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KR101361883B1 - 고상 발광 타일들 - Google Patents

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KR101361883B1
KR101361883B1 KR1020087012021A KR20087012021A KR101361883B1 KR 101361883 B1 KR101361883 B1 KR 101361883B1 KR 1020087012021 A KR1020087012021 A KR 1020087012021A KR 20087012021 A KR20087012021 A KR 20087012021A KR 101361883 B1 KR101361883 B1 KR 101361883B1
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leds
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strings
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KR1020087012021A
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제랄드 에이치. 네글리
폴 이. 심스
반 피. 로
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크리 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

고상 발광 타일(10)은 평면 표면을 가지는 기판을 포함한다. 기판 상에 복수의 제1 고상 발광 소자들(LED)이 위치한다. 복수의 제1 LED들(19)은, 타일의 제1 단부에서 애노드 콘택(22) 및 타일의 제2 단부에서 캐소드 콘택(24)을 가지는 제1 색상의 LED들의 제1 스트링을 형성하기 위하여, 직렬로 연결된다. 기판 상에 복수의 제2 LED들이 위치한다. 복수의 제2 LED들(21)은, 타일의 제1 단부에서 캐소드 콘택(28)을 가지고 타일의 제2 단부에서 애노드 콘택(26)을 가지는 제1 색상의 LED들의 제2 스트링을 형성하기 위하여, 직렬로 연결된다.
발광 소자(LED), 고상 발광 타일, 애노드 콘택, 캐소드 콘택, 스트링

Description

고상 발광 타일들{Tiles for solid state lighting}
본 발명을 고상 발광에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고상 발광 유니트들을 위한 구성요소들에 관한 것이다.
(관계 출원들과의 상호참조)
본 출원은 2005년 11월 18일 출원된 미국임시특허출원번호 제60/738,305호의 "LED 백라이트 모듈들의 상호 연결과 집적을 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR INTERCONNECTION AND INTEGRATION OF LED BACKLIGHTING MODULES)" 및 2005년 12월 9일 출원된 미국임시특허출원번호 제60/749,133호의 "고상 백라이트 유니트 어셈블리 및 방법(SOLID STATE BACKLIGHTING UNIT ASSEMBLY AND METHODS)"에 의거한 이익 및 우선권을 주장하며, 이들에 개시된 내용들은 전체로서 설명하는 바와 같이 본 명세서에서 참조로서 결합된다.
고상 발광 패널들은 디스플레이들을 위한 고상 백라이트 유니트, 일반 조명을 위한 발광 패널, 신호를 위하거나 및/또는 다른 목적을 위한 백라이트들로서 사용될 수 있다. LCD 디스플레이들을 위한 고상 백라이트 유니트들은 LCD 화면의 후측에 배열된 분리된 광원들의 2차원 배열을 통상적으로 포함할 수 있다. 분리된 광원들은, 총천연색 LCD 디스플레이와 같은 LCD 디스플레이를 조명하기 위하여 사용될 수 있는 흰색 또는 흰색에 근접한 색상을 가지는 광을 발생할 수 있다. LCD 디스플레이가 균일한 색상 및/또는 강도(intensity)를 가지고 화면 상에 영상을 디스플레이 하기 위하여, 백라이트 유니트가 색상 및 강도에서 공간적으로 균일한 광을 LCD 화면에 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 백라이트 유니트 내에서 분리된 광원들이 서로 이격될 수 있으므로 어려울 수 있다. 특히, 고상 광원들의 휘도가 증가됨에 따라, 예를 들어, 열 방산을 감소시키고 및/또는 디스플레이의 효율을 증가시키기 위하여, 광원 사이의 피치를 점점 더 증가시켜 광원들을 배열하는 것이 바람직할 수 있다.
