KR20170019446A - 인광체-변환형 ｌｅｄ들에 대한 반사기 컵들의 어레이를 포함하는 플래시 모듈 - Google Patents

인광체-변환형 ｌｅｄ들에 대한 반사기 컵들의 어레이를 포함하는 플래시 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20170019446A
KR20170019446A KR1020177001379A KR20177001379A KR20170019446A KR 20170019446 A KR20170019446 A KR 20170019446A KR 1020177001379 A KR1020177001379 A KR 1020177001379A KR 20177001379 A KR20177001379 A KR 20177001379A KR 20170019446 A KR20170019446 A KR 20170019446A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array
cups
leds
aspect ratio
led
Prior art date
Application number
KR1020177001379A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102244461B1 (ko
Inventor
마크 멜빈 버터워스
Original Assignee
코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Publication of KR20170019446A publication Critical patent/KR20170019446A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102244461B1 publication Critical patent/KR102244461B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B15/02—Illuminating scene
    • G03B15/03—Combinations of cameras with lighting apparatus; Flash units
    • G03B15/05—Combinations of cameras with electronic flash apparatus; Electronic flash units
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2215/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B2215/05—Combinations of cameras with electronic flash units
    • G03B2215/0503—Built-in units
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2215/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B2215/05—Combinations of cameras with electronic flash units
    • G03B2215/0564—Combinations of cameras with electronic flash units characterised by the type of light source
    • G03B2215/0567—Solid-state light source, e.g. LED, laser
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2215/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B2215/05—Combinations of cameras with electronic flash units
    • G03B2215/0582—Reflectors
    • G03B2215/0585—Movable reflectors, e.g. change of illumination angle or direction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2215/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B2215/05—Combinations of cameras with electronic flash units
    • G03B2215/0589—Diffusors, filters or refraction means
    • G03B2215/0592—Diffusors, filters or refraction means installed in front of light emitter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Stroboscope Apparatuses (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

카메라용 얇은 플래시 모듈에서, LED들의 직사각형 어레이가 단일 리드 프레임 상에 장착된다. 리드 프레임은 LED들을 직렬로 접속시킨다. LED들은 플래시 모듈 내의 종래의 LED들보다 훨씬 더 작다. LED들은 예를 들어, 5x3 어레이 또는 4x3 어레이일 수 있다. 반사성 컵들의 어레이는 리드 프레임 위에 몰딩되거나 또는 리드 프레임에 부착되며, 컵들 각각은 정사각형 서브-빔을 생성하기 위해 실질적으로 정사각형 개구를 가진다. 인광체 층은 그것의 연관된 LED를 오버레이하는 각각의 컵 내에 위치되어 백색광을 생성한다. 어레이의 종횡비는 카메라의 시야의 종횡비(예를 들어, 16:9)에 일반적으로 매치하도록 선택된다. LED들이 매우 작기 때문에, 컵들의 높이는 초박 플래시 모듈을 형성하도록 작을 수 있다. 얇은 렌즈들이 대신 사용될 수 있다.

Description

인광체-변환형 ＬＥＤ들에 대한 반사기 컵들의 어레이를 포함하는 플래시 모듈{A FLASH MODULE CONTAINING AN ARRAY OF REFLECTOR CUPS FOR PHOSPHOR-CONVERTED LEDS}
이 발명은 패키지화된 발광 다이오드(LED)들에 관한 것이며, 특히, 카메라 플래시용 시준 반사기 컵들 또는 얇은 렌즈들의 어레이 내에 장착되는 인광체-변환형 LED 다이들의 어레이에 관한 것이다.
카메라들은 스마트폰들 및 비교적 얇은 다른 디바이스들에서 일반적이다. 카메라 플래시는 흔히 1개 또는 2개의 인광체-변환형 LED들에 의해 형성된다. LED들의 결합된 영역은 주어진 구동 전류 펄스에 대한 플래시의 순간 밝기를 통상적으로 결정한다. 베어 LED 다이는 GaN-기반이며, 청색광을 방출하고, 인광체는 황색 컴포넌트(또는 적색 및 녹색 컴포넌트들)를 더하여, 인광체를 통해 누설되는 청색광과 인광체 광의 조합이 플래시에 대한 밝은 백색광을 생성한다.
카메라는 카메라의 시야 내의 대상에 광의 대부분을 지향시키려고 시도할 시에 광을 시준하기 위해 통상적으로 프레넬(Fresnel) 렌즈들 또는 다른 타입의 몰딩된 플라스틱 렌즈를 사용한다.
