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Die
Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung
für ein
elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement mit einem
Gehäuseunterteil
und einem Gehäuseoberteil.
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Heutzutage
werden elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente,
vielseitig eingesetzt. Als beispielhafte Bauelemente seien hier
Leuchtdioden (LED) erwähnt.
Einsatzgebiete finden derartige Bauelemente beispielsweise in Anzeigegeräten, als
Statusanzeigen, als Scheinwerfer oder als Leuchtmittel, insbesondere
in Taschenlampen oder Tischbeleuchtungen. Zudem werden klassische
Beleuchtungsmittel vermehrt durch diese Bauelemente ersetzt.
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Die
Bauelemente senden eine elektromagnetische Strahlung einer bestimmten
Wellenlänge, beziehungsweise
eines bestimmten Wellenlängenbereichs,
aus. Hierzu ist beispielsweise ein Halbleiterchip vorgesehen, der
durch elektrische Anregung diese elektromagnetische Strahlung aussendet.
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Üblicherweise
werden die Bauelemente mit einem Gehäuse versehen. Das Gehäuse erfüllt mehrere
Aufgaben: Es schützt
das darin befindliche Bauteil vor äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit,
schwankende Umgebungstemperaturen und mechanischem Stress. Eine
weitere Aufgabe des Gehäuses
kann sein, elektrische Anschlüsse
zur Anregung und zum Betrieb des Bauelements bereitzustellen. Eine
weitere mögliche
Aufgabe des Gehäuses
ist Wärmeableitung,
wobei Wärmestrahlung,
die im Inneren des Gehäuses
vorrangig durch das Bauelement erzeugt wird, über das Gehäuse an die Umgebung abgeleitet
wird.
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Elektromagnetische
Strahlung emittierende Bauelemente werden üblicherweise in ein Gehäuse eingesetzt.
Derartige Gehäuse
können
ein Unterteil und ein Oberteil umfassen, wobei das Oberteil transparent
ausgebildet sein mag, sodass die elektromagnetische Strahlung aus
dem Gehäuse
emittiert werden kann.
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An
dieser Stelle sei bemerkt, dass unter transparent in diesem Zusammenhang
nicht nur vollständig
durchsichtig verstanden wird, sondern auch Teildurchlässigkeit
für die
vom Bauteil emittierte elektromagnetische Strahlung.
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Konventionelle
Gehäuse
haben beispielsweise ein planares Fenster, das in einer Rahmenkonstruktion
aus Kunststoff eingesetzt wird. Auch Fenster mit diskreten Rahmen,
welche auf das Gehäuseunterteil
montiert werden, sind bekannt.
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Lichtbelastungen
durch die eingebauten Bauteile, beispielsweise LED-Chips, führen zu
Degradationserscheinungen beim Kunststoff, was den Verlust der Haftfestigkeit
des Fensters auf dem Gehäuseunterteil
nach sich ziehen kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist eine Gehäuseanordnung
für ein
Bauelement mit einer aktiven Schicht, die geeignet ist eine elektromagnetische Strahlung
zu emittierenden, vorgesehen, welche ein Gehäuseunterteil mit einem Auflagemittel
für ein
Gehäuseoberteil
umfasst. Eine metallene Auflagefläche des Auflagemittels ist
mit dem Gehäuseoberteil
verbunden.
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Die
Verbindung des Gehäuseoberteils
mit dem metallenen Auflagemittel ist deutlich stabiler als die Montage
auf Kunststoff.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Vorteilhafterweise
ist das Gehäuseoberteil transparent,
sodass die elektromagnetische Strahlung des Bauelements durch das
Gehäuseoberteil abstrahlbar
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuseoberteil auf die metallenen
Auflagemittel geklebt, um eine feste Verbindung zu erreichen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist das Gehäuseoberteil rein mechanisch
mit dem Auflagemittel verbunden, sodass auf den Klebeschritt bei
der Herstellung verzichtet werden kann. Eine derartige Verbindung
ist beispielsweise mittels eines Clips möglich, der das Gehäuseoberteil
durch Druck oder Haftreibung auf dem Auflagenmittel fixiert.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuseunterteil mit dem Auflagemittel
einstückig ausgebildet,
was den Herstellungsprozess vereinfacht. Ein derartiges Gehäuseunterteil
kann durch einen Leiterrahmen, mit dem das Bauelement kontaktierbar
ist, ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise
hat das Gehäuseunterteil Anschlussmittel
zur Montage der Gehäuseanordnung.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist
das Auflagemittel gestuft ausgebildet, sodass ein oberer Bereich und
ein unterer Bereich vorgesehen ist. Das Gehäuseoberteil liegt auf dem unteren
Bereich auf, sodass die oberen Bereiche die Positionierung des Gehäuseoberteils
vorgeben und ein Verrutschen, beispielsweise während des Montageprozesses,
verhindern.
