EP3123841A1 - Transluzente mit led bestückte platinen und/oder kühlkörper - Google Patents

Transluzente mit led bestückte platinen und/oder kühlkörper

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Publication number
EP3123841A1
EP3123841A1 EP15712345.6A EP15712345A EP3123841A1 EP 3123841 A1 EP3123841 A1 EP 3123841A1 EP 15712345 A EP15712345 A EP 15712345A EP 3123841 A1 EP3123841 A1 EP 3123841A1
Authority
EP
European Patent Office
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carrier body
ceramic
support body
leds
led
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15712345.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Heinrich
Anton Gschwändler
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Ceramtec GmbH
Original Assignee
Ceramtec GmbH
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Publication date
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Publication of EP3123841A1 publication Critical patent/EP3123841A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F21V29/86—Ceramics or glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the invention relates to a ceramic carrier body on whose surface single-sided or multi-sided sintered metallization regions are applied as conductor tracks and the carrier body is a circuit board, wherein on the carrier body at least one LED and optionally other electrical or electronic components are arranged, the connection elements are electrically connected to the conductor tracks ,
  • Such a carrier body is described in WO 2007107601 A1.
  • the invention has the object of developing a carrier body according to the preamble of claim 1 so that it emits the light of the LED ' s in all directions, in the high power range (from about 0.8 W per LED) can be used and a thermal conductivity greater than 10 W / mK.
  • Translucent glasses are not suitable as carrier bodies because their thermal conductivities are too low.
  • the ceramic support body is a translucent ceramic, it radiates the light from the LED 's in all directions from, is in the high power range used (from about 0.8 W per LED) and has a thermal conductivity greater than 10 W / mK.
  • the carrier body may be integrally connected to cooling fins or formed plate-shaped.
  • the carrier body is integrally connected with cooling fins, one speaks of a three-dimensional carrier body in contrast to a plate-shaped, two-dimensional carrier body.
  • the metallization regions preferably consist of silver-platinum.
  • the support body liquid cooled or is cooled by natural or forced convection is in a variant embodiment of the support body liquid cooled or is cooled by natural or forced convection.
  • cooling with heat pipes is advantageous.
  • a use according to the invention is characterized in that a translucent ceramic is used for a carrier body according to the invention.
  • the invention thus describes two- or three-dimensional ceramic carrier bodies, also called boards, based on translucent ceramic (also known as PERLUCOR). These can be metallized directly on one side or on several sides (eg with silver-platinum printed conductors in screen printing, with subsequent penetration). Subsequently, the equipment is fitted with electrical or electronic components or components, including LED ' s.
  • the boards may be liquid cooled or cooled by natural or forced convection.
  • FIG. 1 shows a carrier body 1 according to the invention made of a translucent, i. from a semi-transparent ceramic.
  • a carrier body 1 made of a translucent, i. from a semi-transparent ceramic.
  • one-sided sintered metallization regions 2 are applied as conductor tracks.
  • the support body 1 is thereby a circuit board, wherein on the support body 1 at least one LED 3 and optionally other electrical or electronic components are arranged.
  • the reference numeral 4 designates a plug which is connectable to external lead wires and which is electrically conductively connected to the metallization regions 2.
  • the heat generated by the LEDs is dissipated due to the extremely good thermal conductivity in the material of the carrier body and spread there.
  • the light of the LED ' s 3 is emitted in all spatial directions.

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen keramischen Trägerkörper (1) auf dessen Oberfläche einseitig oder mehrseitig versinterte Metallisierungsbereiche (2) als Leiterbahnen aufgebracht sind und der Trägerkörper (1) eine Platine ist, wobei auf dem Trägerkörper (1) zumindest eine LED (3) und gegebenfalls andere elektrische oder elektronische Bauelemente (4) angeordnet sind. Damit der Trägerkörper (1) das Licht der LED's (3) in allen Raumrichtungen abstrahlt, im Hochleistungsbereich (ab etwa 0,8 W pro LED) einsetzbar ist und eine Wärmeleitfähigkeit größer als 10 W/mK aufweist, wird vorgeschlagen, dass der keramische Trägerkörper (1) eine transluzente Keramik ist.