렌즈들은 일부 역반사를 야기하는데, 이는 플래시 모듈에 의해 실질적으로 흡수된다. 렌즈들은 비교적 두꺼우며, 렌즈의 최상부로부터 LED 다이 표면까지의 거리는 LED 다이의 풋프린트에 의존한다. 가장 적은 LED 다이들을 가지고 요구되는 밝기를 획득하기 위해 비교적 큰 LED 다이 크기들이 사용되기 때문에, 렌즈는 다소 두꺼워야 한다. 또한, 렌즈들은 카메라의 직사각형 사야에 대응하지 않는 원뿔형 방출 패턴을 일반적으로 생성한다. 따라서, 종래 기술의 카메라용 LED 플래시 모듈들은 비교적 두꺼우며, 카메라의 시야를 초과하여 넓은 영역을 조명하여, 이러한 광 에너지를 낭비한다.
종래 기술의 플래시 모듈들보다 더 얇고, 카메라의 시야의 종횡비에 더 가깝게 매치하는 빔을 생성하는 LED 카메라 플래시 모듈이 요구된다.
카메라용 얇은 플래시 모듈은 작은 LED 다이들의 어레이를 사용하며, LED들의 전체 발광 면적은 종래의 플래시 내의 1개 또는 2개의 큰 LED(들)의 면적과 동일하여, 원하는 플래시 밝기를 달성할 수 있다. 예를 들어, LED 다이들의 3x5 어레이에 대해, 각각의 LED 다이의 크기는 플래시 모듈에서 사용되는 종래의 LED 다이들의 크기의 약 1/15만큼 작을 수 있다.
각각의 작은 LED 다이는 반사성 컵에 의해 둘러싸인다. 각각의 컵의 광 출사 개구는 실질적으로 (LED의 형상에 대응하는) 정사각형이며, 따라서, 플래시 모듈의 전체 빔은 일반적으로 정사각형 서브-빔들의 어레이에 의해 형성될 것이다. 다른 직사각형 또는 타원형 형상들이 참작되며, 발명의 범위 내에 포함된다.
컵들은 리드 프레임 위에 몰딩되는 플라스틱 컵들의 접속된 어레이 내에 형성될 수 있고, 리드 프레임의 리드들은 LED 전극들로의 접속을 위해 각각의 컵의 바닥에 노출된다. 컵들의 벽들은 은, 알루미늄, 크로뮴과 같은 완전반사성(specular) 금속 필름으로 코팅될 수 있다. 리드 프레임은 LED들을 직렬로 또는 직렬과 병렬의 조합으로 접속시킨다. 컵들은 16x9 어레이(열들 x 행들), 5x3 어레이, 4x3 어레이, 또는 카메라의 시야의 종횡비에 일반적으로 대응하는 다른 크기를 형성할 수 있다. 예를 들어, 카메라 시야의 종횡비가 16:9인 경우, 적절한 반사성 컵 어레이는 충분히 근접한 종횡비에 대해 5x3일 수 있다. 비교적 작은 에지 디멘젼들을 가지는 LED 다이들을 사용하는 것은 각각의 직사각형 컵의 비교적 작은 요구되는 높이(z-축 높이) 및 영역을 허용한다. LED 다이들이 더 많이 사용될수록, 각각의 LED 다이는 더 작아질 수 있고, 플래시 모듈은 더 얇아질 수 있다. 컵들의 높이는 종래 기술에서 사용되는 시준 렌즈들의 높이보다 훨씬 더 작다.
또다른 실시예에서, LED 다이들은 리드 프레임 상에 사전-장착되고, 반사성 컵들(이들의 베이스에 구멍을 가짐)은 리드 프레임에 부착되고, 각각의 LED 다이를 둘러싼다.
또다른 실시예에서, 컵들의 어레이는 금속 시트로 스탬핑되고, LED를 마주하는 각각의 컵의 에지들은 나이프(knife) 에지들로 만들어질 수 있으며, 따라서 모든 광이 컵의 출사 개구쪽으로 반사된다.
작은 LED 다이들의 2차원 어레이의 사용으로 인해, 플래시 모듈의 측면 디멘젼들이 종래의 LED 플래시 모듈들보다 더 클 수 있지만, 두께는 훨씬 더 작아질 것이다.
일 실시예에서, LED 다이들은 GaN 기반이며, 청색광을 방출한다. 광 추출을 증가시키기 위해 GaN의 굴절률과 공기의 굴절률 사이의 굴절률을 가지는, 인광체 분말(예를 들어, YAG 인광체)과 실리콘의 혼합물이 각각의 컵 내에 정확한 두께로 퇴적되어 타겟 백색광 온도를 생성한다. 컵의 가장자리는 인광체보다 더 높으며 따라서 컵은 인광체 광을 시준한다. 인광체 혼합물은 습기를 차단하고, 기계적 지지를 제공하는 등을 수행하기 위해 또한 LED 다이들을 캡슐화한다.
또다른 실시예에서, LED 다이들은 컵들 내에 장착되기 이전에 인광체로 등각으로 코팅된다. 이러한 실시예에서, 깨끗한 봉합재(예를 들어, 실리콘)가 컵들 내에 퇴적되어 LED 다이들을 캡슐화시키고 광 추출을 증가시킬 수 있다.
