KR20240023103A - Led 모듈 및 이러한 led 모듈을 갖는 차량 헤드라이트 - Google Patents
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Abstract
복합 어레이가 LED들의 2개의 행을 각각 갖는 기판 상의 2개의 2차원 어레이를 갖는다. 각각의 어레이 내의 LED들은 해당 어레이 내의 모든 다른 LED들과 동일한 오리엔테이션을 갖는다. 제1 전기 트레이스(electrical trace)들이 복합 어레이의 대향 코너들에서 시작하여 제1 및 제2 어레이들 각각의 것의 행들 사이에서 교대함으로써 제1 스트링 및 제2 스트링 내의 LED들을 순차적으로 결합한다. 제2 전기 트레이스가 복합 어레이의 행들에 걸쳐서 제1 및 제2 스트링들의 단부들을 결합한다. 제3 전기 트레이스들이 복합 어레이 외부로 라우팅되고 또한 제1 스트링의 시작부를 포함하는 복합 어레이의 행에 대한 제1 스트링의 시작부, 다른 행에 대한 제2 스트링의 시작부, 다른 행에 대한 제1 LED 스트링의 단부, 및 다른 행에 있는 LED들의 전극들에 제각기 결합된다.
Description
[관련 출원들에 대한 상호 참조]
본 출원은 2021년 7월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/220,154호의 이익을 주장하며, 이 출원의 내용은 이로써 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 출원은 2019년 11월 12일에 출원된 미국 특허 출원 제16/681,144호와 관련되는데, 이 출원의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
예를 들어, 다이오드 레이저를 포함하는 모든 반도체 발광 디바이스들을 포괄할 수 있고, LED 다이들과 패키징된 LED들을 구별하지 않는 LED(light emitting diode)들은 에너지 효율 및 수명과 같은 우수한 기술적 속성들로 인해 오래된 기술의 광원들을 점점 더 대체하고 있다. 이는, 예를 들어, 휘도, 광도, 및/또는 빔 성형(beam shaping)의 면에서 차량 헤드라이팅(vehicle headlighting)과 같은 응용에 대해서도 사실이거나 요구되는 것일 수 있다. 특히 흥미로운 것은 2차원 어레이들로 공간적으로 배열된 LED들이다. 이러한 어레이 내에서의 LED들의 부분적 또는 전체적 단일 어드레싱가능성(addressability)은 모든 조명 분야에서, 예를 들어 일반적인 조명, 플래시에서, 및 특히, ADB(advanced driving beam)와 같은 차량 헤드라이팅에서 진보된 응용을 허용할 수 있다.
복합 어레이가 LED들의 2개의 행을 각각 갖는 기판 상의 2개의 2차원 어레이를 갖는다. 각각의 어레이 내의 LED들은 해당 어레이 내의 모든 다른 LED들과 동일한 오리엔테이션을 갖는다. 제1 전기 트레이스(electrical trace)들이 복합 어레이의 대향 코너들에서 시작하여 제1 및 제2 어레이들 각각의 것의 행들 사이에서 교대함으로써 제1 스트링 및 제2 스트링 내의 LED들을 순차적으로 결합한다. 제2 전기 트레이스가 복합 어레이의 행들에 걸쳐서 제1 및 제2 스트링들의 단부들을 결합한다. 제3 전기 트레이스들이 복합 어레이 외부로 라우팅되고 또한 제1 스트링의 시작부를 포함하는 복합 어레이의 한 행에 대한 제1 스트링의 시작부, 다른 행에 대한 제2 스트링의 시작부, 다른 행에 대한 제1 LED 스트링의 단부, 및 다른 행에 있는 LED들의 전극들에 제각기 결합된다.
첨부 도면들과 관련하여 예로서 주어지는 아래의 설명으로부터 더 상세한 이해를 얻을 수 있다.
첨부 도면들과 관련하여 예로서 주어지는 아래의 설명으로부터 더 상세한 이해를 얻을 수 있다.
도 1은 LED 조명 배열의 예시적인 회로의 개략도이다.
도 2는 LED들의 예시적인 전기적 연결이 도시된 도 1의 LED들의 공간적 배열의 개략도이다.
도 3은 도 1의 LED 조명 배열과 부분적으로 비교한 예시적인 LED 모듈의 개략도이다.
도 4는 또 다른 예시적인 LED 모듈의 개략도이다.
도 5는 또 다른 예시적인 LED 모듈의 개략도이다.
도 6은 예시적인 차량 헤드램프 시스템의 도면이다.
도 7은 또 다른 예시적인 차량 헤드램프 시스템의 도면이다.
도 8은 LED 모듈을 제조하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
첨부 도면들과 관련하여 예로서 주어지는 아래의 설명으로부터 더 상세한 이해를 얻을 수 있다.
도 1은 LED 조명 배열의 예시적인 회로의 개략도이다.
도 2는 LED들의 예시적인 전기적 연결이 도시된 도 1의 LED들의 공간적 배열의 개략도이다.
도 3은 도 1의 LED 조명 배열과 부분적으로 비교한 예시적인 LED 모듈의 개략도이다.
도 4는 또 다른 예시적인 LED 모듈의 개략도이다.
도 5는 또 다른 예시적인 LED 모듈의 개략도이다.
도 6은 예시적인 차량 헤드램프 시스템의 도면이다.
도 7은 또 다른 예시적인 차량 헤드램프 시스템의 도면이다.
도 8은 LED 모듈을 제조하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
상이한 광 조명 시스템들 및/또는 LED(light emitting diode) 구현들의 예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 이러한 예들은 상호 배타적이지 않고, 일 예에서 발견되는 특징들은 추가적인 구현들을 달성하기 위해 하나 이상의 다른 예들에서 발견되는 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 첨부 도면들에 도시된 예들은 단지 예시적인 목적을 위해 제공되고 그것들은 본 개시내용을 어떤 식으로든 제한하려고 의도된 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 유사한 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 가리킨다.
제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본 명세서에서 다양한 요소들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 또 다른 요소와 구별하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 제1 요소는 제2 요소라고 지칭될 수 있고 제2 요소는 제1 요소라고 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관되고 열거된 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함할 수 있다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 또 다른 요소 "상에" 있거나 "그 상으로" 연장된다고 할 때, 그것은 다른 요소 바로 위에 있거나 또는 그 다른 요소 상으로 직접 연장될 수 있고 또는 중간 요소들이 또한 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 한 요소가 또 다른 요소 "상에 직접" 있거나 또는 또 다른 요소 "상으로 직접" 연장된다고 언급할 때, 어떠한 개재 요소들도 존재하지 않을 수 있다. 한 요소가 또 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"된다고 언급될 때, 그것은 다른 요소에 직접 연결 또는 결합되고 및/또는 하나 이상의 개재 요소를 통해 다른 요소에 연결 또는 결합될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 대조적으로, 한 요소가 또 다른 요소에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"되어 있는 것으로 언급될 때, 그 요소와 다른 요소 사이에 어떠한 개재 요소도 존재하지 않는다. 이러한 용어들은 도면들에 묘사된 임의의 오리엔테이션에 더하여 그 요소의 상이한 오리엔테이션들을 포괄하는 것을 의도한다는 것을 이해할 것이다.
