DE102005061431A1

DE102005061431A1 - LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung

Info

Publication number: DE102005061431A1
Application number: DE102005061431A
Authority: DE
Inventors: Young Sam Park; Hyung Suk Suwon Kim; Jung Kyu Park; Ho Sik Suwon Ahn; Young June Suwon Jeong; Hun Joo Sungnam Hahm; Bum Jin Boochun Kim
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-12-23
Also published as: US7473937B2; JP2006216939A; JP4849889B2; DE102005061431B4; US20060171151A1

Abstract

Eine LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung wird vorgesehen. Die LED-Einheit beinhaltet einen LED-Chip, eine untere Struktur und eine obere Struktur. Die obere Struktur weist einen unteren Spiegel und ein transparentes Dichtungselement auf. Die untere Struktur stützt den LED-Chip. Der untere Spiegel erstreckt sich von dem LED-Chip nach außen und nach oben, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu reflektieren. Das transparente Dichtungselement ist um den LED-Chip in dem unteren Spiegel gebildet. Die obere Struktur ist mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt, um das Licht, das von der unteren Struktur nach oben reflektiert wird, in eine radiale seitliche Richtung zu reflektieren. Wie oben beschrieben, sind die untere Struktur und die obere Struktur getrennt vorgesehen und miteinander zusammengesetzt, wodurch die Formgebungseffizienz des Dichtungselements verbessert wird und die LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung auf eine einfache Weise hergestellt werden kann.

Description

Verwandte Anmeldung
Die vorliegende Erfindung basiert auf und beansprucht Priorität aus den koreanischen Anmeldungen Nummer 10-2005-0010046, angemeldet am 03. Februar 2005, und 10-2005-0044649, angemeldet am 26. Mai 2005, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier vollständig eingeschlossen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtdioden- (LED = light emitting diode) Einheit der Art Seitenausstrahlung, und insbesondere eine LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung, welche geeignet ist, die Formgebungseffizienz eines Dichtungselements zu verbessern, indem getrennt eine untere Struktur zum Reflektieren von Licht von einem LED-Chip nach oben und eine untere Struktur zum Reflektieren des Lichts in eine seitliche Richtung vorgesehen wird und dann die untere und die obere Struktur zusammengesetzt werden.

Mit der Entwicklung der Industrie für elektronische Vorrichtungen erregt eine Flüssigkristallanzeige (LCD = liquid crystal display) das Interesse als Anzeigevorrichtung der nächsten Generation. Da die LCD nicht spontan Licht ausstrahlt, weist die LCD ein Rücklichtmodul auf, um Licht an ihrer rückseitigen Platte vorzusehen.

1 ist eine Querschnittansicht, welche ein Beispiel einer LED-Linse der Art Seitenausstrahlung gemäß dem Stand der Technik zur Verwendung in einem LCD-Rücklichtmodul darstellt. 1 stellt einen Querschnitt einer LED-Linse dar, in United States Patent Nr. 6,679,621 offenbart, als Beispiel einer LED-Linse der Art Seitenausstrahlung gemäß dem Stand der Technik.

Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine LED-Linse 10 wie in dem oben genannten United States-Patent offenbart einen oberen Bereich mit einer reflektierenden Fläche I und einer Brechungsfläche H und einen unteren Bereich mit einer weiteren Brechungsfläche 156. Des Weiteren ist die LED-Linse 10 um eine optische Achse 43 symmetrisch, wenn sie dreidimensional gesehen wird.

In der LED-Linse wird Licht, das von einem Fokus F ausgestrahlt wird, von der reflektierenden Fläche I reflektiert, bevor es nach außen über die Brechungsfläche H gestrahlt wird, oder direkt über die Brechungsfläche 156 nach außen ausgestrahlt.

Jedoch weist die LED-Linse 10 gemäß dem Stand der Technik die nachfolgenden Probleme auf.

Als Erstes ist die LED-Linse 10 schwierig herzustellen. Das heißt, das es schwierig ist, präzise einen Verbindungsbereich L der Brechungsfläche H und der unteren Brechungsfläche 156 und einen inneren Scheitelpunkt P der reflektierenden Fläche I während eines Formungsprozesses zu bilden, und ein Streifen könnte auf dem Verbindungsbereich L oder auf der Oberfläche einer Linse angrenzend daran erzeugt werden, wenn die LED-Linse gebildet wird.

Des Weiteren ist ein zusätzlicher Prozess erforderlich, um Blasen zu verhindern, wenn Harz in einen Hohlraum C gefüllt wird, um den LED-Chip, der durch einen Fokus F gekennzeichnet ist, aufzunehmen. Das heißt, dass der LED-Chip auf einem Träger (nicht dargestellt) angebracht wird, die LED-Linse 10 mit dem Träger zusammengesetzt wird, so dass der LED-Chip in dem Raum C der LED-Linse 10 positioniert werden kann, und ein transparentes Harz wird in den Hohlraum C eingespritzt. Jedoch besteht gemäß dem oben beschriebenen Prozess eine Möglichkeit, dass Blasen erzeugt werden können, wenn das Harz nicht vollständig in den Hohlraum C eingefüllt wird. Folglich ist ein zusätzlicher Prozess des Entfernens von Blasen über einen Luftauslass erforderlich. Jedoch besteht weiter die Möglichkeit, dass trotz des zusätzlichen Prozesses Blasen zurück bleiben, was optische Merkmale der LED-Einheit zerstören kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Folglich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung, welche grundlegend eines oder mehrere Probleme hervorgerufen durch Beschränkungen und Nachteile im Stand der Technik vermeidet.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung vorzusehen, welche geeignet ist, die Formgebungseffizienz eines Dichtungselements zu verbessern und somit die Herstellungseffizienz zu verbessern, indem eine untere Struktur zum Reflektieren von Licht von einem LED-Chip nach oben und eine obere Struktur zum Reflektieren des Lichts in eine seitliche Richtung getrennt vorgesehen werden und die untere und die obere Struktur zusammengesetzt werden.

Zusätzliche Vorteile, Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und zum Teil dem Durchschnittsfachmann bei Prüfen des Nachfolgenden offenbar oder können aus der praktischen Anwendung der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung können hergestellt und erreicht werden durch die Struktur, die insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen derselben sowie aus den beigefügten Zeichnungsfiguren aufgezeigt wird.

Um diese Ziele und andere Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung wie hier genau beschrieben und eingeschlossen, wird eine LED-Einheit vorgesehen, welche beinhaltet: einen LED-Chip; eine untere Struktur mit einem unteren Spiegel, der sich von dem LED-Chip nach oben und nach außen erstreckt, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu reflektieren, wobei der LED-Chip gestützt wird, und ein transparentes Dichtungselement, das um den LED-Chip in dem unteren Spiegel gebildet ist; und eine obere Struktur, die mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt ist, um das Licht, das von der unteren Struktur nach oben reflektiert wird, in eine radiale seitliche Richtung zu reflektieren.

In der LED-Einheit weist die obere Struktur auf: einen Reflexionsteil mit einer Reflexionsflächenneigung bezogen auf eine axiale Linie, um das Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine seitliche Richtung zu reflektieren; und eine Stütze, die mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt ist, um das Reflexionsteil zu stützen.

In der LED-Einheit weist die obere Struktur ein transparentes Element mit einer Reflexionsflächenneigung um eine axiale Linie auf, um das Licht von einem unteren Bereich in einer seitlichen Richtung zu reflektieren, und eine Austrittsfläche, um das Licht, das von der reflektierenden Fläche reflektiert wird, nach außen freizusetzen.

Gemäß einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine LED-Einheit vorgesehen, welche aufweist: einen LED-Chip; eine untere Struktur mit einem unteren Spiegel, der sich derart von dem LED-Chip nach oben und nach außen erstreckt, dass Licht von dem LED-Chip nach oben reflektiert wird, wobei der LED-Chip gestützt wird, und ein transparentes Dichtungselement, das in dem unteren Spiegel um den LED-Chip gefüllt ist; und eine obere Struktur mit einem Reflexionsteil einschließlich einer Reflexionsflächenneigung um eine axiale Linie, um das Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine radiale seitliche Richtung zu reflektieren, und eine Vielzahl von Stiften, die mit einem oberen Bereich des transparenten Dichtungselements zusammengesetzt sind, um den Reflexionsteil zu stützen.

Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine LED-Einheit vorgesehen, welche beinhaltet: einen LED-Chip; eine untere Struktur mit einem unteren Spiegel, der sich derart von dem LED-Chip nach oben und nach außen erstreckt, dass Licht von dem LED-Chip nach oben reflektiert wird, wobei der LED-Chip gestützt wird, ein transparentes Dichtungselement, das um den LED-Chip in dem unteren Spiegel gefüllt ist, und einen Halter, der um einen Außenumfang des unteren Spiegels gebildet ist; und eine obere Struktur mit einem Reflexionsteil einschließlich einer Reflexionsflächenneigung um eine axiale Linie, um das von der unteren Struktur reflektierte Licht zu einer radialen seitlichen Richtung zu reflektieren, und eine Vielzahl von Stiften, die mit dem Halter zusammengesetzt sind, um den Reflexionsteil zu stützen.

Gemäß einem noch anderen Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine LED-Einheit vorgesehen, welche beinhaltet: einen LED-Chip; eine untere Struktur mit einem unteren Spiegel, der sich derart von dem LED-Chip nach oben und nach außen erstreckt, dass Licht von dem LED-Chip nach oben reflektiert wird, wobei der LED-Chip gestützt wird, und ein transparentes Dichtungselement, das um den LED-Chip in dem unteren Spiegel gefüllt ist; und eine transparente obere Struktur mit einer Reflexionsflächenneigung um eine axiale Linie, um das Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine radiale seitliche Richtung zu reflektieren, und eine Austrittsfläche zum Freisetzen des von der reflektierenden Fläche reflektierten Lichts nach außen, und deren Rückseite mit einer Oberfläche eines Harzes zusammengesetzt ist.

Gemäß einem noch anderen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine LED-Einheit vorgesehen, welche beinhaltet: einen LED-Chip; eine untere Struktur mit einem unteren Spiegel, der sich derart von dem LED-Chip nach oben und nach außen erstreckt, dass Licht von dem LED-Chip nach oben reflektiert wird, wobei der LED-Chip gestützt wird, und ein transparentes Dichtungselement in Form einer oberen Halbkugel, das um den LED-Chip in dem unteren Spiegel gebildet ist; und eine transparente obere Struktur mit einer Reflexionsflächenneigung um eine axiale Linie, derart, dass Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine radiale seitliche Richtung reflektiert wird, und eine Austrittsfläche zum Freisetzen des von der reflektierenden Fläche reflektierten Lichts nach außen, und zusammengesetzt mit einer Oberkante der unteren Struktur.

In der LED-Einheit ist die obere Struktur aus Metall oder Polymer mit einem hohen Reflexionsvermögen hergestellt.

In der LED-Einheit ist der untere Spiegel aus Metall oder Polymer mit einem hohen Reflexionsvermögen hergestellt.

Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende genaue Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und dazu dienen, eine weitere Erläuterung der Erfindung wie beansprucht zu bieten.

Gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine LED-Anordnung vorgesehen, welche aufweist: einen LED-Chip; eine untere Struktur, welche den LED-Chip abdichtet und gestaltet ist, um Licht von dem LED-Chip nach oben abzustrahlen; einen Träger als Sitz für die untere Struktur; und eine obere Struktur, die auf dem Träger gestützt wird, um Licht, welches von der unteren Struktur nach oben abgestrahlt wird, radial in einer seitlichen Richtung zu reflektieren.

In der LED-Anordnung kann die obere Struktur aufweisen: einen Reflexionsteil mit einer Reflexionsflächenneigung bezogen auf eine axiale Linie, um Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in einer seitlichen Richtung zu reflektieren; und einen Träger, der mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt ist, um den Reflexionsteil zu stützen.

In diesem Fall kann der Träger eine Vielzahl von Stiften aufweisen, die mit einem oberen Bereich des transparenten Dichtungselements zusammengesetzt sind. Vorzugsweise sind die Stifte an dem Träger durch wenigstens eines der Verfahren Presssitz, Kleben und Löten befestigt. Die LED-Anordnung kann ebenfalls weiter Halter aufweisen, die an dem Träger befestigt sind, um die Stifte aufzunehmen, in einer den Stiften entsprechenden Anzahl.

In der LED-Anordnung ist die obere Struktur vorzugsweise mit einem vorbestimmten Abstand von der unteren Struktur beabstandet.

In der LED-Anordnung ist die obere Struktur vorzugsweise aus Metall oder einer Form mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt.

In der LED-Anordnung kann die untere Struktur aufweisen: einen unteren Spiegel, der den LED-Chip stützt, wobei sich der untere Spiegel von und um den LED-Chip nach oben erstreckt, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu reflektieren; und ein transparentes Dichtungsteil, das den LED-Chip umgebend in dem unteren Spiegel vorgesehen ist.

In der LED-Anordnung kann die untere Struktur aufweisen: eine Fassung, die den LED-Chip stützt; und ein transparentes Dichtungsteil, das auf der Fassung angeordnet ist, um den LED-Chip abzudichten.

In der LED-Anordnung ist der Träger weiter vorzugsweise eine Reflektorplatte einer Rücklicht-Gruppe, in welcher die LED-Anordnung installiert ist.

Gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine LED-Anordnung vorgesehen, welche aufweist: einen LED-Chip; eine untere Struktur, die den LED-Chip abdichtet und so gestaltet ist, dass Licht von dem LED-Chip nach oben abgestrahlt wird; einen Träger als Sitz für die untere Struktur; eine transparente Platte, die auf dem Träger angeordnet ist und in einem vorbestimmten Abstand von der unteren Struktur beabstandet ist; und eine obere Struktur, die auf einer Unterseite der transparenten Platte angeordnet ist, um Licht, das von der unteren Struktur nach oben abgestrahlt wird, radial in seitliche Richtung zu reflektieren.

In der LED-Anordnung weist die obere Struktur vorzugsweise eine reflektierende Fläche auf, die um eine Mittelachse geneigt ist, um Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in einer seitlichen Richtung zu reflektieren, und eine flache Oberseite, die an der Unterseite der transparenten Platte befestigt ist.

In der LED-Anordnung ist die obere Struktur vorzugsweise an die Unterseite der transparenten Platte geklebt oder auf der Unterseite der transparenten Platte spritzgegossen. Des Weiteren ist die obere Struktur vorzugsweise aus einer Form mit hohem Reflexionsvermögen oder Metall hergestellt.

In der LED-Anordnung ist vorzugsweise in einem vorbestimmten Abstand von der unteren Struktur beabstandet.

In der LED-Anordnung kann die untere Struktur aufweisen: einen unteren Spiegel, der den LED-Chip stützt, wobei der untere Spiegel sich so von dem und um den LED-Chip nach oben erstreckt, dass Licht von dem LED-Chip nach oben reflektiert wird; und ein transparentes Dichtungsteil, das den LED-Chip umgebend in dem unteren Spiegel vorgesehen ist.

In der LED-Anordnung kann die untere Struktur aufweisen: eine Fassung, welche den LED-Chip stützt; und ein transparentes Dichtungsteil, das auf der Fassung angeordnet ist, um den LED-Chip abzudichten.

