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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul, das zum Einbau in
ein Leuchtaggregat bestimmt ist, wobei das LED-Modul mehrere LED-Bauelemente,
elektrische Anschlussmittel, über die
die LED-Bauelemente mit einer Stromversorgung des Leuchtaggregats
verbunden werden können, und
mindestens ein wärmeleitend
mit den LED-Bauelementen verbundenes thermisches Kontaktelement, über das
die Verlustwärme
der LED-Bauelemente an das Leuchtaggregat bzw. an einen Kühlkörper des
Leuchtaggregats abgeführt
werden kann, umfasst.
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Derartige
Leuchtaggregate können
sowohl zu Zwecken der Innenraumbeleuchtung als auch bei der Außenbeleuchtung
eingesetzt werden. Insbesondere ist ein Einsatz von solchen Leuchtaggregate auch
in oder an Kraftfahrzeugen möglich.
Als lichtabgebende LED-Bauelemente (LED = light emitting diode)
können
optische Halbleiterbauelemente in der Form von Leuchtdioden, insbesondere
Leuchtdiodenchips (LED-Chips) eingesetzt werden. Üblicherweise
wird dabei eine Vielzahl von LED-Bauelementen (im folgenden auch
LEDs genannt) zu einem Array angeordnet, wobei die LEDs vorzugsweise
als oberflächenmontiertes
SMD-Element (SMD = surface mounted device) durch Löten oder
Kleben auf einem Träger
oder einer Leiterplatte montiert werden.
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Nicht
nur bei Kraftfahrzeugen werden zunehmend LEDs eingesetzt, da sie
gegenüber
konventionellen Glühlampen
einige wesentliche Vorteile aufweisen. So haben LEDs eine längere Lebensdauer, eine
geringere Baugröße sowie
einen besseren Wirkungsgrad bei der Umwandlung elektrischer Energie in
Licht. Ferner zeichnen sich LEDs durch eine Unempfindlichkeit gegenüber Stößen und
Erschütterungen
aus, was insbesondere bei Kraftfahrzeugen einen erheblichen Vorteil
darstellt.
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Trotz
der im Vergleich zu Glühlampen
geringeren Wärmeabgabe
muss vor dem Hintergrund einer ständig fortschreitenden Leistungssteigerung auch
bei LEDs die als Verlust auftretende Abwärme abgeführt werden, um eine Überhitzung
und damit eine Funktionsbeeinträchtigung
oder sogar eine Zerstörung
der LEDs zu verhindern. Üblicherweise
wird die Abwärme
von der Unterseite der LED-Bauelemente über ihre elektrischen Anschlüsse und/oder über einen
als Wärmeanschluss
dienenden dritten Kontakt an einen metallischen Kühlkörper abgeführt.
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Aus
der
DE 195 28 459
C2 ist ein Leuchtaggregat bekannt, bei dem eine Leiterplatte
mit mehreren eingekapselten LEDs in gedrahteter Ausführung bestückt ist.
Zur Abfuhr der Abwärme
ist auf der mit den LEDs bestückten
Seite der Leiterplatte eine mit Bohrungen versehene Kühlplatte
derart angeordnet, dass die Köpfe
der LEDs jeweils separat in die Bohrungen der Kühlplatte hineinragen und darin
jeweils einzeln ausgerichtet sind.
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Um
beispielsweise in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs mehrere
LEDs oder mehrere LED-Gruppen anzuordnen, werden üblicherweise flexible
Leiterplatten in einer zweidimensionalen Ebene mit LEDs bestückt, und
danach wird das so erhaltene flexible Gebilde auf einen Kühlkörper aufgeklebt.
Der Kühlkörper kann
dabei, wie es aus der
DE 199
22 176 A1 bekannt ist, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium
bestehen, die für
den jeweiligen Anwendungsfall gewünschte dreidimensionale Form aufweisen
und auf den von der Leiterplatte abgewandten Oberflächen mit
Kühlrippen
versehen sein. Die Leiterplatte wird dabei vorzugsweise mit einer Wärmeleitpaste,
einen Wärmeleitkleber,
einer Wärmeleitfolie
oder dergleichen auf den Kühlkörper befestigt,
wobei eine exakte Ausrichtung der LED-Bauelemente schwierig ist
und ebenso wie das Aufkleben der Leiterplatte auf den Kühlkörper einen
erheblichen montagetechnischen Aufwand bedeutet.
