KR20190097143A - 리드프레임 상의 led들의 배열 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조명 디바이스(10) 및 특히 이를 위한 제조 방법에 관한 것이다. LED들(12a, 12b, 12c)은 서로로부터 일정 거리에 배열된다. LED들(12a, 12b, 12c)을 상호접속하는 도체 세그먼트들을 포함하는 리드프레임(20)이 제공된다. LED들(12a, 12b, 12c)은 각각 리드프레임(20)의 도체 세그먼트들 중 하나에 부착된 LED 다이(30)를 포함한다. LED들(12a, 12b, 12c)은 각각 홀딩 요소(22) 내에 적어도 부분적으로 매립된 리드프레임(20)의 적어도 2개의 도체 세그먼트를 홀드하도록 배치된 홀딩 요소(22)를 추가로 포함한다. 양호한 광학 특성들을 획득하기 위해서, 홀딩 요소들(22)은 LED 다이들(30)을 덮지 않는다. 또한, 리드프레임(20)의 도체 세그먼트들 중 하나 이상은 조명 디바이스(10)가 형상화될 수 있도록 굽혀지도록 구성된다. 조명 디바이스(10)의 제안된 제조 방법에 따르면, 리드프레임(20)의 도체 세그먼트들이 제공되고 홀딩 요소들(22)이 리드프레임(20) 상에 서로로부터 일정 거리에 형성되고, 각각 리드프레임(20)의 적어도 2개의 도체 세그먼트를 적어도 부분적으로 매립한다. 리드프레임(20)의 적어도 3개의 도체 세그먼트의 장착 부분들(26)은 홀딩 요소들(22)에 의해 덮히지 않는다. LED 다이들(30)은 장착 부분들(26)에 부착된다.

Description

리드프레임 상의 LED들의 배열
본 발명은 조명 디바이스 및 조명 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 리드프레임 상에 장착된 복수의 LED 광원을 갖는 조명 디바이스에 관한 것이다.
LED 광원은 실제 발광 소자로서, 여기서 LED 다이라고 하는 LED 칩을 포함한다. 반도체 LED들에서, 다이는 일반적으로 p/n 접합을 포함하는 도핑된 반도체 재료의 칩이다.
조명 및 시그널링 응용들에서 사용하기 위해, 전기적 접촉들이 LED 다이 요소에 접속된다. 순수한 LED 다이 요소들은 L0 LED들이라고 지칭될 수 있는 반면, 전기 도체들이 그에 부착되고 하우징 내에 고정된 하나 이상의 LED 다이 요소는 L1 LED들이라고 지칭될 수 있다.
EP 2 827 045 A1은 LED 디바이스에 전력을 제공하는 일체형 전극 패턴들을 갖는 비도전형 프레임의 전극 모듈을 개시하고 있다. LED 디바이스는 비도전형 프레임의 장착 홀 내에 수용된다. 전극 패턴은 반복적으로 형성된 단위체들을 갖고, 단위체들은 제1과 제2 평행 선들 사이에 개재된다.
제조하기가 쉽고 양호한 동작 특성들을 제공하는 다수의 이격된 광원을 갖는 조명 디바이스를 제공하는 것이 목적으로 고려될 수 있다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 조명 디바이스 및 청구항 14에 따른 제조 방법에 의해 달성될 수 있다. 종속 청구항들은 본 발명의 양호한 실시예들에 관한 것이다.
본 발명자들은 리드프레임 상에 이격된 LED 광원들을 갖는 조명 디바이스를 고려하였다. 본 맥락에서, 리드프레임은 바람직하게는 예를 들어, 구리 또는 구리 합금과 같은 금속으로 만들어진 도체 구조체들을 의미하는 것으로 이해된다. 리드프레임은 완제품에서 서로로부터 분리된, 복수(즉, 적어도 2개, 일반적으로 2개보다 많은)의 도체 세그먼트를 포함한다. 바람직하게는, 도체 세그먼트들은 각각 예를 들어 평탄한 시트 또는 플레이트로부터, 재료들을 제거함으로써, 예를 들어 스탬프함으로써 제조된 평탄한 요소들이다. 인쇄 회로 보드와 대조적으로, 도체 세그먼트들은 기판을 필요로 하지 않는 분리된 자립형 요소들일 수 있다.
발명자들에 의해 고려된 조명 디바이스에서, LED 광원들은 리드프레임의 도체 세그먼트들에 의해 상호접속된 이격된 위치들 내에 배열될 수 있다. 발명자들은 패키징된 LED 요소들, 즉 L1 다이 요소들을 사용하는 것이 몇가지 단점들을 가질 수 있다는 것을 고려하였다. LED 패키징으로 인해, LED 다이 요소와 리드프레임 간의 열적 접촉이 손상될 수 있다. 부가적으로, 패키징된 LED 요소들의 증가된 크기는 원하는 광학 기능의 설계에 있어서 신축성을 감소시킬 수 있다. 특히 대량 생산에서, L1 패키징된 LED 요소들의 사용은 더 높은 비용들을 초래할 수 있다.
