DE102011086365A1 - LED-Modul - Google Patents

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Abstract

Es wird eine LED-Anordnung vorgeschlagen, aufweisend: – wenigstens eine LED bzw. wenigstens einen LED-Chip (152, 153), – einen vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Träger (2), – eine auf dem Träger (2) aufgebrachte Emailschicht (91), – mindestens eine auf der dem Träger (2) abgewandten Seite der Emailschicht (91) aufgebrachte Leiterbahn (151), die mit der wenigstens einen LED bzw. mit dem wenigstens einen LED-Chip (152, 153) elektrisch verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtdioden-Anordnung aufweisend wenigstens einen Leuchtdioden-Chip („LED Die”).
  • Der Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist das Gebiet der Leuchtdioden und insbesondere das Gebiet der sogenannten weißen Leuchtdioden oder LEDs. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Licht z. B. blauer LEDs mittels Farbkonversion in weißes Mischlicht umzusetzen, in dem ein Phosphor das von dem Leuchtdioden-Chip ausgestrahlte Licht absorbiert und in ein langwelligeres Licht verwandelt. Aus einem von einem LED-Chip generierten blauen Licht, ggf. in Kombination mit einem weiteren (bspw. roten) LED-Chip kann somit weißes Licht erzeugt werden.
  • Aus dem Stand der Technik ist bereits eine in 6 gezeigte Leuchtdioden-Anordnung 60 bekannt, bei der ein Leuchtdioden-Chip 61 auf einer Basis 62 angeordnet ist, die eine Isolationsschicht 63 sowie eine elektrische leitfähige Schicht mit Leiterbahnen 64 aufweist. Der Chip 61 befindet sich auf einer Leiterbahn und ist zusätzlich mit einer weiteren Leiterbahn mittels eines Bonddrahts 65 verbunden. Um den Chip 61 ist eine Wand 66 vorgesehen. Gemäß der sogenannten „Dam and Fill” Technik wird der durch diese Wand definierte innere Bereich mit einem Farbkonversions-Mittel 67 gefüllt, wobei der Leuchtdioden-Chip 61 von diesem Material umgeben ist.
  • Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung indessen die Wärmeabfuhr ausgehend vom Leuchtdioden-Chip 61. In Lichtabstrahlrichtung und um die Wände herum befindet sich in der Tat Luft bzw. Gas. Der Chip ist auf seiner Unterseite zwar in direktem Kontakt mit einer wärmeleitfähigen Leiterbahn. Diese eignet sich aber aufgrund ihrer Größe kaum zur Übertragung von Wärme. Im unteren Bereich der Leuchtdioden-Anordnung 60 ist eine Isolationsschicht 63 vorgesehen, die eine mögliche Wärmeabfuhr verschlechtert.
  • Zur besseren Regulierung der Temperatur innerhalb der Leuchtdioden-Anordnung 60 ist aus dem Stand der Technik eine weitere in 7 gezeigte Anordnung 70 bekannt, bei der als Kühlkörper ein mehrere Millimeter starkes Kupferblech 71 verwendet wird, das zumindest auf der Oberseite in Lichtausstrahlrichtung hochreflektierend beschichtet ist. Im Zentrum dieses Kühlkörper-Bleches ist eine kreisförmige Vertiefung tiefgezogen, in der mehrere seriell geschaltete Leuchtdioden-Chips 72 aufgeklebt sind. Danach wurde die Vertiefung mit dem Farbkonversions-Mittel 73 z. B. Phosphor nahezu bündig vergossen.
  • Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Wärmeübergang von den Leuchtdioden-Chips 72 auf den Kühlkörper nahezu optimal ist. Indessen besteht aber das Problem, dass diese Ausgestaltung Anforderungen an die Spannungsfestigkeit nicht erfüllt. Bei der bekannten Konstruktion kann es also in nachteiliger Weise zu einem unerwünschten Spannungsdurchschlag kommen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Realisierung einer Anordnung bzw. einer Leuchtdioden-Anordnung anzugeben, bei der ein. guter Kompromiss zwischen Wärmeabfuhr und Spannungssicherheit sichergestellt ist und die Kontaktierung der Anordnung angepasst wird. Insbesondere sollen eine gute Kontaktierung der Anordnung, eine gute Temperatur-Regulierung bzw. Wärmeabfuhr sowie eine hohe Spannungsfestigkeit erzielbar sein.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Es wird vorgeschlagen, dass eine Emailschicht auf einem metallischen Kühlkörper aufgebracht ist, wobei die Dicke und das Material der Emailschicht derart gewählt ist, dass vorzugsweise eine Spannungsdurchschlagsfestigkeit von beispielsweise 2–4 KV erreicht werden kann.
  • Die LED-Dies sind also somit nicht direkt auf den metallischen Kühlkörper, sondern mittelbar mit der dazwischenliegenden Emailschicht aufgeklebt. Die Emailschicht kann beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung von etwa 400 μm aufweisen, was größer ist als die typische Schichtdicke für optische Zwecke, die beispielsweise 200 μm beträgt.
  • Das Emailmaterial und der Prozess der Emaillierung sind darauf abgestimmt, dass die resultierenden thermischen Eigenschaften, insbesondere die Ausdehnung, der Emailschicht im Wesentlichen vergleichbar ist zu dem darunterliegenden metallischen Kühlkörper, beispielsweise aus Aluminium. Die Emailschicht ist vorzugsweise hochreflektierend bzw. weiß ausgestaltet.
  • Die Dicke von beispielsweise 400 μm der Emailschicht ist derart gewählt, dass einerseits die Durchschlagsfestigkeit von beispielsweise 2–4 KV gesichert ist, andererseits aber immer noch ein guter thermischer Übergang von den Unterseiten der LED-Dies auf den darunterliegenden metallischen Kühlkörper gewährleistet ist.
  • Vorgesehen ist auch, dass die Wandstärke der Emailschicht nicht homogen ist, sondern dass vielmehr in der Emailschicht selbst eine Vertiefung ausgebildet ist, in der die LED-Dies angeordnet sind. Diese Vertiefung kann alleine oder in Kombination mit weiteren wandbildenden Elementen, wie z. B. einer mit einer Ausnehmung versehenen Leiterplatte oder einem Damm bzw. einer Wand gemäß der sogenannten „Dam and Fill”-Technik, als seitliche Begrenzung des Phosphormaterials dienen.
  • Bei dieser Art der Emaillierung sind die Temperaturen niedriger, beispielsweise in einer Größenordnung von 500°C, im Vergleich zu der klassischen, zu optischen Zwecken vorgesehenen Emaillierung, bei der Temperaturen von beispielsweise 1000°C benutzt werden. Dieser Temperaturbereich für das Emaillieren ergibt sich auch durch das Trägermaterial, das im vorliegenden Fall vorzugweise ein aus Aluminium gefertigter Kühlkörper ist.