고상 발광 소자들의 배열들을 포함하는 고상 발광 유니트들이 일반 조명으로 사용되는 경우에, 색상 균일성, 효율 및/또는 열 방산과 관련된 유사한 문제들이 발생할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 고상 발광 타일은, 평면 표면을 가지는 기판을 포함한다. 상기 기판 상에 복수의 제1 고상(solid state) 발광 소자들(light emitting device, LED)이 위치한다. 상기 복수의 제1 LED들은, 상기 타일의 제1 단부에서 애노드 콘택을 가지고 상기 타일의 제2 단부에서 캐소드 콘택을 가지는 제1 색상의 상기 LED들의 제1 스트링을 형성하기 위하여, 직렬로 연결된다. 상기 기판 상에 복수의 제2 LED들이 위치한다. 상기 복수의 제2 LED들은, 상기 타일의 상기 제1 단부에서 캐소드 콘택을 가지고 상기 타일의 상기 제2 단부에서 애노드 콘택을 가지는 상기 제1 색상의 상기 LED들의 제2 스트링을 형성하기 위하여, 직렬로 연결된다.
상기 고상 발광 타일은, 상기 제1 스트링과 상기 제2 스트링이 상기 타일의 상기 제1 단부 상에 애노드 콘택 및 캐소드 콘택을 가지는 단일 스트링을 형성하기 위하여, 상기 제1 스트링의 상기 캐소드 콘택과 상기 제2 스트링의 상기 애노드 콘택을 전기적으로 연결하는 루프백 커넥터(loopback connector)를 더 포함할 수 있다.
상기 고상 발광 소자들은 복수의 클러스터들로 배열된 고상 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 상기 클러스터들 각각은 적어도 두 개의 다른 색상들을 방출하도록 구성된 고상 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 상기 클러스터들 각각은 기판 및 상기 기판 상에 실장된 복수의 LED 칩들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 클러스터들 각각은, 상기 기판 상의 트레이스들 각각 상에 실장된 복수의 LED 칩들 및 상기 복수의 LED 칩들 상의 엔캡슐런트 물질을 포함할 수 있다. 상기 기판은 FR-4 인쇄회로기판(PCB) 및/또는 금속 코어 PCB를 포함할 수 있다.
상기 고상 발광 타일은, 직렬 연결된 LED들의 복수의 제1 스트링들 및 직렬 연결된 LED들의 복수의 제2 스트링들을 포함할 수 있고, 상기 제1 스트링들 각각은 상기 타일의 제1 단부에서 애노드 콘택 및 상기 제1 단부와 대향하는 상기 타일의 제2 단부에서 캐소드 콘택을 가지고, 상기 제2 스트링들 각각은 상기 타일의 제2 단부에서 애노드 콘택 및 상기 타일의 제1 단부에서 캐소드 콘택을 가진다. 상기 제1 스트링들 중 적어도 하나 및 상기 제2 스트링들 중 적어도 하나는 한 쌍의 인접한 LED들 사이에 전기적 테스트 패드들을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 스트링들 및 상기 복수의 제2 스트링들 각각은, 에너지를 받을 때 제1 파장을 가지는 광을 방출하도록 구성된 LED들의 제1 색상 스트링 및 에너지를 받을 때 제2 파장을 가지는 광을 방출하도록 구성된 LED들의 제2 색상 스트링을 포함할 수 있다.
상기 타일은 중심 장축(longitudinal center axis)을 가질 수 있고, 상기 복수의 제1 스트링들 및 상기 복수의 제2 스트링들은 상기 중심 장축에 대하여 일반적으로 평행할 수 있다. 상기 복수의 제1 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택들과 상기 캐소드 콘택들 및 상기 복수의 제2 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택들 및 상기 캐소드 콘택들은, 상기 복수의 제1 스트링들의 상기 제2 색상 스트링의 상기 애노드 콘택들과 상기 캐소드 콘택들 및 상기 복수의 제2 스트링들의 상기 제2 색상 스트링의 상기 애노드 콘택들 및 상기 캐소드 콘택들에 비하여, 상기 타일의 상기 중심 장축에 인접하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 이해를 제공하기 위하여 포함되고, 본 명세서에 결합되고, 또한 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 특정한 실시예(들)을 도시한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 고상 발광 유니트를 위한 타일을 도시하는 평면도이다..
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 고상 발광 유니트를 위한 고상 광원을 도시하는 평면도이다..
