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DE202005021952U9 - Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung - Google Patents

Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung Download PDF

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DE202005021952U9
DE202005021952U9 DE202005021952U DE202005021952U DE202005021952U9 DE 202005021952 U9 DE202005021952 U9 DE 202005021952U9 DE 202005021952 U DE202005021952 U DE 202005021952U DE 202005021952 U DE202005021952 U DE 202005021952U DE 202005021952 U9 DE202005021952 U9 DE 202005021952U9
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Abstract

Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung, umfassend eine metallische Leiterplatte beinhaltend eine metallische Basis (350), eine Isolierschicht (340) auf der metallischen Basis (350), und eine elektrische Schaltungsschicht (330) auf der Isolierschicht (340) eine lichtemittierende Vorrichtung (360), auf der metallischen Basis (350), die in einer Vielzahl, aufgebaut in entsprechenden Modulen, vorgesehen ist, eine Elektrodenschicht (320) auf der elektrischen Schaltungsschicht (330), die elektrisch mit der lichtemittierenden Vorrichtung (360) verbunden ist, eine Wärmesenke, die mittels eines Befestigungsloches mit der metallischen Basis (350) verbunden ist, und ein wärmeleitendes Material, das an einer Verbindungsfläche zwischen der metallischen Basis (350) und der Wärmesenke angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung und insbesondere ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung, das hervorragende Wärmeabstrahleigenschaften aufweist und ein frei wählbares Schaltungsdesign zum Steuern der Lichtemission eines lichtemittierenden Halbleiterbauteils ermöglicht.
  • Technischer Hintergrund
  • Im Allgemeinen ist eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, einschließlich einer LED (lichtemittierende Leuchtdiode), eine Vorrichtung bzw. ein Bauteil zum Umwandeln von elektrischen Signalen in infrarotes, sichtbares und ultraviolettes Licht, um Licht durch Verwendung der Eigenschaften eines Verbindungshalbleiters zu emittieren.
  • Bzgl. des Einsatzbereiches von LEDs werden LEDs üblicherweise für Anwendungen in Haushaltsgeräten, Fernsteuerungen, elektrischen Schilder, Anzeigevorrichtungen, einer Vielzahl von Automatisierungseinrichtungen, etc. verwendet und sind grob unterteilt in IRED (Leuchtdiode zum Emittieren von Infrarotlicht) und VLED (Leuchtdiode zum Emittieren von sichtbarem Licht). Der Aufbau der oben genannten LEDs ist für gewöhnlich wie folgt.
  • Im Allgemeinen ist bei einer blauen LED eine GaN-Schicht des N-Typs auf einem Saphir-Substrat ausgebildet, ein N-Metall ist auf einer Seite der Oberfläche GaN-Schicht des N-Typs ausgebildet und eine aktive Schicht ist an den Abschnitten, außer dem Bereich, wo das N-Metall ausgebildet ist, aufgebracht und eine GaN-Schicht des P-Typs ist auf der aktiven Schicht und ein P-Metall ist auf der GaN-Schicht des P-Typs ausgebildet. Die aktive Schicht ist eine Schicht, die Licht dadurch erzeugt, dass Löcher die durch das P-Metall fließen und Elektronen die durch das N-Metall fließen miteinander rekombiniert werden.
  • Die vorgenannte LED wird für Haushaltsgeräte, elektrische Signale und dergleichen entsprechend der Intensität der Lichtleistung verwendet. Insbesondere zeichnet sich bei LEDs der Trend ab, dass sie dünner werden, da Einrichtungen zur Übertragung von Informationen kleiner in ihrer Größe werden und peripheres Equipment, wie zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren, Geräuschfilter etc. viel kleiner werden.
  • Folglich werden lichtemittierende Vorrichtungen derart als Oberflächenmontagebauelemente (nachfolgend als SMD-Bauteil bezeichnet) ausgebildet, dass die lichtemittierende Vorrichtung direkt auf einer PCB (gedruckte Leiterplatte) montiert werden kann. Entsprechend werden LED-Lampen, die als Anzeigevorrichtung verwendet werden, auch in SMD-Art entwickelt.
  • Solch ein SMD-Bauteil kann eine vorhandene einfache Beleuchtungseinrichtung ersetzen und für leuchtende Anzeigen, Zeichenanzeigen, Bildanzeigen etc. verwendet werden, die eine Vielzahl von Farben produzieren.
  • Wie oben erläutert wird aufgrund dessen, dass der Anwendungsbereich von LEDs größer geworden ist, die gerforderte Helligkeit höher und höher, wie in Lampen, die zum täglichen Gebrauch verwendet werden, Rettungssignallampen und dergleichen. Daher wurden in den letzten Jahren oft Hochleistungs-LEDs verwendet.
