DE102009005547A1 - Encapsulated light-emitting diode arrangement - Google Patents

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Helmut Würz
Johannes Ulmer
Dieter Rössler
Klaus Rössler
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Abstract

Eine explosionsgeschützte Leuchtdiodenanordnung weist ein Gehäuse auf, das sich aus einer Bodenplatte und einer kalottenförmigen Haube zusammensetzt. Die Bodenplatte und die kalottenförmige Haube begrenzen einen Innenraum, in der Zündschutzart druckfeste Kapselung (flame proof). Die Haube und die Bodenplatte sind stoffschlüssig ohne die Verwendung von Zuschlagmitteln verbunden. In dem so gebildeten hermetisch dichten Innenraum befindet sich eine einzige Leuchtdiode, die mit Hilfe von Anschlussleitungen nach außen hin elektrisch angeschlossen ist und die auf einer Wärmebrücke sitzt, die durch den Boden des Gehäuses hindurchführt.An explosion-proof light-emitting diode arrangement has a housing, which is composed of a base plate and a dome-shaped hood. The base plate and the dome-shaped hood define an interior in the type of protection Flameproof. The hood and the bottom plate are materially bonded without the use of aggregates. In the thus formed hermetically sealed interior is a single light emitting diode, which is electrically connected by means of connecting leads to the outside and which sits on a thermal bridge, which passes through the bottom of the housing.

Description

Power-LEDs, wie sie heute für Beleuchtungszwecke verwendet werden, sind verhältnismäßig sehr kleine Halbleiterbauelemente. Sie werden überwiegend als SMD-Bauteile konzipiert, wobei die Anschlussfahnen, die am Bauteil vorgesehen sind, auch dazu dienen sollen die Wärme aus der Halbleitersperrschicht abzuführen, um die LED gegen Beschädigung zu schützen.Power LEDs, as they are today for Lighting purposes are relatively very small semiconductor devices. They become predominant designed as SMD components, with the terminal lugs on the component are intended to serve also the heat from the semiconductor barrier layer dissipate, around the LED against damage to protect.

Die Strahlungsleistung reicht heute bis zu 350 mW/mm2. Derartige Strahlungsleistungen sind in der Lage ein zündfähiges Gemisch zu entzünden. Ohne besondere Schutzvorkehrlungen können Power-LEDs im exposionsgefährdeten Bereich nicht verwendet werden.The radiant power reaches today up to 350 mW / mm 2 . Such radiant powers are able to ignite an ignitable mixture. Without special protective measures, power LEDs in the exposure-hazardous area can not be used.

Darüber hinaus sind die Anschlusselemente wegen der SMD-Ausführung sehr dicht beieinander. Sie genügen nicht den Vorschriften im Ex-Bereich.Furthermore the connection elements are very close to each other because of the SMD design. she suffice not the regulations in the Ex area.

Sollte die Leistung von LEDs weiter gesteigert werden, kann es sein, dass die Lichtleistung an der Oberfläche oder in der Nähe der LED ausreicht, um Schäden an der Umgebung, beispielsweise auch an menschlichem Hautgewebe hervorzurufen.Should The performance of LEDs can be further increased, it may be that the light output at the surface or nearby the LED is sufficient to damage in the environment, for example, on human skin tissue cause.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine Leuchtdiodenanordnung zu schaffen, mit der die obigen Nach teile zumindest zum Teil oder je nach Anwendungsbereich behoben sind.outgoing It is the object of the invention to provide a light-emitting diode arrangement to create, with the above After parts at least in part or depending on the application are fixed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gekapselte Leuchtdiodenanordnung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.These The object is achieved by a encapsulated light emitting diode arrangement solved, the features of the claim 1 has.

Bei der neuen gekapselten Leuchtdiodenanordung ist ein Gehäuse vorgesehen, das sich aus einem Boden mit einer Oberseite und einer Unterseite und einer Haube zusammensetzt. Die Haube ist, zumindest abschnittsweise für das von der LED imitierte Licht durchlässig. Zusammen mit dem Boden definiert die Haube einen Aufnahmeraum für die LED, in den diese eingesetzt ist. Aufgrund der Haube wird ein vorbestimmter Minimalabstand zu der LED erzwungen.at the new encapsulated light emitting diode arrangement is a housing provided that is made up of a bottom with a top and a bottom and a hood. The hood is, at least in sections for the light imitated by the LED. Defined together with the ground the hood has a reception room for the LED in which it is inserted. Due to the hood becomes one predetermined minimum distance to the LED forced.

Die Anschlussleitungen führen durch den Boden hindurch, bzw. sind in diesem zumindest abschnittsweise eingebettet. In dem von dem Boden und der Haube gebildeten Raum sind die Anschlüsse der LED mit den Anschlussleitungen elektrisch leitend verbunden sind. Da die Anschlussleitungen durch den Boden führen und nur innerhalb des Aufnahmeraums sehr dicht entsprechend den Kontakten der LED beieinander liegen, können mit dieser Anordnung die Vorschriften über Minimalabstände zwischen elektrischen Leitern, je nach Anwendungsfall bequem eingehalten werden.The Lead the connecting cables through the ground, or are at least partially in this embedded. In the space formed by the floor and the hood are the connections of the LED are electrically connected to the connecting lines. Because the connecting leads through the floor and only within the Recording space very close to the contacts of the LED together lie, can with this arrangement, the rules on minimum distances between electrical conductors, conveniently complied with depending on the application become.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Aufnahmeraum gasdicht zu gestalten, so dass durch die Kapselung ein Abstand zwischen zündfähigem Gemisch und der Leuchtdiode erzwungen wird, der ein Zünden des zündfähigen Gemisches durch Lichteinwirkung verhindert. Ferner kann mit Hilfe des Bodens und der Haube eine Oberflächentemperatur an der Leuchtdiodenanordnung erreicht werden, die hinreichend niedrig ist, um auch keine Zündung von zündfähigen Gemischen durch thermische Einwirkung auszulösen.Furthermore it is possible, to make the receiving space gas-tight, so that through the encapsulation a distance between ignitable mixture and the light-emitting diode is forced, the ignition of the ignitable mixture by the action of light prevented. Furthermore, with the help of the bottom and the hood a surface temperature be achieved at the light emitting diode array, the sufficiently low There is no ignition of ignitable mixtures caused by thermal action.