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Deshalb
werden zunehmend auch vorgefertigte LED-Leuchtmodule (kurz auch
LED-Module genannt)
eingesetzt, bei denen eine bestimmte Anzahl von LEDs in einer bestimmten
Anordnung zu einem Modul zusammengefasst sind, um die geforderte Menge
Licht für
bestimmte Applikationen zu erreichen. Derartige Module lassen sich relativ
einfach in einem Leuchtaggregat montieren. Die Ansteuerung der LED-Module
bzw. der einzelnen LEDs erfolgt mittels spezieller Treiberschaltungen,
die als externe Steuereinheit außerhalb der jeweiligen Module
angeordnet und separat zu montieren ist.
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Aus
der
US 2006/0007013
A1 ist ein Anti-Kollisions-Warnleuchte für Flugzeuge
bekannt, das ebenfalls mit LEDs als Lichtquelle arbeitet. Auch hier kann
zusätzlich
eine elektrisches Überwachungssystem
vorgesehen sein, durch das die LEDs auf eine ordnungsgemäße Funktion überwacht
werden können.
Insbesondere können
dabei auch Überwachungsschaltungen
für mehrere
LED-Arrays in einer gemeinsamen Überwachungseinheit
kombiniert sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes LED-Modul der
eingangs genannten Art zu schaffen, das eine noch einfachere und schnellere
Montage in ein Leuchtaggregat ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein LED-Modul nach Anspruch 1 gelöst.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin,
dass eine Steuereinheit zur Ansteuerung der LED-Bauelemente mit
den anderen Komponenten des LED-Moduls zu einer einheitlichen Baugruppe
vereinigt ist, indem die Steuereinheit in das LED-Modul integriert
wird. Insbesondere kann die Steuereinheit eine elektronische Schaltung
umfassen, die als IC (IC = integrated circuit bzw. integrierte Schaltung)
ausgeführt
ist.
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Auf
dieses Weise wird eine vorgefertigte, kompakte und einfach zu verbauende
LED-Baugruppe geschaffen,
die neben den LEDs, den elektrischen Anschlussmitteln und dem thermischen
Kontaktelement auch bereits die zur Ansteuerung des LED-Moduls bzw.
die zur Ansteuerung der LEDs erforderlichen Elemente enthält. Die
bisherige Trennung von Leuchtteil und Steuerteil entfällt damit.
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Das
erfindungsgemäße LED-Modul
nach Anspruch 1 weist gegenüber
den vorbekannten Ausführungsformen
vor allem den Vorteil auf, dass eine separate Montage und anschließende Verbindung
einer externen Steuereinheit für
das LED-Modul nicht mehr erforderlich ist, was den Aufwand und damit auch
die Herstellungskosten eines mit derartigen LED-Modulen ausgestatteten
Leuchtaggregats deutlich reduziert.
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Das
LED-Modul kann dabei sowohl mehrere einzelne LED-Chips als auch – alternativ
oder zusätzlich – ein oder
mehrere strukturierte Substrate mit eingebetteten, insbesondere
eingelöteten
LED-Chips umfassen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen LED-Moduls
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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So
ist es beispielsweise besonders günstig, wenn die Steuereinheit
mindestens eine Treiberschaltung umfasst, durch welche die LED-Bauelemente
einzeln oder gruppenweise angesteuert werden können.