추가적인 특징들 및 실시예들이 본원에 기술된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사성 컵들 내에 작은 LED 다이들의 2차원 어레이를 가지는 플래시 모듈의 단면도이며, 여기서 각각의 컵은 정사각형 출사 개구를 가지고, 여기서 어레이 디멘젼들은 카메라의 시야의 종횡비에 일반적으로 대응한다.
도 2는, LED 다이들이 캡슐화되기 전의, 도 1의 어레이의 작은 부분의 분해도이며, 여기서 컵들은 컵들 내의 LED 다이들을 보기 위해 실제보다 훨씬 더 얕게 만들어진다.
도 3은 각각의 컵으로부터의 방출 프로파일의 예이며, 여기서, 프로파일은 플래시 모듈에 의한 전체 조명을 카메라의 시야로 일반적으로 제한하도록 아주 잘(fnairly) 시준된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 작은 LED 다이들의 어레이 및 시준 렌즈들의 어레이를 가지는 플래시 모듈의 단면도이며, 여기서 어레이는 카메라의 시야의 종횡비에 일반적으로 대응하는 디멘젼들을 가지는 직사각형을 형성한다. 렌즈들은 LED 다이들의 작은 디멘젼들로 인해 얇다.
도 5는 카메라의 직사각형 플래시 모듈 및 렌즈 영역을 보여주는 스마트폰의 후면도이며, 여기서 플래시 모듈은 본 발명에 따른다.
도 6은 플래시 모듈을 형성하는 컵들 및 LED 다이들의 직사각형 어레이에 의해 생성되는 이상적인 플래시 방출 프로파일을 예시한다.
동일하거나 유사한 엘리먼트들은 동일한 번호들로 라벨링된다.
도 1은 LED 다이들의 어레이 및 이들의 연관된 반사성 컵들의 2차원 어레이를 포함하는 반사성 컵 패키지(10)의 단면도이다. 구리 리드 프레임(12)이 시트로부터 스탬핑되고, 각각의 반사성 컵(18)의 베이스에 금속 콘택트 패드들(14 및 16)을 제공한다. LED 다이들(20)의 애노드 및 캐소드 전극들이 연관된 콘택트 패드들(14 및 16)에 접속된다. 리드 프레임(12)은 4개의 LED 다이들(20)을 직렬로 접속하는 것으로 도시되고, 플라스틱 컵 재료가 리드 프레임(12) 주위에 몰딩되어 싱귤레이션(singulation) 이후 리드 프레임의 구조적 무결성을 유지한다. 리드 프레임(12)은 LED 다이들(20)을 직렬과 병렬의 조합으로 또한 접속시킬 수 있다. 패키지들의 프로세싱을 간소화시키기 위해 함께 접속되는 리드 프레임들의 어레이가 존재할 수 있고, 리드 프레임들은 개별 패키지들(10)에의 프로세싱 이후 분리(싱귤레이트)된다.
구리 리드 프레임(12)이 바닥 LED 다이 전극들에 결합되는 영역은 금, 니켈, 또는 합금들과 같은 적절한 금속으로 도금되어 콘택트 패드들(14 및 16)을 형성할 수 있다. 요구되는 경우, 금 볼들, 솔더 웨팅(solder wetting), 또는 다른 기법들이 또한 사용되어 LED 다이 전극들로의 결합을 허용할 수 있다. LED 다이들(20)이 플립-칩들로서 도시되어 있지만, LED 다이들은 콘택트 패드들(14/16)에 와이어-결합되는 그것의 최상부 표면 상에 하나의 전극 또는 두 전극들 모두를 가질 수 있다. 리드 프레임(12) 및 컵 재료는 LED 다이들(20)로부터 열을 제거하기 위한 히트 싱크로서 작용한다.
플라스틱 컵들(18)의 어레이는 LED 다이들(20)이 리드 프레임(12) 상에 장착되기 이전 또는 이후에 리드 프레임(12) 위에 몰딩된다. 압축 성형 또는 사출 성형이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 플라스틱은 열전도성이다. 플라스틱이 (그것의 열전도성을 증가시키기 위해) 금속 입자들을 포함하는 것으로 인해 또한 전기적으로 전도성인 경우, 플라스틱과 접촉하는 리드 프레임(12)의 부분은 패드들(14 및 16)이 서로 단락하는 것을 방지하기 위해 몰딩 이전에 그 위에 형성되는 유전체 코팅을 가진다.