Falls die Wärmeableitung über die Anschlussleitungen nicht ausreicht, kann zusätzlich eine großflächige Wärmebrücke vorgesehen sein. Diese Wärmebrücke führt durch den Boden hindurch, um die von der LED ausgehende Verlustwärme nach außen abzuleiten, beispielsweise auf einen dort vorhandenen großen Kühlkörper, falls die wirksame Fläche der Wärmebrücke nicht bereits von sich aus genügt um eine hinreichende Temperatur der LED sicher zu stellen.If the heat dissipation over the Connecting lines is not sufficient, can also provide a large-scale thermal bridge be. This thermal bridge performs through the floor to dissipate the heat lost from the LED to the outside, for example, on a large heat sink existing there, if the effective area of the Thermal bridge not already enough of itself to ensure a sufficient temperature of the LED.

Die Wärmebrücke kann von einem Metallstück, einem Block aus elektrisch leitendem Kunststoff oder einer Vielzahl von metallischen Durchkontaktierungen gebildet sein. Solche Durchkontaktierungen können beispielsweise mit Hilfe eines Lasers erzeugt werden, der gleichsam feine Kanäle durch den Boden brennt, die anschließend auf chemischem oder galvanischem Wege mit einer Metallschicht ausgekleidet werden. Dieses ”Metallrohr” wird anschließend beim Auflöten der Anordnung durch das Lötzinn gefüllt und verschlossen.The Thermal bridge can from a piece of metal, a block of electrically conductive plastic or a plurality be formed by metallic vias. Such vias can be generated for example by means of a laser, the same fine channels burned through the ground, which subsequently on chemical or galvanic Ways are lined with a metal layer. This "metal tube" is then at soldering the arrangement filled by the solder and locked.

Für die Montage ist es günstig, wenn die Wärmebrücke mit der Unterseite des Bodens bündig ist.For the assembly is it cheap if the thermal bridge with the bottom of the floor is flush.

Der Boden kann aus Glas oder einem nicht leitenden Kunststoff bestehen.Of the Floor can be made of glass or a non-conductive plastic.

Die Haube kann ebenso aus Glas oder einem lichtdurchlässigen Kunststoff bestehen, der nicht elektrisch leitend ist.The Hood can also be made of glass or a translucent plastic exist, which is not electrically conductive.

Die Haube ist mit dem Boden stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann eine Schweißverbindung Schmelzverbindung sein. Derartige Verbindungen haben den großen Vorteil prozesstechnisch sehr zuverlässig zu sein. D. h. durch den Bearbeitungsprozess kann gewährleistet werden, dass die Verbindung tatsächlich gasdicht ist. Bei einer Klebeverbindung können hier Schwierigkeiten entstehen. Außerden ist beim Kleben ein zusätzlicher Schritt in Gestalt des Auftragens des Klebstoffs erforderlich.The Hood is connected to the ground cohesively. The cohesive connection can be a welded joint Be fusion. Such compounds have the great advantage Process technology very reliable to be. Ie. through the editing process can be guaranteed be that connection actually is gas-tight. With an adhesive connection difficulties can arise here. Außerden is an extra step in gluing in the form of applying the adhesive required.

Beispiele für prozesssichere stoffschlüssige Verbindungen wären beispielsweise Laserdurchschweißen, Ultraschallschweißen oder Reibschweißen. Welche Variante im Einzelfall die günstigere ist, hängt von der Geometrie der Haube und den verwendeten Materialien ab. Dabei ist zu beachten, dass Laserschweißen keineswegs auf Kunststoffe beschränkt ist, sondern auch bei der Paarung Glas/Glas eingesetzt werden kann.Examples of process-reliable cohesive connections would be, for example, laser welding, ultrasonic welding or friction welding. Which variant is more favorable in an individual case depends on the geometry of the hood and the materials used. It should be noted that laser welding is by no means limited to plastics, but can also be used for pairing glass / glass.

Die Anschlussleitungen können von elektrisch leitendem Kunststoff, der in den Boden eingebettet ist, oder von eingelegten Metallleitern oder Durchkontaktierungen gebildet sein. Die Metallleiter können in der bekannten Weise beim Spritzen in den aus Kunststoff bestehenden Boden eingebettet werden, oder im Falle von aus Glas bestehenden Böden in den Glasboden eingeschmolzen werden.The Connecting cables can of electrically conductive plastic embedded in the ground is, or of inserted metal conductors or vias be formed. The metal conductors can in the known manner when spraying embedded in the existing plastic floor or, in the case of glass soils, into the glass bottom become.

Anstelle der Verwendung von zwei Anschlussleitungen, die separat zusätzlich zur Wärmebrücke im Boden enthalten sind, kann auch die Wärmebrücke selbst als elektrische Kontaktierung und somit als Ersatz für eine der separaten Anschlussleitungen verwendet werden.Instead of the use of two connecting cables, which are separate in addition to Thermal bridge in the ground can also contain the thermal bridge itself as electrical contact and thus as a substitute for one of separate connecting cables are used.

