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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leadframe (nicht erfindungsgemäß), ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit Licht emittierender Diode unter Verwendung eines Leadframes und einer Baugruppe mit Licht emittierender Diode durch das Verfahren, und insbesondere einen Leadframe (nicht erfindungsgemäß), aufweisend ein Trägerelement, welches es erlaubt, einen Kühlkörper an dem Leadframe zu befestigen, bevor ein Baugruppen-Grundkörper mittels einer Insert-Molding-Technik ausgebildet wird, um so den Kühlkörper und den Leadframe aneinander auszurichten, ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit Licht emittierender Diode unter Verwendung eines Leadframes und einer Baugruppe mit Licht emittierender Diode mittels des Verfahrens.
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Technischer Hintergrund
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Um eine Licht emittierende Diode (LED) als Lichtquelle zur Beleuchtung zu verwenden, ist es erforderlich, dass die LED eine Leuchtkraft von einigen zehn Lumen aufweist. Die Leuchtkraft der LED ist im Allgemeinen proportional zur Eingangsleistung. Dementsprechend kann eine hohe Leuchtkraft erhalten werden, indem die Eingangsleistung der LED erhöht wird. Jedoch verursacht die Erhöhung der Eingangsleistung ein Ansteigen der Sperrschichttemperatur der LED. Der Anstieg der Sperrschichttemperatur der LED hat eine Verringerung des photometrischen Wirkungsgrads zur Folge, welcher ein Ausmaß bezeichnet, mit welchem zugeführte Energie in sichtbares Licht umgewandelt wird. Daher ist es erforderlich, dass die LED eine Struktur aufweist, die den Anstieg der Sperrschichttemperatur der LED aufgrund der erhöhten Eingangsleistung verhindert.
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Eine mit einer derartigen Struktur bereitgestellte LED-Baugruppe ist in
U.S. Patent Nr. 6 274 924 B1 (Titel: Surface mountable LED package) offenbart worden. Gemäß diesem Dokument, da ein LED-Chip thermisch mit einem Kühlkörper gekoppelt ist, kann der LED-Chip bei einer niedrigen Sperrschichttemperatur gehalten werden. Dementsprechend wird der LED-Chip mit einer relativ hohen Eingangsleistung versorgt, sodass eine hohe Leuchtkraft erhalten werden kann.
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Die
US 2006/0 133 044 A1 beschreibt einen Leiterrahmen für eine Licht emittierende Diode (LED), sowie deren Herstellung. Dabei ist der Leiterrahmen mit einem äußeren Rahmen und einem Stützring versehen und umfasst einen Kühlkörper. Dabei ist von Vorteil, dass so verhindert wird, dass der Stützring und der Kühlkörper getrennt werden.
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Die
US 2006/0 103 012 A1 beschreibt eine Leuchtdiode, bestehend aus einem Festkörper Halbleiter Element, das einen Kühlkörper umfasst, und mittels Drähten sowie Harz oder Silikon mit einem Leiterrahmen verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst weiter Fassungen in dem Leiterrahmen worin der Kühlkörper angebracht wird, um so eine effiziente Wärmeabfuhr zu gewährleisten.
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Die
US 2003/0 168 720 A1 beschreibt ein Halbleiterelement sowie eine Methode zur Herstellung desselben, das mithilfe von Harz, Leuchtmitteln, verschiedenen Leitern, die die Hauptelektroden mit den Elektroden des Halbleiterelements verbinden verbunden wird und eine hohe Beständigkeit aufweist.
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Da die herkömmliche LED-Baugruppe jedoch durch Bildung eines Baugruppen-Grundkörpers und anschließendem Einsetzen eines Kühlkörpers in den Baugruppen-Grundkörper hergestellt wird, tritt das Problem auf, dass der Kühlkörper leicht vom Baugruppen-Grundkörper abgetrennt werden kann. Im Übrigen kann eine LED-Baugruppe hergestellt werden, indem ein Kühlkörper und Leiteranschlüsse aufeinander ausgerichtet werden und anschließend ein Baugruppen-Grundkörper zum Tragen des Kühlkörpers und der Leiteranschlüsse mittels einer Insert-Molding-Technik gebildet wird. Da die Leiteranschlüsse und der Kühlkörper bei der herkömmlichen LED jedoch voneinander getrennt sind, ist es schwierig, die Leiteranschlüsse und den Kühlkörper aufeinander auszurichten.
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Offenbarung der Erfindung
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Technisches Problem
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Baugruppe mit überlegenen Wärmeabstrahlungseigenschaften bereitzustellen, wobei trotz einer hohen Eingangsleistung verhindert werden kann, dass die Sperrschichttemperatur eines LED-Chips ansteigt und somit eine hohe Leuchtkraft erhalten werden kann.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Baugruppe bereitzustellen, welche auf einfache Weise das Ausrichten von Leiteranschlüssen und eines Kühlkörpers ermöglicht.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leadframe (nicht erfindungsgemäß) bereitzustellen, wobei Leiteranschlüsse und ein Kühlkörper auf einfache Weise aufeinander ausgerichtet werden können, wodurch eine LED-Baugruppe auf einfache Weise hergestellt werden kann.