In der LED-Anordnung ist der Träger vorzugsweise eine Reflektorplatte einer Rücklicht-Einheit, in welcher die LED-Anordnung installiert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
Die beigefügten Zeichnungsfiguren, welche eingeschlossen werden, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu bieten, und in diese Anmeldung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, zeigen (eine) Ausführungsformen) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der Erfindung zu erklären. In den Zeichnungsfiguren zeigen:
1 eine Querschnittansicht einer LED-Linse gemäß dem Stand der Technik;
2 eine perspektivische Explosionsansicht einer LED-Einheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine perspektivische Ansicht, welche einen zusammengesetzten Zustand der LED-Einheit aus 2 darstellt;
4 eine Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 3;
4A eine Querschnittansicht einer LED-Einheit gemäß 4, welche eine Unterfassung einführt;
5 eine schematische Querschnittansicht, welche einen Betrieb der LED-Einheit aus 2 darstellt;
6 eine perspektivische Explosionsansicht einer LED-Einheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Querschnittansicht einer LED-Einheit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine perspektivische Ansicht, welche einen zusammengesetzten Zustand der LED-Einheit aus 7 darstellt;
9 eine schematische Querschnittansicht, welche einen Betrieb der LED-Einheit aus 7 darstellt;
10 eine Querschnittansicht einer LED-Einheit gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 eine schematische Querschnittansicht, welche einen Betrieb der LED-Einheit aus 10 darstellt;
12 eine perspektivische Ansicht von LED-Anordnungen gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
13 eine frontale Draufsicht auf die in 12 dargestellten LED-Anordnungen;
14 eine Querschnittansicht einer der in 12 dargestellten LED-Anordnungen;
15 eine Querschnittansicht, welche schematisch den Betrieb der in 12 dargestellten LED-Anordnungen darstellt;
16 bis 19 Querschnittansichten, welche einen Stift und eine Platine der LED-Anordnung darstellen, die in verschiedenen Formen ineinander eingreifen;
20 eine perspektivische Ansicht einer Alternative der LED-Anordnung gemäß der fünften Ausführungsform;
21 eine frontale Draufsicht auf eine LED-Anordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
22 eine Querschnittansicht, welche schematisch den Betrieb der in 21 dargestellten LED-Anordnung darstellt;
23 eine frontale Draufsicht auf eine Alternative der LED-Anordnung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
24 eine Querschnittansicht, welche schematisch den Betrieb der in 24 dargestellten LED-Anordnung darstellt;
25 eine perspektivische Ansicht einer LED-Anordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
26 eine frontale Draufsicht auf die in 25 dargestellte Anordnung; und
27 eine Querschnittansicht, welche schematisch den Betrieb der in 25 dargestellten LED-Anordnung darstellt.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird genauer Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren dargestellt sind.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf 2 bis 4 eine LED-Einheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Zeichnungsfiguren ist 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer LED-Einheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen zusammengesetzten Zustand der LED-Einheit gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, 4 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 3, und 5 ist eine schematische Querschnittansicht, welche einen Betrieb der LED-Einheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beinhaltet die LED-Einheit 100 der vorliegenden Erfindung: einen LED-Chip 102, eine untere Struktur 110 zum Reflektieren von Licht von dem LED-Chip nach oben, wobei der LED-Chip gestützt wird; und eine obere Struktur 130, die mit einem oberen Bereich der unteren Struktur 110 zusammengesetzt ist, um das Licht, das von der unteren Struktur 110 nach oben reflektiert wird, in einer radialen seitlichen Richtung zu reflektieren.
Die untere Struktur 110 beinhaltet einen Hauptkörper 112 und eine Fassung 116 innerhalb des Hauptkörpers 112, welche den LED-Chip 102 als Boden stützt. Der Hauptkörper 112 ist an seiner Innenseite konkav, um einen konkaven Hohlraum C zu bilden, und weist einen unteren Spiegel 114 an seiner Oberfläche auf. Des Weiteren weist der Hohlraum C die Fassung 114 auf, die auf seinem Boden angeordnet ist, um den LED-Chip 102 zu stützen. Ein Dichtungselement 120 ist in die Umgebung des LED-Chips 102 eingefüllt, so dass der LED-Chip 102 von der Außenseite abgedichtet ist.
Der untere Spiegel 114 erstreckt sich so von dem LED-Chip 102 nach oben und nach außen, dass Licht von dem LED-Chip 102 wie in 5 dargestellt nach oben reflektiert wird. Der untere Spiegel 114 beinhaltet eine Vielzahl von Ebenen, die miteinander wie dargestellt verbunden sind. In anderen Gestaltungen kann der untere Spiegel 114 eine einzelne gekrümmte Ebene oder eine Vielzahl gekrümmter Ebenen beinhalten, die so geformt sind, dass Licht von dem LED-Chip 102 nach oben und zu der oberen Struktur 130 reflektiert wird.
Der Hauptkörper 112 der unteren Struktur 110 kann unter Verwendung von Gießen, Schneiden und Formen gebildet werden und kann einstückig mit dem unteren Spiegel 114 unter Verwendung von Metall oder Polymer hergestellt werden. In diesem Fall werden der Hauptkörper 112 und der untere Spiegel 114 der unteren Struktur 110 unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder Polymer mit hohem Reflexionsvermögen geformt.
Als Polymer mit hohem Reflexionsvermögen können NM114WA und NM04WA, welche Produktnamen von Otsuka Chemical Co., Ltd. sind, verwendet werden. Da das oben genannte Material bei einer hohen Temperatur von ungefähr 180°C ein hohes Reflexionsvermögen aufzeigt, ist es als Material für den Hauptkörper 112 und/oder den unteren Spiegel 114 der unteren Struktur geeignet. Insbesondere weist NM114WA ein anfängliches Reflexionsvermögen von 88,3 % auf und behält ein Reflexionsvermögen von 78,0 % nach zwei Stunden bei einer Wellenlänge von 470 nm bei. NM04WA weist ein anfängliches Reflexionsvermögen von 89,0 % auf und behält ein Reflexionsvermögen von 89,0 % nach zwei Stunden bei einer Wellenlänge von 470 nm bei.
Ungleich zu dieser Gestaltung kann der Hauptkörper 112 aus Metall oder Polymer mit geringem Reflexionsvermögen hergestellt sein, und der untere Spiegel 114 kann in Form eines Films mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt sein. Dieser Film kann hergestellt werden unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder dem oben genannten Polymer mit hohem Reflexionsvermögen.
Die Fassung 116 ist flach hergestellt, und der LED-Chip 102 ist darauf befestigt. Natürlich kann unter Bezugnahme auf 4A eine Unterfassung 106 an der Fassung 116 befestigt werden, wobei der LED-Chip 102 an der Unterfassung 106 befestigt ist.
Ein Dichtungselement 120 ist aus transparentem Harz hergestellt. Für das Dichtungselement kann ein Harz mit einer Wärmeausdehnungsrate und einem Brechungsindex gleich denen des LED-Chips 102 gewählt werden. Insbesondere weist Silikon nicht nur hervorragende optische Eigenschaften aufgrund des hohen Brechungsindex und ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit gegen Vergilben auf, d.h., Änderungen in der Qualität verursacht durch Licht einer einzelnen Wellenlänge, sondern behält ebenfalls selbst nach Aushärten einen Gel- oder Elastomerzustand bei und kann folglich den LED-Chip 102 vor Stößen und Vibrationen stabil stützen.
Die obere Struktur 130 beinhaltet einen trichterförmigen Hauptkörper 132 und drei Stifte 136 (von denen nur zwei dargestellt sind), die mit einem oberen Bereich des Dichtungselements 120 verbunden sind, um die obere Struktur 130 zu stützen. Die obere Struktur 130 weist insgesamt eine Dreibeingestalt auf. Des Weiteren weist der Hauptkörper 132 der oberen Struktur 130 einen oberen Spiegel 134 auf seiner Unterfläche auf. Der obere Spiegel 134 kann eine Vielzahl von Gestaltungen, wie beispielsweise eine kegelförmige Gestalt und eine sich auf jedwede Art erweiternde konische Gestalt neben der dargestellten Trichtergestalt annehmen.