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 타일 상의 광원들의 전기적 상호 연결을 도시하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 루프백 커넥터(loopback connector)를 포함하는 타일을 도시하는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 도시되어 있는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 본 기술분야의 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 제1 요소는 제2 요소를 지칭할 수 있고, 또한 이와 유사하게 제2 요소는 제1 요소를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 또는 그 이상의 모든 조합 을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprises, includes)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 및/또는 요소의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
정의되지 않은 경우에는, 본 명세서에 사용되는 모든 용어들(기술적 과학적 용어들을 포함함)은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 사용되는 용어들은 본 명세서 및 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 더 해석될 수 있으며, 본 명세서에 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 또는 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다고 이해할 수 있다.
층, 영역, 또는 기판등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상에" 위치하거나 또는 "상으로" 연장된다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 상에 위치하거나, 또는 상으로 연장되거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치하거나 또는 " 직접적으로 상으로" 연장된다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다 고 해석된다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소와 "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
"아래의" 또는 "위의" 또는 "상의" 또는 "하의" 또는 "수평의" 또는 "수직의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소, 층, 또는 영역에 대한 어떤 요소, 층, 또는 영역의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면들에서 도해된 방위에 추가하여 소자의 다른 방위들을 포함하도록 의도된 것으로 해석될 수 있다.
도 1을 참조하면, 고상 발광 유니트 내에 사용을 위한 고상 발광 타일(10)은 규칙적이거나 및/또는 비규칙적인 2차원 배열로 배열된 많은 고상 발광 요소 클러스터들(clusters, 12)을 그 상에 포함할 수 있다. 타일(10)은, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 회로 요소들이 그 상에 실장될 수 있는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 특히, 타일(10)은 금속 코어(metal core) PCB (MCPCB)를 포함할 수 있고, 상기 금속 코어 PCB는 패턴된 금속 트레이스들(13)이 그 상에 형성될 수 있는 폴리머 코팅을 그 상에 가지는 금속 코어를 포함한다. 상기 MCPCB 물질, 및 이와 유사한 물질은, 예를 들어, 베르그퀘스트사(The Bergquist Company)로부터 상업적으로 얻을 수 있다. 상기 PCB는 무거운 클래딩(heavy clad) (4 온즈 구리 또는 그 이상) 및/또는 열 비아들(thermal vias)을 가지는 종래의 FR-4 PCB 물질을 포함할 수 있다. 상기 MCPCB 물질은 종래의 PCB 물질과 비교하여 개선된 열 특성을 제공할 수 있다. 그러나, 상기 MCPCB 물질은 또한 금속 코어를 포함하지 않는 종래의 PCB 물질에 비하여 더 무거울 수 있다.
도 1에 도시된 실시예들에 있어서, 발광 요소 클러스터들(12)은 클러스터 당 세 개의 고상 발광 소자들의 다중칩 클러스터들이다. 타일(10)에서, 네 개의 발광 요소 클러스터들(12)은 제1 경로(19)에서 직렬로 배열되고, 반면 네 개의 발광 요소 클러스터들(12)은 제2 경로(21)에서 직렬로 배열된다. 제1 경로(19)의 발광 요소 클러스터들(12)은, 예를 들어, 전기적 트레이스들(13)을 통하여, 타일(10)의 제1 단부(10A)에 배열된 세 개의 애노드 콘택들(22)의 세트 및 타일(10)의 제2 단부(10B)에 배열된 세 개의 캐소드 콘택들(24)의 세트와 연결된다. 제2 경로(21)의 발광 요소 클러스터들(12)은 타일(10)의 제2 단부(10B)에 배열된 세 개의 애노드 콘택들(26)의 세트 및 타일(10)의 제1 단부(10A)에 배열된 세 개의 캐소드 콘택들(28)의 세트와 연결된다. 타일(10)은 발광 요소 클러스터들(12) 사이에 전기적 테스트 패드들(15)을 더 포함할 수 있다. 전기적 테스트 패드들(15)은 발광 요소 클러스터들(12)의 발광 소자들의 개별적인 테스트를 허용하도록 구성된다.
