DE202009007540U1 - LED-Packungsanordnung und LED-Balken unter Verwendung derselben - Google Patents

LED-Packungsanordnung und LED-Balken unter Verwendung derselben Download PDF

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Abstract

LED-Packungsanordnung, aufweisend:
einen ersten Verbindungsblock (20a);
einen zweiten Verbindungsblock (30);
einen Leuchtchip (40), der am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks (20a) angebracht und über Verbindungsdrähte (41) elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsblock (20a, 30) verbunden ist;
einen Positionierungs-/Packungskörper (50), mit dem sich der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) in der Lage so umschließen lassen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks (20a, 30) freiliegend befinden; und
einen transparenten Packungskörper (60), mit dem sich der Leuchtchip (40) und die Verbindungsdrähte (41) in ihrer Lage halten lassen, um einen optimalen Schutz zu gewähren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine LED-Packungsanordnung, insbesondere eine LED-Packungsanordnung, die einen Positionierungs-/Packungskörper aufweist, dessen obere Hälfte als Reflexionskappe eingesetzt wird und dessen untere Hälfte einen ersten, einen zweiten und einen dritten Verbindungsblock in der Lage so umschließt, dass sich die unteren Flächen des ersten, des zweiten und des dritten Verbindungsblocks freiliegend befinden.
  • Das Licht-emittierenden Dioden (LED) haben die Eigenschaften ”hohes Maß an Delikatesse”, ”hohe Helligkeit”, ”Quecksilber-frei”, ”hohe Farbwiedergabe” und so weiter. Darüber hinaus ist die LED-Helligkeit ist unaufhörlich verbessert. Aufgrund des prosperierenden Markts im Bereich der Beleuchtung ist die Anwendung von LEDs auch sehr diversifiziert. Sie können in Anzeigelampen, Ampeln, Hintergrundbeleuchtung von Mobiltelefonen und Flüssigkristall-Displays sowie Automobil-Lampen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus entsprechen die LED-Anzeigen den Anforderungen des Umweltschutzes durch quecksilberfreie Nutzung. Wandelt die LEDs die elektrische Energie ins Licht um, wird allerdings ein großer Teil der Energie in Wärme umgewandelt. Die Wärme, die bei der Erzeugung von Licht nicht entfernt wird, verkürzt die Lebensdauer von LEDs. Darüber hinaus werden die Licht-Umwandlungseffizienz und der Farbwiedergabeeffekt beeinträchtigt. Daher ist die Kühlungseffizienz bei der Entwicklung der LED-Packungstechnik oft der wichtigste Punkt zum Überwinden.
  • Wie in 1 gezeigt, weist eine herkömmliche LED-Packungsanordnung ein Substrat 11 auf, an dessen beiden Seiten ein erstes bzw. ein zweites c-förmiges Verbindungsstück 12, 13 angebracht ist. Am oberen Ende des ersten c-förmigen Verbindungsstücks 12 ist ein Leuchtchip 14 angeordnet, wobei der Leuchtchip 14 über Verbindungsdrähte 15 elektrisch mit dem ersten bzw. dem zweiten c-förmigen Verbindungsstück 12, 13 verbunden ist. Von einer Reflexionskappe 16 wird der Leuchtchip 14 umschlossen. Danach werden der Leuchtchip 14 und die Verbindungsdrähte 15 von einem transparenten Packungskörper 17 zu einem optimalen Schutz gehüllt. Neben der elektrischen Verbindung hat das erste c-förmige Verbindungsstück 12 der oben erwähnten LED-Packungsanordnung noch die Aufgabe, die leuchtende Wärmeenergie des Leuchtchips 14 abzuführen. Der Wärmeabführungsweg erstreckt sich ausgehend von der oberen Wärmeaufnahmefläche über die Seitenwand bis hin zum unteren Wärmeabführungsende (siehe Pfeile in 1) und ist jedoch ziemlich lang. Außerdem ist die Wärmeübertragungsfläche sehr klein. Es ist wirklich nicht einfach, die leuchtende Wärmeenergie des Leuchtchips 14 abzuführen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Mängel zu beseitigen und eine LED-Packungsanordnung zu schaffen, mit der die Wärmeabführleistung sowie die Strukturfestigkeit in erheblichem Maße erhöht werden können.
  • Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche LED-Packungsanordnung;
  • 2A einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Packungsanordnung;
  • 2B einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Packungsanordnung;
  • 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in 2A und 2B;
  • 4A einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Balkens; und
  • 4B einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Balkens.