Der obere Spiegel 134 ist gestaltet, um Licht L zu reflektieren, welches von dem LED-Chip 102 erzeugt wird und von dem unteren Spiegel 114 nach oben reflektiert wird, in eine seitliche Richtung. Zusätzlich reflektiert der obere Spiegel 134 Licht L1, welches von dem LED-Chip 102 direkt den oberen Bereich erreicht hat, in die seitliche Richtung.
Unterdessen ist der obere Spiegel 134 so angeordnet, dass seine axiale Linie A, die eine Spitze P beinhaltet, an dem Fokus F des LED-Chips 102 ausgerichtet sein kann. Hier bedeutet der Fokus F einen Punkt, der in einer Mitte des LED-Chips 102 angeordnet ist, welcher eine Licht aussendende Quelle ist.
An diesem Punkt kann der Hauptkörper 132 der oberen Struktur 130 unter Verwendung von Gießen, Schneiden und Formen gebildet werden, und kann einstückig mit dem oberen Spiegel 134 unter Verwendung von Metall oder Polymer hergestellt werden. In diesem Fall sind der Hauptkörper 132 und der obere Spiegel 134 der unteren Struktur 110 unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder Polymer mit hohem Reflexionsvermögen gebildet.
Ungleich zu dieser Gestaltung kann der Hauptkörper 132 der oberen Struktur aus Metall oder Polymer mit geringem Reflexionsvermögen hergestellt sein, und der obere Spiegel 134 kann in Form eines Films mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt sein. Dieser Film kann hergestellt werden unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder dem oben beschriebenen Polymer mit hohem Reflexionsvermögen. Des Weiteren existiert als Spritzgießmaterial mit einem ausgezeichneten Reflexionsvermögen Material, welches TiO₂ enthält.
Die Stifte 136 werden an das Dichtungselement 120 angeklebt oder in dieses eingesetzt, um die obere Struktur 130 mit der unteren Struktur 110 zusammenzusetzen, und haben einen derartigen Durchmesser, der keinen Einfluss auf das von dem oberen Spiegel 134 in seitliche Richtung reflektierte Licht L aufweist, vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 0,4 mm.
Bei dem Herstellungsvorgang wird die untere Struktur 110 zuerst hergestellt, der LED-Chip 102 wird auf der Fassung 116 angebracht, und ein transparentes Harz wird darauf gegossen, so dass das Dichtungselement 120 gebildet wird. Danach wird die obere Struktur 130 mit dem Dichtungselement 120 zusammengesetzt, so dass die LED-Einheit 100 vervollständigt ist.
An diesem Punkt, obwohl nicht dargestellt, können die Stifte 136 in einer vorbestimmten Tiefe in das Dichtungselement 120 eingesetzt werden, bevor das Dichtungselement 120 vollständig ausgehärtet ist. Dadurch wird das ausgehärtete Dichtungselement 120 fest mit den Stiften 136 verklebt, und folglich ist die obere Struktur 130 auf natürliche Weise mit der unteren Struktur 110 zusammengesetzt.
Wie oben beschrieben, wird das transparente Harz von oben in den Hohlraum C der unteren Struktur 110, auf welcher der LED-Chip 102 angebracht ist, nach unten gegossen, und folglich ist der Herstellungsvorgang für das Dichtungselement 120 einfach. Des Weiteren werden, selbst wenn Blasen in dem Harz des Dichtungselements 120 erzeugt werden, diese während des Abkühlungsvorgangs verflüchtigt, und folglich ist der Nachteil im Stand der Technik, bei welchem die Blasen erzeugt werden, verbessert.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche eine Modifizierung einer LED-Einheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Unter Bezugnahme auf 6 ist eine LED-Einheit 200 im Wesentlichen gleich zu der LED-Einheit 100 der oben beschriebenen Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass Halter 218 auf einem Außenumfang einer unteren Struktur 212 gebildet sind, und Stifte 236 einer oberen Struktur 230 als Gegenstück zu diesen Haltern 218 gebildet sind. Folglich sind die gleichen Bezugsziffern mit 200 startend den entsprechenden Elementen zugewiesen, und Beschreibungen derselben werden ausgelassen.
Wenn die Halter 218 zum Aufnehmen der Stifte 236 auf der unteren Struktur 210 gebildet sind und die Stifte 236 in die Halter 218 eingesetzt werden, wenn die obere Struktur 230 mit der unteren Struktur 210 zusammengesetzt wird, wird der Zusammensetzungsvorgang einfacher, und der Herstellungsvorgang wird noch einfacher.
7 ist eine Querschnittansicht einer LED-Einheit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen zusammengesetzten Zustand der LED-Einheit aus 7 darstellt, und 9 ist eine Ansicht, welche einen Betrieb der LED-Einheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 beinhaltet eine LED-Einheit 300: einen LED-Chip 302; eine untere Struktur 310 zum Stützen des LED-Chips 302, wobei Licht von dem LED-Chip 302 nach oben reflektiert wird; und eine obere Struktur 330, die mit einem oberen Bereich der unteren Struktur 310 zusammengesetzt ist, um das von der unteren Struktur 310 nach oben reflektierte Licht in eine radiale seitliche Richtung zu reflektieren.
Die untere Struktur 310 beinhaltet einen Hauptkörper 312 und eine flache Fassung 316, um den LED-Chip 302 in dem Hauptkörper 312 zu stützen.
Der Hauptkörper 312 ist an seiner Innenseite konkav, um einen konkaven Hohlraum C zu bilden, und hat einen unteren Spiegel 314 auf seiner Oberfläche. Des Weiteren ist ein Dichtungselement 320 in die Umgebung des LED-Chips 302 in dem Hohlraum C gefüllt, so dass der LED-Chip 302 von der Außenseite abgedichtet werden kann.
Der untere Spiegel 314 erstreckt sich von dem LED-Chip 302 nach oben und nach außen und ist so gestaltet, dass Licht von dem LED-Chip 302 wie in 9 dargestellt nach oben reflektiert wird. Der untere Spiegel 314 beinhaltet eine Vielzahl von miteinander wie dargestellt verbundenen Ebenen. In anderen Gestaltungen kann der untere Spiegel 314 eine einzelne gekrümmte Ebene oder eine Vielzahl gekrümmter Ebenen beinhalten, die so gebildet sind, dass das Licht von dem LED-Chip 302 nach oben und zu der oberen Struktur 330 reflektiert wird.
Der Hauptkörper 312 der unteren Struktur 310 kann unter Verwendung von Gießen oder Schneiden verarbeitet werden und kann einstückig mit dem untere Spiegel 314 unter Verwendung von Metall oder Polymer hergestellt werden. In einer anderen Gestaltung kann der Hauptkörper 312 der unteren Struktur 310 unter Verwendung eines Polymers gebildet werden, und der untere Spiegel 314 kann in Form einer Metallschicht hergestellt werden.
Der Hauptkörper 312 der unteren Struktur 310 kann verarbeitet werden unter Verwendung von Gießen oder Schneiden und kann einstückig mit dem unteren Spiegel 314 unter Verwendung von Metall oder Polymer hergestellt werden. In dem Fall, dass der Hauptkörper 312 der unteren Struktur 310 einstückig mit dem unteren Spiegel 314 gebildet wird, können diese Elemente unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder Polymer mit hohem Reflexionsvermögen gebildet werden.
Als Polymer mit hohem Reflexionsvermögen können NM114WA und NM04WA, welche Produktnamen von Otsuka Chemical Co., Ltd. sind, verwendet werden. Da das oben genannte Material bei einer hohen Temperatur von ungefähr 180°C ein hohes Reflexionsvermögen aufzeigt, ist es als Material für den Hauptkörper 312 und/oder den unteren Spiegel 314 der unteren Struktur geeignet. Insbesondere weist NM114WA ein anfängliches Reflexionsvermögen von 88,3 % auf und behält ein Reflexionsvermögen von 78,0 % nach zwei Stunden bei einer Wellenlänge von 470 nm bei. NM04WA weist ein anfängliches Reflexionsvermögen von 89,0 % auf und behält ein Reflexionsvermögen von 89,0 % nach zwei Stunden bei einer Wellenlänge von 470 nm bei.
Ungleich zu dieser Gestaltung kann der Hauptkörper 312 aus Metall oder Polymer mit geringem Reflexionsvermögen hergestellt sein, und der untere Spiegel 314 kann in Form eines Films mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt sein. Dieser Film kann realisiert werden unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder dem oben genannten Polymer mit hohem Reflexionsvermögen.