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Technische Lösung
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Um diese Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine LED-Baugruppe mit einem Kühlkörper bereit. Trägerelemente sind mit dem Kühlkörper gekoppelt. Jedes der Trägerelemente besitzt einen mit dem Kühlkörper gekoppelten Endbereich. Im Übrigen sind die Leiteranschlüsse mit Abstand zu den Trägerelementen und dem Kühlkörper angeordnet und befinden sich an beiden Seiten des Kühlkörpers. Ein Baugruppen-Grundkörper trägt den Kühlkörper, die Trägerelemente und die Leiteranschlüsse, indem dieser darauf durch Formguss gebildet wurde. Der Baugruppen-Grundkörper besitzt eine Öffnung, um einen obersten Endbereich des Kühlkörpers und Teilbereiche der Leiteranschlüsse freizulegen. Dementsprechend sind die Trägerelemente und der Kühlkörper miteinander gekoppelt, sodass verhindert werden kann, dass der Kühlkörper vom Baugruppen-Grundkörper abgetrennt wird.
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Im Übrigen kann der Kühlkörper einen Teilkörper und einen Vorsprung aufweisen, welcher aus einer Seitenfläche des Teilkörpers hervorragt. Der Vorsprung ist in den Baugruppen-Grundkörper eingebettet und die Trägerelemente sind mit dem Teilkörper gekoppelt.
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Ferner kann der Kühlkörper eine Aufnahmefuge für Trägerelemente aufweisen, um Endbereiche der Trägerelemente aufzunehmen. Die Aufnahmefuge für Trägerelemente nimmt die Endbereiche der Trägerelemente auf, wodurch die Trägerelemente auf stabile Weise mit dem Kühlkörper gekoppelt werden.
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Im Übrigen kann sich eine oberste Oberfläche des Teilkörpers des Kühlkörpers an einer Position befinden, welche identisch oder höher ist als jene des Baugruppen-Grundkörpers. Dementsprechend befindet sich der auf der obersten Oberfläche des Teilkörpers des Kühlkörpers montierte LED-Chip an einer Position, welche höher liegt als jene des Baugruppen-Grundkörpers, wodurch ein Verlust an Licht aufgrund der Lichtabsorption durch den Baugruppen-Grundkörper verringert werden kann und der Pfad des nach außen abgestrahlten Lichtes auf einfache Weise kontrolliert werden kann.
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Im Übrigen kann der Kühlkörper eine Reflektorschale aufweisen, welche sich an dem Teilkörper befindet. Die Reflektorschale reflektiert das vom LED-Chip emittierte Licht, um die Leuchtintensität des emittierten Lichtes innerhalb eines engen Blickwinkelbereichs zu erhöhen.
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Der Baugruppen-Grundkörper wird aus Kunstharz durch Spritzgießen von wärmehärtendem oder thermoplastischem Harz gebildet, nachdem die Trägerelemente und der Kühlkörper gekoppelt wurden. Somit kann auf einfache Weise ein Baugruppen-Grundkörper mit komplexer Struktur gebildet werden, und der Baugruppen-Grundkörper kann auf sichere Weise mit dem Kühlkörper gekoppelt werden.
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Im Übrigen kann jedes der Trägerelemente einen abgewinkelten Bereich aufweisen. Somit sind Endbereiche der mit dem Kühlkörper gekoppelten Trägerelemente niedriger angeordnet als die Leiteranschlüsse. Im Übrigen ist der abgewinkelte Bereich im Baugruppen-Grundkörper eingebettet. Dementsprechend bewirkt der abgewinkelte Bereich, dass verhindert wird, dass die Trägerelemente vom Baugruppen-Grundkörper abgetrennt werden.
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Jeder der Leiteranschlüsse besitzt eine äußere Leiterbahn, welche vom Baugruppen-Grundkörper nach außen hervorragt. Die äußeren Leiterbahnen können zu einer untersten Oberfläche des Baugruppen-Grundkörpers entlang einer Seitenwand des Baugruppen-Grundkörpers abgewinkelt sein. Dementsprechend kann eine Montagefläche der LED-Baugruppe minimiert werden.
