KR20110106365A - 발광 다이오드 램프 - Google Patents

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KR20110106365A
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Abstract

발광 장치는 투명부를 가진 하우징, 상기 투명부를 통하여 광을 방출하기 위해 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 LED, 및 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 상기 하우징 내에 배치된 팬을 포함한다.

Description

발광 다이오드 램프{LIGHT EMITTING DIODE LAMP}
분야
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 발광 다이오드 램프에 관한 것이다.
배경
발광 다이오드 (LED) 는 백열 램프 및 형광 램프와 같은 종래의 광원들을 대체하기 위한 매력적인 후보이다. LED는 백열 램프보다 실질적으로 더 높은 광변환 효율을 갖고, 모든 타입의 종래 광원들보다 더 긴 수명을 갖는다. 또한, 일부 타입의 LED들은 이제 형광 광원보다 더 큰 변환 효율을 가지며, 더욱더 높은 변환 효율이 실험으로 입증된 바 있다. 마지막으로 LED는 형광등보다 더 낮은 전압을 필요로 하고, 따라서, 다양한 전력절감 혜택을 제공한다.
광원으로서 LED를 사용하는 것의 장점에도 불구하고, 소비자 수락은 이들 광원들의 종래의 광원 (예를 들면, 백열 램프 또는 형광 램프) 을 사용한 기존 조명 기구로의 적응성에 의해 주로 결정될 것이다. 종래 광원을 직접적으로 대체하기 위해 설계된 LED 광원은 소비자 수락을 촉진하는 데 도움이 될 수 있고, 그에 의해 조명 산업을 혁신할 수도 있다. 불행하게도, 예를 들면 백열광 전구와 같은 기존 광원들을 직접적으로 대체하는 LED 광원을 설계함에 있어서는 상당한 난관이 존재한다.
본 발명의 일 양태에서, 발광 장치는 투명부를 가진 하우징, 그 투명부를 통하여 광을 방출하도록 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 LED, 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키도록 하우징 내에 배치된 팬을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 발광 장치는 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 LED, 상기 적어도 하나의 LED에 의해 방출된 광을 투과시키는 수단을 가진 하우징, 및 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 하우징 내에 배치된 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 발광 장치는 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 LED, 상기 적어도 하나의 LED를 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상기 적어도 하나의 LED로부터 방출된 광을 투과시키기 위해 배치된 투명부 및 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 상기 하우징 내에 배치된 팬을 포함한다.
본 발명의 다른 양태들은 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백하다는 것이 인지될 것이며, 본 상세한 설명에는 실례로서 LED 램프의 예시적 구성만이 도시 및 설명되어 있다. 인식되는 바와 같이, 본 발명은 LED 램프의 다른 상이한 양태들을 포함하고, 그것의 몇몇 상세들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 모든, 다양한 다른 관점에서 변형될 수 있다. 따라서, 본 도면 및 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것이며 한정적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
본 첨부된 도면들에는 본 발명의 다양한 양태들이, 한정의 방법에 의해서가 아닌, 예시의 방법으로서 도시되어 있다.
도 1은 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이고,
도 2는 형광체 층 (phosphor layer) 을 가진 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이고,
도 3a는 LED 어레이의 일례를 도시한 개념 평면도이고,
도 3b는 도 3a의 LED 어레이의 개념 단면도이고,
도 4a는 LED 어레이의 다른 구성의 일례를 도시한 개념 평면도이고,
도 4b는 도 4a의 LED 어레이의 개념 단면도이고,
도 5는 LED 램프의 개념 측면도이고,
도 6은 도 5의 LED 램프의 분해 측면도이고,
도 7은 LED 램프의 다른 구성의 개념 측면도이다.
본 발명은 본 발명의 여러 양태들이 도시된 첨부 도면을 참조하여 이후 더 충분히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 본 명세서를 통해 제시되는 본 발명의 여러 양태들에 한정되는 것으로 해석되지 않고 여러 상이한 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 이들 양태들은 본 명세서가 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 도면에 도시되는 본 발명의 여러 양태들은 스케일 (scale) 대로 도시되지 않을 수도 있다. 오히려, 여러 피처들의 크기는 명확화를 위해 확대되거나 축소될 수도 있다. 또한, 도면의 일부는 명확화를 위해 단순화될 수도 있다. 그러므로, 본 도면들은 주어진 장치 (예를 들어, 디바이스) 또는 방법의 모든 컴포넌트들을 나타내지 않을 수도 있다.