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Besonders
vorteilhaft ist es ferner, wenn die Steuereinheit mindestens eine
Mehrkanal-Ansteuer-Schaltung
umfasst, durch die auch RGB-LEDs angesteuert werden können. Die
Verwendung eines Mehrkanal-Ansteuer-ICs gestattet somit einen flexiblen
Einsatz der erfindungsgemäßen LED-Module auch
in Leuchtaggregaten für
solche Bereiche, in denen es auf mehrfarbige Lichtsignale ankommt.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das thermische Kontaktelement
durch ein offenes oder geschlossenes Gehäuse aus einem wärmeleitenden Material
gebildet wird, in welchem die LED-Bauelemente, die elektrischen
Anschlussmittel, die Steuereinheit sowie gegebenenfalls vorgesehene
weitere Komponenten des LED-Moduls angeordnet sind. Hierdurch wird
eine robuste und besonders kompakte Ausbildung des LED-Moduls erzielt,
die nicht nur leicht handzuhaben ist, sondern gleichzeitig auch
einen besonders effektiven Übergang
der abzuführenden
Wärme ermöglicht.
So kann bei einer geeigneten Anbringung des Moduls in einer wärmeleitenden
Aufnahme des Leuchtaggregats, insbesondere unmittelbar in dem Kühlkörper des
Leuchtaggregats, die Wärme über die
Oberfläche
des gesamten Modulgehäuses
abgeführt
werden. Das Gehäuse
kann dabei eine beliebig geformte Außenkontur aufweisen, die an
die an das Leuchtaggregat gestellten Anforderungen angepasst werden
kann. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus einem gut wärmeleitendem
Material, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn in oder an dem Gehäuse ein
scheibenförmiger
Sockel aus einem gut wärmeleitenden
Material vorgesehen ist, auf dem die LED-Bauelemente aufgenommen sind. Die Abwärme kann
dann über
den Sockel, der vorzugsweise speziell an die Anzahl und Größe der aufzunehmenden
LEDs des Moduls angepasst ist, je nach Art der Modulaufnahme entweder
direkt oder mittelbar über
das Gehäuse
weiter an das Leuchtaggregat abgeführt werden. Dabei kann die
Steuereinheit entweder auf der gleichen Seite des Sockels wie die
LEDs angebracht sein oder der Sockel wird mit elektrischen Durchführungen
versehen und so ausgebildet, dass die Steuereinheit auf der den
LEDs gegenüberliegenden
Rückseite
des Sockels angeordnet ist. Der Sockel ist insbesondere einstückig mit dem
Gehäuse
ausgeführt
und besteht somit ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium.
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Günstig für eine gewünschte Lichtabgabe kann
es weiterhin sein, wenn optische Mittel, insbesondere eine Kunststoffoptik
oder optische Konvertierungsmittel, beispielsweise ein optisches
Füllmedium
zur Farbumwandlung des von den LEDs des Moduls emittierten Lichts
in dem Gehäuse
aufgenommen oder darin eingepasst sind. Vorzugsweise kann so auch
ein zu einer Stirnseite hin offenes Gehäuse durch eine entsprechend
ausgebildete Primäroptik abgeschlossen
werden, um eine bestimmte Fokussierung zu erzielen. Auf besonders
einfache Weise kann eine Kunststoffoptik per Clip-Montage in das Gehäuse eingesetzt
werden.
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Eine
besonders leichte Montage ergibt sich dann, wenn die LED-Bauelemente
zunächst
auf einer Trägerplatine
vormontiert und danach in das LED-Modul eingebracht werden. Vorteilhaft
ist es hierbei, eine Ansteuerungsschaltung auf der Trägerplatine
anzuordnen, da hierdurch auf eine externe Ansteuerschaltung für die LED-Bauelemente
selbst verzichtet werden kann. Hierdurch können die Arbeitsschritte zur
Herstellung eines entsprechenden LED-Moduls verringert werden, da
die lichterzeugenden LED-Bauelemente
und die Ansteuerung in einem Arbeitsgang aufgebracht werden können.