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Im Übrigen wird ein LED-Chip an eine oberste Oberfläche des Kühlkörpers montiert. Der LED-Chip kann in die Reflektorschale montiert werden. Im Übrigen sind der LED-Chip und die Leiteranschlüsse durch Bonddrähte elektrisch verbunden. Zusätzlich kann Gießharz den LED-Chip und die Bonddrähte verkapseln. Das Gießharz kann verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise die Form einer konvexen Linse.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Baugruppe nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt die Herstellung eines Leadframes ein. Der Leadframe schließt einen äußeren Rahmen ein, welcher einen zuvor festgelegten Bereich umgibt. Kühlkörper tragende Elemente erstrecken sich nach innen, um einander vom äußeren Rahmen aus gegenüber zu liegen. Jedes der Trägerelemente besitzt einen mit einem Kühlkörper gekoppelten Endbereich. Ferner erstrecken sich Leiteranschlüsse nach innen, um einander vom äußeren Rahmen aus gegenüber zu liegen. Die Leiteranschlüsse sind mit Abstand zu den Trägerelementen angeordnet. Im Übrigen ist der Kühlkörper mit den Trägerelementen gekoppelt und an diesen befestigt. Danach wird darauf mittels einer Insert-Molding-Technik ein Baugruppen-Grundkörper zum Tragen des Kühlkörpers, der Trägerelemente und der Leiteranschlüsse gebildet. Der Baugruppen-Grundkörper besitzt eine Öffnung, um einen obersten Endbereich des Kühlkörpers und Teilbereiche der Leiteranschlüsse freizulegen. Gemäß diesem Aspekt, da der Kühlkörper mit den Trägerelementen gekoppelt und an diesen befestigt ist, richten sich die Leiteranschlüsse und der Kühlkörper von selbst aneinander aus. Daher werden der Kühlkörper und die Leiteranschlüsse ohne zusätzliche Hilfsmittel zur Ausrichtung aufeinander ausgerichtet, sodass eine LED auf einfache Weise hergestellt werden kann.
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Ein LED-Chip wird auf eine oberste Oberfläche des Kühlkörpers montiert, und der LED-Chip wird mit den Leiteranschlüssen durch Bonddrähte elektrisch verbunden. Anschließend wird ein Formgusselement zur Verkapselung des LED-Chips und der Bonddrähte gebildet. Das Formgusselement kann in Gestalt einer Linse ausgebildet sein. Das Formgusselement kann ein erstes Formgusselement zur Verkapselung des LED-Chips und Teilbereiche der Bonddrähte umfassen, sowie ein zweites Formgusselement zur Verkapselung des gesamten ersten Formgusselements und der Bonddrähte.
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Im Übrigen kann der Baugruppen-Grundkörper derart ausgebildet sein, dass die oberste Oberfläche des Kühlkörpers an einer Position angeordnet ist, welche identisch oder höher ist als jene des Baugruppen-Grundkörpers. Somit ist der auf der obersten Oberfläche des Kühlkörpers montierte LED-Chip an einer höheren Position angeordnet als die oberste Oberfläche des Baugruppen-Grundkörpers. Dementsprechend wird vermieden, dass vom LED-Chip emittiertes Licht in einer inneren Wand des Baugruppen-Grundkörpers absorbiert wird und verloren geht, sodass der Wirkungsgrad der Lichtemission des LED-Chips verbessert wird. Ferner, da ein Einfluss des Baugruppen-Grundkörpers eliminiert ist, kann der Pfad (wie beispielsweise Blickwinkel, Lichtverteilung oder dergleichen) des vom LED-Chip emittierten Lichtes leicht kontrolliert werden unter Verwendung des Formgusselements oder einer anderen Linse.
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Im Übrigen wird der äußere Rahmen entfernt, und die Trägerelemente und die Leiteranschlüsse, welche sich außerhalb des Baugruppen-Grundkörpers befinden, werden geschnitten und geformt, wodurch eine LED-Baugruppe fertiggestellt wird.
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Vorteilhafte Effekte
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Nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine LED-Baugruppe bereitzustellen, welche überlegene Wärmeabstrahlungseigenschaften aufweist und somit eine hohe Leuchtkraft durch Einsatz eines Kühlkörpers erhalten wird. Ferner kann, nachdem ein Kühlkörper mit Trägerelementen gekoppelt und an diesen befestigt wurde, ein Baugruppen-Grundkörper mittels einer Insert-Molding-Technik gebildet werden, sodass Leiteranschlüsse und der Kühlkörper auf einfache Weise aufeinander ausgerichtet werden können und verhindert wird, dass der Kühlkörper vom Baugruppen-Grundkörper abgetrennt wird. Darüber hinaus kann, obwohl die Kühlkörper tragenden Elemente verwendet werden, die Erhöhung des Abstands zwischen den Leiteranschlüssen und dem Kühlkörper vermieden werden, sodass die Vergrößerung der LED-Baugruppe vermieden werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Leadframe darstellt;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Kühlkörper gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 bis 6 sind perspektivische Ansichten, welche ein Herstellungsverfahren einer Baugruppe einer Licht emittierenden Diode (LED) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
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7(a) bis 7(c) sind perspektivische Ansichten und eine perspektivische Schnittansicht, welche die LED-Baugruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
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8(a) und 8(b) sind perspektivische Ansichten, welche Leadframes darstellen.
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[Liste der Referenzziffern]
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- 10, 60, 70: Leadframe; 11: äußerer Rahmen 13, 15: Leiteranschluss; 13a, 15a: äußere Leiterbahn 13b, 15b: Innere Leiterbahn; 17: Trägerelement 19: Verbindungselement; 20: Kühlkörper 21: Teilkörper; 21a: Aufnahmefuge für Trägerelemente 23: Vorsprung; 25: Reflektorschale 30: Baugruppen-Grundkörper; 40: Licht emittierender Diodenchip 50: Formgusselement
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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Leadframe 10 darstellt.