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Aufbaus eines Gehäuses für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • Wie darin gezeigt, sind im Aufbau des Gehäuses 100 der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik Elektroden-Leiterrahmen bzw. -Laschen 130 zum Zuführen von Energie zur lichtemittierenden Vorrichtung von einer externen Leiterplatte entsprechend an einem Gehäusekörper 120 ausgebildet und angeordnet.
  • Eine Linse 110 ist auf der Oberseite des Gehäusekörpers 120 angebracht, um die Lichteffizienz des von einer LED 140 erzeugten Lichts zu erhöhen, die als lichtemittierende Vorrichtung verwendet wird.
  • Eine Baugruppe mit der darin befestigten LED 140 ist mit dem Boden des Gehäusekörpers 120 verbunden. Zuerst wird eine Reflektorschale 160 mit einer hohen Lichtreflexionsfähigkeit auf einem elektrischen Leiter 170 angeordnet. Die LED 140 wird auf einem Unterträger 150 aus Silizium mittels einer Flip-Chip-Verbindung oder einer Drahtverbindung befestigt. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist ein Reflexionsloch im Inneren des Unterträgers, durch Ätzen des Unterträgers 150, ausgebildet, wobei eine Reflexionsschicht im reflektierenden Loch vorgesehen ist, und anschließend die LED 140 darin montiert wird.
  • Wenn die LED 140 auf dem Unterträger 150 montiert ist, ist der Unterträger 150 auf der Reflektorschale 160, die auf dem Leiter 170 ausgebildet ist, montiert und dann wird ein elektrischer Verbindungsprozess mit dem Elektroden-Leiterrahmen 130 des LED-Körpers 120 ausgeführt, um Strom zuzuführen.
  • Das derart hergestellte Gehäuse der lichtemittierenden Vorrichtung 100 reflektiert das von der LED 140 erzeugte Licht an der Reflektorschale 160 und dann gibt sie das Licht nach außen über die Linse 110 ab.
  • 2 ist eine Ansicht, die mehrere Gehäuse für lichtemittierende Dioden 100A, 100B und 100C gemäß dem Stand der Technik angeordnet auf einem Schaltungssubstrat 200 zeigt.
  • Gemäß 2 sind anders wie bei dem in 1 gezeigten Gehäuse, für eine lichtemittierende Vorrichtung, mehrere LEDs 100A, 100B, 100C integral verbaut, wobei diese in den drei Farben rot, grün und blau auf entsprechenden Leiterrahmen 130A, 130B und 130C angeordnet sind, die jeweils mit dem Schaltungssubstrat 200 durch ein Lot 180 verbunden sind.
  • Jedoch hat das Gehäuse der lichtemittierenden Vorrichtung 100, welches den vorgenannten Aufbau aufweist, ein Problem dahingehend, dass wenn die Stromstärke steigt, um ein Hochleistungslicht bereitzustellen, wird, aufgrund der schlechten Wärmeabstrahleigenschaften im Gehäuse, eine hohe Temperatur erzeugt. In Fällen wo die hohe Temperatur im Gehäuse verbleibt, ohne abgestrahlt zu werden, wird der Widerstand sehr hoch wodurch sich die Lichteffizient verschlechtert.
  • Weiterhin weist das Gehäuse 100 der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik einen weiteren Nachteil auf. Da der Leiter 170, die Reflektorschale 160, und der Gehäuskörper 120 und dergleichen räumlich voneinander getrennt sind, kann, aufgrund des hohen Wärmewiderstands der Kontaktbereiche, die von der LED erzeugte Wärme nicht einfach nach außen abgeführt werden.
  • Zudem besteht eine weitere Unannehmlichkeit darin, dass nur eine LED im Gehäusekörper 120 angebracht ist. Somit müssen drei Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen in einem Satz angeordnet werden, um mit hoher Leistung weiß darzustellen. In diesem Fall gibt es einen weiteren Nachteil dadurch, dass der Aufbau des Schaltkreises für die Steuerung komplex wird und das Volumen größer wird.
  • Ferner wird durch die Vielzahl von Gehäusen für lichtemittierende Vorrichtungen 100A, 100B und 100C mit jeweils einer einzelnen Einheit, die miteinander kombiniert werden, die benötigte Oberfläche des gesamten Substrats 200 erhöht, um Elektroden von außerhalb anzuschließen, wodurch sich die Kosten für das Zusammenbauen erhöhen.