다른 한편으로, 언패키징된(L0) LED 다이 요소들을 리드프레임의 도체 세그먼트들에 직접 부착하는 것은 특히 리드프레임의 도체 세그먼트들이 서로에 대해 고정되지 않으면, 복잡하고 위험한 제조 공정을 포함할 수 있다. 이것은 LED 다이 및 인접한 도체 세그먼트들을 매립함으로써 해결될 수 있지만, 이들 대책은 광학 기능을 손상시킬 수 있다.
이러한 단점들을 피하기 위해, 발명자들은 본 발명에 따른 조명 디바이스 및 제조 방법을 제안하였다.
조명 디바이스는 서로로부터 일정 거리에 배열된 복수(즉, 적어도 2개)의 LED 발광 요소를 포함한다. 각각의 LED 발광 요소는 분리된 광원을 구성하고 적어도 하나, 가능하게는 다수의 LED 다이 요소를 포함한다. 조명 디바이스에서, 발광 요소들은 예를 들어, 2D 또는 3D 배열에서와 같이, 임의의 원하는 배열에 따라 분포될 수 있다. 바람직하게는, LED 발광 요소들은 공통 평면 내에 또는 일렬로 배열될 수 있다. LED 발광 요소들 간의 거리들은 원하는 응용에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 제1과 제2 LED 발광 요소들 간의 (그리고 또한 조명 디바이스의 추가의 LED 발광 요소들 간의) 거리들은 1㎜ 이상만큼 작거나 10㎝ 이하만큼 클 수 있다. 특히 바람직하게는 LED 발광 요소들 간의 거리들은 3 - 50㎜, 특히 5 - 20㎜일 수 있다. 유리한 실시예들에서, LED 발광 요소들 간의 거리는 예를 들어, 적어도 (거리에 평행하게 측정된) LED 발광 요소들의 크기만큼 클 수 있고, 바람직하게는 그 크기의 적어도 2배이다.
조명 디바이스는 LED 발광 요소들 사이에서 연장되는 복수의 도체 세그먼트를 갖는 리드프레임을 포함한다. 2개의 인접한 LED 발광 요소는 예를 들어, LED 발광 요소들 사이에서 연장되는 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 2개의 도체 세그먼트에 의해 상호접속될 수 있다.
LED 발광 요소들은 각각 리드프레임의 도체 세그먼트들에 부착된 적어도 하나의 LED 다이 요소를 포함한다. LED 다이 요소들은 장착 도체 세그먼트들이라고 지칭될 수 있는, 도체 세그먼트들에 직접 부착된다.
LED 발광 요소들은 각각 리드프레임의 적어도 2개의 도체 세그먼트를 홀드하도록 배치된 홀딩 요소를 추가로 포함한다. 홀딩 요소는 적어도 2개의 도체 세그먼트가 그 안에 부분적으로 매립되어, 도체 세그먼트들을 서로에 대해 제위치에 고정시키도록 배열된다. 홀딩 요소는 그러므로 리드프레임에 안정성 및 강성을 부가한다.
본 발명에 따르면, 홀딩 요소들은 그러나 LED 다이 요소들을 덮지 않는다.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 홀딩 요소들은 리드프레임 상에 서로로부터 일정 거리에 형성되고, 각각 적어도 2개의 도체 세그먼트를 매립한다. 도체 세그먼트들 중 적어도 하나는 홀딩 요소들에 의해 덮히지 않은 장착 부분을 포함한다. LED 다이 요소들은 이들 장착 부분에 부착된다.
본 발명의 방법 및 디바이스는 여러 장점들을 갖는다. 일반적으로, LED 광원들의 상호접속을 위해 리드프레임을 사용하면 매우 신축성있는 설계, 저비용 제조 및 감소된 크기가 가능해진다. LED 다이 요소들, 즉 언패키징된 L0 LED 다이들을 직접 리드프레임의 도체 세그먼트들에 부착하면 양호한 열적 접촉이 제공된다. LED 다이 요소의 패키징으로 인한 열적 장벽이 피해지고 LED들의 동작 시에 발생되는 열은 리드프레임을 통한 전도에 의해 발산될 수 있다. 매립에 의해 도체 세그먼트들을 홀드하기 위한 홀딩 요소들을 제공함으로써, 리드프레임의 도체 세그먼트들은 안정화되므로, 취급되고, 이송되고 또는 다른 제품들 내로 통합될 수 있는 안정한 디바이스가 획득된다. 바람직하게는, 리드프레임의 모든 도체 세그먼트들은 홀딩 요소들에 의해 고정되므로, 느슨한 요소들이 남지 않는다. 예를 들어, 하나의 LED 발광 요소의 홀딩 요소들 내에 매립된 도체 세그먼트들 중 하나는 LED 발광 요소로부터 제1 방향 내로 연장될 수 있고 매립된 도체 세그먼트들 중 다른 하나는 제2의 대향하는 방향 내로 연장될 수 있다. 이것은 특히, 예를 들어 일렬로 배열된 상호접속된 LED 발광 요소들의 체인을 형성하기 위해 유리하다.
