DE102006033470A1 - Leuchtdioden-Gehäusestruktur - Google Patents

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Abstract

Eine Leuchtdioden- (LED) Gehäusestruktur beinhaltet einen Gehäusekörper, einen Leiterrahmen und eine reflektierende Wand. Die Gehäusestruktur beinhaltet einen Chip-Unterbringungsraum für einen LED-Chip, und ein Bereich des Leiterrahmens ist dem Chip-Unterbringungsraum ausgesetzt. Die reflektierende Wand ist mit dem Leiterrahmen verbunden und krümmt sich von dem Leiterrahmen verlängert, um eine Seitenwand des Unterbringungsraums zu bedecken, damit Strahlen des LED-Chips größtenteils von der reflektierenden Wand reflektieren können.

Description

  • Hintergrund
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine LED-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Leuchtdioden (LED) besitzen die Eigenschaften von langer Lebenszeit, niedrigem Energieverbrauch, Sicherheit und schneller Reaktion. Mit technischem Fortschritt wird die Helligkeit der LED größer, was ihre Anwendungsmöglichkeiten erweitert. Die herkömmliche LED wird unter Verwendung eines Metall-Leiterrahmens, zusammen mit Kunststoff-Spritzgießen, hergestellt. 1 zeigt eine Querschnitts-Ansicht der herkömmlichen LED-Struktur mit einem Leiterrahmen.
  • Zwei Leiterrahmen 104, 106 sind jeweils mit den positiven und negativen Elektroden des LED-Chips 102 verbunden. Beim Stand der Technik wird das Spritzgießverfahren angewendet, um die Gehäusematerialien einzupacken und den Leiterrahmen zu befestigen, wodurch ein Körper 108 gebildet wird. Der Körper 108 wird als Hilfsobjekt für den LED-Chip 102 in dem folgenden Verpackungsprozess verwendet. Ein konkaver Bereich wird in dem Körper 108 ausgebildet, um den LED-Chip 102 unterzubringen. Der positive Pol des LED-Chips 102 ist direkt mit einem ersten Leiterrahmen 104 und über einen Draht 110 mit einem zweiten Leiterrahmen 106 verbunden. Ein Gehäuse-Klebstoff 112 ist ein durchsichtiges Material, welches den konkaven Bereich während des Verpackungs-Schritts füllt, somit den LED-Chip 102 bedeckend.
  • Bei dieser herkömmlichen Struktur, wird der Chip-Unterbringungs-Raum durch den Gehäusekörper definiert, der durch Spritzen gebildet wird. Nur eine leichte Öffnung wird für das Licht, das von dem Chip ausgestrahlt werden soll, übrig gelassen. Der üblicherweise verwendete Gehäusekörper bzw. Verpackungskörper wird aus einem lichtundurchlässigen und hitzebeständigen Material, wie Polyphthalamid (PPA), hergestellt. Wenn der Chip Licht ausstrahlt, trifft etwas indirekt ausgestrahltes Licht auf die Innenseite des Unterbringungs-Raums. Das einfallende Licht wird absorbiert, reflektiert und von der Seitenwand gestreut. Nur sehr wenig indirekt ausgestrahltes Licht verlässt die Lichtöffnung. Das meiste Licht wird durch die Gehäusematerialabsorption während der mehrfachen Reflektionen und Streuungen verschwendet.
  • Somit wird die die Ausgangseffizienz bzw. Abstrahleffizienz des LED-Geräts durch optische Absorption reduziert, was in erheblicher Energieverschwendung resultiert.
    •
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine LED-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren zu liefern, um die Lichtausgangseffizienz zu erhöhen und Energieverlust zu verringern.
  • Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine LED-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren zu liefern, um einen gewünschten Licht-Abstrahlwinkel zu erhalten.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ist eine LED-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren zu liefern, um die Wärmeableitung der Licht abstrahlenden Vorrichtung zu erhöhen.