  • Es wird weiterhin vorgeschlagen, elektrisch leitfähige Streifen durch eine Brenntechnik vorzusehen, bei der eine elektrisch leitfähige Paste beispielsweise auf eine bereits gefertigten Emailschicht aufdosiert wird und dann in einem Brennvorgang gebrannt wird. Der Brennvorgang findet bei einer Temperatur z. B. im Bereich von 500°C oder im Wesentlichen zwischen 400 bis 500°C statt.
  • Bevorzugt entspricht dieser Brennvorgang der zweiten Stufe eines Emaillierungsverfahrens, wobei in separaten Schritten die oben angeführte Emailschicht und dann die elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht werden.
  • Diese gebrannte Leiterbahn lässt sich in vielfältiger Weise verwenden. Beispielsweise können in SMD („Surface-mounted device”) Technik gefertigte LED-Dies durch Löten oder Verkleben mit einem leitfähigen Kleber auf dieser gebrannten Leiterbahn aufgebracht werden.
  • Alternativ können die LED-Dies in COB („Chip an Board”) Technik montiert werden, und dann mit einer Bond-Verbindung zu der gebrannten Leiterbahn hin elektrisch kontaktiert werden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine LED-Anordnung vorgesehen, aufweisend:
    • – wenigstens eine LED bzw. wenigstens einen LED-Chip,
    • – einen vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Träger,
    • – eine auf dem Träger aufgebrachte Emailschicht,
    • – mindestens eine auf der dem Träger abgewandten Seite der Emailschicht aufgebrachte Leiterbahn, die mit der wenigstens einen LED bzw. mit dem wenigstens einem LED-Chip elektrisch verbunden ist.
  • Vorzugsweise kann die Leiterbahn mittels einer leitfähigen Paste hergestellt sein.
  • Die Emailschicht kann aus einem auf dem Träger aufgebrachten Grundemail und einem angrenzenden nichtleitfähigen Deckemail bestehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine LED-Anordnung vorgesehen, aufweisend:
    • – wenigstens eine LED bzw. wenigstens einen LED-Chip,
    • – einen vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Träger,
    • – eine auf dem Träger aufgebrachte Emailschicht,
    wobei die Emailschicht auf ihrer dem Träger abgewandten Seite ein leitfähiges Deckemail aufweist, wobei das leitfähiges Deckemail mit der wenigstens einen LED bzw. mit dem wenigstens einen LED-Chip elektrisch verbunden ist Dabei kann das leitfähige Deckemail Zusätze von Metallpartikeln, vorzugsweise von chemisch beständigen Metallen wie Platin, Silber oder Gold, aufweisen.
  • Die Emailschicht kann auf ihrer dem Träger zugewandten Seite zunächst ein Grundemail, dann ein nichtleitfähiges Deckemail, und anschließend das leitfähige Deckemail aufweisen.
  • Vorzugsweise kann die dem Träger abgewandte Seite des nichtleitfähigen Deckemails (102) reflektierend bzw. hochreflektierend, insbesondere in Form einer weißen Oberfläche, ausgestaltet sein.
  • Die Dicke des Grundemails zusammen mit dem nichtleitfähigen Deckemail kann derart gewählt sein, dass zwischen dem leitfähigen Deckemail und dem Träger eine vorgegebene Mindest-Durchschlagsfestigkeit von beispielsweise 2 kV, vorzugsweise mindestens 3 kV, vorzugsweise mindestens 4 kV, und/oder eine Mindest-Wärmeleitfähigkeit erreicht wird.
  • Die Dicke des Grundemails zusammen mit dem nichtleitfähigen Deckemail kann höchstens 800 μm, vorzugsweise höchstens 600 μm, vorzugsweise höchstens 400 μm betragen.
  • Der LED-Chip kann in Surface Mounted Device (SMD)- oder Chip-an-Board(CoB)-Technik auf der Leiterbahn bzw. auf dem leitfähigen Deckemail montiert sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine LED-Lampe vorgesehen, insbesondere eine Retrofit LED-Lampe, aufweisend eine oben definierte LED-Anordnung.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Anordnung vorgesehen, aufweisend:
    • – das Bereitstellen eines vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Trägers,
    • – das Aufbringen von einer Emailschicht auf den Träger,
    • – das Aufbringen von mindestens einer Leiterbahn auf die Emailschicht vorzugsweise mittels einer leitfähigen Paste, die während eines Brennvorgangs auf der Emailschicht gebrannt wird, und
    • – das elektrische Kontaktieren von wenigstens einer LED bzw. wenigstens einem LED-Chip mit der Leiterbahn.
  • Die leitfähige Paste kann durch Siebdruckverfahren auf die Emailschicht aufgetragen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Anordnung vorgesehen, aufweisend:
    • – das Bereitstellen eines vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Trägers,
    • – das Aufbringen von einer Emailschicht auf den Träger, wobei die Emailschicht auf ihrer dem Träger abgewandten Seite ein leitfähiges Deckemail aufweist, und
    • – das elektrische Kontaktieren wenigstens einer LED bzw. wenigstens einem LED-Chip mit dem leitfähigen Deckemail.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Leuchtdioden-Anordnung in einer Seitenansicht,
  • 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Leuchtdioden-Anordnung in einer Draufsicht,
  • 3 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Leuchtdioden-Anordnung in Form einer Retrofit-Lampe teilweise in einem Längsschnitt,
  • 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung,
  • 5 eine noch weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung,
  • 6 und 7 Leuchtdioden-Anordnungen gemäß dem Stand der Technik,
  • 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung,
  • 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung,
  • 10 eine Detailansicht der Leuchtdioden-Anordnung gemäß 9,
  • 11 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung,
  • 12 eine noch weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung,
  • 13 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung, und
  • 14 eine noch weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung.
  • 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung, und
  • 16 eine Alternativform der in 15 gezeigten Leuchtdioden-Anordnung.
  • Die in 1 dargestellte und mit dem Bezugszeichen 1 versehene Leuchtdioden-Anordnung, die Teil einer LED-Lampe, insbesondere einer Retrofit LED-Lampe sein kann, weist einen Träger 2 auf, der vorzugsweise aus Metall, bspw. Aluminium, ausgebildet ist. Der Träger 2 ist als Kühlkörper ausgebildet und hat gegenüber den anderen Elementen der Anordnung eine gute thermische Leitfähigkeit und dient unter anderem der Abfuhr von Wärme, die während des Betriebs der Leuchtdioden-Anordnung 1 erzeugt wird. Die Wärmeleitfähigkeit des Trägers 2 ist insbesondere höher als die von gasförmigen Stoffen oder von Kunststoff-Werkstoffen.