  • Zudem hat der Aufbau des Gehäuses für lichtemittierende Vorrichtungen 100 gemäß dem Stand der Technik nicht nur ein Problem im Bereich der Wärmeabstrahlung, sondern auch im Bereich des Aufbaus. Insbesondere gibt es ein Problem, da die Farben, aufgrund der Eigenschaften von RGB-Farbmischungen, nicht zu einer idealen Punktlichtquelle zusammengemischt werden können, da Luftblasen während des Vergiessens ausgebildet werden können und die Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen, mit jeweils einer einzelnen Einheit, auf einer großen Oberfläche angeordnet werden. Zudem besteht ein Problem darin, dass sich die Dicke der Linsen, die angebracht werden müssen, aufgrund der Anordnung von Elektrode, Isolierschicht, Vergussraum und LED, erhöht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehenden Probleme zu lösen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, das bzgl. der Wärmeleitfähigkeit dadurch verbessert wird, das der Aufbau, der die Wärmestrahlung von einer lichtemittierenden Vorrichtung zu einer mehrlagigen Montagestruktur hemmt, weggelassen wird, dadurch, dass die lichtemittierende Vorrichtung direkt auf einer metallischen Leiterplatte montiert wird.
  • Weiterhin ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, bei dem jedes Bauteil einer lichtemittierenden Vorrichtung in entsprechenden Modulen integriert ist und anbringbar ist und wobei eine Mehrzahl von Gehäusen für lichtemittierende Baugruppen effizient auf einer metallischen Leiterplatte anordbar sind und welches die Schaltungskonfiguration dadurch vereinfacht, dass die lichtemittierende Vorrichtung direkt auf der metallischen Leiterplatte befestigt wird.
  • Weiterhin ist es noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, das den Aufbau einer metallischen Leiterplatte und eine Vergussstruktur derart verbessert, dass die Dicke der Linsen dadurch reduziert wird, dass eine Linse zum Verteilen von Licht bereitgestellt wird, die die durch Luftblasen, die während des Vergussverfahrens erzeugt werden, verursachte Ausschussrate reduziert.
  • Technische Lösung
  • Um die oben gestellten Aufgaben zu lösen wird ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, umfassend eine metallische Basis, eine elektrische Schaltungsschicht, die auf einer Oberseite der metallischen Basis vorgesehen ist, um eine Leiterbahn bereitzustellen, eine Isolierschicht, die zwischen der metallischen Basis und der elektrischen Schaltungsschicht angeordnet ist, eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf der Oberfläche der metallischen Basis in einem freigelegten Raum, von dem die Isolierschicht entfernt ist, angebracht bzw. befestigt ist, eine Elektrodenschicht, die auf einer oberen Seite der elektrischen Schaltungsschicht vorgesehen ist und einen Verbindungsabschnitt zum elektrischen Verbinden der Elektrodenschicht und der lichtemittierenden Vorrichtung.
  • Zusätzlich wird ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, umfassend eine metallische Basis, eine elektrische Schaltungsschicht, die an einer Oberseite der metallischen Basis zum Bereitstellen einer Leiterbahn ausgebildet ist, eine lichtemittierende Vorrichtung, die in einem zweiten Bereich, der eine geringere Dicke als ein erster Bereich der metallischen Basis aufweist, befestigt ist, eine Isolierschicht, die zwischen der metallischen Basis und der elektrischen Schaltungsschicht angeordnet ist, eine Elektrodenschicht, die auf einer Oberseite der elektrischen Schaltungsschicht vorgesehen ist und einen Verbindungsabschnitt zum elektrischen Verbinden der Elektrodenschicht und der lichtemittierenden Vorrichtung.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können so viele Hochleistungslichtemittierende Vorrichtungen wie möglich in unterschiedlichen Formen auf einem begrenzten Raum innerhalb des Gehäuses bzw. der Baugruppe angeordnet werden, da Wärme, die im Inneren des Gehäuses der lichtemittierenden Vorrichtung erzeugt wird, effizient abgegeben werden kann. Dadurch kann das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung für verschieden Arten von lichtemittierenden Vorrichtungsanwendungen verwendet werden, die eine Tendenz zu verminderter Größe haben.