  • Gemäß den obigen Aufgaben beinhaltet die offenbarte LED-Gehäusestruktur einen Gehäusekörper, einen Leiterrahmen und eine reflektierende Wand. Der Gehäusekörper beinhaltet einen Chip-Unterbringungsraum für einen LED-Chip, und ein Teil des Leiterrahmens ist dem Chip-Unterbringungsraum ausgesetzt. Die reflektierende Wand ist mit dem Leiterrahmen verbunden und krümmt sich von dem Leiterrahmen verlängert, um eine Seitenwand des Unterbringungsraums zu bedecken, damit Strahlen des LED-Chips größtenteils von der reflektierenden Wand reflektieren können.
  • Das Herstellungsverfahren der LED-Gehäusestruktur beinhaltet die Schritte: Bilden eines ersten Leiterrahmens und einer reflektierenden Wand, welche mit dem ersten Leiterrahmen verbunden ist, aus einem Plattenmaterial; und Verwenden des Gehäusekörpers, um einen Teil des ersten Leiterrahmens, einen Teil eines zweiten Leiterrahmens, und eine reflektierende Wand durch Spritzgießen zu verdecken.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, beinhaltet das Herstellungsverfahren der LED-Gehäusestruktur ferner die folgenden Schritte: Verwenden eines Plattenmaterials, um einen ersten Leiterrahmen zu bilden und eine reflektierende Wand, welche mit dem ersten Leiterrahmen verbunden ist, Beschichten eines stark reflektierendes Materials auf der reflektierenden Wand; Verwenden eines Gehäusekörpers, um einen Teil des ersten Leiterrahmens zu bedecken, einen Teil eines zweiten Leiterrahmens, und die reflektierende Wand mittels Spritzgießen; Verwenden eines Chip-Befestigungs-Schrittes, um den Chip an irgendeinem der Leiterrahmen zu befestigen, Verwenden eines Verbindungs-Schrittes, um den LED-Chip mit dem anderen Leiterrahmen ohne einen LED-Chip zu verbinden; und Verwenden eines Klebe-Schrittes, um den Chip-Unterbringungsraum des Gehäusekörpers zu füllen.
  • Der Schritt des Bildens des ersten Leiterrahmens und der reflektierenden Wand beinhaltet die Schritte: Reservieren auf dem Plattenmaterial der reflektierenden Wand, welche mit dem ersten Leiterrahmen verbunden ist; und Krümmen einer Schnittstelle bzw. Grenzfläche zwischen der reflektierenden Wand und dem Leiterrahmen. Alternativ könnte man eine tassenförmige Vertiefung in einem Teil des Plattenmaterials durch Prägen bilden. Die beiden benachbarten Oberflächen der Vertiefung werden entsprechend als Leiterrahmen und reflektierende Wand verwendet.
  • Zusammenfassend liefert die offenbarte LED-Gehäusestruktur eine Anordnung, welche optischen Energieverlust reduziert und eine hohe optische Ausgangseffizienz hat. Weiter hat sie die Vorteile, Wärmeableitung zu fördern und das Regeln des Licht-Abstrahl-Winkels. Das Herstellungsverfahren benötigt keine zusätzlichen Sondereinrichtungen. Die reflektierende Wand wird gleichzeitig, im gleichen Schritt wie das Bilden des Leiterrahmens, gebildet. Kein zusätzliches Material wird benötigt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung, werden unter Bezug auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche nur als Erläuterung gegeben werden, und somit nicht beschränkend auf die Erfindung wirken, bei denen:
  • 1 eine Querschnitts-Ansicht der herkömmlichen LED-Struktur mit einem Leiterrahmen ist;
  • 2A eine dreidimensionale Sicht auf die LED-Gehäusestruktur in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2B eine schematische Sicht des anfänglichen Leiterrahmen-Plattenmaterials in der bevorzugten Ausführungsform ist;
  • 3 ein Flussdiagramm ist, welches das Herstellungsverfahren der offenbarten LED Gehäusestruktur der Erfindung veranschaulicht;
  • 4 eine schematische Sicht des anfänglichen Leiterrahmen-Plattenmaterials in einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
    •
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung sichtbar, welche mit Referenz auf die Zeichnungen fortfährt, wobei sich die gleichen Referenzen auf dieselben Elemente beziehen.
