-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer
Substratplatte, mindestens zwei auf derselben Seite der Substratplatte angeordneten
Leuchtdioden (LEDs) und mindestens einer auf der gegenüberliegenden
Seite der Substratplatte angeordneten, elektrisch leitfähigen
Kühlvorrichtung, insbesondere einem metallischen Kühlkörper,
wobei mindestens zwei LEDs mittels jeweils mindestens einer aus
einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gebildeten Vorrichtung
zur thermischen Ankopplung mit der Kühlvorrichtung thermisch
in Wirkverbindung stehen.
-
Stand der Technik
-
Beleuchtungsvorrichtungen,
bei denen zur Lichterzeugung Leuchtdioden (LEDs) verwendet werden,
weisen häufig eine Substratplatte auf, auf deren einer
Seite (Vorderseite) eine oder mehrere LEDs angeordnet sind. Die
LEDs sind über Leiterbahnen miteinander oder mit einer
Steuerelektronik verbunden.
-
Moderne
Hochleistungs-LEDs erzeugen auf kleinstem Raum erhebliche Wärmemengen,
die zuverlässig abgeführt werden müssen,
um die Eigenschaften der LED, insbesondere die Lebensdauer, nicht
negativ zu beeinflussen. Zu diesem Zweck ist zumeist auf der der
LED gegenüberliegenden Seite der Substratplatte (Rückseite)
eine Kühlvorrichtung, beispielsweise ein Kühlkörper,
angeordnet, der über eine oder mehrere Vorrichtungen zur
thermischen Ankopp lung (z. B. sog. Vias) mit der LED thermisch in
Wirkverbindung steht.
-
Da
elektrisch gut leitende Werkstoffe, insbesondere Metalle, auch über
eine große Wärmeleitfähigkeit verfügen,
sind die zur Wärmeabfuhr von den LEDs verwendeten Bauteile
zumeist aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus
Metall oder einer Metalllegierung gefertigt.
-
Sind
auf einer Substratplatte mehrere LEDs angeordnet, beispielsweise
um die Leuchtstärke zu erhöhen oder durch Verwendung
verschiedenfarbiger LEDs die Farbtemperatur einzustellen, ist zumeist
ein gemeinsamer Kühlkörper auf der Rückseite der
Substratplatte angeordnet, der mit allen LEDs thermisch in Wirkverbindung
steht. Dieser Kühlkörper deckt häufig
einen großen Teil der Rückseite der Substratplatte
ab und kann so zur zusätzlichen mechanischen Stabilisierung
der Substratplatte verwendet werden.
-
Je
nach Anwendungsfall, beispielsweise wenn LEDs unabhängig
voneinander angesteuert werden sollen, können einzelne
LEDs mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden. Um dies
zu ermöglichen, müssen die einzelnen LEDs wie auch
die Stromzuführungen zu den LEDs elektrisch von dem Kühlkörper
getrennt sein.
-
Wie
in der
WO 2005/001943
A1 gezeigt, kann dazu beispielsweise der Kühlkörper
mittels einer elektrisch isolierenden Klebeschicht an der Unterseite
der Substratplatte fixiert werden oder aber zwischen den LEDs beziehungsweise
deren Stromzuführungen und den Vorrichtungen zur thermischen Ankopplung
der LEDs an den Kühlkörper ein Isolationselement
vorgesehen sein.
-
Nachteilig
an einer derartigen Anordnung sind jedoch die durch die elektrisch
isolierenden Komponenten erheblich verschlechterte Wärmeleitung
zwischen LED und Kühlkörper sowie der große Herstellungsaufwand
durch das Aufbringen der Isolationsschichten.
-
Darstellung der Erfindung
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen,
die einfach zu fertigen ist und eine effiziente Wärmeableitung von
den LEDs ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1.
-
Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen
Ansprüchen.