에지 커넥터(edge connector)(미도시)의 연결을 위하고 또한 상기 에지 커넥터의 부정확한 설치를 방지하기 위하여, 타일(10) 내에 정렬 노치(29)가 제공될 수 있다. 또한, 타일(10)과 타일(10)이 그 상에 실장되는 지지 부재(미도시)의 나사들 사이의 접촉을 방지하기 위하여, 타일들(10)의 구석들에 노치들(33)이 제공될 수 있다. 타일(10)은 자동화된 제조 단계들 중에 타일(10)을 이동하기 위하여 사용될 수 있는 하나 또는 그 이상의 자동화 인덱싱 홀들(automation indexing holes)을 더 포함할 수 있다.
고상 발광 요소 클러스터들(12)은 유기 및/또는 무기 발광 소자들을 포함할 수 있다. 고전력 조명 어플리케이션들을 위한 고상 발광 요소 클러스터(12)의 예가 도 2에 도시되어 있다. 고상 발광 요소 클러스터(12)는 복수의 LED 칩들(16)이 그 상에 실장된 캐리어 기판(13)을 포함하는 패키지되고 분리된 전기적 구성요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 고상 발광 요소 클러스터들(12)은, 타일(10)의 표면 상에 전기적 트레이스들 상에 직접적으로 실장된 LED 칩들(16)을 포함할 수 있고, 다중칩 모듈(multi-chip module), 또는 칩-온-보드(chip-on-board) 어셈블리를 형성한다.
LED 칩들(16)은 적어도 적색 LED(16R), 녹색 LED(16G), 및 청색 LED(16B)을 포함할 수 있다. 상기 청색 및/또는 녹색 LED들은, 본 발명의 양도인인 크리사(Cree, Inc.)로부터 얻을 수 있는 InGaN-계 청색 및/또는 녹색 LED 칩들을 포함할 수 있다. 상기 적색 LED들은, 예를 들어, 에피스타사(Epistar), 오슬람사(Osram) 또는 다른 회사들로부터 얻을 수 있는 AlInGaP LED 칩들일 수 있다. 발광 소자(12)는 더 녹색의 광이 가능하도록 추가적인 녹색 LED를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, LED들(16)은 약 900 μm 또는 그 이상의 모서리 길이를 가지는 정사각형 또는 직사각형 주위를 가질 수 있다(즉 "파워(power) 칩들"로 지칭됨). 그러나, 다른 실시예들에 있어서, LED 칩들(16)은 500 μm 또는 그 이하의 모서리 길이를 가질 수 있다(즉, "작은(small) 칩들"로 지칭됨). 특히, 작은 LED 칩들은 파워 칩들에 비하여 더 우수한 전기적 변환 효율을 가지고 동작될 수 있다. 예를 들어, 500 μm 미만 및 260 μm 정도로 작은 최대 모서리 치수를 가지는 녹색 LED 칩들은 900 μm 칩들에 비하여 일반적으로 더 우수한 전기적 변환 효율을 가져서, 방산된 전력의 와트(Watt) 당 55 루멘(lumens)의 광속(luminous flux)을 통상 형성하고, 최대 방산된 전력의 와트 당 90 루멘의 광속을 형성할 수 있다고 일반적으로 알려져 있다.
도 2에 더 도시된 바와 같이, LED들(16)은 엔캡슐런트 돔(dome)(14)에 의하여 덮일 수 있고, 엔캡슐런트 돔(14)은 원하는 방출 패턴, 색상 및/또는 강도를 구현하기 위하여, 투명하거나 및/또는 광산란 입자들(light scattering particles), 인광체들(phosphors), 및/또는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 큐어링가능한 에폭시 레진(curable epoxy resin)을 포함할 수 있는 엔캡슐런트 돔(14)은 LED들(16)의 기계적 및/또는 환경적 방어를 제공할 수 있다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 발광 요소 클러스터(12)는, LED들(16)을 둘러싸는 반사컵(reflector cup), LED들(16) 상에 실장된 렌즈, 상기 발광 소자로부터 열을 제거하는 하나 또는 그 이상의 히트 싱크들, 정전기적 방전 방어 칩(electrostatic discharge protection chip), 및/또는 다른 요소들을 더 포함할 수 있다.