각각의 컵(18)은 일반적으로 정사각형 중심 베이스(22), 정사각형 외부 둘레, 및 정사각형 광 출사 개구(24)를 형성한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 직사각형은 정사각형을 포함한다. 컵(18)의 형상은 LED 다이(20)의 형상에 대응하고, 따라서, 세장형(elongated) LED 다이(20)는 컵(18)의 개구가 LED 다이(20)와 동일한 상대적 디멘젼들을 가지도록 하며, 정사각형이 아니도록 할 것이다. 각각의 컵(16)의 내벽들(26)은 퇴적된 금속 필름(예를 들어, 은, 크로뮴, 알루미늄)과 같은 반사성 재료로 코팅된다. 증착(evaporation), 스퍼터링, 스프레잉(spraying), 또는 다른 기법이 사용될 수 있다. 내벽들(26)은 대신, 직접적 LED 다이 광 및 인광체 광을 반사시키거나 또는 LED 광만을 반사시키거나 또는 인광체 광만을 반사시키는, 다이크로익 코팅(dichroic coating)과 같은 다른 타입들의 필름들로 코팅될 수 있다. 반사성 재료는 가장 좁은 빔에 대해 완전반사성(specular)일 수 있거나, 또는 더 넓은 빔에 대해 (예컨대 백색 페인트 또는 백색 컵 재료를 사용함으로써) 확산성일 수 있다.
리드 프레임(12) 위에 컵들(18)의 어레이를 몰딩하는 것 대신, 컵들(18)의 어레이는 알루미늄과 같은 반사성 재료로 머시닝(machined)되거나 스탬핑될 수 있다. 금속 시트로 컵들(18)의 어레이를 스탬핑함으로써, LED 다이들(20)을 마주하는 바닥 에지들은 나이프 에지들일 수 있고 따라서 LED 다이들(20) 쪽으로의 역반사가 적거나 전혀 없다. 컵들(18)의 어레이가 리드 프레임(12) 위에 몰딩되지 않는 경우, 어레이는 열전도성 에폭시와 같은 접착제를 이용하여 리드 프레임(12) 위에 고정된다. 컵들(18)의 어레이가 금속으로 형성되는 경우, 컵들(18)의 어레이와 리드 프레임(12) 사이에 유전체 층이 형성된다. LED 다이들(20)은 각각의 컵(18)의 바닥에 있는 개구를 통해 연장한다.
도 1은 또한 리드 프레임(12)과 컵들(18)을 지지하는 기판(28)을 예시하는데, 이는 리드 프레임(12)과 인쇄 회로 보드 사이에 중재자로서 작용할 수 있으며 열을 분산시키는 것을 돕는다. 기판(28)은 몰딩된 세라믹, 플라스틱, 또는 다른 열전도성 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(28)은 몰딩된 플라스틱, 및 리드 프레임(12) 위에 몰딩되는 플라스틱 컵들(18)의 필수 부분이며, 따라서 컵들(18)의 어레이의 일부분으로 간주된다. 대안적인 실시예에서, 기판(28)이 제거될 수 있고, 리드 프레임(12)은 패키지(10)를 회로 보드에 부착시키기 위해 사용될 수 있다.
기판(28)은 LED 다이(20) 스트링의 애노드 및 캐소드 단부들에 접속되는 최상부 금속 패드들(30 및 32)을 포함한다. 기판(28)을 통해 연장하는 금속 비아들(34 및 36)은 인쇄 회로 보드에 땜납될 수 있는 강건한 바닥 금속 패드들(38 및 40)에 접촉한다. 회로 보드는 사진을 찍을 때 LED 다이들(20)에 전류 펄스를 전달하기 위해 카메라 플래시 제어기(41)에 접속되는 트레이스들을 가질 수 있다.
도 2는 4개의 컵들(18) 및 이들의 연관된 LED 다이들(20)만을 도시하는, 패키지(10)의 작은 부분의 분해도이다. 컵들(18)의 상대적 높이들은 컵들(18)의 바닥에 LED 다이들(20)을 도시하기 위해 도 1에 도시된 높이들에 비해 축소되었다.
도 2는 각각의 컵(18)의 베이스에 장착된 LED 다이(20)를 예시한다. 예에서, LED 다이들(20)은 GaN-기반 플립-칩들이며 청색광을 방출한다. 또다른 실시예에서, LED 다이들(20)은 UV를 방출할 수 있고/있거나 플립-칩들이 아니다. 최상부에 하나의 전극 또는 두 전극들 모두를 가지는 LED 다이들에 대해, 와이어가 전극(들)을 패드들(14/16)에 접속시킬 수 있고, 패드들(14/16) 중 하나 또는 둘 모두는 LED 다이 풋프린트를 초과하여 연장할 것이다. LED 다이의 임의의 금속 열 패드는 기판(28)에 열적으로 커플링된다.