제조 방법은 비교적 쉽고 높은 수율을 제공할 수 있다. 고장 검출이 LED 다이 요소들의 부착 바로 후에, 즉 조기 단계에서 가능하다.
원칙적으로 LED 다이 요소들을 리드프레임의 도체 세그먼트들에 부착하는 단계는 홀딩 요소들을 형성하기 전에 행해질 수 있지만, LED 다이 요소들을 부착하기 전에 홀딩 요소들을 형성하고, LED 다이 요소들의 나중 설치를 위해 장착 영역들을 덮지 않는 것이 바람직하다. 안정화된 리드프레임은 LED 다이 요소들을 쉽게 부착하는 것을 가능하게 한다. 특히 예를 들어, 와이어 접속, 특히 바람직하게는 본드 와이어에 의한 것과 같이, LED 다이 요소들을 추가의 도체 세그먼트들에 전기적으로 접촉하는 것이 홀딩 요소들을 통해 도체 세그먼트들을 고정시킴으로써 상당히 용이해진다.
LED 다이 요소들은 홀딩 요소들에 의해 덮히지 않기 때문에, 홀딩 요소들의 불리한 광학적 영향이 피해질 수 있고, 광학 설계를 위한 완전한 신축성이 유지될 수 있다.
한 실시예에 따르면, LED 다이 요소들은 홀딩 요소들의 컷아웃들 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 홀딩 요소들은 LED 다이 요소들에 대한 자유로운 장착 부분들을 남기면서, LED 다이 요소들을 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 홀딩 요소들 각각은 각각의 LED 다이 요소로부터 일정 거리에 배열될 수 있다. 예를 들어, 홀딩 요소는 그것이 장착되는 도체 세그먼트와 평행한 평면에서 LED 다이 요소를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸도록 형상화될 수 있다. 이 평면에서, 홀더는 LED 다이 요소를 부분적으로 또는 완전히 둘러쌀 수 있다.
바람직하게는, 홀딩 요소들은 광이 방출될 수 있는 적어도 하나의 개구를 남기면서, 일정 거리에서 LED 다이 요소들을 부분적으로 둘러싸도록 배열될 수 있다. LED 다이 요소들은 광을 방출하도록 배치된 상부 표면을 포함할 수 있다. 개구는 바람직하게는 LED 다이 요소의 상부 표면에 수직인 방향들이 덮히지 않도록 배열된다. 예를 들어, 홀딩 요소는 45°보다 큰, 바람직하게는 25°, 특히 15°보다 큰 상부 표면에 대한 앙각 하에서 그로부터 방출된 광이 자유롭게 방출되도록 형상화되고 LED 다이 요소에 대해 배열될 수 있다. 홀딩 요소 내에 형성된 개구는 예를 들어, 원형, 타원형 또는 방울형과 같은 임의의 형상을 가질 수 있다.
홀딩 요소들은 바람직하게는 전기 도전성이 아닌 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 바람직한 것은 예를 들어, 주입 몰딩과 같은 몰딩 공정에 의해 도포될 수 있는 플라스틱 재료들이다. 홀딩 요소들은 예를 들어 리드프레임에 평행한 상부 표면 및 대향하는 하부 표면을 갖는 평탄한 형상으로 될 수 있다. 홀딩 요소들의 재료는 LED 다이 요소에 의해 방출된 광에 대해 광학적으로 투명할 수 있지만, 표유 광(stray light)을 피하기 위해 불투명한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 예를 들어 백색 컬러와 같은, 높은 반사율이지만 비경면 반사율(non-specular reflectivity)의 불투명 재료를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
홀딩 요소들이 리드프레임의 도체 세그먼트들을 홀드하기 위해서만 제공될 수 있지만, 홀딩 요소들 중 하나, 일부 또는 모두에 추가 기능들을 제공하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 홀딩 요소들 중 적어도 일부는 기계적 및/또는 전기적 커넥터 요소를 포함할 수 있다. 홀딩 요소의 하부 부분 상에 제공된, 즉 LED 다이에 대향하는 기계적 커넥터 요소는 예를 들어 조명 디바이스를 배치하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 대향하는 상부 측 상에 제공된 기계적 커넥터는 예를 들어, 렌즈, 반사기, 시준기 등과 같은, 광학 요소와의 기계적 접속을 제공할 수 있다. 양호한 실시예에서, 전기적 커넥터는 홀딩 요소와 일체로 형성된 커넥터 하우징에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 리드프레임 도체 부분의 굽힌 부분에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, LED 다이 요소들의 하부 전기 단자는 리드프레임의 도체 세그먼트 상의 장착 부분과 직접 접촉할 수 있다. 대향하는 상부 전기 단자는 예를 들어, 와이어, 특히 본드 와이어에 의해 접촉 도체 세그먼트라고 지칭될 수 있는, 분리된 도체 세그먼트 상의 접촉 부분에 전기적으로 접속될 수 있다. 바람직하게는, LED 다이 요소들은 대향하는 평행한 상부 및 하부 표면들을 갖는 평탄한 다이 패드들로서 제공된다. 특히 와이어 접속이 형성되면, 홀더 요소들은 바람직하게는 LED 다이 요소가 접속되는 도체 세그먼트들을 부분적으로 매립하도록 배열된다. 장착 부분을 포함하는 도체 세그먼트는 갭에 의해 접촉 부분을 포함하는 도체 세그먼트로부터 분리될 수 있다. 2개의 부분은 홀딩 요소의 컷아웃 또는 개구 내에 배열될 수 있다.