도 3의 개략적인 회로도에 도시된 바와 같이, 타일(10) 내의 발광 요소 클러스터들(12)의 LED 칩들(16)은 전기적으로 상호연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스트링(30B)을 형성하기 위하여 제1 경로(19) 내에 청색 LED들(16B)이 직렬로 연결되도록, LED들(16)이 상호 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 스트링(30G)을 형성하기 위하여, 제1 경로(19)의 녹색 LED들(16G)이 직렬로 연결될 수 있다. 스트링(30R)을 형성하기 위하여, 적색 LED들(16R)이 직렬로 연결될 수 있다. 스트링들(30R, 30G, 30B) 각각은 타일(10)의 제1 단부에 배열된 각각의 애노드 콘택(22R, 22G, 22B) 및 타일(10)의 제2 단부에 배열된 각각의 캐소드 콘택(24)에 연결될 수 있다.
스트링(30R, 30G, 30B)은 제1 경로(19) 내의 상응하는 LED들의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스트링(30B)은 제1 경로(19) 내의 발광 요소 클러스터들(12) 모두로부터 청색 LED들(16B) 모두를 포함할 수 있다. 또한, 스트링(30R, 30G, 30B)은 제1 경로(19) 내에 상응하는 LED들의 서브셋(subset) 만을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 경로(19)는 타일(10) 상에 평행하게 배열된 세 개의 스트링들(30R, 30G, 30B)을 포함할 수 있다.
타일(10) 상의 제2 경로(21)는 평행하게 배열된 세 개의 스트링들(31R, 31G, 31B)을 포함할 수 있다. 스트링들(31R, 31G, 31B)은 타일(10)의 상기 제2 단부에 배열된 애노드 콘택들(26R, 26G, 26B) 및 타일(10)의 상기 제1 단부에 배열된 캐소드 콘택들(28R, 28G, 28B)과 각각 연결될 수 있다.,
제1 군의 스트링들(30R, 30G, 30B)은, 타일(10)의 제1 단부(10A)에 일반적으로 인접한 애노드 콘택들(22R, 22G, 22B) 및 타일(10)의 제2 단부(10B)에 일반적으로 인접한 캐소드 콘택들(24R, 24G, 24B)을 가질 수 있다. 제2 군의 스트링들(31R, 31G, 31B)은, 타일(10)의 제2 단부(10B)에 일반적으로 인접한 애노드 콘택들(26R, 26G, 26B) 및 타일(10)의 제1 단부(10A)에 일반적으로 인접한 캐소드 콘택들(28R, 28G, 28B)을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 타일(10)은 중심 장축(longitudinal center axis, 17)을 가질 수 있고, 상기 제1 군의 스트링들(30R, 30G, 30B) 및 상기 제2 군의 스트링들(31R, 31G, 31B)은 중심 장축(17)에 일반적으로 평행할 수 있다.
상기 제1 군의 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택들 및 상기 캐소드 콘택들과 상기 제2 군의 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택들 및 상기 캐소드 콘택들은, 상기 제1 및 제2 군의 스트링들의 상기 제2 및/또는 제3 색상 스트링들의 애노드 콘택들 및 캐소드 콘택들에 비하여, 타일(10)의 중심 장축(17)에 더 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 청색 스트링들(30B, 31B)의 애노드 콘택들 및 캐소드 콘택들(22B, 24B, 26B, 28B)은, 녹색 스트링들(30G, 31G)의 애노드 콘택들 및 캐소드 콘택들(22G, 24G, 26G, 28G)에 비하여 중심 장축(17)에 더 인접하여 배치될 수 있다. 이와 유사하게, 녹색 스트링들(30G, 31G)의 애노드 콘택들 및 캐소드 콘택들(22G, 24G, 26G, 28G)은, 적색 스트링들(30R, 31R)의 애노드 콘택들 및 캐소드 콘택들(22R, 24R, 26R, 28R)에 비하여, 중심 장축(17)에 더 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제1 군의 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 캐소드 콘택 및 상기 제2 군의 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택은, 상기 제1 군의 스트링들의 제2 색상 스트링의 캐소드 콘택 및 상기 제2 군의 스트링들의 상기 제2 색상 스트링의 애노드 콘택으로부터, 타일(10)의 중심 장축(17)에 평행한 방향으로 오프셋(offset)될 수 있다. 