  • Die dargestellte Leuchtdioden-Anordnung 1 umfasst mehrere Leuchtdioden-Chips 3 („Dies”). Die Anzahl der Leuchtdioden-Chips 3 kann variieren. Die Anzahl der Leuchtdioden-Chips 3 kann z. B. so gewählt werden, dass die Leuchtdioden-Anordnung 1 insgesamt beispielsweise eine kleine Anzahl von Hochleistungs-LEDs aufweist. Eine vergleichbare Helligkeit ist alternativ mit einer insgesamt größeren Anzahl von Niedrigleistungs-LEDs erzielbar. Neben LEDs sind auch OLEDs einsetzbar. Alternative Anordnungen können auch einen einzigen Leuchtdioden-Chip 3 aufweisen. Die Anzahl der Chips, die Anzahl der LEDs pro Chip und die Leistung der einzelnen Chips sind anpassbar: diese Parameter hängen z. B. von der gewünschten Höchsthelligkeit oder Höchstleistung der Leuchtdioden-Anordnung 1 ab.
  • Die Leuchtdioden-Chips 3 sind auf dem Träger angeordnet und vorzugsweise gegenüber dem metallischen Träger elektrisch isoliert. Im Betrieb ist diese Anordnung insoweit vorteilhaft, dass die von den Chips erzeugte Wärme über den Träger 2 abgeführt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine effektive Wärmeableitung von den Leuchtdioden-Chips 3. Die Chips 3 sind auf dem Träger 2 beispielsweise mit Hilfe eines thermisch relativ gut leitfähigen Klebers befestigt. Vorzugsweise wird dann ein wärmeleitfähiger Kleber eingesetzt, um die Wärmeübertragung zwischen den Chips und dem Träger 2 nicht zu beeinträchtigen bzw. zu begrenzen. Alternativ können die Chips mittels Löten auf dem Träger befestigt werden.
  • Auf dem Träger ist weiterhin eine Leiterplatte 5 oder Platine oder PCB (printed circuit board) angeordnet. Die Leiterplatte 5 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material 7 mit darauf angebrachten leitenden Leiterbahnen und ggf. Metallisierungsflächen („Pads”) 6. Die Leiterplatte 5 und insbesondere die Leiterbahnen 6 dienen der elektrischen Verbindung der Chips 3 mit einer Betriebsschaltung, die z. B. in 3 unter das Bezugszeichen 32 gezeigt ist und in dem Gehäuse der LED-Lampe untergebracht sein kann.
  • Die elektrische Kontaktierung eines Chips 3 erfolgt bspw. mittels sogenannten Bonddrähten 4, die von Pads auf der Leiterplatte zu Elektroden auf der Oberseite des Leuchtdioden-Chips 3 führen. Die elektrische Verbindung zwischen einer elektrisch leitfähigen Leiterbahn 6 und einem Chip 3 erfolgt über einen solchen Bonddraht 4. Bonddrähte sind ebenfalls zwischen den unterschiedlichen Chips 3 vorgesehen. Insgesamt sind die Leuchtdioden-Chips 3 in einer Anordnung vorzugsweise in Serie zwischen zwei Leiterbahnen 6 geschaltet. Alternativ können auch mehrere Reihenschaltungen von Leuchtdioden-Chips 3 in einer Leuchtdioden-Anordnung 1 vorgesehen sein, wobei diese Reihenschaltungen wiederum parallel zueinander zwischen den zwei Leiterbahnen 6 verschaltet sind.
  • Über den Leuchtdioden-Chips 3 ist wenigstens ein Farbkonversions-Material 8. Dieses Material 8 setzt zumindest einen Teil des von einem Leuchtdioden-Chip 3 abgegebenen (bspw. blauen) Lichts in Licht einer anderen Wellenlänge (bspw. grün-gelb, gelb oder orange) um. Das entstehende Mischlicht ist vorzugsweise weiß.
  • Hierbei wird ein Phosphor oder ein Leuchtstoff, der üblicherweise in eine Matrix eingebettet ist, innerhalb der Ausnehmung über den wenigstens einen LED-Chip dispenst. Das blaue Licht wird nunmehr in der Umgebung des Leuchtdioden-Chips 3 durch die Phosphore absorbiert und nachfolgend in langwelligeres Licht umgesetzt. Dieses längerwellige Licht der Phosphore in Kombination mit dem nicht umgesetzten blauen Licht des Leuchtdioden-Chips resultiert dann in einem weißen Mischlicht.
  • Weiterhin können in der durch die Ausnehmung gebildeten Vertiefung auch weitere, bspw. rote LEDs angeordnet sein, deren Licht durch das Farbkonversionsmaterial nicht in ein anderes Spektrum umgesetzt wird, deren Licht aber bspw. die Farbwiedergabe und/oder die Farbtemperatur des weißen Mischlichts modifiziert.
  • Die Erfindung bezieht sich indessen auch auf Ausführungsformen, bei denen ein Matrixmaterial bspw. zu Verkapselungszwecken ohne dispergiertem Konversionsmaterial über wenigstens einen LED-Chip in einer Ausnehmung in einer Leiterplatte dispenst wird. Das Matrixmaterial, bspw. Silikon, schützt somit bspw. den LED-Chip und/oder die Bonddrähte mechanisch oder gegen Feuchte. Diese Technik eignet sich auch für LED-Lampen, bei denen RGB (Rot, Grün, Blau) Chips vorgesehen sind, deren Licht durch das Matrixmaterial gestreut wird. Indessen kann auch alternativ oder zusätzlich Farbkonversionsmaterial beabstandet von den LED-Chips vorliegen, bspw. in einer Optik.
  • Um das von den Leuchtdioden-Chips 3 emittierte Licht farblich umzusetzen, ist nun in der Leiterplatte 5 eine Ausnehmung oder Öffnung 9 vorgesehen 8, welche als Durchbruch von der Oberseite 10 der Leiterplatte 5 hin zur Unterseite 11 der Leiterplatte ausgestaltet ist. Die Ausnehmung 9 ist senkrecht zur Abstrahlrichtung durch eine Innenseite 12 der Leiterplatte abgegrenzt. Diese Innenseite 12 wird durch die Ausnehmung in der Leiterplatte definiert. Die Leuchtdioden-Chips 3 sind in dieser Ausnehmung 9 angeordnet. Erfindungsgemäß können auch mehrere Ausnehmungen 9 vorgesehen sein, wobei in jeder Ausnehmung jeweils mindestens ein Chip 3 angeordnet werden kann.