Wenn die Haube mit einem umlaufenden Flansch versehen ist, kann in diesem Bereich mit Hilfe von Ultraschallschweißen oder Laserdurchschweißen der Flansch mit dem Boden stoffschlüssig verbunden werden. Im Falle des Reibschweißens braucht an der Haube, die zumindest im Anschlussbereich an dem Boden rotationssymmetrisch ist, ein solcher Flansch nicht vorgesehen werden.If The hood is provided with a circumferential flange, can in this Area by means of ultrasonic welding or laser welding of the Flange with the bottom cohesively get connected. In the case of friction welding needs on the hood, at least in the connection area on the floor rotationally symmetrical is, such a flange can not be provided.

Die Haube kann auch dazu verwendet werden, den Strahlengang des von der LED ausgehenden Lichts so zu beeinflussen, dass schlussendlich ein für das menschliche Auge ungefährlicher Strahlengang erreicht wird. Da die Haube aufgrund der mechanischen Verbindung mit dem Boden mit diesem unverlierbar verbunden ist, entsteht eine Anordnung die als Ganzes physiologisch unbedenklich ist. Eine einfache Möglichkeit eine solche ungefährliche Anordnung zu schaffen besteht beispielsweise darin, das Material der Haube milchig einzutrüben, wodurch die Licht abgebende Fläche vergrößert wird, so dass bei einer Betrachtung der Anordnung gleichgültig aus welchem Abstand auf der Netzhaut keine die Netzhaut schädigenden Lichtleistungen entstehen können.The Hood can also be used to control the beam path of the LED outgoing light to influence so that finally a for the human eye harmless Beam path is achieved. Because the hood due to the mechanical Connection with the ground is inextricably linked to this arises an arrangement which as a whole physiologically harmless is. An easy way such a harmless arrangement For example, it is to create the material of the hood milky, causing the light-emitting surface is enlarged, so that when looking at the arrangement indifferent from which Distance on the retina no retinal damage damaging light output can.

Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.Incidentally, are Further developments of the invention Subject of dependent claims.

Die nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert Aspekte zum Verständnis der Erfindung. Weitere nicht beschriebene Details kann der Fachmann in der gewohnten Weise der Zeichnung entnehmen, die insoweit die Figurenbeschreibung ergänzt und zu ihrer Offenbarung beiträgt. Es ist klar, dass eine Reihe von Abwandlungen an dem Gegenstand der Erfindung möglich sind.The The following description of the figures explains aspects for the understanding of Invention. Other details not described to those skilled in take the usual way of drawing, the extent the description of the figures added and contributes to its revelation. It is clear that a number of modifications to the subject matter the invention possible are.

Die genaue Dimensionierung kann der Fachmann ohne Weiteres anhand der gegebenen Funktionserläuterung und seines allgemeinen Fachwissens vornehmen.The exact dimensioning, the expert can easily on the basis of given functional explanation and his general expertise.

Die nachfolgenden Figuren sind im Übrigen nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können möglicherweise bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus können die Zeichnungen plakativ vereinfacht sein und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail. Die Begriffe ”oben” und ”unten” beziehen sich auf die Darstellung in den Figuren.The Incidentally, the following figures are not necessarily to scale. to Illustration of details can possibly certain areas exaggerated shown big be. About that can out the drawings are simplistic and do not contain anything in the practical execution possibly existing detail. The terms "top" and "bottom" refer to the illustration in the figures.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.In the drawing are embodiments of the Subject of the invention shown.

1. zeigt eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung mit Anschlüssen aus elektrisch leitendem Kunststoff, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. 1 , shows a light emitting diode assembly according to the invention with terminals of electrically conductive plastic, in a partially sectioned side view.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung mit Durchkontaktierungen durch die Bodenplatte, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. 2 shows a light-emitting diode array according to the invention with through holes through the bottom plate, in a partially sectioned side view.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung, bei der die Wärmebrücke als elektrischer Anschluss verwendet wird, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. 3 shows a light-emitting diode array according to the invention, in which the thermal bridge is used as an electrical connection, in a partially sectioned side view.

4 zeigt eine erfindungsgemäß Leuchtdiode mit einem Glasgehäuse, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. 4 shows a light-emitting diode according to the invention with a glass housing, in a partially sectioned side view.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung mit einem Gehäuse 2, das eine transparente Haube 3 sowie eine Bodenplatte 4 aufweist. Die Bodenplatte 4 ist eine planparallele Platte mit einer Oberseite 5 und einer Unterseite 6 und einer in der Draufsicht rechteckigen oder quadratischen Gestalt. 1 shows a light-emitting diode arrangement according to the invention with a housing 2 that a transparent hood 3 and a bottom plate 4 having. The bottom plate 4 is a plane-parallel plate with a top 5 and a bottom 6 and a rectangular or square shape in plan view.

Die Haube 3 hat die Gestalt einer Kugelkalottenschicht, d. h. sie wird von zwei zueinander konzentrischen sphärischen Flächen 7 und 8 begrenzt. Am Rand geht die Haube 3 in einen Flansch 9 über, der mit seiner planen Unterseite auf der Oberseite 5 der Bodenplatte 4 aufliegt. Längs des ringförmigen Flansches 9 ist die Haube 3 stoffschlüssig mit der Bodenplatte 4 verbunden.The hood 3 has the shape of a spherical cap layer, ie it is of two concentric spherical surfaces 7 and 8th limited. At the edge the hood goes 3 in a flange 9 over with his planing base on the top 5 the bottom plate 4 rests. Along the annular flange 9 is the hood 3 cohesively with the bottom plate 4 connected.