컵들(18)의 어레이가 (통상적인 16:9 카메라 시야에 근접하도록) 5x3 어레이 또는 임의의 다른 크기를 형성할 수 있기 때문에, 각각의 컵(18) 내의 LED 다이(20)는 플래시 모듈에서 사용되는 종래의 LED 다이보다 훨씬 더 작다. 예를 들어, 5x3 어레이에 대해, LED 다이들(20)은 동일한 전류 펄스에 대해 동일한 광 출력 전력을 전달하는 단일 LED 다이의 크기의 1/5보다 더 작을 수 있다. 이상적으로는, 5x3 어레이에 대해, LED 다이들(20)은 종래의 LED 다이의 크기의 1/15일 수 있다. 각각의 컵(18)의 요구되는 높이(H) 및 각각의 컵(18)의 다른 디멘젼들은 LED 다이(20)의 크기에 의존한다. 본원에 기술되는 LED 다이들(20)의 극도로 작은 크기들에 대해, 각각의 컵(18)의 높이는 단지 약 1 mm일 수 있다. LED 다이(20)의 각각의 변은 0.25 mm 미만일 수 있고, LED 다이(20)는 단지 수십 마이크론의 높이를 가질 수 있는데, 왜냐하면 성장 기판(예를 들어, 사파이어)이 제거되기 때문이다. 플립-칩들에 대해, 투명한 성장 기판이 LED 다이(20) 상에 남아서 그것의 측면 방출을 증가시켜서 각각의 컵(18)으로부터의 더욱 균일한 광 방출을 제공할 수 있다. 각각의 컵(18)의 광 출사 개구는 단지 1-3 밀리미터일 수 있다.
통상적으로, 카메라의 시야에 일반적으로 대응하는 어레이의 크기들은 5x3 및 4x3일 수 있다.
일 실시예에서, 인광체 분말과 실리콘의 혼합물(43)의 정확한 양이 각각의 컵(18) 내에 제공되어(dispense) LED 다이(20)를 캡슐화시키고 LED 광을 파장-변환시킨다. 특정 양의 청색 LED 광이 경화된 혼합물(43)을 통해 누설되고, 청색광은 인광체 광과 결합하여 플래시에 대해 백색광과 같은 임의의 전체 컬러를 생성한다. 인광체 분말은 YAG 또는 다른 인광체일 수 있다.
대안적으로, 각각의 LED 다이(20)는 리드 프레임(12) 상에 장착되기 이전에 인광체 층으로 등각으로 코팅된다. 인광체는 또한 각각의 LED 다이(20) 위에 미리-성형된 타일로서 고정될 수 있다. 이러한 경우, 투명한 봉합재가 각각의 컵(18) 내에 퇴적될 수 있다. 봉합재는 플래시를 위한 원하는 파장들을 생성하기 위해 적색 인광체와 같은 추가적인 인광체를 포함할 수 있다.
도 1에서, LED 다이(20)로부터의 광선(44)은 혼합물(43)을 통해 누설되는 것으로 도시되며, 광선(45)은 인광체 입자로부터 방출되는 것으로 도시된다. 광선(44)은, 컵(18)의 벽(26)으로부터 반사되고, 벽들(26)이 광을 시준하기 위한 반-포물선이기 때문에 플래시 모듈에 대해 실질적으로 법선으로 방출되는 것으로 도시된다. 벽들(26)은 더 넓은 빔을 생성하도록 성형될 수 있다.
렌즈가 사용되지 않기 때문에, 전체 플래시 모듈, 빼기 기판(28)은 약 1-3 mm 두께일 수 있다. 리드 프레임(12)은 그것이 기계적 지지를 위해 사용되지 않기 때문에 매우 얇을 수 있다.
각각의 컵(18) 개구가 2 mm인 경우, 5x3 어레이에 대한 최소 풋프린트는 약 6x10 mm일 것이다. 이는 (1개 또는 2개의 LED 다이들만이 사용되기 때문에) 종래의 플래시 모듈 풋프린트보다 더 크지만, 높이는 훨씬 더 적다.
각각의 컵(18)이 일반적으로 정사각형 빔을 방출하기 때문에, 어레이 종횡비는 16:9, 5:3, 4:3 등과 같은 카메라의 시야의 직사각형 종횡비에 일반적으로 매치하도록 선택된다.
선택적인 기판(28)의 크기는 발명의 동작에 관련되지 않으며, 통상적으로 컵들(18)의 어레이보다 약간 더 큰 풋프린트를 가진다. 리드 프레임이 충분한 구조적 강도를 가지거나 어레이의 장착 영역이 충분히 단단한 경우, 기판(28)은 제거될 수 있다.
도 3은 단일 컵(18)으로부터의 샘플 절반-밝기 방출 프로파일을 예시하며, 여기서 Y-축은 밝기 레벨에 대응하고, X-축은 시야각에 대응하며, 90도가 컵(18)의 중간선을 따라 있다. 방출되는 광이 카메라의 시야 내에 집중되도록 의도되기 때문에 프로파일은 통상적인 플래시 방출 프로파일보다 훨씬 더 좁다.
