적 고정을 제공한다. 예를 들어, 솔더링된 접합은 스크린 인쇄(screen printed) 또는 제트 인쇄된(jet printed) 솔더 페이스트를 리플로우함으로써, 또는 본 기술분야에서 공지된 임의의 적합한 마운팅 기술에 의해 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방법은 3차원 형상들을 포함하는 임의의 원하는 형상을 따르기 위하여 리드프레임을 구부리거나(bending) 형상화하는(shaping) 것을 더 포함한다. 예를 들어, 리드프레임은 리드프레임의 제1 표면의 적어도 일부분이 오목한(concave) 형상에 따르도록 구부려질 수 있다. 이에 의하여 방출된 광을 지향하기 위한 광학적 반사체 또는 광을 혼합하기 위한 혼합 챔버는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료에 의해 성취될 수 있다. 전기 절연성이고 광 반사성인 재료를 광학적 반사체 또는 혼합 챔버의 적어도 일부에 제공하는 것은 동작될 때의 조명 조립체의 광학적 그리고 열적 성능 모두를 유리하게 개선할 수 있다. 또한, 리드프레임은 리드프레임의 제1 표면이 볼록한(convex) 형상에 따르도록 구부러질 수 있고, 이는 유리하게 동작 중에 생성되는 열의 방산을 용이하게 할 수 있다.
이미 조명 조립체의 일체의 부분인 리드프레임이 이러한 광학적 기능성을 성취하기 위하여 사용될 수 있고 동시에 열 확산(heat spreader) 또는 열 싱크 기능성을 제공할 수 있음에 따라, 조명 조립체의 구조는 적은 부품 개수, 또는 BOM에 의해 비교적 덜 복잡하게 남아있을 수 있고, 이는 유리하게 비교적 용이하고 값싼 제조 프로세스를 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 리드프레임을 구부리는 단계는 리드프레임의 적어도 일부분을 광 반사성이고 전기 절연성인 재료로 덮는 것 이전에 수행된다. 이것은 유리하게, 캡슐화에 영향을 미치고 손상을 주는 것에 대한 위험의 감소와 함께 리드프레임이 임의의 원하는 형상으로 형성될 수 있기 때문에, 조명 조립체의 형태 자유도(form freedom)를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시트 재료를 구부리는 단계는 리드프레임의 적어도 일부분을 광 반사성이고 전기 절연성인 재료로 덮는 단계와 통합된다. 캡슐화를 리드프레임을 형상화하는 단계와 결합함으로써, 제조 프로세스는 요구되는 프로세싱 단계들의 수의 감소를 고려하여 단순화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방법은 적어도 하나의 LED 소자를 반구형으로 하는 것을 포함하고, 이때 LED 소자는 예를 들어 확산하는, 렌즈 형상의 재료를 구비할 수 있다.
위에서 설명된 것들이 아닌 다른 실시예들이 또한 가능한 것이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 제1 태양에 따라 조명 조립체를 제조하기 위한 방법에 대하여 위에서 설명된 실시예들의 임의의 특징들은 본 발명의 제2 태양에 따른 조명 조립체와 결합될 수 있는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 추가로, 본 발명의 목적들, 특징들, 및 이점들은 후술하는 상세한 개시, 도면들, 및 첨부되는 청구항들을 이해하면 분명해질 것이다. 본 기술분야의 기술자들은 본 발명의 상이한 특징들이 뒤에서 설명되는 것들과 다른 실시예들을 생성하기 위하여 결합될 수 있는 것을 인식할 수 있을 것이다.
전술한 것 뿐만 아니라 본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부되는 도면들을 참조하여 후술하는 설명적이고 비-한정적인 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해될 것이다:
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 조립체를 제조하기 위한 방법의 일반적인 개요를 나타낸다;
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법의 개요를 나타낸다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 조명 조립체의 측단면도를 개략적으로 도시한다;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전기 절연성이고 광 반사성인 재료에 의해 캡슐화된 리드프레임의 일부분으로 형성된 반사체를 포함하는 조명 조립체의 상부면도를 개략적으로 도시한다;
도 5는 도 4의 조명 조립체의 측단면도를 개략적으로 도시한다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 리드프레임의 일부분에서 형성된 열 싱크를 포함하는 조명 조립체의 상부면도를 개략적으로 도시한다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전기 절연성이고 광 반사성인 재료에 의해 캡슐화된 리드프레임의 일부분이 열싱크를 형성하는 조명 조립체의 측단면도를 개략적으로 나타낸다.