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Mit Bezug auf 1 besitzt der Leadframe 10 einen äußeren Rahmen 11, welcher einen zuvor festgelegten Bereich umgibt. Der zuvor festgelegte Bereich schließt einen Bereich ein, in welchem sich ein Kühlkörper befindet. Wie in der Figur gezeigt, besitzt der äußere Rahmen 11 die Form eines Rechtecks. Allerdings ist der äußere Rahmen 11 nicht darauf beschränkt, sondern kann die Form eines Kreises oder eines anderen Polygons aufweisen.
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Die Kühlkörper tragenden Elemente 17 erstrecken sich nach innen, um einander vom äußeren Rahmen 11 aus gegenüber zu liegen. Jedes der Trägerelemente 17 besitzt einen Endbereich, welcher mit dem Kühlkörper gekoppelt ist. Ferner erstrecken sich Leiteranschlüsse 13 und 15 nach innen, um einander vom äußeren Rahmen 11 aus gegenüber zu liegen. Die Leiteranschlüsse 13 und 15 sind mit Abstand zu den Trägerelementen 17 angeordnet.
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Die Leiteranschlüsse 13 und 15 weisen äußere Leiterbahnen 13a und 15a beziehungsweise innere Leiterbahnen 13b und 15b auf. Die inneren Leiterbahnen 13b und 15b sind um einen Bereich herum angeordnet, in welchen der Kühlkörper eingesetzt wird. Die äußeren Leiterbahnen 13a und 15a erstrecken sich entsprechend von den inneren Leiterbahnen 13b und 15b nach außen, um mit dem äußeren Rahmen 11 verbunden zu werden. Wie in dieser Figur gezeigt, kann jede der äußeren Leiterbahnen 13a und 15a eine hohe Breite aufweisen, um eine Montagefläche derselben zu vergrößern. Bereiche, an welchen die inneren und äußeren Leiterbahnen miteinander verbunden sind, können derart ausgebildet sein, dass diese eine geringe Breite aufweisen, sodass die Leiterbahnen auf leichte Weise abgewinkelt werden können.
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Im Übrigen können sich die inneren Leiterbahnen 13b und 15b entlang eines Umfangs des Kühlkörpers zwischen den Trägerelementen 17 ausdehnen. Die ausgedehnten inneren Leiterbahnen 13b und 15b bieten ausreichende Bereiche, an welche Drähte gebondet werden können. Verbindungselemente 19 zur Verbindung des äußeren Rahmens 11 an die inneren Leiterbahnen 13b und 15b können auf eine Weise bereitgestellt werden, dass die ausgedehnten inneren Leiterbahnen 13b und 15b auf stabile Weise am äußeren Rahmen 11 befestigt sind.
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Die Trägerelemente 17 können derart abgewinkelt sein, dass sich deren Endbereiche unterhalb jener der Leiteranschlüsse 13 und 15 befinden. Die abgewinkelten Bereiche der Trägerelemente 17 sind im Baugruppen-Grundkörper eingebettet, um zu verhindern, dass die Trägerelemente 17 vom Baugruppen-Grundkörper abgetrennt werden.
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Die erforderliche Anzahl von Leiteranschlüssen 13 und 15 kann festgelegt werden in Abhängigkeit von der Art und der Zahl der Licht emittierenden Diodenchips (LED) sowie vom Verfahren zum Anschluss der Bonddrähte. Der Leadframe 10 kann eine große Zahl von Leiteranschlüssen aufweisen, um so in einer Vielzahl von Fällen Verwendung zu finden.
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Der Leadframe 10 kann hergestellt werden durch Pressen einer Platte aus Phosphorbronze, welche eine Kupferlegierung ist. Im Übrigen kann, obwohl in 1 der einzelne Leadframe 10 abgebildet ist, eine Vielzahl der Leadframes 10 aus einer Platte aus Phosphorbronze hergestellt und angepasst werden. Insbesondere wird eine Vielzahl von Leadframes 10, hergestellt aus einer Platte aus Phosphorbronze, zur Massenproduktion von LED-Baugruppen verwendet.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen bei der LED-Baugruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Kühlkörper 20 darstellt.
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Mit Bezug auf 2 umfasst der Kühlkörper 20 einen Teilkörper 21 und einen Vorsprung 23, welcher aus einer Seitenfläche des Teilkörpers 21 hervorragt. Obwohl der Teilkörper 21 die Form eines Zylinders aufweist, wie in der Figur dargestellt, ist dieser nicht darauf beschränkt, sondern kann die Form einer polygonalen Säule aufweisen. Obwohl der Vorsprung 23 eine Form aufweisen kann, welche der des Teilkörpers 21 ähnlich ist, ist dieser nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Vorsprünge können in eingeschränkter Weise aus Bereichen des Teilkörpers 21 hervorragen.