-
Indem
die Kühlvorrichtung mindestens zwei elektrisch voneinander
getrennte Bereiche aufweist, wobei ein erster Bereich mit mindestens
einer ersten LED thermisch und elektrisch in Wirkverbindung steht
und ein zweiter Bereich mit mindestens einer zweiten LED thermisch
und elektrisch in Wirkverbindung steht, wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau
erzielt, da durch den Verzicht auf eine elektrische Isolierung zwischen
den Leuchtdioden und der Kühlvorrichtung eine besonders
gute thermische Anbindung erzielt werden kann und die Prozessschritte zur
Aufbringung der isolierenden Schichten entfallen.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Bereich der Kühlvorrichtung
und mindestens eine Vorrichtung zur thermischen Ankopplung mindestens einer
LED mit der Kühlvorrichtung einstückig ausgebildet
sind. Dadurch wird eine besonders einfache, schnelle und sichere
Montage der Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht, da beide
Vorrichtungen in einem gemeinsamen Arbeitsschritt mit der Substratplatte verbunden
werden können. zudem wird eine besonders gute Wärmeleitung
von der Vorrichtung zur thermischen Ankopplung zu der Kühlvorrichtung
hin erreicht, da keine Übergänge zwischen getrennten Bauteilen
vorhanden sind.
-
Es
ist ebenfalls von Vorteil, wenn zwischen mindestens zwei elektrisch
voneinander getrennten Bereichen der Kühlvorrichtung mindestens
ein mechanisches Verbindungselement angeordnet ist. Dadurch kann
die Kühlvorrichtung weiterhin zur Übertragung
mechanischer Kräfte und damit zur Stabilisierung der Substratplatte
verwendet werden. Eine mechanisch hinreichend stabile Kühlvorrichtung
ist zudem bei der Montage einfacher zu handhaben und insbesondere
mit der Substratplatte einfacher verbindbar.
-
Indem
das mechanische Verbindungselement an mindestens einem der elektrisch
voneinander getrennten Bereiche der Kühlvorrichtung mittels einer
formschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schraubverbindung
und/oder einer Steckverbindung und/oder einer Schiebeverbindung
angebracht ist, wird eine besonders gute Kraftübertragung
gewährleistet. Eine Schraubverbindung ermöglicht
eine besonders feste Verbindung, die dennoch auch relativ einfach
wieder gelöst werden kann. Eine Steckverbindung ermöglicht
eine mit wenig Aufwand und schnell herstellbare Verbindung der Bereiche
beispielsweise mittels Halte clips, während eine Schiebeverbindung,
beispielsweise mittels einer Schwalbenschwanzführung, eine
einfache Montage und eine gewisse Beweglichkeit in einer Raumrichtung erlaubt,
die beispielsweise zur Kompensation unterschiedlicher thermischer
Ausdehnung der beiden verbundenen Komponenten vorteilhaft ist.
-
Es
ist ebenfalls zweckmäßig, wenn das mechanische
Verbindungselement an mindestens einem der elektrisch voneinander
getrennten Bereiche der Kühlvorrichtung mittels einer kraftschlüssigen Verbindung,
insbesondere einer Klemmverbindung angebracht ist. Kraftschlüssige
Verbindungen, insbesondere Klemmverbindungen, sind einfach herstellbar.
Zudem ist es bei diesen Verbindungen besonders einfach, bei Überschreiten
einer festgelegten Maximalkraft eine definierte Lösung
der Verbindung zu ermöglichen, die die Zerstörung
wichtiger Komponenten verhindert.
-
Weiterhin
ist es zweckmäßig, wenn das mechanische Verbindungselement
an mindestens einem der elektrisch voneinander getrennten Bereiche der
Kühlvorrichtung mittels einer Klebeverbindung angebracht
ist. Klebeverbindungen sind einfach herstellbar und die Eigenschaften,
insbesondere hinsichtlich Flexibilität und Haltevermögen,
sind gut an den Einsatzzweck anpassbar.
-
Vorteilhafterweise
weist das mechanische Verbindungselement mindestens einen aus einem Polymerwerkstoff
gebildeten Abschnitt zur elektrischen Isolation der elektrisch voneinander
getrennten Bereiche der Kühlvorrichtung auf. Polymerwerkstoffe
eigenen sich besonders gut als Isolationselement, da sie neben einem
guten elektrischen Isolationsvermögen einfach verarbeitbar
sind und in vielfälti ge Formen gebracht werden können,
so dass die einfache und kostengünstige Herstellung auch
komplexer Elemente möglich wird. Dadurch können
beispielsweise Verbindungselemente, die praktisch komplett aus einem
Polymerwerkstoff gebildet sind, zur mechanischen Verbindung der
einzelnen Bereiche der Kühlvorrichtung verwendet werden.
-
Es
ist ebenfalls vorteilhaft, wenn das mechanische Verbindungselement
mindestens einen aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminiumoxid
und/oder Aluminiumnitrit und/oder Zirkonoxid gebildeten Abschnitt
zur elektrischen Isolation der elektrisch voneinander getrennten
Bereiche der Kühlvorrichtung aufweist. Keramische Werkstoffe
bieten neben der guten elektrischen Isolationsfähigkeit
weitere hervorragende Eigenschaften, wie hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit.