모든 도면들이 반드시 비례에 맞지는 않은 개략도이고, 일반적으로 본 발명의 실시예들을 설명하기 위하여 필요한 부분들만을 오로지 도시하며, 이때 다른 부분들은 생략되거나 단지 제안될 것이다.
이제 본 발명이 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시되는 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 충분히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 실시될 수 있고, 본 명세서에서 제시된 실시예들로 한정되는 것으로 고려되어서는 안될 것이다; 그보다는 이들 실시예들은 예로서 제공되고 이에 의해 본 개시는 본 발명의 범주를 본 기술분야의 기술자들에게 전달할 것이다. 추가로, 유사한 번호들은 명세서 전반을 통해 동일하거나 유사한 소자들 또는 구성요소들을 참조한다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 조립체를 제조하기 위한 방법의 일반적인 개요가 도시된다.
본 방법은 예를 들어 주석-코팅된 구리 시트와 같은 평평한 금속 시트 재료로 이루어진 리드프레임(110)을 제공하는 것을 포함한다(도 1a). 리드들(leads), 플랜지들(flanges), 및 직접적으로 전기적으로 연결되지 않은 제1 부분 및 제2 부분이 입수되도록, 리드프레임은 예를 들어 스탬핑에 의해 입수된 구조를 제공받을 수 있다.
다음 단계에서, LED 소자(120)는 리드프레임(110) 상에 배치된다. 예를 들어, LED 소자(120)는 표면 마운팅에 의해 배치될 수 있고, 이때 솔더 페이스트가 리드프레임(110)의 제1 부분(112) 및 제2 부분(114)의 접촉 패드들 상에 스크린 인쇄되며, LED 소자(120)는 픽-앤-플레이스 머신(pick-and-place machine)에 의해 위치되고, 솔더 접합들(117)에 의해 기계적인 그리고 전기적으로 전도적인 고정이 제공되도록 솔더 페이스트가 리플로우된다. 결과적인 구조가 도 1b에서 도시된다.
LED 소자(120)의 마운팅 후, 이때 LED 소자(120)는 리드프레임과의 전기적인 접촉을 이루고, 리드프레임(110)은 광 반사성이고 전기 절연성인 재료(130)를 포함하는 컴파운드를 제공받을 수 있다. 도 1c에서, 컴파운드(130)는 포일 보조 몰딩(foil assisted molding)에 의해 제1 표면(116), 및 제2 표면(118)의 일부분에 제공되고, LED 소자(120)를 가진 리드프레임(110)은 하부 몰드와 상부 몰드 사이에 위치된다. 상부 몰드는 상부 몰드가 리드프레임(110)에 적용됨에 따라 LED 소자(120)의 표면에 인접하는 예를 들어, 포일 또는 폴리이미드와 같은 부드러운 보호 재료를 제공받고, 이에 의하여 몰딩 도중에 컴파운드(130)를 제공받는 것으로부터 LED 소자(120)를 보호할 수 있다. 상부 몰드 및 포일이 적용됨에 따라, 몰딩 컴파운드(130)는 가열되고 상부 및 하부 몰드들에 의해 정의되는 캐비티로 유입된다. 예를 들어, 컴파운드는 캐비티 내로 프레스되거나, 적용된 진공에 의해 흡입될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에서, 조명 조립체를 제조하기 위한 방법이 나타내어지고, 이때 리드프레임(110) 상에서의 LED 소자(120)의 배치 이전에, 제공된 리드프레임(110)(도 2a)은 광 반사성이고 전기 절연성인 재료(130)를 포함하는 컴파운드에 의해 캡슐화된다. 컴파운드(130)는 리드프레임(110)의 제1 표면(116), 리드프레임(110)의 제2 표면(118), 또는 둘 다에 제공될 수 있다. 제2 표면(118)의 전기적 절연의 수준은 컴파운드(130)에 의해 덮인 표면 영역 및/또는 컴파운드(130)의 두께에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 컴파운드(130)를 리드프레임(110)의 제2 측(118)의 전기적 경로들에 제공함으로써, 남은 영역들은 리드프레임(110)의 제2 표면(118)의 대응하는 구조와 맞도록 적응된 접합면(mating surface)을 가지는 별개의 열싱크(도 2a 내지 도 2c에서 도시되지 않음)에 직접적으로 연결될 수 있기 때문에, 전기적 절연이 제공된다. 도 2b는 컴파운드(130)가 몰딩에 의해 리드프레임(110)의 제2 표면(118)에 제공되는 예시를 도시하고, 이때 제1 부분과 제2 부분(112, 114) 사이의 갭은 컴파운드(130)에 의해 채워진다. 캡슐화 이후에, LED 소자(120)는 도 2c에서 도시된 것처럼 리드프레임(110)의 제1 표면(116)에 마운팅된다.