  • Die Anordnung 1 kann eine oder mehrere LEDs und/oder OLEDs aufweisen. Dabei sind insbesondere leuchtstoffkonvertierte blaue LEDs einsetzbar, RGB-LED-Chips oder Kombinationen davon. Bei den leuchtstoffkonvertierten LEDs kann es sich insbesondere um mindestens eine blaue LED handeln, bei denen durch Farbkonvertierungsmittel wie Leuchtstoff ein Teil des ausgestrahlten blauen Lichts in gelbes, grünlich gelbes Licht umgewandelt wird. Die Anwendung von leuchtstoffkonvertierten grünen und/oder grünlich weißen LEDs ist auch denkbar.
  • Vorzugsweise werden noch zusätzlich eine oder mehrere rote LEDs oder andere monochromatischen LEDs eingesetzt, die zu einem höheren Farbwiedergabewert führen und für ein wärmeres Licht sorgen. Die roten LEDs können dabei separat zu den Leuchtstoffstoffkonvertierten blauen LEDs angeordnet sein, oder sie können sich neben diesen befinden, sodass ebenfalls ein Teil ihres ausgestrahlten roten Licht leuchtstoffkonvertiert wird.
  • Wie aus der 1 ersichtlich, ist die Dicke (Tiefe) D der Leiterplatte 5 vorzugsweise größer, mehr bevorzugt mehr als das Doppelte oder Dreifache, als die Dicke d eines Chips 3: D > d.
  • Entsprechend kann die Ausnehmung 9 derart von einem Farbkonversion-Material 8 ausgefüllt werden, dass die Seiten und die Oberseite der Chips 3 bedeckt sind. Vorzugsweise ist die Menge an Farbkonversions-Material 8, d. h. die Dicke F des Farbkonversions-Materials 8 in der Leuchtdioden-Anordnung 1 so gewählt, dass auch die Bonddrähte 4 zum Verbinden der Chips 3 innerhalb einer Ausnehmung vom Farbkonversions-Material 8 bedeckt sind.
  • Vorzugsweise ist die Ausnehmung 9 in der Leiterplatte 5 vollständig mit dem Farbkonversions-Material 8 ausgefüllt. Daraus ergibt sich, dass z. B. der Phosphor oder Leuchtstoff bündig oder nahezu bündig vergossen wird, und dass die Höhe F des eingefüllten Farbkonversions-Materials 8 der Dicke D der Leiterplatte 5 entspricht: F = D .
  • Bei einem derartigen vollständigen Ausfüllen der Ausnehmung 9 ist der Effekt der Verschiebung der Wellenlänge des erzeugten Lichts am stärksten.
  • Die Höhe F des Farbkonversions-Materials 8 kann auch im Wesentlichen der Dicke D der Leiterplatte 5 entsprechen: (D – F)/D < 10% oder vorzugsweise (D – F)/D < 5% oder vorzugsweise (D – F)/D < 1%.
  • Die Oberfläche des Farbkonversions-Materials 8 ist vorzugsweise flach oder zumindest im Wesentlichen flach, d. h. parallel zum Träger 2 und zur Leiterplatte 5 bzw. zur Oberseite 10 der Leiterplatte. Somit kann sichergestellt werden, dass das Farbkonversions-Material 8 die Oberfläche der Leuchtdioden-Chips 3 allseitig und gleichmäßig mit einer konstanten Dicke bedeckt. Dies hat wiederum den Vorteil, dass das Licht, welches aus dem den LED-Chips umgebenen Farbkonversions-Material 8 austritt, homogen ist. An der Oberfläche der Phosphorschicht ergibt sich somit eine homogene Farbe.
  • Alternativ kann die Oberfläche des Farbkonversions-Materials 8 auch meniskusförmig nach oben gewölbt sein.
  • Die das Farbkonversions-Material 8 verlassenden Lichtstrahlen können anschließend wiederum durch eine Linse (nicht gezeigt) gebündelt werden. Diese Linse ist vorzugsweise direkt auf dem Farbkonversions-Material 8 und vorzugsweise nicht auf den Leiterbahnen 6 angebracht.
  • 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen, die es ermöglichen, beispielsweise die Verschiebung der Wellenlängen des erzeugten Lichts zu verstärken. Dies wird erreicht, indem in Bezug auf die Lichtabstrahlrichtung die Dicke des Farbkonversions-Materials 8 oberhalb der Leuchtdioden-Chips 3 vergrößert wird.
  • In der Anordnung 40 gemäß 4 wird die Höhe der Farbkonversions-Material-Schicht derart vergrößert, dass auf der Leiterplatte und um die Ausnehmung 9 herum eine Wand 41 angeordnet ist. Das Farbkonversions-Material 8 kann nunmehr bis zum Abschluß dieser Wand 41 ausgefüllt werden.
  • In der in 5 gezeigten Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 50 ist indessen im Träger 2 eine Vertiefung vorgesehen, welche z. B. durch Tiefziehen eines als Blech geformten Trägers herbeigeführt werden kann. Sind nun die Chips 3 in der Vertiefung 51 des Trägers angeordnet und die Leiterplatte 5 außerhalb dieser Vertiefung, so kann ebenfalls die Dicke des Farbkonversions-Materials 8 oberhalb der Chips vergrößert, und entsprechend die Wellenlänge des generierten Lichts weiter verschoben werden. Die Ausführungsformen gemäß 4 und 5 sind kombinierbar, um den Farbkonversion-Effekt noch zu verstärken, ohne jedoch die Wärmeleitfähigkeit der Leuchtmittel-Anordnung zu verringern.
  • In 2 ist eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Leuchtdioden-Anordnung 20 gezeigt. Der Träger 2 ist kreisförmig ausgebildet, so dass er in einer Retrofit-Lampe einsetzbar ist. Auf dem Träger befinden sich die Leiterplatte 5 aufweisend mehrere Ausnehmungen und Leiterbahnen 6. Die Ausnehmungen sind jeweils mit Farbkonversion-Material 8 ausgefüllt. Von den Leiterbahnen 6 in Form von Pads führen Bonddrähten 4 zu den Leuchtdioden-Chips (nicht gezeigt). Von den Leiterbahnen 6 führen jeweils weitere, vorzugsweise dickere Drähte (nicht gezeigt) zu einer Stromversorgung für die LEDs.
  • 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Leuchtdioden-Lampe 30 aufweisend eine erfindungsgemäße Leuchtdioden-Anordnung, insbesondere aufweisend die Leuchtdioden-Anordnung 1.