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Ferner kann der Kühlkörper 20 eine Aufnahmefuge 21a für Trägerelemente aufweisen, um die Trägerelemente 17 aufzunehmen. Die Aufnahmefuge 21a für Trägerelemente ist an der Seitenfläche des Teilkörpers 21 ausgebildet. Obwohl die Aufnahmefuge 21a für Trägerelemente in der Form eines Kreises entlang der Seitenfläche des Teilkörpers 21 ausgebildet ist, wie in der Figur dargestellt, ist diese nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass Aufnahmefugen für Trägerelemente eingeschränkt auf Bereichen des Teilkörpers 21 ausgebildet werden können, sodass die Trägerelemente 17 darin aufgenommen werden.
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Darüber hinaus kann der Kühlkörper 20 eine Reflektorschale 25 auf einer obersten Oberfläche des Teilkörpers 21 aufweisen. Ein LED-Chip ist in die Reflektorschale 25 montiert, und die Leuchtintensität wird innerhalb eines engen Blickwinkelbereichs durch die Reflektorschale 25 erhöht.
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Der Kühlkörper 20 kann aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit oder aus wärmeleitfähigem Harz unter Anwendung eines Press- oder Gießverfahrens gefertigt werden. Ferner wird der Kühlkörper 20 unter Anwendung eines vom Verfahren zur Herstellung des Leadframes 10 getrennten Verfahrens herge-stellt.
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3 bis 6 sind perspektivische Ansichten, welche ein Herstellungsverfahren der LED-Baugruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, und 7 zeigt perspektivische Ansichten und eine perspektivische Schnittansicht, welche die mittels des Herstellungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fertiggestellte LED-Baugruppe darstellen.
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Mit Bezug auf 3 ist der Kühlkörper 20 mit den Trägerelementen 17 des Leadframes 10 gekoppelt und an diesem befestigt. In einem Fall, in welchem die Aufnahmefuge 21a für Trägerelemente ausgebildet ist, werden die Endbereiche der Trägerelemente 17 in die Aufnahmefugen 21a für Trägerelemente aufgenommen, um den Kühlkörper 20 zu tragen. Hierbei sind die Leiteranschlüsse 13 und 15 mit Abstand zum Kühlkörper 20 angeordnet.
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Mit Bezug auf 4 ist der Kühlkörper 20 am Leadframe 10 befestigt, und ein Baugruppen-Grundkörper 30 wird anschließend mittels einer Insert-Molding-Technik ausgebildet. Der Baugruppen-Grundkörper 30 kann durch Spritzgießen von wärmehärtendem oder thermoplastischem Harz gebildet werden.
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Der Baugruppen-Grundkörper 30 wird um den Kühlkörper 20 herum gebildet, um die Trägerelemente 17, die Verbindungselemente 19, die Leiteranschlüsse 13 und 15 und den Kühlkörper 20 zu tragen. Teilbereiche der Trägerelemente 17 und der Leiteranschlüsse 13 und 15, d. h. die äußeren Leiterbahnen 13a und 15a, ragen vom Baugruppen-Grundkörper 30 nach außen. Ferner besitzt der Baugruppen-Grundkörper 30 eine Öffnung, um einen obersten Endbereich des Kühlkörpers 20 und Teilbereiche der Leiteranschlüsse, d. h. der inneren Leiterbahnen 13b und 15b, freizulegen.
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Teilbereiche der Trägerelemente 17 können durch diese Öffnung freigelegt werden. Jedoch in einem Fall, in welchem die Trägerelemente 17 abgewinkelt sind, sind die abgewinkelten Bereiche und Endbereiche der Trägerelemente 17 im Baugruppen-Grundkörper 30 eingebettet.
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Eine unterste Oberfläche des Kühlkörpers 20 liegt nach außen hin offen. Der Vorsprung 23 ist in den Baugruppen-Grundkörper 30 eingebettet, um zu verhindern, dass der Kühlkörper 20 vom Baugruppen-Grundkörper 30 abgetrennt wird.
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Im Übrigen, obwohl die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 20 tiefer angeordnet ist als jene des Baugruppen-Grundkörpers 30, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen ist die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 20, d. h. die oberste Oberfläche des Teilkörpers (21 in 2) des Kühlkörpers 20, an einer Position angeordnet, welche identisch oder höher ist als jene des Baugruppen-Grundkörpers 30.
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Da der Kühlkörper 20 mit dem Leadframe 10 gekoppelt ist und der Baugruppen-Grundkörper 30 anschließend durch Spritzgießen eines wärmehärtenden oder thermoplastischen Harzes ausgebildet wird, kann ein Baugruppen-Grundkörper mit verschiedenen Formen auf einfache Weise gebildet werden, und der Kühlkörper 20 kann auf sichere Weise mit dem Baugruppen-Grundkörper 30 gekoppelt werden.
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Mit Bezug auf 5 ist ein LED-Chip 40 auf die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 20 montiert. Der LED-Chip 40 kann ein one-bond-Chip sein, mit einer Elektrode jeweils auf dessen obersten und untersten Oberfläche, oder ein two-bond-Chip mit zwei Elektroden auf einer obersten Oberfläche desselben.