도 3을 참조하면, 리드프레임(110)은 리드프레임(110)의 제1 부분(112) 및/또는 제2 부분(114)보다 더 얇은 "더 얇은" 부분(119)을 포함할 수 있다. 더 얇은 부분(119)은 인접한 제1 리드프레임 부분 및 제2 리드프레임 부분(112, 114)의 제1 표면(116)과 공통 평면을 공유하는 제1 표면(111), 및 인접한 제1 리드프레임 부분 및 제2 리드프레임 부분(112, 114)의 제2 표면(118)과 평행한 제2 표면(113)을 가질 수 있다. 조명 조립체를 제조하기 위한 방법은, 컴파운드(130)가 리드프레임(110)의 제1 부분(112), 더 얇은 부분(119)과 제2 부분(114) 사이의 공간을 채우도록, 리드프레임(110)의 제1 표면(116)에 전기 절연성이고 광 반사성인 재료(130)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의하여 더 얇은 부분(119)의 제2 표면(111)은 주변들로부터 전기적으로 절연될 수 있고, 반면 주변의 제1 부분 및 제2 부분(112, 114)의 제2 표면(118)은 여전히 주변들에 노출되어 있다. 결과적인 조명 조립체가 도 3에서 도시된다.
도 4a를 참조하면, 리드프레임의 제1 부분(112) 및 제2 부분(114)은 시트 재료로 구성되고 리드프레임(110)의 나머지가 형성되거나 패턴화되는 것과 동시에 형성되는 연결 부분(115)에 의해 접합될 수 있다. 리드프레임(110)의 기계적 안정도가 개선되도록, 연결 부분(115)은 리드프레임의 제1 부분(112) 및 제2 부분(114)을 함께 고정할 수 있고, 이는 예를 들어 제조하는 동안 리드프레임(110)의 처리를 용이하게 할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c, 도 2a 내지 도 2c, 및 도 3을 참조하여 설명된 것과 같은 방법들 중 임의의 것은, LED 소자들(120)의 캡슐화 및/또는 마운팅 이후에, 리드프레임(110)의 제1 부분(112) 및 제2 부분(114)을 서로로부터 전기적으로 분리하기 위하여, 리드프레임(110)의 연결 부분들(115)을 예를 들어 커팅에 의해 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의하여, 광이 LED 소자들(120)에 의해 방출되도록, LED 소자들(120)은 리드프레임(110)의 제1 부분 및 제2 부분(112, 114)에 의하여 전기적 전력을 공급받을 수 있다. 결과적인 조명 조립체가 도 4b에서 도시된다. 전기적 전력은 조명 조립체에 포함될 수 있거나 조명 조립체에 연결될 수 있는 전기적 전력 소스(도면들에서 도시되지 않음)에 의해 공급될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명된 것과 같은 리드프레임은 패널이 형성되도록(도면들에서 도시되지 않음) 복수의 다른 유사한 유닛과 접합될 수 있는 유닛을 구성할 수 있다. 유닛들은 패널을 형성하기 위하여 시트 재료의 부분들을 연결함으로써 접합될 수 있다. 유닛들은 캡슐화 이전에 또는 이후에 분리되거나 개별화될 수 있다. 캡슐화 이전에 패널을 개별화하는 것은 각각의 유닛에 대한 더 용이한 접근을 가능하게 하고 부드럽고 완전하게 캡슐화된 최종 제품을 제공할 수 있다. 캡슐화 이후에 유닛들을 개별화하는 것은 프로세스 흐름의 강건성을 개선할 수 있고, 이에 의하여 수율을 증가시킨다.
