DE202011108919U1 - lighting device - Google Patents

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Abstract

Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Halbleiterlichtquellenanordnung (2) und einer Wärmesenke (1), auf der die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (2) fixiert ist und an der die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (2) thermisch gekoppelt ist, sowie mit einem Temperatursensor (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (1) aus elektrisch isolierendem Keramikmaterial besteht.Lighting device with at least one semiconductor light source arrangement (2) and a heat sink (1), on which the at least one semiconductor light source arrangement (2) is fixed and to which the at least one semiconductor light source arrangement (2) is thermally coupled, and with a temperature sensor (4), characterized that the heat sink (1) consists of electrically insulating ceramic material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1.

I. Stand der TechnikI. State of the art

Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der WO 2010/000160 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeugscheinwerfer mit einer Halbleiterlichtquellenanordnung, die auf der Oberfläche einer metallischen Wärmesenke montiert ist. Zusätzlich weist die Beleuchtungseinrichtung gemäß der WO 2010/000160 A1 einen Temperatursensor auf, der in einer Vertiefung in der Oberfläche der Wärmesenke neben der Halbleiterlichtquellenanordnung angeordnet und mittels Wärmeleitpaste thermisch an die metallische Wärmesenke gekoppelt ist.Such a lighting device is for example in the WO 2010/000160 A1 disclosed. This document describes a lighting device for vehicle headlights with a semiconductor light source assembly mounted on the surface of a metallic heat sink. In addition, the lighting device according to the WO 2010/000160 A1 a temperature sensor disposed in a recess in the surface of the heat sink adjacent to the semiconductor light source array and thermally coupled to the metallic heat sink by thermal paste.

II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung mit verbesserter Wärmesenke bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a lighting device with improved heat sink.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a lighting device with the features of claim 1. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung, die auf einer Wärmesenke fixiert ist, und einen Temperatursensor zur Temperaturüberwachung der Beleuchtungseinrichtung.The illumination device according to the invention has at least one semiconductor light source arrangement which is fixed on a heat sink, and a temperature sensor for monitoring the temperature of the illumination device.

Die Wärmesenke der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besteht aus elektrisch isolierender Keramik.The heat sink of the lighting device according to the invention consists of electrically insulating ceramic.

Dadurch können auf zusätzliche elektrische Isolierungen zwischen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und der Wärmesenke sowie zwischen dem Temperatursensor und der Wärmesenke verzichtet werden. Das wiederum erlaubt es, den Temperatursensor nahe an der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung zu platzieren und somit eine räumlich kompakte Anordnung der Beleuchtungseinrichtung zu verwirklichen.This makes it possible to dispense with additional electrical insulation between the at least one semiconductor light source arrangement and the heat sink and between the temperature sensor and the heat sink. This in turn makes it possible to place the temperature sensor close to the at least one semiconductor light source arrangement and thus to realize a spatially compact arrangement of the illumination device.

Die Wärmesenke der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besteht vorzugsweise aus elektrisch isolierenden Keramikmaterial mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid. Besonders bevorzugt ist hierbei Aluminiumnitridkeramik aufgrund ihrer besonders guten Wärmeleitfähigkeit.The heat sink of the lighting device according to the invention preferably consists of electrically insulating ceramic material with good thermal conductivity, such as aluminum nitride or aluminum oxide. Aluminum nitride ceramic is particularly preferred because of its particularly good thermal conductivity.

Vorteilhafterweise besitzt die Wärmesenke eine Vertiefung in ihrer Oberfläche oder eine Aussparung, in welcher der Temperatursensor angeordnet ist und vorzugsweise ist die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung derart angeordnet, dass sie die Vertiefung oder Aussparung überdeckt, um eine möglichst kompakte Anordnung der Beleuchtungseinrichtung zu gewährleisten. Der Temperatursensor kann dadurch in unmittelbarer Nähe der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung platziert werden und so die tatsächlich an der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung herrschende Betriebstemperatur messen.Advantageously, the heat sink has a recess in its surface or a recess in which the temperature sensor is arranged and preferably the at least one semiconductor light source arrangement is arranged such that it covers the recess or recess in order to ensure the most compact possible arrangement of the illumination device. The temperature sensor can thereby be placed in the immediate vicinity of the at least one semiconductor light source arrangement and thus measure the actual operating temperature prevailing at the at least one semiconductor light source arrangement.