  • In 3 wird dargestellt eine sogenannte Retrofit Leuchtdioden-Lampe 30 zum Einsatz in einer konventionellen Lampenfassung. Hierbei weist die LED-Lampe die Form und Funktion bspw. einer konventionellen Glühbirne oder Halogenlampe auf, wobei sie jedoch als Leuchtmittel eine oder mehrere LED-Chips 3 umfasst. Hierfür weist die vorzugsweise in Form einer Birne ausgestaltete Leuchtdioden-Lampe 30 einen konventionellen Sockel 31, beispielsweise mit einem E14, E17 oder E27 Schraubgewinde auf. Alternativ ist auch ein Sockel denkbar, der für einen Niedervoltanschluss ausgelegt ist, wie ein G4, G5 oder G6 Stiftsockel. Auch denkbar ist ein BA9 oder BA15 Bajonettsockel.
  • Wenn die Leuchtdioden-Lampe 30 durch eine entsprechende Lampenfassung mit Netzwechselspannung oder mit Niedervoltspannung versorgt wird, wird zum korrekten Betrieb der Leuchtdioden-Anordnung 1 eine Stromanpassung benötigt. Hierfür weist die Lampe 30 eine Treiberschaltung 32 auf. Diese kann jeden für diesen Einsatz denkbaren Ansteuerschaltkreis aufweisen, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. So ist beispielsweise an einen AC-DC-Wandler zur Gleichrichtung einer Netzwechselspannung zu denken. Vorteilhafterweise kann diesem ein DC-DC-Wandler oder anderer Konverter nachgeschaltet sein, der die Spannung oder den Strom oder die Leistung reduziert. Dabei kann ein Schalter eingesetzt werden, der mittels Pulsbreitenmodulation (PWM) geschaltet wird. Auch ist an eine nachgeschaltete Strombegrenzungsschaltung, beispielsweise mittels einer Transistorschaltung, zu denken.
  • Die Innenseite 12 der Leiterplatte ist vorzugsweise reflektierend oder hochreflektierend ausgestaltet. Dies wird durch Anbringen einer dünnen Schicht reflektierendes Material erreicht. Vorzugsweise ist diese Innenseite trichterförmig ausgestaltet, so dass das von den Leuchtdioden-Chips 3 erzeugte Licht möglichst Senkrecht zum Träger 2 reflektiert wird. Alternativ ist in 8 gezeigt, dass ein Reflektor 81 an der Innenseite 12 angeordnet ist, um das erzeugte Licht aus der Ausnehmung heraus zu reflektieren. Vorzugsweise kann der Reflektor 81 in Lichtabstrahlrichtung trichterförmig sein. Dies ist von Vorteil, weil dann die Innenseite 12 der Leiterplatte 5 senkrecht zur Leiterplattenoberfläche ausgestaltet werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, dass die Ausnehmung 9 einfacher, z. B. durch Bohrung, zu realisieren ist.
  • Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich insbesondere mit der Problematik der Spannungsfestigkeit auseinandersetzt. Bei dem in Verbindung mit 1–5 und 8 geschilderten Ausführungsbeispiel kann das Problem bestehen, dass die Spannungs-Durchschlagsfestigkeit der Leuchtdioden-Chips 3, die insbesondere auf den metallischen Kühlkörper 2 geklebt sind, nicht ausreichend hoch ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Emailschicht zwischen dem als Kühlkörper ausgestaltete Träger 2 und den Leuchtdioden-Chips 3 vorgesehen.
  • Eine erste Ausführungsform ist in 9 gezeigt. Ein Unterschied zwischen der in 9 gezeigten Leuchtdioden-Anordnung 90 und der in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Leuchtdioden-Anordnung 1 besteht darin, dass die Leuchtdioden-Chips nicht mehr direkt auf dem Träger 2 angebracht sind, sondern auf einer Emailschicht 91 aufliegen, welche auf dem Träger 2 aufgetragen ist.
  • Ein weiterer Unterschied ist, dass die Leiterplatte 5 ebenfalls auf der Emailschicht 91 und nicht direkt auf dem Träger 2 angeordnet ist. Ansonsten entspricht die Ausführungsform der 9 der Ausführungsform gemäß 1.
  • Die Ausführungsformen gemäß 1 und gemäß 2–5 und 8 können somit erfindungsgemäß so geändert werden, dass eine Emailschicht 91 zwischen Träger 2 und Leuchtdioden-Anordnung vorgesehen ist. Zusätzlich dazu kann nach weiteren Ausführungsformen die Leiterplatte 5 direkt auf dem Träger 2 oder auf der Emailschicht 91 angeordnet sein.
  • Der Prozess der Emaillierung einer Oberfläche, wie z. B. der Oberfläche des Trägers 2, ist an sich bekannst und wird nachfolgend in Zusammenhang mit der in 10 gezeigten Anordnung 100 erläutert. 10 ist eine Detailansicht der Leuchtdioden-Anordnung gemäß 9.
  • Email ist eine anorganische Masse, die z. B. unter anderem aus Silikaten und Oxiden bestehen kann. Die verwendeten Rohstoffe werden in einem oder vorzugsweise in mehreren unterschiedlichen Brennvorgängen auf das Trägermaterial aufgebracht und bei hohen Temperaturen geschmolzen. Die Wahl des Trägermaterials hat dabei einen Einfluss auf die Temperatur, die bei einem Brennvorgang erreicht werden darf. Wird ein Träger 2 aus Aluminium benutzt, so ist zu beachten, dass der Schmelzpunkt des Aluminiums bei 660,4°C liegt. Entsprechend sind Einbrenntemperaturen unter diesem Schmelzpunkt auszuwählen, vorzugsweise Einbrenntemperaturen von unter 600°C, vorzugsweise unter 550°C. Vorzugsweise können Einbrenntemperaturen um 500°C oder zwischen 500°C bis 550°C benutzt werden.
  • Es wird vorzugsweise zunächst ein sogenanntes Grundemail 101 auf den Träger 2 und anschließend ein Deckemail 102 auf das Grundemail 101 aufgetragen. Die für das Grundemail 101 und für das Deckemail 102 ausgesuchten Rohstoffe können unterschiedlich sein. Ein übliches Grundemail kann somit z. B. aus 34% Borax, 28% Feldspat, 5% Fluorit, 20% Quarz, 6% Soda, 5% Natriumnitrat und je 0,5 bis 1,5% Cobalt-, Mangan- und Nickeloxid bestehen. Das Grundemail 101 dient dazu, die gewünschte mechanische und chemische Haftung in Bezug auf den Träger 2 zu erzielen. Die untere Oberfläche der Emailschicht ist somit die untere Oberfläche des Grundemails 101, welche unmittelbar auf der Oberfläche des Trägers 2 haftet.
  • Auf diesem Grundemail 101, und zwar auf der dem Träger 2 abgewandten Seite des Grundemails 101, ist das Deckemail 102 angeordnet. Die Zusammensetzung des Deckemails 102 kann von der Zusammensetzung des Grundemails 101 etwas abweichen. Als Beispiel sei hier eine Mischung genannt aus unter anderem 23% Borax, 52% Feldspat, 5% Fluorit, 5% Quarz, 5% Soda, 2,5% Natriumnitrat, je 0,5 bis 1,5% Cobalt-, Mangan- und Nickeloxid und 6,5% Kryolith.