상기 설명이 제1 및 제2 LED 발광 요소들만 참조하여 이루어졌지만, 통상의 기술자는 이것은 단지 기본 개념만을 참조하고, 대부분의 실제 응용들에서 더 많은 수의 LED 발광 요소들 및 상호접속하는 도체 세그먼트들이 존재할 것이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 조명 디바이스는 3개, 4개 이상, 예를 들어, 5개보다 많은, 10개보다 많은 또는 20개보다 많은 LED 발광 요소를 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 적어도 제3 LED 발광 요소가 제1 및 제2 LED 발광 요소들에 부가하여 제공될 수 있다. 모든 LED 발광 요소들은 서로로부터 일정 거리에 배열되고 리드프레임의 도체 세그먼트들에 의해 상호접속될 수 있다. 모든 LED 발광 요소들은 적어도 하나의 LED 다이 요소 및 적어도 하나의 홀딩 요소를 포함한다.
3개의 LED 발광 요소의 한 예시적인 경우에서, 제1 및 제2 LED 발광 요소들은 리드프레임의 제1 및 제2 도체 세그먼트들에 의해 상호접속된다. 참조를 위해 제3 도체 세그먼트라고 지칭되는 추가의 도체 세그먼트는 제2 LED 발광 요소와 제3 LED 발광 요소 사이에서 연장될 수 있다. 그러면 제1 LED 발광 요소의 LED 다이가 제1 도체 세그먼트에 부착되고, 제2 LED 발광 요소의 LED 다이 요소가 리드프레임의 제3 도체 세그먼트에 부착되는 것이 바람직하다.
특히, 제2 LED 발광 요소의 LED 다이 요소는 바람직하게는 그 대향하는 측면들로 연장되는, 제1 도체 세그먼트와 제3 도체 세그먼트 사이에 전기적으로 접속될 수 있다.
리드프레임의 도체 세그먼트들의 적절한 형상을 제공함으로써, LED 다이 요소들을 포함하는 원하는 전기 회로가 제공될 수 있다. 예를 들어, LED 다이 요소들은 병렬로, 직렬로, 또는 직렬/병렬 구성으로 전기적으로 접속될 수 있다.
한 실시예에서, 2개, 3개 이상의 LED 발광 요소의 LED 다이 요소들은 전기적으로 직렬로 배열될 수 있다. 바람직한 구조체로서, 도체 세그먼트들의 체인은 적어도 하나의 LED 다이 요소가 장착되는 체인의 각각의 도체 세그먼트 상에 제공될 수 있고, 이 LED 다이 요소는 체인의 다음의 도체 세그먼트에 와이어에 의해 전기적으로 접속된다. 특히, 체인 내의 연속적인 도체 세그먼트들이 동일한 홀딩 요소 내에 공동으로 매립될 수 있다.
한 실시예에서, 2개, 3개 이상의 LED 다이 요소는 전기적으로 직렬로 접속 배열될 리드프레임의 도체 세그먼트들에 의해 상호접속될 수 있고, 복수의 이러한 직렬 회로는 전기적으로 병렬로 접속된다.
조명 디바이스의 부분들, 특히 LED 발광 요소들 사이에서 연장되는 도체 세그먼트들을 덮은 것이 가능하지만, 조명 디바이스의 굽힘 및 형상화가 가능하도록, LED 발광 요소들 사이에 자유롭게 연장되는 도체 세그먼트들을 제공하는 것이, 즉 바람직하게는 추가의 구조 내에 매립되지 않는 것이 바람직하다. 특히, 체인 내에 배열된 LED 발광 요소들은 원하는 만곡된 윤곽을 따르도록 굽혀질 수 있다.