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In einem Fall, in welchem der LED-Chip 40 ein one-bond-Chip ist, kann der Kühlkörper 20 aus einem metallischen Material mit elektrischer Leitfähigkeit gefertigt sein. Hierbei ist der LED-Chip 40 auf den Kühlkörper 20 durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff, wie beispielsweise Silber (Ag) Epoxid, montiert. Alternativ, in einem Fall, bei welchem der auf den Kühlkörper 20 zu montierende LED-Chip 40 ein two-bond-Chip ist, muss der Kühlkörper 20 nicht notwendigerweise elektrisch leitfähig sein, und der LED-Chip 40 kann auf den Kühlkörper 20 montiert werden sowohl mittels verschiedener Arten von thermisch leitfähigen Klebstoffen als auch mittels Silberepoxid.
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Im Übrigen kann eine Vielzahl der LED-Chips 40 auf den Kühlkörper 20 montiert werden. Ferner kann die Vielzahl der LED-Chips 40 aus LEDs bestehen, welche Licht mit verschiedenen Wellenlängen emittieren können. Hierbei können die LED-Chips 40 LEDs sein, welche entsprechend rotes, grünes und blaues Licht emittieren. Dementsprechend kann die LED-Baugruppe, welche Licht aller Arten von Farben emittiert, bereitgestellt werden unter Verwendung der LED-Chips 40.
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Mit Bezug auf 6 sind der LED-Chip 40 und die inneren Leiterbahnen 13b und 15b durch Bonddrähte elektrisch verbunden. In einem Fall, bei welchem der LED-Chip 40 ein two-bond-Chip ist, ist der LED-Chip 40 durch zwei Bonddrähte mit den inneren Leiterbahnen 13b und 15b verbunden, wie in der Figur dargestellt. Im Übrigen, in einem Fall, in welchem der LED-Chip 40 ein one-bond-Chip ist, ist eine der inneren Leiterbahnen, beispielsweise die innere Leiterbahn 15b, mit dem Kühlkörper 20 durch einen Bonddraht elektrisch verbunden. Somit ist die innere Leiterbahn 15b elektrisch mit einer untersten Oberfläche des one-bond-Chips 40 durch den Bonddraht und den Kühlkörper 20 verbunden.
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Im Übrigen, nachdem der LED-Chip 40 und die Leiteranschlüsse 13 und 15 elektrisch durch die Bonddrähte verbunden wurden, wird ein Formgusselement 50 zur Verkapselung des LED-Chips 40 und der Bonddrähte ausgebildet. Das Formgusselement 50 kann den LED-Chip 40 und die Bonddrähte durch Auffüllen der Öffnung des Baugruppen-Grundkörpers 30 verkapseln. Zusätzlich kann das Formgusselement 50 ein erstes Formgusselement umfassen, welches auf den Kühlkörper 20 beschränkt ist, um den LED-Chip 40 zu verkapseln, sowie ein zweites Formgusselement, um das erste Formgusselement und die Bonddrähte vollständig zu verkapseln.
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Ferner kann das Formgusselement 50 einen Leuchtstoff enthalten. Der Leuchtstoff kann im ersten und/oder zweiten Formgusselement enthalten sein. Beispielsweise kann der Leuchtstoff eine Lichtfarbe von blau nach gelb umwandeln, oder nach grün und rot. Somit ist es möglich, falls ein LED-Chip, welcher blaues Licht emittiert, auf den Kühlkörper 20 montiert ist, eine LED-Baugruppe bereitzustellen, welche weißes Licht nach außen abstrahlt, indem das vom LED-Chip emittierte Licht teilweise in gelbes oder grünes und rotes Licht umgewandelt wird. Zusätzlich kann das Formgusselement ferner ein streuendes Material enthalten. Das streuende Material streut Licht, welches vom LED-Chip 40 emittiert wird, um zu verhindern, dass der LED-Chip 40 und die Bonddrähte von außen zu sehen sind, und erlaubt es außerdem, dass Licht einheitlich nach außen abgestrahlt wird.
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Das Formgusselement 50 kann in verschiedenen Formen ausgebildet sein. Wie in der Figur dargestellt, kann das Formgusselement 50 in Gestalt einer konvexen Linse ausgebildet sein. Im Übrigen ist das Formgusselement auf die Öffnung des Baugruppen-Grundkörpers 30 beschränkt, und eine Linse kann an der obersten Oberfläche des Formgusselements 50 angebracht sein.
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Mit Bezug auf 7(a) wird der äußere Rahmen 11 entfernt und die Leiteranschlüsse 13 und 15 werden anschließend abgewinkelt, wodurch Leiterbahnen gebildet werden, welche oberflächenmontiert werden können. Hierbei können die Leiteranschlüsse 13 und 15 entlang einer Seitenfläche des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt werden und anschließend in Richtung der Außenseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt werden. Ansonsten, wie in der Figur dargestellt, können die Leiteranschlösse 13 und 15 in Richtung einer Unterseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt werden.