각각의 LED 다이(20)가 플래시에서 종래의 LED 다이보다 훨씬 더 작기 때문에, 균일하게 몰딩된 렌즈가 사용되는 동시에 초박 플래시 모듈 프로파일을 유지할 수 있다. 도 4는 리드 프레임(12) 상에 장착되는 3개의 LED들(20) 및 LED 다이들(20)을 캡슐화하는 투명한 렌즈들(50)의 몰딩된 어레이를 보여주는 플래시 모듈(48)의 일부분의 단면도이다. 렌즈들(50)은 LED 다이(20)마다 원하는 방출 프로파일을 달성하기 위해 임의의 형상을 가질 수 있다. 결과적인 빔은 직사각형 어레이의 디멘젼들(예를 들어, 5:3, 4:3 등의 종횡비)에 일반적으로 대응하는 프로파일을 일반적으로 가질 것이다. 각각의 렌즈(50)의 높이는 3 mm 미만이며 통상적으로 1 mm 미만일 것이다.
도 5는 카메라의 시야의 종횡비와 대략 동일한 종횡비를 가지는, 직사각형 플래시 모듈 영역(58) 및 카메라 렌즈 영역(56)을 보여주는, 카메라를 포함하는 종래의 스마트폰(54)의 후방측을 도시한다. 깨끗한 평탄한 보호창이 플래시 모듈을 보호하기 위해 하우징의 일부를 형성할 수 있다. 스마트폰(54)이 카메라로서 사용될 때, 그것은 이 개시내용의 목적을 위한 카메라로서 간주된다. 스마트폰 대신, 도 5는 또한 비디오 기능을 가질 수 있는 전용 카메라를 예시할 수 있다. 플래시 모듈은 비디오 모드에서 사용될 때 그것의 전체 밝기의 비율에서 동작될 수 있다.
도 6은 사진을 찍을 때 스마트폰(54)에 의한 카메라 플래시의 절반-밝기 방출 프로파일을 예시한다. 빔(60)은 직사각형 소스 플래시 모듈로부터 넓어지며, 일반적으로 그것의 직사각형 형상을 유지한다. 각각의 반사성 컵이 일반적으로 정사각형 빔을 방출하기 때문에, 결과적인 빔은 LED/컵 어레이의 종횡비에 대응하는 종횡비를 가진다.
일 실시예에서, 컵들(18) 또는 렌즈들(50)은 어레이에 걸쳐 상이하게 성형되어 최적의 빔을 생성할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 도시되고 기술되었지만, 이 발명의 더 넓은 양태들에서 이 발명으로부터 벗어나지 않고 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이며, 따라서, 첨부되는 청구항들은 이 발명의 진의 및 범위 내에 드는 것으로서 모든 이러한 변경들 및 수정들을 이들의 범위 내에 포함할 것이다.

Claims (15)

  1. 플래시 모듈을 포함하는 카메라로서,
    단일 리드 프레임 상에 장착되는 발광 다이오드(LED)들의 직사각형 어레이;
    반사성 컵들의 어레이 ― 상기 컵들 각각은 연관된 LED를 둘러싸는 반사성 벽들을 가지고, 각각의 컵은 실질적으로 직사각형 광 출사 개구를 가짐 ― ;
    연관된 LED를 오버레이하는 각각의 컵 내에 위치되는 인광체;
    상기 LED들의 어레이 및 상기 컵들의 어레이를 하우징하는 카메라 ― 상기 컵들의 어레이의 종횡비는 상기 카메라의 시야(field of view)의 종횡비에 대체적으로 매치함 ―; 및
    사진을 찍는 동안 상기 LED들의 어레이를 조명하도록 상기 리드 프레임에 전류 펄스를 제공하는 구동 회로
    를 포함하는 카메라.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 컵은 실질적으로 정사각형 개구를 가지는 카메라.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사성 컵들의 어레이의 종횡비는 대략 16:9인 카메라.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사성 컵들의 어레이의 종횡비는 대략 5:3인 카메라.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사성 컵들의 어레이의 종횡비는 대략 4:3인 카메라.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인광체는 결합제와 인광체 분말의 혼합물을 포함하고, 상기 혼합물은 각각의 컵 내의 LED를 캡슐화하는 카메라.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컵들의 어레이는 상기 리드 프레임 위에 몰딩되는 컵들의 유니터리 어레이(unitary array)로서 형성되는 카메라.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 컵들의 어레이는 스탬핑된 금속 시트로 형성되고, 상기 리드 프레임에 부착되는 카메라.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 LED는 0.25 mm 미만의 변들(sides)을 가지는 카메라.
  10. 제1항에 있어서,
    각각의 컵의 높이는 3 mm 미만인 카메라.
  11. 제1항에 있어서,
    광을 시준하기 위해 사용되는 상기 LED들 위에 성형된 렌즈들이 존재하지 않는 카메라.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은 상기 LED들의 적어도 일부를 직렬로 접속시키는 카메라.