한 실시예에서, LED 발광 요소들 사이에서 연장되는 도체 세그먼트들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 굽힌 부분을 포함하고, 즉 전체적으로 직선으로 연장되지 않는다. 더 바람직하게는, 적어도 하나의 도체 세그먼트는 대향하는 굽힌 부분들, 즉 제1 굽힘 방향으로 굽힌 제1 부분 및 제2의 대향하는 굽힘 방향으로 굽힌 제2 부분을 포함할 수 있다. 제1과 제2 LED 발광 요소들 사이에 연장되는 제1 및 제2 도체 세그먼트들은 예를 들어, 하나의 도체 세그먼트가 예를 들어, 굽힘, 루프 또는 다른 형상으로 인해 다른 도체 세그먼트보다 큰 길이를 갖도록 상이하게 형상화될 수 있다. 도체 세그먼트의 굽힘들, 루프들, 및/또는 상이한 길이들을 제공함으로써, 조명 디바이스는 더 쉽게 변형가능하고; 즉 개별적인 부분들이 예를 들어 원하는 윤곽을 따르도록 서로에 대해 굽혀질 수 있다.
한 실시예에 따르면, 하나의 도체 세그먼트는 제1과 제2 측면 도체 세그먼트들 사이 내에 배열된, 적어도 2개의 LED 발광 요소 사이에 중심 도체 세그먼트로서 연장될 수 있다. 양호한 실시예들에서, 중심 도체 세그먼트는 적어도 실질적으로 직선으로 연장될 수 있고, 측면 도체 세그먼트들은 굽힌 부분들을 포함할 수 있다. 특히 바람직하게는, 배열은 대칭일 수 있고, 즉 측면 도체 세그먼트들의 굽힌 형상들은 중심 도체 세그먼트를 통해 중심 축에 대해 대칭일 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들이 이후 설명되는 실시예들로부터 분명해지고 그들을 참조하여 자세히 설명될 것이다.
도 1은 조명 디바이스의 실시예의 사시도를 도시하고;
도 2는 도 1의 조명 디바이스의 상면도를 도시하고;
도 3은 도 2의 A..A를 따르는 단면을 도시하고;
도 4는 도 2의 B..B를 따르는 단면을 도시하고;
도 5a-5d는 도 1, 2의 조명 디바이스를 제조하는 공정의 단계들을 도시하고;
도 6은 조명 디바이스의 제2 실시예의 사시도를 도시하고;
도 7은 도 5의 C..C를 따르는 단면의 사시도를 도시한다.
리드프레임(20)의 도체 세그먼트들(14a, 14b, 16, 18)에 의해 상호접속된 일렬로 배열된 3개의 분리된 LED(12a, 12b, 12c)를 포함하는 조명 디바이스(10)의 제1 실시예가 도 1에 도시된다.
3개의 LED(12a, 12b, 12c)는 동일한 외부 형상을 갖는다. 각각은 컷아웃(24)을 갖는 홀더(22)를 포함한다. 도시한 예들에서 LED들(12a, 12b, 12c)은 (조명 디바이스(10)의 길이를 따라 측정된) 그들의 크기의 약 2배의 거리만큼 이격되어 제공된다.
각각의 홀더(22)의 컷아웃(24)은 갭(34)에 의해 분리된 2개의 도체 세그먼트의 부분들을 노출시킨다. 노출된 표면들은 여기서 장착 부분(26) 및 접촉 부분(28)(도 2)이라고 지칭될 것이다.
중심에 배열된 LED(12b)에 대해, 장착 부분(26)은 제2 중심 도체 세그먼트(14b)의 부분이고 접촉 부분(28)은 제1 중심 도체 세그먼트(14a)의 부분이다. 언패키징된 LED 다이 요소(L0)는 장착 부분(26)에 부착되고 본드 와이어(32)에 의해 접촉 부분(28)에 전기적으로 접속된다.
장착 부분(26) 및 접촉 부분(28)을 갖는 중심 도체 세그먼트들(14a, 14b)은 리드프레임의 외부 도체 세그먼트들(d, 18) 사이 내에 배열된다. 도시한 예들에서, 모든 4개의 도체 세그먼트(14a, 14b, 16, 18)는 중심에 배열된 LED(12b)의 홀더(22) 내에 공동으로 매립됨으로써, 서로에 대해 분리된 도체 세그먼트들을 고정시킨다. 홀더(22)는 전기적으로 도전성이 아닌 플라스틱으로 만들어지므로, 도체 세그먼트들은 전기적으로 분리되게 남는다.
홀더(22)의 컷아웃(26) 내에서, 갭(34)은 장착 부분(26)과 접촉 부분(28) 사이에 보인다. LED 다이(30)의 상부 표면에 접촉된 본드 와이어(32)는 갭(34) 위에 배열된다. 중심에 배열된 LED(12b)의 LED 다이(30)는 그러므로 2개의 중심 도체 세그먼트(14a, 14b) 사이에 전기적으로 접속된다.