"아래에(below)", "위에(above)", "상부(upper)", "하부(lower)", "수평(horizontal)" 또는 "수직(vertical)"과 같은 상대적 용어들은 도면들에서 예시된 바와 같은 하나의 요소, 층, 또는 영역의 또 다른 요소, 층, 또는 영역에 대한 관계를 기술하기 위하여 본 명세서에서 이용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 도시된 오리엔테이션 외에도 디바이스의 상이한 오리엔테이션들을 포괄하고자 의도한다는 것을 이해할 것이다.
현행의 LED 기술에 의하면, 차량 헤드라이팅에서와 같은 고 광도 응용들에 대해서는, 단일 LED의 광속(luminous power)은 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 단일 또는 다중 행의 2차원 직사각형 어레이 패턴(single or multiple row 2-dimensional rectangular array pattern)으로 배열될 수 있는 다중의 LED가 요구될 수 있다. LED들의 전극들을 피제어 스위치(controlled switch)들에 연결하는 것은 연결된 LED들의 밝기(brightness)를 변화시키거나 심지어 이들을 완전히 숏컷(shortcut)시키는 것을 허용할 수 있다. 이는 ADB라고 지칭될 수 있는 차량 헤드라이트에서의 다기능 빔 제어를 가능하게 할 수 있는 한편, LED 광원으로부터 방출된 광은 매트릭스 광이라고 지칭될 수 있다. 전통적으로, 이러한 매트릭스들에서, LED들은 서로 비교적 멀리 이격된다. 그러한 것은 이산 LED들에 대해서는 불가피할 수 있다. 그러나, WLP(wafer level package) 및 때때로 CSP(Chip Scale Packaging)라고도 지칭되는 것에 대해, LED들이 LED들 사이의 크로스토크를 회피하기 위해 광 차단(예를 들어, 확산성 백색 산란) 벽들에 의해 둘러싸일 때에 그런 것처럼, 분리 거리는 여전히 비교적 클 수 있다.
큰 분리 거리들은, 도로 상으로 직접 비추어질 때, 체스판 패턴에서의 교대하는 어둡고 밝은 스폿들을 갖는 상당히 불균일한 조명을 초래하게 될, 이웃하는 LED들 사이의 조명되지 않은 영역들을 불가피하게 낳을 수 있다. 따라서, 전통적으로, 그러한 넓은 간격의 매트릭스들은 LED 어레이를 주 광학계(primary optics)의 균일하게 조명하는 출사 영역(exit area)에 매핑하기 위해 주 광학계(예를 들어, 손가락형 시준 매트릭스들, 렌즈 어레이들, 또는 원통 렌즈들의 통합된 행들)를 사용할 수 있고, 그것은 다음으로 보조 광학계에 의해 (가장 간단한 경우에, 투영 렌즈에 의해) 도로 상으로 비추어질 수 있다. 놀랍지도 않게, 주 광학계는 시스템 복잡성 및 비용을 증가시킬 수 있다.
결국에는, 수만 또는 심지어 수십만 개의 밀접하게 이격된 LED들이 그들의 제어 회로와 함께, 조명될 영역에 직접 비추어질 수 있는 다소 균일한 조명 광원에 모놀리식으로 통합될 수 있는 소위 μ-LED 어레이들을 개발하기 위해 상당한 노력이 기울여지고 있다. 그러한 단일 어드레싱가능 μ-LED 어레이들은 강력한 디스플레이뿐만 아니라 가장 진보된 차량 헤드라이트를 산출할 수 있다. 그러나, 이 기술은 아직 시장에서 이용가능하지 않고, 또한 앞으로도 오랫동안 비교적 비싼 채로 남아있을 수 있다.
한편, 200μm에서 아래로 50μm 또는 심지어 25 또는 10μm의 범위 내의 이웃하는 LED 거리들과 같이 비교적 가깝게 이격된 LED들을 갖는 LED 어레이들이 이미 시장에 진입하였다. 무엇보다도, WLP 기술과 함께 LED들에 대해 특히 얇은 둘러싸는 벽들을 사용함으로써 그러한 가까운 간격이 가능해졌다. 적절히 설계된 투영 광학계를 이용하면, LED들 사이에 여전히 존재하는 어두운 공간들이 예를 들어, 산란 요소들(예를 들어, 보조 광학계의 렌즈 입사 표면 상의 마이크로-프리즘 어레이들)에 의해 스미어링(smearing)되거나, 물결 모양의 표면 형상들에 의해 균질화될 수 있다. 따라서, 이러한 LED 어레이들은 주 광학계를 필요로 하지 않을 수 있고, 조명될 공간 내로 직접 비추어질 수 있다.
그러나, 미니-LED 어레이들로 명명될 수 있는 이러한 조밀하게 패킹된 LED 어레이들은, μ-LED 어레이와는 달리, 모놀리식으로 통합된 디바이스들이 아니고, 여전히 기판 상에 장착된 LED들일 수 있다. 따라서, 한편으로는, 이것들은 기판에 의해 공급되는 자신들의 회로를 필요로 하고, LED의 접합 온도(junction temperature)를 낮게 유지하기 위해 열 확산기 또는 히트 싱크로서의 기판을 필요로 할 수 있다. 회로 라우팅은 물론이고 열 관리라는 그러한 작업 둘 다는 LED들 간의 더 작아지는 분리 거리로 인해 점점 더 어려워질 수 있다.
도 1은 LED 조명 배열(10)의 예시적인 회로의 개략도이다. 도 1에 도시된 예에서, 예시적인 회로는 제어 인터페이스(110)를 통해 스위치들 T에게 통신가능하게 결합되는 제어기(11)를 포함하며, 스위치들 T는 숏컷들로서 사용될 수 있고 또한 도시된 예에서는 LED 어레이(1)의 LED들(2)에게 병렬로 전기적으로 결합된다. LED들(2)은 또한 도 1에서 D1 내지 D48로 표시된다. LED들(2)은 4개의 순차적으로 연결된 LED 스트링 S1 내지 S4로 배열되어, 전류원들 C1 내지 C4에 의해 전력이 공급될 수 있는 LED 어레이(1)의 병렬 열들을 형성할 수 있다. 스트링 내의 LED들의 직렬 연결은 전형적으로 200mA보다 높은 LED 전류들에 대해 사용될 수 있고, 여기서 드라이버 전자 장치에 대해, 12개 내지 20개의 LED 스트링 길이가 보통일 수 있지만 3개 내지 30개의 LED 중에서 또한 변할 수 있다. 더 많은 LED들이 필요한 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 추가적인 스트링들이 병렬로 추가될 수 있다. (LED 스트링 S1에 대해서만 도 1에 도시된) 스위치들 T는, 각각의 스위치가 특정 LED(2)와 병렬인 상태에서, 제어기(11)가 LED 어레이(1)의 모든 LED들 D1 내지 D48을 개별적으로 어드레싱하여 다른 LED들의 스위칭 상태와는 독립적으로 각각의 LED를 스위치 온 및 오프하게 허용할 수 있다.