Die Haube 3 besteht aus einem thermoplastischen, lichtdurchlässigen Kunststoff. Der Boden 4 besteht ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff, der entweder lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig ist. An der Berührungsstelle zwischen dem Flansch 9 und der Oberseite 5 der Bodenplatte 4 entsteht eine kreisringförmige Fügefläche 11. An dieser Fügefläche 11 sind die beiden Teile stoffschlüssig miteinander verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung geschiet ohne die Verwendung von Zuschlagmaterial, indem die Fügefläche durch geeignete Maßnahmen soweit erwärmt wird, dass die beiden Kunststoffe an der Fügefläche 11 aufschmelzen und die gewünschte stoffschlüssige Verbindung zustande kommt. Geeignete Verfahren zum Aufschmelzen der Fügefläche 11 sind beispielsweise Laserdurchschweißverfahren, Ultraschallschweißen oder Reibschweißen. Im Falle des Laserdurchschweißens wird ein Laserstrahl längs des umlaufenden Flansches 9 geführt, der die Fügefläche 11 auf die Schmelztemperatur von wenigstens einem der beiden Kunst stoffe aufwärmt, so dass die gewünschte stoffschlüssige Verbindung zustande kommt. Beim Reibschweißen lässt man die Haube 3 um eine zu der Ebene der Oberseite 5 senkrechte Achse rotieren, die Achse ist konzentrisch zu dem Flansch 9. Durch die Rotation wird die Fügefläche 11 erwärmt und es kommt die gewünschte stoffschlüssige Verbindung zustande.The hood 3 consists of a thermoplastic, translucent plastic. The floor 4 It also consists of a thermoplastic material that is either translucent or light is impermeable. At the point of contact between the flange 9 and the top 5 the bottom plate 4 creates an annular joining surface 11 , At this joint surface 11 the two parts are firmly bonded together. The cohesive connection geschiet without the use of aggregate material by the joining surface is heated by appropriate measures so far that the two plastics at the joint surface 11 melt and the desired cohesive connection is made. Suitable methods for melting the joint surface 11 are for example Laserdurchschweißverfahren, ultrasonic welding or friction welding. In the case of laser penetration welding, a laser beam is made along the circumferential flange 9 guided, the joining surface 11 on the melting temperature of at least one of the two art materials warms, so that the desired cohesive connection is made. During friction welding, the hood is left 3 around one to the level of the top 5 Rotate vertical axis, the axis is concentric with the flange 9 , The rotation becomes the joining surface 11 heated and it comes off the desired cohesive connection.

Auf diese Weise entsteht ein Innenraum 12, der hermetisch dicht abgeschlossen ist. Er eignet sich als Raum in der Zündschutzart druckfeste Kapselung. In diesem Innenraum 12 ist eine Power-LED 13 untergebracht. Diese Power-LED 13 weist eine Bodenplatte oder Substrat 14 auf, auf dem sich die eigentliche aktive Schicht erhebt, die durch eine Kunststoffvergussmasse 15 mit Halbkugelgestalt verschlossen ist. Aus der Bodenplatte 14 führen seitlich zwei Anschlussfahnen 16, 17 heraus, über die der Strom der LED 13 zugeführt wird.This creates an interior 12 which is hermetically sealed. It is suitable as a room in the type of protection Flameproof Enclosure. In this interior 12 is a power LED 13 accommodated. This power LED 13 has a bottom plate or substrate 14 on, on which the actual active layer rises, which by a Kunststoffvergussmasse 15 closed with hemispherical shape. From the bottom plate 14 lead laterally two connection lugs 16 . 17 out, over which the current of the LED 13 is supplied.

Um die Leuchtdiode 13 im Inneren des Raumes 12 anzuschließen, sind in der Bodenplatte 4 Verbindungsleitungen 18, 19 integriert. Diese Verbindungsleitungen 18, 19 bestehen bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 aus einem elektrisch leitenden Kunststoff. Die Verbindungsleitung 18 bildet innerhalb des druckfest gekapselten Raumes 2 an der geeigneten Stelle zur Kontaktierung mit der Anschlussfahne 16 eine lötbare Anschlussfläche 21. Die Anschlussfläche 21 ist mit der Oberseite 5 der Bodenplatte 4 bündig. Im Anschluss an die Kontaktfläche 21 führt die Verbindungsleitung, wie gezeigt, ein Stück weit in das Innere der Bodenplatte 4 und geht am unteren Ende in einen radial nach außen verlaufenden Arm 22 über. Der Arm 22 ist sowohl von der Oberseite 5 als auch von der Unterseite 6 beabstandet, d. h. er ist vollständig und allseitig in der Bodenplatte 4 ein gebettet.To the light emitting diode 13 inside the room 12 to connect are in the bottom plate 4 interconnectors 18 . 19 integrated. These connecting lines 18 . 19 exist in the embodiment according to 1 made of an electrically conductive plastic. The connection line 18 forms within the flameproof enclosure 2 at the appropriate location for contacting with the terminal lug 16 a solderable connection surface 21 , The connection surface 21 is with the top 5 the bottom plate 4 flush. Following the contact surface 21 leads the connecting line, as shown, a little way into the interior of the bottom plate 4 and goes at the bottom in a radially outward arm 22 above. The arm 22 is both from the top 5 as well as from the bottom 6 spaced, ie it is complete and all sides in the bottom plate 4 a bed.