본 발명의 여러 양태들은 본 발명의 이상화된 구성의 개념도인 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명될 것이다. 따라서, 결과적인 도면의 형상으로부터의 변형, 예를 들어, 제조 기술 및/또는 공차가 예상될 수 있다. 그러므로 본 명세서를 통해 제시되는 본 발명의 여러 양태는 본 명세서에서 설명되고 도시되는 엘리먼트 (예를 들어, 영역, 층, 섹션, 기판, 등) 의 특정 형상에 한정되는 것으로 해석되는 것이 아니라, 예를 들어, 제조로부터 발생한 형상의 변형은 포함해야 한다. 예를 들어, 직사각형으로 설명되거나 도시된 엘리먼트는 한 엘리먼트에서 다른 엘리먼트로 불연속 변화하는 것보다 그 에지에서 농도 구배 및/또는 구형 피처 또는 곡선 피처를 가질 수도 있다. 그러므로, 도면에 도시된 엘리먼트들은 본질적으로 개략적인 것이며, 그들의 형상들은 엘리먼트의 정확한 형상을 도시하도록 의도하는 것이 아니고 또한 본 발명의 범위를 한정하도록 의도하는 것이 아니다.
영역, 층, 섹션, 기판 등과 같은 엘리먼트가 다른 엘리먼트 "상" 에 존재하는 경우, 직접적으로 다른 엘리먼트 상에 존재할 수 있거나 개재되는 엘리먼트들이 존재할 수도 있다. 반대로, 엘리먼트가 다른 엘리먼트 "상에 직접적으로" 존재하는 것으로 지칭되는 경우, 개재되는 엘리먼트들은 존재하지 않는다. 엘리먼트가 다른 엘리먼트 상에 "형성된" 것으로 지칭되는 경우, 이는 다른 엘리먼트 또는 개재되는 엘리먼트 상에 성장, 피착, 에칭, 부착, 연결, 결합, 또는 다른 방법으로 제조 또는 제작될 수 있다.
또한, "하부" 또는 "바닥" 및 "상부"또는 "상단"과 같은 상대적인 용어가, 도면에서 도시된 바처럼 한 엘리먼트의 다른 엘리먼트에 대한 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향 외에 장치의 다른 배향을 포함하도록 의도되어 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면 내의 장치가 전도되면, 다른 엘리먼트들의 "하부" 측 상에 존재하는 것으로 설명된 엘리먼트들은 그 다른 엘리먼트들의 "상부" 측 상으로 배향되게 될 것이다. 따라서, "하부" 라는 용어는 장치의 특정 배향에 따라 "하부" 와 "상부" 의 배향 모두를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 도면의 장치가 전도되면, 다른 엘리먼트들의 "아래" 또는 "밑에" 로 설명된 엘리먼트들은 상기 엘리먼트들의 "위로" 배향되게 된다. 따라서, "아래" 또는 "밑에" 라는 용어는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다.
다르게 규정되지 않으면, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술적 및 과학적 용어 포함) 는 본 발명이 포함되는 기술 분야의 당업자에게 일반적으로 인지되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 규정된 바와 같은 용어들은 관련 분야와 본 명세서의 문맥에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수형 표현 "하나", "일", "그"는 문맥상 분명히 다르게 표시되지 않으면 복수형 또한 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어가 본 상세한 설명에서 사용될 때, 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명기하는 것이지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 컴포넌트, 및/또는 그들의 그룹의 부가 또는 존재를 배제하지 않는다는 것 또한 인지될 것이다. "및/또는" 이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거 아이템 중 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
이하 다양한 양태의 LED 램프가 제시될 것이다. 그러나, 당업자라면 용이하게 인지할 수 있는 바와 같이, 이들 양태들은 본 발명으로부터 일탈함 없이 다른 광원에까지 확장될 수 있다. LED 램프는 예를 들면, 백열, 형광 (fluorescent), 할로겐, 석영, 고밀도 방전 (HID), 및 네온 램프들 또는 전구들을 포함하는, 종래의 광원에 대한 직접 대체로서 구성될 수 있다. 이들 구성에서, 하나 이상의 LED는 하우징 내에 팬이 탑재될 수 있다. 하우징은 LED에 의해 방출된 광을 투과시키기 위한 투명부를 가질 수 있다. LED는 당해 기술분야에서 잘 알려져 있으므로, 단지 본 발명의 완전한 설명을 제공하기 위해서만 간략하게 논의될 것이다.
도 1은 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이다. LED는 불순물이 함침 또는 도핑된 반도체 재료이다. 이들 불순물들은 반도체에 "전자" 및 "정공"을 부가하고, 이들은 그 재료 내에서 상대적으로 자유롭게 이동할 수 있다. 불순물의 종류에 따라, 반도체의 도핑된 영역은 주로 전자 또는 정공을 가질 수 있으며, 각각 n-형 또는 p-형 반도체 영역으로 지칭된다. 도 1을 참조하면, LED (100) 는 n-형 반도체 영역 (104) 및 p-형 반도체 영역 (108) 을 포함한다. 2 영역들 사이의 접합 (junction) 에서는 역방향의 전기장이 생성되고, 이것은 전자들 및 정공들이 그 접합으로부터 벗어나서 활성 영역 (106) 을 형성하도록 야기한다. 역방향의 전기장을 극복하기에 충분한 순방향 전압이 한 쌍의 전극 (110, 112) 을 통하여 p-n 접합에 걸쳐 적용되는 경우, 전자들과 정공들은 활성 영역 (106) 내로 강제되어 재결합한다. 전자들이 정공들과 재결합하는 경우, 그들은 더 낮은 에너지 레벨로 떨어지고 광 (light) 형태의 에너지를 방출한다.