도 1a 내지 도 1c, 도 2a 내지 도 2c, 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명된 것과 같은 방법들 중 임의의 것은, 리드프레임(110)의 적어도 일부분이 생성된 열을 방산하는 열 싱크를 제공하도록, 리드프레임(110)을 구부리는 단계를 포함할 수 있다. 몰딩 툴은 예를 들어 압력을 가하거나 진공을 적용함으로써, 광 반사성이고 전기 절연성인 재료(130)에 의한 캡슐화 도중에 리드프레임(110)의 에지 부분들을 형성하거나 구부리도록 구성될 수 있다. 또한 개별 몰드가 사용될 수 있고, 이때 리드프레임(110)은 캡슐화 이전의 별도의 단계에서 형성된다. 또한, 컴파운드(130)를 제공받지 않은 리드프레임(110)의 임의의 부분들은 몰딩 단계 이후에 원하는 형상으로 구부려질 수 있다.
리드프레임(110)의 제1 표면(116)을 그것이 오목하거나 실질적으로 오목한 형상을 따르도록 형성하고, 제1 표면(116)에 광 반사성 층(optically reflecting layer)(130)을 제공함으로써, LED 소자(120)에 의해 방출된 광을 재지향하는 광학적 반사체가 제공된다. 결과적인 조명 조립체가 도 5에서 도시되고, 이때 제1 표면(116)의 광 반사성 층(130)은 예를 들어 혼합 챔버 내에서 벽을 형성할 수 있다(도 5에서 도시되지 않음).
도 6은 도 5를 참조하여 설명된 방법에 따라 제조된 조명 조립체의 상부면도이다. 리드프레임(110)은 안쪽의 제1 부분(112), 및 몇몇 플랜지들(140)을 구비하는 바깥의 제2 부분(114)을 포함한다. 플랜지들(140)은 LED 소자들(120)에 의해 생성된 열을 방산하는 것을 도울 수 있다. 플랜지들(140)은 그들이 방출된 광을 재지향하기 위한 광학적 반사체(140)를 제공하도록 구부려진다. 몇몇 LED 소자들(120)에 의해 예를 들어, 도 6에서 도시된 예시에 따라 리드프레임(110) 상에 배치되는 예컨대 솔더링된 접합들(도 6에서 도시되지 않음)에 의해 리드프레임(110)에 고정된 4개의 LED 소자(120)에 의해, 리드프레임(110)의 제1 부분(112)은 제2 부분(114)에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결된다. 전기 절연성이고 광 반사성인 재료(130)를 포함하는 캡슐화 컴파운드(130)(도 6에서 도시되지 않음)는 리드프레임(110)의 제1 부분 및 제2 부분(112, 114)의 기계적인 지지 뿐만 아니라 주변들로부터의 전기적 절연 및 광학적 성능을 제공한다.
리드프레임(110), 전기 절연성이고 광 반사성인 재료(130), 및 LED 소자들(120)은 다양한 구성들로 배치될 수 있는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 리드프레임(110)은 전기적으로 및/또는 기계적으로 분리되는 3개 이상의 부분을 포함할 수 있고, 이는 LED 소자들(120)의 개별적인 제어를 가능하게 할 수 있다. 리드프레임(110)의 형상은 원하는 광학적 및/또는 열 방산 기능을 성취하기 위하여 임의의 적합한 형상을 추가적으로 따를 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 따라 제조된 조명 조립체의 예시를 도시한다. 조명 조립체는 제1 부분(112), 및 플랜지들(150)을 구비하고 열 싱크(150)(의 부분)를 형성하는 제2 부분(114)을 가지는 리드프레임(110)을 포함한다. 플랜지들(150)은 리드프레임의 제2 부분을 아래로 즉, 솔더링된 접합들(117)에 의해 LED 소자들(120)이 배치되는 리드프레임의 제1 표면에서 멀어지는 방향으로 구부림으로써 제공된다. 캡슐화 컴파운드(130)는 리드프레임(110)의 제1 표면(116) 및 제2 표면(118) 상에서 제공되고, 이는 입사광이 반사되는 것을 가능하게 할 수 있다.
결론으로서, LED 소자가 리드프레임 상에 배치되는 조명 조립체를 제조하기 위한 방법이 개시된다. LED 소자는 리드프레임에 의해 전기적 전력을 공급받는 경우 광을 방출하도록 구성된다. 리드프레임의 적어도 일부분은 LED 소자로부터 방출된 광을 반사하고 리드프레임의 적어도 일부분을 전기적으로 절연하도록 되어있는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료를 제공받는다. LED 소자 및 리드프레임을 포함하는 조명 조립체가 또한 개시된다.