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Um
einen dauerhaft effektiven Wärmeübergang
zu gewährleisten,
wird ferner vorgeschlagen, dass die Außenseiten des Gehäuses zumindest
teilweise eine Zahnung oder eine Rändelung aufweisen. Über eine
derartige gezahnte oder gerändelte
Gehäusekontur
kann das Gehäuse
des LED-Moduls besonders gut wärmeleitend
in einen Kühlkörper des Leuchtaggregats
eingepresst werden.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Leuchtaggregat mit mehreren
LED-Bauelementen
und einem Kühlkörper, über den
die Verlustwärme
der LEDs abgeführt
werden kann, wobei das Leuchtaggregat ein oder mehrere LED-Module der
vorangehend beschriebenen Art umfasst. Ein derartiges Leuchtaggregat
ist aufgrund der vorgefertigten LED-Module mit integrierter Steuereinheit
besonders schnell und einfach zu montieren, was eine kostengünstige Fertigung
ermöglicht.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn das oder die LED-Module jeweils ein
Gehäuse
der vorgenannten Art aufweisen, welches kraftschlüssig in dem
Kühlkörper des
Leuchtaggregats aufgenommen ist. Hierdurch wird bei einer relativ
einfachen und robusten Konstruktion nicht nur eine sehr schnelle
und einfache Montage ermöglicht,
sondern es wird vor allem auch eine zur gewünschten Ausrichtung der LED-Bauelemente
erforderlichen Justierung auf ein Minimum beschränkt oder sogar vollständig entbehrlich
gemacht. Vorteilhafterweise werden die Gehäuse der vorgefertigten LED-Module
beim kraftschlüssigen
Einsetzen in den Kühlkörper direkt
so aufgenommen, dass die gewünschte
Fokussierung der Leuchtdioden quasi automatisch auf besonders schnelle und
einfache Art und Weise erhalten wird. Gleichzeitig wird auf diese
Weise eine schnelle und besonders effektive Wärmeverteilung (Heatspreader
Funktion) ermöglicht.
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Eine
besonders präzise
Ausrichtung des LED-Moduls kann dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse in eine Öffnung oder
in eine Vertiefung des Kühlkörpers des
Leuchtaggregats eingesetzt, vorzugsweise eingepresst wird. Das Einpressen
des Modulgehäuses
in eine komplementäre
Aufnahme des Kühlkörpers gestattet
dabei ein besonders schnelle, kraft- und formschlüssige Aufnahme
und Ausrichtung des LED-Moduls.
Vorteilhafterweise können
auch mehrere Gehäuse
einer Mehrzahl von LED-Modulen
in einen gemeinsamen Kühlkörper eingepresst
werden, wodurch besonders enge Lagetoleranzen der einzelnen LED-Module
zueinander eingehalten werden können
und eine aufwändige
optische Ausrichtung der LED-Module zueinander bei der Montage nicht
mehr erforderlich ist. Bei der Herstellung eines derartigen Leuchtaggregats
ist es zur Erzielung einer hochexakten optischen Ausrichtung besonders
vorteilhaft, wenn für
die Aufnahme mehrerer LED-Module mehrere Öffnungen und/oder Vertiefungen
gleichzeitig und/oder in einer einzigen Aufspannung des Kühlkörpers in
den Kühlkörper eingebracht
werden, was vorteilhafterweise mit entsprechenden Bearbeitungszentren
ausgeführt
werden kann.
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Unabhängig von
optischen Anwendungen und Leuchtaggregaten sind beispielsweise aus
der
DE 197 57 513
A1 Einpressdioden in Kühlplattenbauweise
bekannt, die in einer Ausnehmung oder Vertiefung einer Kühlplatte
kraftschlüssig
aufgenommen sind. Derartige Einpressdioden werden beispielsweise
in Schweißgeräten als
Gleichrichter eingesetzt, wo es jedoch nicht auf eine exakte Ausrichtung
bei der Montage ankommt.