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Im Übrigen werden die Verbindungselemente 19 und die Trägerelemente 17, welche in Richtung der Außenseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 hervorragen, abgeschnitten und entfernt. Hierbei können die Trägerelemente 17 entlang der Seite des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt werden, um als ein Pfad für die Wärmeabstrahlung zu dienen. Als Ergebnis ist die LED-Baugruppe, welche oberflächenmontierbar ist, fertiggestellt.
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Im Folgenden wird die LED-Baugruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 7(a) bis 7(c) im Detail beschrieben.
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Mit erneutem Bezug auf 7(a) bis 7(c) schließt die LED-Baugruppe den Kühlkörper 20 ein. Wie mit Bezug auf 2 beschrieben, weist der Kühlkörper 20 den Teilkörper 21 und den Vorsprung 23 auf. Der Kühlkörper 20 kann die Aufnahmefuge 21a für Trägerelemente aufweisen. Ferner kann die Reflektorschale 25 an der obersten Oberfläche des Kühlkörpers 20 angeordnet sein.
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Im Übrigen sind die Kühlkörper tragenden Elemente 17 mit dem Kühlkörper 20 gekoppelt. Die Endbereiche der Trägerelemente 17 sind mit dem Kühlkörper 20 gekoppelt, und die Endbereiche können in die Aufnahmefuge 21a für Trägerelemente aufgenommen werden, um mit dem Kühlkörper gekoppelt zu werden. Ferner sind die Leiteranschlüsse 13 und 15 mit Abstand von den Trägerelementen 17 und dem Kühlkörper 20 angeordnet, um an beiden Seiten des Kühlkörpers 20 angeordnet zu werden. Die Leiteranschlüsse 13 und 15 weisen die äußeren Leiterbahnen 13a und 15a beziehungsweise die inneren Leiterbahnen 13b und 15b auf, welche in Richtung der Außenseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 hervorragen. Jede der inneren Leiterbahnen 13b und 15b kann sich entlang des Umfangs des Kühlkörpers 20 zwischen den Trägerelementen 17 erstrecken.
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Der Baugruppen-Grundkörper 30 wird auf dem Kühlkörper 20, den Trägerelementen 17 und den Leiteranschlüssen 13 und 15 durch Formguss ausgebildet und trägt diese. Der Baugruppen-Grundkörper 30 kann aus Kunstharz mittels Spritzgießen von wärmehärtendem oder thermoplastischem Harz gebildet werden, nachdem der Kühlkörper 20 mit den Trägerelementen 17 gekoppelt und an diesen befestigt wurde. Der Baugruppen-Grundkörper 30 besitzt die Öffnung, um den oberen Endbereich des Kühlkörpers 20 und die Teilbereiche der Leiteranschlüsse 13 und 15, d. h. die inneren Leiteranschlüsse 13b und 15b, freizulegen.
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Im Übrigen, wie in 7(b) dargestellt, ragt der Teilkörper des Kühlkörpers 20 aus einer untersten Oberfläche des Baugruppen-Grundkörpers 30 hervor. Dementsprechend kann durch den Kühlkörper 20 auf einfache Weise eine Wärmeabstrahlung erfolgen. Ferner, obwohl die äußeren Leiterbahnen 13a und 15a in Richtung der untersten Oberfläche des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt sein können, um so oberflächenmontiert zu werden, sind diese nicht darauf beschränkt, sondern können in Richtung der Außenseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt sein. Darüber hinaus können die Trägerelemente 17, welche in Richtung der Außenseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 hervorragen, abgeschnitten und entfernt werden. Jedoch können die Trägerelemente 17 in Richtung der Seitenwand des Baugruppen-Grundkörpers 30 abgewinkelt sein. Im Übrigen werden Verbindungselemente 19, welche in Richtung der Außenseite des Baugruppen-Grundkörpers 30 hervorragen, abgeschnitten und entfernt.
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Der LED-Chip 40 ist auf die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 20 montiert. Der LED-Chip 40 kann in die Reflektorschale 25 montiert werden und ist elektrisch mit den inneren Leiterbahnen 13b und 15b durch die Bonddrähte verbunden. Obwohl der dort abgebildete LED-Chip 40 einen two-bond-Chip darstellt, ist dieser nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass der LED-Chip 40 ein one-bond-Chip sein kann. Ferner kann eine Vielzahl der LED-Chips 40 auf den Kühlkörper 20 montiert werden, und eine Zener-Diode (nicht abgebildet) zur Vermeidung einer elektrostatischen Entladung kann darauf montiert sein.
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Im Übrigen, obwohl die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 20 tiefer angeordnet ist als jene des Baugruppen-Grundkörpers 30, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen ist die oberste Oberfläche des Kühlkörpers 20, d. h. die oberste Oberfläche des Teilkörpers (21 in 2) des Kühlkörpers 20, an einer Position angeordnet, welche identisch oder höher ist als jene des Baugruppen-Grundkörpers 30. Hierbei ist der auf der obersten Oberfläche des Kühlkörpers 20 montierte LED-Chip 40 an einer Position angeordnet, welche höher liegt als jene der obersten Oberfläche des Baugruppen-Grundkörpers 30. Dementsprechend wird vom LED-Chip 40 emittiertes Licht unmittelbar zum Baugruppen-Grundkörper 30 gestrahlt, sodass verhindert werden kann, dass Licht vom Baugruppen-Grundkörper 30 absorbiert wird und verloren geht.