Auch die thermische Leitfähigkeit kann bei geeigneter Auswahl
höher sein als die vieler Polymerwerkstoffe, so dass ein
guter Temperaturübergang zwischen den elektrisch voneinander
getrennten Bereichen der Kühlvorrichtung gewährleistet
ist, was zu einer homogeneren Temperaturverteilung innerhalb der
Kühlvorrichtung führt.
-
Ein
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
weist das mechanische Verbindungselement mindestens einen aus einem
Glaswerkstoff gebildeten Abschnitt zur elektrischen Isolation der
elektrisch voneinander getrennten Bereiche der Kühlvorrichtung
auf. Glaswerkstoffe bieten insbesondere eine sehr gute elektrische
Isolation sowie eine hohe thermische und chemische Beständigkeit.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
weist das mechanische Verbindungselement mindestens einen aus einem
Klebstoff gebildeten Abschnitt zur elektrischen Isolation der elektrisch
voneinander getrennten Bereiche der Kühlvorrichtung auf,
insbesondere ist es als Klebeverbindung ausgebildet. Klebstoffe
können in flüssiger Form und daher auch in komplizierte
Geometrien einfach eingebracht werden. Indem sie sowohl elektrisch
isolieren als auch mechanische Kräfte übertragen
können, sind keine eigenständigen Komponenten
für diese Aufgaben erforderlich. Damit wird ein besonders
einfacher Aufbau ermöglicht, bei dem das mechanische Verbindungselement
praktisch nur aus der Klebeverbindung besteht.
-
Es
ist zweckmäßig, wenn die der Kühlvorrichtung
zugewandte Seite der Substratplatte weitgehend, insbesondere zu
mehr als 70%, vorzugsweise zu mehr als 85% von der Kühlvorrichtung
abgedeckt ist. Die Kühlvorrichtung kann so nicht nur eine
hervorragende Kühlwirkung entwickeln, sondern auch zur mechanischen
Stabilisierung der Substratplatte beitragen.
-
Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn Mittel zur einfachen Unterteilung der Substratplatte
in mindestens zwei elektrisch voneinander isolierte Bereiche vorgesehen
sind. Derartige Mittel, beispielsweise Sollbruchstellen oder einfach
lösbare Verbindungselemente, ermöglichen es, die
Kühlvorrichtung zunächst relativ einfach als zusammenhängendes
Bauteil auf die Substratplatte aufzubringen, um erst anschließend
in elektrisch voneinander getrennte Bereiche aufgeteilt zu werden.
Bei unterschiedlichen Varianten von Substratplatten mit unterschiedlichen Anordnungen
und/oder Verschaltungen der LEDs kann so eine einheitliche Version
der Kühlvorrichtung verwendet und je nach Bedarf die elektrische
Isolierwirkung für einzelne Bereiche erzielt werden.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stehen mindestens
zwei auf der Beleuchtungsvorrichtung angeordnete LEDs mit einem
gemeinsamen Bereich der Kühlvorrichtung thermisch in Wirkverbindung.
Sind die LEDs schaltungstechnisch so angeordnet, dass diese immer
mit dem gleichen Potential beaufschlagt werden, kann der Aufwand
für eine elektrische Trennung der zugeordneten Bereiche
der Kühlvorrichtung unterbleiben und die Herstellung der
Beleuchtungsvorrichtung vereinfacht werden.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steht jede der auf
der Beleuchtungsvorrichtung angeordneten LEDs jeweils mit einem
Bereich der Kühlvorrichtung thermisch in Wirkverbindung
und sämtliche jeweils mit einer LED in Wirkverbindung stehenden
Bereiche der Kühlvorrichtung sind jeweils elektrisch voneinander
getrennt. Dadurch können sämtliche LEDs unabhängig
voneinander mit unterschiedlichem Potential beaufschlagt werden.
-
Vorteilhafterweise
ist die Substratplatte als flexible Substratplatte ausgebildet.