특히, 상기 제1 군의 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 캐소드 콘택 및 상기 제2 군의 스트링들의 상기 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택은, 상기 제1 군의 스트링들의 상기 제2 색상 스트링의 상기 캐소드 콘택 및 상기 제2 군의 스트링들의 상기 제2 색상 스트링의 상기 애노드 콘택에 비하여, 타일(10)의 단부(10A, 10B)로부터 더 이격되어 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 청색 스트링(30B)의 캐소드 콘택(24B) 및 청색 스트링(31B)의 애노드 콘택(26B)은, 녹색 스트링(30G)의 캐소드 콘택(24G) 및 녹색 스트링(31G)의 애노드 콘택(26G)에 비하여, 타일(10)의 단부(10B)로부터 더 멀리 배치된다. 예를 들어, 와이어 루프들(wire loops)을 이용하여 루프백 커넥터 (loopback connector)를 형성하기 위하여, 타일(10)의 단부(10B)로부터 상기 콘택들을 엇갈리게 하여(staggering), 각각의 스트링들의 콘택들의 연결을 용이하게 할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예들이, 경로(19, 21) 당 적어도 세 개의 LED들(16)의 스트링들을 형성하기 위하여, 전기적으로 연결된 클러스터(12) 당 세 개의 LED 칩들(16)을 포함한다고 하여도, 발광 소자(12) 당 세 개보다 많은 및/또는 세 개보다 적은 LED 칩들(16)이 제공될 수 있고, 타일(10) 상의 경로(19, 21) 당 세 개보다 많은 및/또는 세 개보다 적은 LED 스트링들이 제공될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 클러스터(12)는 두 개의 녹색 LED 칩들(16G)을 포함할 수 있고, 이러한 경우에는 상기 LED들은 경로(19, 21) 당 네 개의 스트링들을 형성하도록 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 클러스터(12) 당 두 개의 녹색 LED 칩들을 포함하는 일부 실시예들에 있어서, 클러스터(12) 내의 상기 두 개의 녹색 LED 칩들은 서로 직렬로 연결될 수 있고, 이러한 경우에는 경로(19, 21) 당 상기 녹색 LED 칩들의 단일 스트링 만일 수 있다. 또한, 타일(10)은 복수의 경로(19, 21) 대신에 단지 하나의 경로(19) 및/또는 두 개의 경로(19, 21)에 비하여 많은 경로가 단일 타일(10) 상에 제공될 수 있다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 타일(10)의 제1 경로(19)의 캐소드 콘택들(24)은 루프백 커넥터(35)에 의하여 타일(10)의 제2 경로(21)의 애노드 콘택들(26)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 루프백 커넥터(35)는 타일(10)의 제1 경로(19)의 적색 LED 칩들(16R)의 스트링(30R)의 캐소드(24R)를 타일(10)의 제2 경로(21)의 적색 LED 칩들의 스트링(31R)의 애노드(26R)와 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 방법으로, 적색 LED 칩들(16R)의 단일 스트링을 형성하기 위하여, 제1 경로(19)의 스트링(29R)은, 루프백 커넥터(35)의 콘덕터(conductor, 35R)에 의하여 제2 경로(21)의 스트링(31R)과 직렬로 연결될 수 있다. 이와 유사한 방법으로 타일(10)의 경로들(19, 21)의 다른 스트링들이 연결될 수 있다.
루프백 커넥터(35)는 에지 커넥터(edge connector), 플렉서블 와이어링 보드(flexible wiring board), 또는 적절한 커넥터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 루프 커넥터는 타일(10) 상에/내에 형성된 인쇄된 트레이스들 및/또는 와이어 루프들을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 따른, 고상 발광 유니트 내에 사용을 위한 고상 발광 타일은 규칙적이거나 및/또는 비규칙적인 2차원 배열로 배열된 많은 고상 발광 요소 클러스터들을 그 상에 포함할 수 있다. 고상 발광 요소 클러스터들은 유기 및/또는 무기 발광 소자들을 포함할 수 있고, 고전력 조명 어플리케이션들에 응용될 수 있다. 또한, 고상 발광 요소 클러스터는 복수의 LED 칩들이 그 상에 실장된 캐리어 기판을 포함하는 패키지되고 분리된 전기적 구성요소를 포함하거나, 타일의 표면 상에 전기적 트레이스들 상에 직접적으로 실장된 LED 칩들을 포함할 수 있고, 이에 따라 다중칩 모듈(multi-chip module), 또는 칩-온-보드(chip-on-board) 어셈블리를 형성할 수 있다.