Der Arm oder Abschnitt 22 führt unter der Fügefläche 11 hindurch und geht radial außerhalb der Fügefläche 11 in einen Abschnitt 23 über. Der Abschnitt 23 ist so gestaltet, dass er sowohl aus der Oberseite 5 als auch auf der Unterseite 6 jeweils eine Kontaktfläche 24 bzw. 25 bildet.The arm or section 22 leads under the joining surface 11 through and goes radially outside the joint surface 11 into a section 23 above. The section 23 is designed to be both from the top 5 as well as on the bottom 6 one contact surface each 24 respectively. 25 forms.

Die Ausgestaltung der Verbindungsleitung 19 ist entsprechend nur spiegelbildlich zu der Verbindungsleitung 18, weshalb sich eine erneute Beschreibung für den Fachmann erübrigt.The embodiment of the connecting line 19 is accordingly only a mirror image of the connecting line 18 , which is why a new description for the skilled person is unnecessary.

Um die Wärme von der LED 13 abzuführen, ist in der Bodenplatte 4 eine Wärmebrücke 26 integriert. Die Wärmebrücke 26 führt durch die Bodenplatte 4 hindurch und bildet auf der Unterseite 6 eine plane Kontaktfläche 27 und auf der Oberseite 5 eine ebenfalls plane Kontaktfläche 28. Auf dieser planen Kontaktfläche 28 liegt mit einer entsprechenden ebenen Fläche die Leuchtdiode 13 auf. Sie kann dort mit jedem geeigneten in Wärmeübergangswiderstand mindernden Material aufgesetzt sein. Die mechanische Befestigung erbringt die Lötstelle zwischen den Anschlussfahnen 16, 17 und den Kontaktflächen 21 der beiden Verbindungsleitungen 18, 19.To remove the heat from the LED 13 is dissipate in the bottom plate 4 a thermal bridge 26 integrated. The thermal bridge 26 leads through the bottom plate 4 through and forms on the bottom 6 a flat contact surface 27 and on the top 5 a likewise flat contact surface 28 , On this plan contact area 28 lies with a corresponding flat surface of the LED 13 on. It can be placed there with any suitable material which reduces heat transfer resistance. The mechanical attachment provides the solder joint between the terminal lugs 16 . 17 and the contact surfaces 21 the two connecting lines 18 . 19 ,

Die Wärmebrücke 26 kann ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Kunststoff bestehen, der in der Lage ist gut Wärme zu übertragen. Es kann sich aber auch um einen massiven Metallkörper handeln.The thermal bridge 26 may also be made of an electrically conductive plastic, which is able to transfer heat well. But it can also be a massive metal body.

Die Herstellung der Bodenplatte 4 kann wie folgt aussehen: In einem ersten Spritzgussschritt werden die An schlussleitungen 18, 19 sowie die Wärmebrücke 26 gespritzt. In einem zweiten Schritt werden sodann die zuvor erzeugten elektrisch leitenden Kunststoffteile mit isolierendem Kunststoff umspritzt, womit die Bodenplatte 4 fertiggestellt ist.The production of the bottom plate 4 can look like this: In a first injection molding step, the connection lines become 18 . 19 as well as the thermal bridge 26 injected. In a second step, the previously produced electrically conductive plastic parts are then encapsulated with insulating plastic, whereby the bottom plate 4 is completed.

Nach dem Fertigstellen der Bodenplatte 4 kann unter Zwischenlage einer entsprechenden Schicht, beispielsweise aus Silikonfett oder dergleichen die Leuchtdiode 13 auf die Kontaktfläche 28 aufgelegt werden. Anstatt über entsprechendes Silikonfett die Unter- oder Kühlseite des Substrates 14 mit der Wärmebrücke 26 zu verbinden, kann hier auch eine Verlötung eingesetzt werden. Sodann werden die Anschlussfahnen 16, 17 der Leuchtdiode 13 mit den Kontaktflächen 21 der beiden Anschlussleitungen 18, 19 verlötet. Durch die Verlötung wird der berührende Kontakt zwischen der Kontaktfläche 28 der Wärmebrücke 26 und der Unterseite des Substrats 14 der Leuchtdiode auf Dauer gewährleistet. Wenn die Bodenplatte 4 in der beschriebenen Weise fertiggestellt ist, wird mit Hilfe einer der oben beschriebenen Verfahren die Haube 3 auf der Oberseite 5 der Bodenplatte 4 befestigt.After finishing the floor plate 4 can with the interposition of a corresponding layer, for example, silicone grease or the like light emitting diode 13 on the contact surface 28 be hung up. Instead of using appropriate silicone grease the bottom or cooling side of the substrate 14 with the thermal bridge 26 To connect, here also a soldering can be used. Then the connection lugs 16 . 17 the LED 13 with the contact surfaces 21 the two connection lines 18 . 19 soldered. The soldering becomes the touching contact between the contact surface 28 the thermal bridge 26 and the bottom of the substrate 14 the LED ensures permanently. If the bottom plate 4 finished in the described manner, the hood is by means of one of the methods described above 3 on the top 5 the bottom plate 4 attached.

Die fertiggestellte Leuchtdiodenanordnung 1 erfüllt durch die druckfeste Kapselung der Leuchtdiode die Vorschriften des Explosionsschutzes hinsichtlich des Abstands zwischen den Anschlusspunkten außerhalb des druckfest gekapselten Raums, womit die dort erforderlichen Kriechstrecken eingehalten werden. Außerdem wird durch die Bodenplatte 4 und die Haube 3 sichergestellt, dass an den Außenseiten keine zündfähigen Temperaturen entstehen. Eine Überhitzung der Leuchtdiode 13 wird durch die Wärmebrücke 26 wirksam verhindert.The finished light-emitting diode arrangement 1 fulfilled by the flameproof enclosure of the light emitting diode, the regulations of the explosion protection with regard to the distance between the connection points outside the flameproof enclosure, which complied with the creepage distances required there become. It also gets through the bottom plate 4 and the hood 3 Ensure that no ignitable temperatures are generated on the outside. Overheating of the LED 13 gets through the thermal bridge 26 effectively prevented.