본 예에서는, n-형 반도체 영역 (104) 이 기판 (102) 상에 형성되어 있고, p-형 반도체 영역 (108) 이 활성 층 (106) 상에 형성되어 있지만, 그 영역들이 반대가 될 수도 있다. 즉, p-형 반도체 영역 (108) 이 기판 (102) 상에 형성되고, n-형 반도체 영역 (104) 이 활성 층 (106) 상에 형성될 수도 있다. 당업자라면 용이하게 인지할 수 있는 바와 같이, 본 명세서를 통하여 설명된 다양한 개념들은 임의의 적절한 적층 구조에 확장될 수도 있다. 또한, LED (200) 에는 광 추출 층들 뿐만 아니라 버퍼 층 (또는 영역), 핵 생성 층 (또는 영역), 콘택트 층 (또는 영역) 및 전류 확산 층 (영역) 을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 추가의 층들 또는 영역들 (미도시) 이 포함될 수도 있다.
p-형 반도체 영역 (108) 은 그 상단면에서 노출되어 있고, 따라서, p-형 전극 (112) 은 그 위에 용이하게 형성될 수 있다. 그러나, n-형 반도체 영역 (104) 은 p-형 반도체 층 (108) 및 활성 층 (106) 아래 묻혀진다. 그에 따라, n-형 반도체 영역 (104) 상에 n-형 전극 (110) 을 형성하기 위해서는, 당해 기술분야에서 잘 알려진 수단으로 활성 층 (106) 및 p-형 반도체 영역 (108) 의 일부를 제거하여 그 아래의 n-형 반도체 층 (104) 을 노출시킴으로써, 컷 아웃 영역 (cutout area) 또는 "메사(mesa)"를 형성한다. 이 부분이 제거된 이후에, n-형 전극 (110) 이 형성될 수 있다.
도 2는 형광체 (phosphor) 층을 가진 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이다. 본 예시에서, LED (100) 의 상단면에는 당해 기술분야에서 잘 알려진 수단에 의해 형광체 층 (202) 이 형성되어 있다. 형광체 층 (202) 은 LED (100) 에 의해 방출된 고에너지 광을 흡수하여, 그것을 상이한 스펙트럼을 가진 저에너지 광으로 다운컨버팅 (downconverting) 한다. 백색 LED 광원은 스펙트럼의 블루 영역 (blue region) 의 광을 방출하는 LED를 이용하여 구성될 수 있다. 블루 광은 고에너지에서 형광체를 여기시키고, 형광체는 그것을 더 낮은 에너지 옐로우 (yellow) 광으로 다운컨버팅한다. 백색 광원은 종래의 광원에 대한 대체 램프로서 매우 적합하다; 그러나, 본 발명은 다른 LED 및 형광체 조합들로 실시되어 다른 컬러의 광을 생성할 수도 있다. 형광체 층 (202) 은, 예를 들면, 캐리어 내에 서스펜딩된 형광체 입자들을 포함할 수 있고, 또는 캐리어 내에 용해된 가용성 형광체로 구성될 수도 있다.
LED 램프의 구성에서는, LED 어레이를 이용함으로써 증가된 휘도 (luminance) 를 제공할 수도 있다. 도 3a는 LED 어레이의 일례를 도시한 개념 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 LED 어레이의 개념 단면도이다. 본 예에서, 기판 (302) 상에는 당해 기술분야에서 잘 알려진 수단으로 일정 수의 형광체-코팅된 LED (300) 를 형성할 수 있다. LED (300) 로부터 연장된 본드 와이어 (미도시) 는 기판 (302) 의 표면 상의 트레이스 (trace) 에 접속될 수 있고, 병렬 및/또는 직렬 형식으로 LED (300) 와 접속한다. 통상적으로, LED (300) 는 각 스트림에 한류 저항기 (current limiting resistor)(미도시) 를 가진 직렬 LED들의 병렬 스트림들에서 접속될 수 있다. 기판 (302) 은 LED (300) 에 대한 지지를 제공할 수 있고 하우징 (미도시) 내에 탑재될 수 있는 임의의 적절한 재료일 수 있다.