Claims (10)

  1. 고상 발광 타일(solid state lighting tile)로서,
    평탄한 표면을 갖는 기판;
    상기 기판의 제1 단부 상의 콘택 패드들의 제1 세트 및 상기 기판의 제2 단부 상의 콘택 패드들의 제2 세트 - 상기 콘택 패드들의 제1 세트는 제1 애노드 콘택, 제2 캐소드 콘택, 제3 애노드 콘택 및 제4 캐소드 콘택을 포함하며, 상기 콘택 패드들의 제2 세트는 제1 캐소드 콘택, 제2 애노드 콘택, 제3 캐소드 콘택 및 제4 애노드 콘택을 포함하며, 상기 제1 캐소드 콘택 및 상기 제2 애노드 콘택은 상기 기판의 제2 단부에 있는 상기 제3 캐소드 콘택과 상기 제4 애노드 콘택 사이에 있음 -;
    상기 기판 상의 복수의 제1 고상 LED(light emitting device) - 상기 복수의 제1 LED는 제1 색상의 LED들의 제1 스트링을 형성하기 위해 직렬로 연결되고, 상기 제1 스트링은 상기 기판의 제1 단부에 있는 상기 제1 애노드 콘택에 커플링되고 상기 기판의 제2 단부에 있는 상기 제1 캐소드 콘택에 커플링됨 -;
    상기 기판 상의 복수의 제2 LED - 상기 복수의 제2 LED는 제1 색상의 LED들의 제2 스트링을 형성하기 위해 직렬로 연결되고, 상기 제2 스트링은 상기 기판의 제1 단부에 있는 상기 제2 캐소드 콘택에 커플링되고 상기 기판의 제2 단부에 있는 상기 제2 애노드 콘택에 커플링됨 -;
    상기 기판 상의 복수의 제3 고상 LED - 상기 복수의 제3 LED는 상기 제1 색상과 다른 제2 색상의 LED들의 제3 스트링을 형성하기 위해 직렬로 연결되고, 상기 제3 스트링은 상기 기판의 제1 단부에 있는 상기 제3 애노드 콘택에 커플링되고 상기 기판의 제2 단부에 있는 상기 제3 캐소드 콘택에 커플링됨 -; 및
    상기 기판 상의 복수의 제4 LED - 상기 복수의 제4 LED는 제2 색상의 LED들의 제4 스트링을 형성하기 위해 직렬로 연결되고, 상기 제4 스트링은 상기 기판의 제1 단부에 있는 상기 제4 캐소드 콘택에 커플링되고 상기 기판의 제2 단부에 있는 상기 제4 애노드 콘택에 커플링됨 -;
    를 포함하는 고상 발광 타일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스트링과 상기 제2 스트링이 상기 기판의 제1 단부 상에 애노드 콘택 및 캐소드 콘택을 갖는 단일 스트링을 형성하도록, 상기 제1 스트링의 캐소드 콘택과 상기 제2 스트링의 애노드 콘택을 전기적으로 연결하는 루프백 커넥터(loopback connector)를 더 포함하며, 상기 루프백 커넥터는, 상기 제3 스트링 및 상기 제4 스트링이 상기 기판의 제1 단부 상에 애노드 콘택 및 캐소드 콘택을 갖는 단일 스트링을 형성하도록, 상기 제3 스트링의 캐소드 콘택을 상기 제4 스트링의 애노드 콘택에 전기적으로 연결하는 고상 발광 타일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고상 발광 소자들은 복수의 클러스터로 배열된 고상 발광 다이오드들을 포함하는 고상 발광 타일.