Ein Dichtungselement 320 ist aus transparentem Harz hergestellt. Für das Dichtungselement kann ein Harz mit einer Wärmeausdehnungsrate und einem Brechungsindex gleich denen des LED-Chips 302 gewählt werden. Insbesondere weist Silikon nicht nur hervorragende optische Eigenschaften auf, da es sehr wenig Änderungen aufgrund von Licht einer einzelnen Wellenlänge, wie zum Beispiel Vergilben, aufzeigt und einen breiten Brechungsindex hat, sondern ebenfalls Gel- oder Elastomerzustand selbst nach einem Aushärtungsprozess beibehält und folglich den LED-Chip 302 vor Stößen und Vibrationen stabil schützen kann.
Das ausgehärtete Dichtungselement 320 weist eine flache Oberseite und einen den Chip aufnehmenden Bereich 324 auf, der um den LED-Chip 302 an seinem unteren Bereich gebildet ist.
Die obere Struktur 330 ist ein Element der einstückigenen Art, das durch Formen des transparenten Harzes erhalten wird, und ist von einer Struktur, in welche der Hauptkörper 332 eingefüllt wird. Der Hauptkörper 332 hat auf seinem oberen Bereich eine reflektierende Fläche 334 zum Reflektieren von Licht L1 und L2, welches von dem unteren Bereich in einer seitlichen Richtung kommt, und auf seiner Seite eine Austrittsfläche 336 zum Freisetzen des von der reflektierenden Fläche 334 reflektierten Lichts L1 und L2 nach außen.
Die reflektierende Fläche 334 kann eine um eine axiale Linie A linear symmetrische Form aufweisen, welche durch einen inneren Scheitelpunkt P und einen Fokus F des LED-Chips 302 geht. Dementsprechend wird das auf die reflektierende Fläche 334 einfallende Licht L₁ und L₂ in einer radialen Richtung reflektiert.
An diesem Punkt weist die obere Struktur 330 einen flachen Boden 338 auf und kommt somit in nahen ebenen Kontakt mit einer Oberseite 322 des Dichtungselements 320, wenn es mit der unteren Struktur 310 zusammengesetzt ist.
Folglich kann sich, wenn die obere Struktur 330 unter Verwendung von Material mit dem gleichen Brechungsindex wie der Dichtungskörper 320 geformt wird, das Licht L1 und L2 von dem Fokus des LED-Chips 302 von dem Dichtungselement 320 in die obere Struktur 330 ohne Brechung oder Reflexion ausbreiten, wie in 9 dargestellt.
In einem Herstellungsvorgang wird die untere Struktur 310 zuerst hergestellt, der LED-Chip 302 wird auf der Fassung 316 auf dem Boden der unteren Struktur 310 angebracht, und ein transparentes Harz wird nach unten gegossen, derart, dass das Dichtungselement 320 gebildet wird. Danach wird die obere Struktur 330 mit dem Dichtungselement 320 zusammengesetzt, so dass die LED-Einheit 300 vervollständigt ist.
An diesem Punkt kann die obere Struktur 330 getrennt im Voraus gebildet werden, werden die Oberfläche 322 des Dichtungselements 320 und der Boden 338 der oberen Struktur 330 zusammengebracht, um miteinander in Kontakt zu sein, und Druck wird auf diese angewendet, bevor das Dichtungselement 320 ausgehärtet ist, so dass diese Elemente miteinander verklebt werden.
Damit wird das transparente Harz von oben in den Hohlraum C der unteren Struktur 310, auf welcher der LED-Chip 302 angebracht, hinunter gegossen, und somit wird der Formungsvorgang für das Dichtungselement 320 einfach. Des Weiteren werden, selbst wenn Blasen in dem Harz des Dichtungselements 320 erzeugt werden, diese während des Abkühlungsvorgangs verflüchtigt, und folglich ist der Nachteil im Stand der Technik, bei welchem die Blasen erzeugt werden, verbessert.
10 ist eine Querschnittansicht einer LED-Einheit gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 11 ist eine schematische Querschnittansicht, welche einen Betrieb der LED-Einheit aus 10 darstellt.
Unter Bezugnahme auf 10 ist eine LED-Einheit 400 gemäß der vierten Ausführungsform die gleiche wie die LED-Einheit 300 der dritten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass ein Dichtungselement 420, welches um einen LED-Chip 402 innerhalb eines konkaven Hohlraums C gebildet ist, von halbkugelförmiger Gestalt mit einem vorbestimmten Radius r ist, wobei ein Teil des Hohlraums C frei bleibt, und ein Boden der oberen Struktur 430 ist mit einer Oberkante einer unteren Struktur 410 zusammengesetzt. Folglich werden die gleichen Bezugsziffern, mit 400 startend, den entsprechenden Elementen zugeordnet, und Beschreibungen derselben werden weggelassen.
Das Dichtungselement 420 kann in einer Vielzahl von Gestaltungen gebildet werden, einschließlich einer Halbkugel, einer Kuppel, einer Ellipse, einem Kegelstumpf wie beispielsweise einer abgestumpften Kuppel und einer Struktur, in welcher der Hohlraum C der unteren Struktur 410 nur um den LED-Chip 402 gefüllt ist. Hier schließen die halbkugelförmige Gestalt oder eine Halbkugelarf unterschiedliche Gestalten ein.
Das Dichtungselement 420 ist ein transparentes Harz. Für das Dichtungselement wird Material mit Thixotropie gewählt und eines, das eine konstante Gestalt beibehält, wenn es freigesetzt wird. Als solches Material kann JCR6101 up, welches ein Produktname von Dow Corning ist, verwendet werden.
Des Weiteren kann für ein Gerät zum genauen Freisetzen des Harzes in den Hohlraum C ML-808FX, welches ein Produktname von Musashi ist, verwendet werden. Dieses Gerät kann eine Punktierungssteuerung bis zu ungefähr 0,03cc leisten.
Der Betrieb der LED-Einheit 400 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 11 stellt ein optischer Weg I₁ Licht dar, welches sich von dem Fokus F auf dem LED-Chip zu einem Verbindungspunkt P1 an einer Kante des unteren Spiegels 414 ausbreitet, ein optischer Weg I₂ stellt Licht dar, welches sich von dem Fokus F des LED-Chips zu einem Verbindungspunkt P2 zwischen der reflektierenden Fläche 434 und der Austrittsfläche 436 ausbreitet. In dem Fall der LED-Einheit 300 der dritten Ausführungsform wird Licht zwischen den optischen Wegen I₁ und I₂ direkt über die Austrittsfläche 436 freigesetzt, ohne die reflektierende Fläche 434 zu durchqueren.
Da jedoch das Dichtungselement 420 von halbkugelförmiger Gestalt ist und ein freier Raum in einem Hohlraum C zwischen dem Dichtungselement 420 und dem Boden 438 der oberen Struktur 430 gemäß der vierten Ausführungsform gebildet ist, verbreitet sich Licht L₁ und L_x, das von dem Fokus F erzeugt wird, nach geradeaus, wenn es von dem Dichtungselement 420 kommt, wird aber zu der reflektierenden Fläche 434 durch einen Unterschied in den Brechungsindices zwischen Luft und dem Harz gebrochen, wenn das Licht von dem Hohlraum C auf den Boden 438 der oberen Struktur einfällt. Das gebrochene Licht wird von der reflektierenden Fläche 434 reflektiert und in einer seitlichen Richtung durch die Austrittsfläche 436 freigesetzt. Als Ergebnis ist es möglich, einen Sichtwinkel von Licht, das zu einer seitlichen Richtung in der LED-Einheit 400 freigesetzt wird, zu reduzieren. Der gesamte Lichtweg ist durch L gekennzeichnet und α ist ein Winkel zwischen den optischen Wegen I₁ und I₂.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer LED-Anordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, 13 ist eine frontale Draufsicht auf die in 12 dargestellte LED-Anordnung, und 14 ist eine Querschnittansicht der in 12 dargestellten LED-Anordnung.
Unter Bezugnahme auf 12 bis 14 ist eine LED-Anordnung 500 gemäß dieser Ausführungsform auf einem Träger angeordnet, welcher vorzugsweise eine Reflektorplatte innerhalb einer Rücklichteinheit (nicht dargestellt) ist. Jeder Teil der LED-Anordnung 500 beinhaltet einen LED-Chip 502, eine untere Struktur 510, die auf der Platine 540 sitzt, und eine obere Struktur 530, und ist in einem vorbestimmten Abstand von angrenzenden Anordnungsteilen angeordnet. Die untere Struktur 510 ist so gestaltet, dass der LED-Chip 502 darauf sitzt, wobei Licht von dem LED-Chip 502 nach oben reflektiert wird, und die obere Struktur 530 ist gestaltet, um Licht von der unteren Struktur im Wesentlichen radial in eine seitliche Richtung zu reflektieren.
