KR102458620B1 - Led 조명 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 및 제2 LED 배열들을 포함하는 LED 조명 디바이스를 제공한다. 각각의 LED 배열은 각각의 LED 모듈을 형성하기 위해 각각의 기판 부분 상에 배치되고, 여기서 각각의 LED 배열은 기판 부분 표면의 단일 측 내에 실질적으로 있도록 그것의 기판 부분 상에 배치된다. LED 모듈들은 제1 및 제2 LED 배열들이 서로 나란히 이어지게 배치되도록 배열되고, 그에 따라서 각각의 LED 배열의 양의 극(예를 들어, 애노드)은 동일한 제1 단부에 배치되고 각각의 LED 배열의 음의 극(예를 들어, 캐소드)은 동일한 제2 단부에 배치된다.

Description

LED 조명 디바이스
본 발명은 LED 조명 디바이스들의 분야에 관한 것으로, 특히, 복수의 LED 모듈들을 포함하는 LED 조명 디바이스들의 분야에 관한 것이다.
발광 다이오드들(LED들)이 전형적인 할로겐 광원들보다 개선된 전력 효율 및 광 출력을 제공하는 것으로 공지됨에 따라, LED 조명 디바이스들로 가려는 경향이 증가하고 있다.
LED 조명 디바이스들은 하나보다 많은 LED 모듈을 포함할 수 있고, 각각의 모듈은 각각의 세라믹 회로 보드의 단일의 제1 측을 향해 배치된 LED들의 배열을 갖는다. 이러한 방식으로 세라믹 회로 보드의 단일 측 상에 LED들의 배열을 배치하면 다른 제2 측의 사용을 통해 증가된 열 발산이 가능해진다. 제2 측은 예를 들어 LED 모듈과의 전기 접속을 상부 접점(contact)들에 의해(예를 들어, 리본 본드들을 통해) 또는 (예를 들어, 솔더를 사용하는 표준 SMT 기술에서와 같은) 하부 접점들에 의해 가능하게 하도록 적응될 수 있다.
또한, 많은 조명 응용을 위해 조명 디바이스들은 광이 출력되는 단일의 작은 영역만을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 단일의 영역을 형성하는 한가지 공지된 방법은 2개의 LED 배열들이 서로 나란히 배치되도록(즉, LED 배열들이 서로 마주하게 되도록) 2개의 이러한 LED 모듈을 배열하는 것이다. 분명한 것은 가깝게 배치된 LED 배열들은 광이 출력될 수 있는 단일의 영역을 형성한다는 것이다.
2개의 LED 모듈에 전기 접속을 제공하기 위해, LED 모듈들을 직렬로 또는 병렬로 접속하는 것이 공지되어 있다. 직렬로 접속된 LED 모듈은 병렬로 접속된 LED 모듈들보다 올바른 동작을 위해 더 큰 전압을 필요로 하여, 바람직하지 않을 수 있다. 전형적으로, 병렬로 접속된 LED 모듈들은 2개의 LED 모듈 간에 배치된 복귀 선을 불리하게 포함한다.
WO 2011/139768 A2는 LED들이 모듈의 절반 내의 표면 영역에 배치된 제1 및 제2 LED 모듈을 포함하는 선형 발광 다이오드 조명 기구(linear light emitting diode light fixture)를 개시한다. 제1 및 제2 모듈은 그것들의 LED들이 서로 나란히 이어지도록 배열된다.
본 발명은 청구범위에 의해 정의된다.
본 발명 개념의 제1 양태에 따르면 제1 기판 부분의 한 측에 실질적으로 배치된 제1 LED 배열을 갖는 제1 기판 부분을 포함하는 제1 LED 모듈; 및 제2 기판 부분의 한 측에 실질적으로 배치된 제2 LED 배열을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 제2 LED 모듈을 포함하고, 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈은 제1 LED 배열 및 제2 LED 배열이 서로 나란히 이어지도록 배열되고 제1 및 제2 LED 배열들의 애노드들이 동일한 제1 단부에서 종단하고 제1 및 제2 LED 배열들의 캐소드들이 동일한 제2 단부에서 종단하는 LED 조명 디바이스가 제공된다.
바꾸어 말하면 제1 및 제2 LED 배열을 포함하는 조명 디바이스가 제공될 수 있고, LED 배열들은 모듈들이 서로에 대해 180도 배향(orient)되도록 나란히 배치된다. 레이아웃들은 그러므로 서로의 미러 상들이고, 특히 애노드와 캐소드의 위치는 전체적인 외부 형상에 대해 접촉한다. 각각의 LED 배열은 각각의 기판 부분의 한 측(예를 들어, 중심에서 벗어남)에 배치된다.
말하자면, LED 배열은 기판 부분의 표면 영역을 차지하고, 여기서 차지된 표면 영역은 실질적으로 기판 부분의 절반(one half) 내에 있으므로, (예를 들어, LED 배열의 회로의 절반보다 많은) LED 배열의 대부분(즉, 절반보다 많은 부분)이 기판 부분의 전체 표면 영역의 절반 이하의 부분 상에 배치, 배열 또는 장착된다.