  • Wie aus den 2A und 3 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße LED-Packungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen ersten Verbindungsblock 20a, einen zweiten Verbindungsblock 30, einen Leuchtchip 40, einen Positionierungs-/Packungskörper 50 und einen transparenten Packungskörper 60 auf. Der erste und der zweite Verbindungsblock 20a, 30 sind unten mit je einer Umhüllungsnut 21 bzw. 31 versehen. Der Leuchtchip 40 ist am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks 20a angebracht und über Verbindungsdrähte 41 elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsblock 20a, 30 verbunden. Der erste und der zweite Verbindungsblock 20a, 30 werden von einer unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers 50 in der Lage so umschlossen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks 20a, 30 freiliegend befinden. Die obere Hälfte desselben umgibt den Leuchtchip 40, wodurch sich eine Reflexionskappe ergibt. Mit dem transparenten Packungskörper 60 lassen sich der Leuchtchip 40 und die Verbindungsdrähte 41 in ihrer Lage halten, um einen optimalen Schutz zu gewähren.
  • Um die Übertragung der thermischen und elektrischen Energie zu trennen, was die Möglichkeit zum elektrischen Kurzschluss an der Anwendungsseite reduziert, wird ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Packungsanordnung vorgeschlagen. Wie in den 2B und 3 gezeigt, ist ein erster Verbindungsblock 20a, ein zweiter Verbindungsblock 30, ein dritter Verbindungsblock 80, ein Leuchtchip 40, ein Positionierungs-/Packungskörper 50 und ein transparenter Packungskörper 60 vorgesehen. Der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock 20b, 30, 80 sind unten mit je einer Umhüllungsnut 21, 31 bzw. 81 versehen. Der Leuchtchip 40 ist am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks 20b angebracht und über Verbindungsdrähte 41 elektrisch mit dem zweiten und dem dritten Verbindungsblock 30, 80 verbunden. Der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock 20b, 30, 80 werden von einer unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers 50 in der Lage so umschlossen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks 20b, 30, 80 freiliegend befinden. Die obere Hälfte desselben umgibt den Leuchtchip 40, wodurch sich eine Reflexionskappe ergibt. Mit dem transparenten Packungskörper 60 lassen sich der Leuchtchip 40 und die Verbindungsdrähte 41 in ihrer Lage halten, um einen optimalen Schutz zu gewähren.
  • Durch die oben erwähnte Gestaltung wird die leuchtende Wärmeenergie des Leuchtchips 40 durch den ersten Verbindungsblock 20a oder 20b unmittelbar nach unten [siehe Pfeile in der Zeichnung] weitergeleitet. Hierdurch ergeben sich ein kurzer Wärmeabführungsweg sowie eine große Wärmeübertragungsfläche. Daher kann die leuchtende Wärmeenergie schnell entfernt werden. Außerdem erhöhen sich der Lichtwandlungswirkungsgrad und die Arbeitsleistung. Darüber hinaus ist eine erhöhte Standzeit gewährleistet. Ferner werden der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock 20a oder 20b, 30, 80 von dem Positionierungs-/Packungskörper 50 in der Lage umschlossen, wobei ein erhöhter Umschließgrad durch die Ausbildung der Umhüllungsnut 21, 31, 81 erzielbar ist. Damit wird die gesamte Strukturfestigkeit gesteigert.
  • Bei der erfindungsgemäßen LED-Packungsanordnung werden der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock 20a oder 20b, 30, 80 von der unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers 50 in der Lage so umschlossen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks 20a oder 20b, 30, 80 freiliegend befinden. Hierdurch ergeben sich ein kurzer Wärmeabführungsweg sowie eine große Wärmeübertragungsfläche für den am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks 20a oder 20b angebrachten Leuchtchip 40. Auf diese Weise kann die leuchtende Wärmeenergie schnell entfernt werden. Außerdem wird die gesamte Strukturfestigkeit gesteigert. So kann die Wärmeabführleistung in erheblichem Maße erhöht werden, wobei die gesamte Strukturfestigkeit gesteigert wird.
  • Wird die oben erwähnte, eine erheblich erhöhte Wärmeabführleistung aufweisende LED-Packungsanordnung in einer mit einer Kühlungsanordnung versehenen Leiterplatte eingesetzt und dann zu einem LED-Balken hergestellt, wird dann die hohe Wärmeabführleistung nicht erzielt. Es wird dann auf 4A Bezug genommen, in der ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Balkens dargestellt ist. Dabei sind mehrere LED-Packungsanordnungen gemäß dem oben erwähnten ersten Ausführungsbeispiel auf einer Leiterplatte 70a vorgesehen.