  • Im Herstellungsprozess des Deckemails 102 kann durch Zugabe von farbigen Oxiden noch die Farbe der dem Träger 2 abgewandten oberen Seite 93 der Emailschicht 91 bestimmt werden. Färbung wird z. B. durch Eisen-, Chrom-, Cadmium-, Cobalt-, Nickel-, Gold-, Uran- und Antimonoxide erreicht. Vorzugsweise werden hier weiße Farbpigmente eingesetzt, um eine reflektierende bzw. hochreflektierende Oberfläche 93 der Emailschicht herbeizuführen, so dass möglichst viel des von den Leuchtdioden-Chips 3 erzeugten Lichts nach außen, d. h. in Lichtabstrahlrichtung, geleitet wird, und möglichst wenig Licht von der Emailschicht absorbiert wird. Weitere farbige Pigmente und insbesondere weitere farbige Oxide mit guten Reflexionseigenschaften können für das Deckemail in Betracht gezogen werden.
  • Bei der Wahl der für das Grundemail 101 und das Deckemail 102 eingesetzten Rohstoffe ist zu beachten, dass die Emailschicht insgesamt eine gute elektrische Isolierung der Leuchtdioden-Chips 3 gewährleisten soll. Insbesondere sollten die Rohstoffe auf eine gewünschte Durchschlagsfestigkeit abgestimmt sein. Wünschenswert kann sein z. B. eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 2 kV, oder mindestens 3 kV oder vorzugsweise mindestens 4 kV, um während des Betriebs der Leuchtdioden-Chips 3 mögliche Spannungsdurchschläge zu verhindern.
  • Das Grundemail 101 wird typischerweise in einem oder zwei Brennvorgänge aufgetragen. Da das Grundemail 101 für die Haftung am Träger 2 verantwortlich ist, sollte die Gesamtdicke und/oder die Zusammensetzung des Grundemails 101 darauf abgestimmt sein, ähnliche thermische Eigenschaften, wie z. B. die Wärmeausdehnung, zu denen des Trägers 2 zu erzielen. Insbesondere ist für das Grundemail 101 eine Dicke von über 100 μm, vorzugsweise über 200 μm oder vorzugsweise über 300 oder 400 μm möglich.
  • Das Deckemail 102 wird nach dem Grundemail vorzugsweise in mehreren Brennvorgängen, z. B. in fünf bis acht Brennvorgängen, aufgetragen. Das Deckemail ist chemisch beständiger als das Grundemail und schützt insgesamt die Emailschicht 91. Falls vorgesehen ist, dass die Leuchtdioden-Chips 3 von einem Farbkonversions-Material 8 bedeckt werden sollen, könnte zum Schutz des Emails 91 somit eine dickere Deckemail-Schicht aufgetragen werden.
  • Die Zusammensetzung und/oder die Dicke, sprich die Anzahl der Brennvorgänge, der Emailschicht 91 und insbesondere des Grund- 101 und des Deckemails 102 soll entsprechend der gewünschten Durchschlagsfestigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit der Emailschicht angepasst sein. Je dicker die Emailschicht, desto größer fällt die Durchschlagsfestigkeit aus und desto kleiner die Wärmeleitfähigkeit. Eine dünnere Emailschicht hat die umgekehrten Effekte. Insgesamt bleibt festzuhalten, dass die hier verwendete Dicke kleiner als bei Gebrauchsemail des täglichen Bedarfs sein sollte. Während eine typische Schichtdicke für optische Zwecke 1000 μm oder mehr betragen kann, sollte die Schichtdicke der Leuchtdioden-Anordnung 90 kleiner als 1000 µm sein, vorzugsweise kleiner als 800 oder 600 µm, oder im Bereich von etwa 400 µm liegen.
  • Die Dicke der Emailschicht 91 bzw. des Grundemails 101 und des Deckemails 102 sollte zumindest in den Bereichen um die Leuchtdioden-Chips 3 herum im Wesentlichen konstant sein, so dass das Email bezüglich der Wärmeleitfähigkeit und der Durchschlagsfestigkeit gleichmäßig beansprucht wird.
  • Die in den oben beschriebenen Ausführungsformen eingesetzten Leuchtdioden-Chips 3 können allgemein durch integrierte Schaltungen (nicht gezeigt) ersetzt werden, wobei das Substrat der integrierten Schaltungen auf der Emailschicht aufgebracht ist. Die auf der integrierten Schaltung angeordnete elektronische Schaltung können ähnlich wie bei den Leuchtdioden-Chips via Bonddrähte 4 elektrisch angeschlossen werden.
  • Vorteil einer erfindungsgemäßen Anordnung aufweisend integrierte Schaltungen wie bspw. Leuchtdioden-Chips ist, ähnlich wie bei der in 9 gezeigten Leuchtdioden-Anordnung 90, dass durch den Einsatz der Emailschicht 91 zwischen den integrierten Schaltungen wie bspw. Leuchtdioden-Chips und dem Träger 2 eine bestimmte elektrische Isolierung sowie eine bestimmte Wärmeleitfähigkeit gleichzeitig erzielbar sind.
  • Gemäß der in 9 gezeigten Anordnung 90 ist die seitliche Begrenzung für das Farbkonversions-Material 8 durch die Wand der Ausnehmung 9 der auf die Emailschicht 91 aufgebrachten Leiterplatte ausgebildet. Die Leiterplatte kann eine oder mehrere dieser Ausnehmungen aufweisen, wobei in sämtlichen oder einigen dieser Ausnehmungen ein oder mehrere Leuchtdioden-Chips angeordnet sind. In diese Ausnehmung kann/können somit ein oder mehrere Leuchtdioden-Chips direkt auf die darunter liegenden Emailschicht 91 aufgebracht, bspw. aufgeklebt werden. Danach wird die eine oder die mehreren Ausnehmungen in der Leiterplatte 5 mit z. B. einer den Konversionsstoff enthaltenden Matrix vergossen, bis die Ausnehmung 9 vorzugsweise im Wesentlichen bündig gefüllt ist.
  • Die in 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen sind allerdings nicht auf die Benutzung eines Farbkonversion-Materials 8 beschränkt. Vielmehr kann davon abgesehen werden, die Leuchtdioden-Chips 3 mit einem solchen Material zu überdecken.