도 4a는 LED 어레이의 다른 구성의 일례를 도시한 개념 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 LED 어레이의 개념 단면도이다. 도 3a 및 도 3b에 관해 설명된 것과 유사한 방식으로, 하우징 (미도시) 에의 탑재용으로 설계된 기판 (302) 은 LED (400) 의 어레이를 지지하도록 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 구성에서, 각각의 개별 LED 상에는 형광체 층이 형성되어 있지 않다. 대신에, 형광체 (401) 는 기판의 외면을 둘러 원주방향으로 연장하는 환형 링 (404) 에 의해 경계지어진 캐비티 (402) 내에 퇴적되어 있다. 환형 링 (404) 은 기판 (302) 을 형성하는 재료에 원통형상의 홀을 보링 (boring) 함으로써 형성될 수 있다. 다르게는, 기판 (302) 및 환형 링 (404) 은 적절한 몰드 (mold) 로 형성될 수 있고, 또는 환형 링 (404) 은 기판 (302) 과 별도로 형성되어 접착제 또는 다른 적절한 수단을 이용하여 기판에 부착될 수 있다. 후자의 구성에서, 환형 링 (404) 은 일반적으로 LED (400) 이전에 기판 (302) 에 부착된다, 그러나, 일부 구성들에서는, LED (400) 가 먼저 부착될 수도 있다. LED (400) 와 환형 링 (404) 이 기판 (302) 에 부착되면, 캐리어에서 형광체 입자들의 서스펜션 (suspension) 이 캐비티 (402) 내로 도입될 수 있다. 캐리어 재료는 에폭시 (epoxy) 또는 실리콘 (silicone) 일 수 있다; 그러나, 다른 재료에 기초한 캐리어들이 또한 이용될 수도 있다. 캐리어 재료가 경화됨으로써 형광체 입자들이 고정된 고체 재료를 생성할 수 있다.
도 5는 LED 램프의 개념 측면도이다. LED 램프 (500) 는 베이스 (504) 상에 탑재되는 투명부 (503)(예를 들면, 유리, 플라스틱, 등) 를 가진 하우징 (502) 을 포함할 수 있다. 투명부 (503) 가 다른 형상들을 취할 수도 있고 특정 응용에 따라 형성되는 것이지만, 투명부 (503) 는 넥 부분 (neck portion)(507) 으로부터 연장하는 실질적 원형 또는 타원형 부분(505) 으로 도시되어 있다.
하우징 (502) 내에 배치된 LED 어레이 (506) 는 광원으로서 이용될 수 있다. LED 어레이 (506) 는 도 2 내지 도 4에 관하여 앞서 논의한 구성들 중 어느 하나 또는 이미 알려져 있거나 미래에 개발될 어느 다른 적절한 구성을 포함하는, 다양한 형태들을 취할 수 있다. LED 어레이가 LED 램프에 대해 적절하지만, 당업자라면 본 명세서를 통해 제시된 다양한 개념들이 어레이를 필수적으로 한정하는 것이 아니며, 단일의 LED를 가진 LED 램프에 확장될 수 있는 것임을 용이하게 인지할 것이다.
베이스 (504) 에 고정된 플레이트 (508) 는 LED 어레이 (506) 에 대한 지지를 제공한다. LED 램프 (500) 의 일 구성에서, 플레이트 (508) 부터 연장하는 스탠드오프 (standoff)(510) 는 LED 어레이 (506) 와 플레이트 (508) 를 분리하기 위해 사용된다. 예시들로는 LED 어레이 (506) 의 기판 내의 홀을 통해 밀어 넣어질 수 있는 원추형 헤드를 가진 플라스틱 스탠드오프, 또는 LED 어레이가 나사로 탑재될 수 있도록 하는 내부 나사산을 가진 중공 플라스틱 스탠드오프를 포함한다. LED 어레이 (506) 를 탑재하기 위한 다른 방법들은, 본 명세서를 통해 제시된 교시로부터 당업자에게 매우 명백할 것이다. 플레이트 (508) 는, 예를 들면 유리를 포함하는, 임의의 적절한 절연 재료로 구성될 수 있다.
팬 (512) 은 LED 어레이 (504) 를 냉각시키기 위해 사용될 수 있다. LED 램프 응용에 적합한 팬의 비한정의 예시는 Thorrn Micro Technologies, Inc.에 의해 개발된 RSD5 고상 팬 (solid-state fan) 이다. RSD5는 도전을 위한 자유 전자들을 가진 이온 리치 가스 (ion rich gas) 를 생성하는 일련의 라이브 와이어 (live wire) 를 사용한다. 라이브 와이어는 그 라이브 와이어를 부분적으로 감싸는 반 원통형상으로 윤곽지어진, 대전되지 않은 도전판 (conducting plate) 내에 놓인다. 발생한 전기장 내에서, 그 이온들은 중성 공기 분자를 그 라이브 와이어로부터 그 플레이트로 푸싱 (pushing) 하여 공기 흐름을 생성한다. 팬 (512) 은 도 5에 나타낸 바와 같이 LED 어레이 (504) 의 기판에 탑재될 수 있지만, 하우징 (502) 의 다른 장소에 탑재될 수도 있다. 당업자라면 전체 설계 파라미터에 기초하여, 임의의 특정 응용에 가장 적합한 팬의 위치를 용이하게 결정할 수 있을 것이다.
