KR20200105474A - 빛이 비추어지는 광학 장치 - Google Patents

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KR20200105474A
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조나단 알. 데영
헨드릭 함스
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이노텍, 코프
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Abstract

본 발명은 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법에 관한 것으로, 이러한 제조방법은 전기적으로 전도성인 회로를 형성하는 단계를 포함한다. 렌즈가 적어도 부분적으로 LED를 밀봉한다. 그러한 렌즈의 투광성 표면을 가로막지 않으면서 렌즈 둘레에 추가적인 재료가 형성될 수 있다.

Description

빛이 비추어지는 광학 장치
다양한 타입의 빛이 비추어지는(illuminated) 장치들이 개발되었다.
예를 들면, 농기구, 건설 장비, 땅 고르기(earth moving) 장비 등이 장비의 존재를 다른 사람들에게 경고하는 비콘 경고등(beacon warning light)을 포함할 수 있다. 비콘 등은 장비의 상부에 장착되어 그것을 멀리서 볼 수 있다. 비콘 등들은 호박색 또는 다른 투광성 하우징 내부에 배치되는 회전하는 광을 포함할 수 있다.
하지만, 알려진 비콘 등은 다양한 결점들을 겪을 수 있다.
본 개시물의 일 양태는 빛이 비추어지는 광학 장치(illuminated optical device)의 제조방법이다. 이 방법은 대향하는 제1 표면 및 제2 표면과 제1 구역 및 제2 구역을 가지는 전기적으로 전도성인 회로를 형성하는 단계를 포함한다. 제1 및/또는 제2 구역에는 전자 구성요소들이 고정될 수 있다. 적어도 하나의 LED가 제2 구역에 고정될 수 있다. 이 방법은 또한 외부 발광 표면을 가지는 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 렌즈는 투광성 제1 중합체 재료로 LED를 적어도 부분적으로 밀봉함으로써 형성될 수 있다. 투광성 제1 중합체 재료는 렌즈의 외부 발광 표면 주위에서 둘레 표면(perimeter surface)을 형성할 수 있다. 이러한 둘레 표면은 상기 렌즈의 외부 발광 표면으로부터 멀리 바깥쪽으로 향할 수 있다. 이러한 방법은 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역의 제1 측 표면들이 서로에 대해 가로지르도록 상기 제1 구역과 상기 제2 구역 사이에 전기적으로 전도성인 회로를 구부림으로써 중간 조립체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 구역 및 제2 구역은 구부러진 후 서로에 대해 약 90°의 각도로 배치될 수 있다. 하지만, 본 개시물은 90°에 제한되지 않고, 다른 각도들이 특수한 적용예에 관해 요구된 것처럼 활용될 수 있다. 이러한 방법은 또한 몰드 도구(mold tool)에서 상기 중간 조립체의 위치를 정하는 단계를 포함한다. 이러한 몰드 도구는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동하는 제1 도구 구성요소 및 제2 도구 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 제1 도구 구성요소와 제2 도구 구성요소는 도구 구성요소들이 폐쇄 위치에 있을 때에는 중간 조립체의 적어도 일부 주위에 몰드 공동(mold cavity)을 규정한다. 제1 도구 구성요소와 제2 도구 구성요소는 각각 렌즈의 외부 발광 표면 주위에서 둘레 표면과 맞물리고 상기 공동을 폐쇄하는 제1 밀폐 표면과 제2 밀폐 표면을 가짐으로써 상기 렌즈의 외부 발광 표면은 상기 공동 바깥쪽에 있다. 이러한 방법은 또한 제2 중합체 재료로 몰드 공동을 적어도 부분적으로 채우는 단계와, 상기 제2 중합체 재료를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 투광성 제1 중합체 재료는 임의로 투명하거나 거의 투명한 열가소성 중합체 재료를 포함할 수 있고, 제2 중합체 재료는 임의로 불투명한 열가소성 중합체 재료를 포함할 수 있다. 제1 중합체 재료 및 제2 중합체 재료 중 하나 또는 둘 다는 임의로 열경화성 중합체를 포함할 수 있다. 전도성 회로는 임의로 판금(sheet metal)으로부터 형성된다. 전도성 회로는 임의로 구부리기 전에 편평할 수 있고 제1 부분과 제2 부분은 임의로 구부린 후 서로 직교할 수 있다. 투광성 제1 중합체는 임의로 미리 정해진 패턴으로 LED로부터 방출된 광을 분배시키는 렌즈를 형성하는 적어도 하나의 볼록한 구역을 포함할 수 있다. 전도성 회로는 임의로 판금으로부터 형성될 수 있다. 판금은 임의로 균일한 두께를 가질 수 있다. 전도성 회로는 임의로 구부리기 전에 편평할 수 있다. 제1 부분과 제2 부분은 임의로 구부린 후 서로 직교할 수 있다. 투광성 제1 중합체 재료는 임의로 열가소성 중합체들과 열경화성 중합체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다. 제2 중합체는 열가소성 중합체들과 열경화성 중합체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 불투명한 중합체 재료를 임의로 포함할 수 있다. 