Dadurch kann die Substratplatte abweichend von einer planaren Anordnung
auch komplexere Geometrien annehmen und an möglicherweise
besondere Einbaugegebenheiten angepasst werden. Durch die Segmentierung der
Kühlvorrichtung ist auch die Kühlvorrichtung flexibel
daran anpassbar.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn das Verfahren zur Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung
folgende Schritte umfasst: In einem ersten Schritt wird die Kühlvorrichtung
auf die Substratplatte aufgebracht und in einem zweiten Schritt
die Kühlvorrichtung in elektrisch voneinander isolierte
Bereiche unterteilt. Abhängig von den weiteren Randbedingungen
bei der Herstellung kann das Aufbringen anderer Elemente auf die
Substratplatte, insbesondere der Leiterbahnen und der LEDs vor oder
nach diesen Schritten erfolgen. Vorteilhaft bei diesem Verfahren
ist, dass die Kühlvorrichtung in einem Stück und
damit auch in einem Verfahrensschritt auf die Substratplatte aufgebracht
wird, was wesentlich einfacher zu bewerkstelligen ist als das Aufbringen
einer Vielzahl elektrisch voneinander isolierter Kühlvorrichtungen. Die
anschließende Separation der Kühlvorrichtung kann
mittels einfacher Mittel vorgenommen werden, insbesondere wenn dies,
beispielsweise durch Verwendung von Sollbruchstellen, bereits bei
der Gestaltung der Kühlvorrichtung berücksichtigt
ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Im
Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung in einer seitlichen Schnittbilddarstellung.
-
Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst
im Wesentlichen eine Substratplatte 2, auf deren einer
Seite A (Vorderseite) drei Leuchtdioden 3 (LEDs) angeordnet sind.
Diese sind in vielerlei Ausführungsformen bekannt, die
insbesondere jeweils auch elektromagnetische Strahlung in unterschiedlichen
Wellenlängen abstrahlen, die im Wesentlichen von Infrarot über
sichtbares Licht bis in den ultravioletten Bereich des Spektrums
reichen. Die LEDs 3 sind über Stromzuführungsdrähte 4 mit ebenfalls
auf der Vorderseite A der Substratplatte 2 angeordneten
Leiterbahnen 5 verbunden. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen
sind die LEDs 3 jeweils in ein Gehäuse 6 eingebettet.
Um die Abwärme der LEDs 3 abzuführen,
sind diese jeweils auf einem so genannten heat slug 7 angeordnet,
der auf der der Substratplatte 2 zugeordneten Seite des
Gehäuses 6 gleichzeitig als Abschluss des Gehäuses 6 dient.
Der hegt slug 7 ist demzufolge aus einem thermisch gut leitenden
Werkstoff, zumeist Kupfer oder Aluminium, gefertigt.
-
Auf
der den LEDs 3 abgewandten Seite B (Rückseite)
der Substratplatte 2 ist eine Kühlvorrichtung 8 angeordnet,
die in ihrem prinzipiellen Aufbau als passiver Kühlkörper
sehr einfach ausgeführt ist. Die Kühlvorrichtung 8 steht über
Vorrichtungen 9 zur thermischen Ankopplung, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel aus Wärmedurchführungen 9 in
der Substratplatte 2 bestehen, mit den LEDs 3 thermisch in
Wirkverbindung. Die Wärmedurchführungen 9 sind jeweils
in einer Bohrung 10 in der Substratplatte 2 angeordnet,
wobei die Abmessungen der Bohrungen 10 nur geringfügig
kleiner als die der Grundfläche des Gehäuses 6 der
LED 3 sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
weisen die Bohrungen 10 und damit auch die Wärmedurchführungen 9 eine
kreisförmige Querschnittsfläche auf, es sind jedoch
auch beliebige andere Formen möglich.
-
Die
Kühlvorrichtung 8 ist durch Fugen 11 in einzelne
Bereiche 8a, 8b, 8c unterteilt, die jeweils
einer LED 3 zugeordnet sind. Jeder dieser Bereiche 8a, 8b, 8c umfasst
dabei jeweils ein einzelnes Kühlsegment 12a, 12b, 12c und
eine einer LED 3 zugeordnete Wärmedurchführung 9.
Das jeweilige Kühlsegment 12a, 12b, 12c und
die diesem zugeordnete Wärmedurchführung 9 sind
einstückig ausgeführt, was eine besonders gute
Wärmeleitung sowie eine einfache Herstellung der Komponenten
ermöglicht. Als Werkstoff hierfür wird aufgrund
der guten Wärmeleitung, der einfachen Verarbeitbarkeit
und der relativ geringen Kosten Aluminium verwendet. Die Kühlsegmente 12a, 12b, 12c sind über
Verbindungselemente 13 miteinander verbunden.