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Es
ist ferner vorteilhaft, den Kühlkörper als einen
metallischen Trägerstreifen,
einen sogenannten Lead-Frame, auszuführen. Derartige Lead-Frames
sind bereits zur Kühlung
von Leistungshalbleitern bekannt und können daher kostengünstig hergestellt
und verbaut werden. Sie stellen eine hinreichend gute Wärmesenke
für die
LED und deren Ansteuerung dar. Dadurch dass auf dem Lead-Frame eine
einseitige Bestückung
erfolgen kann, werden die Fertigungsprozesse zur Herstellung eines
Leuchtaggregats mit LED-Modulen
vereinfacht. Besonders vorteilhaft wird dabei der Lead-Frame aus
Kupfer ausgeführt,
da Kupfer besonders gut die Wärme
abführen
kann, die bei der Lichterzeugung entsteht.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Leuchtaggregat ein Scheinwerfer,
insbesondere ein Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ist, der einen Scheinwerferkühlkörper umfasst,
in dem mindestens ein Modulgehäuse
der vorangehend beschriebenen Art kraftschlüssig aufgenommen, vorzugsweise
eingepresst oder eingeschraubt ist. Die vorliegende Erfindung kann
somit insbesondere im Automotive-Bereich,
aber auch bei generellen Beleuchtungsanwendungen in vorteilhafter
Weise zum Einsatz kommen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1:
dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen LED-Moduls von der Vorderseite;
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2:
Darstellung des LED-Moduls aus 1 von der
Rückseite;
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3:
Darstellung des LED-Moduls aus 2 mit abgenommener
Steuereinheit;
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4:
Schnittdarstellung des LED-Moduls aus 1;
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5:
dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED-Moduls;
und
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6:
dreidimensionale Darstellung eines Kühlkörpers eines Leuchtaggregats
mit drei LED-Modulen nach 5.
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für einen
metallischen Trägerstreifen
als einen Kühlkörper für ein erfindungsgemäßes Leuchtaggregat
mit mehreren LED-Modulen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Das
in den 1 bis 4 gezeigte LED-Modul 1 ist
zum Einbau in ein in den Figuren nicht dargestelltes Leuchtaggregat
bestimmt. Es umfasst ein aus Aluminium bestehendes zylindrisches Gehäuse 2,
das an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Vertiefung 3 aufweist
und insofern offen ausgebildet ist. Zwischen den beiden Vertiefungen 3 befindet
sich ein scheibenförmiger
Sockel 4, der einstückig
mit der hülsenförmigen Wandung 5 des
Gehäuses 2 verbunden
ist.
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In
der vorderseitigen Vertiefung 3 sind insgesamt vier LED-Bauelemente 6 aufgenommen,
die hier jeweils als oberflächenmontierte
LED-Chips ausgeführt
sind. Die einzelnen LED-Chips 6 sind dabei in einem 2×2-Array
auf einer Trägerplatine 7 angeordnet,
die direkt auf dem Sockel 4 befestigt ist. Auf diese Weise
sind die LED-Chips 6 wärmeleitenden über die
Trägerplatine 7 und
den Sockel 4 mit der Wandung 5 des Modulgehäuses 2 verbunden.
Das Modulgehäuse 2 stellt
dabei ein thermisches Kontaktelement dar, über das die Verlustwärme der
LED-Bauelemente 6 an das das LED-Modul 1 aufnehmende Leuchtaggregat
bzw. an einen Kühlkörper 8 eines Leuchtaggregats
abgeführt
werden kann.
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In
der zweiten Vertiefung 3 des Modulgehäuses 2 ist eine Platine 9 aufgenommen,
die mit einer darauf aufgebrachten Ansteuerschaltung eine Steuereinheit 10 für die LED-Chips 6 bildet. Über zwei
isolierend durch den Sockel 4 hindurchgeführte Kontaktstifte 11 ist
die Steuereinheit 10 mit den LED-Chips 6 verbunden.
Dazu sind die vorderseitigen Endflächen der Kontaktstifte 11 durch
Bonddrähte 12 mit
der Trägerplatine 7 bzw.
mit den darauf angebrachten LED-Chips 6 verbunden. Die
rückseitigen
Endbereiche der Kontaktstifte 11 kontaktieren jeweils eine
in der Platine 9 eingelassene Anschlussbuchse der Steuereinheit 10.
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Die
Rückseite
der Platine 9 ist mit einem hier als Flachkabel ausgeführten Anschlusskabel 13 verbunden, über dessen
Leitungen einerseits die LED-Chips 6 mit Strom versorgt
werden können
und andererseits auch der Steuereinheit 10 externe Steuersignale
zuführbar
sind. Statt eines Kabels können auch
andere Anschlussmittel 13 vorgesehen sein, beispielsweise
Anschlussstecker oder Anschlussstifte.