투광성 제1 중합체 재료는 미리 정해진 패턴으로 LED로부터 방출된 광을 분배시키는 렌즈를 형성하는 적어도 하나의 볼록한 구역을 임의로 포함할 수 있다. 투광성 제1 중합체 재료는 적어도 하나의 볼록한 구역 주위에서 연장하는 벽을 임의로 포함할 수 있다. 그러한 벽은 임의로 둘레 표면을 형성할 수 있다. 투광성 제1 중합체는 임의로 적어도 하나의 볼록한 구역 주위에서 연장하는 홈(groove)을 형성할 수 있다. 투광성 제1 중합체는 전기적으로 전도성인 회로에 몰딩되는 베이스부(base portion)를 임의로 포함할 수 있다. 적어도 하나의 볼록한 구역과 벽은 임의로 베이스부와 일체로 형성된다. 적어도 하나의 볼록한 구역과 벽은 베이스부로터 바깥쪽으로 임의로 연장할 수 있다. 그러한 벽은 각각 위쪽으로 및 아래쪽으로 향하는 둘레 표면부들을 규정하는 수평으로 연장하는 상부 섹션(upper section) 및 하부 섹션(lower section)을 임의로 포함할 수 있다. 그러한 벽은 또한 수평으로 연장하는 상부 섹션과 하부 섹션 사이에서 연장하고 그러한 상부 섹션과 하부 섹션을 서로 연결하는 단부(end portion)들을 임의로 포함할 수 있다. 각각의 말단 섹션(end section)은 임의로 비선형적이고, 바깥쪽으로 그리고 위쪽으로 향하는 상부 둘레부들과 바깥쪽으로 그리고 아래쪽으로 향하는 하부 둘레부들을 임의로 규정한다.
본 개시물의 또 다른 양태는 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법이다. 이 방법은 전도성 회로를 형성하는 단계와, 적어도 하나의 LED를 전기적으로 전도성인 표면에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 LED 투광성 제1 중합체 재료를 적어도 부분적으로 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다. 투광성 제1 중합체 재료는 발광 표면을 가지는 렌즈를 임의로 형성할 수 있다. 발광 표면은 전기적으로 전도성인 표면으로부터 멀리 임의로 향할 수 있다. 이러한 방법은 렌즈의 외부 발광 표면 주위에 둘레 표면을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 서로에 대해 가로지르는 측면(side surface)들을 가지는 제1 구역 및 제2 구역을 형성하기 위해 전기적으로 전도성인 회로를 매달아 두는(pending) 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 제1 중합체 재료의 외부 발광 표면 위에서 제2 중합체 재료로 몰딩하지 않고 제1 중합체 재료의 적어도 일부 위에서 제2 중합체 재료를 몰딩하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법은 렌즈의 외부 발광 표면으로부터 멀리 바깥쪽으로 향하는 둘레 표면을 형성하는 단계를 임의로 포함할 수 있다. 방법은 또한 중간 조립체(intermediate assembly)를 형성하기 위해 전기적으로 전도성인 회로를 구부리는 단계를 임의로 포함할 수 있다. 중간 조립체는 몰드 도구에서 임의로 위치를 정할 수 있고, 몰드 도구는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동하는 제1 도구 구성요소와 제2 도구 구성요소를 임의로 포함할 수 있다. 제1 도구 구성요소와 제2 도구 구성요소는 폐쇄된 위치에 있을 때 중간 조립체의 적어도 일부 주위에서 몰드 공동을 임의로 규정할 수 있다. 제1 밀폐 표면과 제2 밀폐 표면을 각각 렌즈의 외부 발광 표면 주위에서 둘레 표면과 임의로 맞물릴 수 있고, 공동을 임의로 폐쇄시킬 수 있어서 렌즈의 외부 발광 표면이 공동의 바깥쪽에 있다. 전도성 회로는 구부리지 전에 임의로 일반적으로 편평하고, 제1 부분과 제2 부분은 구부린 후 임의로 일반적으로 서로 직교한다. 투광성 제1 중합체는 임의로 렌즈를 형성하는 적어도 하나의 볼록한 구역을 포함한다. 그러한 렌즈는 미리 정해진 패턴으로 LED로부터 방출된 광을 임의로 분배시킨다.
본 발명의 또 다른 양태는 전기적으로 전도성인 회로를 포함하는 빛이 비추어지는 광학 장치이다. 전기적으로 전도성인 회로는 수평부와 수직부를 포함할 수 있다. 이러한 장치는 수직부에 배치된 적어도 하나의 LED 광원을 임의로 포함할 수 있다. 이러한 장치는 LED 광원을 적어도 부분적으로 밀봉하고 투광성 외부 표면을 임의로 규정하는 투광성 제1 중합체 재료를 포함하는 렌즈를 포함할 수 있다. 이러한 장치는 제2 중합체 재료를 포함하는 몸체(body)를 임의로 포함할 수 있다. 제2 중합체 재료는 전기적으로 전도성인 회로의 적어도 일부를 임의로 밀봉할 수 있다. 제2 중합체 재료는 투광성 외부 표면을 덮지 않고 렌즈의 투광성 외부 표면 주위에서 임의로 연장할 수 있다. 몸체는 수직축을 규정하는 중앙부(central portion)를 임의로 포함할 수 있다. 전기적으로 전도성인 회로는 복수의 수직부들을 임의로 포함한다. 수직부들은 수직축 둘레에 임의로 배치되고, 같지 않은 각 배향(angular orientation)들에서 수직축으로부터 멀리 임의로 향한다. 장치는 수직부들 중 적어도 2개에 배치된 LED 광원들을 임의로 포함한다. 투광성 제1 중합체 재료를 포함하는 렌즈들은 LED 광원들을 임의로 밀봉하여 렌즈들이 수직축으로부터 멀리 바깥쪽으로 광을 분배하도록 구성된다. 제1 중합체 재료 및 제2 중합체 재료는 열가소성 중합체들 또는 열경화성 중합체들을 임의로 포함한다. 투광성 외부 표면은 적어도 하나의 볼록부와, 적어도 하나의 볼록부 주위에서 연장하는 채널을 임의로 포함한다.
