CN101889345B - 用于发光二极管底座的衬底以及发光二极管底座 - Google Patents

用于发光二极管底座的衬底以及发光二极管底座 Download PDF

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Abstract

一种用于发光二极管底座(1)的衬底(2)具有在其衬底上侧的多个装配位置以及分别由阳极电端子(12)和阴极电端子(13)构成的多个对，其中阳极端子设置在衬底上侧的第一侧区段上，并且阴极端子设置在衬底上侧的第二侧区段上，该衬底具有至少一个端子划分印制导线(14，15)，其从一个装配位置在至少两个另外的装配位置旁经过向电端子引导。

Description

用于发光二极管底座的衬底以及发光二极管底座
技术领域
本发明涉及一种用于发光二极管底座的衬底、一种发光二极管底座以及一种带有发光二极管底座的发光二极管光源。
背景技术
在设计发光二极管(LED)底座(即其上施加至少一个LED或者LED芯片的衬底)时，为了更简单地连接LED底座通常希望的是，将阳极侧的端子与阴极侧的端子分离。这尤其是在要串联连接多个底座的情况下适用。然而，这在少数LED装配位置和施加在其上的LED(例如超过四个的LED)的情况下变得难以将端子分离，同时与紧凑的结构类型相协调。
发明内容
本发明的任务是，提供一种可以简单地实施的可能性，以便在同时保持紧凑的结构类型的情况下即使增大LED装配位置数目也将底座的阳极端子和阴极端子在空间上分离。
该任务借助以下描述的根据本发明实施例的用于LED底座的衬底、LED底座以及LED光源来解决。
为了与LED底座一同使用而匹配的衬底在其上侧具有用于发光二极管(LED)的多个装配位置以及分别由(单件的或者多件的)阳极电端子和阴极电端子构成的多个对，其中阳极端子设置在衬底上侧的第一侧区段上，并且阴极端子设置在衬底上侧的不同于第一侧区段的第二侧区段上。此外，衬底具有至少一个印制导线，其从一个LED装配位置在至少两个另外的LED装配位置旁经过向电端子引导(“端子划分印制导线”)，其中端子划分印制导线在内部在所述至少两个另外的装配位置旁引导。
通过这种衬底得到的优点是：在更大数目的装配位置(例如至少七个，特别地为八个或者九个)的情况下，在同时紧凑的结构方式情况下也可以实现在阳极侧的端子和阴极侧的端子之间的空间分离。这尤其是适用于可以完全表面安装的衬底。
对于紧凑的结构方式特别有利的是，至少一个端子划分印制导线在衬底表面的外边缘上在至少两个另外的LED装配位置旁引导。外边缘理解为衬底表面的设置在衬底边缘(衬底上侧的边界)和电线路及端子以及装配位置(装配结构)之间的区域。换言之，在外边缘上延伸的端子划分印制导线在那里是最外部的(即最接近边缘的)装配结构。这意味着，在端子划分印制导线在外边缘上延伸之处，在该处和边缘之间没有设置另外的电线路、端子或者装配位置。
特别地(但并非唯一地)，针对在一侧具有三个或者更多个LED的布置有利的是，端子划分印制导线至少在衬底上侧的外边缘的整个侧的旁边引导。
此外优选的是，两个端子划分印制导线在衬底的分别对置的侧的旁边引导。
也可以是优选的是，端子划分印制导线在内部在至少两个另外的LED装配位置旁引导，由此设置于外部的连接部位(例如接合垫)与带有位于外部的端子划分印制导线的解决方案相比可以被更大地实施，这能够实现更简单的接触。
虽然可能的是端子划分印制导线仅仅在直接邻接的侧上引导，例如用于彼此直角地设置的阳极端子和阴极端子，然而优选的是，与相同的端子划分印制导线关联的电端子和LED装配位置设置在衬底的对置的侧上。这特别是有利于级联地设置LED底座。
为了简单的制造，有利的是端子划分印制导线和与其关联的电端子整体地实施。它们也可以分离地在衬底上制造并且以后电连接，例如在布线过程中电连接。
为了简单的接触优选的是，电端子实施为接合垫。
为了简单的接触和级联有利的是，阳极端子和阴极端子设置在对置的侧上。
上述布置特别有利地可以从至少七个LED装配位置的情况开始使用。
一种衬底是特别优选的，其中LED装配位置设置成(m×n)矩阵图案(其中m、n≥3)，尤其是设置成(3×3)矩阵图案。
于是为了简单地接触特别优选的是，针对LED设计的装配位置设置在外部，这在(3×3)矩阵的情况下为8个装配位置，在(3×4)矩阵的情况下为10个装配位置，在(4×4)矩阵的情况下为12个装配位置。
此外，为了控制或者调节LED有利的是，衬底具有至少一个另外的、并非针对LED而设计的装配位置，尤其是该非LED装配位置设置在内部。例如，在(3×3)矩阵情况下设置在中部的装配位置。