  4. 제3항에 있어서,
    각각의 클러스터는 적어도 2개의 다른 색상들을 방출하도록 구성된 고상 발광 다이오드들을 포함하는 고상 발광 타일.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 클러스터들의 각각의 클러스터는 기판 및 상기 기판 상에 실장된 복수의 LED 칩을 포함하는 고상 발광 타일.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 클러스터들의 각각의 클러스터는, 상기 기판 상의 각각의 트레이스들 상에 실장된 복수의 LED 칩 및 상기 복수의 LED 칩 상의 밀봉재(encapsulant material)를 포함하는 고상 발광 타일.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 FR-4 인쇄회로기판(PCB) 및 금속 코어 PCB 중 적어도 하나를 포함하는 고상 발광 타일.
  8. 고상 발광 타일로서,
    평탄한 표면, 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 기판;
    상기 기판의 제1 단부 상의 콘택 패드들의 제1 세트 및 상기 기판의 제2 단부 상의 콘택 패드들의 제2 세트 - 상기 콘택 패드들의 제1 세트는 제1 애노드 콘택, 제2 캐소드 콘택, 제3 애노드 콘택 및 제4 캐소드 콘택을 포함하며, 상기 콘택 패드들의 제2 세트는 제1 캐소드 콘택, 제2 애노드 콘택, 제3 캐소드 콘택 및 제4 애노드 콘택을 포함하며, 상기 제1 캐소드 콘택 및 상기 제2 애노드 콘택은 상기 기판의 제2 단부에서 상기 제3 캐소드 콘택과 상기 제4 애노드 콘택 사이에 있음 -;
    상기 기판의 상기 표면 상에 직렬 연결된 LED들의 복수의 제1 스트링 - 상기 제1 스트링들은 상기 기판의 제1 단부에 있는 애노드 콘택들 및 상기 기판의 제2 단부에 있는 캐소드 콘택들의 각각의 콘택들에 커플링됨 -; 및
    직렬 연결된 LED들의 복수의 제2 스트링 - 상기 제2 스트링들은 상기 기판의 제2 단부에 있는 애노드 콘택들 및 상기 기판의 제1 단부에 있는 캐소드 콘택들의 각각의 콘택들에 커플링됨 -;
    을 포함하며,
    상기 복수의 제1 스트링 및 상기 복수의 제2 스트링 각각은, 에너지를 받을 때 제1 파장을 가지는 광을 방출하도록 구성된 LED들의 제1 색상 스트링 및 에너지를 받을 때 제2 파장을 가지는 광을 방출하도록 구성된 LED들의 제2 색상 스트링을 적어도 포함하며,
    상기 복수의 제1 스트링의 상기 LED들의 제1 색상 스트링은 상기 제1 애노드 콘택과 상기 제1 캐소드 콘택 사이에 커플링되고, 상기 복수의 제2 스트링의 상기 LED들의 제1 색상 스트링은 상기 제2 애노드 콘택과 상기 제2 캐소드 콘택 사이에 커플링되고, 상기 복수의 제1 스트링의 상기 LED들의 제2 색상 스트링은 상기 제3 애노드 콘택과 상기 제3 캐소드 콘택 사이에 커플링되고, 상기 복수의 제2 스트링의 상기 LED들의 제2 색상 스트링은 상기 제4 애노드 콘택과 상기 제4 캐소드 콘택 사이에 커플링되는 고상 발광 타일.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 스트링들 중 적어도 하나 및 상기 제2 스트링들 중 적어도 하나는 한 쌍의 인접한 LED들 사이에 전기적 테스트 패드들을 포함하는 고상 발광 타일.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 제1 스트링의 상기 LED들의 제1 색상 스트링의 상기 캐소드 콘택을 상기 복수의 제2 스트링의 상기 LED들의 제1 색상 스트링의 상기 애노드 콘택에 전기적으로 연결하는 루프백 커넥터를 더 포함하며, 상기 루프백 커넥터는 상기 복수의 제1 스트링의 상기 LED들의 제2 색상 스트링의 상기 캐소드 콘택을 상기 복수의 제2 스트링의 상기 LED들의 제2 색상 스트링의 상기 애노드 콘택에 전기적으로 연결하는 고상 발광 타일.
KR1020087012021A 2005-11-18 2006-11-17 고상 발광 타일들 KR101361883B1 (ko)

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