  • Die Leiterplatte 70a weist eine Isolierträgerplatte 75 auf, auf der Schaltungen angeordnet sind. Die erzeugten Schaltungen sind den ersten und den zweiten Verbindungsblöcken 20a, 30 entsprechend so angeordnet, dass mehrere nicht von einer Lötmaske 76 abgedeckte, erste und zweite Verbindungsunterlagen 71a, 72 freiliegend ausgebildet sind. Gleichzeitig ist die Isolierträgerplatte 75 unten mit einer Mehrzahl von Kühlungsunterlagen 73 versehen, die nicht von der Lötmaske 76 abgedeckt werden. Zwischen der ersten Verbindungsunterlage 71a und der entsprechenden Kühlungsunterlage 73 ist eine Wärmeableitdurchgangsbohrung 74 ausgebildet.
  • Es wird dann auf 4B Bezug genommen, in der ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Balkens dargestellt ist. Dabei sind mehrere LED-Packungsanordnungen gemäß dem oben erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel auf einer Leiterplatte 70b vorgesehen.
  • Die Leiterplatte 70b weist eine Isolierträgerplatte 75 auf, auf der Schaltungen angeordnet sind. Die erzeugten Schaltungen sind dem dritten und dem zweiten Verbindungsblock 80, 30 entsprechend so angeordnet, dass mehrere nicht von einer Lötmaske 76 abgedeckte, erste und zweite Verbindungsunterlagen 71b, 72 freiliegend ausgebildet sind. Gleichzeitig ist die Isolierträgerplatte 75 unten mit einer Mehrzahl von Kühlungsunterlagen 73 versehen, die nicht von der Lötmaske 76 abgedeckt werden. Zwischen dem ersten Verbindungsblock 20b der LED-Packungsanordnung und der entsprechenden Kühlungsunterlage 73 ist eine Wärmeableitdurchgangsbohrung 74 ausgebildet.
  • Auf diese Weise wird die Wärmeenergie des leuchtenden Leuchtchips 40 durch den ersten Verbindungsblock 20a oder 20b, dann durch die Verbindungsunterlage 71a und die Wärmeableitdurchgangsbohrung 74 nach unten an die Kühlungsunterlage 73 der Leiterplatte 70a [oder unmittelbar durch die Wärmeableitdurchgangsbohrung 74 nach unten an die Kühlungsunterlage 73 der Leiterplatte 70b] weitergeleitet. Hierdurch ergeben sich ein kurzer Wärmeabführungsweg sowie eine große Wärmeübertragungsfläche. Daher kann die leuchtende Wärmeenergie schnell an eine externe Struktur [nicht gezeigt] weitergeleitet werden, an der die Leiterplatte 70a oder 70b angebracht ist. Außerdem wird eine hier nicht näher dargestellte Isolier-/Wärmeableitschicht auf die Kühlungsunterlage 73 aufgebracht, bevor die Leiterplatte 70a oder 70b an der externen Struktur angebracht ist. Die Isolier-/Wärmeableitschicht ist aus Isolier-/Wärmeableitkleber hergestellt.

Claims (16)

  1. LED-Packungsanordnung, aufweisend: einen ersten Verbindungsblock (20a); einen zweiten Verbindungsblock (30); einen Leuchtchip (40), der am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks (20a) angebracht und über Verbindungsdrähte (41) elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsblock (20a, 30) verbunden ist; einen Positionierungs-/Packungskörper (50), mit dem sich der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) in der Lage so umschließen lassen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks (20a, 30) freiliegend befinden; und einen transparenten Packungskörper (60), mit dem sich der Leuchtchip (40) und die Verbindungsdrähte (41) in ihrer Lage halten lassen, um einen optimalen Schutz zu gewähren.
  2. LED-Packungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) von einer unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers (50) in der Lage umschließbar sind, wobei die obere Hälfte desselben den Leuchtchip (40) so umgibt, dass sich eine Reflexionskappe ergibt.
  3. LED-Packungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) unten mit einer Umhüllungsnut (21, 31) versehen ist.
  4. LED-Balken, bei dem mehrere LED-Packungsanordnungen an der Oberfläche einer Leiterplatte (70a) angebracht sind, wobei die LED-Packungsanordnung aufweist: einen ersten Verbindungsblock (20a); einen zweiten Verbindungsblock (30); einen Leuchtchip (40), der am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks (20a) angebracht und über Verbindungsdrähte (41) elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsblock (20a, 30) verbunden ist; einen Positionierungs-/Packungskörper (50), mit dem sich der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) in der Lage so umschließen lassen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks (20a, 30) freiliegend befinden; und einen transparenten Packungskörper (60), mit dem sich der Leuchtchip (40) und die Verbindungsdrähte (41) in ihrer Lage halten lassen, um einen optimalen Schutz zu gewähren, wobei die Leiterplatte (70a) eine Isolierträgerplatte (75) aufweist, auf der Schaltungen angeordnet sind, und wobei die erzeugten Schaltungen den ersten und den zweiten Verbindungsblöcken (20a, 30) der LED-Packungsanordnung entsprechend so angeordnet sind, dass mehrere nicht von einer Lötmaske (76) abgedeckte, erste und zweite Verbindungsunterlagen (71a, 72) freiliegend ausgebildet sind, und wobei die Isolierträgerplatte (75) unten mit einer Mehrzahl von Kühlungsunterlagen (73) versehen ist, und wobei zwischen der ersten Verbindungsunterlage (71a) und der entsprechenden Kühlungsunterlage (73) eine Wärmeableitdurchgangsbohrung (74) ausgebildet ist.