为了简单地激励LED有利的是，在阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间可以耦接至少一个LED装配位置。
为了灵活的并且高质量的色彩控制特别有利的是，在第一组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间可以耦接LED装配位置，并且在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间可以耦接多于一个的LED装配位置，尤其是两个LED装配位置。由此，尤其是可以灵活地形成LED的强度分布的区域。
为了简单地跟踪底座(例如用于索赔或者质量改进)，有利的是，尤其是在衬底的中部存在用于至少一个数据编码的位置。
底座的衬底可以典型地根据所选择的至LED芯片的连接技术而具有任意合适的材料。于是，例如对于两次线接合(LED芯片的两个电端子通过相应的接合线与衬底连接)，导电的金属衬底以及电绝缘的陶瓷衬底都是合适的，因为LED芯片本身被电绝缘地包围。然而优选的是，衬底实施为电绝缘的和导热的陶瓷衬底，例如由AlN、Al2O3或者BN构成，因为也可以简单地实施倒装芯片接合或者线接合/焊接方法(一个电端子借助接合线与衬底连接，另一个通常为阳极侧的端子朝向LED芯片的背面引导并且在那里例如借助焊接通过装配垫与印制导线连接)。
优选的尤其是一种衬底，其中装配位置的至少一部分装配以LED。
还优选的是一种衬底，其中至少一个装配位置装配以色彩传感器、亮度传感器和/或温度传感器。
还优选的是一种衬底，其中安置到装配位置上的元件借助至少一个接合线与关联的印制导线或者关联的电端子电连接(线接合方法/焊接方法或者两次线接合)，这能够实现特别简单的装配和布线。
可替选地或者附加地，也可以使用芯片接合，尤其是倒装芯片接合。
优选的是一种衬底，其中在阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间耦接至少一个LED，特别是在第一组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间耦接一个LED，而在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间串联耦接多个LED、尤其是两个LED。如果在第一组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间分别耦接单色的LED，而在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间分别串联耦接多个白色LED、尤其是两个白色LED，则得到色彩空间的特别好的覆盖，同时得到良好的强度特征。对此特别优选的是，在第一组的由阳极端子和阴极端子构成的关联对之间分别耦接其他颜色的LED，特别是分别耦接红色LED、蓝色LED、绿色LED和/或黄色LED。
LED底座配备有这种衬底。
LED光源配备有至少一个这种底座。
优选的是，特别是如果LED底座的相同颜色(例如单色或者白色)的LED串联时，LED光源配备有多个串联的LED底座。
如果LED底座大致环形地设置时，对于紧凑的布置是特别有利的。
为了有效的色彩激励，于是有利的是，存在色彩传感器、温度传感器和/或亮度传感器，其被LED底座包围。
为了良好的散热，电路板优选具有金属芯。
附图说明
在下面的实施例中示意性地进一步阐述本发明。
图1在俯视图中示出了根据第一实施形式的LED底座；
图2在俯视图中示出了根据第二实施形式的LED底座；
图3在俯视图中示出了带有多个施加在其上的LED底座的LED光源。
具体实施方式
图1示出了LED底座1，其中在衬底2上在相应的LED装配位置(未示出)上施加有八个LED或者LED芯片3-10。具体地，其为一个白色LED 3、一个绿色LED 4、一个白色LED 5、一个黄色LED 6、一个白色LED 7、一个蓝色LED 8、一个白色LED 9和一个红色LED 10。白色LED3、5、7、9和单色LED 4、6、8、10在外侧并且在环周方向中观察交替地环形设置。由此得到LED芯片3-10在衬底2上的紧凑布置，其有利于良好的色彩混匀。在内侧保留有装配位置11，用于非LED元件，如用于有源的色度坐标调节的色彩传感器、亮度传感器、温度传感器或者编码器(未示出)。