또한, 플레이트 (508) 는 LED 어레이 (504) 로부터 베이스 (504) 상의 전기 콘택트 516a 및 516b로 와이어 514a 및 514b를 라우팅 (routing) 하는 수단을 제공한다. LED 램프 (500) 의 일 구성에서, 와이어 514a 및 514b는 앞서 설명한 플라스틱 중공 스탠드오프를 통하여, LED 어레이 (506) 로부터 플레이트 (512) 로 라우팅될 수도 있다. LED 램프 (500) 의 다른 구성에서, 와이어 514a 및 514b는 그들 자체가 LED 어레이 (504) 와 플레이트 (508) 을 분리하기 위해 사용될 수 있고, 이렇게 하여 스탠드오프의 필요성을 제거할 수도 있다. 후자의 구성에서, 와이어 514a 및 514b는 플레이트 (508) 에 있는 피드스루 홀 (feedthrough hole) 들에 용접될 수 있으며 다른 세트의 스폿 용접 와이어들이 그 피드스루 홀로부터 베이스 (510) 상의 전기 콘택트 516a 및 516b로 연장될 수 있다.
전기 콘택트 516a 및 516b의 배치는 특정 응용에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, LED 램프 (500) 는, 도 5에 나타낸 바와 같은, 베이스 (510) 의 팁 (tip) 에 있는 하나의 전기 콘택트 (516a) 와 다른 전기 콘택트 (516b) 로서 기능하는 나사 캡을 갖는 나사 캡 구성을 가진 베이스 (504) 를 가질 수 있다. 램프 소켓 (미도시) 의 콘택트들은 전류가 베이스 (504) 를 통하여 LED 어레이 (506) 로 흐를 수 있게 한다. 다르게는, 베이스는 전기 콘택트로서 사용된 또는 기계적 지지체로서만 사용된 캡을 구비한 바요넷 캡 (bayonet cap) 을 가질 수도 있다. 일부 초소형 램프 (miniature lamp) 들은 쐐기형 베이스 (wedge base) 와 와이어 콘택트들을 가질 수 있고, 일부 자동차 및 특수 목적 램프들은 와이어로의 접속을 위한 나사 단자들을 포함할 수도 있다. 임의의 특정 응용을 위한 전기 콘택트들의 배열은 그 응용의 설계 파라미터에 의해 결정될 수 있다.
LED 어레이 (506) 및 팬 (512) 에는 전기 콘택트 516a 및 516b를 통하여 전력이 공급될 수 있다. 가정, 사무실용 빌딩, 또는 기타 시설의 월 플러그 (wall-plug) 에 접속된 램프 소켓으로부터 DC 전압을 생성하기 위해, AC-DC 컨버터 (미도시) 가 사용될 수도 있다. AC-DC 컨버터에 의해 생성된 DC 전압은 LED 어레이 (506) 와 팬 (512) 모두를 구동하도록 구성된 구동 회로 (미도시) 에 제공될 수 있다. AC-DC 컨버터 및 구동 회로는 베이스 (504) 에, LED 어레이 (506) 상에, 또는 하우징 (502) 의 다른 임의 장소에 위치될 수 있다. 일부 응용들에서는, AC-DC 컨버터가 필요치 않을 수도 있다. 예를 들면, LED 어레이 (506) 와 팬 (512) 은 AC 전력용으로 설계될 수도 있다. 다르게는, 전력원 (power source) 은, 경우에 따라 자동차 응용에서와 같은, DC 일 수도 있다. 임의의 특정 응용에 대한 전력공급회로의 특정 설계는 당업자의 역량 범위 내에서 용이하다.
이하, LED 램프 (500) 를 제조하기 위한 공정의 일례가 도 6을 참조하여 제공될 것이다. 도 6은 조립 위치에 관한 적절한 관계에서 LED 램프 (500) 의 각 분해된 엘리먼트들을 나타낸, LED 램프 (500) 의 분해 측면도이다. 본 예에서, 분해된 엘리먼트들은 하우징의 투명부 (503), 플레이트 (508), 및 베이스 (504) 를 포함한다.
LED 램프 (500) 는 스탠드오프 (510) 또는 다른 적절한 수단들을 이용하여 플레이트 (508) 상으로 LED 어레이 (506) 및 팬 (512) 을 탑재하는 것에 의해 조립될 수 있다. 플레이트 (508) 에 LED 어레이 (506) 및 팬 (512) 이 탑재되면, 그 플레이트는 하우징의 투명부 (503) 의 넥 (507) 에 부착될 수 있다. 하우징의 투명부 (503) 는 (실리카를 노 (furnace) 에 공급함으로써 제조된) 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있고, 몰드 (mold) 에 그것을 놓고 경화시킴으로써 형상화될 수 있다. 플레이트 (508) 가 유리인 경우, 투명부 (503) 는 그 플레이트에 용융될 수 있다. 플레이트 (508) 로부터 연장하는 전기 와이어 (electrical wire) 514a 및 514b는 전기 콘택트 516a 및 516b에 각각 접속될 수 있고, 그 후 하우징의 투명부 (503) 가 베이스 (504) 에 탑재될 수 있다.