  13. 플래시 모듈을 포함하는 카메라로서,
    단일 리드 프레임 상에 장착되는 발광 다이오드(LED)들의 직사각형 어레이;
    상기 리드 프레임 위에 몰딩되는 시준 렌즈들의 어레이 ― 상기 렌즈들 각각은 연관된 LED를 둘러쌈 ― ;
    연관된 LED를 오버레이하는 각각의 렌즈 내에 위치되는 인광체;
    상기 LED들의 어레이 및 상기 렌즈들의 어레이를 하우징하는 카메라 ― 상기 렌즈들의 어레이의 종횡비는 상기 카메라의 시야의 종횡비에 대체적으로 매치함 ― ; 및
    사진을 찍는 동안 상기 LED들의 어레이를 조명하기 위해 상기 리드 프레임에 전류 펄스를 제공하는 구동 회로
    를 포함하는 카메라.
  14. 제13항에 있어서,
    각각의 LED는 0.25 mm 미만의 변들을 가지고, 상기 LED들의 직사각형 어레이는 대략 16:9의 종횡비를 가지는 카메라.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 LED들의 직사각형 어레이는 5:3 어레이 또는 4:3 어레이 중 하나를 형성하는 카메라.
KR1020177001379A 2014-06-17 2015-06-16 인광체-변환형 ｌｅｄ들에 대한 반사기 컵들의 어레이를 포함하는 플래시 모듈 KR102244461B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462013010P 2014-06-17 2014-06-17
US62/013,010 2014-06-17
PCT/IB2015/054539 WO2015193807A1 (en) 2014-06-17 2015-06-16 A flash module containing an array of reflector cups for phosphor-converted leds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170019446A true KR20170019446A (ko) 2017-02-21
KR102244461B1 KR102244461B1 (ko) 2021-04-26

Family

ID=53773471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177001379A KR102244461B1 (ko) 2014-06-17 2015-06-16 인광체-변환형 ｌｅｄ들에 대한 반사기 컵들의 어레이를 포함하는 플래시 모듈

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10649315B2 (ko)
EP (1) EP3158393B1 (ko)
JP (2) JP2017521702A (ko)
KR (1) KR102244461B1 (ko)
CN (2) CN106462033A (ko)
TW (3) TWI665505B (ko)
WO (1) WO2015193807A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106462033A (zh) 2014-06-17 2017-02-22 皇家飞利浦有限公司 包含磷转换led的反射器杯的阵列的闪光灯模块
US10403792B2 (en) 2016-03-07 2019-09-03 Rayvio Corporation Package for ultraviolet emitting devices
US20180006203A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Rayvio Corporation Ultraviolet emitting device
KR102519814B1 (ko) * 2016-12-15 2023-04-10 루미리즈 홀딩 비.브이. 높은 근거리 콘트라스트 비를 갖는 led 모듈
US10420177B2 (en) 2016-12-19 2019-09-17 Whelen Engineering Company, Inc. LED illumination module with fixed optic and variable emission pattern
US10998298B2 (en) * 2016-12-21 2021-05-04 Lumileds Llc LED array module
US10924647B2 (en) 2019-06-11 2021-02-16 Google Llc Flash module with LED-covering substrate having different diameters
CN112216774A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 成都辰显光电有限公司 色彩转换组件、显示面板及制作方法
US11649945B2 (en) 2020-01-23 2023-05-16 Nichia Corporation Light source device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005091675A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Pentax Corp 発光装置
JP2008513983A (ja) * 2004-09-22 2008-05-01 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシング、オプトエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法
WO2013122722A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Flash illumination system

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7091653B2 (en) 2003-01-27 2006-08-15 3M Innovative Properties Company Phosphor based light sources having a non-planar long pass reflector
US7118438B2 (en) * 2003-01-27 2006-10-10 3M Innovative Properties Company Methods of making phosphor based light sources having an interference reflector
JP3910171B2 (ja) * 2003-02-18 2007-04-25 シャープ株式会社 半導体発光装置、その製造方法および電子撮像装置
JP2005019675A (ja) 2003-06-26 2005-01-20 Toshiba Corp ウエット処理装置
JP2005114924A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Pentax Corp 撮影用照明装置
JP2005164990A (ja) * 2003-12-03 2005-06-23 Pentax Corp 照明機能付き撮影装置
US20050225222A1 (en) * 2004-04-09 2005-10-13 Joseph Mazzochette Light emitting diode arrays with improved light extraction
DE102004031689A1 (de) 2004-06-30 2006-02-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenanordnung
JP2006298404A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Gifu Plast Ind Co Ltd パレット
US7284871B2 (en) * 2005-08-08 2007-10-23 Avago Technologies Ecb4 Ip (Singapore) Pte Ltd Light-emitting diode module for flash and auto-focus application
US7519287B2 (en) * 2005-08-19 2009-04-14 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte, Ltd. Electronic flash, imaging device and method for producing a flash of light having a rectangular radiation pattern