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Um
das LED-Modul 1 vorderseitig abzuschließen, kann eine aus Kunststoff
bestehende Primäroptik 14 über die
LED-Chips 6 aufgeklebt und/oder in die entsprechende Vertiefung 3 eingesetzt,
insbesondere eingeclipst werden, wie in 5 dargestellt
ist. Bei dem hier gezeigten LED-Modul 1 sind die vier LED-Chips 6 in
einer Reihe nebeneinander auf der Trägerplatine 7 angeordnet.
Grundsätzlich
können
je nach Einsatzzweck beliebig viele LED-Chips 6 in beliebiger
Anordnung in dem LED-Modul 1 vorgesehen werden. Auch die
Rückseite
des Gehäuses 2 kann
durch eine geeignete Abdeckung abgeschlossen werden.
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In
jedem Fall wird ein fertig vormontiertes LED-Modul 1 erhalten,
in das bereits eine Steuereinheit 10 zur Ansteuerung der
LED-Bauelemente 6 integriert ist. Selbstverständlich kann
die Steuereinheit dabei auch an anderen Stellen des LED-Moduls 1, beispielsweise
auf der Rückseite
und/oder der Vorderseite der Trägerplatine 7 der
LED-Chips 6 angeordnet sein. Die vormontierten LED-Module 1 sind später besonders
schnell und einfach in geeignete Ausnehmungen 15 eines
Kühlkörpers 8 eines
Leuchtaggregats einsetzbar.
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In
einer ersten Ausführungsform
können hierbei
die LED-Chips 6 auf eine Trägerplatine 7 in Form
eines Ansteuerungs-Silizium-ICs aufgelötet werden. Somit dient in
dieser Ausführungsform
die Ansteuerung selbst als Träger
für die
LED-Chips. In einer weiteren Ausführungsform kann die integrierte Steuerung
auch in Silizium-Carbid vorgenommen werden, das sich durch gute
thermische Eigenschaften auszeichnet. Eine solche Integration wäre insbesondere
daher vorteilhaft, da bei einigen LED-Herstellern Silizium-Carbid als Substrat
für die
LEDs verwendet wird. Die monolitische Halbleiter-Leuchteinheit kann durch diese Chip-on-Chip-Lösung unmittelbar
mit einem bspw. Phosphor-aktivem Leuchtteil und einem integrierten
Steuerteil ausgestattet sein, bei dem eine Ansteuerung durch integrierte
Schaltkreise, Sensoren und/odere weitere Schaltlogik bereits integriert
ist. Durch die einseitige Chip-Montage auf dem Diodensockel oder
einem Lead-Frame kann dabei die Anzahl der zur Herstellung eines
LED-Moduls erforderlichen Arbeitsschritte verringert werden. Zudem
können
druch eine integrierte Ansteuerung, beispielsweise in Form eines
ASICs, auch mehrere gegebenenfalls unterschiedliche LED-Chips auf
einem Träger
angeordnet und zugleich angesteuert werden.
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Um
eine besonders effektive Abgabe der Verlustwärme an den Kühlkörper 2 zu
gewährleisten können die
LED-Module 1 vorzugsweise an ihrem Gehäuse 2 eine außenseitige
Rändelung 16 aufweisen, über die
sie form- und kraftschlüssig
in die Ausnehmungen 15 des Kühlkörpers 8 eingepresst
werden. Gleichzeitig ist dabei eine besonders einfache, aber dennoch
hoch genaue optische Ausrichtung der einzelnen LED-Module 1 zueinander
erzielbar, so dass eine nachträgliche
Justierung einzelner LEDs zur gewünschten Fokussierung des Leuchtaggregats bei
der Montage nicht erforderlich ist. Die LED-Module 1 können direkt
in ihrer durch die Ausnehmungen 15 vorgegebenen positionsgenauen
Ausrichtung in den Kühlkörper 8 eingepresst
werden.