본 발명이 첨부되는 도면들 및 전술한 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 도시 및 설명은 설명적이거나 예시적이고 한정적이지 않은 것으로 고려될 것이다; 본 발명은 개시된 실시예들로 한정되지 않는다. 개시된 실시예들에 대한 다른 변형들은 도면들, 명세서, 및 첨부되는 청구항들의 이해로부터 청구된 발명을 실시하는 본 기술분야의 기술자들에 의하여 이해되고 영향받을 수 있을 것이다. 소정의 수단들이 상호간에 상이한 종속 청구항들에서 인용되는 단순한 사실은 이들 수단들의 조합이 이점을 위해 사용될 수 없는 것을 나타내지 않는다. 청구항들 내의 임의의 참조 부호들은 범주를 한정하는 것으로서 해석되어서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 조명 조립체(lighting assembly)를 제조하기(manufacturing) 위한 방법으로서,
    리드프레임(leadframe)(110)을 제공하는 단계;
    적어도 하나의 발광 다이오드(LED: light emitting diode) 소자(120)를 상기 리드프레임 상에 배치하는 단계 - 상기 적어도 하나의 LED 소자는 상기 리드프레임에 의해 전기적 전력을 공급받는 경우 광을 방출하도록 구성됨 -; 및
    상기 적어도 하나의 LED 소자로부터 방출된 상기 광의 적어도 일부를 반사하고 상기 리드프레임의 적어도 일부분을 전기적으로 절연하도록 되어있는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료(optically reflective and electrically insulating material)(130)를 상기 리드프레임의 적어도 일부분에 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임 상에 상기 적어도 하나의 LED 소자가 배치된 이후에, 상기 리드프레임의 상기 적어도 일부분이 상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료를 제공받는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임 상에 상기 적어도 하나의 LED 소자가 배치되기 이전에, 상기 리드프레임의 상기 적어도 일부분이 상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료를 제공받는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료는 몰딩(molding)에 의해 상기 리드프레임의 상기 적어도 일부분에 제공되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 소자는 상기 리드프레임의 제1 표면(116) 상에 배치되고, 상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료는 상기 리드프레임의 제2 표면(118)에 제공되며, 상기 리드프레임의 상기 제1 표면은 상기 리드프레임의 제1 측 상에 배치되고, 상기 제1 측은 상기 리드프레임의 상기 제2 표면이 배치되는 제2 측의 반대측인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 소자는 적어도 하나의 솔더링된 접합(soldered joint)(117)에 의해 상기 리드프레임 상에 배치되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 솔더링된 접합은 스크린 인쇄(screen printed) 또는 제트 인쇄된(jet printed) 솔더 페이스트(solder paste)를 리플로우함으로써 제공되는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드프레임의 적어도 일부분이 상기 방출된 광의 적어도 일부를 반사하도록 구성된 광학적 반사체(optical reflector)(140) 및/또는 동작될 때 상기 적어도 하나의 LED 소자에 의해 생성되는 열의 적어도 일부를 방산하도록 구성된 열 싱크(heat sink)(150)를 제공하도록, 상기 리드프레임을 구부리는(bending) 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리드프레임의 상기 적어도 일부분을 상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료로 덮기 전에, 상기 리드프레임을 구부리는 단계가 수행되는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    시트 재료(sheet material)를 구부리는 단계는 상기 리드프레임의 상기 적어도 일부분을 상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료로 덮는 단계와 통합되는, 방법.
  11. 조명 조립체로서,
    리드프레임(110); 및
    상기 리드프레임 상에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 소자(120) - 상기 적어도 하나의 LED 소자는 상기 리드프레임에 의해 전기적 전력을 공급받는 경우 광을 방출하도록 구성됨 -
    를 포함하고,
    상기 리드프레임의 적어도 일부분은 상기 적어도 하나의 LED 소자로부터 방출된 상기 광의 적어도 일부를 반사하고 상기 리드프레임의 적어도 일부분을 전기적으로 절연하도록 되어있는 광 반사성이고 전기 절연성인 재료(130)를 제공받는, 조명 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 반사성이고 전기 절연성인 재료는 몰딩된 재료인, 조명 조립체.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 소자는 적어도 하나의 솔더링된 접합에 의해 상기 리드프레임에 고정되는, 조명 조립체.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드프레임의 일부분은 상기 방출된 광의 적어도 일부를 반사하도록 구성된 광학적 반사체 및 동작될 때 상기 적어도 하나의 LED 소자에 의해 생성되는 열의 적어도 일부를 방산하도록 구성된 열 싱크를 제공하는, 조명 조립체.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드프레임은 실질적으로 오목한(concave) 형상인 것인, 조명 조립체.
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