도 2는 도시된 LED들의 예시적인 전기적 연결을 갖는 도 1의 LED들의 공간적 배열의 개략도이다. 도 2에 도시된 예에서, LED 스트링들 S1 내지 S4는 PCB(3) 상에 배열되며, 각각의 스트링은 4행(R1 내지 R4) 직사각형의 4개의 쿼터(quarter)에서 교대 방식으로 2개의 행을 점유하며, LED 스트링들의 시작부들 D1, D13, D25, D37은 직사각형의 4개의 코너에 위치하고, LED 스트링들의 단부들 D12, D24, D36, D48은 직사각형의 중심에 위치한다. 전기 트레이스들(또는 트랙들)(30, 30(x,y))은 LED Dx의 캐소드를 LED Dy의 애노드에 전기적으로 결합하여 전원들 C1 내지 C4 및 접지 및 모든 LED들(2)의 전극들을 위한 바이패싱 스위치들 T에 대한 외부 연결을 생성할 수 있다. 이를 위해, LED들(2)의 전극들은, 예를 들어, 트레이스들(30)에 연결된 PCB(3)의 땜납 패드들 상으로 플립칩 방식으로 납땜될 수 있다. 트레이스들(30)의 지그재그 패턴은 LED들(2) 사이에 어떤 여분의 공간이 있더라도 거의 차지하지 않을 수 있고, 따라서 LED들(2)의 발광 영역들 사이에 매우 작은 갭들 G를 허용한다.
앞서 언급한 바와 같이, 그러한 배열에서, 4개의 LED 스트링의 단부들은 반드시 LED 어레이(1)의 중심에 있으며, 따라서 전기 트레이스들(30)과 동일한 회로 층 상의 직사각형 외부로부터는 접촉될 수 없다. 따라서, LED 스트링들의 단부들 D12, D24, D36, D48을 (접지에) 접촉시키기 위해, 이러한 단부들은 대신에 마이크로-비아들(33)을 통해 PCB(3)의 제2 회로 층에 접촉될 수 있으며, 제2 회로 층은 IMS(insulated metal substrate)의 MC(metal core) 또는 PCB(3)의 MC일 수 있다. 그러나, 2개의 회로 레벨에 대한 필요성은 시스템 복잡성을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 층들 각각은 서로 전기적으로 절연되어야만 하고, 전기적 절연 층들은 비교적 나쁜 열 속성을 갖는다(예를 들어, 비교적 낮은 열 전도율을 갖는다). 특히, 높은 광도 및 따라서 높은 전력과 상당한 폐열을 갖는 조밀하게 패킹된 LED 어레이들에 대해, 열 관리는 도전적인 과제가 될 수 있다.
열 관리의 관점에서, AlN(알루미늄 질화물)으로 제조된 기판들과 같은 세라믹 기판들이 높은 열 전도율을 제공할 수 있고, 따라서 바람직한 히트싱크 속성들을 가질 수 있다. 그러나, 세라믹 기판의 장착 표면 상에 금속화 층을 갖는 경우, 단일 회로 층만이 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로-비아들에 의해 연결된 세라믹 기판에 추가 회로 층들을 더하는 것은 제조 복잡성 및 그에 따른 비용을 상당히 증가시킬 수 있다. 단일 회로 층보다 많은 것을 요구하는 문제를 해결하기 위해, 본 명세서에 설명된 실시예들은 LED 스트링들의 새로운 배열을 지향한다.
도 3은 도 1의 LED 조명 배열과 부분적으로 비교한 예시적인 LED 모듈의 개략도이다. 도 3의 상부 (a)는 도 2에 도시된 방식의 공간적 배열 및 연결을 도시하고, 도 3의 하부 (b)는 도 1과 유사하고 또한 도 1의 관련 부분과 비교한 배열 및 연결을 도시한다.
도 1 및 도 2와 유사하게, 도 3에 도시된 예에서, 제1 LED 스트링 S1의 LED들 D1 내지 D12 및 제2 LED 스트링 S2의 LED들 D13 내지 D24는 제1의 및 제2의 2차원 어레이의 2개의 행 상에 제각기 배열된다. 이러한 어레이들은 서로의 옆에 수평으로 배치되어, 2개의 행 R1, R2를 갖는 복합 2차원 어레이를 형성할 수 있다. LED 스트링들 S1, S2에서, 전기 트레이스들(30) 중 제1의 것들은 선행 LED의 캐소드(도 3에서 빈 직사각형들로서 도시됨)를 후속 LED의 애노드(도 3에서 채워진 직사각형들로서 도시됨)와 전기적으로 결합시킬 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2와 유사하게, 좌측 LED 스트링 S1 내의 LED들은 모두 그들의 애노드가 좌측에 있고(도 3에 도시된 바와 같이 오리엔테이션될 때) 그들의 캐소드가 우측에 있는(도 3에 도시된 바와 같이 오리엔테이션될 때) 상태로 오리엔테이션될 수 있는 한편, 우측 LED 스트링 S2 내의 LED들은 그들의 애노드가 우측에 있고(도 3에 도시된 바와 같이 오리엔테이션될 때) 그들의 캐소드가 좌측에 있는(도 3에 도시된 바와 같이 오리엔테이션될 때) 상태로 도 3에서 반대로 오리엔테이션(또는 미러링)된다. 마지막으로, 도 1 및 도 2와 유사하게, 도 3에서, 우측 LED 스트링 S2의 시작부 D13은 복합 어레이의 우측 상부 코너에 있고, 그 단부 D24는 복합 어레이의 중간에(하부 행 R2에) 있다. 전기 트레이스들(30) 중 일부 제3의 것들은 상부 행 R1 내의 LED들의 모든 전극들을 복합 어레이의 외부에 전기적으로 결합시킬 수 있다(이는 숏커팅(shortcutting) 병렬 스위치들 T를 연결하는 것을 허용하여 - 그 중 하나만이 도 3에 예시적으로 도시됨 -, 우측 LED 스트링 S2의 시작부 LED D13의 애노드에게 전류원 C2로부터의 전력을 공급한다).