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Vorteilhafterweise
ist das Gehäuseunterteil derart
ausgebildet, dass ein Montagebereich vorgesehen ist, auf dem das
Bauelement montierbar ist. Das Auflagemittel ist über den
Montagebereich aufragend ausgebildet, was erlaubt, das Gehäuseoberteil
derart zu befestigen, dass es ausreichend Abstand vom Bauelement
hat und dieses nicht berührt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Auflagemittel hoch gebogen.
Diese Form geht mit einem einfachen Fertigungsprozess einher, bei
dem Bereiche eines Leiterrahmens hochgebogen werden, um das Auflagemittel
auszubilden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Auflagemittel Auflageflächen an
gegenüberliegenden
Seiten. Dies ermöglicht,
wenn das Gehäuseoberteil
lediglich auf den Auflageflächen
fixiert wird, einen Schlitz vorzusehen, sodass das Gehäuseinnere
nicht abgeschlossen ist und sich kein Mikroklima entwickelt, welches
die Lebensdauer des Bauelements verkürzt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt ein rahmenförmiger Bereich
des Gehäuseunterteils das
Gehäuseoberteil,
sodass die Positionierung des Gehäuseoberteils vereinfacht ist.
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Ein
planes Gehäuseoberteil
ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
vorgesehen, was mit einer einfachen Fertigung desselben einhergeht.
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Vorteilhafterweise
ist das Gehäuseoberteil gläsern. Die
Verbindung von Glas und Metall ist besonders stabil. Alternativ
kann das Gehäuseoberteil aus
Silikon sein.
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Vorteilhafterweise
ist das Gehäuseoberteil beschichtet,
um die Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung zu beeinflussen.
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Das
Gehäuseoberteil
ist vorteilhafterweise als Linse ausgebildet, um die Abstrahlungscharakteristik
der elektromagnetische Strahlung zu verändern.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, vielmehr
können
die einzelnen Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß beziehungsweise übertrieben
vereinfacht dargestellt sein.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer einfachen Gehäuseanordnung,
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer einfachen Gehäuseanordnung,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer Gehäuseanordnung
mit einem Bauelement,
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4 ein
Ausführungsbeispiel
einer Gehäuseanordnung
und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Gehäuseanordnung.
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In 1 veranschaulicht
anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels
eine Gehäuseanordnung.
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Die
Gehäuseanordnung
umfasst ein Gehäuseunterteil 1,
welches als metallener, u-förmiger Block
ausgebildet ist. Aufragende Bereiche an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseunterteils 1 bilden
das Auflagemittel 2. Die Oberseiten des Auflagemittels 2 bilden
Auflageflächen 22.
Das Gehäuseunterteil 1 ist
derart geformt, dass eine Aussparung 3 vorgesehen ist,
in welcher ein Bauteil montierbar ist. Das einstückig ausgebildete Gehäuseunterteil 1 dient
zur Wärmeableitung,
und wird auch so genannter „heat
slug” bezeichnet.
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Die
Ausbildung des Gehäuseunterteils 1 aus Metall
hat den Vorteil, dass die Fertigungstoleranzen geringer sind, als
beispielsweise bei Kunststoff, sodass der Abstand zwischen dem Gehäuseoberteil 4, welches
auf die Auflagemittel 2 aufgesetzt wird, und dem zu montierendem
Bauteil ebenfalls geringen Toleranzen unterworfen ist.
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Ein
transparentes, planares, einstückiges Gehäuseoberteil 4 ist
mit den Auflageflächen 22 verbunden.
Das Gehäuseoberteil 4 ist
rahmenlos und kann beispielsweise aus Glas oder Kunststoff gefertigt
sein. Die Verbindung zwischen Gehäuseoberteil 4 und
den Auflageflächen 22 des
Auflagemittels 2 erfolgt durch einen Kleber.
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Es
sei bemerkt, dass der Anschaulichkeit halber die Außenseiten
des metallenen Gehäuseunterteils 1 schraffiert
sind. Die Auflageflächen 22,
welche mit dem Gehäuseoberteil 4 in
Berührung
kommen, sind punktiert.