LED들(12a, 12b, 12c)의 중심 도체 세그먼트들(14a, 14b)은 잇달아서, 도체 세그먼트들(14a, 14b, 16, 18)에 의해 상호접속된 체인 내에 배열된다. LED들 각각에서, LED 다이들(30) 및 본드 와이어들(32)은 양 측면으로 연장되는 도체 세그먼트들 사이에 전기적으로 접속된다. LED들(12a, 12b, 12c)의 LED 다이들(30)은 그러므로 전기적으로 직렬로 접속된다.
3개의 LED(12a, 12b, 12c)는 외부적으로 동일한 형상을 갖지만, 그 안에 매립된 도체 세그먼트들의 형상은 도 5a로부터 보이는 것과 같이 상이하다. 제1 LED(12a)에서, 접촉 부분(28)은 제1 외부 도체 세그먼트(16)의 부분으로서 제공된다. 갭(34)은 그러므로 제1 외부 도체 세그먼트(16)와 제1 중심 도체 세그먼트(14a) 사이에 형성된다. 제2 LED(12b)에서, 접촉 부분(28)은 제2 중심 도체 세그먼트(14a)로부터 갭(34)에 의해 분리된 제1 중심 도체 세그먼트(14a)의 부분으로서 제공된다. 제3 LED(12c)에서, 접촉 부분(28)은 제2 중심 도체 세그먼트(14b)의 부분으로서 제공되지만, 장착 부분(26)은 제2 외부 도체 세그먼트(18) 상에 형성된다. 결과적으로, 3개의 LED(12a, 12b, 12c)는 제1과 제2 외부 도체 세그먼트들(16, 18) 사이에 전기적으로 직렬로 접속된다.
도 1에 도시한 것과 같이, 외부 도체 세그먼트들(16, 18)은 접속 패드들(36) 내의 양 단부에서 종단한다. 복수의 동일한 조명 디바이스(10)가 디바이스들의 더 큰 체인을 형성하기 위해 이들 접속 패드(36)에 의해 함께 접속될 수 있다. LED 다이들(30)은 다음에 외부 도체들 세그먼트들(16, 18) 사이에 직렬/병렬 회로에서 전기적으로 접속되고, 여기서 3개의 LED의 다수의 직렬 접속이 공통 단자들에 병렬로 함께 접속된다.
도체 세그먼트들의 약간 상이한 형상 외에는, 3개의 LED(12a, 12b, 12c)는 동일하다. 다음에서, LED 다이(30)의 배열 및 홀더(22)의 형상이 제2 LED(12b)에 대해 설명되지만, 다른 LED들(12a, 12c)에 동일하게 적용된다.
도 2로부터 그리고 도 3, 4의 단면도들로부터 보이는 것과 같이, 제2 LED(12b)의 홀더(22)는 장착 부분(26)에 평행한 평면에서 LED 다이(30)를 둘러싼다. 방울 형상의 컷아웃(24)으로 인해, 홀더(22)는 LED 다이(30)까지 소정의 거리를 유지한다. 이 거리로 인해 그리고 홀더(22)의 평탄한 형상으로 인해, 광이 그것의 동작 시에 LED 다이(30)의 상부 표면으로부터 자유롭게 방출될 수 있다. 장착 표면에 대해 10°미만의 매우 작은 앙각 α 하에서 방출된 광만이 홀더(22)를 비춘다.
홀더(22)의 재료는 LED 다이(30)로부터 방출된 광이 하부 측으로 전도되지 않고 표유 광으로서 거기에서 방출되지 않도록 불투명하다. 홀더 재료는 백색 컬러이므로, 높은 반사율을 갖는다. 결과적으로, LED 다이(30)으로부터 방출된 광은 거의 손실되지 않는다.
통상의 기술자가 이해하는 것과 같이, 3개의 LED(12a, 12b, 12c)만을 갖는 조명 디바이스의 설명된 실시예가 단지 예로서 도시된다. 대안적 실시예들에서, 조명 디바이스는 예를 들어 규칙적 피치로 배열된, 3개보다 많은 LED를 포함할 수 있다. 이들 대안적 실시예에서, 추가의 LED들이 연속적인 리드프레임에 부가될 수 있거나 분리된 리드프레임들을 갖는 복수의 더 작은 조명 디바이스가 잇따라서 접속될 수 있는데, 예를 들어, 그들의 접속 패드들(36)에 의해 외부 리드프레임 도체 세그먼트들(16, 18)을 상호접속한다.
조명 디바이스들의 설명된 실시예들이 임의의 원하는 형상으로 굽혀질 수 있다. 중심 도체 세그먼트들(14a, 14b)은 직선으로 연장되지만, 외부 도체 세그먼트들(16, 18)에는 대향하는 굽힘들에 의해 형성된 루프들이 제공된다. 그러므로, LED들(12a, 12b, 12c) 사이의 외부 도체 세그먼트들(16, 18)의 길이는 중심 도체 세그먼트들(14a, 14b)의 길이보다 크다. 이것은 자유롭게 연장되는 도체 세그먼트들이 단락되지 않고서, 예를 들어, 원하는 윤곽을 따르도록 디바이스(10)를 굽히게 하는 것을 가능하게 한다.