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Der
in 6 dargestellte Kühlkörper 8 weist drei
Ausnehmungen 15 auf, um insgesamt drei erfindungsgemäß vorgefertigte
LED-Module 1 mit jeweils einer integrierten Steuereinheit
kraftschlüssig
aufnehmen zu können.
Um eine besonders effektive Kühlung
zu erreichen ist der Kühlkörper 8,
der ebenfalls aus Aluminium besteht, mit Kühlrippen 17 versehen, über die
die Abwärme
an die Umgebung abgeführt
werden kann. Da der Kühlkörper 8 hier
ebenso wie die Gehäuse 2 der
LED-Module 1 aus Aluminium gefertigt ist, ergibt sich aufgrund
der identischen Wärmeausdehnungskoeffizienten
nicht nur eine besonders gute Wärmeübertragung,
sondern es ist auch eine dauerhaft sichere Presspassung zwischen
den Modulgehäusen 2 und
dem Kühlkörper 8 gewährleistet.
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Auch
hier kann die Anzahl und Anordnung der Bohrungen bzw. Ausnehmungen 15 ebenso
wie die Formgebung des Kühlkörpers 8 je
nach den an das zugehörige
Leuchtaggregat gestellten Anforderungen variiert werden. Insbesondere
sind bei einem dreidimensionalen Kühlkörper 8 beliebige Ausrichtungen
der Bohrungen oder Ausnehmungen 15 im dreidimensionalen
Raum möglich.
Insbesondere kann der Kühlkörper 8 auch
für einen
KFZ-Scheinwerfer ausgebildet sein.
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Um
eine hochpräzise
Ausrichtung der LED-Module 1 im Kühlkörper 8 zu erreichen,
werden die Ausnehmungen 15 vorzugsweise in einem entsprechenden
Bearbeitungszentrum in nur einer einzigen Aufspannung eingebracht.
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In
der 7 ist ein metallischer Trägerstreifen, ein sogenannter
Lead-Frame 20, gezeigt, an dem mehrere LED-Module 1 angebracht
werden können.
Der Trägerstreifen 20 ist
dabei bevorzugt aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung ausgeführt. Der
Trägerstreifen 20 weist
einen ersten Montagesteg 21 und einen zweiten Montagesteg 22 auf, wobei
die beiden Montagestege 21, 22 parallel verlaufende
Stege ausbilden, in die jeweils Montageöffnungen 23 eingebracht
sind. Mittels den Montageöffnungen 23 kann
der Trägerstreifen 20 in
einem Gehäuse
montiert und gegebenenfalls mit weiteren Kühlelementen verbunden werden.
Zwischen den beiden Stegen 21, 22 sind über dünne Haltearme
jeweils Trägerelemente 31, 32 und 33 gehalten,
die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
eine ungefähre
rechteckige, plane Oberfläche
ausbilden. Auf den planen Oberflächen
der Trägerelemente 31, 32, 33 sind
jeweils Montageflächen 41, 42, 43 skizziert, an
denen die jeweiligen LED-Module 1 beispielsweise durch
Kleben oder durch Löten
aufgebracht werden können.
Das Modulgehäuse 2 kontaktiert
hierbei bevorzugt die Oberfläche
des jeweils zugehörigen Trägerelements.
Die Montagestege 21, 22 sind jeweils nur über dünne Verbindungsstege
mit den Trägern 31, 32, 33 verbunden.
In der 7 sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit
der Zeichnung nur zwei Verbindungsstege 51, 52 mit
einem Bezugszeichen versehen. Mittels der durch die dünne Ausführung der
Verbindungsstege 51 entstehenden Öffnungen können die Träger 31, 32 mit
an ihnen vorbeigeleiteter Luft gekühlt werden. Ferner erlauben
jedoch die Verbindungsstege, insbesondere bei einer Ausführung aus
einem Material mit guter Wärmeleitung, dass über die
Verbindungsstege 51, 52 Wärme an die Montagestege 21, 22 zur
weiteren Ableitung weggeführt
wird. Die Anbringung der LED-Module auf der Oberfläche der
Träger 31, 32, 33 kann
mittels aus der Verarbeitung von Leistungshalbleitern bekannten Fertigungsprozessen
erfolgen.