  • Zusätzlich können gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten reduziert und das Herstellungsverfahren vereinfacht werden. Zudem können exzellente Eigenschaften gleichermaßen in den Bereichen Wärmeabstrahlung, in der Gesamtheit der Optik betreffend Hochleistungslicht, Mechanik, Produktzuverlässigkeit etc. bereitgestellt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird zum besseren Verständnis unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
  • 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Aufbaus eines Gehäuses für lichtemittierende Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist,
  • 2 eine Ansicht ist, die ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, wobei mehrere auf einem Schaltungssubstrat angeordnet sind,
  • 3 ein Querschnitt eines Gehäuses für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
  • 4 eine Draufsicht des Gehäuses der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
  • 5 eine Querschnittsansicht ist, die einen inneren Aufbau eines Gehäuses für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 6, 7, 8 und 9 sind Ansichten, die Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen, angeordnet in einer geraden Linie, einem Kreis, einem Quadrat und einem Hexagon auf einer einzelnen metallischen Basis zeigen, und
  • 10 ist eine Detailansicht des Gehäuses für lichtemittierende Vorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angeordnet in einer geraden Reihe.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
  • Im Folgenden wird ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gehäuses für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß 3 umfasst das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Linsenabschnitt 310, eine siebgedruckte Schicht 392, eine lichtemittierende Vorrichtung 360, eine Elektrodenschicht 320, eine elektrische Schaltungsschicht 330, eine Isolierschicht 340 und eine metallische Basis 350.
  • Zunächst ist die metallische Basis 350 die unterste Schicht einer metallischen Leiterplatte und dient dazu, andere Bauteile auf ihrer oberen Schicht zu befestigen und zu unterstützen bzw. zu halten und um von der lichtemittierenden Vorrichtung 360 erzeugte Wärme zu ihrer Unterseite hin abzuführen. Die metallische Basis 350 kann mit einer Wärmesenke, die zusätzlich auf ihrer Unterseite vorgesehen ist, verbunden werden. Bevorzugt ist, dass die Wärmesenke und die metallische Basis jeweils ein Befestigungsloch aufweisen und mittels Schraubenverbindungen miteinander verbunden sind.
  • Zusätzlich kann der Wärmeabstrahleffekt erhöht bzw. maximiert werden, wenn ein wärmeleitendes Material an der Verbindungsfläche zwischen der metallischen Basis 350 und der Wärmesenke aufgebracht bzw. vorgesehen ist.
  • Die Isolierschicht 340 isoliert elektrisch zwischen der elektrischen Schaltungsschicht 330 und der metallischen Basis 350, so dass in der elektrischen Schaltungsschicht 330 fließender Strom nicht durch die metallische Basis 350 fließen kann. Dies jedoch stellt ein Hindernis für eine effiziente Wärmeabstrahlung dar, da die Isolierschicht 340 die Aufgabe der Isolation übernimmt, während sie gleichzeitig als Wärmewiderstand wirkt.
  • Daher ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Isolierschicht 340 zumindest in dem Bereich bzw. Abschnitt, wo die lichtemittierende Vorrichtung 360 angeordnet ist, entfernt. Das bedeutet, da die Elektrodenstruktur der lichtemittierenden Vorrichtung 360 nach oben ausgebildet ist, brauchen diese nur physikalisch ohne die Isolierschicht 340 verbunden werden. Um die Oberfläche in dem Bereich, wo die lichtemittierende Vorrichtung angeordnet ist, zu entfernen, kann die Isolierschicht 340 durch Fräsen oder Ätzen bearbeitet werden. Die lichtemittierende Vorrichtung 360 ist mittels eines Verbindungsmittels, wie zum Beispiel ein wärmeleitendes, härtendes Agens, verbunden wenn es auf der metallischen Basis 350 montiert ist.
  • Die elektrische Schaltungsschicht 330 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Oberseite der Isolierschicht 340 des Gehäuses der lichtemittierenden Vorrichtung aufgebracht. Da lichtemittierende Vorrichtungen 360 in entsprechenden Modulen integriert sind können sie in einer Vielzahl bereitgestellt werden. Die elektrische Schaltungsschicht 330 besteht aus einer Vielzahl von Schaltkreisen, um die lichtemittierenden Vorrichtungen 360 mit Strom zu versorgen. Ebenso wie die Isolierschicht 340 ist die elektrische Schaltungsschicht 330 in den Bereichen entfernt, wo die lichtemittierende Vorrichtung 360 angeordnet sind.
  • Wie vorstehend beschrieben ist es vorteilhaft, da die lichtemittierenden Vorrichtungen 360 in einer Vielzahl auf der metallischen Basis 350 vorgesehen sind, die elektrische Schaltungsschicht 330 wegen des Schaltungsdesigns oder der Gehäuseanwendung, als einen seriell geschalteten Schaltkreis in einem Modul auszubilden.