조명 디바이스들을 제조하는 예시적인 방법이 도 5a - 5d와 관련하여 설명될 것이다.
제1 단계에서, 리드프레임(20)은 도 5a에 도시한 것과 같이, 즉 예를 들어, 금속 시트 또는 플레이트로부터 스탬핑함으로써 분리된 도체 세그먼트들로 형성된다.
제2 단계에서, 홀더들(22)이 특히 주입 몰딩에 의해 리드프레임(20) 상에 형성된다. 홀더들(22)은 도체 세그먼트들을 부분적으로 매립하고 그들의 컷아웃들(24)은 장착 부분들(26) 및 접촉 부분들(28)을 노출시킨다.
다음 단계에서, LED 다이들(30)이 컷아웃들(24) 내의 장착 부분들(26)에 부착된다. 홀더들(22)에 의해 안정화된 리드프레임(20)은 LED 다이들(30)을 부착하기에 충분히 안정하다.
마지막으로, LED 다이들(30)은 본드 와이어들(32)에 의해 갭(34)을 가로질러 전기적으로 접속된다. 또한, 리드프레임(20)은 장착 부분(26) 및 접촉 부분(28)이 서로에 대해 고정되어, 본드 와이어(32)를 부착하는 것을 가능하게 하도록 홀더(22)에 의해 충분히 안정화된다.
도 6, 7은 조명 디바이스의 대안적 실시예를 도시한다. 대안적 실시예의 많은 요소들은 위에 설명된 제1 실시예에 대응하고; 유사한 부분들은 유사한 번호들로 참조될 것이다. 다음에서, 실시예들 간의 차이들만이 설명될 것이다.
대안적 실시예에서, 전기적 및 기계적 커넥터(40)는 LED(12b)와 일체로 형성된다. 도 6, 7에 도시한 것과 같이, 전기적 커넥터 부분들(42)은 외부 도체 세그먼트들(16, 18)로부터 굽혀진다. 플러그 하우징이 홀더(22)와 일체로 형성된다. 대안적 실시예에서 도시한 기계적 및 전기적 커넥터(40)는 조명 디바이스를 제위치에 홀드하기도 하고 그에 전기 동작 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
위에 언급된 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하고, 본 기술 분야의 통상의 기술자들은 첨부된 청구범위의 범위에서 벗어나지 않고서 많은 대안적 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 점에 주목하여야 한다.
예를 들어, LED들 간의 거리와 같은, 상대적 배열뿐만 아니라, 리드프레임(20) 상에 제공된 LED들의 형상, 크기 및 수는 원하는 조명 응용에 따라 변화할 수 있다. 리드프레임(20)의 형상은 또한 대안적 실시예들에서 상이할 수 있다. 리드프레임은 더 적거나 많은 수의 도체 세그먼트들을 포함할 수 있다.
도 6, 7에 따른 실시예들에서 전기적/기계적 커넥터(40)가 홀더(22)의 하부 측 상에 형성되지만, 그 상부 측면 상에 예를 들어, 광학 요소를 위한 기계적 커넥터를 제공하는 것이 또한 가능하다.
청구범위에서, 임의의 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 단어 "구성하는" 또는 "포함하는"은 청구범위에 열거된 것들 이외의 단계들의 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 어떤 요소의 단수 표현은 복수의 이러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 소정의 수단들이 상호 상이한 종속 청구항들에 나열된다는 사실만으로 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims (12)

  1. 조명 디바이스로서,
    - 서로로부터 일정 거리에 배열된 적어도 제1, 제2 및 제3 LED 발광 요소(12a, 12b, 12c),
    - 상기 LED 발광 요소들(12a, 12b, 12c)을 상호접속하는 도체 세그먼트들(14a, 14b, 16, 18)을 포함하고, 측면 도체 세그먼트들(16, 18) 및 중심 도체 세그먼트들(14a, 14b)을 포함하는 리드프레임(20) ― 상기 LED 발광 요소들(12a, 12b, 12c) 각각은 상기 리드프레임(20)의 상기 도체 세그먼트들(14a, 14b, 16, 18) 중 하나에 부착된 LED 다이 요소(30)를 포함함 ―,
    - 상기 리드프레임(20)을 홀드하도록 배치된 홀더 ― 상기 리드프레임은 상기 홀더 내에 적어도 부분적으로 매립되고, 상기 홀더는 컷아웃들(24)을 갖고, 상기 LED 다이 요소들(30)은 상기 홀더의 컷아웃들(24) 내에 배치됨 ―
    를 포함하고,
    상기 홀더는 적어도 하나의 컷아웃(24)을 구비하고 상기 리드프레임(20)의 적어도 2개의 도체 세그먼트(14a, 14b, 16, 18)를 홀드하도록 배치된 분리된 홀딩 요소들(22)을 포함하고,
    각각의 LED 발광 요소(12a, 12b, 12c)는 홀딩 요소(22) 및 상기 홀딩 요소(22)의 상기 컷아웃(24) 내에 배치된 LED 다이 요소(30)를 포함하고;