LED 3-10的布置(并且由此LED装配位置的布置)也可以借助(3×3)矩阵图案来描述，其中LED 3-10设置在外部，而非LED装配位置位于内部或者中央。在此，不需要所装配的元件3-10或者装配位置11的精确直线的取向。
此外，是分别由一个阳极电端子12和一个阴极电端子13构成的六个对，它们在此借助相应的接合线B与外部结构(未示出)连接，如在图3中详细描述的那样。LED 3-10与衬底2或者施加于其上的关联的印制导线或者端子借助接合线(弯曲的线，没有附图标记)、线结合/焊接方法电连接；为了更清楚，接合线仅仅部分地设置有参考标记。
阳极端子12设置在第一、右边的侧上，阴极端子13设置在第二、左边的侧上。通过将底座1分成输入侧和输出侧使得所有阴极端子和阳极端子12、13对置，紧凑的串联电路是可能的，在电路板上也不再需要交叉的印制导线，如结合图3所描述的那样，并且借助多针脚(Multistitch)的连接是可能的。如果要将多个这种底座1串联连接，则该串联电路已经在每个底座1上实现，这能够实现较少的连接线路并且由此能够实现更紧凑的结构方式。
此外，底座1具有两个端子划分印制导线14、15，它们分别从LED 6、10出发在至少两个另外的LED 7、8、9、10或者3、4、5、6旁经过朝向相应的电端子12或13引导。更确切地说，端子划分印制导线14、15在衬底2的外部边缘的分别对置的整个侧上在LED 7、8、9、10或者3、4、5、6旁引导。
与相同的端子划分印制导线14、15关联的电端子12或13和LED 6或10设置在衬底2的对置的侧上，也即在该视图中右边或者左边，特别是在中等的高度上。
通过上述布置，实现了阳极端子12和阴极端子13对置，这对于布置成LED串是有利的，如在图3中更详细阐述的那样。
相应的端子划分印制导线14、15和与其关联的电端子12、13整体地实施为印制导线，其中电端子12、13为了更好的接触而被略微展宽地实施。
电端子12、13实施为接合垫。
衬底2在此实施用于有效地散热，同时有效地借助AlN电绝缘。
通过所示的布置，在第一组的由阳极端子12和阴极端子13构成的四个关联对之间分别耦接一个单色的LED 4、6、8、10，并且在第二组的由阳极端子12和阴极端子13构成的两个关联对之间分别串联耦接两个白色LED 3、5或者7、9。特别地，与第一组关联地分别单独地耦接红色LED10、蓝色LED 8、绿色LED 4和黄色LED 6。由此，所有颜色可以单独地激励并且在其强度方面可以强烈地变化。此外，对于宽的色域以及有利的显色性指数的所有所需的颜色设置在单个的底座2上。这能够通过相同底座2的组合来实现在光源或者发光装置中的总光通量的可缩放性。
图2示出了LED底座16的第二实施形式，其具有衬底17，该衬底17带有LED 3-10的相同布置。衬底17在此也具有电绝缘的、AlN构成的、良好导热的陶瓷作为基本材料。
与第一实施形式不同，两个端子划分印制导线20、21现在从黄色LED6或者红色LED 10在内部在另外两个LED 8、9或者4、5旁引导。阳极端子19和阴极端子18现在不再局限于一侧，而是三侧地设置在底座17的表面的右半边或者左半边上。由于端子划分印制导线20、21不是在衬底17的表面的外边缘上引导，所以可以使用大的接合垫18、19，它们特别适于安置测量尖端或者特别是修理措施。
此外，衬底17现在在其中部具有数据矩阵编码22。由此，使得在生产中以及在索赔时对底座17的跟踪变得容易。替代数据矩阵编码，例如也可以安置色彩传感器、亮度传感器或者温度传感器。
图3示出了LED光源23，其带有电路板24，该电路板带有六个环形地设置在其上的LED底座25，这些底座带有被划分的阳极侧和阴极侧，这些阳极侧和阴极侧通过电线路复合结构26彼此串联。由此，在电路板24上得到相同底座25的紧凑的布置，这能够实现良好的色彩混匀。由于底座25的阳极侧与阴极侧分离，所以在电路板24上无需交叉的印制导线。
线路复合结构26的单个电线路的数目在此为了简单的表示而被减少。每个单个的线路可以为了激励相同的LED而连接到底座25上(“支路”)。
LED底座25尤其是可以根据上述实施例来实施。电路板24例如可以是FR4电路板或者金属芯电路板，并且任选地具有冷却体。特别地，使用根据图1的实施形式具有的优点是，如果底座以后要通过线环(Wireloops)与衬底电连接时，可以将该线环用作桥。由此，电端子不必置于底座25的边缘上。由此，可以特别简单地实现图3中的串联电路。
在中央被LED底座25包围地存在色彩传感器27，用于调节和匹配色度坐标。
当然，本发明并不局限于所描述的实施例。