US7461948B2 (en) 2005-10-25 2008-12-09 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Multiple light emitting diodes with different secondary optics
US20070127005A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Asml Holding N.V. Illumination system
JP4828248B2 (ja) * 2006-02-16 2011-11-30 新光電気工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP2007266358A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Kyocera Corp 発光装置および照明装置
KR100930171B1 (ko) * 2006-12-05 2009-12-07 삼성전기주식회사 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈
US7940341B2 (en) * 2007-08-23 2011-05-10 Philips Lumileds Lighting Company Light source for a projector
US7984999B2 (en) 2007-10-17 2011-07-26 Xicato, Inc. Illumination device with light emitting diodes and moveable light adjustment member
US9086213B2 (en) * 2007-10-17 2015-07-21 Xicato, Inc. Illumination device with light emitting diodes
CN101459163B (zh) * 2007-12-12 2011-07-06 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 发光二极管
CN101252163A (zh) * 2008-03-27 2008-08-27 潮州三环（集团）股份有限公司 一种smd高功率led陶瓷封装基座
JP5320560B2 (ja) * 2008-05-20 2013-10-23 東芝ライテック株式会社 光源ユニット及び照明装置
US20100181582A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-22 Intematix Corporation Light emitting devices with phosphor wavelength conversion and methods of manufacture thereof
JP5810301B2 (ja) * 2009-11-25 2015-11-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
CN102812289B (zh) * 2010-03-31 2016-09-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 照明系统和用于这种系统的光源单元
CN202004043U (zh) * 2010-09-09 2011-10-05 张涛 贴片式白光led器件
JP2012094611A (ja) 2010-10-26 2012-05-17 Panasonic Corp 照明装置
JP5548153B2 (ja) * 2011-03-01 2014-07-16 株式会社ユーテクノロジー 発光ダイオード照明装置および発光ダイオード照明用部材
US20140078378A1 (en) * 2011-05-25 2014-03-20 Obzerv Technologies Unc. Active Imaging Device Having Field of View and Field of Illumination With Corresponding Rectangular Aspect Ratios
JP5940878B2 (ja) * 2012-04-27 2016-06-29 ローム株式会社 Ｌｅｄフラッシュモジュール
JP5721668B2 (ja) 2012-06-29 2015-05-20 シャープ株式会社 発光装置、照明装置および表示装置用バックライト
CN103000789B (zh) * 2012-11-30 2015-08-19 惠州雷曼光电科技有限公司 贴片式led支架、贴片式led及贴片式led支架的成型方法
JP2016519850A (ja) * 2013-04-08 2016-07-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Ｌｅｄモジュールの製造方法
WO2015049146A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-09 Koninklijke Philips N.V. Lighting system and a method of controlling a lighting system
WO2015114477A1 (en) * 2014-01-29 2015-08-06 Koninklijke Philips N.V. Shallow reflector cup for phosphor-converted led filled with encapsulant
CN106462033A (zh) 2014-06-17 2017-02-22 皇家飞利浦有限公司 包含磷转换led的反射器杯的阵列的闪光灯模块

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005091675A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Pentax Corp 発光装置
JP2008513983A (ja) * 2004-09-22 2008-05-01 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシング、オプトエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法
WO2013122722A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Flash illumination system

Also Published As

Publication number Publication date
TW201614356A (en) 2016-04-16
TW201947309A (zh) 2019-12-16
KR102244461B1 (ko) 2021-04-26
WO2015193807A1 (en) 2015-12-23
US10649315B2 (en) 2020-05-12
JP2017521702A (ja) 2017-08-03
TW202034054A (zh) 2020-09-16
US20200241391A1 (en) 2020-07-30
CN111123620A (zh) 2020-05-08
JP2021114614A (ja) 2021-08-05
TWI698694B (zh) 2020-07-11
TWI751578B (zh) 2022-01-01
CN106462033A (zh) 2017-02-22
US11320722B2 (en) 2022-05-03
TWI665505B (zh) 2019-07-11
EP3158393B1 (en) 2021-02-24
US20170184944A1 (en) 2017-06-29
EP3158393A1 (en) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11320722B2 (en) Flash module containing an array of reflector cups for phosphor-converted LEDs
US10564520B2 (en) Thin LED flash for camera
US10062819B2 (en) Shallow reflector cup for phosphor-converted LED filled with encapsulant
JP2017108111A (ja) 斜角反射体を備えた発光素子およびその製造方法
US20220102599A1 (en) Deep molded reflector cup used as complete led package
JP6566791B2 (ja) 発光装置
JP2017050345A (ja) 発光装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant