KR20070114045A - 조명 장치, 광 가이드로의 광 전달 방법 및 조명 장치의제조 방법 - Google Patents

조명 장치, 광 가이드로의 광 전달 방법 및 조명 장치의제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서는 조명 장치가 개시되었다. 조명 장치의 일 실시예는 기판과 조명 소자를 포함한다. 조명 소자는 기판에 연결되어 광 탈출 평면을 통해 광을 방사한다. 광 탈출 평면은 기판에 실질적으로 직교한다. 조명 장치에 대해 조명 장치의 광 탈출 평면에 직교하게 배향된 기판을 제공함으로써, 조명 장치는 서로 다른 LED들로부터의 광의 보다 우수한 혼합을 가능케 할 수 있다. 조명 장치는 전반적으로 광 혼합을 용이하게 하여, 확산 패널 상의 어두운 지점을 최소화하거나 또는 제거한다. 조명 장치는 또한 색상 혼합을 용이하게 하여 확산 패널 상에 비교적 균일한 백색광을 생성한다.

Description

조명 장치, 광 가이드로의 광 전달 방법 및 조명 장치의 제조 방법{INDIRECT LIGHTING DEVICE FOR LIGHT GUIDE ILLUMINATION}
도 1은 공통의 인캡슐란트(encapsulant) 내에 인캡슐레이션된 LED를 구비하는 LED 디바이스를 사용하는 종래의 광 시스템을 도시한 도면.
도 2는 개별적인 LED 렌즈를 구비한 LED 디바이스를 사용하는 종래의 광 시스템을 도시한 도면.
도 3은 광 가이드(a light guide)를 조명하는 간접적인 LED 디바이스의 일 실시예를 도시한 도면.
도 4는 간접적인 LED 디바이스의 일 실시예의 단면도.
도 5는 도 4의 간접적인 LED 디바이스의 다른 단면도.
도 6은 열 소산을 촉진하는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예의 단면도.
도 7(a)는 간접적인 LED 디바이스의 일 실시예의 생산 단계를 도시한 도면.
도 7(b)는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 사용하는 도 7(a)의 생산 단계를 도시한 도면.
도 7(c)는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 사용하는 도 7(a)의 생산 단계를 도시한 도면.
도 8은 도 7(a)의 간접적인 LED 디바이스의 다른 생산 단계를 도시한 도면.
도 9는 도 7(a)의 간접적인 LED 디바이스의 다른 생산 단계를 도시한 도면.
도 10은 도 7(a)의 간접적인 LED 디바이스의 다른 생산 단계를 도시한 도면.
도 11은 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 12(a)는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 12(b)는 도 12(a)의 간접적인 LED 디바이스의 오목한(re-entrant) 반사기 블록을 사용하는 예시적인 광선 경로를 도시한 도면.
도 13은 광학 렌즈를 구비하는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 14는 형광 렌즈를 구비하는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 15는 간접적인 LED 디바이스로부터의 열 소산을 나타내는 간접적인 LED 디바이스의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 16은 간접적인 LED 디바이스와 함께 사용될 수 있는 간접적인 조명 방법의 프로세스 순서도.
도 17은 간접적인 LED 디바이스를 제조하는 데에 사용될 수 있는 제조 방법의 프로세스 순서도.
대부분의 액정 디스플레이(LCD) 패널은 역광 조명(backlighting)을 사용하여 사용자에게 선명한 이미지를 제공한다. 역광 조명은 전형적으로 형광성 광원 또는 수 개의 발광 다이오드(LED) 소스로부터 백색광을 확산시킴으로써 제공된다. 균일하게 분포된 역광 조명을 제공하도록, LCD 패널은 패널의 하나의 에지를 따라 광을 수신하는 확산 패널(diffusion panel)을 구비하고 확산 패널의 표면 전반을 통해 광을 확산시킨다. 백색광은 형광성 광원 또는 LED에 의해 직접 발생될 수 있다. 그러나, 적색, 녹색 및 청색(RGB)과 같은 색을 방출하는 유색 LED 또한 일부 애플리케이션에서 사용된다. 유색 LED가 사용되는 경우, 서로 다른 색이 혼합되어 백색광을 생성한다.
LED를 사용하는 애플리케이션에서, 몇몇 LED는 일반적으로 단일 기판 상에 장착된다. LED 및 기판은 LED 디바이스로 지칭된다. LED 디바이스의 한 유형은 LED 어레이로 지칭된다. 일부 LED 어레이는 각 LED에 대해 개별적인 렌즈를 구비한다. 다른 LED 어레이는 반사기 벽 사이에 함께 인캡슐레이션된 복수의 LED를 구비한다. LED가 개별적인 렌즈를 구비하거나 함께 인캡슐레이션 되었을 때, 종래의 LED 디바이스는 인접한 확산 패널 상에 어두운 점, 또는 구역을 발생시킨다. 예를 들어, 개별적인 렌즈를 구비한 LED 디바이스는 인접한 LED 사이에 어두운 점을 가질 수 있다. 수 개의 LED가 함께 인캡슐레이션된 LED 디바이스는 인접한 LED 디바이스 사이에 어두운 점을 가질 수 있다.
이러한 점에서, 확산 패널 상의 어두운 점에 관한 문제를 극복하도록 보다 우수한 광 분배를 제공하는 LED 디바이스가 필요하다.
본 명세서에서는 조명 장치가 개시되었다. 조명 장치의 일 실시예는 기판과 조명 소자를 포함한다. 조명 소자는 기판에 연결되어 광 탈출 평면을 통해 광을 방사한다. 광 탈출 평면은 기판에 실질적으로 직교한다. 조명 장치에 대해 조명 장치의 광 탈출 평면에 직교하게 배향된 기판을 제공함으로써, 조명 장치는 서로 다른 LED들로부터의 광의 보다 우수한 혼합을 가능케 할 수 있다.
일 실시예에서, 조명 장치는 전반적으로 광 혼합을 용이하게 하여, 확산 패널 상의 어두운 지점을 최소화하거나 또는 제거한다. 다른 실시예에서, 조명 장치는 또한 색상 혼합을 용이하게 하여 확산 패널 상에 비교적 균일한 백색광을 생성한다. 우수한 광 혼합은, 적어도 부분적으로, 직접 광을 방사하는 LED 디바이스와는 반대로, 방사된 광이 방사된 실질적인 일부분의 경로 길이가 증가됨으로써 나타난다. 경로 길이는 LED 칩으로부터 조명 장치의 탈출 표면까지의 거리를 지칭한다. 조명 장치의 실시예들이 일부 광선을 직접 방사할 수 있지만, 반사기 평면 상에 충돌하는 광선은 상대적으로 긴 경로 길이를 갖는다. 경로의 길이가 보다 길어질수록 동일한 기판 상에 장착된 서로 다른 색상의 LED로부터의 광선이 많이 겹치게 된다.
또한 광 가이드 내로 광을 전송하는 방법이 개시되었다. 방법의 일 실시예는, 조명 장치에 광 탈출 평면에 실질적으로 직교하는 기판을 제공하는 단계와, 광 탈출 평면에 실질적으로 평행한 방향으로 광을 방사하는 단계와, 광이 다시 광 탈출 평면을 향하도록 광을 반사성 표면에서 반사시키는 단계를 포함한다. 또한 이 방법의 다른 실시예는 광 탈출 평면과 전송 인터페이스를 통해 광 가이드 내로 광 을 전달하는 단계와, 조명 장치와 광 가이드의 전송 인터페이스 사이의 광학 렌즈를 통해 광을 전달하는 단계와, 조명 장치 내의 복수의 인캡슐란트를 통해 광을 전달하거나 또는 인 인캡슐란트를 통해 광을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에는 조명 장치를 제조하는 방법이 개시되었다. 이 방법의 일 실시예는 기판에 연결된 발광 다이오드(LED) 칩을 제공하는 단계와, 제 1 인캡슐란트로 기판 상에 LED 칩을 인캡슐레이션하는 단계와, LED 칩으로부터 기판에 직교하는 광 탈출 평면으로 광을 반사시키도록 반사기를 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예는, 제 1 인캡슐란트와 반사기 사이에 제 2 인캡슐란트를 제공하는 단계와, 기판으로부터 열을 전달하도록 기판에 열 커플러(coupler)를 연결하는 단계, 또는 열 커플러와 기판으로부터 열을 전달하도록 열 커플러에 열 싱크를 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면과 장점이 첨부된 도면을 참조로 하여, 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 이들은 본 발명의 원리를 예시적인 방법으로 설명한 것이다.
도면 전반을 통해, 동일한 참조 번호가 동일한 소자를 분류하는 데에 사용될 수 있다.
도 1은 공통의 인캡슐란트(encapsulant) 내에 인캡슐레이션된 LED를 구비하는 LED 디바이스(15)를 사용하는 종래의 광 시스템(10)을 도시한 도면이다. 각 LED 디바이스(15)는 LED 디바이스의 양 단부에 반사기 벽, 또는 측벽(즉, 인접한 LED 디바이스 상의 LED 다이스 또는 칩을 분리하는 구조적인 벽)을 갖는다. 인접한 LED 디바이스의 LED들 사이의 분리 거리는 피치(20)로 칭한다. LED 디바이스(15) 사이의 피치(20)는 광 가이드 플레이트(25) 내의 광 패턴을 적어도 부분적으로 결정한다. 광 가이드 플레이트(25)의 한 예는 액정 디스플레이(LCD) 패널 내에서 사용될 수 있는 것과 같은 확산 패널이다.
광 가이드 플레이트(25)를 조명하도록 LED 디바이스(15)를 측벽과 함께 사용하는 것은 광 가이드 플레이트(25) 상에 어두운 지점(dark spots)(30)을 발생시킨다. 어두운 지점(30)은 LED 디바이스(15) 측벽의 피치(20)에 의한 것이며 이는 측벽이 광이 광 가이드 플레이트(25)의 전송 인터페이스(즉 광이 통과해 입사하는 에지)(35)를 통해 혼합되고 전달되는 것을 차단하고 방해하기 때문이다. 유색 LED가 백색광을 생성하는 데에 사용되는 경우, 개별적인 색상이 다른 색상들과 적절하게 혼합되지 않았기 때문에 색상 변화가 사용자에 의해 감지된다. 이상적으로, 확산 패널(25)은 확산 패널(25)의 표면을 통해 LED들로부터 광을 균일하게 확산하여 LCD 패널에 대해 균일하게 분포된 백색광을 제공한다. 그러나, LED 디바이스(15)의 피치(20)로부터 발생한 어두운 지점(30) 및/또는 색상 변화는 사용자에게 감지될 수 있다.
도 2는 개별적인 LED 렌즈를 구비한 LED 디바이스(15)를 사용하는 종래의 광 시스템(40)을 도시한 도면이다. 개별적인 렌즈를 구비한 LED들의 LED 어레이(45)를 사용하는 LED 디바이스(15)는 또한 광 가이드 플레이트(25) 내에 어두운 지점(30) 을 발생시킨다. 특히, 어두운 지점(30)은 개별적인 LED 사이에서 나타날 수 있다. LCD 패널 상의 어두운 지점(30)의 출현을 감소시키기 위해, 어두운 지점(30)이 사용자에게 보이지 않는 "블랙 아웃(black out)" 영역 내에 있도록 LCD 패널이 오버사이즈될 수 있다(oversized). 그러나, LCD 패널을 오버사이징하는 것은 비용과 LCD 패널의 크기를 증가시킨다. 이와는 달리, LCD 패널의 유효 영역이 감소될 수 있지만, LCD 패널의 유효 영역을 감소시키는 것은 비-표준 디스플레이 비율을 발생시킬 수 있다(즉, 4:3, 16:9 등 외의 디스플레이 비율). 다른 종래의 LCD 패널은, 확산 패널(25)과 LED들 사이의 거리를 증가시킴으로써 문제를 나타내고, 따라서 광이 광 가이드 플레이트(25) 내에 전달되기 이전에 혼합되도록 한다. 그러나, 이러한 방법으로 장착 거리를 증가시키는 것 또한 LCD 패널의 비용 및 크기를 증가시킨다.
도 3은 광 가이드를 조명하는 간접적인 LED 디바이스(100)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 LED 디바이스(100)는 기판(102) 및 기판(102)에 장착된 수 개의 LED 칩(LED 또는 LED 다이스로도 지칭함)(104)을 포함한다. 일 실시예에서, 기판(102)은 금속 코팅된 플라스틱 기판이다. 다른 예시적인 기판(102)은 강화 인쇄 회로 기판(PCB), 가요성 PCB, 금속 코어 PCB 및 테이핑된 리드프레임을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서 기판(102)은 다른 유형의 기판일 수 있다. LED(104)들은 하나 또는 그 이상의 LED 유형을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, LED(104)는 적색, 녹색 및 청색(RGB) LED를 포함한다. 다른 실시예에서, LED(104)는 백색, 청록색 및 그외의 LED 색을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, LED(104)는 "청색-변 환된" 백색 LED(예를 들어, 형광 레진과 결합된 청색 LED)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, LED(104)는 변환되지 않은 광과 변환된 광의 결과적인 결합을 형성하도록 더 낮은 파장에서 더 높은 파장으로 LED 광 방출을 부분적으로 변환함으로써 다른 색상을 생성할 수 있다. 변환되지 않은 광과 변환된 광의 결합에 의해 표현되는 예시적인 색상은 청록색, 녹색, 황색, 주황색, 분홍색 및 그외의 색상을 포함한다. 또한, LED(104)는 상부-방사(top-emitting) LED 또는 다른 유형의 LED일 수 있다.
일 실시예에서, 반사기 블록(106)은 기판(102)에 장착된다. 반사기 블록(106)은 알루미늄 코어 또는 열을 전도시키는 다른 재료로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 반사기 블록(106)은 다른 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 반사기 블록(106)은 폴리카보네이트(PC), 액정 폴리머(LCP) 또는 다른 플라스틱 재료와 같은 플라스틱일 수 있다. 반사기 블록의 외형은 직사각형, 곡선형, 다각형 또는 다른 형태일 수 있다.
반사기 블록(106)은 반사기 표면(108)을 포함하고, 이것은 LED(104)에 대해 배향되었을 때, LED(104)로부터 개구(aperture)를 향해 광을 반사하여 LED 디바이스(100) 밖으로 나가도록 한다. 광이 잠재적으로 LED 디바이스(100) 내에서 이동하고 디바이스(100) 밖으로 나가는 방법에 대한 세부 사항은 도 4 및 도 5에서 도시되고 이를 참조로 하여 기술될 것이다. 반사기 표면(108)의 외곽은 선형적, 곡선형, 각진 형태 또는 그외의 기하 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(102)에 대략 직교하는 기판(102) 옆의 부분인 반사기 표면(108)의 외곽은 대체로 파라볼 릭(parabolic)이다. 이 동일한 부분은 기판(102)에 대략 직교하는 광 탈출 평면에 대략 평행할 수 있다. (광 탈출 평면의 한 예가 도 4 및 도 5에 도시되고 이를 참조로 하여 보다 자세히 기술된다.) 다른 실시예에서, 반사기 평면(108)의 외곽은 대략 평행한 광선이 LED 디바이스(100)로부터 전파되는 것을 용이하게 한다. 이와는 달리, 반사기 평면(108)의 외곽은 하나 이상의 방향에서 광의 확산을 용이하게 할 수 있다.
반사기 표면(108)은 반사기 블록(106)에 반사성 코팅을 도포함으로써 구현될 수 있거나, 또는 반사기 블록(106) 자신의 종료된 표면일 수 있다. 임의의 실시예에서, 반사기 표면(108)은 다양한 방법으로 반사된 광에 영향을 미친다. 예를 들어, 반사기 표면(108)은 디퓨전트(diffusant)를 포함하거나 또는 복수의 방향에서 반사된 광을 산란하는 방법으로 종료된다. 다른 실시예에서, 반사기 표면(108)은 형광/레진 혼합 층 또는 코팅을 포함하여 "청색-변환된" 백색광을 생성한다.
또한 도시된 LED 디바이스(100)는 기판(102) 상의 LED(104)를 보호하도록 인캡슐란트(110)를 포함한다. 하나의 예시적인 인캡슐란트(110)로는 실리콘이 있지만, LED(104)를 인캡슐레이션하는 데에 다른 반투명 재료가 사용될 수 있다. 인캡슐란트(110)(또는 복수의 인캡슐란트(110))는 일반적으로 LED(104)들을 포함하는 기판(102)과 반사기 블록(106) 사이의 공간을 충진하도록 사용된다. 일 실시예에서, 인캡슐란트(110)는 LED(104)로부터 광을 산란시키도록 디퓨전트 입자를 포함할 수 있다. 예시적인 디퓨전트 입자는 나노-입자, 실리카, 티타니아 및 석영을 포함하지만, 그외의 디퓨전트 입자가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 인캡슐란 트(110)는 "청색-변환된" 백색광을 생성하도록 형광체를 포함할 수 있고, 이것은 ㄷ단독으로 또는 LED(104)의 다른 색상과 조합하여 사용될 수 있다.
도 4는 간접적인 LED 디바이스(100)의 일 실시예의 단면도이다. LED 디바이스(100)는 광을 광 가이드(120) 내로 전달하도록 인접하게 위치되고 배향된다. 예로서, LED(104)는 광 가이드(120)를 향해 광선을 반사하는 반사기 표면(108)을 향해 광선을 방사한다. 이러한 방법으로, 광선은 간접적으로 광 가이드(120) 내로 전달된다(즉 광선이 반사된다). LED(104)로부터 광 가이드(120)로 광을 간접적으로 반사하는 것은 종래의 조명 장치에 비교하여 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 간접적인 LED 디바이스(100)의 실시예는 서로 다른 색상의 광에 대해 보다 우수한 색상 혼합을 제공한다. 다른 실시예는 LED 디바이스(100)의 개구(예를 들어, 기판(102)과 반사기 블록(106) 사이에 광을 전달하는 인캡슐란트(110)의 표면 영역)의 프로파일을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 개구의 프로파일은 대략 3mm일 수 있다. 간접적인 반사를 구현하는 다른 실시예는 종래의 조명 장치에 비교하여 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 간접적인 LED 디바이스(100)는 광 가이드(120)에 대한 광 연결 효율을 최대화할 뿐 아니라 개구 밖에 향상된 광 평행시준(즉, 뷰잉 각도)을 제공할 수 있다.
도 5는 도 4의 간접적인 LED 디바이스(100)의 다른 단면도이다. 도시된 LED 디바이스(100)는 LED(104)로부터의 광이 어떻게 실질적으로 평행하게 광 가이드(120)로 전달될 수 있는지를 도시한다. 특히, 반사기 표면(108)은 광이 (점선으로 표시된) 광 탈출 평면(light exit plane)(124)에 직교하는 기판(102)에 실질적 으로 평행하게 이동하도록 광을 반사시키는 외곽을 가질 수 있다. 광 탈출 평면(124)은 광이 LED 디바이스(100)를 탈출할 때 광이 통과해서 전달되는 평면이다. 일 실시예에서, 광 탈출 평면(124)은 광 가이드(120)의 전송 인터페이스(122)에 실질적으로 평행할 수 있다.
도 6은 열 소산을 촉진하는 간접적인 LED 디바이스(130)의 다른 실시예의 단면도이다. 도시된 LED 디바이스(130)는 전술된 바와 같이 기판(102), LED(104) 및 반사기 블록(106)을 포함하지만, 미세하게 다른 구성으로 도시되었다. LED 디바이스(130)는 또한 기판(102)에 연결된 열 싱크(a heat sink)(132)를 포함한다. 일 실시예에서, 열 싱크(132)는 기판(102)으로부터 열을 전도시키고 대류를 통해서 또는 다른 재료로의 전도를 통해서 열을 소산시킨다. 예를 들어, 열 싱크(132)는 금속 플레이트, LCD 패키징 또는 다른 열 소산 재료로 열을 전도할 수 있다. 이와 유사하게, 반사기 블록(106)은 열 소산을 용이하게 하도록 알루미늄과 같은 재료로 제조될 수도 있다. LED 디바이스(130)로부터 열을 소산시킴으로써, LED(104) 및 LED 디바이스(130)의 수명은 종래의 조명 장치에 비교하여 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, LED 디바이스(130)는 종래의 조명 장치보다 더 효율적일 수 있다. 열 싱크(132)가 기판(102)에 직접 연결된 것으로 도시되었지만, 다른 실시예에서, LED 디바이스(130)는 기판(102)을 열 싱크(132)에 전도적으로 연결하도록 조정 열 패드, 접착제 또는 플레이트를 포함할 수 있다. 또한, 열 싱크(132)(및/또는 열 패드)는 LED 디바이스(130)의 외부 주변을(즉, 복수의 면을) 적어도 부분적으로 감쌀 수 있다. 열 소산에 대한 다른 예시와 추가적인 설명이 도 15를 참조로 하여 하기 에 기술되었다.
도 7(a)는 간접적인 LED 디바이스(100)의 일 실시예의 생산 단계를 도시한 도면이다. 이 생산 단계에서, LED(104)는 기판(102)에 장착된다. 본딩 와이어(142)는 LED(104)를 기판(102)에 본딩하도록 제공된다. 일 실시예에서, 기판(102)은 (도 7(a)에 도시된 도면의 상부에서 바닥까지) 대략 3mm의 길이를 가질 수 있지만, 다른 크기의 기판이 구현될 수도 있다. 이와는 달리, 다른 생산 방법이 사용된 LED(104)의 유형에 적합하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7(b)는 간접적인 LED 디바이스(100)의 다른 실시예, 즉 사파이어 기판(102) 상의 2-와이어 InGaN LED(104)를 사용하여 도 7(a)의 생산 단계를 도시한다. 다른 예로서, 도 7(c)는 간접적인 LED 디바이스(100)의 다른 실시예, 즉 플립-칩 LED(104)를 사용하여 도 7(a)의 생산 단계를 도시한다.
도 8은 도 7(a)의 간접적인 LED 디바이스(100)의 다른 생산 단계를 도시한 도면이다. 이 생산 단계에서, 제 1 인캡슐란트(144)는 LED(104)와 본딩 와이어(142)를 기판(102) 상에 인캡슐레이션하는 데에 사용된다. 제 1 인캡슐란트(144)는 인, 디퓨전트, 또는 다른 필러를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 제 1 인캡슐란트(144)는 필러를 포함하지 않을 수 있다.
도 9는 도 7(a)의 간접적인 LED 디바이스(100)의 다른 생산 단계를 도시한 도면이다. 이 생산 단계에서, 반사기 블록(106)은 기판(102)에 연결된다. 반사기 블록(106)이 특정 구성에서 기판(102)에 연결되도록 도시되었지만, 다른 구성이 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 반사기 블록(106)은 기판에 접착된다. 반사기 표 면(108)은 LED(104)에 관하여 배향되어 LED(104)로부터의 광이 LED 디바이스(100)의 광 탈출 평면(124)을 향해 반사된다.
도 10은 도 7(a)의 간접적인 LED 디바이스(100)의 다른 생산 단계를 도시한 도면이다. 이 생산 단계에서, 제 2 인캡슐란트(146)는 기판(102)과 반사기 블록(106) 사이의 남는 공간 내에 배치된다. 일 실시예에서, 제 2 인캡슐란트(146)는 기판(102) 상에 제 1 인캡슐란트(144)를 인캡슐레이션한다. 제 2 인캡슐란트(146)는 필러를 포함하지 않거나 또는 인, 디퓨전트 또는 다른 필러를 포함할 수 있다.
도 7(a) 내지 도 10이 LED 디바이스(100)가 제조될 수 있는 방법의 일례를 도시하였지만, 다른 제조 동작이 도시되고 전술된 생산 단계에 추가로 또는 대신하여 수행될 수 있다. 특히, LED 디바이스(100)를 제조하는 데에 구현된 동작은 임의의 프로세스, 재료 또는 다른 제조 연구를 수용하도록 맞추어질 수 있다.
도 11은 간접적인 LED 디바이스(150)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 LED 디바이스(150)는 기판(102)과 기판(102)에 장착된 LED(104)를 포함한다. 기판(102)은 실질적으로 광 탈출 평면(124)에 직교한다. 반사기 블록(152) 또한 기판(102)에 연결되고 곡선형이지만 반드시 파라볼릭 형태는 아닌 반사기 표면(154)을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사기 표면(154)은 선형적일 수 있다.
도 12(a)는 간접적인 LED 디바이스(160)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 LED 디바이스(160)는 기판(102)과 기판(102)에 장착된 LED(104)를 포함한다. 기판(102)은 광 탈출 평면(124)에 실질적으로 직교한다. 반사기 블록(162)은 또한 기판(102)에 연결되고 반사기 표면(164)을 포함한다. 반사기 표면(164)은 곡 선이고 오목한 곡선의 프로파일을 갖는 오목한 형태이다. LED 디바이스(160)는 제 1 인캡슐란트(144)로부터 형성된 렌즈를 구비한다. 다른 실시예에서, LED 디바이스(160)는 또한 제 2 인캡슐란트(146)를 포함할 수 있다. 도 12(b)는 도 12(a)의 간접적인 LED 디바이스(160)의 오목한 반사기 블록(162)을 사용하는 예시적인 광선 경로를 도시한 도면이다. 특히, 일부 광선이 몇몇 위치에서 반사기 표면(164) 상에 충돌하지만, 다른 광선은 단일 위치에 충분하고, 다른 광선은 광 탈출 평면(124)에 직접 전파된다. 복수의 횟수만큼 반사하는 광선은 오직 한번만 반사되는 광선에 비교하여 추가적인 광 혼합을 제공할 수 있다.
도 13은 광학 렌즈(172)를 구비하는 간접적인 LED 디바이스(170)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 광학 렌즈(172)는 광이 광 탈출 평면(174)을 통해 전파되고 LED 디바이스(170)의 외부로 전파됨에 따라 광을 사전결정된 광 분포 패턴으로 향하게 하는 것을 용이하게 한다. 광학 렌즈(172)는 또한 마이크로 렌즈로 지징될 수도 있다. 일 실시예에서, 광학 렌즈(172)는 제 2 인캡슐란트(146)와 집적된다. 다른 실시예에서, 광학 렌즈(172)는 제 2 인캡슐란트(146)로부터 분리될 수 있지만, 연결된다. 이와는 달리, 광학 렌즈(170)는 반사기 블록(106), 기판(102), (도시되지 않은) 광 가이드(120) 또는 다른 광 시스템의 구성 요소에 연결될 수 있다.
도 14는 형광 렌즈(182)를 구비하는 간접적인 LED 디바이스(180)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 형광 렌즈(182)는 청색 LED(104)로부터 "청색-변환된 백색광의 생성을 용이하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 형광 렌즈는 기판(102)과 반사기 블록(184)의 반사기 표면(186) 사이에 연결될 수 있다. 이와는 달리, 형광 렌 즈(182)는 LED 디바이스(180)의 반사기 블록(184), 기판(102) 또는 LED 디바이스(180)의 다른 구성 요소에 연결될 수 있다.
도 15는 간접적인 LED 디바이스(190)로부터의 열 소산을 나타내는 간접적인 LED 디바이스(190)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 LED 디바이스(190)는 기판(192)과 기판(192)에 연결된 LED(104)를 포함한다. 제 1 인캡슐란트(144)는 기판(192) 상에 LED(104)를 인캡슐레이션한다. 반사기 평면(108)을 갖는 반사기 블록(106)은 반사기 블록(106)의 단부 주변을 둘러싸는, 가요성이고 구부릴 수 있는 기판(192)에 연결된다. 제 2 인캡슐란트(146)가 없는 경우에, 제 1 인캡슐란트(1440와 반사기 블록(106) 사이에 공기 갭이 존재하지만, 다른 실시예에서는 제 2 인캡슐란트(146)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 가요성 기판(192)은 열적 및 전기적으로 도전성인 상부 층(193)(상부 전극 층으로도 지칭됨)과, 절연성 중간 코어 층(194) 및 열적으로 전도성인 바닥 층(195)을 포함한다. 상부 전극 층(193)은 LED 칩(104)에 (도시되지 않은) 하나 이상의 외부 단자로의 전기적 접속을 제공한다. 하나 이상의 열 비아들(196)은 상부 열 전도 층(193)으로부터 중간 코어 층(194)을 통해 바닥 열 전도 층(195)까지 열 소산을 제공한다. 일 실시예에서, 열 싱크(197)는 바닥 열 전도 층(195)의 노출된 표면에 연결되어 열 소산을 촉진한다. 열은 상부 열 전도 층(193), 열 비아(196) 및 바닥 열 전도 층(195)을 통해 LED 칩(104)으로부터 전도된다. 제 2 상부 전극 층(198)은 LED 칩(104)에 있어서 하나 이상의 외부 단자(도시되지 않음)에 대한 제 2 전기 접속을 제공한다. 일 실시예에서, 상부 층(193), 바닥 층(195) 및 제 2 전극 층(198)은 구리(Cu)이고, 중간 코어 층(194)은 폴리이미드 재료이며, 열 비아(196)는 블라인드 비아이다. LED 디바이스(190)의 다른 실시예는 다른 구조적 변경뿐 아니라, 다른 재료를 포함할 수 있다.
도 16은 간접적인 LED 디바이스(200)와 함께 사용될 수 있는 간접적인 조명 방법의 프로세스 순서도이다. 블록(202)에서, LED 디바이스(100)가 제공된다. LED 디바이스(100)는 LED 디바이스(100)의 광 탈출 평면(124)에 실질적으로 직교하는 기판(102)을 포함한다. 블록(204)에서, LED(104)는 광 탈출 평면(124)에 실질적으로 평행인 방향으로 광을 방사한다. 일 실시예에서, LED(104)는 기판(102)으로부터 직교하게 광을 방사하는 상부-발광 LED이다. 블록(206)에서, 반사성 표면(108)은 광을 반사하여 광이 다시 LED 디바이스(100)의 광 탈출 평면(124)을 향하도록 한다. 블록(208)에서, 광은 광 가이드(120)의 전송 인터페이스(122)를 통해 광 가이드(120) 내로 전달된다.
도 17은 간접적인 LED 디바이스(100)를 제조하는 데에 사용될 수 있는 제조 방법(220)의 프로세스 순서도이다. 블록(222)에서, LED 칩(104)이 기판(102)에 연결된다. 블록(224)에서, LED 칩(104)은 제 1 인캡슐란트(144)로 기판(102) 상에 인캡슐레이션된다. 블록(226)에서, 반사기(106)가 제공되어 광을 LED 칩(104)으로부터 기판(102)에 직교하는 광 탈출 평면(124)으로 반사시킨다. 반사기(106)는 광을 반사하도록 반사기 표면(108)을 포함한다. 블록(228)에서, 제 2 인캡슐란트(146)가 제 1 인캡슐란트(144)와 반사기(106) 사이에 제공된다.
본 명세서에서 동작 방법이 특정 순서로 도시 및 기술되었지만, 각 동작 방 법의 순서는 일부 동작들이 역순으로 수행되거나 또는 일부 동작들이 적어도 부분적으로, 다른 동작과 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 지시 또는 개별적인 동작의 하위-동작이 간헐적으로 및/또는 교대로 구현될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 기술되고 도시되었지만, 본 발명은 기술되고 도시된 바와 같은 특정 형태 또는 부분적인 배치로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범주는 본 명세서에 첨부된 특허청구범위와 그 균등물에 의해 정의된다.
본 발명에 따른 조명 장치는 서로 다른 LED들로부터의 광의 보다 우수한 혼합을 가능케 할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 조명 장치는 전반적으로 광 혼합을 용이하게 하여, 확산 패널 상의 어두운 지점을 최소화하거나 또는 제거하고, 본 발명에 따른 조명 장치는 색상 혼합을 용이하게 하여 확산 패널 상에 비교적 균일한 백색광을 생성한다.

Claims (20)

  1. 조명 장치에 있어서,
    기판과,
    상기 기판에 실질적으로 직교하는 광 탈출 평면(a light exit plane)을 통해 광을 방사하는 상기 기판에 연결된 조명 소자를 포함하는
    조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 연결된 반사기 블록(a reflector block)을 더 포함하되,
    상기 반사기 블록은 상기 조명 소자로부터 상기 광 탈출 평면으로 광을 반사시키는 반사기 표면을 포함하는
    조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사기 표면은 상기 광이 상기 광 탈출 평면에 실질적으로 직교하는 방향으로 상기 광 탈출 평면을 향하게 하도록 구성된 외곽(a contour)을 정의하는
    조명 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 탈출 평면에 비-평면의 광학 렌즈를 더 포함하되,
    상기 비-평면의 광학 렌즈는 상기 조명 소자와 상기 반사기 블록 사이의 인캡슐란트(an encapsulant)에 연결되거나 또는 이것과 집적되는
    조명 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 조명 소자를 인캡슐레이션하는(encapsulate) 제 1 인캡슐란트를 더 포함하는
    조명 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 인캡슐란트의 적어도 일부분을 인캡슐레이션하는 제 2 인캡슐란트를 더 포함하는
    조명 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조명 소자는 발광 다이오드(LED)를 포함하고,
    상기 제 1 인캡슐란트는 파장 변환 재료를 포함하여, 상기 광을 적어도 부분적으로 제 1 파장에서 제 2 파장으로 변환시키는
    조명 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 인캡슐란트는 디퓨전트 입자(diffusant particles)를 포함하여 상기 광을 상기 제 1 인캡슐란트 내로 산란시키는
    조명 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판으로부터 열을 전달하도록 상기 기판에 연결된 열 싱크(a heat sink)를 더 포함하되,
    상기 기판은,
    상부 열전도 층,
    중간 코어 층에 의해 상기 상부 열전도 층으로부터 분리된 하부 열전도 층, 및
    상기 중간 코어 층을 통해 상기 상부 열전도 층과 상기 하부 열전도 층으로 열을 전도시키는 복수의 열적 비아(vias)를 포함하는 접힌(folded) 가요성 기판을 포함하는
    조명 장치.
  10. 광 가이드(a light guide)로의 광 전달 방법에 있어서,
    광 탈출 평면에 실질적으로 직교하는 기판을 구비한 조명 장치를 제공하는 단계와,
    상기 광 탈출 평면에 실질적으로 평행한 방향으로 광을 방사하는 단계와,
    상기 광이 다시 상기 광 탈출 평면을 향하도록 상기 광을 반사성 표면에서 반사시키는 단계를 포함하는
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 탈출 평면과 전송 인터페이스를 통해 상기 광 가이드 내로 상기 광을 전달하는 단계를 더 포함하되,
    상기 광 가이드의 상기 전송 인터페이스는 상기 광 탈출 평면에 실질적으로 평행한
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명 장치와 상기 광 가이드의 상기 전송 인터페이스 사이의 광학 렌즈를 통해 상기 광을 전달하는 단계를 더 포함하는
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명 장치 내의 복수의 인캡슐란트를 통해 상기 광을 전달하는 단계를 더 포함하는
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 인캡슐란트 중 적어도 하나는 디퓨전트 입자를 포함하여 상기 광을 상응하는 인캡슐란트 내로 산란시키는
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 광을 인(a phosphor) 캡슐란트를 통해 전달하는 단계를 더 포함하되,
    상기 인 캡슐란트는 청색 광을 백색 광으로 변환하도록 구성된
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판으로부터 열 싱크로 열을 전달하는 단계를 더 포함하는
    광 가이드로의 광 전달 방법.
  17. 조명 장치의 제조 방법에 있어서,
    기판에 연결된 발광 다이오드(LED) 칩을 제공하는 단계와,
    제 1 인캡슐란트로 상기 기판 상에 상기 LED 칩을 인캡슐레이션하는 단계와,
    상기 LED 칩으로부터 상기 기판에 직교하는 광 탈출 평면으로 상기 광을 반사시키도록 반사기를 제공하는 단계를 포함하는
    조명 장치의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 인캡슐란트와 상기 반사기 사이에 제 2 인캡슐란트를 제공하는 단계를 더 포함하는
    조명 장치의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 반사기는 파라볼릭 반사기(a parabolic reflector)를 포함하는
    조명 장치의 제조 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판으로부터 열을 전달하도록 상기 기판에 열 싱크를 연결하는 단계를 더 포함하되,
    상기 기판은 상부 열전도 층, 중간 코어 층에 의해 상기 상부 열전도 층으로부터 분리된 하부 열전도 층 및 상기 중간 코어 층을 통해 상기 상부 열전도 층과 상기 하부 열전도 층으로 열을 전도시키는 복수의 열적 비아를 포함하는 접힌 가요성 기판을 포함하는
    조명 장치의 제조 방법.
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