  • Die Elektrodenschicht 320 zum Versorgen der lichtemittierenden Vorrichtung 360 mit Strom ist an dem angrenzenden Ende der elektrischen Schaltungsschicht 330 angeordnet, von dem die Abschnitte entfernt wurden, wo die lichtemittierenden Vorrichtungen 360 angeordnet sind und mit einem Draht 390 verbunden. Demnach kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Elektrodenschicht 320 als ein Leiterrahmen bzw. eine Kontaktzunge gemäß dem Stand der Technik verstanden werden. Der Draht 390 übernimmt die Aufgabe des elektrischen Verbindens der lichtemittierenden Vorrichtung mit der Elektrodenschicht.
  • Zudem ist die Elektrodenschicht 320 im Allgemeinen aus einem Metall, wie zum Beispiel Nickel ausgebildet und eine Plattierungs- bzw. galvanische Beschichtung 322 ist auf der oberen Oberfläche davon vorgesehen, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Vorzugsweise ist die Plattierungs- bzw. galvanische Beschichtung 322 aus Gold mit einer Dicke von 0,3 mm oder mehr, wobei diese durch ein galvanisches bzw. elektrolytisches Beschichtungsverfahren aufgebracht ist. Bei einem solchen Aufbau sind die elektrische Schaltungsschicht 330 und die Elektrodenschicht 320, deren obere Oberfläche beschichtet ist, vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Summe der Dicken der beiden Schichten innerhalb von 200 mm liegt.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 360 ist mit einem lichtemittierenden Abschnitt aus einem Verbindungshalbleiter und einer Elektrode zum Anlegen von Strom ausgebildet und wenn Strom an der Elektrodenschicht 320 angelegt wird, wird die Lichtemission ausgeführt. Als lichtemittierendes Vorrichtung ist bspw. eine lichtemittierende Diode vorgesehen.
  • Wie anhand des zuvor beschriebenen Aufbaus ersichtlich ist, kann die lichtemittierende Vorrichtung 360 direkt auf der metallischen Basis 350 durch Einbetten in einen freigelegten Raum A zwischen der Isolierschicht 340, der elektrischen Schaltungsschicht 330 und der Elektrodenschicht 320 montiert werden.
  • Als lichtemittierende Vorrichtung 360 kann ein SiOB(silicone optical bench)-Chip, ein roter LED-Chip, ein grüner LED-Chip, ein blauer LED-Chip, ein gelber LED-Chip, ein oranger LED-Chip etc. verwendet werden. Insbesondere der SiOB-Chip bezeichnet einen Chip, der durch Ätzen eines schalenförmigen Raums in ein Siliziumsubstrat und durch Anordnen einer LED in diesem Raum, hergestellt ist. Das Siliziumsubstrat kann aus anderem Material ausgebildet sein.
  • Die Elektrodenschicht 320 weist eine Siebdruckschicht 392 auf, die auf der Außenseite des Abschnitts ausgebildet ist, der durch die Elektrode der lichtemittierenden Vorrichtung 360 und den Draht 390 verbunden ist. Der Linsenabschnitt 310 ist an der Siebdruckschicht 392 befestigt. Der Linsenabschnitt 310 kann durch einen spritzgegossenen Abschnitt 380, wobei ein transparentes Harz bzw. Kunststoffmaterial vergossen wurde, bereitgestellt werden und der spritzgegossene Abschnitt 380 kann an einer exakt vorbestimmten Position durch ein Verbindungsverfahren mit der Siebdruckschicht 392 angeordnet werden.
  • 4 ist eine Draufsicht auf das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei dem die Form der Siebdruckschicht klar dargestellt ist. Der Draht ist jedoch sehr klein und daher nicht gezeigt und es ist nicht nötig zu erwähnen, dass eine Vielzahl von Chips gleichzeitig auf dem lichtemittierenden Bauteil 360 befestigt sein kann.
  • Bezug nehmend auf 4 ist der Innenraum des Vergussraums 380, den Linsenabschnitt 310 enthaltend, von der oberen Oberfläche der metallischen Basis 350 bis zu einer Höhe größer des Abschnitts, wo der Draht angeordnet ist, vergossen, um die lichtemittierende Vorrichtung 360 und den Draht 390 zu schützen, insbesondere ist es unter Verwendung eines synthetischen Harzes bzw. Kunststoffmaterials, wie zum Beispiel Epoxy oder Silikon vergossen. Der gegossene Abschnitt 380 ist eine Art Hochbrechungsindexfüllmaterial und verteilt das von der lichtemittierenden Vorrichtung 360 abgegebene Licht gleichmäßig.