그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 회로들과는 달리, 도 3에서, 좌측 LED 스트링 S1의 시작부는 복합 어레이의 좌측 하부 코너에 위치하거나 또는 다시 말해서, 도 1에서와 같이, 좌측 상부 코너의 LED D1이 아니고, 그 대신에 복합 어레이의 우측 상부 코너의 우측 LED 스트링 S2의 시작부 D13에 대각선으로 대향하는 좌측 하부 코너의 LED D2일 수 있다. 도 1 또는 도 2에 도시되지 않은 전기 트레이스들(30) 중 추가의 제3의 것은, 좌측 LED 스트링 S1의 이러한 시작부 LED D2의 애노드에게 전류원 C1로부터의 전력을 공급할 수 있다.
(하부 및 상부 행들 R1, R2 사이에서 교대하는) 전기 트레이스들(30) 중 연결하는 제1의 것들의 교대 패턴에 의해, 좌측 LED 스트링 S1의 시작부를 하부 행 R2 내에 배치하는 것은, 좌측 LED 스트링 S1이 상부 행 R1에서의 제1 어레이의 우측 상부 LED D11에서 끝나게 한다. 따라서, 상부 행 R1로부터 나오는 전기 트레이스들(30) 중 제3의 것들 중 하나에 의해, 그러한 스트링 단부(예로서, LED D11의 캐소드)는 복합 어레이 밖으로 라우팅될 수 있으며, 전기적 접지 Gr에 연결될 수 있다. 전기 트레이스들(30) 중 제2의 것이 좌측 및 우측 LED 스트링들 S1, S2의 단부들을 연결함으로써(예로서, LED들 D11, D24의 캐소드들을 연결함으로써), 좌측 LED 스트링 S1을 접지시키는 전기 트레이스들(30) 중 제3의 것들 중 하나가 또한 우측 LED 스트링 S2를 접지시킬 수 있다.
도 3의 하부 부분 (b)는 상부 부분 (a)에서의 LED들(2) 및 전기 트레이스들(30)의 배열에 대응하는 회로도를 도 1의 회로도의 대응하는 부분과 비교한다. 하부 부분 (b)의 비교에서, 제1 LED 스트링 S1 내의 LED들의 시퀀스에서의 차이를 알 수 있다.
좌측 LED 스트링 S1의 직렬 연결의 그러한 재배열에 의해 그리고 그 시작부의, 즉 좌측 하부 LED D2의 애노드의 전류원 C1에 대한 외부 연결을 추가함으로써, 양쪽 LED 스트링들 S1, S2의 접지 연결이, LED들 D11, D24의 캐소드들을 연결하는 전기 트레이스들(30) 중 제2의 것 및 모든 다른 전기 트레이스들(30)(이것의 제1의 것들 및 제3의 것들)과는 다른 동일한 회로 레벨 상의 전기적 접지 Gr에 대한 전기 트레이스들(30) 중 제3의 것들 중 하나에 의해 얻어질 수 있다. 그에 따라서, 모든 필요한 전기 연결들이 단일 회로 레벨 상에 제공될 수 있으며, 따라서 또한 예를 들어, 단일 금속화 층만을 갖는 세라믹 기판들로서의 전기 절연성의 사용을 가능하게 한다.
본 개시내용이 또한 IMS와 함께, 또는 또한 표준 PCB와 함께 사용될 수도 있지만, 그것은 AlN으로 만들어진 것과 같은 세라믹 기판들의 간단한 사용을 가능하게 한다. 전기적 트레이스들(30)을 형성하기 위한 그것의 장착 표면 상의 단일 금속화 층을 갖는 그러한 AlN 기판은 그 자체가 히트싱크로서 크기가 정해질 수 있거나 또는 LED 모듈의 열 관리를 위한 훨씬 더 나은 성능의 히트싱크의 열 확산기로서 설계될 수 있다. LED들은, 플립 칩 LED들을 사용함으로써 그런 것처럼, WLP 기술에서, 장착 표면 상의 땜납 패드들에 납땜하여 전기적 트레이스들을 연결함으로써 그런 것처럼, 장착 표면 상에 배치될 수 있다.
LED들의 단일 어드레싱가능성을 가능하게 하기 위해, 스위치들 T는 상부 행 R1의 LED들의 전극들로부터 밖으로 라우팅되는 전기 트레이스들 중 제3의 것들에 추가될 수 있으며, 각각의 스위치 T는 2개의 행 R1, R2 중 어느 하나 내의 특정 LED 2에 평행하다. 스위치들은 외부 PCB 상에 배치될 수 있거나 LED 모듈 자체의 기판에 장착될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 제어기(11)는 고도의 집적을 달성하기 위해 LED 모듈의 기판 상에 장착되거나 외부에 있을 수 있다. 기판 상에 장착된 스위치들 T 및 제어기(11)에 의한 것과 같은 그러한 고도로 통합된 경우에서, 제어기(11)는 도 1과 비교하여 스위치들 T의 포트들을 제어하기 위해 전기 트레이스들(30) 중 다른 것들과 동일한 회로 레벨에서 전기 트레이스들(30) 중 제4의 것들에 의해 연결될 수 있다. 게다가, 커넥터가 외부 전원 및 LED 모듈의 제어를 위해 기판에 장착될 수 있다. 전원을 위해, 커넥터가 전기 트레이스들 중 제3의 것들 중 대응하는 것들을 통해 2개의 LED 스트링의 시작부들 및 단부들에 연결될 수 있으며, LED 스위칭을 위해, 커넥터는 전기 트레이스들(30) 중 제5의 것들을 통해 제어기에 연결될 수 있다. 전기 트레이스들(30) 중 그러한 제5의 것들은 단지 2개의 라인이어서 LED들의 원하는 동작 패턴들을 선택하기 위한 코드들을 이용할 수 있다.
추가의 선택 사항으로서, 반사기 또는 렌즈와 같은 광학 컴포넌트가 동작 시에 LED들로부터 방출된 광을 처리하기 위해 기판에 장착될 수도 있다.
도 3이 전기 트레이스들(30) 중 제3의 것들이 복합 어레이로부터 상부 행 R1의 LED들의 모든 전극들을 밖으로 라우팅하는 것을 도시하지만, 그러한 전기 트레이스들은 모든 LED들 D1, ..., D24의 완전한 단일 어드레싱가능성이 요구되는 경우에만 필요할 수 있다. 부분적 단일 어드레싱가능성만을 위해(즉, LED들 중 일부만이 단독으로 제어 가능하거나 또는 LED들의 그룹들이 그룹으로서만 제어 가능하다면), 상부 행 R1의 LED들의 전극들로부터 나오는 전기 트레이스들 중 제3의 것들 중 일부는 생략될 수 있다. 환언하면, 전기 트레이스들(30) 중 제3의 것들이 하부 행 R2에 대해서는 제1 LED 스트링 S1의 시작부 LED D2의 애노드를, 그리고 상부 행 R1에 대해서는 제1 LED 스트링 S1의 단부 LED D11의 캐소드 및 제2 LED 스트링 S2의 시작부 LED D13의 애노드에 더하여, 상부 행 R1 내의 LED들의 추가 전극들 중 일부만을 복합 어레이 밖으로 라우팅하는 경우, 본 개시내용에 대해서 충분할 수 있다.