Die untere Struktur 510 hat einen Körper 512, welcher den LED-Chip 502 aufnimmt, und ein mittlerer Bereich des Körpers 512 ist konkav nach unten und bildet einen Hohlraum C. Der Hohlraum C weist einen flachen Boden auf, welcher als Fassung dient, die den LED-Chip 502 stützt, und die Wand des Hohlraums C, die den LED-Chip 502 umgibt, bildet einen unteren Spiegel 514, welcher Licht von dem LED-Chip 502 nach oben reflektiert. Ein transparentes Dichtungselement 520 ist in den Hohlraum C gefüllt, um den LED-Chip 502 von außen abzudichten.
Der untere Spiegel 514 erstreckt sich von dem LED-Chip 502 nach oben und nach außen, um Licht L von dem LED-Chip 502 wie in 15 dargestellt nach oben zu reflektieren. Der untere Spiegel 514 ist durch eine Vielzahl von Ebenen abgegrenzt, die miteinander wie in der Zeichnungsfigur dargestellt verbunden sind. Alternativ kann der untere Spiegel durch eine einzelne oder eine Vielzahl gekrümmter Flächen abgegrenzt sein, die gestaltet sind, um Licht L von dem LED-Chip 502 nach oben zu der oberen Struktur 530 zu reflektieren.
Der untere Strukturkörper 512 kann zum Beispiel durch Gießen, Schneiden und Farmen gebildet sein und kann aus Metall oder Polymer einstückig mit dem unteren Spiegel 514 hergestellt sein. In diesem Fall sind der untere Strukturkörper 512 und/oder der untere Spiegel 514 aus Metall oder Polymer mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt. Beispiele solchen Polymers mit hohem Reflexionsvermögen sind wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Alternativ kann der untere Strukturkörper 512 aus Metall oder Polymer mit geringem Reflexionsvermögen hergestellt sein, wobei der untere Spiegel 514 als Film aus Material mit hohem Reflexionsvermögen vorgesehen ist.
Das transparente Dichtungselement 520 ist aus Harz und vorzugsweise so gewählt, dass es einen Wärmeausdehnungskoeffizienten und Reflexionsvermögen gleich dem des LED-Chips 502 aufweist. Insbesondere weist Silikon nicht nur hervorragende optische Eigenschaften aufgrund des hohen Brechungsindex und ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Vergilben auf, d.h., Änderungen in der Qualität verursacht durch Licht einer einzelnen Wellenlänge, sondern behält ebenfalls selbst nach Aushärten einen Gel- oder Elastomerzustand bei und kann folglich den LED-Chip 502 vor Stößen und Vibrationen stabil stützen.
Die obere Struktur 530 ist insgesamt von einer Dreibeingestalt, um die Achse A symmetrisch. Die obere Struktur 530 beinhaltet einen trichterförmigen Hauptkörper 532 und drei Stifte 536, die mit der Platine 540 verbunden sind, um die obere Struktur 530 zu stützen. Des Weiteren weist der Hauptkörper 532 einen oberen Spiegel 534 auf seiner Unterfläche auf. Der obere Spiegel 534 kann eine Vielzahl von Gestaltungen annehmen, wie beispielsweise eine konische Gestalt und eine sich auf jedwede Art erweiternde konische Gestalt, neben der Trichtergestalt wie dargestellt.
Der obere Spiegel 534 ist gestaltet, um Licht L, welches von dem LED-Chip 502 erzeugt wird und von dem unteren Spiegel 514 nach oben reflektiert wird, in eine seitliche Richtung zu reflektieren. Zusätzlich reflektiert der obere Spiegel 534 Licht L1, welches direkt auf den oberen Bereich von dem LED-Chip 502 einfällt, in einer seitlichen Richtung.
Unterdessen ist der obere Spiegel 534 so angeordnet, dass seine axiale Linie A, die eine Spitze P beinhaltet, an dem Fokus F des LED-Chips 502 ausgerichtet sein kann. Hier bedeutet der Fokus F einen Punkt, der in einer Mitte des LED-Chips 502 angeordnet ist, welches eine Licht aussendende Quelle ist.
An diesem Punkt kann der Hauptkörper 532 der oberen Struktur 530 unter Verwendung von Gießen, Schneiden und Formen gebildet werden, und kann einstückig mit dem oberen Spiegel 534 unter Verwendung von Metall oder Polymer hergestellt werden. In diesem Fall sind der Hauptkörper 532 und der obere Spiegel 534 der unteren Struktur 510 unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder Polymer mit hohem Reflexionsvermögen geformt.
Ungleich zu dieser Gestaltung kann der Hauptkörper 532 der oberen Struktur aus Metall oder Polymer mit geringem Reflexionsvermögen hergestellt sein, und der obere Spiegel 534 kann in Form eines Films mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt sein. Dieser Film kann hergestellt werden unter Verwendung von Metall mit hohem Reflexionsvermögen oder dem oben beschriebenen Polymer mit hohem Reflexionsvermögen. Des Weiteren existiert als Spritzgießmaterial mit einem ausgezeichneten Reflexionsvermögen Material, welches TiO₂ enthält.
Die Stifte 536 werden an das Dichtungselement 520 angeklebt oder in dieses eingesetzt, um die obere Struktur 530 mit der unteren Struktur 510 zusammenzusetzen, und haben einen derartigen Durchmesser, der keinen Einfluss auf das von dem oberen Spiegel 534 in seitliche Richtung reflektierte Licht L aufweist, vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 0,4 mm.
Nun wird Bezug genommen auf die 16 bis 19, um Beispiele des an der Platine 540 befestigten Stifts 536 der oberen Struktur 530 zu erklären.
Zunächst wird, wie in 16 dargestellt, die Platine 540 mit einer Rille (oder einem Loch) ausgestattet mit einem Durchmesser, der dem des Stifts 536 entspricht, welcher wiederum fest in die Rille eingesetzt wird. Selbstverständlich kann der Rillendurchmesser geringfügig kleiner sein als der des Stifts 536, um einen Presssitz zu ermöglichen.
17 zeigt ein Beispiel unter Verwendung von Klebstoff. Das heißt, dass der Stift 536 sicherer an der Platine 540 befestigt werden kann, wenn der Stift 536 in die Rille der Platine 540, die mit Klebstoff 542 gefüllt ist, eingesetzt wird. Selbstverständlich kann der Rillendurchmesser geringfügig größer sein als der des Stifts 536.
18 zeigt ein Beispiel unter Verwendung eines Halters 544, um den Stift 536 an einer Platine 540 zu befestigen, in welcher der Halter 544 in die Rille auf der Platine 540 eingesetzt wird. Selbstverständlich kann die Platine 540 mit einem Loch ausgestattet sein, in welchem der Halter 544 installiert wird.
19 zeigt ein Beispiel des Befestigens des Stifts 536 an der Platine 540 durch eine Schweißnaht 546.
Wie oben beschrieben, kann der Stift 536 an der Platine 540 entsprechend verschiedenen Verfahren befestigt werden.
20 ist eine perspektivische Ansicht einer Alternative der in 12 dargestellten LED-Anordnung.
Die LED-Anordnung 500A beinhaltet eine einzelne obere Struktur 530A, die über mehreren unteren Strukturen 510 angeordnet ist. Diese Struktur kann verfügbar sein, wenn die unteren Strukturen 510 aneinander angrenzend angeordnet sind.
21 ist eine frontale Draufsicht auf eine LED-Anordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, und 22 ist eine Querschnittansicht, welche schematisch den Betrieb der in 21 dargestellten LED-Anordnung darstellt. Eine LED-Anordnung 600 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet eine Vielzahl von Anordnungsteilen wie in 21 bis 22 dargestellt, welche in einem vorbestimmten Abstand auf einer Platine 640 angeordnet sind, welche vorzugsweise ein Reflektor innerhalb einer Rücklichteinheit (nicht dargestellt) ist. Jeder Teil der LED-Anordnung 600 beinhaltet einen LED-Chip 602, eine untere Struktur 610, die auf der Platine 640 sitzt, und eine obere Struktur 630. Die untere Struktur 610 ist so gestaltet, dass der LED-Chip 602 darauf sitzt, wobei Licht von dem LED-Chip 602 nach oben reflektiert wird, und die obere Struktur 630 ist gestaltet, um Licht von der unteren Struktur radial in eine seitliche Richtung zu reflektieren.
Die untere Struktur 610 beinhaltet ein Dichtungsteil 612, welches den LED-Chip 602 abdichtet, und eine Fassung 618, welche den LED-Chip 602 als Basis stützt. Das Dichtungsteil 612 ist aus einem transparenten Harz wie beispielsweise Epoxid und Silikon hergestellt, und das Dichtungsteil 612 hat eine obere halbkugelförmige strahlende Fläche 614, welche sich von der Fassung 618 nach oben erstreckt. Die Fassung 618 hat Anschlüsse, welche den LED-Chip 602 speisen, und ein wärmeleitendes Teil (oder Kühlkörper), welches erzeugte Wärme zur Außenseite ableitet. Die Fassung 618 kann aus Metall oder Polymer mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt sein, um einen Reflektor oder eine Spiegelfläche zu bilden, welche Licht von dem LED-Chip 602 nach oben reflektiert. Alternativ kann derartiges Material auf die Fassung 618 beschichtet oder aufgedruckt sein, um die Spiegelfläche zu bilden.