  • Wie anhand vom obigen klar wird, hat das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass es in der Größe reduziert ist, frei anordbar ist und in entsprechenden integrierten Modulen mit verbesserter Wärmeabstrahlung gebaut werden kann, da ein Reflektor, ein Leiterrahmen und ein Linsenabschnitt gemäß eines Gehäuses für eine lichtemittierende Vorrichtung des Standes der Technik auf einer metallischen Leiterplatte integriert und montiert sind.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Bei der Erklärung des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird auf mehrere Bauteile der vorangegangenen Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Im Folgenden werden nur charakteristische unterschiedliche Abschnitte im Detail beschrieben.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen inneren Aufbau eines Gehäuses für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß 5 umfasst die lichtemittierende Bauteilbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Linsenabschnitt 310a, eine Siebdruckschicht 392a, eine lichtemittierende Vorrichtung 360a, eine Elektrodenschicht 320a, eine elektrische Schaltungsschicht 330a, eine Isolierschicht 340a, einen Draht 390a und eine metallische Basis 350. Die Funktionen bzw. Wirkungen, der Aufbau und das Material des Linsenabschnitts 310a, der Siebdruckschicht 392a, der lichtemittierenden Vorrichtung 360a, der Elektrodenschicht 320a, der elektrischen Schaltungsschicht 330a und der Isolierschicht 340a entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • Der einzige Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist, dass nur Teile der metallischen Basis 350a in dem Bereich, wo das lichtemittierende Bauteil 360a angeordnet ist, entfernt sind und das die lichtemittierende Vorrichtung 360a in einem entfernten bzw. freigelegten Bereich B, von der die metallische Basis 350a entfernt wurde, angeordnet ist.
  • Im Speziellen kann das Entfernen des Bereichs B durch ein bekanntes Verfahren, wie Fräsen oder dergleichen erzeugt werden. Da die lichtemittierende Vorrichtung 360a in den entfernten Bereich B eingebettet ist, bildet die obere Oberfläche des Linsenabschnitts 310a ein Equilibrium, und die Gesamthöhe des Linsenabschnitts kann kleiner als im ersten Ausführungsbeispiel werden. Zudem ist die lichtemittierende Vorrichtung 360a in den freigelegten Abschnitt B eingesetzt, was es ermöglicht desen untere Oberfläche, mittels eines thermisch leitenden, härtenden Agens zu befestigen.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 360a ist im freigelegten Bereich B befestigt und wird von der Elektrodenschicht 320a und dem Draht 390a, der „relativ” höher als das lichtemittierende Bauteil 360 angeordnet ist, mit Strom versorgt. Wie im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein gegossener Abschnitt 380a vorgesehen, um das lichtemittierende Bauteil 360a und den Draht 390a zu schützen.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der gegossene Abschnitt 380 ebenfalls relativ gering in der Höhe, was möglich ist, da die lichtemittierende Vorrichtung 360a in die metallische Basis 350a eingesetzt bzw. auf ihr angeordnet ist und der Raum zum Verbinden des Drahts 390a ebenfalls an einem relativ tiefen Bereich angeordnet ist. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass der gegossene Abschnitt bzw. der Vergussabschnitt 380a in der Höhe derart ausgebildet ist, dass er die lichtemittierende Vorrichtung 360a und den Verbindungsabschnitt 390a schützt.
  • Durch einen derartigen Aufbau kann die Dicke des Linsenabschnitts 310 geringer sein und zudem kann der höchste Punkt des Linsenabschnitts 310a geebnet werden und in der Höhe reduziert werden, was die Verwendung einer Vielzahl von Linsen einschließlich einer Fresnel-Linse ermöglicht.
  • Zudem wird ein Vergussmittel aus einem synthetischen Harz, wie zum Beispiel ein Epoxy oder Silikon, direkt in die Ausnehmung der metallischen Basis 350 eingeführt. Auf diese Weise ist es nicht nötig, einen Spalt zum Einbringen des Vergussmittels, wie im Stand der Technik, vorzusehen. Hierdurch kann verhindert werden, dass Luftblasen während dem Vergießen entstehen.
  • Wie bereits oben erläutert, ermöglicht die Anordnung des lichtemittierenden Bauteils 360a, der Aufbau des gegossenen Abschnitts 380a und eine Verminderung der Linsendicke, eine rote, grüne und blaue LED auf kleinerem Raum miteinander zu vermischen, wodurch schließlich ein diffuses Licht erzeugt wird, welches nah an eine punktförmige Lichtquelle heran kommt.