덧붙여, 병렬 스위치 T에 의한 LED 또는 LED 그룹의 완전한 숏컷에 더하여, LED 모듈은 병렬 스위치 T 대신에 병렬 배리스터를 예견할 수 있다. 그 후, 제어기가 배리스터의 저항을 선택하여, LED 또는 LED 그룹을 바이패스하는 전류, 따라서, LED들 또는 LED 그룹을 통해 흐르는 전류를 제어하고, 및 그것에 의해 그들의 잔여 밝기를 제어할 수 있다. 이는 LED 모듈에 의해 발생된 빔 패턴의 훨씬 더 미세한 제어를 허용할 수 있다.
LED 스트링들은 임의의 수의 LED들을 직렬로 연결할 수 있다. 그러나, 12 내지 20개의 LED가 특히 유리할 수 있으며, 이는 또한 3 내지 30개의 LED로 확장될 수 있다. 특히 세라믹 기판들에서, 복합 어레이 내의 이웃하는 LED들 사이의 매우 작은 거리들, 예를 들어, 100μm 미만 내지 50, 25, 또는 10μm, 또는 심지어 그 미만의 거리들이 가능해질 수 있다.
도 3에 도시된 실시예의 2개의 스트링 및 스트링당 12개 내지 20개의 LED를 이용하면, 2개의 행 내의 24개 내지 40개의 LED의 직사각형 복합 어레이가 가능해질 수 있다. (도 2에 도시된 예와 유사한) 수평축 H에서 도 3의 배열을 미러링함으로써, LED들의 수는 4행 내의 48 내지 80개의 LED로 2배가 될 수 있다.
도 4는 또 다른 예시적인 LED 모듈의 개략도이다. 도 4에 도시된 예에서, LED 모듈은 48개의 LED D1 내지 D48을 갖는다. 도 4에서 알 수 있듯이, 트레이스들(30)은 LED들 D2, D13, D24, D30의 애노드들을 전류원들 C1, C2, C3, C4에 제각기 전기적으로 결합하기 위해 사용될 수 있으며, LED들 D11, D46의 캐소드들은 접지 Gr에 직접 연결된다.
도 4에 도시된 예에서, 미러링은 도 3에서와 같이 수직축 V에 관한 것이다. 그러나, 수직 축 V에 관한 미러링 대신에 또는 그에 부가하여, 수평 축 H에 관한 미러링이 또한 가능할 수 있다. 수직 축 V에서의 미러링만으로, 48개 내지 80개의 LED의 2개의 행의 행렬이라는 결과가 얻어진다(그 예가 도 4에 도시되어 있다). 양쪽 축 H 및 V에서의 미러링을 이용하여, 96 내지 160개의 LED의 4행 어레이가 실현될 수 있다.
도 5는 또 다른 예시적인 LED 모듈의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, LED 모듈은 (8개의 전류원 C1 내지 C8에 의해 전력이 공급될 수 있는 8개의 LED 스트링 S1 내지 S8 내에) 96개의 LED D1 내지 D96을 포함한다. 도 5에 도시된 예에서, 이러한 배열들 모두는 단일 회로 층만으로 전기 트레이스들(30)과 접촉되며, 따라서 예를 들어, 그의 장착 표면 상에 단일 금속화 층을 갖는 세라믹 AlN 기판의 사용을 허용한다.
위에 설명된 것과 같은 LED 모듈은 카메라 플래시들, 일반 조명, 및 예를 들어, ADB들에서 유리할 수 있는 차량 내 헤드라이팅에서와 같이, 많은 용도를 가질 수 있다.
도 6은 본 명세서에 설명된 실시예들 및 예들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 예시적인 차량 헤드램프 시스템(600)의 도면이다. 도 6에 도시된 예시적인 차량 헤드램프 시스템(600)은 전력 라인들(602), 데이터 버스(604), 입력 필터 및 보호 모듈(606), 버스 송수신기(608), 센서 모듈(610), LED DC/DC(direct current to direct current) 모듈(612), 논리 LDO(low-dropout) 모듈(614), 마이크로컨트롤러(616), 및 능동 헤드 램프(618)를 포함한다.
전력 라인들(602)은 차량으로부터 전력을 수신하는 입력들을 가질 수 있고, 데이터 버스(604)는 데이터가 차량과 차량 헤드램프 시스템(600) 사이에서 교환될 수 있는 입력들/출력들을 가질 수 있다. 예를 들어, 차량 헤드램프 시스템(600)은 회전 시그널링을 턴 온하거나 헤드램프들을 턴 온하기 위한 명령들과 같은, 차량 내의 다른 로케이션들로부터의 명령들을 수신할 수 있고, 원한다면 피드백을 차량 내의 다른 로케이션들에 전송할 수 있다. 센서 모듈(610)은 데이터 버스(604)에 통신 가능하게 결합될 수 있고 예를 들어, 환경 조건들(예를 들어, 하루 중 시각, 비, 안개, 또는 주위 광 레벨들), 차량 상태(예를 들어, 주차, 운행 중, 운행 속도, 또는 운행 방향), 및 다른 물체들(예를 들어, 차량들 또는 보행자들)의 존재/위치에 관련된 추가적인 데이터를 차량 헤드램프 시스템(600) 또는 차량에서의 다른 로케이션들에 제공할 수 있다. 차량 데이터 버스에 통신 가능하게 결합된 임의의 차량 제어기와 별개인 헤드램프 제어기가 또한 차량 헤드램프 시스템(600) 내에 포함될 수 있다. 도 6에서, 헤드램프 제어기는 마이크로컨트롤러(μc)(616)와 같은 마이크로컨트롤러일 수 있다. 마이크로컨트롤러(616)는 데이터 버스(604)에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
입력 필터 및 보호 모듈(606)은 전력 라인들(602)에 전기적으로 결합될 수 있고, 예를 들어, 도전된 방출들을 감소시키고 전력 내성을 제공하기 위해 다양한 필터들을 지원할 수 있다. 덧붙여, 입력 필터 및 보호 모듈(606)이 ESD(electrostatic discharge) 보호, 로드-덤프(load-dump) 보호, 교류 발전기 필드 감쇠(alternator field decay) 보호, 및/또는 역 극성 보호를 제공할 수 있다.