Description

TRANSLUZENTE MIT LED BESTÜCKTE PLATINEN UND/ODER KÜHLKÖRPER
Die Erfindung betrifft einen keramischen Trägerkörper auf dessen Oberfläche einseitig oder mehrseitig versinterte Metallisierungsbereiche als Leiterbahnen aufgebracht sind und der Trägerkörper eine Platine ist, wobei auf dem Trägerkörper zumindest eine LED und gegebenfalls andere elektrische oder elektronische Bauelemente angeordnet sind, deren Anschlusselemente mit den Leiterbahnen elektrisch verbunden sind.
Ein derartiger Trägerkörper ist in der WO 2007107601 A1 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trägerkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass er das Licht der LED's in allen Raumrichtungen abstrahlt, im Hochleistungsbereich (ab etwa 0,8 W pro LED) einsetzbar ist und eine Wärmeleitfähigkeit größer als 10 W/mK aufweist. Transluzente Gläser eignen sich nicht als Trägerkörper, da deren Wärmeleitfähigkeiten zu niedrig sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass der keramische Trägerkörper eine transluzente Keramik ist, strahlt er das Licht der LED's in allen Raumrichtungen ab, ist im Hochleistungsbereich (ab etwa 0,8 W pro LED) einsetzbar und weist eine Wärmeleitfähigkeit größer als 10 W/mK auf.
Transluzente Keramiken werden zum Beispiel beschrieben in DE 10 2013 226579 A. ln einer Ausführungsform kann der Trägerkörper einstückig mit Kühlrippen verbunden sein oder aber plattenformig ausgebildet sein. Wenn der Trägerkörper einstückig mit Kühlrippen verbunden ist, spricht man auch von einem dreidimensionalen Trägerkörper im Gegensatz zu einem plattenförmigen, zweidimensionalen Trägerkörper.
Bevorzugt bestehen die Metallisierungsbereiche aus Silber-Platin.
Zur Abführung der von den LED's erzeugten Wärme ist in einer Ausführungsvariante der Trägerkörper flüssigkeitsgekühlt oder wird über natürliche oder erzwungene Konvektion gekühlt. So ist zum Beispiel eine Kühlung mit Heatpipes vorteilhaft.
Eine erfindungsgemäße Verwendung zeichnet sich dadurch aus, dass eine transluzente Keramik für einen erfindungsgemäßen Trägerkörper verwendet wird.
Die Erfindung beschreibt somit zwei- oder dreidimensionale keramische Trägerkörper, auch Boards genannt, auf Basis transluzenter Keramik (auch bekannt unter der Bezeichnung PERLUCOR). Diese können direkt einseitig oder mehrseitig metallisiert werden (z.B. mit Silber-Piatin-Leiterbahnen im Siebdruck, mit nachfolgendem Einbrand). Anschließend erfolgt die Bestückung mit elektrischen oder elektronischen Komponenten oder Bauteilen, darunter LED's. Die Boards können flüssigkeitsgekühlt oder über natürliche oder erzwungene Konvektion gekühlt sein.
Diese Boards sind natürlich für jede Leistungsklasse von LED's verwendbar. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur weiter erläutert.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Trägerkörper 1 aus einer transluzenten, d.h. aus einer teiltransparenten Keramik. Auf der Oberfläche des Trägerkörpers 1 sind in dieser Ausführungsform einseitig versinterte Metallisierungsbereiche 2 als Leiterbahnen aufgebracht. Der Trägerkörper 1 ist dadurch eine Platine, wobei auf dem Trägerkörper 1 zumindest eine LED 3 und gegebenfalls andere elektrische oder elektronische Bauelemente angeordnet sind. Mit dem Bezugszeichen 4 ist ein Stecker bezeichnet, der mit externen Zuleitungsdrähten verbindbar ist und der mit den Metallisierungsbereichen 2 stromleitend verbunden ist.
Durch die versinterten Metallisierungsbereiche 2 wird die von den LED's erzeugte Wärme aufgrund der extrem guten thermischen Leitfähigkeit in das Material des Trägerkörpers abgeleitet und dort gespreizt.
Durch die Verwendung von transluzenter Keramik als Werkstoff für den Trägerkörper 1 wird das Licht der LED's 3 in alle Raumrichtungen abgestrahlt.

Claims

Ansprüche
1 ) Keramischer Trägerkörper (1 ) auf dessen Oberfläche einseitig oder mehrseitig versinterte Metallisierungsbereiche (2) als Leiterbahnen aufgebracht sind und der Trägerkörper (1 ) eine Platine ist, wobei auf dem Trägerkörper (1 ) zumindest eine LED (3) und gegebenfalls andere elektrische oder elektronische Bauelemente angeordnet sind, deren Anschlusselemente mit den Metallisierungsbereichen (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Trägerkörper (1 ) eine transluzente Keramik ist.
2) Trägerkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1 ) einstückig mit Kühlrippen verbunden ist oder der Trägerkörper plattenförmig ausgebildet ist.
3) Trägerkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungsbereiche (2) aus Silber-Platin bestehen.
4) Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1 ) flüssigkeitsgekühlt oder über natürliche oder erzwungene Konvektion gekühlt ist.
5) Verwendung einer transluzenten Keramik für einen Trägerkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
EP15712345.6A 2014-03-28 2015-03-24 Transluzente mit led bestückte platinen und/oder kühlkörper Withdrawn EP3123841A1 (de)

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DE102014205834 2014-03-28
PCT/EP2015/056278 WO2015144717A1 (de) 2014-03-28 2015-03-24 Transluzente mit led bestückte platinen und/oder kühlkörper

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EP3123841A1 true EP3123841A1 (de) 2017-02-01

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EP (1) EP3123841A1 (de)
DE (1) DE102015205332A1 (de)
TW (1) TW201601264A (de)
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