본 개시물에 따른 빛이 비추어지는 장치는 회로, 렌즈, 및 LED가 수직으로 또는 대략 수직으로 형성되는 광착 장치(optic)를 포함할 수 있고, 이러한 광학 장치는 또한 빛이 비추어지는 장치의 주 몸체(main body)와 거의 직각을 이룬다. 2개의 평면들 사이의 전기적 연결은 하나의 평면에서의 전기적 구성요소들로부터 형성된 금속 전도성 트레이스(metallic conducting trace)를 다른 평면에서의 전기적 구성요소들에 연결함으로써 이루어질 수 있다. 빛이 비추어지는 장치는 LED 위에서 몰딩되는 중합체를 포함하는 광학 장치를 포함할 수 있다. 이러한 광학 장치는 구성물(construction)로 조립되는 2차 피스(secondary piece)를 포함할 수 있다. 이러한 광학 장치는 캐스트 수지(cast resin) 또는 화합물(compound)을 포함할 수 있다.
회로, 광학 장치, 및 LED 서브조립체(subassembly)는 밀봉 재료로 적어도 부분적으로 덮인다. 밀봉 재료는 임의로 오버몰딩된(overmolded) 열가소성 중합체를 포함할 수 있거나, 밀봉 재료는 캐스트 수지 또는 화합물을 임의로 포함할 수 있다. 열가소성 재료를 몰딩할 때 또는 열경화성 재료를 캐스트(cast)할 때 밀봉을 허용하기 위해 Z축에서 도구 셧오프(tool shutoff)(즉, "스트레이트-풀(straight-pull)" 방향)를 위해 광학 장치와 일체인(integral) 특징(feature) 또는 "선반(shelf)"이 사용된다.
본 개시물은 타겟(target)에서의 광의 효율을 증가시키기 위해 광 요구조건에 따른 방향으로 LED를 배향하는 것을 제공할 수 있다. 밀봉 재료는 LED와 회로 소자(circuitry)를 보호하고 밀폐시키기 위해 제공될 수 있다. 공구 세공(tooling)이 간략화될 수 있고, 도구에서의 슬라이드(slide)들 및/또는 작용(action)의 사용 없이 밀봉을 임의로 달성할 수 있다. LED들은 타겟 효율에 있어서의 최적의 광(optimum light)을 위해 위치가 정해질 수 있고, 그 프로세스(process)는 밀폐된, 견딜 수 있는 구성물(durable construction)을 제공할 수 있다.
당업자라면 후속하는 명세서, 청구항들, 및 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 이들 및 다른 특징들, 장점들, 및 목적들을 더 이해되고 알게 될 것이다.
도 1은 본 개시물의 일 양태에 따른 장치의 부분적으로 단편적인 등각도(isometric view).
도 2는 도 1에서의 라인 Ⅱ-Ⅱ을 따라 단면이 취해진 단면도.
도 2의 (a)는 광 분배를 보여주는 개략도.
도 3은 회로의 등각도.
도 4는 LED들 및/또는 그것에 부착된 전자 구성요소들을 가지는 회로의 등락도.
도 5는 LED들 및/또는 제1 몰딩 스텝(step) 또는 숏(shot)에 후속하는 전자 구성요소들을 보여주는 중간 조립체의 등각도.
도 6은 제1 몰딩 숏에서 렌즈를 형성하기 위해 활용된 몰드 도구를 보여주는 부분적으로 단편적인 단면도.
도 7은 중간 조립체의 중앙부에 대해 회로의 가장자리부들이 변형된 후의 도 5의 중간 조립체의 등각도.
도 8은 제2 몰드 숏을 제공하기 위해 활용된 몰드 도구의 부분적으로 단편적인 단면도.