于是，附加地或者可替选地，可以使用其他传感器，用于调节LED。此外，可以使用具有更大数目或者更少数目的装配位置或者安装在其上的LED的底座。在此一般地，LED也理解为单个的LED芯片以及LED簇，以及多个尤其是不同颜色的单个芯片，它们占用共同的装配位置，并且在工作中发出必要时可变化的混色光，例如白色光。LED的布置也并非局限于所示的实施形式。
当然，上述LED和底座可以借助任何合适的连接技术来固定在底座或者电路板上，例如借助上面表明的线接合/焊接组合，借助两次线接合或者借助倒装芯片技术。衬底或者电路板可以根据该选择来优化地选出。
附图标记表
1   LED底座
2   衬底
3   白色LED
4   绿色LED
5   白色LED
6   黄色LED
7   白色LED
8   蓝色LED
9   白色LED
10  红色LED
11  装配位置
12  阳极端子
13  阴极端子
14  端子划分印制导线
15  端子划分印制导线
16  LED底座
17  衬底
18  阴极端子
19  阳极端子
20  端子划分印制导线
21  端子划分印制导线
22  数据矩阵编码
23  LED光源
24  电路板
25  LED底座
26  线路复合结构
27  色彩传感器

Claims (39)

1.一种用于发光二极管底座(1；16)的衬底(2；17)，在其衬底上侧具有多个装配位置以及分别由阳极电端子(12；19)和阴极电端子(13；18)构成的多个对，其中阳极端子(12；19)设置在衬底上侧的第一侧区段上，阴极端子(13；18)设置在衬底上侧的第二侧区段上，该衬底具有至少一个端子划分印制导线(14，15；20，21)，所述至少一个端子划分印制导线从一个装配位置在至少两个另外的装配位置旁经过向电端子(12，13；18；19)引导，其中端子划分印制导线(20，21)在内部在所述至少两个另外的装配位置旁引导。
2.根据权利要求1所述的衬底(2；17)，其中端子划分印制导线(14，15)在衬底上侧的外边缘上在所述至少两个另外的装配位置旁引导。
3.根据权利要求2所述的衬底(2；17)，其中端子划分印制导线(14，15)至少在衬底上侧的外边缘的整个侧的旁边引导。
4.根据权利要求2或3所述的衬底(2；17)，其中两个端子划分印制导线(14，15；20，21)在衬底(2；17)的分别对置的侧的旁边引导。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中与相同的端子划分印制导线(14，15；20，21)关联的电端子和装配位置设置在衬底(2；17)的对置的侧上。
6.根据权利要求中1-3的任一项所述的衬底(2；17)，其中端子划分印制导线(14，15；20，21)和与其关联的电端子整体地实施。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中电端子实施为接合垫。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)设置在对置的侧上。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其带有至少七个装配位置。
10.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中装配位置设置成(m×n)矩阵图案，其中m、n≥3。
11.根据权利要求9所述的衬底(2；17)，其中装配位置设置成(m×n)矩阵图案，m、n≥3，且用于发光二极管(3-10)的装配位置设置在外部。
12.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，还具有用于非发光二极管元件(22)的至少一个装配位置(11)。
13.根据权利要求12所述的衬底(2；17)，其中用于非发光二极管元件的所述至少一个装配位置(11)设置在内部。
14.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中在阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间能够耦接至少一个装配位置。
15.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中在第一组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间能够耦接装配位置，在第二组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间能够耦接多于一个的装配位置。