도 7은 LED 램프의 다른 구성의 개념 측면도이다. 본 구성에서, 하우징 (702) 은 단부에 캡 706a 및 706b를 구비한 튜브 (tube) 형상의 투명부 (704) 를 포함한다. 일정 수의 LED 어레이들 (708) 은 하우징 (702) 의 튜브 형상의 투명부 (704) 에 걸쳐 연장하는 기판 (710) 을 따라 분포될 수 있다. 다르게는, 기판 (710) 은 단일의 LED 어레이, 또는 심지어 단일의 LED를 지지할 수도 있다. 지금까지 제공된 LED 및 LED 어레이의 다양한 구성들이 본 LED 램프 응용에 매우 적합하지만, 또한 다른 구성들이 사용될 수도 있다. 또한, 다수의 RSD5 팬들 (712), 또는 다른 냉각 장치들이 기판을 따라 분포되거나, 그 밖의 장소에 배치됨으로써 LED 어레이들 (708) 을 냉각시킬 수도 있다. 2 개의 전기 콘택트 714' 및 714" 가 한쪽 캡 (706a) 으로부터 연장하고, 2 개의 전기 콘택트 716' 및 716" 가 다른쪽 캡 (706b) 으로부터 연장된다. 전기 콘택트의 배열은 LED 램프가 종래의 형광 램프들에 대한 직접 대체로서 기능하는 것을 가능하게 한다.
LED 어레이 (708) 와 팬 (712) 사이에는 임의 쌍의 전기 콘택트들을 통하여 전력이 공급될 수 있다. 예를 들면, 한쪽 캡 (706a) 상의 전기 콘택트들 (714') 중의 하나가 전압 소스 (voltage source) 에 접속될 수 있고, 다른쪽 캡 (706b) 상의 전기 콘택트들 (716') 중의 하나는 전압 리턴 (voltage return) 에 접속될 수 있다. 더 높은 전류 응용에서, 전압 소스는 한쪽 캡 (706a) 으로부터 연장하는 전기 콘택트 714' 및 714" 모두에 접속될 수 있고, 전압 리턴은 다른쪽 캡 (706b) 으로부터 연장하는 전기 콘택트 716' 및 716" 모두에 접속될 수 있다. AC-DC 컨버터 (미도시) 및 드라이버 (미도시) 가 DC 전압을 생성하고 LED 어레이 (708) 및 팬 (712) 을 구동하기 위해 이용될 수 있다. AC-DC 컨버터 및 드라이버가 기판 (610) 상에 탑재되거나 또는 LED 램프 (700) 의 다른 장소에 배치될 수도 있다. 다르게는, AC-DC 컨버터 및/또는 드라이버가 램프의 바깥쪽, 조명 기구의 안쪽이나 바깥쪽 중의 어느 곳에 탑재될 수도 있다.
당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 본 발명에 대한 다양한 양태들이 제공되었다. 본 명세서를 통해 제시된 양태들에 대한 다양한 변형은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 개시된 개념들은 유리 인클로저 (enclosure) 와 베이스의 직경 또는 형상 그리고 램프 상의 전기 콘택트들의 배열에 관계없이, 다른 LED 램프 구성에 확장될 수도 있다. 예를 들면, 일반적으로 당해 기분분야에서 A 시리즈, B 시리즈, C-7/F 시리즈, ER, G 시리즈, GT, K, P-25/PS-35 시리즈, BR 시리즈, MR 시리즈, AR 시리즈, R 시리즈, RP-11/S 시리즈, PAR 시리즈, 리니어 (Linear) 시리즈, 및 T 시리즈; ED17, ET, ET-18, ET23.5, E-25, BT-28, BT-37, BT-56로 지칭되는 전구 형체에 대해 이들 개념이 적용될 수도 있다. 또한, 이들 개념은 일반적으로 당해 기술분야에서 미니어처 (miniature) 칸델라 스크류 베이스 E10 및 E11, 칸델라 스크류 베이스 E12, 중간 (intermediate) 칸델라 스크류 베이스 E17, 미디엄 (medium) 스크류 베이스 E26, E26D, E27 및 E27D, 모굴 (mogul) 스크류 베이스 E39, 모굴 Pf P40s, 미디엄 스커트 (medium skirt) E26/50x39, 칸델라 DC 베이 (candela DC bay), 칸델라 SC 베이 (candela SC bay) B15, BA15D, BA15S, D.C. 바요넷 (Bayonet), 2-러그 (lug) 슬리브 (sleeve) B22d, 3-러그 슬리브 B22-3, 미디엄 Pf P28s, 모굴 바이-포스트(bi-post) G38, 베이스 (base) RSC, 나사 단자, 디스크 베이스 (disc base), 싱글 콘택트 (single contact), 미디엄 바이-포스트 (bi-post), 모굴 엔드 프롱 (mogul end prong), 스페이드 커넥터 (spade connector), 모굴 프리포커스 (pre-focus) 및 익스터널 (external) 모굴 엔드 프롱; 어드미디엄 스커티드 (admedium skirted), 미디엄 스커티드, 포지션-오리엔티드 (position-oriented) 모굴, BY 22 D, Fc2, 세라믹 스페이드 시리즈 (ceramic spade series)(J,G,R), RRSC, RSC; 싱글 핀 시리즈 (single pin series), 바이-핀 시리즈 (bi-pin series), G, GX, 2G 시리즈로 지칭되는, 기본 사이즈들에 대해 적용될 수도 있다. 따라서, 본 청구항들은 본 명세서의 여러 양태들로 한정될 것을 의도하는 것이 아니며, 본 청구항의 언어와 일치하는 전체 범위에 따른다. 당업자에게 공지되어 있거나 장차 공지될 본 명세서를 통해 설명된 다양한 양태들의 엘리먼트들에 대한 모든 구조상 및 기능상 등가물은 참조에 의해 본 명세서에 명백히 포함되며 청구항들에 의해 포함되는 것을 의도한다. 또한, 본 명세서에 개시되지 않은 사항은 그러한 개시가 청구항에서 명백하게 언급되어 있는지 여부에 관계없이 공지된 것으로 간주된다. 청구항 엘리먼트가 "~를 위한 수단"이라는 표현을 사용하여 명백히 기재되지 않거나, 방법 청구항의 경우에, 청구항 엘리먼트가 "~을 위한 단계"라는 표현을 사용하여 기재되지 않으면, 35 U.S.C. §112의 제 6항에 의해 해석되어서는 안 된다.