본 명세서에서의 설명의 목적을 위해, "위(upper)", "아래(lower)", "우측(right), "좌측(left)", "뒤의(rear)", "수직의(vertical)", "수평의(horizontal)"라는 용어들과 그것들의 활용형은 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 관련되는 것이다. 하지만, 본 발명은 달리 명확하게 명시된 경우를 제외하고는 다양한 대안적인 배향들 및 단계 순서들(step sequences)를 가정할 수 있음을 이해해야 한다. 첨부된 도면들에 도시되고 후속하는 명세서에 기술된 특정 장치들 및 프로세스들은 단순히 첨부된 청구항들에서 규정된 본 발명의 개념들의 예시적인 실시예들이라는 점을 또한 이해해야 한다. 따라서, 청구항들이 달리 명시하지 않는 한, 본 명세서에 개시된 실시예들에 관련되는 특정 치수들과 다른 물리적 특징들은 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1을 참조하면, 빛이 비추어지는 장치(1)는 렌즈(4)들의 투광성 재료로 밀봉되는 복수의 LED(2)들을 포함한다. 아래에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 렌즈(4)들은 제1 열경화성 또는 열가소성 중합체 재료를 활용하는 LED(2)들 위에서 몰딩될 수 있다. 중합체 몸체(6)는 제2 몰딩 숏에서 렌즈(4)들 주위에서 몰딩되는 열경화성 또는 열가소성 제2 중합체 재료를 포함할 수 있다. 중합체 몸체(6)는 불투명한(예컨대, 검은색) 열가소성 중합체 재료를 임의로 포함할 수 있다. 빛이 비추어지는 장치(1)는 예를 들면 빛이 비추어지는 장치(1)의 중앙 축 "A"으로부터 멀리 바깥쪽으로 향하는 6개의 측면(side face)(10)들을 갖는 상부(8)를 가지는 비콘 등을 포함할 수 있다. 중합체 몸체(6)는 상부(8)와 동일한 제2 중합체로부터 일체로 형성되는 베이스(12)를 포함할 수 있다. 베이스(12)는 직립 튜브(upright tube)(14) 등에 장착되어 농기구, 건설 장비 등의 상부에서 빛이 비추어지는 장치(1)를 지지하도록 구성될 수 있다. 장치(1)는 회전하는 부재(미도시)에 결합되도록 구성될 수 있어서 장치(1)가 비콘 등으로서 기능하기 위해 수직축 둘레에서 회전한다. 하지만, 장치(1)는 비콘 등들에 제한되는 것이 아니라는 점이 이해될 것이다. 제1 중합체 재료 및 제2 중합체 재료는 동일할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
LED(2)들 및/또는 렌즈(4)들의 중합체 재료는 원하는 광 색깔(예컨대, 호박색)을 제공하도록 구성될 수 있다. 렌즈(4)들은 LED(2)들과 정렬되는 볼록부(17)들(역시 도 2를 보라)를 포함할 수 있다. 볼록부(17)들은 발광 외부 표면(19)을 포함한다. LED(2)들이 비추어질 때, 광 "L"이 미리 정해진 패턴(21)을 형성한다. 렌즈(4)들의 볼록부(17)들은 높이 "H" 보다 상당히 큰 폭 "W"을 가지는 미리 정해진 패턴(21)(도 2a)을 형성하도록 구성될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 각각의 개별 렌즈(4)는 장치(1)로부터 방출된 광이 수직축(A) 둘레에서 모든 방향들로 거의 동일한 강도를 가지도록 상이한 미리 정해진 패턴(21)들을 제공하도록 구성될 수 있다. 개별 볼록부(17)들은 임의로 요구된 전체적인 광 패턴을 장치(1)로부터 제공하도록 요구되는 바와 같이 광을 배분하기 위해 고유한 모양들을 가질 수 있다. 예를 들면, 3개의 LED(2)들이 하나의 렌즈(4)를 "공유"하면, 가운데 LED는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 대칭적인 광 패턴(21)을 가질 수 있고, 외부 LED(2)들은 대칭적이지 않은 광 패턴들을 가질 수 있어서 더 많은 광이 외부 측들로 향하게 한다(가운데 LED(2)로부터 멀리). 각도 θ(도 2)와 대응하는 높이 치수 "H"(도 2의 (a))는 비교적 작을 수 있다. 이러한 식으로, LED(2)들로부터의 광(L)은 장치(1)의 주위에서 "전체(full) 360°로" 멀리서 바로 볼 수 있는 방식으로 빛이 비추어지는 장치(1) 주위에서 바깥쪽으로 분배된다. 광 "L"이 위쪽으로 또는 아래쪽으로(즉, 수직축(A)에 평행하게) 상당한 각도까지 향하지 않기 때문에, LED(2)들로부터의 광은 다른 사람들에게 장치(1)의 존재를 경고하기 위해 효율적으로 활용된다.
다시 도 2를 참조하면, 장치(1)는 수평 상부(25)와 하나 이상의 수직 가장자리부(26)를 가지는 회로(23)를 포함한다. 각각의 측면(10)(도 1)은 수직 가장자리부(26)에 대응할 수 있고, 각각의 수직 가장자리부(26)는 그것에 장착된 하나 이상의 LED(2)들을 가질 수 있다. 전자 회로 소자(28)들은 회로(23)의 수평 상부(25) 및/또는 가장자리부(26)들에 고정될 수 있다. 전자 회로 소자(28)들은 장비의 연관된 피스로부터의 전력 소스(예컨대, 12V DC)로부터 LED(2)들에 요구된 전력을 제공하도록 구성되는 회로 소자들을 포함할 수 있다. 장치(1)는 점선(50A)들로 도시된 바와 같이 아래쪽으로 연장하기 위해 형성될 수 있는(구부러질 수 있는) 회로(23)(도 4)의 중앙부(48)에서 프롱(prong)들 또는 연결기(50)들을 임의로 포함할 수 있어서, 연결기(50)들이 장비의 연관된 피스의 전원에 회로(23)를 연결하기 위해 활용될 수 있다.