-
Eine
erste Möglichkeit, Bereiche 8a, 8b, 8c der
Kühlvorrichtung 8 gegeneinander zu isolieren,
ist an der linken der beiden Fugen 11 gezeigt. Eine aus Kunststoff
gefertigte Verbindungsbrücke 14 ist als mechanisches
Verbindungselement 13 in dem Kühlsegment 8a mittels
eines an die Verbindungsbrücke 14 angeformten
Haltestifts 15 befestigt. Es ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
nur ein Haltestift 15 gezeigt, selbstverständlich
ist die Zahl so zu wählen, dass die gewünschte
Stabilität der Verbindung sichergestellt ist. Der Haltestift 15 ist
so gestaltet, dass er in einer Bohrung 16 in dem Segment 12a mittels einer
Clipverbindung gehalten wird, wobei die gestufte Gestaltung des
Segments 12a in diesem Bereich zusätzlich die Übertragung
mechanischer Kräfte unterstützt. Im gegenüberliegenden
Segment 12b ist die Verbindungsbrücke 14 mittels
einer Schwalbenschwanzführung befestigt, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Schwalbenschwanz 17 teil der Verbindungsbrücke 14 ist,
während die Schwal benschwanznut 18 in das Segment 12b eingearbeitet ist.
Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung denkbar.
-
Eine
weitere Möglichkeit, Bereiche 8a, 8b, 8c der
Kühlvorrichtung 8 gegeneinander zu isolieren,
ist an der rechten der beiden Fugen 11 gezeigt, die mit einem
Klebstoff 18 ausgefüllt ist. Der Klebstoff 18 zwischen
den Bereichen 8b und 8c der Kühlvorrichtung 8 wirkt
sowohl als mechanisches Verbindungselement 13 zur mechanischen
Verbindung der Bereiche 8b und 8c miteinander
als auch zur elektrischen Isolation der Bereiche 8b und 8c gegeneinander.
Damit ist jeder LED 3 jeweils ein Bereich 8a, 8b, 8c der Kühlvorrichtung 8 zugeordnet,
der elektrisch von den anderen Bereichen 8a, 8b, 8c,
die anderen LEDs 3 zugeordnet sind, getrennt ist.
-
Der
Klebstoff 18 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist auf Epoxidharzbasis hergestellt, wodurch die hinsichtlich elektrischem
Isolationsvermögen, mechanischer Festigkeit und Verarbeitbarkeit erforderlichen
Anforderungen erfüllt werden.
-
Durch
geeignete Wahl des Klebstoffs 18, insbesondere hinsichtlich
der mechanischen Eigenschaften, ist es jedoch beispielsweise auch
möglich, bei Verwendung geeigneter flexibler Substratplatten, so
genannter Flexboards, die Kombination aus Flexboard und Kühlvorrichtung 8 nach
deren Zusammenfügen in gewissen Grenzen zu biegen und so
auf einfachem Wege Abweichungen von der planaren Geometrie zu ermöglichen.
Je nach Verwendungszweck kann es auch wünschenswert sein,
einen Klebstoff 18 mit einer guten thermischen Leitfähigkeit
zu verwenden, um eine über die gesamte Kühlvorrichtung 8 relativ
homogene Temperaturverteilung zu erzielen. Es kann aber auch wünschenswert
sein, die einzelnen LEDs 3 zugeordneten Bereiche 8a, 8b, 8c thermisch
möglichst gut voneinander zu isolieren.
-
Die
Kühlvorrichtung 8 deckt mehr als 75% der Fläche
der Substratplatte 2 ab und ermöglicht bei geeignet
fester Anbindung an die Substratplatte 2 einen mechanisch
steifen Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung 1, was deren
Handhabung erleichtert und diese insbesondere gegenüber
mechanischen Beanspruchungen unempfindlicher macht.
-
Selbstverständlich
sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung denkbar.
Insbesondere kann anstelle der gezeigten auch jede andere Art von elektrisch
isolierender mechanischer Verbindung verwendet werden, um die Kühlsegmente 12 der
Kühlvorrichtung 8 miteinander zu verbinden. Dem
Fachmann ist eine Reihe von Möglichkeiten bekannt, eine derartige
Verbindung herzustellen. Zum Beispiel könnte eine andere
als die gezeigte Form der einrastenden Steckverbindungen verwendet
werden. Auch Schraubverbindungen sind denkbar, bei denen die Verbindungsbrücken 13 an
einem oder beiden beteiligten Segmenten 12 verschraubt
werden. Als Steckverbindungen sind auch Nut-und-Feder-Systeme anzusehen.