  • Die offenbarte Gehäusestruktur verwendet den Körper des Leiterrahmens, um direkt externe Leiterpins und die reflektierende Wand innerhalb des Chip-Unterbringungsraums zu bilden. Der Herstellungsprozess ist einfach und praktisch. Keine zusätzliche Spezialausrüstung wird benötigt. Die auf diese Weise hergestellte Gehäusestruktur hat die Vorteile, den Energieverlust zu reduzieren und die Lichtausgangseffizienz zu erhöhen.
  • Bezüglich 2A beinhaltet die LED-Gehäusestruktur einen Gehäusekörper 202 mit einem Chip-Unterbringungsraum 204, welcher von einer Vertiefungsstruktur innerhalb des Gehäusekörpers 202 festgelegt wird, zur Unterbringung eines LED-Chips; einen Leiterrahmen 212, dessen einer Teil im Gehäusekörper 202 eingelassen ist und in dem Chip-Unterbringungsraum 204 ausgesetzt ist, und eine reflektierende Wand 214, welche mit dem Leiterrahmen 210 verbunden ist und sich verlängert von dem Leiterrahmen 210 krümmt, um eine Seitenwand 216 des Unterbringungsraums 204 zu bedecken.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die LED-Gehäusestruktur den Gehäusekörper 202, einem ersten Leiterrahmen 210 (dargestellt in 2B) und einen zweiten Leiterrahmen 212 (dargestellt in 2B). Die Leiterrahmen sind in dem Gehäusekörper 202 durch einen Teil, die eingebetteten Teile 210a und 212a, eingebettet. Die restlichen Teile sind ausgesetzt, die ausgesetzten Teile 210b und 212b. Die eingebetteten Teile beziehen sich auf die Teile, die von dem Material des Gehäusekörpers 202 bedeckt sind und die Teile, die in dem Chip-Unterbringungsraum 204 ausgesetzt sind.
  • Das Material des Gehäusekörpers kann herkömmliches PPA, Epitaxi, Glasfaser, Titanoxid, Calciumoxid oder deren Kombinationen sein.
  • Der LED-Chip 230 ist direkt auf dem eingebetteten Teil 210a des ersten Leiterrahmens angeordnet. Er ist mit dem eingebetteten Bereich 212a des zweiten Leiterrahmens über einen Draht 218, durch Verbinden (Bonding), verbunden. Die Kombination des ersten Leiterrahmens 210 und des zweiten Leiterrahmens 212 repräsentiert die Kombination der positiven und negativen Leiterpins in dem Gerät, um einen externen Strom zu leiten, um das LED-Gerät zu erleuchten.
  • Die Zeichnung zeigt eine Seitenansicht einer LED-Gehäusestruktur. Die Lichtabstrahlrichtung 208 des LED-Chips liegt gegenüber der Lichtöffnung 206 des Gehäusekörpers 202. Die Seitenwand 216 des Gehäusekörpers 202 vergrößert sich fortschreitend in Richtung der Lichtöffnung 206. Diese Inklinationsanordnung stellt sicher, dass das Licht über die Lichtöffnung 206, nach mehrfachen internen Reflexionen, austritt. Es hat die Funktion, den Lichtabstrahlwinkel zu regeln.
  • Wenn der LED-Chip 230 Licht über die Lichtöffnung 206 ausstrahlt, wandert ein Teil des indirekt ausgestrahlten Lichts in Richtung der Seitenwand 216 des Gehäusekörpers 202. Da die Seitenwand 216 bereits mit einer reflektierenden Wand 214 bedeckt ist, wird das meiste der optischen Energie gespeichert. Sogar nach vielen Reflexionen ist der Energieverlust immer noch viel geringer als die Energieverschwendung in dem konventionellen Gehäusekörper 202.