아래에서 더 자세히 논의된 바와 같이, 렌즈(4)는 제1 몰딩 숏 또는 스텝 동안에 중합체 재료(30)로부터 형성될 수 있다. 제1 중합체 재료(30)는 회로(23)의 수평 상부(25)의 제1 측면(31) 상에서 하나 이상의 전자 회로 소자(28)들을 밀봉하기 위해 밀봉 재료(30A)(도 2)를 형성하도록 활용될 수 있다. 제1 중합체 재료(30)는 또한 회로(23)의 수직 가장자리부(26)의 제1 측면(33) 상에 렌즈(4)를 형성할 수 있다. 중합체 재료(30)는 각각 회로(23)의 수평 상부와 수직 가장자리부(26)의 제2 측면들(32, 34) 상으로 몰딩되는 부분들(30B 내지 30E)을 포함할 수 있다. 부분들(30B 내지 30E)은 제1 몰딩 숏 동안에 제1 중합체 재료(30)의 흐름을 제공할 수 있고, 또한 제2 몰드 숏/스텝 동안에 활용될 수 있는 지지/위치 표면들을 제공할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제1 중합체 재료(30)는 또한 볼록부(17) 주위에서 연장하는 플랜지 또는 벽을 형성한다. 채널 또는 홈(38)이 벽과 볼록부(17)에 의해 형성된다. 홈(38)은 볼록부(17) 주위에서 연장할 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 벽 또는 플랜지(36)는 수평으로 연장하는 상부(36A)와 수평으로 연장하는 하부(36B)를 포함한다. 단부들(36C 및 36D)은 상부(36A)와 하부(36B) 사이에서 연장한다. 아래에서 더 상세히 논의된 바와 같이, 벽 또는 플랜지(36)의 구성은 렌즈(4)의 볼록부(17)의 외부 발광 표면(19)으로부터 멀리 바깥쪽으로 향하는 둘레 표면(40)을 제공한다. 중합체 재료(42)가 렌즈(4)의 외부 발광 표면(19) 위에서 연장하지 않도록 제2 몰드 숏에 관해 활용된 몰드 도구(70)(도 8)가 제2 숏 중합체 재료(42)를 계속 사용하기 위해 둘레 표면(40)과 맞물린다.
도 3을 참조하면, 회로(23)는 편평한 판금(예컨대, 강철)과 같은 전도성 재료 또는 다이(die)들이나 다른 적합한 공구 세공(tooling)을 활용하는 다른 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 하지만, 회로(23)는 임의의 적합한 프로세스를 활용하는 사실상 임의의 전도성 재료로부터 제작될 수 있다. 회로(23)는 일반적으로 프롱 (50)들에 의해 전원의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되어 LED(2)들 및 전자 회로 소자(28)들에 전력을 제공하는 제1 전도성 부분(44) 및 제2 전도성 부분(46)을 포함한다. 회로(23)는 처음에 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 중앙부(48)와 6개의 플랩(flap)들 또는 가장자리부들(26A 내지 26F)이 있는 거의 편평한 구성으로 형성된다. 회로(23)는 하나의 가장자리부(26)를 포함할 수 있거나, 특별한 적용예에 관해 요구된 것과 같이 2개 이상의 가장자리부(26)들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 3의 회로(23)는 장치(1)의 6개의 측면들(10)(도 1)에 대응하는 6개의 가장자리부들(26A 내지 26F)을 포함한다.
도 4를 또한 참조하면, LED(2)들은 납땜이나 다른 적합한 기술에 의해 가장자리부들(26A 내지 26F)에 부착된다. 전자 회로 소자(28)들은 회로의 중앙부(48) 및/또는 가장자리부들(26A 내지 26F)에 납땜이나 다른 적합한 기술들에 의해 고정될 수 있다. 본 개시물은 특수한 재료(예컨대, 땜납) 또는 프로세스에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
도 5를 또한 참조하면, 각각 가장자리부들(26A 내지 26F) 상에 렌즈들(4A 내지 4F)을 형성하기 위해 제1 숏 중합체 재료(30)가 LED(2)들 위에서 몰딩된다. 제1 숏의 중합체 재료(30)는 전자 회로 소자(28)들 위에서 밀봉부(52)들을 형성하기 위해 활용될 수 있다. 중합체 재료(30)는 또한 적어도 회로(23)의 중앙부(48)를 부분적으로 덮을 수 있다. 하지만, 본 개시물은 임의의 특수한 밀봉 구성에 제한되지 않는다.
도 6을 또한 참조하면, 제1 몰딩 숏을 수행하기 위해 활용된 몰드 도구(54)는 몰드 부품들(56A, 56B)이 폐쇄된 위치에 있을 때 공동을 형성하는 몰드 공동 표면들(58A, 58B)을 각각 가지는 제1 몰드 부품(56A)와 제2 몰드 부품(56B)을 각각 포함할 수 있다. 몰드 부품들(56A, 56B)의 표면들(60A 내지 60C)은 몰드 부품들(56A, 56B)이 폐쇄된 위치에 있을 때 회로 소자(26)의 제1 측면(33) 및 제2 측면(34)과 맞물려서 제1 숏 몰딩 재료(30)로 하여금 LED(2)들을 밀봉하게 하도록 구성될 수 있다. 본 개시물은 특수한 몰드 도구 구성에 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다.