LED DC/DC 모듈(612)이 입력 필터 및 보호 모듈(606)과 능동 헤드램프(618) 사이에 결합되어, 필터링된 전력을 수신하고, 능동 헤드램프(618) 내의 LED 어레이 내의 LED들에 전력을 공급하기 위한 구동 전류를 제공할 수 있다. LED DC/DC 모듈(612)은 대략 13.2볼트의 공칭 전압을 갖는 7볼트와 18볼트 사이의 입력 전압 및 (예를 들어, 인자 또는 로컬 캘리브레이션 및 부하, 온도 또는 다른 인자들로 인한 동작 조건 조정들에 의해 결정된 대로) LED 어레이에 대한 최대 전압보다 약간 더(예를 들어, 0.3볼트) 높을 수 있는 출력 전압을 가질 수 있다.
논리 LDO 모듈(614)은 필터링된 전력을 수신하기 위해 입력 필터 및 보호 모듈(606)에 결합될 수 있다. 논리 LDO 모듈(714)은 또한 마이크로컨트롤러(616) 및 능동 헤드램프(618)에 결합되어, CMOS 로직과 같은 능동 헤드램프(618) 내의 전자장치들 및/또는 마이크로컨트롤러(616)에 전력을 제공할 수 있다.
버스 송수신기(608)는, 예를 들어, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 또는 SPI(serial peripheral interface) 인터페이스를 가질 수 있고, 마이크로컨트롤러(616)에 결합될 수 있다. 마이크로컨트롤러(616)는 센서 모듈(610)로부터의 데이터에 기초하여, 또는 센서 모듈(610)로부터의 데이터를 포함하여, 차량 입력을 변환할 수 있다. 변환된 차량 입력은 능동 헤드램프(618) 내의 이미지 버퍼에 전송가능한 비디오 신호를 포함할 수 있다. 덧붙여, 마이크로컨트롤러(616)는 디폴트 이미지 프레임들을 로드하고, 시동 동안 개방/단락(open/short) 픽셀들에 대해 테스트할 수 있다. 실시예들에서, SPI 인터페이스가 CMOS 내에 이미지 버퍼를 로드할 수 있다. 이미지 프레임들은 풀 프레임, 차분, 또는 부분 프레임들일 수 있다. 마이크로컨트롤러(616)의 다른 특징들은 논리 LDO 출력뿐만 아니라 다이 온도를 포함하여, CMOS 상태의 제어 인터페이스 모니터링을 포함할 수 있다. 실시예들에서, LED DC/DC 출력은 헤드룸을 최소화하도록 동적으로 제어될 수 있다. 이미지 프레임 데이터를 제공하는 것에 더하여, 사이드 마커 또는 회전 신호등과 함께 상보적으로 사용하는 것, 및/또는 주간 주행등의 활성화와 같은 다른 헤드램프 기능들이 또한 제어될 수 있다.
도 7은 또 다른 예시적인 차량 헤드램프 시스템(700)의 도면이다. 도 7에 도시된 예시적인 차량 헤드램프 시스템(700)은 애플리케이션 플랫폼(702), 2개의 LED 조명 시스템(706 및 708), 및 보조 광학계(710 및 712)를 포함한다.
LED 조명 시스템(708)은 광 빔들(714)(도 7의 화살표들(714a 및 714b) 사이에 도시됨)을 방출할 수 있다. LED 조명 시스템(706)은 광 빔들(716)(도 7의 화살표들(716a 및 716b) 사이에 도시됨)을 방출할 수 있다. 도 7에 도시한 실시예에서, 보조 광학계(710)는 LED 조명 시스템(708)에 인접하고, LED 조명 시스템(708)으로부터 방출된 광은 보조 광학계(710)를 통과한다. 유사하게, 보조 광학계(712)는 LED 조명 시스템(706)에 인접하고, LED 조명 시스템(706)으로부터 방출된 광은 보조 광학계(712)를 통과한다. 대안적인 실시예들에서, 어떤 보조 광학계들(710/712)도 차량 헤드램프 시스템 내에 제공되지 않는다.
포함되는 경우, 보조 광학계들(710/712)은 하나 이상의 광 가이드이거나 이것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 가이드는 에지 조명될 수 있거나 또는 광 가이드의 내부 에지를 정의하는 내부 개구를 가질 수 있다. LED 조명 시스템들(708 및 706)은 그들이 하나 이상의 광 가이드의 내부 에지(내부 개구 광 가이드) 또는 외부 에지(에지 발광 광 가이드) 내로 광을 주입하도록 하나 이상의 광 가이드의 내부 개구들 내에 삽입될 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 광 가이드는 LED 조명 시스템들(708 및 706)에 의해 방출된 광을 원하는 방식으로, 예를 들어, 기울기, 챔퍼링된 분포(chamfered distribution), 좁은 분포, 넓은 분포, 또는 각도 분포에 의해 그런 것처럼 성형할 수 있다.
애플리케이션 플랫폼(702)은 도 6의 전력 라인들(602) 및 데이터 버스(604) 중 하나 이상 또는 일부분을 포함할 수 있는 라인들(704)을 통해 LED 조명 시스템들(706 및/또는 708)에 전력 및/또는 데이터를 제공할 수 있다. 하나 이상의 센서(차량 헤드램프 시스템(700) 내의 센서들 또는 다른 추가적인 센서들일 수 있음)가 애플리케이션 플랫폼(702)의 하우징의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 도 6의 예시적인 차량 헤드램프 시스템(600)에 도시한 것과 같이, 각각의 LED 조명 시스템(708 및 706)은 그 자신의 센서 모듈, 연결 및 제어 모듈, 전력 모듈, 및/또는 LED 어레이를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 차량 헤드램프 시스템(700)은 조향가능한 광 빔들을 갖는 자동차를 나타낼 수 있고, 여기서 조향가능한 광을 제공하기 위해 LED들이 선택적으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, LED들 또는 방출기들의 어레이가 형상 또는 패턴을 정의 또는 투영하거나 또는 도로의 선택된 섹션들만을 조명하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, LED 조명 시스템들(706 및 708) 내의 적외선 카메라들 또는 검출기 픽셀들은 조명을 요구하는 장면의 부분들(예를 들어, 도로 또는 보행자 횡단보도)을 식별하는 센서들(예를 들어, 도 6의 센서 모듈(610) 내의 센서들과 유사함)일 수 있다.