Die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung ist vorzugsweise als Halbleiterchip ausgebildet. Der Halbleiterchip hat den Vorteil, dass er auf einfache Weise auf einer Oberfläche der Wärmesenke fixierbar und mit elektrische Leiterbahnen kontaktierbar ist. Beispielweise können Halbleiterchips mittels Klebstoff, Lot oder Sinterpasten auf der Oberfläche der Wärmesenke fixiert werden.The at least one semiconductor light source arrangement is preferably designed as a semiconductor chip. The semiconductor chip has the advantage that it can be fixed in a simple manner on a surface of the heat sink and can be contacted with electrical conductor tracks. For example, semiconductor chips can be fixed on the surface of the heat sink by means of adhesive, solder or sinter pastes.

Die Wärmesenke kann ferner als Substrat für die Halbleiterchips ausgebildet sein, auf dem die Schichten der Halbleiterchips mittels epitaktischer Verfahrenstechniken aufgebracht sind. Dadurch können Klebstoff, Lot, Schrauben und ähnliche Verbindungstechniken zwischen Wärmesenke und Halbleiterchips entfallen.The heat sink may further be formed as a substrate for the semiconductor chips, on which the layers of the semiconductor chips are applied by means of epitaxial process techniques. As a result, glue, solder, screws and similar connection techniques between heat sink and semiconductor chips can be omitted.

Auf der Wärmesenke der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorzugsweise elektrische Leiterbahnen angeordnet, die zur Kontaktierung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und des Temperatursensors dienen. Aufgrund der elektrisch isolierenden Eigenschaft des Keramikmaterials der Wärmesenke können diese elektrischen Leiterbahnen ohne Isolierung unmittelbar auf die Oberfläche der Wärmesenke aufgebracht werden. Dadurch wird der Aufbau der Beleuchtungseinrichtung weiter vereinfacht.On the heat sink of the illumination device according to the invention preferably electrical conductor tracks are arranged, which serve for contacting the at least one semiconductor light source arrangement and the temperature sensor. Due to the electrically insulating property of the ceramic material of the heat sink, these electrical conductor tracks can be applied directly to the surface of the heat sink without insulation. As a result, the structure of the lighting device is further simplified.

III. Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsIII. Description of the Preferred Embodiment

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung.The figure shows a cross section through a preferred embodiment of the illumination device according to the invention in a schematic representation.

Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt eine Wärmesenke 1 aus Aluminiumnitridkeramik und einen Leuchtdiodenchip 2, der mittels Klebstoff 3 auf einer ebenen Oberfläche 10 der Wärmesenke 1 fixiert ist. Die Wärmesenke 1 ist auf einer von der ebenen Oberfläche 10 abgewandten Seite mit zahlreichen Kühlrippen 11 ausgestattet. In einer Aussparung 12 der Wärmesenke 1 ist ein Temperatursensor 4 angeordnet. Der Temperatursensor 4 ist als elektrischer Widerstand (NTC) mit negativer Temperaturcharakteristik ausgebildet. Die Aussparung 12 für den NTC 4 ist in unmittelbarer Nähe des Leuchtdiodenchips 2 angeordnet und der Leuchtdiodenchip 2 überdeckt die Aussparung 12. In der Darstellung gemäß der Figur ist der Leuchtdiodenchip 2 über der Aussparung 12 angeordnet. Die Aussparung 12 ist über eine Öffnung in einer senkrecht zur Oberfläche 10 angeordneten Seitenwand der Wärmesenke 1 zugänglich. Auf der Oberfläche 10 der Wärmesenke sind metallische Leiterbahnen (nicht abgebildet) zur elektrischen Kontaktierung des Leuchtdiodenchips 2 und des NTC 4 angeordnet.The lighting device according to the preferred embodiment of the invention has a heat sink 1 made of aluminum nitride ceramic and a light-emitting diode chip 2 that by means of glue 3 on a flat surface 10 the heat sink 1 is fixed. The heat sink 1 is on one of the even surface 10 opposite side with numerous cooling fins 11 fitted. In a recess 12 the heat sink 1 is a temperature sensor 4 arranged. The temperature sensor 4 is designed as an electrical resistance (NTC) with a negative temperature characteristic. The recess 12 for the NTC 4 is in the immediate vicinity of the LED chip 2 arranged and the LED chip 2 covers the recess 12 , In the illustration according to the figure, the LED chip is 2 over the recess 12 arranged. The recess 12 is over an opening in a perpendicular to the surface 10 arranged side wall of the heat sink 1 accessible. On the surface 10 the heat sink are metallic conductor tracks (not shown) for electrical contacting of the LED chip 2 and the NTC 4 arranged.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel. Beispielsweise kann der Leuchtdiodenchip 2 statt mittels Klebstoff 3 auch mit Hilfe anderer Befestigungstechniken auf der Oberfläche 10 der Wärmesenke 1 fixiert sein. Hierfür eignen sich zum Beispiel Lot oder Sinterpaste oder Schrauben. Alternativ kann der Leuchtdiodenchip 2 auch mittels epitaktischer Verfahrenstechniken auf der Oberfläche 10 der Wärmesenke 1 aufgebracht sein. In diesem Fall dient die Wärmesenke 1 als Substrat für den Leuchtdiodenchip 2. Ferner kann als Material für die Wärmesenke anstelle von Aluminiumnitridkeramik auch Aluminiumoxidkeramik verwendet werden. Außerdem muss der Temperatursensor 4 nicht unbedingt in einer Aussparung bzw. einem Hohlraum 12 der Wärmesenke 1 untergebracht sein, sondern stattdessen kann der Temperatursensor 4 auch in einer Vertiefung in der äußeren Oberfläche der Wärmesenke 1 angeordnet sein. Weiterhin kann die vorgenannte Vertiefung so ausgebildet sein, dass sie von Leuchtdiodenchip 2 abgedeckt wird.The invention is not limited to the embodiment explained in more detail above. For example, the LED chip 2 instead of using glue 3 also with the help of other fastening techniques on the surface 10 the heat sink 1 be fixed. For this purpose, for example, solder or sintered paste or screws are suitable. Alternatively, the LED chip 2 also by means of epitaxial process techniques on the surface 10 the heat sink 1 be upset. In this case, the heat sink is used 1 as a substrate for the LED chip 2 , Further, as the material for the heat sink, instead of aluminum nitride ceramics, alumina ceramics may also be used. In addition, the temperature sensor must be 4 not necessarily in a recess or a cavity 12 the heat sink 1 be housed, but instead, the temperature sensor 4 also in a depression in the outer surface of the heat sink 1 be arranged. Furthermore, the aforementioned recess may be formed such that it of LED chip 2 is covered.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/000160 A1 [0002, 0002] WO 2010/000160 A1 [0002, 0002]