도 7을 또한 참조하면, 제1 몰딩 숏 후, 가장자리부들(26A 내지 26F)은 중간 조립체(66)를 형성하기 위해 회로(23)의 중앙부(48)에 대해 가로지르는 위치까지 아래쪽으로 구부러진다. 가장자리부들(26A 내지 26F)은 모서리들(62A 내지 62F)을 형성하기 위해 벤드 라인(bend line)들을 따라서 알려진 금속 형성 도구들 등(미도시)을 활용하여 구부러질 수 있다. 사실상 임의의 적합한 형성/구부림 프로세스 및/또는 공구 세공이 활용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 제1 숏의 중합체 재료(30)의 부분(64)들은 모서리들(62A 내지 62F) 주위에서 연장할 수 있다. 비록 모서리들(62A 내지 62F)에서의 부분(64)들이 구부러짐에 의해 부서질 수 있을지라도, 부분들(64)을 형성하는 중합체 재료(30)는 장치(1)의 완전한 모습에 손상이 가지 않도록 제2 몰딩 숏의 중합체 재료(42)에 의해 나중에 밀봉된다. 부서짐은 발생하거나 발생하지 않을 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 8을 또한 참조하면, 중간 조립체(66)(도 7)는 제2 몰드 도구(70)의 상부 몰드 부품(70A) 및 하부 몰드 부품(70B)에 의해 형성된 몰드 공동(72) 내에 위치된다. 상부 몰드 도구(70A)는 제1 몰딩 숏의 중합체 재료(30)에 의해 형성된 벽 또는 플랜지(36)의 상부 둘레 표면부(40A)와 맞물리는 밀폐 표면(74A)을 포함하고, 제2 몰드 도구(70B)는 하부 둘레 표면(40B)과 맞물리는 제2 밀폐 표면(74B)을 포함한다. 몰드 도구 부품들(70A, 70B)은 Z 방향으로 서로에 대해 선형 수직 운동을 위해 작동 가능하게 상호 연결될 수 있다. 제1 몰드 도구(70A)와 제2 몰드 도구(70B)는 처음에 서로 이격되어 있고, 제1 숏 중합체 몰드 몰드 재료(30B)의 표면(78)이 도구 부품(70B)의 위치하는 표면(locating surface)(80)과 접촉한 채로 중간 조립체(66)가 몰드 부품들(70A 및 70B) 사이에 위치할 수 있다. 벽 또는 플랜지(36B)와 둘레 표면(40B) 사이의 접촉이 또한 하부 도구 부품(70B)에 대한 중간 조립체(66)의 위치를 결정하고 위치시킨다.
그런 다음 상부 몰드 도구 부품(70A)이 도 8의 폐쇄된 위치까지 Z 방향(예컨대 아래쪽으로)으로 선형적으로 시프트되고, 그런 다음 제1 숏의 중합체 재료(42)가 공동(72) 내로 주입되어 제1 몰드 숏의 중합체 재료(30)를 적어도 부분적으로 밀봉한다. 상부 몰드 도구 부품(70A) 및 하부 몰드 도구 부품(70B)은 렌즈(4)의 볼록부(17)에 인접한 공동(82)을 형성하여, 볼록부(17) 및 그 외부 표면이 제2 몰드 도구(70)에서 손상되지 않도록 한다. 몰드 도구 부품들(70A, 70B)의 밀폐 표면들(74, 76)이 각각 볼록한 렌즈부(17) 주위에서 바깥쪽으로 향하는 둘레 표면(40)에 맞닿아 밀폐시키기 때문에, 중합체 재료(42)는 공동(82) 내로 흐르지 않는다. 이는 제2 몰딩 숏의 중합체 재료(42)에 의해 덮이지 않는 투명하거나 착색된 투광성 중합체 재료로 제조될 수 있는 렌즈(4)들을 갖는 최종 장치(1)(도 1)를 생성한다. 제2 몰딩 숏의 중합체 재료(42)는 전기 회로 소자(28)들 및 다른 내부 구성요소들이 완성된 장치(1)에서 외부로부터 보이지 않도록 불투명할 수 있다(예컨대, 검은 색 또는 다른 적절한 색).
도 1에 도시된 것과 같이 위에서 논의된 것처럼, 렌즈(4)들의 벽(36)은 단부들(36C 및 36D)을 포함한다. 도 1에 도시된 것처럼, 상부 끝 벽 부분들(36C)은 바깥쪽으로 그리고 약간 위쪽으로 향한다. 하부 벽 부분들(36D)은 바깥쪽으로 그리고 아래쪽으로 향한다. 몰드 도구 부품들(70A, 70B)의 밀폐 표면들(74A, 74B)(도 8)의 대응하는 부분들은 몰드 부품들(70A, 70B)이 도 8의 폐쇄된 위치로 가져가짐에 따라 벽 부분들(36C, 36D)에서 둘레 표면(40)에 맞닿아 밀폐시킨다. 그로 인해 도구(70)는 도구 부품들(70A 및 70B)의 선형 Z축 상대 운동만을 활용하여 벽(36)의 전체 둘레 표면(40) 주위에서 렌즈(4)들의 볼록부(17)를 밀폐하도록 구성된다. 하지만, 본 개시물은 단일-축(single-axis) 선형 움직임들만을 활용하는 장치들로 제한되지 않으며, 특별한 적용예에 관해 요구되는 다른 공구 세공 구성들이 활용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이는 제2 숏 몰드 스텝에서 활용된 중합체 재료(42)가 공동(82)에 들어갈 수 없다는 것을 보장한다.