  • Es wird im Übrigen auf die Ausführungsformen gemäß 1–5 und 8 verwiesen, die jeweils mit der Emailschicht 91 kombinierbar sind. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Leuchtdioden-Anordnung gleichzeitig die Emailschicht 91 und die gemäß 4 angeordneten Wänden 41 aufweisen. Eine solche Anordnung 110 ist z. B. in 11 gezeigt. Auf der Leiterplatte 5 und um die Ausnehmung 9 herum kann entsprechend eine über die Ebene der Leiterplatte 5 nach oben (in Lichtabstrahlrichtung) stehende Wand 41 derart vorgesehen sein, dass das Farbkonversions-Material 8 in der Ausnehmung 9 teilwiese oder vollständig bis um oberen Rand der Wand aufgefüllt werden kann. Durch diese zusätzliche „Dam-and-Fill” Technik kann die Dicke des aufgetragenen Farbkonversions-Materials oberhalb der Leuchtdioden-Chips insgesamt noch erhöht werden, und dies unabhängig von der Dicke der Leiterplatte. Die in 11 direkt auf dem Träger 2 angeordnete Leiterplatte 5 kann alternativ, wie bereits erwähnt und ähnlich wie in 9, auf der Emailschicht angeordnet sein.
  • In 12 ist allgemein die Kombination der Emailschicht 91 mit dem bekannten „Dam and Fill” Aufbau gezeigt. Um die Leuchtdioden-Chips 3 ist eine Wand 121 vorgesehen. Der durch diese Wand 121 definierte innere Bereich ist mit Farbkonversions-Material 8 gefüllt, wobei die Leuchtdioden-Chips 3 von diesem Material umgeben bzw. bedeckt sind.
  • In der in 13 gezeigten Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 130 ist im Träger 2 eine Vertiefung vorgesehen, welche z. B. durch Tiefziehen eines als Blech geformten Trägers herbeigeführt werden kann. Die Emailschicht 91 hat eine gleichmäßige Dicke, so dass die Vertiefung erhalten bleibt. Diese Vertiefung kann wiederum mit Farbkonversions-Material 8 gefüllt werden.
  • Die Anordnung gemäß 14 weist eine Emailschicht 141, die im Bereich der Leuchtdioden-Chips 3 eine Vertiefung 142 aufweist. Diese Vertiefung 142 kann z. B. dadurch erreicht werden, dass während der Emaillierung mehr Email-Material außerhalb dieser Vertiefung aufgebracht wird. Alternativ kann im Bereich der Vertiefung weniger Brennvorgänge vorgenommen werden, um somit dort insgesamt eine dünnere Emailschicht zu erzielen. Diese Vertiefung 142 kann wiederum mit Farbkonversions-Material 8 aufgefüllt werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 15–16 gezeigt.
  • Gegenüber den in 9–14 gezeigten Ausführungen wird bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich auf die Anordnung der Leitplatte 5 verzichtet. Diese Leiterplatte wird nun durch Leiterbahnen 151 ersetzt. Die übrigen Ausführungen bezüglich den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden hier explizit übernommen, sofern wie gesagt die Leiterplatte 5 durch Leiterbahnen 151 ersetzt wird. Die einzige Einschränkung besteht darin, dass die Leiterbahnen 151 sich zwingend auf der Emailschicht 91 befinden, und nicht etwa wie die Leiterplatte außerhalb der Emailschicht 91 direkt auf dem Träger 2 angeordnet sein können.
  • Die Leuchtdioden-Anordnung 150 nach 15 umfasst einen Träger 2 und eine darauf aufgebrachte Emailschicht 91. Auf der Emailschicht 91 sind leitfähige Leiterbahnen 151 aufgebracht. Diese leitfähigen Leiterbahnen 151 werden durch Brennen einer leitfähigen Paste auf der Emailschicht 91 hergestellt.
  • Da der Träger insbesondere aus Aluminium besteht, sollte bei diesem Brennvorgang eine Temperatur niedriger als 600°C, vorzugsweise niedriger als 550°C, und vorzugsweise niedriger als 500°C oder im Wesentlichen zwischen 400 und 500°C gewählt werden, um die Anordnung 150 nicht zu beschädigen.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die Leuchtdioden-Chips 153 in Chip-On-Board- oder Flip-Chip-Technologie auf der leitfähigen Leiterbahnen 151 angeordnet sind. Diese Technologien gestatten z. B. eine Assemblierung der Leuchtdioden-Chips in sehr geringem Abstand zueinander. Vorzugsweise beträgt der Abstand maximal 0,4 mm. Dadurch kann eine gute Farbmischung der Emission der einzelnen Chips gewährleistet werden. Bei der Chip-On-Board Technik sind die Leuchtdioden-Chips 153 direkt auf einer leitfähigen Leiterbahn 151 aufgebracht. Zusätzlich dazu ist die dem Träger 2 abgewandte Seite der Leuchtdioden-Chips 153 mit einer weiteren leitfähigen Leiterbahn 151 mittels eines Bonddrahts 4 verbunden.
  • Leuchtdioden-Chips 152 können alternativ in Surface Mounted Device (SMD)-Technik direkt auf zwei unterschiedlichen leitfähigen Leiterbahnen 151 montiert werden. Der Chip wird dabei durch Löten oder durch Verkleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber befestigt. Ein Bonddraht ist bei dieser Montage-Art nicht notwendig. Vorteilhaft ist diese Technik insoweit, dass ein möglicher durch einen Bonddraht verursachten Schatten vermieden wird. Dementsprechend ist die Lichtausbeute größer als bei der Chip-On-Board Montage.
  • In 16 ist eine alternative Leuchtdioden-Anordnung 160 gezeigt, bei der im Gegensatz zur 15 das leitfähige Element, worauf der Chip montiert ist, Teil der Emailschicht ist. Die Emailschicht der Anordnung 160 weist zunächst auf der Trägerseite eine erste Schicht eines nicht leitfähigen Grundemails 101 gefolgt von einer Schicht nicht leitfähiges Deckemail 102, das im Wesentlich das Grundemail 101 komplett bedeckt. Auf das nicht leitfähige Deckemail 102 wird zusätzlich noch ein leitfähiges Deckemail 162 gemäß einem gewünschten Muster aufgetragen. Je nachdem wie dick das leitfähige Deckemail 162 sein soll, können mehrere Brennvorgänge notwendig sein.