  • Zudem kann der freigelegte Bereich B in einer zylindrischen Ausnehmung ausgebildet sein oder die Seiten der zylindrischen Ausnehmung B können unter einem vorbestimmten Winkel geneigt sein. Die innere Oberfläche der Ausnehmung B, die den vorbestimmten Winkel ausbildet, kann die Reflexionseffizienz des Lichts erhöhen. Zudem ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Seiten der Ausnehmung B hochglanzlackiert oder mit einem reflektierenden Material versehen sind, um die Reflexionseigenschaften zu verbessern. Genau in einem Fall, wo die lichtemittierende Vorrichtung 360a Licht innerhalb der zylindrischen Ausnehmung B emittiert, reflektieren die geneigten Oberflächen der metallischen Basis 350a fast das ganze Licht aufwärts und auf diese Weise kann die Lichtemissionseffizienz des lichtemittierenden Bauteils 360 verbessert werden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass es einen allgemeinen Aufbau vorschlägt, bei dem das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung, wie sie im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel vorgeschlagen werden, als eine einzelne Einheit verwendet werden.
  • Bezug nehmend auf 6 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von Gehäusen für lichtemittierende Vorrichtungen auf einer metallischen Basis 350a vorgesehen und Linsenabschnitte 310a sind entsprechend auf den Gehäusen für lichtemittierende Vorrichtungen angeordnet. Natürlich ist es möglich, Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen zum Ausgeben von Licht mit hoher Leistung mit geringerem Abstand zu montieren, indem die elektrische Schaltungsschicht 330a einen Schaltkreis zum Verbinden der entsprechender Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen aufweist. In der Zeichnung ist gezeigt, dass die Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen in einer geraden Reihe angeordnet sind. Das bedeutet, eine Vielzahl von Gehäusemodulen für lichtemittierende Vorrichtungen sind in einer geraden Reihe angeordnet. Das bedeutet, eine Vielzahl von Gehäusemodulen für lichtemittierender Vorrichtungen, die durch entsprechende lichtemittierende Vorrichtungen bereitgestellt werden, sind in einer geraden Reihe angeordnet.
  • In diesem Fall, im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die metallische Leiterplatte ein Reflexionsmaterial an der freigelegten Oberfläche zur oberen Oberfläche von elektrischen Schaltungsschichten 330 und 330a, Elektrodenschichten 320 und 320a, Isolierschichten 340 und 340a und Metallbasis 350 und 350a aufweisen oder kann hochglanzlackiert sein. Durch das reflektierende Material oder die Hochglanzbeschichtung weist das von den in einer Vielzahl vorgesehenen lichtemittierenden Vorrichtungen 360 und 360a emittierte Licht eine hohe Reflexionseffizienz auf, selbst auf der metallischen Leiterplatte außerhalb der Linsenabschnitte 310 und 310a.
  • Zudem stellen in den Zeichnungen die Abschnitte, die rund dargestellt sind, die Form einer Fresnel-Linse, die als Linsenabschnitt 310a dient, dar und die Montageoberfläche ist in einer vereinfachten Form durch die metallische Basis 350a dargestellt.
  • Die 7, 8 und 9 zeigen andere Ausführungsbeispiele, bei denen die lichtemittierende Bauteilbaugruppe auf einer einzelnen metallischen Basis 350a in runder Form, in rechteckiger Form und in hexagonaler Form entsprechend angeordnet werden kann. Diese Anordnungen der Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen können sich gemäß der spezifischen Verwendung der Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen ändern.
  • 10 ist eine vergrößerte Ansicht der lichtemittierenden Bauteilbaugruppe gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, angeordnet in einer geraden Linie.
  • Gemäß 10 kann gemäß einer elektrischen Schaltungsschicht 330a verstanden werden, dass entsprechende Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen, angezeigt durch die Siebdruckschicht 392a auf der Isolierschicht 340a mit Strom versorgt werden, so dass eine Vielzahl von Gehäusen für lichtemittierende Vorrichtungen gleichzeitig über eine serielle Schaltung mit Strom versorgt werden können. Natürlich ist es zudem möglich, den Strom für die entsprechenden lichtemittierenden Vorrichtungen in grün, rot und blau durch eine Vielzahl von seriellen Verbindungsschaltungen bereitzustellen.
  • Indes ist ein Befestigungsloch C der metallischen Basis 350a, ein Loch zum Verbinden mittels einer Wärmesenke und einer Schraubenverbindungsstruktur für einen Fall, wo eine zusätzliche Wärmesenke auf der metallischen Basis 350, wie im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert, vorgesehen ist.