빛이 비추어지는 장치(1)는 Z축을 따라 서로에 대해 선형으로 병진운동하고 볼록 렌즈부(17) 주위의 벽(36)의 전체 둘레 표면(40) 주위를 밀폐시키는 제1 몰드 도구 부품(70A) 및 제2 몰드 도구 부품(70B)을 활용하여 제2 몰딩 숏을 가지게 제작하는 것을 허용하도록 구성된다. 이는 다른 장치들에 비해 상당한 장점들을 제공할 수 있다. 하지만, 본 개시물은 임의의 특수한 공구 세공이나 프로세스에 반드시 제한되는 것이 아니라는 점이 이해될 것이다. 예를 들면, 특별한 적용예에 관해 요구된다면, Z축에 평행하게 움직이지 않는 추가 구성요소들을 가지는 몰드 공구 세공이 활용될 수 있다. 또, 전술한 제1 및 제2 몰딩 스텝들 또는 숏들 외에 추가적인 몰딩 및/또는 형성 스텝들 또는 프로세스들이 활용될 수 있다.
본 명세서에서 기술된 몰딩 프로세스는 녹은 열가소성 중합체 재료 및/또는 열경화성 중합체 재료 및/또는 다른 적합한 재료들을 하나 이상의 몰드 공동들에 도입하는 것을 포함할 수 있다. 또, 비록 적어도 제1 및 제2 몰드 공동들의 사용이 바람직할지라도, 추가적인 몰드 공동들과 프로세스들이 활용될 수 있다. 또, 다른 형성 프로세스들(예컨대, 열성형(thermoforming))이 활용될 수 있다. 그러므로 장치(1)를 제작하는 프로세스는 사실상 임의의 개수의 몰딩 또는 성형 스텝들을 포함 할 수 있으며, 사실상 임의의 재료 조합이 활용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 빛이 비추어지는 광학 장치(illuminated optical device)의 제조방법에 있어서,
    제1 구역과 제2 구역 및 제1 및 제2 대향하는 측면(side surface)을 가지는 전기적으로 전도성인 회로를 형성하는 단계;
    적어도 하나의 LED를 상기 제2 구역에 고정시키는 단계;
    투광성 제1 중합체 재료로 상기 LED를 적어도 부분적으로 밀봉함으로써 외부 발광 표면을 가지는 렌즈를 형성하는 단계로서, 상기 투광성 제1 중합체 재료는 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면 주위에 둘레 표면(perimeter surface)을 형성하고, 상기 둘레 표면은 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면으로부터 바깥쪽으로 향하는, 상기 렌즈를 형성하는 단계;
    그 다음 상기 제1 구역 및 상기 제2 구역의 제1 측면들이 서로에 대해 가로놓이도록(transverse) 상기 제1 구역과 상기 제2 구역 사이에서 상기 전기적으로 전도성인 회로를 구부림으로써 중간 조립체(intermediate assembly)를 형성하는 단계;
    몰드 도구(mold tool)에서 상기 중간 조립체의 위치를 정하는 단계로서, 상기 몰드 도구는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동하는 제1 도구 구성요소 및 제2 도구 구성요소를 포함하고, 상기 제1 도구 구성요소와 상기 제2 도구 구성요소는 상기 폐쇄 위치에 있을 때에는 상기 중간 조립체의 적어도 일부 주위에 몰드 공동(mold cavity)을 규정하고, 상기 제1 도구 구성요소와 상기 제2 도구 구성요소는 각각 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면 주위에서 상기 둘레 표면과 맞물리고 상기 공동을 고립시키는(close off) 제1 밀폐 표면과 제2 밀폐 표면을 가짐으로써 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면은 상기 공동의 바깥쪽에 있는, 상기 중간 조립체의 위치를 정하는 단계;
    제2 중합체 재료로 상기 몰드 공동을 적어도 부분적으로 채우는 단계; 및
    상기 제2 중합체 재료를 경화시키는 단계를 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성인 회로는 균일한 두께를 갖는 판금(sheet metal)으로부터 형성되는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 전도성인 회로는 구부리기 전에는 편평하고;
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 구부린 후에는 서로 직교하는(orthogonal), 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 제1 중합체는 열가소성 중합체들과 열경화성 중합체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 중합체는 열가소성 중합체들과 열경화성 중합체들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 불투명한 중합체 재료를 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 제1 중합체는 상기 LED로부터 방출되는 광을 미리 정해진 패턴으로 분배하는 렌즈를 형성하는 적어도 하나의 볼록한 구역을 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 투광성 제1 중합체는 상기 적어도 하나의 볼록한 구역 주위에서 연장하는 벽을 포함하고, 상기 벽은 상기 둘레 표면을 형성하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 투광성 제1 중합체는 상기 적어도 하나의 볼록한 구역 주위에서 연장하는 홈(groove)을 형성하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 제1 중합체는 상기 전기적으로 전도성인 회로에 몰딩되는 베이스부(molded base portion)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 볼록한 구역과 상기 벽은 상기 베이스부와 일체로 형성되는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  10. 