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Das Formgusselement 50 verkapselt den LED-Chip 40 und die Bonddrähte. Das Formgusselement 50 verkapselt den LED-Chip 40 durch Auffüllen der Öffnung des Baugruppen-Grundkörpers 30. Wie in dieser Figur abgebildet, kann das Formgusselement 50 in Gestalt einer Linse ausgebildet sein. Das Formgusselement 50 kann die ersten und zweiten Formgusselemente umfassen. Ferner verkapselt das Formgusselement 50 den LED-Chip 40 durch Auffüllen der Öffnung des Baugruppen-Grundkörpers 30, und eine Linse (nicht abgebildet) kann am Formgusselement 50 angebracht werden. Insbesondere, falls der LED-Chip 40 an einer Position angeordnet ist, welche höher liegt als die oberste Oberfläche des Baugruppen-Grundkörpers 30, wird vom LED-Chip 40 emittiertes Licht nicht vom Baugruppen-Grundkörper 30 reflektiert, sondern kann durch das Formgusselement 50 und die Linse strahlen. Dementsprechend kann der Pfad (Zielwinkel, Lichtverteilung und dergleichen) des vom LED-Chip 40 emittierten Lichtes auf einfache Weise durch das Formgusselement 50 oder die Linse kontrolliert werden.
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Im Übrigen kann das Formgusselement 50 einen Leuchtstoff enthalten, und somit kann verschiedenartiges Licht, beispielsweise weißes Licht, implementiert werden. Der Leuchtstoff kann vor der Ausbildung des Formgusselements 50 oder nach Ausbildung des Formgusselements 50 zur Anwendung kommen. Ferner kann das Formgusselement 50 ein streuendes Material enthalten.
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8(a) und 8(b) sind perspektivische Ansichten, welche die Leadframes 60 und 70 darstellen.
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Mit Bezug auf 8(a) weist der Leadframe 60 Trägerelemente 17 und Leiteranschlüsse 13 und 15 auf, wie mit Bezug auf 1 beschrieben. Im Gegensatz zum Leadframe 10 aus 1 erstrecken sich jedoch Endbereiche der Leiteranschlüsse 13 und 15 entlang eines Umfangs eines Kühlkörpers, während Endbereiche der Trägerelemente 17 sich entlang des Umfangs des Kühlkörpers zwischen den Leiteranschlüssen 13 und 15 erstrecken. Die ausgedehnten Endbereiche bewirken, dass eine den Kühlkörper berührende Kontaktfläche vergrößert wird, wodurch der Kühlkörper auf stabile Weise getragen wird, und verhindern, dass die Trägerelemente 17 vom Baugruppen-Grundkörper abgetrennt werden. Im Übrigen können Verbindungselemente (nicht abgebildet) die ausgedehnten Endbereiche der Trägerelemente 17 mit einem äußeren Rahmen 11 verbinden, um dadurch die Endbereiche der Trägerelemente 17 zu stützen.
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Mit Bezug auf 8(b) weist der Leadframe 70 Trägerelemente 17 und Leiteranschlüsse 13 und 15 auf, wie mit Bezug auf 1 beschrieben. Im Gegensatz zum Leadframe 10 aus 1 erstrecken sich jedoch Endbereiche der Leiteranschlüsse 13 und 15 entlang eines Umfangs eines Kühlkörpers, und Endbereiche der Trägerelemente 17 erstrecken sich entlang eines Umfangs des Kühlkörpers zwischen den Leiteranschlüssen 13 und 15. Dementsprechend können die ausgedehnten Endbereiche der Leiteranschlüsse 13 und 15 einen ausreichenden Bond-Bereich von Bonddrähten bereitstellen, und die ausgedehnten Endbereiche der Trägerelemente 17 können bewirken, dass eine den Kühlkörper berührende Kontaktfläche vergrößert wird, um den Kühlkörper auf stabile Weise zu tragen, und es kann verhindert werden, dass die Trägerelemente 17 von einem Baugruppen-Grundkörper abgetrennt werden. Ferner können Verbindungselemente (nicht abgebildet) die ausgedehnten Endbereiche der Trägerelemente 17 mit einem äußeren Rahmen 11 verbinden, um dadurch die Endbereiche der Trägerelemente 17 zu stützen, und verbinden die Endbereiche der Leiteranschlüsse 13 und 15 mit dem äußeren Rahmen 11, um dadurch die Endbereiche der Leiteranschlüsse 13 und 15 zu stützen.
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Da ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Baugruppe, bei welchem die Leadframes 60 und 70 verwendet werden und eine LED-Baugruppe mittels des Verfahrens hergestellt wird, leicht aus dem Verfahren zur Herstellung einer LED-Baugruppe zu verstehen ist, bei welchem der Leadframe 10 verwendet wird und eine LED-Baugruppe mittels des Verfahrens hergestellt wird, wird auf eine Beschreibung desselben verzichtet.