Schließlich erzwingt die Haube 3 einen mechanischen Abstand zwischen der lichtaussendenden Sperrschicht und dem umgebenden gegebenenfalls zündfähigen Gemisch, die groß genug ist, damit keine unzulässig hohen Energiedichten mehr auftreten können, die in der Lage wären ein zündfähiges Gemisch zu zünden.Finally, the hood enforces 3 a mechanical distance between the light-emitting barrier layer and the surrounding possibly ignitable mixture, which is large enough so that no unacceptably high energy densities could occur, which would be able to ignite an ignitable mixture.

2 zeigt eine Leuchtdiodenanordnung, die ähnlich der Leuchtdiodenanordnung nach 1 ist, womit es genügt, sich bei der Erläuterung auf die Unterschiede zu beschränken. 2 shows a light emitting diode array, similar to the light emitting diode array according to 1 is, with which it suffices to limit oneself to the differences in the explanation.

Bei der Leuchtdiodenanordnung nach 2 werden als Verbindungsleitungen zum Kontaktieren der Leuchtdiode 13 so genannte Durchkontaktierungen 30 verwendet. Die Bodenplatte 4 ist ein gespritztes Kunststoffformteil mit derselben Gestalt wie die Bodenplatte 4 bei dem Ausführungsbeispiel nach 1. Nach dem Spritzen der Bodenplatte 4 aus Thermoplast oder einem Prepreg werden mit Hilfe von Laserimpulsen durch die Bodenplatte 4 zumindest angenähert zylindrische feine gerade Kanäle hindurch gebrannt, die von der Oberseite 5 bis zu der Unterseite 6 reichen. Mit Hilfe des Laserlichts lassen sich sehr feine Kanäle erzeugen und es ist möglich eine entsprechend hohe Anzahl nebeneinander unterzubringen.In the light-emitting diode arrangement according to 2 are used as connecting lines for contacting the light emitting diode 13 so-called vias 30 used. The bottom plate 4 is a molded plastic molding with the same shape as the bottom plate 4 in the embodiment according to 1 , After spraying the bottom plate 4 made of thermoplastic or a prepreg are laser pulses through the bottom plate 4 at least approximately cylindrical fine straight channels burned through, from the top 5 up to the bottom 6 pass. With the help of the laser light can be very fine channels produce and it is possible to accommodate a correspondingly high number of side by side.

Die Bodenplatte 4 enthält insoweit zwei Felder mit Kanälen nämlich ein Feld 31 sowie ein Feld 32. Diese beiden Felder befinden sich an jener Stelle an der im montierten Zustand die Anschlussfahnen 16, 17 der Leuchtdiode 13 zu liegen kommen. Ein weiteres Feld 33 solcher feinen Kanäle wird in jenem Bereich angebracht, in dem sich das Substrat bzw. die kühlende Kontaktfläche der Leuchtdiode 13 befin det. Die Wärmebrücke 26 bzw. die die die Wärmebrücke 26 bildenden Durchkontaktierungsgruppe 33 sitzt etwa symmetrisch in der Bodenfläche des halbkugelförmigen Innenraums 12.The bottom plate 4 In this respect contains two fields with channels namely a field 31 as well as a field 32 , These two fields are located at the point in the assembled state, the terminal lugs 16 . 17 the LED 13 to come to rest. Another field 33 such fine channels is mounted in that area in which the substrate or the cooling contact surface of the light emitting diode 13 is located. The thermal bridge 26 or the the thermal bridge 26 forming via group 33 sits approximately symmetrically in the bottom surface of the hemispherical interior 12 ,

Nach dem Erzeugen der feinen Kanäle werden die Kanäle an ihrer Wand auf chemischen oder galvanischem Wege mit einer dünnen Metallschicht, beispielsweise aus Kupfer versehen. Das Kupfer schlägt sich an den Wänden der Kanäle nieder. Es reicht außerdem gegebenenfalls ein Stück weit über die Mündung des jeweiligen Kanals an der Unter- oder der Oberseite 5, 6.After creating the fine channels, the channels are provided on their wall by chemical or galvanic means with a thin metal layer, such as copper. The copper settles on the walls of the channels. It may also be a bit far beyond the mouth of the respective channel at the bottom or the top 5 . 6 ,

Beim anschließenden Löten, beispielsweise im Reflow-Verfahren, steigt das Lötzinn aufgrund von Kapillarkräften in den mit einer Kupferwand versehenen feinen Kanäle nach oben und verlötet dort sowohl die Anschlussfahnen 16, 17 als auch die Kühlfläche der Leuchtdiode.During subsequent soldering, for example in the reflow process, the solder rises due to capillary forces in the provided with a copper wall fine channels upwards and soldered there both the terminal lugs 16 . 17 as well as the cooling surface of the light emitting diode.

Nach dem Verlöten sind die ursprünglichen Kanäle zu feinen Zinnadern geworden, die elektrisch oder wärmetechnisch den Innenraum 12 mit der Außenseite verbinden.After soldering, the original channels have become fine Zinnadern, electrically or thermally the interior 12 connect to the outside.