Selbstverständlich können die Verbindungsbrücken 13 auch
an die einzelnen Segmente 12 angeformt und beispielsweise
durch eingelegte, eingeschobene oder sonst wie aufgebrachte Elemente
aus einem Isoliermaterial elektrisch voneinander getrennt sein.
So können sich beispielsweise einzelne Segmente 12 partiell überlappen
und bei eingelegtem Isolationselement einfach mit miteinander verbunden,
beispielsweise verschraubt oder vernietet werden.
-
Als
Isoliermaterial zwischen den Segmenten 12 je nach Anforderungen
an die Eigenschaften, insbesondere thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie
mechanische Festigkeit jeder geeignete elektrisch isolierende Werkstoff
verwendet werden, wie beispielsweise duroplastische oder thermoplastische Polymerwerkstoffe,
Keramikwerkstoffe wie beispielsweise Al2O3, ZrO2 oder AlN
oder auch Gläser. Dabei können die mechanischen
Verbindungselemente 13 vollständig aus isolierendem
Material gebildet sein oder aber nur einen isolierenden Abschnitt
aufweisen. Dieser kann insbesondere auch als Folie oder Beschichtung
ausgeführt sein.
-
Die
Wärmedurchführungen 9 können
auch aus mehreren Elementen bestehen, insbesondere zum Beispiel
aus mehreren einzelnen so genannten Vias, d. h. kreisrunden Durchführungen
aus Metall mit relativ geringem Durchmesser. Sowohl für
die Wärmedurchführungen 9 als auch für
die Segmente 12 der Kühlvorrichtung 8 können
anstelle von Aluminium auch andere Werkstoffe oder Werkstoffverbunde
mit hoher Wärmeleitfähigkeit Verwendung finden, wie
beispielsweise Kupfer oder Kohlenstoffröhrchen.
-
Die
Substratplatte 2 kann ebenfalls aus jedem für
derartige Anwendungen geeigneten Werkstoff beziehungsweise Werkstoffverbund
gefertigt sein, insbesondere aus Polymerwerkstoffen sowie Keramiken
wie Al2O3 oder AlN.
-
Selbstverständlich
ist es auch denkbar, dass einem Bereich der Substratplatte 2 mehr
als eine Leuchtdiode 3 zugeordnet sind, wenn diese sich durch
eine Parallelschaltung ständig auf dem gleichen Potentialniveau
befinden.
-
Für
einige Anwendungen kann es auch interessant sein, die mechanischen
Verbindungen 13, 18 zwischen den Segmenten 12 nach
dem Aufbringen der Kühlvorrichtung 8 auf die Substratplatte 2 wieder zu
lösen. Die Kühlvorrichtung 8 wird dann
als einzelnes Bauteil mit der Substratplatte 2 verbunden
und anschließend die Verbindungselemente 13, 18 zwischen
den Segmenten 12 der Kühlvorrichtung 8 wieder
gelöst. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem
die Kühlvorrichtung 8 aus einem Stück gefertigt
ist und nach der Montage entlang von Sollbruchstellen segmentiert
wird. Klebeverbindungen 18 lassen sich beispielsweise auch
durch thermische Behandlung oder mittels eines chemischen Lösemittels
ganz oder teilweise entfernen und mechanische Verbindungsbrücken 13 können
beispielsweise abgezogen oder durchtrennt werden. Die durch unterschiedliche
thermische Dehnung der Segmente 12 ansonsten bei einer
ungeteilten Kühlvorrichtung 8 entstehenden mechanischen
Spannungen können so verhindert werden und es ist bei Verwendung
einer flexiblen Substratplatte 2 auch möglich,
enge Krümmungsradien und komplexe Geometrien zu verwirklichen.
Anstelle einer passiven Kühlvorrichtung 8 aus
massiven Segmenten 12 sind selbstverständlich auch
andere Kühlvorrichtungen nach dem Stand der Technik denkbar,
beispielsweise solche mit aktiven Elementen, wie beispielsweise
Lüftern, oder mit eingearbeiteten Kühlkanälen,
die von Luft oder auch einer geeignete Flüssigkeit durchströmt
werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2005/001943
A1 [0007]