Die obere Struktur 630 und die Platine 640 sind im Wesentlichen gleich zu der oberen Struktur 630 und der Platine 640 der fünften Ausführungsform, und somit wird deren Erklärung weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 22 tritt Licht L₁, das von dem Fokus F des LED-Chips 602 erzeugt wird, über die strahlende Fläche 614 nach außen aus, in einer seitlichen Richtung gebrochen aufgrund des Unterschieds des Brechungsvermögens zwischen dem Dichtungsteil 612 und der Luft und der Krümmung der strahlenden Fläche 614. Licht L₂, das von der strahlenden Fläche 614 nach oben ausgestrahlt wird, wird ebenfalls von einer Spiegelfläche 634 der oberen Struktur 630 in eine seitliche Richtung reflektiert. Dies bewirkt, dass Licht L₁, L₂, das von dem LED-Chip 602 erzeugt wird, entlang einer Richtung parallel zu der Ebene, auf welcher der LED-Chip 602 angebracht ist, austritt.
Obwohl Licht L₂, das von der strahlenden Fläche 614 nach oben ausgestrahlt wird, als auf der strahlenden Fläche nicht brechend dargestellt ist, kann es zu der Achse A oder in einer seitlichen Richtung gemäß der Krümmung der strahlenden Fläche 614 gebrochen werden und so weiter. Zusätzlich zu der Halbkugelgestaltung kann das Dichtungsteil 612 verschiedene Gestaltungen aufweisen, wie beispielsweise Kuppel, abgestumpfte obere Halbkugel oder Kuppel, obere Halbkugel oder Kuppel mit einer konkaven Oberfläche und so weiter.
Eine solche Alternative wird unter Bezugnahme auf 23 und 24 beschrieben, wobei 23 eine frontale Draufsicht auf eine Alternative der LED- Anordnung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung ist, und 24 eine Querschnittansicht ist, welche schematisch den Betrieb der in 24 dargestellten LED-Anordnung darstellt.
Eine in 23 und 24 dargestellte LED-Anordnung 600-1 ist im Wesentlichen die gleiche wie die vorausgegangene LED-Anordnung 600, mit der Ausnahme, dass ein Dichtungsteil 612 eine erste strahlende Fläche 614 aufweist, die sich nach oben in Form eine oberen Halbkugel von einer Fassung 612 erstreckt, und eine zweite strahlende Fläche 616, die von der Oberseite der ersten strahlenden Fläche 614 konkav ist. Folglich werden die gleichen Bezugsziffern verwendet, um ähnliche Komponenten zu kennzeichnen, ohne Beschreibung der ähnlichen Komponenten.
Unter Bezugnahme auf 24 tritt Licht L₁ und L₂, das von dem Fokus F eines LED-Chips 602 ausgestrahlt wird, durch die erste und zweite strahlende Fläche 614 und 616 nach außen aus. Licht L₁ wird in eine seitliche Richtung gebrochen aufgrund des Unterschieds des Brechungsvermögens zwischen dem Dichtungsteil 612 und der Luft und der Krümmung der ersten strahlenden Fläche 614. Licht L₂ wird zu der Mittelachse A gebrochen aufgrund des Unterschieds des Brechungsvermögens zwischen dem Dichtungsteil 612 und der Luft und der Krümmung der zweiten strahlenden Fläche 616, und dann in eine seitliche Richtung durch eine reflektierende Fläche 634 einer oberen Struktur 630. Dies bewirkt als Ergebnis, dass Licht L₁ und Licht L₂, das von dem LED-Chip erzeugt wird, in eine im Wesentlichen zu der Mittelachse A senkrechte Richtung strahlt, das heißt im Wesentlichen parallel zu der Ebene, auf welcher der LED-Chip 602 angebracht ist.
Wenn das Dichtungsteil 612 als eine abgestumpfte obere Halbkugel oder Kuppel geformt ist, liegt der Lichtweg zwischen jenen, die in 22 und 24 dargestellt sind. Jedoch kann der Lichtweg verändert werden entsprechend der Gesamtgestaltung und dem Brechungsvermögen des Dichtungsteils 612.
25 ist eine perspektivische Ansicht einer LED-Anordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung, 26 ist eine frontale Draufsicht auf die in 25 dargestellte LED-Anordnung, und 27 ist eine Querschnittansicht, welche schematisch den Betrieb der in 25 dargestellten LED-Anordnung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 25 bis 27 ist eine LED-Anordnung 700 vorzugsweise innerhalb einer Rücklichteinheit (nicht dargestellt) angeordnet. Die LED-Anordnung 700 beinhaltet LED-Chips 702, untere Strukturen 710, welche den LED-Chip 702 abdichten, eine Platine 740, auf welcher die untere Struktur 710 sitzt, eine transparente Platte 750, die über der Platine 740 in einem vorbestimmten Abstand zu der unteren Struktur 710 angeordnet ist, und obere Strukturen 730, die an dem Boden der transparenten Platte 750 befestigt sind. Jede der unteren Strukturen 710 ist gestaltet, um Licht von dem LED-Chip 702 nach oben zu strahlen, und jede der oberen Strukturen 730 ist gestaltet, um Licht, welches von der unteren Struktur 710 nach oben gestrahlt wird, in eine seitliche Richtung zu strahlen.
Die untere Struktur 710 ist im Wesentlichen in Gestaltung und Funktion gleich zu jener der unteren Struktur 510 der fünften Ausführungsform. Folglich werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um die ähnlichen Komponenten ohne Beschreibung derselben zu kennzeichnen.
Die obere Struktur 730 ist ein trichterförmiger Körper, der um die Mittelachse symmetrisch ist und von der unteren Struktur 710 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist. Die obere Struktur 730 ist mit ihrer Oberfläche an dem Boden der transparenten Platte befestigt. Zusätzlich zu der trichterförmigen Gestaltung wie dargestellt kann die obere Platte 730 Gestaltungen aufweisen, wie beispielsweise einen Kegel, einen eher konvexen Kegel und Ähnliches.
Die obere Struktur 730 ist aus Metall oder einem Formteil mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt und kann vorzugsweise an dem Boden der transparenten Platte 750 befestigt sein. Alternativ kann die transparente Platte 730 zuerst hergestellt werden, und dann kann die obere Struktur 730 auf dem Boden der transparenten Platte 730 durch Spritzgießen gebildet werden.
Ein oberer Spiegel 734 ist gestaltet, um Licht, welches von dem LED-Chip 702 erzeugt wird und von dem unteren Spiegel 714 nach oben reflektiert wird, wieder in eine seitliche Richtung zu reflektieren. Der obere Spiegel 734 reflektiert ebenfalls Licht, welches direkt von dem LED-Chip 702 auf den oberen Spiegel 734 einfällt, in eine seitliche Richtung. Die Gestaltung und der Betrieb der unteren und oberen Spiegel 714 und 734 sind im Wesentlichen gleich zu jenen der fünften Ausführungsform wie oben beschrieben und werden somit nicht erneut beschrieben.
In dieser Ausführungsform ist die Platine 740 vorzugsweise eine Reflektorplatte einer Rücklichteinheit, und die transparente Platte 750 ist vorzugsweise eine transparente Platte oder Lichtleiterplatte der Rücklichteinheit. Dies bedeutet, dass die LED-Anordnung 700 dieser Ausführungsform als einzelne Einheit innerhalb der Rücklichteinheit realisiert ist.
Die untere Struktur 710 dieser Ausführungsform kann ebenfalls gleich zu jener der unteren Strukturen 610 und 610-1 der sechsten Ausführungsform und ihrer Alternative gestaltet sein.
Während die oberen Strukturen 730 und die unteren Strukturen 710 in der gleichen Anzahl dargestellt sind, ist es ebenfalls möglich, eine einzelne obere Struktur vorzusehen, welche Licht, das von einer Vielzahl von unteren Strukturen 710 nach oben reflektiert wird, seitlich reflektiert, wie in der fünften Ausführungsform in 20 dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die untere Struktur zum Reflektieren des Lichts von dem LED-Chip nach oben und die obere Struktur zum Reflektieren dieses Lichts in seitliche Richtung getrennt vorgesehen, und sie werden miteinander zusammengesetzt, wobei Formeffizienz des Dichtungselements verbessert wird und die LED-Einheit der Art Seitenausstrahlung auf eine einfache Weise hergestellt werden kann.
Dem Durchschnittsfachmann wird offenbar werden, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Folglich ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung abdeckt, sofern sie in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims

Leuchtdioden- (LED-) Einheit, welche aufweist: einen LED-Chip; eine untere Struktur mit einem unteren Spiegel, der sich von dem LED-Chip nach oben und nach außen erstreckt, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu reflektieren, wobei der LED-Chip gestützt wird, und ein transparentes Dichtungselement, das um den LED-Chip in dem unteren Spiegel gebildet ist; und eine obere Struktur, die mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt ist, um das Licht, das von der unteren Struktur nach oben reflektiert wird, in eine radiale seitliche Richtung zu reflektieren.
Einheit gemäß Anspruch 1, wobei die obere Struktur aufweist: einen Reflexionsteil mit einer Reflexionsflächenneigung bezogen auf eine axiale Linie, um das Licht, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine seitliche Richtung zu reflektieren; und eine Stütze, die mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt ist, um den Reflexionsteil zu stützen.
Einheit gemäß Anspruch 2, wobei der Träger eine Vielzahl von Stiften zusammengesetzt mit einem oberen Bereich des transparenten Dichtungselements aufweist.
Einheit gemäß Anspruch 2, wobei der Träger eine Vielzahl von Stiften aufweist und die untere Struktur Halter aufweist, die an ihrem Außenumfang gebildet sind, um die Stifte aufzunehmen.
Einheit gemäß Anspruch 2, wobei die obere Struktur aus Metall oder als Spritzgussformteil mit hohem Reflexionsvermögen ausgebildet ist.
Einheit gemäß Anspruch 1, wobei die obere Struktur ein transparentes Element mit einer Reflexionsflächenneigung um eine axiale Linie aufweist, um das Licht von einem unteren Bereich in einer seitlichen Richtung zu reflektieren, und eine Austrittsfläche, um das Licht, das von der reflektierenden Fläche reflektiert wird, nach außen freizusetzen.
Einheit gemäß Anspruch 6, wobei das transparente Dichtungselement derart gebildet ist, dass es eine flache Oberfläche aufweist und die Innenseite des unteren Spiegels auffüllt, und ein Boden der oberen Struktur mit der flachen Oberfläche des transparenten Dichtungselements zusammengesetzt ist.
Einheit gemäß Anspruch 6, wobei das transparente Dichtungselement die Gestalt einer oberen Halbkugel aufweist, so dass ein freier Raum zwischen dem unteren Spiegel um das transparente Dichtungselement und einem Boden der oberen Struktur gelassen wird.
Einheit gemäß Anspruch 8, wobei das halbkugelförmige transparente Dichtungselement Thixotropie aufweist.
Einheit gemäß Anspruch 1, wobei der untere Spiegel aus Metall oder Polymer mit einem hohen Reflexionsvermögen hergestellt ist.
Leuchtdioden- (LED-) Anordnung, welche aufweist: einen LED-Chip; eine untere Struktur, welche den LED-Chip abdichtet und gestaltet ist, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu strahlen; einen Träger als Sitz für die untere Struktur; und eine obere Struktur, die auf dem Träger gestützt ist, um Licht, welches von der unteren Struktur nach oben gestrahlt wird, radial in eine seitliche Richtung zu reflektieren.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei die obere Struktur aufweist: einen Reflexionsteil mit einer Reflexionsflächenneigung bezogen auf eine axiale Linie zum Reflektieren des Lichts, das von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine seitliche Richtung; und einen Träger, der mit einem oberen Bereich der unteren Struktur zusammengesetzt ist, um den Reflexionsteil zu stützen.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 12, wobei der Träger eine Vielzahl von Stiften aufweist, die mit einem oberen Bereich des transparenten Dichtungselements zusammengesetzt sind.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 13, wobei die Stifte auf dem Träger durch wenigstens eines der Verfahren Presssitz, Kleben oder Löten befestigt sind.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 13, welche weiter Halter aufweist, die an dem Träger befestigt sind, um die Stifte aufzunehmen, in einer den Stiften entsprechenden Anzahl.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei die obere Struktur in einem vorbestimmten Abstand von der unteren Struktur beabstandet ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei die obere Struktur aus Metall oder einem Formteil mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei die untere Struktur aufweist: einen unteren Spiegel, der den LED-Chip stützt, wobei sich der untere Spiegel von und um den LED-Chip nach oben erstreckt, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu reflektieren; und ein transparentes Dichtungsteil, das den LED-Chip umgebend in dem unteren Spiegel vorgesehen ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei die untere Struktur aufweist: eine Fassung, welche den LED-Chip stützt; und ein transparentes Dichtungselement, das auf der Fassung angeordnet ist, um den LED-Chip abzudichten.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei der Träger eine Reflektorplatte einer Rücklichteinheit ist, in welcher die LED-Anordnung installiert ist.
Leuchtdioden- (LED-) Anordnung, welche aufweist: einen LED-Chip; eine untere Struktur, welche den LED-Chip abdichtet und gestaltet ist, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu strahlen; einen Träger als Sitz für die untere Struktur; eine transparente Platte, die auf dem Träger angeordnet ist und von der unteren Struktur in einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist; und eine obere Struktur, die auf einer Unterseite der transparenten Platte angeordnet ist, um Licht, welches von der unteren Struktur nach oben gestrahlt wird, radial in seitliche Richtung zu reflektieren.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die obere Struktur eine reflektierende Fläche aufweist, die um eine Mittelachse geneigt ist, um Licht, welches von der unteren Struktur reflektiert wird, in eine seitliche Richtung zu reflektieren, und eine flache Oberfläche, die an der Unterseite der transparenten Platte befestigt ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 22, wobei die obere Struktur an die Unterseite der transparenten Platte geklebt ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 22, wobei die obere Struktur auf der Unterseite der transparenten Platte spritzgegossen ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 22, wobei die obere Struktur aus einem Formteil mit hohem Reflexionsvermögen oder Metall hergestellt ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 21, wobei die obere Struktur in einem vorbestimmten Abstand von der unteren Struktur beabstandet ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 21, wobei die untere Struktur aufweist: einen unteren Spiegel, der den LED-Chip stützt, wobei sich der untere Spiegel von dem und um den LED-Chip nach oben erstreckt, um Licht von dem LED-Chip nach oben zu reflektieren; und ein transparentes Dichtungsteil, das den LED-Chip umgebend in dem unteren Spiegel vorgesehen ist.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 21, wobei die untere Struktur aufweist: eine Fassung, welche den LED-Chip stützt; und ein transparentes Dichtungsteil, das auf der Fassung angeordnet ist, um den LED-Chip abzudichten.
LED-Anordnung gemäß Anspruch 21, wobei der Träger eine Reflektorplatte einer Rücklichteinheit ist, in welcher die LED-Anordnung installiert ist.