Claims (7)

Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Halbleiterlichtquellenanordnung (2) und einer Wärmesenke (1), auf der die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (2) fixiert ist und an der die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (2) thermisch gekoppelt ist, sowie mit einem Temperatursensor (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (1) aus elektrisch isolierendem Keramikmaterial besteht.Illumination device with at least one semiconductor light source arrangement ( 2 ) and a heat sink ( 1 ) on which the at least one semiconductor light source arrangement ( 2 ) and at which the at least one semiconductor light source arrangement ( 2 ) is thermally coupled, and with a temperature sensor ( 4 ), characterized in that the heat sink ( 1 ) consists of electrically insulating ceramic material. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das elektrisch isolierende Keramikmaterial Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid ist.Lighting device according to claim 1, wherein the electrically insulating ceramic material is aluminum nitride or aluminum oxide. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmesenke (1) eine Vertiefung in ihrer Oberfläche oder einen Aussparung (12) besitzt, in welcher der Temperatursensor (4) angeordnet.Lighting device according to claim 1 or 2, wherein the heat sink ( 1 ) a recess in its surface or a recess ( 12 ) in which the temperature sensor ( 4 ) arranged. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (2) die Vertiefung oder Aussparung (12) überdeckt.Lighting device according to claim 3, wherein the at least one semiconductor light source arrangement ( 2 ) the depression or recess ( 12 ) covered. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung (2) als Halbleiterchip ausgebildet ist, der auf einer Oberfläche (10) der Wärmesenke (1) angeordnet ist.Lighting device according to one of claims 1 to 4, wherein the at least one semiconductor light source arrangement ( 2 ) is formed as a semiconductor chip, which on a surface ( 10 ) of the heat sink ( 1 ) is arranged. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Wärmesenke (1) als Substrat für den mindestens einen Halbleiterchip (2) ausgebildet ist.Lighting device according to claim 5, wherein the heat sink ( 1 ) as a substrate for the at least one semiconductor chip ( 2 ) is trained. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei auf der Wärmesenke (1) elektrische Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung (2) oder des Temperatursensors (4) angeordnet sind.Lighting device according to one of claims 1 to 6, wherein on the heat sink ( 1 ) electrical conductor tracks for electrically contacting the at least one semiconductor light source arrangement ( 2 ) or the temperature sensor ( 4 ) are arranged.
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