  • Betriebsart der Erfindung
  • Das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schlägt einen Aufbau zum Emittieren eines Hochleistungslichtes vor und zielt primär auf eine Aufbaustruktur für eine lichtemittierende Vorrichtung ab. Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen bzw. zu erreichen, kann die vorliegende Erfindung in unterschiedlichen Ausführungsformen ausgeführt werden, ohne von den vorstehenden Ausführungsbeispielen abzuweichen, wobei derartige Ausführungsbeispiele als unter dem Geist und den Umfang der vorliegenden Erfindung fallend angesehen werden können.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können so viele Hochleistungslichtemittierende Vorrichtungen wie möglich in unterschiedlichen Formen auf einem begrenzten Raum innerhalb des Gehäuses bzw. der Baugruppe angeordnet werden, da Wärme, die im Inneren des Gehäuses der lichtemittierenden Vorrichtung erzeugt wird, effizient abgegeben werden kann. Dadurch kann das Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung für verschieden Arten von lichtemittierenden Vorrichtungsanwendungen verwendet werden, die eine Tendenz zu verminderter Größe haben.
  • Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten reduziert und das Herstellungsverfahren vereinfacht werden, da Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen, die in entsprechenden integrierten Modulen gebaut werden, mittels einer strukturellen Verbesserung ohne einen Lüfter aufzuweisen, integriert und montiert werden können.
  • Zudem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, das exzellente Eigenschaften gleichermaßen in den Bereichen Wärmeabstrahlung, in der Gesamtheit der Optik betreffend Hochleistungslicht, Mechanik, Produktzuverlässigkeit, etc. aufweist.

Claims (17)

  1. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung, umfassend eine metallische Leiterplatte beinhaltend eine metallische Basis (350), eine Isolierschicht (340) auf der metallischen Basis (350), und eine elektrische Schaltungsschicht (330) auf der Isolierschicht (340) eine lichtemittierende Vorrichtung (360), auf der metallischen Basis (350), die in einer Vielzahl, aufgebaut in entsprechenden Modulen, vorgesehen ist, eine Elektrodenschicht (320) auf der elektrischen Schaltungsschicht (330), die elektrisch mit der lichtemittierenden Vorrichtung (360) verbunden ist, eine Wärmesenke, die mittels eines Befestigungsloches mit der metallischen Basis (350) verbunden ist, und ein wärmeleitendes Material, das an einer Verbindungsfläche zwischen der metallischen Basis (350) und der Wärmesenke angeordnet ist.
  2. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lichtemittierende Vorrichtung (360) direkt auf der metallischen Basis (350) montiert ist.
  3. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmesenke, mit der metallischen Basis (350) auf einer unteren Oberfläche der metallischen Basis (350) verbunden ist.
  4. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die lichtemittierende Vorrichtung (360) auf der metallischen Basis (350), in dem Bereich wo die Isolierschicht (340) entfernt wurde, montiert ist.
  5. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die lichtemittierende Vorrichtung (360) in einer Vielzahl von entsprechenden Modulen in einer Rundung, einem Quadrat oder in einer hexagonalen Form angeordnet sind.
  6. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elektrodenschicht (320) aus Metall ist.
  7. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine Plattierungs- bzw. galvanische Beschichtung (322) auf oberen Oberfläche der Elektrodenschicht (320).
  8. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Plattierungs- bzw. galvanische Beschichtung (322) aus Gold ausgebildet ist.
  9. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Gesamtdicke der Elektrodenschicht (320) und der Plattierungs- bzw. galvanische Beschichtung (322) bis zu 200 mm beträgt.
  10. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Elektrodenschicht (320) eine Siebdruckschicht (392) umfasst, die auf der Aussenseite des Abschnitts angeordnet ist, in dem die lichtemittierende Vorrichtung (360) und die Elektrodenschicht (320) mittels eines Drahtes verbunden sind.
  11. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die lichtemittierende Vorrichtung (360) zumindest einen SiOB(Silicon Optical Bench)-Chip, einen roten LED-Chip, einen grünen LED-Chip, einen blauen LED-Chip, einen gelben LED-Chip und einen orangen LED-Chip umfasst.
  12. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die lichtemittierende Vorrichtung (360) in einer Vielzahl entsprechender Module integriert ist, die mittels der elektrischen Schaltungsschicht (330) verbunden sind.
  13. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend einen Linsenabschnitt (310) auf der lichtemittierenden Vorrichtung (360), wobei der Linsenabschnitt (310) in einer Vielzahl vorgesehen ist und jeweils am entsprechenden Modul angeordnet ist.
  14. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Linsenabschnitt (310) durch einen Vergussabschnitt (380) bereitgestellt wird, in dem ein transparentes Harz vergossen ist.
  15. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die obere Oberfläche des Linsenabschnitts (310) eine flache oder konvexe Form einschließt.
  16. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die obere Oberfläche des Linsenabschnitts (310) die Form einer Fresnellinse einschließt.
  17. Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die metallische Leiterplatte ein reflektierendes Material oder eine Hochglanzbeschichtung umfasst.
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