도 8은 LED 모듈을 제조하는 방법의 흐름도이다. 제1의 2D 어레이(802) 및 제2의 2D 어레이(804)가 기판 상에 형성될 수 있다. 2개의 어레이는 기판의 장착 표면 상에 2개의 행의 복합 2차원 어레이를 형성할 수 있다. 각각의 어레이의 LED들은 모두 동일한 제1 오리엔테이션을 가질 수 있다. 제1 및 제2 어레이들은 서로 인접할 수 있고 LED들의 2개의 행을 각각 가질 수 있다. 제1 전기 트레이스들이 기판의 장착 표면 상에 형성될 수 있다(806). 이들은, 제1 전기 트레이스들이, 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 대향 코너들에서 시작하여 제1의 및 제2의 2차원 어레이들 각각의 것의 2개의 행 사이에서 교대함으로써 제1 LED 스트링 및 제2 LED 스트링을 형성하도록 제1 어레이의 LED들과 제2 어레이의 LED들을 순차적으로 전기적으로 결합하도록 로케이션들에 형성될 수 있고, 제1 및 제2 LED 스트링들 각각은 시작부와 단부를 갖는다.
제2 전기 트레이스가 기판의 장착 표면 상에 형성될 수 있다(808). 제2 전기 트레이스는, 제2 전기 트레이스가 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 2개의 행에 걸쳐서 제1 LED 스트링의 단부와 제2 LED 스트링의 단부 사이에 전기적으로 결합되도록 하는 로케이션에 형성될 수 있다. 제3 전기 트레이스들이 장착 표면 상에 형성되고 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이(810)의 외부로 라우팅될 수 있다. 이는, 복수의 제3 전기 트레이스 중 제1의 것이 제1 LED 스트링의 시작부를 포함하는 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 행에 대해 제1 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 복수의 제3 전기 트레이스 중 제2의 것이 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 제2 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 복수의 제3 전기 트레이스 중 제3의 것이 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 제1 LED 스트링의 단부에 전기적으로 결합되고, 복수의 제3 전기 트레이스 중 적어도 하나의 제4의 것이 다른 행에 있는 LED들의 추가 전극들 중 적어도 일부에 전기적으로 결합되도록 행해질 수 있다.
실시예들을 상세히 설명하였지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자들은, 본 설명이 주어지면, 수정들이 본 발명의 개념의 취지에서 벗어나지 않고서 본 명세서에 설명된 실시예들에 대해 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 도시되고 설명된 특정 실시예들로 제한되는 것을 의도하지 않는다.
Claims (20)
- LED(light-emitting diode) 디바이스로서:
제1 LED 모듈을 포함하고, 상기 제1 LED 모듈은:
장착 표면을 포함하는 기판;
제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이 - 상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이는:
상기 기판의 장착 표면 상의 제1 복수의 LED의 2개의 행을 포함하는 제1의 2차원 어레이 - 상기 제1 복수의 LED는 모두 동일한 제1 오리엔테이션을 가짐 -; 및
상기 제1의 2차원 어레이에 인접하고 상기 기판의 장착 표면 상의 제2 복수의 LED의 2개의 행을 포함하는 제2의 2차원 어레이 - 상기 제2 복수의 LED는 모두 동일한 제2 오리엔테이션을 가짐 - 를 포함함 -;
상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 대향 코너들에서 시작하고 상기 제1의 및 제2의 2차원 어레이들 각각의 것의 2개의 행 사이에서 교대함으로써 제1 LED 스트링 및 제2 LED 스트링을 형성하도록 상기 제1 복수의 LED와 상기 제2 복수의 LED를 순차적으로 전기적으로 결합하는, 상기 장착 표면 상의 복수의 제1 전기 트레이스 - 상기 제1 및 제2 LED 스트링들 각각은 시작부와 단부를 가짐 -;
상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 2개의 행에 걸쳐서 상기 제1 LED 스트링의 단부와 상기 제2 LED 스트링의 단부 사이에 전기적으로 결합되는, 상기 장착 표면 상의 제2 전기 트레이스; 및
상기 장착 표면 상에 있고 상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 외부로 라우팅되는 복수의 제3 전기 트레이스 - 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제1의 것은 상기 제1 LED 스트링의 시작부를 포함하는 상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 행에 대해 상기 제1 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제2의 것은 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 상기 제2 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제3의 것은 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 상기 제1 LED 스트링의 단부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 적어도 하나의 제4의 것은 상기 다른 행에 있는 상기 LED들의 추가 전극들 중 적어도 일부에 전기적으로 결합됨 - 를 포함하는 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 제3 전기 트레이스는 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 외부로 상기 다른 행에 있는 상기 LED들의 모든 추가 전극들을 라우팅하는 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 기판 상에 장착된 제2 LED 모듈 - 상기 제2 LED 모듈은 상기 제1 LED 모듈과 동일하지만, 상기 제2 LED 모듈의 제2 LED들의 오리엔테이션, 상대적 배치, 및 전기적 연결은 상기 제2 LED 모듈의 2개의 행의 복합 2차원 어레이 외부의 라인에 관한 상기 제1 LED 모듈의 제1 LED들의 오리엔테이션, 상대적 배치, 및 전기적 연결의 미러 이미지이고, 상기 라인은 상기 제2 LED 스트링의 시작부에 이웃하는 수직 라인 및 상기 제1 LED 스트링의 시작부에 이웃하는 수평 라인 중 하나임 - 을 추가로 포함하는 디바이스. - 제3항에 따른 LED 모듈로서:
상기 제2 LED 모듈의 제2 LED들의 오리엔테이션, 상대적 배치, 및 전기적 연결이 제3항에 따른 LED 모듈이 그로부터 얻어진 라인과는 다른 상기 수평 또는 수직 라인 중 다른 하나에 관한 상기 제2 LED 모듈의 LED들의 오리엔테이션, 상대적 배치, 및 전기적 연결의 미러 이미지인, 상기 기판 상에 장착된 제3 LED 모듈을 추가로 포함하는 LED 모듈. - 제1항에 따른 LED 모듈로서:
스위치들 각각이 상기 제3 전기 트레이스들 중 각자의 2개의 트레이스를 통해 상기 LED들의 각자의 것에 병렬로 전기적으로 결합된, 상기 장착 표면 상의 상기 스위치들을 추가로 포함하는 LED 모듈. - 제5항에 따른 LED 모듈로서:
상기 장착 표면 상에 있고 또한 제4 전기 트레이스들을 통해 상기 스위치들의 제어 포트들에 통신 가능하게 결합된 제어기를 추가로 포함하는 LED 모듈. - 제6항에 따른 LED 모듈로서:
상기 장착 표면 상에 있고 또한 상기 제3 전기 트레이스들 중 각자의 것들에 의해 상기 제1 및 제2 LED 스트링들의 시작부들 및 단부들에 그리고 하나 이상의 제5 전기 트레이스에 의해 상기 제어기에 전기적으로 결합되는 커넥터를 추가로 포함하는 LED 모듈. - 제1항에 따른 LED 모듈로서, 상기 제1 및 제2 LED 스트링들은 각각 3개 내지 30개의 LED를 포함하는 LED 모듈.