  • Da die reflektierende Wand mit dem Leiterrahmen verbunden ist, hilft dies die Hitze vom LED-Chip abzuleiten. Wegen dem Metall mit hohem Reflexionsgrad, kann die Licht-Einfallsrichtung einfacher und genauer vorhergesagt werden, wenn das Gerät Licht ausstrahlt. Durch Simulation oder Berechnung kann man ein LED-Gerät mit hoher Wiedererscheinung, hoher Zuverlässigkeit und einem spezifischen Lichtabstrahlwinkel, entwerfen.
  • 2B ist eine schematische Ansicht des anfänglichen Leiterrahmen-Plattenmaterials. Das Herstellungsverfahren der offenbarten reflektierenden Wand ist wie folgt. Ein Bereich bei dem ersten Leiterrahmen 210 des anfänglichen Leiterrahmen- Plattenmaterials ist für die reflektierende Wand 214 reserviert 290. Danach wird das Plattenmaterial in dem reservierten Bereich gekrümmt, entlang der Krümmungslinie in der Zeichnung, um eine reflektierende Oberfläche zu bilden. Die beiden Leiterrahmen 210 und 212 in dieser Ausführungsform werden unter Verwendung desselben Plattenmaterials 290 hergestellt. Zwei gegenüberliegende reflektierende Wände 214 werden reserviert. Der Leiterrahmen wird normalerweise aus einem Metallmaterial, wie z.B. Au, Ag, Cu, Fe, Al oder deren Legierungen, hergestellt.
  • Obwohl die oben erwähnten reflektierenden Wände aus demselben Material wie die Leiterrahmen hergestellt sind, ist der Bereich der reflektierenden Wand vorzugsweise mit einem Material mit einem hohen Reflexionsgrad beschichtet. Zum Beispiel kann Silber auf den Leiterrahmen aufgetragen werden, welcher aus einer Eisen- oder Kupferlegierung hergestellt wird, um einen höheren Reflexionsgrad zu erreichen. Dies kann den Energieverlust stark reduzieren.
  • Wie in 4 gezeigt, ist der Leiterrahmen gebogen, um die reflektierenden Wände durch Prägung in einer anderen Ausführungsform der Erfindung zu bilden, Prägung einer tassenförmigen Vertiefung in dem Leiterrahmen-Plattenmaterial 490. Der erste Leiterrahmen 410 ist mit einem LED-Chip 430 versehen und ist mit der reflektierenden Wand 414 verbunden. Die Schnittstelle wird durch eine krümmende Linie angezeigt. Die Schnittstelle zwischen der reflektierenden Wand 414 und dem ersten Leiterrahmen 410 ist auch eine gekrümmte Anordnung. Ein Restbereich 416 ist mit der reflektierenden Wand 414 verbunden. Der Restbereich 416 wird durch Spritzgießen gebildet, mit einem Teil innerhalb des Gehäusekörpers eingebettet und einem Teil ausgesetzt wie der externe Leiterpin, wie der ausgesetzte Teil 210b in 2A. Ähnlich als der zweite Leiterrahmen 412 in dieser Ausführungsform, gleichzeitig hergestellt, ebenfalls mittels desselben Plattenmaterials.
  • Es gibt einen Vorteil für die Leiterrahmen-Struktur, welche durch das Verwenden des Prägungsverfahrens erhalten wird. Die durch Prägung gebildeten reflektierenden Wände umschließen beinahe den Chip. Somit ist der reflektierende Bereich, der von der Innenseite des Gehäusekörpers geliefert wird, breiter. Die Effekte müssen verbessert werden. In den beiden obigen Ausführungsformen kann der Verbindungsbereich der beiden Leiterrahmen in dem Plattenmaterial abgeschnitten werden, nachdem der Gehäusekörper durch Spritzgießen gebildet wird und die beiden Leiterrahmen bedeckt werden, um dadurch unabhängige Elektrodenleiterpins zu bilden.