  • Die Zusammensetzung des leitfähigen Deckemails 162 weicht von der des nicht leitfähigen Deckemails 102 ab, in dem zusätzliche metallische Partikel hinzugefügt werden. Das grundsätzlich als Isolator agierende Email wird somit leitend gemacht. Die Partikel, die verwendet werden können, sind vorzugsweise chemisch beständige Metalle wie z. B. Platin, Silber oder Gold. Vorzugsweise sind die metallischen Partikel im leitfähigen Deckemail 162 gleichmäßig verteilt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leuchtdioden-Anordnung
    2
    Träger
    3
    Leuchtdioden-Chip (oder Leuchtdioden-Die)
    4
    Bonddraht
    5
    Leiterplatte (oder Platine oder PCB)
    6
    Leiterbahn (oder Pads)
    7
    elektrisch isolierendes Material
    8
    Farbkonversions-Material
    9
    Ausnehmung in der Leiterplatte 5
    10
    Oberseite der Leiterplatte 5
    11
    Unterseite der Leiterplatte 5
    12
    Innenseite der Leiterplatte 5
    20
    Leuchtdioden-Anordnung
    30
    Leuchtdioden-Lampe
    31
    Sockel
    32
    Treiberschaltung
    40
    Leuchtdioden-Anordnung
    41
    Wand
    50
    Leuchtdioden-Anordnung
    51
    Vertiefung
    60
    Leuchtdioden-Anordnung
    61
    Leuchtdioden-Chip
    62
    Basis
    63
    Isolationsschicht
    64
    Leiterbahn
    65
    Bonddraht
    66
    Wand
    67
    Farbkonversions-Mittel
    70
    Leuchtdioden-Anordnung
    71
    Kupferblech
    72
    Leuchtdioden-Chip
    73
    Farbkonversions-Mittel
    80
    Leuchtdioden-Anordnung
    81
    Reflektor
    90
    Leuchtdioden-Anordnung
    91
    Emailschicht
    92
    Unterseite der Emailschicht
    93
    Oberseite der Emailschicht
    100
    Anordnung
    101
    Grundemail
    102
    Deckemail
    110
    Leuchtdioden-Anordnung
    120
    Leuchtdioden-Anordnung
    121
    Wand
    130
    Leuchtdioden-Anordnung
    140
    Leuchtdioden-Anordnung
    141
    Emailschicht
    142
    Vertiefung
    150
    Leuchtdioden-Anordnung
    151
    leitfähige Leiterbahn
    152
    Leuchtdioden-Chip
    153
    Leuchtdioden-Chip
    160
    Leuchtdioden-Anordnung
    161
    Emailschicht
    162
    leitfähiges Deckemail

Claims (14)

  1. LED-Anordnung, aufweisend: – wenigstens eine LED bzw. wenigstens einen LED-Chip (152, 153), – einen vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Träger (2), – eine auf dem Träger (2) aufgebrachte Emailschicht (91), – mindestens eine auf der dem Träger (2) abgewandten Seite der Emailschicht (91) aufgebrachte Leiterbahn (151), die mit der wenigstens einen LED bzw. mit dem wenigstens einen LED-Chip (152, 153) elektrisch verbunden ist.
  2. Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Leiterbahn (151) als leitfähige Paste auf die Emailschicht aufgebracht ist.
  3. Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Emailschicht (91) ein auf dem Träger (2) aufgebrachten Grundemail (101) und ein nichtleitfähiges Deckemail (102) aufweist.
  4. LED-Anordnung, aufweisend: – wenigstens eine LED bzw. wenigstens einen LED-Chip (152, 153), – einen vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Träger (2), – eine auf dem Träger (2) aufgebrachte Emailschicht (161), wobei die Emailschicht (161) auf ihrer dem Träger (2) abgewandten Seite ein leitfähiges Deckemail (162) aufweist, wobei das leitfähiges Deckemail (162) mit der wenigstens einen LED bzw. mit dem wenigstens einen LED-Chip (152, 153) elektrisch verbunden ist
  5. Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei das leitfähige Deckemail (162) Zusätze von Metallpartikeln, vorzugsweise von chemisch beständigen Metallen wie Platin, Silber oder Gold, aufweist.
  6. Anordnung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Emailschicht (161) auf ihrer dem Träger (2) zugewandten Seite zunächst ein Grundemail (101), dann ein nichtleitfähiges Deckemail (102), und anschließend das leitfähige Deckemail (162) aufweist.
  7. Anordnung gemäß Anspruch 3 oder 6, wobei die dem Träger (2) abgewandte Seite des nichtleitfähigen Deckemails (102) reflektierend bzw. hochreflektierend, insbesondere in Form einer weißen Oberfläche, ausgestaltet ist.
  8. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 3, 6 und 7, wobei die Dicke des Grundemails (101) zusammen mit dem nichtleitfähigen Deckemail (102) derart gewählt ist, dass zwischen dem leitfähigen Deckemail (162) und dem Träger (2) eine vorgegebene Mindest-Durchschlagsfestigkeit von beispielsweise 2 kV, vorzugsweise mindestens 3 kV, vorzugsweise mindestens 4 kV, und/oder eine Mindest-Wärmeleitfähigkeit erreicht wird.
  9. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 3, und 6 bis 8, wobei die Dicke des Grundemails (101) zusammen mit dem nichtleitfähigen Deckemail (102) höchstens 800 µm, vorzugsweise höchstens 600 µm, vorzugsweise höchstens 400 µm beträgt.
  10. Anordnung gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der LED-Chip (152, 153) in Surface Mounted Device (SMD)- oder Chip-on-Board(CoB)-Technik auf der Leiterbahn (151) bzw. auf dem leitfähigen Deckemail (162) montiert ist.
  11. LED-Lampe, insbesondere Retrofit LED-Lampe, aufweisend eine Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche.
  12. Verfahren zur Herstellung einer LED-Anordnung, aufweisend: – das Bereitstellen eines vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Trägers (2), – das Aufbringen von einer Emailschicht (91) auf den Träger (2), – das Aufbringen von mindestens einer Leiterbahn (151) auf die Emailschicht (91) vorzugsweise mittels einer leitfähigen Paste, die während eines Brennvorgangs auf der Emailschicht (91) gebrannt wird, und – das elektrische Kontaktieren der wenigstens einen LED bzw. des wenigstens einen LED-Chips (152, 153) mit der Leiterbahn (151).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die leitfähige Paste durch Siebdruckverfahren auf die Emailschicht (91) aufgetragen wird.
  14. Verfahren zur Herstellung einer LED-Anordnung, aufweisend: – das Bereitstellen eines vorzugsweise metallischen, wärmeleitfähigen Trägers (2), – das Aufbringen von einer Emailschicht (161) auf den Träger (2), wobei die Emailschicht (161) auf ihrer dem Träger (2) abgewandten Seite ein leitfähiges Deckemail (162) aufweist, und – das elektrische Kontaktieren der wenigstens einen LED bzw. des wenigstens einen LED-Chips (152, 153) mit dem leitfähigen Deckemail (162).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104384067A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 木林森股份有限公司 一种用于led灯条点胶的点胶头及点胶方法

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US20080130290A1 (en) * 2005-06-07 2008-06-05 Fujikura Ltd. Substrate for mounting light-emitting element and light-emitting element module
US20100032697A1 (en) * 2005-03-23 2010-02-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Light-emitting module

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