- 제1항에 따른 LED 모듈로서, 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이 내의 이웃하는 LED들이 100μm 미만의 거리를 갖는 LED 모듈.
- 제1항에 따른 LED 모듈로서, 상기 기판은 상기 전기 트레이스들을 형성하도록 상기 장착 표면 상의 금속화 층을 갖는 AlN으로 만들어진 히트싱크, IMS, 및 PCB 중 하나를 추가로 포함하는 LED 모듈.
- 제1항에 따른 LED 모듈로서, 상기 LED들은 WLP 기술로 상기 기판 상에 장착되는 LED 모듈.
- 제1항에 따른 LED 모듈로서:
상기 LED들로부터 동작 중에 방출된 광을 수신하기 위한 광학 컴포넌트를 추가로 포함하는 LED 모듈. - 차량 헤드라이트로서:
고정체(fixture); 및
LED 모듈을 포함하고, 상기 LED 모듈은:
장착 표면을 포함하는 기판,
2개의 행의 복합 2차원 어레이 - 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이는:
상기 기판의 장착 표면 상의 제1 복수의 LED의 2개의 행을 포함하는 제1의 2차원 어레이 - 상기 제1 복수의 LED는 모두 동일한 제1 오리엔테이션을 가짐 -; 및
상기 제1의 2차원 어레이에 인접하고 또한 상기 기판의 장착 표면 상의 제2 복수의 LED의 2개의 행을 포함하는 제2의 2차원 어레이 - 상기 제2 복수의 LED는 모두 동일한 제2 오리엔테이션을 가짐 - 를 포함함 -;
상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 대향 코너들에서 시작하고 상기 제1 및 제2의 2차원 어레이들 각각의 것의 2개의 행 사이에서 교대함으로써 제1 LED 스트링 및 제2 LED 스트링을 형성하도록 상기 제1 복수의 LED와 상기 제2 복수의 LED를 순차적으로 전기적으로 결합하는, 상기 장착 표면 상의 복수의 제1 전기 트레이스 - 상기 제1 및 제2 LED 스트링들 각각은 시작부와 단부를 가짐 -;
상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 2개의 행에 걸쳐서 상기 제1 LED 스트링의 단부와 상기 제2 LED 스트링의 단부 사이에 전기적으로 결합된, 상기 장착 표면 상의 제2 전기 트레이스; 및
상기 장착 표면 상에 있고 또한 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이 외부로 라우팅되는 복수의 제3 전기 트레이스 - 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제1의 것은 상기 제1 LED 스트링의 시작부를 포함하는 상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 행에 대해 상기 제1 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제2의 것은 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 상기 제2 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제3의 것은 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 상기 제1 LED 스트링의 단부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 적어도 하나의 제4의 것은 상기 다른 행에 있는 상기 LED들의 추가 전극들 중 적어도 일부에 전기적으로 결합됨 - 를 포함하는 차량 헤드라이트. - 제13항에 있어서, 상기 복수의 제3 전기 트레이스는 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 외부로 상기 다른 행에 있는 상기 LED들의 모든 추가 전극들을 라우팅하는 차량 헤드라이트.
- 제13항에 있어서,
스위치들 각각이 상기 제3 전기 트레이스들 중 각자의 2개의 트레이스를 통해 상기 LED들 중 각자의 것에 병렬로 전기적으로 결합된, 상기 장착 표면 상의 상기 스위치들을 추가로 포함하는 차량 헤드라이트. - 제15항에 있어서, 상기 장착 표면 상에 있고 또한 제4 전기 트레이스들을 통해 상기 스위치들의 제어 포트들에 통신 가능하게 결합된 제어기를 추가로 포함하는 차량 헤드라이트.
- 제16항에 있어서,
상기 장착 표면 상에 있고 또한 상기 제3 전기 트레이스들 중 각자의 것들에 의해 상기 제1 및 제2 LED 스트링들의 시작부들 및 단부들에 그리고 하나 이상의 제5 전기 트레이스에 의해 상기 제어기에 전기적으로 결합된 커넥터를 추가로 포함하는 차량 헤드라이트. - 제1항에 있어서, 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이 내의 이웃하는 LED들이 100μm 미만의 거리를 갖는 차량 헤드라이트.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 LED 스트링들은 각각 3개 내지 30개의 LED를 포함하는 차량 헤드라이트.
- LED 모듈을 제조하는 방법으로서:
기판의 장착 표면 상에 제1 복수의 LED의 2개의 행을 포함하는 제1의 2차원 어레이를 상기 장착 표면 상에 형성하는 것 - 상기 제1 복수의 LED는 모두 동일한 제1 오리엔테이션을 가짐 -; 및
상기 기판의 장착 표면 상에 제2 복수의 LED의 2개의 행을 포함하는, 상기 제1의 2차원 어레이에 인접한 제2의 2차원 어레이를 형성하는 것 - 상기 제2 복수의 LED는 모두 동일한 제2 오리엔테이션을 가짐 - 에 의해 상기 기판의 장착 표면 상에 2개의 행의 복합 2차원 어레이를 형성하는 단계;
상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 대향 코너들에서 시작하고 상기 제1의 및 제2의 2차원 어레이들 각각의 것의 2개의 행 사이에서 교대함으로써 제1 LED 스트링 및 제2 LED 스트링을 형성하도록 복수의 제1 전기 트레이스가 상기 제1 복수의 LED와 상기 제2 복수의 LED를 순차적으로 전기적으로 결합하도록 로케이션들에서 상기 장착 표면 상에 상기 복수의 제1 전기 트레이스를 형성하는 단계 - 상기 제1 및 제2 LED 스트링들 각각은 시작부와 단부를 가짐 -;
제2 전기 트레이스가 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 2개의 행에 걸쳐서 상기 제1 LED 스트링의 단부와 상기 제2 LED 스트링의 단부 사이에서 전기적으로 결합되도록 한 로케이션에서 상기 장착 표면 상에 상기 제2 전기 트레이스를 형성하는 단계; 및
복수의 제3 전기 트레이스 중 제1의 것이 상기 제1 LED 스트링의 시작부를 포함하는 상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 행에 대해 상기 제1 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제2의 것이 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 상기 제2 LED 스트링의 시작부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 제3의 것이 상기 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 다른 행에 대해 상기 제1 LED 스트링의 단부에 전기적으로 결합되고, 상기 복수의 제3 전기 트레이스 중 적어도 하나의 제4의 것이 상기 다른 행에 있는 상기 LED들의 추가 전극들 중 적어도 일부에 전기적으로 결합되도록 상기 장착 표면 상에 있고 또한 상기 제1의 2개의 행의 복합 2차원 어레이의 외부로 라우팅되는 상기 복수의 제3 전기 트레이스를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
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