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Auf
der Oberseite des transparenten Gehäuseoberteils 4 kann
eine Beschichtung vorgesehen sein. Mögliche Beschichtungen sind
Antireflexbeschichtungen, eine Beschichtung zur LW-Filterung oder eine
Polarisationsbeschichtung. Auf Glas sind derartige Beschichtungen
in einfacher Weise aufbringbar.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Gehäuseanordnung
mit einem Gehäuseunterteil 1 und
einem transparenten Gehäuseoberteil 4.
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Das
Gehäuseunterteil 1 unterscheidet
sich vorhergehenden Ausführungsbeispiel
dadurch, dass das Auflagemittel 2 gestuft ausgebildet ist,
sodass dessen Oberseite obere Bereiche 23 (schraffiert
dargestellt) und untere Bereiche 22 aufweist.
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Die
transparente Gehäuseoberseite 4 ist
mit den unteren Bereichen 22 (punktiert dargestellt) des Auflagemittels 2 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel
schließt
die Oberseite des Gehäuseoberteils 4 bündig mit
den oberen Bereichen 23 des Auflagemittels 2 ab.
In alternativen Ausführungsbeispielen sind
die oberen Bereiche 23 höher oder niedriger als die
Oberseite des Gehäuseoberteils 4.
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Die
in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele
haben an zwei gegenüberliegenden Seiten
aufragende Bereiche, die das Auflagemittel 2 ausbilden.
Es sind auch Ausführungsbeispiele
denkbar, die an allen vier Seiten aufragende Bereiche aufweisen,
die als Auflagemittel dienen.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Gehäuseanordnung,
in dem ein Bauteil 7 montiert ist.
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Das
Bauteil 7 hat beispielsweise eine aktive Schicht, die geeignet
ist, eine elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Beispielsweise
kann es sich bei diesem Bauteil um eine LED handeln.
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Die
Gehäuseanordnung
umfasst ein Gehäuseunterteil 1 mit
einem Montagebereich 6 in einer unteren Ebene, auf dem
das Bauteil 7 montiert ist. Ferner sind hochgebogenen Seitenbereiche
vorgesehen, welche Auflagemittel 2 mit Auflageflächen 22 ausbilden.
Die Seitenbereiche sind in diesem Ausführungsbeispiel zweimal gekantet.
Es ist auch denkbar die Seitenbereiche abgerundet, beispielsweise c-förmig oder
halbkreisförmig
auszubilden.
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Das
Gehäuseunterteil 1 kann
als Leiterrahmen, oder so genannter Leadframe, ausgebildet sein.
Dieser wird gefertigt, indem Bereiche des metallenen Leiterrahmens
gebogen werden, um das Gehäuseunterteil 1 derart
formen, dass Auflageflächen 22 zur
Montage des Gehäuseoberteils 4 vorsehen sind.
Alternative Ausführungsbeispiele
von Gehäuseunterteilen
sind aus einem flexiblen Substrat gefertigt. Dieses kann Metallstrukturen
aufweisen, auf denen die Gehäuseoberseite
aufliegt.
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Ferner
sind Seitenteile 5 am Gehäuseunterteil 1 vorgesehen,
deren Höhe über die
der Auflageflächen 22 hinausgeht.
Die Seitenteile wirken als Clip, um das Gehäuseoberteil 4 zu fixieren.
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Das
Gehäuseoberteil 4 ist
mit den Auflageflächen 22 rein
mechanisch verbunden, indem es auf diesen aufliegt und mittels der
Klemmwirkung der Seitenteile 5 fixiert wird.
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Alternative
Ausgestaltungen der mechanischen Verbindung und des Clipmechanismus
sind denkbar. Ausführungsbeispiele
eines Clips können derart
geformt sein, dass Bereiche des Clips auf die Oberseite des Gehäuseoberteils
drücken,
um dieses zu fixieren. Ausführungsbeispiele
eines Auflagemittels können
derart geformt sein, dass diese Befestigungsmittel aufweisen, die
das Gehäuseoberteil
fixieren. Diese Befestigungsmittel können clipähnlich sein.
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Es
ist auch denkbar, dass das Gehäuseoberteil 4 auf
den Auflageflächen 22 zusätzlich mit
einem Kleber fixiert ist.
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Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
sind die Außenflächen des
Gehäuseunterteils 1 schraffiert dargestellt.
Die Bereiche, an welchen das Gehäuseoberteil 4 das
Gehäuseunterteil 1 berührt, sind
punktiert gekennzeichnet.
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In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Gehäuseanordnung
dargestellt.
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Die
Gehäuseanordnung
umfasst ein Gehäuseunterteil 1,
mit einem metallenen Mittelteil. Der Mittelteil umfasst einen Leadframe
mit dem Montagebereich 6 sowie einen Rand 11,
der den Montagebereich 6 umgibt und einen Teil der Außenseite
des Gehäuseunterteil 1 bildet.