  • Bezüglich 3 beinhaltet das offenbarte Herstellungsverfahren der LED-Gehäusestruktur, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die folgenden Schritte. Ein Leiterrahmen und eine reflektierende Wand, welche mit dem Leiterrahmen verbunden ist, werden gebildet, unter Verwendung desselben Plattenmaterial s (Schritt 302). Ein Teil eines Gehäusekörpers bedeckt einen Teil des Leiterrahmens und die reflektierende Wand durch Spritzgießen (Schritt 304). Ein Chip-Befestigungs-Schritt wird verwendet, um den Chip an dem Leiterrahmen zu befestigen (Schritt 306). Ein Verbindungs-Schritt wird verwendet, um den Chip mit einem anderen Leiterrahmen (Schritt 308) zu verbinden. Ein Klebe-Schritt wird verwendet, um den Chip-Unterbringungsraum zu füllen (Schritt 310). Vor dem Spritzgießen kann die reflektierende Wand mit einem stark reflektierenden Material, wie Silber, beschichtet werden.
  • Der Schritt des Bildens des Leiterrahmens und der reflektierenden Wand wird genau wie folgt beschrieben. Das Plattenmaterial wird mit einer reflektierenden Wand reserviert, welche mit irgendeinem der Leiterrahmen verbunden ist. Die Schnittstelle zwischen der reflektierenden Wand und dem Leiterrahmen ist gekrümmt, um die reflektierende Wand zu bilden, wie in 2B dargestellt.
  • Man könnte zuerst eine tassenförmige Vertiefung in einem Teil des Plattenmaterials durch Prägung bilden. Zwei benachbarte Oberflächen der tassenförmigen Vertiefung sind der erste Leiterrahmen und die reflektierende Wand, wie in 4 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass die auf solche Weise gebildete Vertiefungsstruktur nicht die Korrespondenz-Beziehung zwischen irgendeiner Oberfläche und irgendeinem Gerät beschränkt. Zum Beispiel können die Ansicht von Oben- und Seitenansicht-Geräte verschiedene Definitionen haben.
  • In Übereinstimmung mit den bevorzugten Ausführungsformen hat die Erfindung zumindest die folgenden Vorteile. Die reflektierende Wand wird in demselben Schritt wie der Leiterrahmen festgelegt, so dass die endgültige Gehäusestruktur ihren Energieverlust reduziert und die Ausgangseffizienz erhöht, mit Hilfe der reflektierenden Wand. Die reflektierende Wand unterstützt auch Wärmeableitung von dem Gerät. Daneben ermöglicht der hohe Reflexionsgrad der reflektierenden Wand eine einfachere Lichtabstrahl-Regelung des LED-Geräts, im Gegensatz zu dem herkömmlichen Gehäusekörper, der die Unsicherheit im Lichtabstrahlwinkel hat.
  • Das Verfahren des gleichzeitigen Bildens der reflektierenden Wand und des Leiterrahmens benötigt keine zusätzlichen Sondereinrichtungen. Somit ist die Herstellung einfach und die Materialkosten sind niedrig.
  • Für die derartig beschriebene Erfindung wird es offensichtlich sein, dass dieselbe auf viele Arten verändert werden kann. Solche Variationen sollen nicht vom Geist und Gegenstand der Erfindung abweichen, und alle solche Modifikationen, die für einen Fachmann offensichtlich wären, sollen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche sein.

Claims (14)

  1. Eine Leuchtdioden-(LED) Gehäusestruktur, welche umfasst: einen Gehäusekörper mit einem Chip-Unterbringungsraum zum Unterbringen eines LED-Chips; einen Leiterrahmen, wobei ein Teil davon dem Chip-Unterbringungsraum ausgesetzt wird; und eine reflektierende Wand, welche mit dem Leiterrahmen verbunden ist und sich verlängert krümmt von dem Leiterrahmen, um eine Seitenwand des Unterbringungsraums zu bedecken, damit Strahlen des LED-Chips größtenteils von der reflektierenden Wand reflektiert werden.