제6 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 볼록한 구역과 상기 벽은 상기 베이스부로부터 바깥쪽으로 연장하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  11. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽은 각각 위쪽으로 및 아래쪽으로 향하는 둘레 표면부들을 규정하는 수평으로 연장하는 상부 섹션 및 하부 섹션과, 상기 수평으로 연장하는 상부 섹션 및 하부 섹션 사이에서 연장하고 상기 수평으로 연장하는 상부 섹션 및 하부 섹션을 서로 연결하는 단부(end portion)들을 포함하고, 각각의 말단 섹션(end section)은 비선형적이고 바깥쪽으로 그리고 위쪽으로 향하는 상부 둘레부들과 바깥쪽으로 그리고 아래쪽으로 향하는 하부 둘레부들을 규정하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  12. 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법에 있어서,
    전기적으로 전도성인 회로를 형성하는 단계;
    상기 전기적으로 전도성인 회로에 적어도 하나의 LED를 고정시키는 단계;
    상기 전기적으로 전도성인 회로로부터 멀리 향하는 발광 표면을 가지는 렌즈를 형성하기 위해 투광성 제1 중합체 재료로 상기 LED를 적어도 부분적으로 밀봉하는 단계;
    상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면 주위에 둘레 표면을 형성하는 단계;
    서로에 대해 가로 놓이는 측면들을 가지는 제1 구역 및 제2 구역을 형성하기 위해 상기 전기적으로 전도성인 회로를 구부리는 단계; 및
    제2 중합체 재료로 상기 제1 중합체 재료의 외부 발광 표면 위에서 몰딩하지 않고 상기 제1 중합체 재료의 적어도 일부 위에서 상기 제2 중합체 재료를 몰딩하는 단계를 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 둘레 표면은 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면으로부터 멀리 바깥쪽으로 향하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 전기적으로 전도성인 회로를 구부리는 단계는 중간 조립체를 형성하고;
    몰드 도구에서 상기 중간 조립체의 위치를 정하는 단계를 포함하고, 상기 몰드 도구는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동하는 제1 도구 구성요소 및 제2 도구 구성요소를 포함하고, 상기 제1 도구 구성요소와 상기 제2 도구 구성요소는 상기 폐쇄 위치에 있을 때에는 상기 중간 조립체의 적어도 일부 주위에 몰드 공동을 규정하고, 상기 제1 도구 구성요소와 상기 제2 도구 구성요소는 각각 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면 주위에서 상기 둘레 표면과 맞물리고 상기 공동을 폐쇄하는 제1 밀폐 표면와 제2 밀폐 표면을 가짐으로써 상기 렌즈의 상기 외부 발광 표면은 상기 공동의 바깥쪽에 있는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  15. 제12 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성인 회로는 일반적으로 구부리기 전에는 편평하고;
    상기 제1 구역과 상기 제2 구역은 일반적으로 구부린 후에는 서로 직교하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  16. 제12 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 제1 중합체는 상기 LED로부터 방출되는 광을 미리 정해진 패턴으로 분배하는 렌즈를 형성하는 적어도 하나의 볼록한 구역을 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치의 제조방법.
  17. 빛이 비추어지는 광학 장치에 있어서,
    수평부 및 수직부를 가지는 전기적으로 전도성인 회로;
    상기 수직부 상에 배치되는 적어도 하나의 LED 광원;
    상기 LED 광원을 적어도 부분적으로 밀봉하고 투광성 외부 표면을 규정하는 투광성 제1 중합체 재료를 포함하는 렌즈; 및
    상기 전기적으로 전도성인 회로의 적어도 일부를 밀봉하고 상기 투광성 외부 표면을 덮지 않으면서 상기 렌즈의 상기 투광성 외부 표면 주위에서 연장하는 제2 중합체 재료를 포함하는 몸체(body)를 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 몸체는 수직축을 규정하는 중앙부(central portion)를 포함하고;
    상기 전기적으로 전도성인 회로는 상기 수직축 둘레에 배치되고 같지 않은 각 배향(non-equal angular orientation)들로 상기 수직축으로부터 멀리 향하는 복수의 수직부들을 포함하고;
    상기 수직부들 중 적어도 2개에 LED 광원들이 배치되고;
    렌즈들이 상기 LED 광원들을 밀봉하는 투광성 제1 중합체 재료를 포함하여 상기 렌즈들이 상기 수직축으로부터 멀리 바깥쪽으로 광을 분배하도록 구성되는, 빛이 비추어지는 광학 장치.
  19. 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
    상기 제1 중합체 재료와 상기 제2 중합체 재료는 열가소성 중합체들을 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치.
  20. 제17 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 외부 표면은 적어도 하나의 볼록부와 상기 적어도 하나의 볼록부 주위에서 연장하는 채널을 포함하는, 빛이 비추어지는 광학 장치.
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