Claims (51)

  1. 투명부를 가진 하우징;
    상기 투명부를 통해 광을 방출하기 위해 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 LED; 및
    상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 상기 하우징 내에 배치된 팬을 포함하는, 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 형광체 (phosphor) 를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED의 각각은 상기 형광체를 통해 광을 방출하도록 배열된, 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 층을 포함하는, 발광 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    캐비티 (cavity) 를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 형광체는 상기 캐비티 내에 존재하는, 발광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅 (mating) 하도록 구성된 베이스를 더 포함하는, 발광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명부는 상기 베이스로부터 연장되고,
    상기 투명부는 상기 베이스의 직경 보다 더 큰 최대 직경을 가지는, 발광 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명부는 상기 베이스로부터 연장되는 넥 (neck) 부분과 상기 넥 부분으로부터 연장되는 실질적으로 구형인 (spherical) 부분을 포함하는, 발광 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 적어도 하나의 LED에 커플링된 전기 콘택트들을 포함하는, 발광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 램프 소켓과 기계적으로 메이팅하도록 구성된 캡 (cap) 을 포함하고, 상기 캡은 상기 전기 콘택트들 중의 하나를 포함하는, 발광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 전기 콘택트들 중 다른 하나를 구비한 팁 (tip) 을 더 포함하는, 발광 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 램프 소켓과 기계적으로 메이팅하도록 구성된 나사 캡 (screw cap) 을 포함하는, 발광 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 팬은 상기 적어도 하나의 LED와 상기 베이스의 사이에 배치된, 발광 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    베이스, 및 상기 베이스와 상기 하우징의 상기 투명부 사이의 플레이트를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 LED는 상기 플레이트에 의해 지지되는, 발광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 베이스는 전기 콘택트들을 포함하고, 또한 상기 플레이트는 상기 적어도 하나의 LED에 상기 전기 콘택트들을 커플링하기 위한 피드스루 (feedthrough) 를 제공하는, 발광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 복수의 중공 스탠드오프들 (standoffs) 에 의해 상기 플레이트에 의해 지지되고, 또한 상기 적어도 하나의 LED는 상기 전기 콘택트들에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 와이어들 중의 적어도 하나의 각각은 상기 스탠드오프들 중의 하나를 통하여 라우팅 (routing) 되는, 발광 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 상기 전기 콘택트들에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 LED는 상기 와이어들 중의 적어도 하나에 의해 상기 플레이트에 의해 지지되는, 발광 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 2 개의 캡들을 더 포함하고, 상기 2 개의 캡들의 각각은 적어도 하나의 전기 콘택트를 구비하고, 상기 투명부는 상기 2 개의 캡들 사이에서 연장되는 튜브 형상을 포함하는, 발광 장치.