16.根据权利要求15所述的衬底(2；17)，其中在第二组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间能够耦接两个装配位置。
17.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，在衬底的中部具有至少一个数据编码(22)。
18.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，该衬底实施为陶瓷衬底。
19.根据权利要求18所述的衬底(2；17)，陶瓷衬底包括AlN、Al2O3或者BN。
20.根据权利要求1-3中的任一项所述的衬底(2；17)，其中装配位置的至少一部分装配以发光二极管(3-10)。
21.根据权利要求20所述的衬底(2；17)，其中至少一个非发光二极管元件具有色彩传感器、亮度传感器和/或温度传感器。
22.根据权利要求20所述的衬底(2；17)，其中施加到装配位置上的元件借助至少一个接合线和/或借助焊接或者借助芯片接合与关联的印制导线电连接。
23.根据权利要求22所述的衬底(2；17)，其中所述芯片接合是倒装芯片接合。
24.根据权利要求20所述的衬底(2；17)，其中施加到装配位置上的元件借助至少一个接合线和/或借助焊接或者借助芯片接合与关联的电端子电连接。
25.根据权利要求24所述的衬底(2；17)，其中所述芯片接合是倒装芯片接合。
26.根据权利要求20所述的衬底(2；17)，其中在阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间耦接至少一个发光二极管(3-10)。
27.根据权利要求26所述的衬底(2；17)，其中在第一组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间耦接一个LED(4，6，8，10)，在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间分别串联耦接多个发光二极管。
28.根据权利要求27所述的衬底(2；17)，其中在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间分别串联耦接两个发光二极管(3，5；7，9)。
29.根据权利要求27所述的衬底(2；17)，其中在第一组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间分别耦接单色的发光二极管(4，6，8，10)，在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间串联耦接多个白色LED。
30.根据权利要求29所述的衬底(2；17)，其中在第二组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间串联耦接两个白色LED(3，5；7，9)。
31.根据权利要求29所述的衬底(2；17)，其中在第一组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间分别耦接其他颜色的发光二极管(4，6，8，10)。
32.根据权利要求31所述的衬底(2；17)，其中在第一组的由阳极端子(12；19)和阴极端子(13；18)构成的关联的对之间分别耦接红色发光二极管(10)、蓝色发光二极管(8)和绿色发光二极管(4)。
33.根据权利要求32所述的衬底(2；17)，其中在第一组的由阳极端子和阴极端子构成的关联的对之间还耦接黄色发光二极管(16)。
34.一种发光二极管底座(1；16)，其具有根据上述权利要求中的任一项所述的衬底(2；17)。
35.一种发光二极管光源，其具有至少一个根据权利要求34所述的发光二极管底座(1；16)。
36.根据权利要求35所述的发光二极管光源，其具有多个串联的根据权利要求34所述的发光二极管底座(1；16)。
37.根据权利要求36所述的发光二极管光源，其中发光二极管底座(1；16)的同色的发光二极管串联连接。
38.根据权利要求36或37所述的发光二极管光源，其中发光二极管底座(1；16)环形地布置。
39.根据权利要求36或37所述的发光二极管光源，其中被发光二极管底座(1；16)包围地施加色彩传感器(27)、亮度传感器和/或温度传感器。
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