LED 모듈의 제1 측, 즉, '장착 측(mounting side)'이 있고, 장착 측은 LED 배열이 실질적으로 배치되는 기판 부분의 한 측이라고 고려될 수 있다. 유사하게, LED 모듈의 제2 측, 즉 '비장착 측(non-mounting side)'이 있고, 비장착 측은 LED 배열이 실질적으로 배치되지 않는 기판 부분의 한 측이라고 고려될 수 있다.
제1 LED 배열과 제2 LED 배열을 서로 나란히 배치하는 것은 제1 LED 배열의 길이가 제2 LED 배열의 길이를 따라 실질적으로 평행하게 이어지는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 그러므로, 제1 LED 모듈은 제1 LED 모듈의 장착 측의 전부가 LED 모듈의 기타 양태보다 제2 LED 모듈의 장착 측에 더 인접하도록 배열된다. 바꾸어 말하면, LED 모듈은 LED 배열들이 맞대어 배치되도록 배열된다.
이 방식으로 배향될 때, 각각의 LED 배열의 극성이 동일한 방향에 있도록 배향된다. 바꾸어 말하면, 각각의 LED 배열의 애노드들이 동일한 제1 단부에서 종단하고 각각의 LED 배열의 캐소드들이 동일한 제2 단부에서 종단한다. 말하자면, 각각의 LED 배열의 양의 극들은 동일한 제1 단부에 있고 각각의 LED 배열의 음의 극들도 동일한 제2 단부에 있다.
개념적으로, 각각의 LED 모듈이 그것의 각각의 LED 배열에 대해 동일한 방향으로 배향될 때, 각각의 LED 배열의 극성은 다른 것과 반대이다. 예로서, 각각의 LED 모듈의 LED 배열이 그것의 각각의 모듈의 상부에 배치되도록(즉, 기판 부분의 장착 측이 LED 모듈의 최상부 부분에 배치되도록) 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈이 개념적으로 배열 또는 배향되면, 각각의 LED 배열의 전기 극성은 다른 LED 배열과 반대이다.
그러므로 각각의 LED 모듈의 장착 측이 그것의 각각의 장착 측에 동일한 상대적 방향에 놓여 있는 LED 모듈의 나머지와 나란히 배치되었다면, 제1 및 제2 LED 모듈의 동일한 극들은 서로 인접하였을 것이다(예를 들어, 제1 및 제2 LED 모듈들의 양의 극들은 바로 옆에 나란히 있었을 것이다).
다르게는 각각의 LED 모듈의 단면이 단부 간 길이 방향을 포함하는 법 평면에서 취해질 때, 제1 LED 배열의 극성은 제2 LED 배열의 극성과 반대라는(예를 들어, 제1 LED 배열의 최좌측/극은 양이고 제2 LED 배열의 최좌측/극은 음이고 또는 그 반대도 가능하다는) 것을 이해할 수 있다.
실시예에 따른 조명 디바이스는 종래의 LED 조명 디바이스와 비교할 때, 조명 디바이스의 더 작은 전체 면적뿐만 아니라, 광이 출력되는 보다 작은 영역을 가능하게 할 수 있다. 여기에 설명된 것과 같은 조명 디바이스는 또한 감소된 배선 및/또는 회로 접속들뿐만 아니라 조명 디바이스의 감소된 전체적인 배선 복잡성을 가능하게 한다.
바람직하게는 LED 배열은 기판 부분의 에지와 나란히 이어지도록 배치된다. 기판 부분은 예를 들어, LED 배열이 장착되는 보드의 표면일 수 있다. 각각의 LED 배열은 별개의 보드와 관련될 수 있어서, 각각의 보드의 표면의 전체 표면 영역은 기판 부분인 것으로 고려된다.
제1 LED 배열 및 제2 LED 배열은 바람직하게는 전기적으로 병렬로 되도록 배치된다. 바람직하게는, 제1과 제2 LED 모듈들은 전기적으로 병렬로 접속된다.
바꾸어 말하면 각각의 LED 모듈이 각각의 양의 단부(예를 들어, 애노드) 및 각각의 음의 단부(예를 들어, 캐소드)을 갖는 것으로 고려되면 LED 모듈의 양의 단부들은 서로 바로 옆에 배치되고 음의 단부들은 서로 바로 옆에 배치된다. 바람직하게는, 양의 단부들이 함께 접속되고 음의 단부들이 함께 접속된다.
제1 LED 배열은 제1 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함할 수 있고, 제2 LED 배열은 대응하여 제2 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함할 수 있다.
바꾸어 말하면, 각각의 LED 배열의 LED들은 바람직하게는 전기적으로 직렬로 배열된다. 대안적 실시예들에서, 각각의 LED 배열의 LED들은 전기적으로 병렬로 배열된다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
제1 LED 모듈은 제1 LED 배열에 접속된 제1 애노드 및 제1 캐소드를 포함하는 것으로 고려될 수 있고; 제2 LED 모듈은 제2 LED 배열에 접속된 제2 애노드 및 제2 캐소드를 포함하는 것으로 고려될 수 있다.
LED 모듈들의 배열로 인해, 제1 애노드는 전형적으로 제2 캐소드보다 제2 애노드에 더 인접하고, 제1 캐소드는 전형적으로 제1 애노드보다 제2 캐소드에 더 인접하다.
조명 디바이스는 제1 및 제2 LED 배열들의 애노드들(즉, 제1 및 제2 애노드)에 전기적으로 접속된 제1 전기 패드; 및 제1 및 제2 LED 배열들의 캐소드들(즉, 제1 및 제2 캐소드)에 전기적으로 접속된 제2 전기 패드를 더 포함할 수 있다.
각각의 기판 부분은 바람직하게는 제1 LED 배열이 제1 세라믹 보드의 제1 표면의 단일 측 상에 장착되고; 제2 LED 배열이 제2 세라믹 보드의 제1 표면의 단일 측 상에 장착되도록 별개의 세라믹 보드이다.
바꾸어 말하면, 각각의 LED 배열은 세라믹 보드에 관련될 수 있고 각각의 LED 배열은 각각의 세라믹 보드의 한 측을 따라 장착될 수 있다. 말하자면, LED 배열이 차지하는 세라믹 보드의 표면 영역은 실질적으로 세라믹 보드의 절반 내에 있을 수 있어서, LED 배열의 대부분(즉, 절반보다 많은 부분)이 세라믹 보드의 절반 내에 배치된다. 바람직한 실시예들에서, 각각의 LED 배열은 세라믹 보드의 이용가능하거나 선택된 표면 영역의 절반 내에 전체적으로 배치되어서, 상기 표면 영역의 적어도 절반은 LED 배열의 어떤 부분도 포함하지 않는다.
일부 추가 실시예들에서, 제1 LED 배열의 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 제1 세라믹 보드의 제1 표면의 제2의 상이한 측 상에 배치되고; 제2 LED 배열의 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 제2 세라믹 보드의 제1 표면의 제2의 상이한 측 상에 배치된다.
다른 또는 추가 실시예들에서 제1 LED 배열의 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치되고, 상기 제2 표면은 제1 세라믹 보드의 제1 표면에 대향하고; 제2 LED 배열의 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 제2 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치되고, 상기 제2 표면은 제2 세라믹 보드의 제1 표면에 대향한다.
각각의 LED 모듈은 그것의 LED 배열에 그것의 각각의 캐소드 및 애노드를 전기적으로 접속하기 위해 세라믹 보드를 통하는 회로를 더 포함할 수 있다.
다른 또는 추가 실시예들에서, 제1 LED 모듈은 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치된 제1 열적 패드를 더 포함하고, 상기 제2 표면은 제1 세라믹 보드의 제1 표면에 대향하고; 제2 LED 모듈은 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치된 제2 열적 패드를 더 포함하고, 상기 제2 표면은 제1 세라믹 보드의 제1 표면에 대향한다.
조명 디바이스는 리드 프레임을 더 포함할 수 있고, 제1 및 제2 LED 모듈들은 리드 프레임에서 어퍼처를 브리지한다.
제1 및 제2 LED 모듈은 예를 들어, 인쇄 회로 보드, 리드 프레임 또는 다른 칩 캐리어 상에 장착되거나 그 안에 매립될 수 있다.
본 발명 개념의 제2 양태에 따르면 조명 디바이스를 형성하는 방법으로서, 제1 기판 부분의 한 측을 향해 실질적으로 배치된 제1 LED 배열을 갖는 제1 기판 부분을 포함하는 제1 LED 모듈을 제공하는 단계; 및 제2 기판 부분의 한 측을 향해 실질적으로 배치된 제2 LED 배열을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 제2 LED 모듈을 제공하는 단계 - 제2 LED 배열의 애노드/캐소드 레이아웃은 제1 LED 배열의 애노드/캐소드 레이아웃의 미러임 -; 및 제1 LED 배열 및 제2 LED 배열이 서로 나란히 배치되도록 제2 LED 모듈을 제1 LED 모듈과 나란히 배치하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
선택적으로 제1 LED 배열은 제1 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함하고 제2 LED 배열은 제2 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함한다.
선택적으로, 방법은 제1 전기 패드를 제1 및 제2 LED 배열들의 애노드들에 전기적으로 접속하는 단계; 및 제2 전기 패드를 제1 및 제2 LED 배열들의 캐소드들에 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다.
방법은 제1 LED 모듈이 제1 세라믹 보드를 포함하도록 제1 LED 배열을 제1 세라믹 보드의 제1 표면의 한 측 상에 장착하는 단계; 및 제2 LED 모듈이 제2 세라믹 보드를 포함하도록 제2 LED 배열을 제2 세라믹 보드의 제1 표면의 한 측 상에 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예들에서 방법은 적어도 하나의 제1 열적 패드를 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 제2 표면은 제1 세라믹 보드의 제1 표면에 대향함 -; 및 적어도 하나의 제2 열적 패드를 제2 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 제2 표면은 제2 세라믹 보드의 제1 표면에 대향함 - 를 포함한다.
선택적으로, 방법은 리드 프레임의 어퍼처를 제1 LED 모듈로 브리지하는 단계; 및 리드 프레임의 동일한 어퍼처를 제2 LED 모듈로 브리지하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이후에 설명되는 실시예(들)로부터 분명해질 것이고 그들을 참조하여 자세히 설명될 것이다.
본 발명의 예들이 첨부 도면을 참조하여 이제 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 디바이스를 개략적으로 도시하고;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 LED 모듈을 도시하고;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 LED 모듈의 개념도를 도시하고;
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 LED 모듈의 제1 단면도를 도시하고;
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 LED 모듈의 제2 단면도를 도시하고;
도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 LED 모듈의 제1 단면도를 도시하고;
도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 LED 모듈의 제2 단면도를 도시하고;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스를 제공하는 방법의 플로우차트를 개념적으로 도시한다.
본 발명은 제1 및 제2 LED 배열들을 포함하는 LED 조명 디바이스를 제공한다. 각각의 LED 배열은 각각의 LED 모듈을 형성하기 위해 각각의 기판 부분 상에 배치되고, 여기서 각각의 LED 배열은 기판 부분 표면의 단일 측 내에 실질적으로 있도록 그것의 기판 부분 상에 배치된다. LED 모듈들은 제1 및 제2 LED 배열들이 서로 나란히 이어지게 배치되도록 배열되고, 그에 따라서 각각의 LED 배열의 양의 극(예를 들어, 애노드)은 제1 단부에 배치되고 각각의 LED 배열의 음의 극(예를 들어, 캐소드)은 동일한 제2 단부에 배치된다.
실시예에 따른 조명 디바이스(1)가 도 1-5를 참조하여 쉽게 설명될 수 있다. 조명 디바이스(1)는 제1 기판 부분(100)을 갖는 제1 LED 모듈(10) 및 제2 기판 부분(150)을 갖는 제2 LED 모듈(20)을 포함한다. 제1 LED 모듈은 제1 기판 부분(100) 상에 장착된 제1 LED 배열(110)을 포함하고 제2 LED 모듈(150)은 제2 기판 부분(150) 상에 장착된 제2 LED 배열(160)을 포함한다.
본 실시예에서, 각각의 기판 부분(100, 150)은 그 위에 LED 배열이 장착가능한 세라믹 재료를 포함하는 별개의 세라믹 보드이다. 다른 실시예들에서, 기판 부분은 예를 들어, 반도체 재료의 웨이퍼의 각각의 부분이다. 전형적으로 각각의 LED 모듈은 제1 LED 배열과 제2 LED 배열 사이에 갭(예를 들어, 공기 갭)이 있도록 다른 LED 모듈과 분리되는 것으로 고려된다.
예시적인 세라믹 재료들은 단지 예로서, AlN, Al2O3, SiC 및 WC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전형적인 LED 모듈의 배열이 제1 LED 모듈(10)을 도시하는 도 2를 참조하여 설명된다. 기판 부분(100)에 2개의 측들 또는 절반들이 있는 것으로 고려될 수 있다. 따라서 기판 부분(100)은 각각 장착 측(201) 및 비장착 측(202)이라고 하는 제1(201) 및 제2(202) 측으로 (예를 들어, 절반으로) 분리되는(250) 것으로 생각될 수 있다. LED 배열(110)은 장착 측(201) 내에 실질적으로 있도록 배치된다. 전형적으로, 아무것도 없거나 예를 들어, TVS 다이오드로서의 수동 SMD 소자들만이 비장착 측 상에 장착되고; 그럼으로써 비장착 측은 열 분산기(120)로서 기능하여, 열 발산을 가능하게 한다.
그러나, 일부 실시예들에서, LED 배열(110)은 비장착 측을 부분적으로 잠식하거나 그 위에 부분적으로 장착될 수 있다. 그러나, LED 배열(110)의 대부분(즉, 절반보다 많은 부분)이 기판 부분의 절반 이하의 부분 상에 배치된다(즉, LED 배열의 절반보다 많은 부분이 장착 측 상에 배치된다)는 것을 이해하여야 한다.
도 1을 다시 참조하면, 각각의 LED 배열은 각각의 극성을 부여하는, (+ 및 - 기호들로 식별되는 것과 같은) 전기 극들의 각각의 쌍을 갖는다. 현재 실시되는 바와 같이, 각각의 LED 배열은 한 쌍의 외부 접속기들과 관련되고, 외부 접속기들은 반대되는 전압들로 유지되도록 적응된다. 예를 들어, 제1 LED 배열은 제1 애노드(131) 및 제1 캐소드(132)와 관련되고 그들에 접속되고, 제2 LED 배열은 제2 애노드(133) 및 제2 캐소드(134)와 관련되고 그들에 접속된다.
제1 LED 배열(110)의 극성은 LED 모듈들이 그들의 LED 배열들에 대해 동일한 방향으로 배향되게 보여질 때 제2 LED 배열(160)의 극성과 반대이다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 각각의 LED 모듈(100, 150)이 그것의 각각의 LED 배열(110, 160)이 LED 모듈의 최상부 부분이 되게 배치되도록 배향될 때, 제1 LED 배열(110)의 극성은 제2 LED 배열(160)의 극성과 반대이다.
따라서, 여기서 실시되는 바와 같이, 이 방식으로 배향될 때, 제1 애노드는 그것의 LED 모듈 상의 제2 애노드의 위치에 대해 그것의 LED 모듈의 반대 측 상에 배치된다. 그러므로 제1 LED 모듈 내의 제1 LED 배열의 상대적 극성은 제2 LED 모듈 내의 제2 LED 배열의 상대적 극성의 반대라는 것을 이해할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, LED 배열들(110, 160)의 이 반대 극성을 달성하기 위해서, 제2 LED 배열의 회로 레이아웃은 제1 LED 배열의 회로 레이아웃의 미러 상이다. 바꾸어 말하면, 제1 LED 배열의 회로 레이아웃의 마스크 설계 또는 다른 개략도는 제2 LED 배열의 회로 레이아웃의 마스크 설계 또는 개략도의 뒤집히거나 미러된 상이다. 그러나, 실시예들은 반드시 이것으로 제한되지는 않는다.
제1 LED 모듈(100)은 제1 LED 배열(110)이 제2 LED 배열(160)과 나란히 이어지게 되도록 제2 LED 모듈(150)에 대해 배열된다. 바꾸어 말하면, (도 1에서와 같은) 위에서 내려다본 또는 평면도에서, 2개의 LED 배열은 예를 들어, 제1 및 제2 애노드가 동일한 제1 단부에 함께 배치되고 제1 및 제2 캐소드도 동일한 제2 단부에 함께 배치되도록 서로 마주하여 배치된다.
제1 및 제2 LED 배열들을 이 방식으로 배치하면 광이 출력되는 단일의 작은 영역이 있게 된다. 이것은 예를 들어, LED 배열들이 가늘고 긴 광원을 모의(예를 들어, 할로겐 광원의 필라멘트를 모사)하게 할 수 있다.
제1 및 제2 애노드는 제1 전기 패드(141)에 의해 접속될 수 있고 제1 및 제2 캐소드는 제2 전기 패드에 의해 접속될 수 있고, 그럼으로써 제1과 제2 LED 모듈들을 병렬로 접속한다. 이것은 예를 들어, 2개의 LED 배열들로부터 출력된 일치하는 광을 보장하기 위해 동일한 전압이 각각의 LED 배열에 공급되게 할 수 있다. 또한, 애노드들/캐소드들의 각각의 세트용으로 단일의 전기 패드를 제공하면 조명 디바이스의 전체 배선 복잡성이 감소된다.
예로서, LED 배열을 가동시키기 위해, 12V 이하의 전압차가 상기 LED 배열 양단에 필요할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러므로, 12V의 전압이 제1 및 제2 애노드들 각각에 또는, 바람직하게는, 제1 및 제2 애노드들을 접속하는 제1 전기 패드에 공급된다. 유사하게, 다른 또는 추가 실시예들에서, 접지 전압이 제1 및 제2 캐소드들 또는, 바람직하게는, 제1 및 제2 캐소드들을 접속하는 제2 전기 패드에 인가될 수 있다.
LED는 발광 다이오드를 말하는 것이고, 적어도 2개의 전기 접속기들을 포함하는 본 기술에 공지된 임의의 반도체 광원(예를 들어, 애노드 또는 캐소드)을 포함할 수 있다는 것을 통상의 기술자는 쉽게 이해할 것이다. LED 배열은 적어도 하나의 이러한 LED 및 선택적으로 LED 배열이 가동될 때 적어도 하나의 LED가 광을 방출하게 하도록 적응된 추가의 회로(예를 들어, 저항기)를 포함한다.
실시예들에서, LED 배열은 복수의 전기적으로 접속된 LED들을 포함한다. 예를 들어, 제1 LED 배열(110)은 제1(111), 제2(112), 제3(113), 제4(114) 및 제5(115) LED를 포함한다. 이들 LED들은 여기서 실시되는 바와 같이, 병렬로 또는 바람직하게는 직렬로 접속될 수 있다. 이러한 실시예들에서 (LED들이 직렬로 접속될 때) 제1 LED(111)의 애노드는 LED 배열의 애노드를 형성할 수 있고, 직렬의 LED들 내의 최종 LED(예를 들어, 제5 LED(115))의 캐소드는 LED 배열의 캐소드를 형성할 수 있다. LED 배열의 애노드 및 캐소드는 각각의 외부 접속기에 접속될 수 있고, 예를 들어, 제1 LED 배열의 애노드 및 캐소드는 제1 애노드(131) 및 제1 캐소드(132)에 접속된다. 바람직하게는, 제1 및 제2 LED 배열들은 동일한 수의 LED들을 포함한다.
도 4a 및 4b를 이제 참조하면, 제1 LED 모듈(10)의 2개의 단면들이 도시된다. 제1 단면인 도 4a는 측면 간 폭 방향을 포함하는 평면 내의 제1 LED 모듈을 표시하여, LED 배열(110)의 제1 LED(111)만이 보여질 수 있다. 제2 단면인 도 4b는 단부 간 길이 방향을 포함하는 평면 내의 제1 LED 모듈을 도시한다(즉, 도 4a에 표시된 축(490-495)을 향해 보여진 것이다).
제1 LED 배열은 기판 부분의 제1 표면(401)(예를 들어, 상부 표면)의 장착 측(201) 상에 장착되는 것으로 생각될 수 있다.
기판 부분의 제2 표면(402) 상에는 제1 애노드(131) 및 제1 캐소드(132)가 배치되는데, 제2 표면은 제1 표면(401)에 대향하고 마주하는 기판 부분의 표면(예를 들어, 하부 표면)이다. 바람직하게는 제1 애노드 및 제1 캐소드는 LED 배열에 직접 대향하지 않도록 배치되고 오히려 예를 들어, 기판 부분(100)의 제2 표면의 비장착 측(202)에 배치될 수 있다.
제1 애노드(131) 및 제1 캐소드(132)는 각각의 관통 배선, 각각의 비아, 또는 다른 공지된 접속 회로에 의해 LED 배열(110)에 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 제1 애노드(131)는 제1 세라믹 보드/기판 부분(100)의 재료를 통해 통과하는 관통 배선(420)에 의해 LED 배열의 제1 LED(111)에 접속된다.
실시예들에서, LED 모듈은 기판 부분의 제2 표면(402)(예를 들어, 하부 표면) 상에 배치된 열적 패드(450)를 더 포함할 수 있다. 열적 패드는 예를 들어, 기판 부분을 외부 히트 싱크(예를 들어, PCB의 기판)에 열적으로 결합함으로써 기판 부분(100)으로부터 열을 멀리 전도하는 데 기여하도록 적응된다. 바람직하게는 열적 패드(450)는 LED 배열(110)에 직접 대향하는 제2 표면 상에 배치된다. 그러므로, 예를 들어, 열적 패드는 기판 부분의 제2 표면의 장착 측 상에 배치된다.
제1 및 제2 LED 모듈들 중 어느 하나는 위에 설명된 특징들의 적어도 하나(및 바람직하게는 모두)를 포함할 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 아주 분명할 것이다. 그러나, 여기에 표시된 특징들의 임의의 조합이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서 임의의 그러한 LED 모듈들에 존재할 수 있다.
조명 모듈(10)은 제1 LED 모듈(10) 및 제2 LED 모듈(20)이 장착되는 마운트를 더 포함할 수 있다. 예로서, 제1 LED 모듈은 인쇄 회로 보드, 리드 프레임 또는 다른 칩 캐리어 상에 장착될 수 있거나, 그 안에 매립될 수 있다. 제1 전기 패드(141) 및 제2 전기 패드(142)는 마운트의 양태로서 형성될 수 있으므로, 마운트는 제1 및 제2 LED 모듈들에 접속하기 위한 적어도 2개의 도전 영역을 포함할 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 각각의 LED 모듈은 리드 프레임에서 단일의 어퍼처를 브리지하도록 배치된다. 상기 어퍼처의 양 측의 리드 프레임의 부분들은 실시예들에서 제1(141) 및 제2 전기 패드(142)를 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 조명 모듈의 각각의 기판 부분은 각각의 LED 모듈이 단일 인쇄 회로 보드 상에 형성되도록 인쇄 회로 보드의 부분이다. 다른 또는 추가 실시예들에서, 각각의 LED 모듈은 별개의 다이, 칩 또는 집적 회로이다.
조명 모듈(10)은 예를 들어, 마운트 상에 장착된 추가의 LED 모듈들을 포함할 수 있다. 이것은 광원의 복수의 작은 영역들이 제공되게 할 것이다.
이제 도 5a 및 5b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 디바이스를 위한 제1 LED 모듈(11)의 2개의 단면들이 도시된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 디바이스는 대안적 구성에서 도 1-4b를 참조하여 설명된 제1 실시예에 따른 조명 디바이스의 동일한 특징들을 포함한다. 상이하게 실시되는 그런 특징들만이 이후 설명된다.
제1 단면인 도 5a는 측면 간 폭 방향을 포함하는 평면 내의 제1 LED 모듈(11)을 표시하여, LED 배열(110)의 제1 LED(111)만이 보여질 수 있다. 제2 단면인 도 5b는 단부 간 길이 방향을 포함하는 평면 내의 제1 LED 모듈을 도시한다(즉, 도 5a에 표시된 축(590-595)을 향해 보여진 것이다).
LED 배열(110)의 애노드(131) 및 캐소드(132)가 기판 부분(402)의 제2 표면 상에 배치되기 보다는, 애노드(131) 및 캐소드(132)는 기판 부분(402)의 동일한 제1 표면 상에 배치된다. 본 실시예에서, LED 배열의 애노드와 캐소드는 둘 다 기판 부분(402)의 제2의 비장착 측(202) 상에 배치된다. 이러한 배열은 유리하게, 예를 들어, 추가의 열적 패드(550)가 제2의 하부 표면(402) 상에 배치되게 한다. 이러한 열적 패드(550)는 예를 들어, 제2 표면(402)의 비장착 측(202) 상에 배치되고 LED 모듈(11)의 길이를 따라 결쳐 있을 수 있다. 이것은 기판 부분(100)으로부터 열이 멀리 나가는 전도성을 증가시킬 수 있다.
그러므로 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 디바이스를 위한 LED 모듈은 상부 접촉 LED 모듈인 것으로 고려될 수 있는 반면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 디바이스를 위한 LED 모듈은 하부 접촉 LED 모듈인 것으로 고려될 수 있다.
기판 상의 애노드와 캐소드의 배치의 임의의 조합이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서 실현될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, LED 배열(110)의 애노드(131)는 기판 부분의 제1 표면 상에 배치될 수 있고, LED 배열(110)의 캐소드(131)는 LED 부분의 제2의 대향하는 표면 상에 배치될 수 있다(즉, 애노드는 상부 장착되고 캐소드는 하부 장착된다).
애노드 및 캐소드는 LED 모듈의 비장착 측 상에 배치될 필요가 없고, 오히려 LED 모듈의 장착 측 상에 장착될 수 있다는 것을 또한 이해하여야 한다. 조명 디바이스의 제1 및 제2 LED 모듈들을 위한 애노드 및 캐소드의 위치들은 동일할 필요는 없지만, 이것은 제조 공정을 유리하게 간소화할 수 있다.
직사각형 또는 길쭉한 형상/표면 영역을 갖는 것으로 여기서 실시되었지만, 기판 부분은 이러한 형상으로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하고, 오히려 규칙적 또는 불규칙 형상으로 할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, LED 조명 디바이스, 예를 들어 LED 조명 디바이스(1)를 제공하는 방법이 있을 수 있다. 이러한 방법은 도 6을 참조하여 설명될 수 있다.
방법은 제1 기판 부분의 한 측을 향해 실질적으로 배치된 제1 LED 배열을 갖는 제1 기판 부분을 포함하는 제1 LED 모듈을 제공하는 단계(601); 제2 기판 부분의 한 측을 향해 실질적으로 배치된 제2 LED 배열을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 제2 LED 모듈을 제공하는 단계(602) - 제2 LED 배열의 애노드/캐소드 레이아웃은 제1 LED 배열의 애노드/캐소드 레이아웃의 미러임 -; 및 제1 LED 배열 및 제2 LED 배열이 서로 나란히 배치되도록 제2 LED 모듈을 제1 LED 모듈과 나란히 배치하는 단계(603)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 방법은 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈을 마운트, 예를 들어, 인쇄 회로 보드, 리드 프레임 또는 다른 칩 캐리어에 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 방법은 제1 전기 패드를 제1 및 제2 LED 배열들의 애노드들에 전기적으로 접속하는 단계(604); 및 제2 전기 패드를 제1 및 제2 LED 배열들의 캐소드들에 전기적으로 접속하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로, 방법은 제1 LED 모듈이 제1 세라믹 보드를 포함하도록 제1 LED 배열을 제1 세라믹 보드의 제1 표면의 한 측 상에 장착하는 단계; 및 제2 LED 모듈이 제2 세라믹 보드를 포함하도록 제2 LED 배열을 제2 세라믹 보드의 제1 표면의 한 측 상에 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가 실시예들에서, 방법은 적어도 하나의 제1 열적 패드를 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 제2 표면은 제1 세라믹 보드의 제1 표면에 대향함 -; 및 적어도 하나의 제2 열적 패드를 제2 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 제2 표면은 제2 세라믹 보드의 제1 표면에 대향함 - 를 포함한다.
도면, 개시내용, 및 첨부된 청구범위를 연구한다면, 청구된 발명을 실시하는 데 있어서의 통상의 기술자에 의해 개시된 실시예들에 대한 변화들이 이해되고 이루어질 수 있다. 청구항들에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 단수 표현은 복수를 배제하지 않는다. 소정의 수단들이 상호 상이한 종속 청구항들에 나열된다는 사실만으로 이들 수단이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구항들에서의 임의의 참조 부호들이 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

  1. LED 조명 디바이스로서,
    실질적으로 제1 기판 부분의 절반(one half)(201) 내의 표면 영역에 배치된 제1 LED 배열(110)을 갖는 상기 제1 기판 부분(100)을 포함하는 제1 LED 모듈; 및
    실질적으로 제2 기판 부분의 절반 내의 표면 영역에 배치된 제2 LED 배열(160)을 갖는 상기 제2 기판 부분(150)을 포함하는 제2 LED 모듈
    을 포함하고,
    상기 제1 LED 모듈 및 상기 제2 LED 모듈은 상기 제1 LED 배열 및 상기 제2 LED 배열이 서로 나란히 이어지도록(run alongside one another) 배열되고,
    상기 제1 LED 배열의 극성과 상기 제2 LED 배열의 극성은 상기 제1 LED 배열 및 상기 제2 LED 배열이 각각 상기 제1 기판 부분 및 상기 제2 기판 부분의 최상부 부분에 있도록 상기 제1 기판 부분 및 상기 제2 기판 부분이 배향(orient)될 때 반대이고;
    상기 제1 및 제2 LED 배열들의 애노드들이 동일한 제1 단부에서 종단(terminate)하고 상기 제1 및 제2 LED 배열들의 캐소드들이 동일한 제2 단부에서 종단하고,
    상기 제1 LED 배열과 상기 제2 LED 배열은 전기적으로 병렬로 접속되는 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 LED 배열은 제1 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함하고, 상기 제2 LED 배열은 제2 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함하는 조명 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 LED 배열들의 상기 애노드들에 전기적으로 접속된 제1 전기 패드(141); 및
    상기 제1 및 제2 LED 배열들의 상기 캐소드들에 전기적으로 접속된 제2 전기 패드(142)를 더 포함하는 조명 디바이스.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 기판 부분은 별개의 세라믹 보드이고,
    상기 제1 LED 배열은 제1 세라믹 보드의 제1 표면(401)의 제1 측 상에 장착되고;
    상기 제2 LED 배열은 제2 세라믹 보드의 제1 표면의 제1 측 상에 장착되는 조명 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 LED 배열의 상기 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 상기 제1 세라믹 보드의 상기 제1 표면의 제2의 상이한 측 상에 배치되고;
    상기 제2 LED 배열의 상기 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 상기 제2 세라믹 보드의 상기 제1 표면의 제2의 상이한 측 상에 배치되는 조명 디바이스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 LED 배열의 상기 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 상기 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치되고, 상기 제2 표면은 상기 제1 세라믹 보드의 상기 제1 표면에 대향하고;
    상기 제2 LED 배열의 상기 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 상기 제2 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치되고, 상기 제2 표면은 상기 제2 세라믹 보드의 상기 제1 표면에 대향하는 조명 디바이스.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 LED 모듈은 상기 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치된 제1 열적 패드(450)를 더 포함하고, 상기 제2 표면은 상기 제1 세라믹 보드의 상기 제1 표면에 대향하고;
    상기 제2 LED 모듈은 상기 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치된 제2 열적 패드를 더 포함하고, 상기 제2 표면은 상기 제1 세라믹 보드의 상기 제1 표면에 대향하는 조명 디바이스.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 리드 프레임(lead frame)을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 LED 모듈들은 상기 리드 프레임에서 어퍼처(aperture)를 브리지(bridge)하는 조명 디바이스.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 LED 모듈은 인쇄 회로 보드, 리드 프레임 또는 다른 칩 캐리어 상에 장착되거나 그 안에 매립되는 조명 디바이스.
  10. 조명 디바이스를 형성하는 방법으로서,
    실질적으로 제1 기판 부분의 절반을 향한 표면 영역에 배치된 제1 LED 배열을 갖는 상기 제1 기판 부분을 포함하는 제1 LED 모듈을 제공하는 단계;
    실질적으로 제2 기판 부분의 절반을 향한 표면 영역에 배치된 제2 LED 배열을 갖는 상기 제2 기판 부분을 포함하는 제2 LED 모듈을 제공하는 단계; 및
    상기 제1 LED 배열 및 상기 제2 LED 배열이 서로 나란히 배치되도록 상기 제2 LED 모듈을 상기 제1 LED 모듈과 나란히 배치하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 LED 배열의 애노드/캐소드 레이아웃은 상기 제1 LED 배열의 애노드/캐소드 레이아웃의 미러(mirror)이고,
    상기 제1 LED 배열의 극성과 상기 제2 LED 배열의 극성은 상기 제1 LED 배열 및 상기 제2 LED 배열이 각각 상기 제1 기판 부분 및 상기 제2 기판 부분의 최상부 부분에 있도록 상기 제1 기판 부분 및 상기 제2 기판 부분이 배향될 때 반대이고,
    상기 제1 LED 배열과 상기 제2 LED 배열은 전기적으로 병렬로 접속되는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 전기 패드를 상기 제1 및 제2 LED 배열들의 상기 애노드들에 전기적으로 접속하는 단계; 및
    제2 전기 패드를 상기 제1 및 제2 LED 배열들의 캐소드들에 전기적으로 접속하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1 LED 모듈이 제1 세라믹 보드를 포함하도록 상기 제1 LED 배열을 상기 제1 세라믹 보드의 제1 표면의 한 측 상에 장착하는 단계; 및
    상기 제2 LED 모듈이 제2 세라믹 보드를 포함하도록 상기 제2 LED 배열을 상기 제2 세라믹 보드의 제1 표면의 한 측 상에 장착하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 열적 패드를 상기 제1 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 제2 표면은 상기 제1 세라믹 보드의 상기 제1 표면에 대향함 -; 및
    적어도 하나의 제2 열적 패드를 상기 제2 세라믹 보드의 제2 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 제2 표면은 상기 제2 세라믹 보드의 상기 제1 표면에 대향함 - 를 더 포함하는 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    리드 프레임의 어퍼처를 상기 제1 LED 모듈로 브리지하는 단계; 및
    상기 리드 프레임의 동일한 어퍼처를 상기 제2 LED 모듈로 브리지하는 단계를 더 포함하는 방법.
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