  19. 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 LED;
    상기 적어도 하나의 LED에 의해 방출된 상기 광을 투과시키기 위한 수단을 가진 하우징; 및
    상기 하우징 내에 배치되어 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위한 수단을 포함하는, 발광 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 발광 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 제 1 파장에서 광을 방출하고,
    상기 발광 장치는 상기 적어도 하나의 LED에 의해 방출된 상기 광을 제 2 파장으로 변환하기 위한 수단을 더 포함하는, 발광 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 광을 제 2 파장으로 변환하기 위한 수단은 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 (phosphor) 층을 포함하는, 발광 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED를 포함하는 캐비티 (cavity) 를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 광을 제 2 파장으로 변환하기 위한 수단은 상기 캐비티 내에 형광체를 포함하는, 발광 장치.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 하우징은 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅 (mating) 하기 위한 수단을 더 포함하는, 발광 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 광을 투과시키기 위한 수단은 상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단으로부터 연장되고,
    상기 광을 투과시키기 위한 수단은 상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅 (mating) 하기 위한 수단의 직경 보다 더 큰 최대 직경을 가지는, 발광 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 광을 투과시키기 위한 수단은 상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단으로부터 연장되는 넥 (neck) 부분, 및 상기 넥 부분으로부터 연장되는 실질적으로 구형인 (spherical) 부분을 포함하는, 발광 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단은 상기 적어도 하나의 LED에 커플링된 전기 콘택트들을 포함하는, 발광 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단은 상기 램프 소켓과 기계적으로 메이팅하도록 구성된 캡 (cap) 을 포함하고, 상기 캡은 상기 전기 콘택트들 중의 하나를 포함하는, 발광 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단은 상기 전기 콘택트들 중 다른 하나를 구비한 팁 (tip) 을 더 포함하는, 발광 장치.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단은 상기 램프 소켓과 기계적으로 메이팅하도록 구성된 나사 캡 (screw cap) 을 포함하는, 발광 장치.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위한 수단은 상기 적어도 하나의 LED와 상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단 사이에 배치되는, 발광 장치.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅하기 위한 수단은 2 개의 캡들을 포함하고, 상기 2 개의 캡들의 각각은 적어도 하나의 전기 콘택트를 구비하고, 상기 광을 투과시키기 위한 수단은 상기 2 개의 캡들 사이에서 연장되는 튜브 형상을 포함하는, 발광 장치.
  33. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED를 지지하기 위한 수단을 더 포함하는, 발광 장치.
  34. 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 LED;
    상기 적어도 하나의 LED를 포함하는 하우징으로서, 상기 적어도 하나의 LED로부터 방출된 상기 광을 투과시키기 위해 배치된 투명부를 포함하는, 상기 하우징; 및
    상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 상기 하우징 내에 배치된 팬을 포함하는, 발광 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 발광 장치.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 형광체 (phosphor) 를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED의 각각은 상기 형광체를 통하여 광을 방출하도록 배열된, 발광 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 층을 포함하는, 발광 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    캐비티 (cavity) 를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 형광체는 상기 캐비티 내에 존재하는, 발광 장치.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 하우징은 램프 소켓과 전기적으로 및 기계적으로 메이팅 (mating) 하도록 구성된 베이스를 더 포함하는, 발광 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 투명부는 상기 베이스로부터 연장되고,
    상기 투명부는 상기 베이스의 직경 보다 더 큰 최대 직경을 가지는, 발광 장치.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 투명부는 상기 베이스로부터 연장되는 넥 (neck) 부분과 상기 넥 부분으로부터 연장되는 실질적으로 구형인 (spherical) 부분을 포함하는, 발광 장치.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 적어도 하나의 LED에 커플링된 전기 콘택트들을 포함하는, 발광 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 램프 소켓과 기계적으로 메이팅하도록 구성된 캡 (cap) 을 포함하고, 상기 캡은 상기 전기 콘택트들 중의 하나를 포함하는, 발광 장치.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 전기 콘택트들 중의 다른 하나를 구비한 팁 (tip) 을 더 포함하는, 발광 장치.
  45. 제 39 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 램프 소켓과 기계적으로 메이팅하도록 구성된 나사 캡 (screw cap) 을 포함하는, 발광 장치.
  46. 제 39 항에 있어서,
    상기 팬은 상기 적어도 하나의 LED와 상기 베이스의 사이에 배치된, 발광 장치.
  47. 제 34 항에 있어서,
    베이스 및 상기 베이스와 상기 하우징의 상기 투명부 사이의 플레이트를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 LED는 상기 플레이트에 의해 지지되는, 발광 장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 베이스는 전기 콘택트들을 포함하고, 또한 상기 플레이트는 상기 적어도 하나의 LED에 상기 전기 콘택트들을 커플링하기 위한 피드스루 (feedthrough) 를 제공하는, 발광 장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 복수의 중공 스탠드오프들 (standoffs) 에 의해 상기 플레이트에 의해 지지되고, 또한 상기 적어도 하나의 LED는 상기 전기 콘택트들에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 와이어들 중의 적어도 하나의 각각은 상기 스탠드오프들 중의 하나를 통하여 라우팅 (routing) 되는, 발광 장치.
  50. 제 48 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 상기 전기 콘택트들에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 LED는 상기 와이어들 중의 적어도 하나에 의해 상기 플레이트에 의해 지지되는, 발광 장치.
  51. 제 34 항에 있어서,
    상기 하우징은 2 개의 캡들을 더 포함하고, 상기 2 개의 캡들의 각각은 적어도 하나의 전기 콘택트를 구비하고, 상기 투명부는 상기 2 개의 캡들 사이에서 연장되는 튜브 형상을 포함하는, 발광 장치.
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