  2. Die LED-Gehäusestruktur von Anspruch 1, wobei das Material des Gehäusekörpers aus der Gruppe von Epitaxi, Glasfaser, Titanoxid, Calciumoxid, und ihren Kombinationen gewählt wird.
  3. Die LED-Gehäusestruktur von Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen und die reflektierende Wand eine tassenförmige Struktur bilden.
  4. Die LED-Gehäusestruktur von Anspruch 1, wobei das Material des Leiterrahmens aus der Gruppe von Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Aluminium und deren Legierungen gewählt wird.
  5. Die LED-Gehäusestruktur von Anspruch 1, wobei das Material der reflektierenden Wand dasselbe ist wie der Leiterrahmen.
  6. Die LED-Gehäusestruktur von Anspruch 1, wobei das Material der reflektierenden Wand Silber ist.
  7. Ein Herstellungsverfahren einer LED-Gehäusestruktur, welches die Schritte umfasst: Verwenden eines Plattenmaterials, um einen ersten Leiterrahmen und eine reflektierende Wand, welche mit dem Leiterrahmen verbunden ist, zu bilden; und Verwenden eines Gehäusekörpers, um einen Teil des ersten Leiterrahmens, einen Teil eines zweiten Leiterrahmens, und die reflektierende Wand durch Spritzgießen, zu bedecken.
  8. Das Herstellungsverfahren von Anspruch 7, wobei der Schritt des Beschichtens eines stark reflektierenden Materials auf die reflektierende Wand dem Schritt des Spritzgießens vorangeht.
  9. Das Herstellungsverfahren von Anspruch 7, wobei der Schritt des Bildens eines ersten Leiterrahmens und einer reflektierenden Wand die folgenden Schritte beinhaltet: Reservieren der reflektierenden Wand, welche mit dem ersten Leiterrahmen auf dem Plattenmaterial verbunden ist; und Krümmen einer Schnittstelle zwischen der reflektierenden Wand und des Leiterrahmens.
  10. Das Herstellungsverfahren von Anspruch 7, wobei der Schritt des Bildens eines ersten Leiterrahmens und einer reflektierenden Wand den Schritt des Bildens einer tassenförmigen Vertiefung, in einem Teil des Plattenmaterials, durch Prägung beinhaltet.
  11. Ein Herstellungsverfahren einer LED-Gehäusestruktur, welche folgende Schritte umfasst: Verwenden eines Plattenmaterials, um einen ersten Leiterrahmen und eine reflektierende Wand, welche mit dem Leiterrahmen verbunden ist, zu bilden; Verwenden einer Gehäusestruktur, um einen Teil des ersten Leiterrahmens, einen Teil eines zweiten Leiterrahmens und die reflektierende Wand durch Spritzgießen, zu bedecken; Implementieren eines Chip-Befestigungs-Schritts, um einen LED-Chip an irgendeinen der Leiterrahmen zu befestigen; Implementieren eines Bindungs-Schritts, um den LED-Chip und den anderen Leiterrahmen ohne den LED-Chip elektrisch zu verbinden; und Implementieren eines Klebe-Schritts, um einen Chip-Unterbringungsraum des Gehäusekörpers zu füllen.
  12. Das Herstellungsverfahren von Anspruch 11, wobei der Schritt des Bedeckens eines stark reflektierenden Materials auf der reflektierenden Wand dem Schritt des Spritzgießens vorangeht.
  13. Das Herstellungsverfahren von Anspruch 11, wobei der Schritt des Bildens eines ersten Leiterrahmens und einer reflektierenden Wand die Schritte beinhaltet: Reservieren der reflektierenden Wand, welche mit dem ersten Leiterrahmen auf dem Plattenmaterial verbunden ist; und Krümmen einer Schnittstelle zwischen der reflektierenden Wand und dem Leiterrahmen.
  14. Das Herstellungsverfahren von Anspruch 11, wobei der Schritt des Bildens eines ersten Leiterrahmens und einer reflektierenden Wand, den Schritt des Bildens einer tassenförmigen Vertiefung in einem Bereich des Plattenmaterials, durch Prägung, beinhaltet.
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