  5. LED-Balken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) von einer unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers (50) in der Lage umschließbar sind, wobei die obere Hälfte desselben den Leuchtchip (40) so umgibt, dass sich eine Reflexionskappe ergibt.
  6. LED-Balken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) unten mit einer Umhüllungsnut (21, 31) versehen ist.
  7. LED-Balken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verbindungsblock (20a, 30) und die Kühlungsunterlagen (73) nicht von einer Lötmaske (76) abgedeckt werden und somit sich freiliegend befinden.
  8. LED-Balken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolier-/Wärmeableitschicht an der Oberfläche der Kühlungsunterlage (73) angeordnet ist.
  9. LED-Packungsanordnung, aufweisend: einen ersten Verbindungsblock (20b); einen zweiten Verbindungsblock (30); einen dritten Verbindungsblock (80); einen Leuchtchip (40), der am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks (20b) angebracht und über Verbindungsdrähte (41) elektrisch mit dem zweiten und dem dritten Verbindungsblock (30, 80) verbunden ist; einen Positionierungs-/Packungskörper (50), mit dem sich der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock (20b, 30, 80) in der Lage so umschließen lassen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks (20b, 30, 80) freiliegend befinden; und einen transparenten Packungskörper (60), mit dem sich der Leuchtchip (40) und die Verbindungsdrähte (41) in ihrer Lage halten lassen, um einen optimalen Schutz zu gewähren.
  10. LED-Packungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock (20b, 30, 80) von einer unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers (50) in der Lage umschließbar sind, wobei die obere Hälfte desselben den Leuchtchip (40) so umgibt, dass sich eine Reflexionskappe ergibt.
  11. LED-Packungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock (20b, 30, 80) unten mit einer Umhüllungsnut (21, 31, 81) versehen ist.
  12. LED-Balken, bei dem mehrere LED-Packungsanordnungen an der Oberfläche einer Leiterplatte (70b) angebracht sind, wobei die LED-Packungsanordnung aufweist: einen ersten Verbindungsblock (20b); einen zweiten Verbindungsblock (30); einen dritten Verbindungsblock (80); einen Leuchtchip (40), der am oberen Ende des ersten Verbindungsblocks (20b) angebracht und über Verbindungsdrähte (41) elektrisch mit dem zweiten und dem dritten Verbindungsblock (30, 80) verbunden ist; einen Positionierungs-/Packungskörper (50), mit dem sich der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock (20b, 30, 80) in der Lage so umschließen lassen, dass sich die unteren Flächen des ersten und des zweiten Verbindungsblocks (20b, 30, 80) freiliegend befinden; und einen transparenten Packungskörper (60), mit dem sich der Leuchtchip (40) und die Verbindungsdrähte (41) in ihrer Lage halten lassen, um einen optimalen Schutz zu gewähren, wobei die Leiterplatte (70b) eine Isolierträgerplatte (75) aufweist, auf der Schaltungen angeordnet sind, und wobei die erzeugten Schaltungen den dritten und den zweiten Verbindungsblöcken (80, 30) der LED-Packungsanordnung entsprechend so angeordnet sind, dass eine Mehrzahl von ersten und zweiten Verbindungsunterlagen (71b, 72) ausgebildet sind, und wobei die Isolierträgerplatte (75) unten mit einer Mehrzahl von Kühlungsunterlagen (73) versehen ist, und wobei zwischen dem ersten Verbindungsblock (20b) der LED-Packungsanordnung und der entsprechenden Kühlungsunterlage (73) eine Wärmeableitdurchgangsbohrung (74) ausgebildet ist.
  13. LED-Balken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock (20b, 30, 80) von einer unteren Hälfte des Positionierungs-/Packungskörpers (50) in der Lage umschließbar sind, wobei die obere Hälfte desselben den Leuchtchip (40) so umgibt, dass sich eine Reflexionskappe ergibt.
  14. LED-Balken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Verbindungsblock (20b, 30, 80) unten mit einer Umhüllungsnut (21, 31, 81) versehen ist.
  15. LED-Balken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verbindungsblock (20b, 30) und die Kühlungsunterlagen (73) nicht von einer Lötmaske (76) abgedeckt werden und somit sich freiliegend befinden.
  16. LED-Balken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolier-/Wärmeableitschicht an der Oberfläche der Kühlungsunterlage (73) angeordnet ist.
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