Im Übrigen ist die Gestaltung der Haube 3 oder Kalotte dieselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1. Die Verbindung zwischen der Haube 3 und der Bodenplatte 4 geschieht wie zuvor erfolgt.Incidentally, the design of the hood 3 or dome same as in the embodiment according to 1 , The connection between the hood 3 and the bottom plate 4 happens as before.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Leuchtdiodenanordnung, bei der die Wärmebrücke 26 gleichzeitig auch als eine der Anschlussleitungen für die Leuchtdiode 13 verwendet wird. Die Wärmebrücke 26 besteht bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 beispielsweise aus einem massiven löt fähigen Metallblock, der nach dem Umspritzen mit dem thermoplastischen Kunststoff mit der Oberseite 5 und der Unterseite 6 der Bodenplatte 4 bündig ist. Die Wärmebrücke 26 sitzt etwas exzentrisch, und zwar so, dass die zentriert unter der Haube 3 angeordnete Leuchtdiode 13 sowohl mit ihrer Kühlfläche als auch mit einer Anschlussfahne, beispielsweise der Anschlussfahne 16 auf der Wärmebrücke 26 aufliegt. 3 shows an embodiment of the light emitting diode array, wherein the thermal bridge 26 at the same time as one of the connection cables for the light-emitting diode 13 is used. The thermal bridge 26 exists in the embodiment after 3 for example, from a solid solderable metal block, which after encapsulation with the thermoplastic material with the top 5 and the bottom 6 the bottom plate 4 is flush. The thermal bridge 26 sits a bit eccentric, in such a way that the centered under the hood 3 arranged light emitting diode 13 both with their cooling surface and with a connecting lug, such as the connecting lug 16 on the thermal bridge 26 rests.

Die andere Anschlussfahne 17 kann lose auf der Oberseite 5 aufliegen.The other connection banner 17 can be loose on the top 5 rest.

Die Wärmebrücke 26 enthält seitlich eine Stufenbohrung 35, durch die ein isolierter Anschlussdraht 36 hindurch führt. Innerhalb des halbkugelförmigen Raumes 12 ist der Anschlussdraht 26 abisoliert und sein Leiter 37 ist mit der Anschlussfahne 17 verlötet.The thermal bridge 26 contains a stepped bore on the side 35 through which an insulated connecting wire 36 leads through. Inside the hemispherical room 12 is the connecting wire 26 stripped and his conductor 37 is with the connection flag 17 soldered.

Dort, wo das einpolige Kabel 36 durch die Stufenbohrung 35 hindurchfährt befindet sich eine zusätzliche Vergussmasse 37, um eine druckfeste Durchführung des Leiters zu bekommen. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 erfüllt der Innenraum 12 die Schutzvorschriften druckfeste Kapselung.There, where the single-pole cable 36 through the stepped bore 35 passes through is an additional potting compound 37 to get a pressure-resistant implementation of the conductor. Also in the embodiment according to 3 meets the interior 12 the protective regulations flameproof enclosure.

6 zeigt eine Leuchtdiodenanordnung 1, bei der sowohl die Bodenplatte 4 als auch die Haube 3 aus Mineralglas bestehen. In der Bodenplatte sind metallische Leiter 41, 42 eingebettet, ebenso wie eine metallische Wärmebrücke 26, beispielsweise aus Kupfer. Die Wärmebrücke 26 ist, wie zuvor, mit der Ober- und der Unterseite 5, 6 mit der Bodenplatte 4 bündig. Die Leuchtdiode 3 kann bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 mit der zu dem Innenraum 12 zeigenden Fläche der Wärmebrücke 26 verlötet werden, um einen guten Wärmekontakt zwischen dem Substrat 14 und der Wärmebrücke 26 herzustellen. Die Kontaktfahnen der Leuchtdiode 13 werden mit den durch den Glasboden 4 hindurchgeführten Kupferleitern 41, 42 verlötet oder verschweißt. Sodann wird die ebenfalls aus Mineralglas bestehende Haube 3 aufgesetzt und mit Hilfe des Laserdurchschweißverfahrens wird die Fügefläche 11 zwischen er Haube 3 und der Bodenplatte 4 randseitig verschmolzen. 6 shows a light emitting diode array 1 in which both the bottom plate 4 as well as the hood 3 made of mineral glass. In the bottom plate are metallic conductors 41 . 42 embedded, as well as a metallic thermal bridge 26 , for example, copper. The thermal bridge 26 is, as before, with the top and the bottom 5 . 6 with the bottom plate 4 flush. The light-emitting diode 3 can according to the embodiment 4 with the to the interior 12 showing surface of the thermal bridge 26 be soldered to a good thermal contact between the substrate 14 and the thermal bridge 26 herzustel len. The contact lugs of the LED 13 be with those through the glass bottom 4 passed copper conductors 41 . 42 soldered or welded. Then the hood is also made of mineral glass 3 attached and with the help of the laser welding process, the joining surface 11 between he hood 3 and the bottom plate 4 merged at the edge.

Eine explosionsgeschützte Leuchtdiodenanordnung weist ein Gehäuse auf, das sich aus einer Bodenplatte und einer kalottenförmigen Haube zusammensetzt. Die Bodenplatte und die kalottenförmige Haube begrenzen einen Innenraum, in der Zündschutzart druckfeste Kapselung (flame proof). Die Haube und die Bodenplatte sind stoffschlüssig ohne die Verwendung von Zuschlagmitteln verbunden. In dem so gebildeten hermetisch dichten Innenraum befindet sich eine einzige Leuchtdiode, die mit Hilfe von Anschlussleitungen nach außen hin elektrisch angeschlossen ist und die auf einer Wärmebrücke sitzt, die durch den Boden des Gehäuses hindurchfährt.A flameproof Light-emitting diode arrangement has a housing, which consists of a bottom plate and a dome-shaped Hood is composed. The bottom plate and the dome-shaped hood limit an interior, in the type of protection flameproof enclosure (flame proof). The hood and the bottom plate are cohesively without the Use of aggregates. In the thus formed hermetically dense interior is a single light emitting diode with Help from connecting leads electrically connected to the outside is and that sits on a thermal bridge that through the bottom of the case shall pass through.