    상기 제1 LED 발광 요소(12a)의 상기 LED 다이 요소(30)는 제1 중심 도체 세그먼트(14a) 및 제1 측면 도체 세그먼트(16)에 전기적으로 접속되고;
    상기 제3 LED 발광 요소(12c)의 상기 LED 다이 요소(30)는 제2 측면 도체 세그먼트(18) 및 제2 중심 도체 세그먼트(14b)에 전기적으로 접속되고;
    상기 제1과 상기 제3 LED 다이 요소들(12a, 12c) 사이에 제공된 상기 제2 LED 발광 요소(12b)의 상기 LED 요소(30)는 2개의 중심 도체 세그먼트(14a, 14b)에 전기적으로 접속되고;
    상기 도체 세그먼트들(14a, 14b, 16, 18) 중 하나 이상은 상기 조명 디바이스가 형상화될 수 있도록 굽혀지도록 구성되는 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 LED 다이 요소들(30)은 광을 방출하도록 배치된 상부 표면을 포함하고,
    - 상기 홀딩 요소들(22)은 일정 거리에서 상기 LED 다이 요소들(30)을 부분적으로 둘러싸도록 배열되고, 상기 상부 표면에 수직인 방향으로 상기 LED 다이 요소들(30)을 덮지 않는 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 LED 다이 요소들(30)은 상기 리드프레임(20)의 도체 세그먼트들 상의 장착 부분들과 직접 접촉하는 하부 전기 단자를 갖고,
    - 상부 전기 단자가 와이어(32)에 의해 상기 리드프레임의 도체 세그먼트들(28) 상의 접촉 부분들에 접속되는 조명 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    - 상기 홀딩 요소들(22)은 상기 도체 세그먼트들을 부분적으로 매립함으로써 상기 접촉 부분들(28)을 포함하는 상기 도체 세그먼트들에 대해 상기 장착 부분들(24)을 포함하는 도체 세그먼트들을 고정시키도록 배치되는 조명 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    - 상기 제2 LED 요소(12b)의 상기 중심 도체 세그먼트들(14a, 14b)은 상기 제2 LED 발광 요소(12b)의 상기 홀딩 요소(22) 내에 매립되는 조명 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 발광 요소들(12a, 12b) 사이에 연장되는 상기 측면 도체 세그먼트들(16, 18) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 굽힌 부분을 포함하는 조명 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 측면 도체 세그먼트(16, 18)의 길이는 상기 중심 도체 세그먼트(14a)의 길이보다 큰 조명 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 적어도 중심 도체 세그먼트(14a), 제1 측면 도체 세그먼트(16), 및 제2 측면 도체 세그먼트(18)는 상기 LED 발광 요소들(12a, 12b) 중 2개 사이에서 연장되고,
    - 상기 중심 도체 세그먼트(14a)는 상기 제1과 제2 측면 도체 세그먼트들(16, 18) 사이 내에 배열되는 조명 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    - 상기 중심 도체 세그먼트(14a)는 2개의 LED 발광 요소(12a, 12b) 사이에 직선으로 연장되고, 상기 측면 도체 세그먼트들(16, 18) 각각은 적어도 하나의 굽힌 부분을 포함하는 조명 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 LED 발광 요소들(12a, 12b, 12c) 중 적어도 하나의 발광 요소의 홀딩 요소(22)는 기계적 및/또는 전기적 커넥터 요소(40)를 포함하는 조명 디바이스.
  11. 리드프레임(20)에 접속된 복수의 LED 다이 요소(30)를 포함하는 조명 디바이스(10)를 제조하는 방법으로서,
    - 상기 리드프레임(20)의 복수의 도체 세그먼트(14a, 14b, 16, 18)를 제공하는 단계,
    - 상기 리드프레임 상에 서로로부터 일정 거리에 배열된 복수의 홀딩 요소(22)를 형성하는 단계 ― 상기 홀딩 요소들(22) 각각은 상기 도체 세그먼트들 중 적어도 2개를 매립하고, 상기 도체 세그먼트들 중 적어도 2개는 각각 상기 홀딩 요소들(22)에 의해 덮히지 않은 장착 부분(26)을 포함함 ―, 및
    - 상기 장착 부분들(26) 각각에 LED 다이 요소들(30)을 부착하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    - 상기 홀딩 요소들(22)은 상기 장착 부분들(26)에 상기 LED 다이 요소들(30)을 부착하기 전에 상기 도체 세그먼트들을 매립함으로써 형성되는 방법.
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