Der Mittelteil ist zwischen einem Gehäusesockel 13 und einem
Aufsatz 12 angeordnet. Der Gehäusesockel 13 und der
Aufsatz 12 sind aus Kunststoff. Ausführungsbeispiele eines Gehäuseunterteils
aus Metall und Kunststoffe können durch
Vergießen
oder Molden eines Leadframes ausgebildet werden.
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Das
metallene Auflagemittel 2 ist aus mehreren stegförmigen,
umgebogenen Bereichen des Leadframes gebildet, die sich vom Montagebereich 6 über die
Außenseite
des Randbereichs 11 erstrecken und über die Kante des Randbereichs 11 nach
innen gebogen sind. Waagerechte Bereiche der Stege dienen als Auflageflächen 22.
In Bereichen, in denen die Stege über die Kante des Randbereichs 11 geführt sind,
sind Aussparungen in dem auf dem Randbereich 11 verlaufenden
Aufsatz 12 vorgesehen, durch die Stege ins Gehäuseinnere
gebogen sind. Die ins Gehäuseinnere
gebogenen Stegbereiche bilden die Auflageflächen 22.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist der Aufsatz 13 höher
als die Auflagebereiche 22. Es ist auch denkbar, dessen
Höhe zu
verringern, oder auf den Aufsatz zu verzichten.
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Das
transparente Gehäuseoberteil 4 ist
als Linse 44 ausgebildet. Die Linse 44 kann derart
geformt sein, dass die vom Bauteil emittierte Strahlung fokussiert
oder gestreut wird. (Es sei bemerkt, dass das Bauelement der Übersichtlichkeit
halber in 4 nicht dargestellt worden ist.)
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Der
Aufsatz 13 bildet eine rahmenähnliche Konstruktion, in welchem
das Gehäuseoberteil 4 eingesetzt
wird. Das transparente Gehäuseoberteil 4 ist auf
den Auflagefläche 22 fixiert,
beispielsweise mittels eines Klebers. In diesem Ausführungsbeispiel schließt das Gehäuseoberteil 4 nicht
mit dem Innenrand des Aufsatzes 12 ab. Vielmehr ist ein
Schlitz 9 vorgesehen, welcher verhindert, dass sich ein
Mikroklima innerhalb des Gehäuses
bildet, welches dem Bauteil schaden könnte. Die Höhe des Aufsatzes 12 kann
die Oberseite des Gehäuseoberteils 4 überragen,
von dieser überragt
werden oder auf gleicher Höhe
mit der Oberseite des Gehäuseoberteils 4 sein.
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Es
sind lediglich die Kunststoffbereiche 12, 13 des
Gehäuseunterteils 1 schraffiert
dargestellt. Die Bereiche, in denen das Gehäuseoberteil 4 die Auflageflächen 22 kontaktiert,
sind gepunktet dargestellt.
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Ferner
ist ein Anschlussmittel 8 vorgesehen, mit dem die Gehäuseanordnung
kontaktierbar ist. Über
das Anschlussmittel 8 ist das Bauelement im Gehäuse ansteuer-
und betreibbar. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Übersichtlichkeit
halber lediglich ein Anschlussmittel 8 vorgesehen, üblicherweise
ist jedoch eine Vielzahl derer vorhanden. Das Anschlussmittel 8 ist
ebenfalls ein stegförmiger
Bereich des Leadframes, welcher zur Kontaktierung des Gehäuses gebogen
worden ist.
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Alternativ
ist auch eine Ausgestaltung der Gehäuseanordnung ohne Anschlussmittel 8 als
so genanntes „leadless”-Bauteil
denkbar.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
das sich vom vorhergehenden dadurch unterscheidet, dass die Auflageflächen 22 und
der Oberseite 125 des Aufsatzes 12 in einer Ebene
liegen.
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Das
planere Gehäuseoberteil 4 liegt
sowohl auf den Auflageflächen 22 als
auch auf der Oberseite 125 des Aufsatzes 12 auf,
und ist mit diesen verbunden.
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Diese
Ausführungsform
hat den Vorteil, dass durch die Fixierung sowohl auf den metallenen
Auflageflächen 22 als
auch auf der Aufsatzoberseite 125 Klebefläche vorgesehen
ist. Dadurch wird eine bessere Fixierung ermöglicht.
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Es
sei bemerkt, dass es denkbar ist, im Aufsatz 12 Spalten
vorzusehen, um eine Mikroklimabildung zu verhindern.
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Die
Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele
sind miteinander kombinierbar.