Claims (16)

Gekapselte Leuchtdiodenanordnung mit einem Boden (4), der eine Oberseite (5) und eine Unterseite (6) aufweist, mit Anschlussleitungen (18, 19; 31, 32; 26, 36; 41, 42), die durch den Boden (4) hindurchführen, mit einer LED (Leuchtdiode) (13), deren Anschlüsse (16, 17) mit den Anschlussleitungen (18, 19; 31, 32; 26, 36; 41, 42) elektrisch leitend verbunden sind, und mit einer Haube (3), die zumindest abschnittsweise für das von der LED (13) emittierte Licht durchlässig ist, die zusammen mit dem Boden (4) einen Aufnahmeraum (12) für die LED (13) bildet und die mit dem Boden (4) stoffschlüssig verbunden ist.Encapsulated light emitting diode array with a bottom ( 4 ), which has a top ( 5 ) and a bottom ( 6 ), with connecting lines ( 18 . 19 ; 31 . 32 ; 26 . 36 ; 41 . 42 ) passing through the ground ( 4 ), with an LED (light emitting diode) ( 13 ), whose connections ( 16 . 17 ) with the connecting cables ( 18 . 19 ; 31 . 32 ; 26 . 36 ; 41 . 42 ) are electrically conductively connected, and with a hood ( 3 ), at least in sections for the LED ( 13 ) emitted light is permeable, which together with the ground ( 4 ) a recording room ( 12 ) for the LED ( 13 ) and those with the ground ( 4 ) is integrally connected. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Volumen des Aufnahmeraums (12) bei eingesetzter LED (13) zwischen 200 mm3 und 1500 mm3 beträgt.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the free volume of the receiving space ( 12 ) with inserted LED ( 13 ) is between 200 mm 3 and 1500 mm 3 . Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) zusätzlich zu den Anschlussleitungen (18, 19; 31, 32; 26, 36; 41, 42) Wärmebrücken (26) enthält, über die Wärme von der LED (13) nach außen abgeführt werden kann.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the bottom ( 4 ) in addition to the connecting cables ( 18 . 19 ; 31 . 32 ; 26 . 36 ; 41 . 42 ) Thermal bridges ( 26 ), via the heat from the LED ( 13 ) can be discharged to the outside. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (26) von einem Metallstück, einem Block aus elektrisch leitendem Kunsstoff oder einer Vielzahl von metallischen Durchkontaktierungen (33) gebildet ist. Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the thermal bridge ( 26 ) of a metal piece, a block of electrically conductive Kunsstoff or a plurality of metallic vias ( 33 ) is formed. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (26) mit der Unterseite () des Bodens (4) bündig ist.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the thermal bridge ( 26 ) with the underside () of the floor ( 4 ) is flush. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) aus Glas oder aus nichtleitendem Kunststoff besteht.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the bottom ( 4 ) consists of glass or non-conductive plastic. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (12) aus Glas oder lichtdurchlässigem Kunststoff besteht, der nicht elektrisch leitend ist.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the hood ( 12 ) consists of glass or translucent plastic, which is not electrically conductive. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (12) gasdicht ist.Light emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the receiving space ( 12 ) is gas-tight. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) mit der Haube (3) stoffschlüssig verbunden ist.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the bottom ( 4 ) with the hood ( 3 ) is integrally connected. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (12) ein Raum in der Zündschutzart druckfeste Kapselung ist.Light emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the receiving space ( 12 ) is a room in the type of protection flameproof enclosure. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (18, 19; 31, 32; 26, 36; 41, 42) von elektrisch leitendem Kunststoff, eingelegten Metalleitern oder Durchkontaktierungen gebildet sind.Light-emitting diode arrangement according to Claim 1, characterized in that the connection lines ( 18 . 19 ; 31 . 32 ; 26 . 36 ; 41 . 42 ) are formed of electrically conductive plastic, inserted metal conductors or plated-through holes. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (18, 19; 31, 32; 26, 36; 41, 42) in jenem Bereich in dem sich der Boden (4) und die Haube (3) berühren im Boden (4) eingebettet sind.Light-emitting diode arrangement according to Claim 1, characterized in that the connection lines ( 18 . 19 ; 31 . 32 ; 26 . 36 ; 41 . 42 ) in that area where the soil ( 4 ) and the hood ( 3 ) touch in the ground ( 4 ) are embedded. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (3) mit einem umlaufenden Flansch (9) versehen ist.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the hood ( 3 ) with a circumferential flange ( 9 ) is provided. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (26) eine der Anschlussleitungen (26, 36) bildet.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the thermal bridge ( 26 ) one of the connection lines ( 26 . 36 ). Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube () einen den Strahlengang des von der LED () ausgesendeten Lichts beeinflussende Gestalt hat, derart, dass der Strahl in kurzem Abstand von der Außenseite der Haube () aufgeweitet ist.Light-emitting diode arrangement according to Claim 1, characterized that the hood () a the beam path of the light emitted by the LED () has influencing shape, such that the beam at a short distance from the outside the hood () is widened. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Aufnahmeraum (12) lediglich eine LED (13) enthalten ist.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that in each receiving space ( 12 ) only one LED ( 13 ) is included.
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