WO2005034251A2 - Method for producing a light-conductive led body in at least two production steps - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a method for producing light-conductive LED bodies in at least two production steps, a first partial LED body (10) comprising at least one light-emitting chip (6) and at least two electrodes (1, 4) that are electrically connected to the chip, and a second partial LED body (20) surrounding the first at least in sections. The first inner partial LED body (10) is provided with at least one notch-type or channel-type recess (30, 40, 50, 60) or at least one shaft (70) in a region that is surrounded by the second, outer partial LED body (20) engaging in the rear thereof. Said recess (30, 40, 50, 60) or shaft (70) is located beneath a plane (7) which extends through the centre of gravity of the chip (6) and is oriented normally to the centre line (18) of the first partial LED body (10). The invention provides a method for producing light-conductive LED bodies, wherein the partial LED bodies are securely interconnected.
Description
Verfahren zum Herstellen eines lichtleitenden LED-Körpers in mindestens zwei Fertigungsstufen Process for producing a light-guiding LED body in at least two production stages
Beschreibung:Description:
Verfahren zum Herstellen von lichtleitenden LED-Körpern in mindestens zwei Fertigungsstufen, wobei ein erster LED-Teilkörper mindestens einen lichtemittierenden Chip und mindestens zwei - mit dem Chip elektrisch verbundene - Elektroden umfasst und wobei ein zweiter LED-Teilkörper den ersten zumindest bereichsweise umgibt.Method for producing light-guiding LED bodies in at least two production stages, wherein a first LED sub-body comprises at least one light-emitting chip and at least two electrodes - electrically connected to the chip - and a second LED sub-body surrounds the first at least in regions.
Aus der DE 101 63 116 ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Leuchtdioden bekannt. Der erste, innere LED-Teilkörper wird hier im zweiten, äußeren LED-Teilkörper mittels Kraftschluss, einer Klebeverbindung oder einer Kombination hieraus gehalten.Such a method for producing light-emitting diodes is known from DE 101 63 116. The first, inner partial LED body is held in the second, outer partial LED body by means of a force fit, an adhesive connection or a combination thereof.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von lichtleitenden LED-Körpern zu entwickeln, bei dem bei üblichen Leistungen der bekanntenThe present invention is based on the problem of developing a method for producing light-guiding LED bodies, in which, in the case of conventional performances, the known one
Spritz- oder Gießvorgänge die LED-Teilkörper sicher miteinander verbunden sind.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu ist der erste, innere LED-Teilkörper in einem Be- reich, der vom zweiten, äußeren LED-Teilkörper umgeben und hintergriffen wird, mit mindestens einer kerben- oder kanalartigen Ausnehmung oder mindestens einer Taille ausgestattet. Dabei liegt die Ausnehmung oder die Taille unterhalb einer Ebene, die durch den Schwerpunkt des Chips verläuft und normal zur Mittel- linie des ersten LED-Teilkörpers orientiert ist.Injection or casting processes the LED part body are securely connected. This problem is solved with the features of the main claim. For this purpose, the first, inner LED sub-body is equipped with at least one notch-like or channel-like recess or at least one waist in an area which is surrounded by the second, outer LED sub-body and is engaged behind. The recess or waist lies below a plane that runs through the center of gravity of the chip and is oriented normal to the center line of the first LED part body.
Das Verfahren ermöglicht eine formschlüssige, sichere Verbindung zwischen zwei in separaten Schritten, z.B. zeitlich und räumlich getrennt herstellbaren LED-Teilkörpern, wobei ein Teilkörper den anderen zumindest bereichsweise hintergreift. Der vorgesehene Hintergriff macht eine Demontage der Teilkörper unmöglich. Der an mindestens einem Teilkörper vorgesehene Hintergriff kann auch zur Montage zweier fertiger LED-Teilkörper verwendet werden.The method enables a positive, secure connection between two in separate steps, e.g. LED partial bodies that can be produced separately in terms of time and space, one partial body engaging behind the other at least in regions. The provided rear grip makes it impossible to disassemble the partial bodies. The rear grip provided on at least one partial body can also be used to assemble two finished LED partial bodies.
Das Verfahren ist auch auf Lumineszenzdioden mit mehreren Chips und Elektroden anwendbar.The method can also be used on luminescent diodes with multiple chips and electrodes.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von mehreren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.Further details of the invention emerge from the subclaims and the following description of several schematically illustrated exemplary embodiments.
Figur 1: LED in der Seitenansicht mit einer kanalartigen Kerbe in dem inneren LED-Teilkörper; Figur 2: Wie Figur 1, jedoch mit einer Kerbe mit halbrundem Querschnitt; Figur 3: Wie Figur 2, jedoch mit einer asymmetrischen Kerbe;
Figur 4 Wie Figur 2, jedoch mit umlaufender Taille; Figur 5 Draufsicht mit gerader kanalartiger Kerbe; Figur 6 Draufsicht mit gekrümmter Kerbe.Figure 1: LED in side view with a channel-like notch in the inner LED part body; Figure 2: Like Figure 1, but with a notch with a semicircular cross-section; Figure 3: Like Figure 2, but with an asymmetrical notch; Figure 4 Like Figure 2, but with a circumferential waist; Figure 5 plan view with a straight channel-like notch; Figure 6 top view with a curved notch.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine LED, deren lichtleitender Körper in mindestens zwei getrennten Fertigungsschritten beispielsweise spritzgusstechnisch hergestellt wird.FIGS. 1 to 6 show an LED, the light-conducting body of which is produced, for example, by injection molding in at least two separate production steps.
In einem ersten Schritt wird ein LED-Teilkörper (10) hergestellt. Letzterer hat beispielsweise eine geometrische Form, die im Wesentlichen aus drei übereinander angeordneten Geometriekörpern besteht. Der erste Geometriekörper ist ein kurzer, zumindest annähernd gerader Zylinder (11), der z.B. nach den Figuren 5 und 6 zwei ebene Abflachungen (14, 15) aufweist. Die Abflachungen (14, 15) sind hierbei parallel zur LED-Längsachse (18) und schließen untereinander einen rechten Winkel ein. Der zweite Geometriekörper ist ein auf der oberen Stirnfläche (13) des Zylinders (11) angeordneter Kegelstumpf (16) , der sich vom Zylin- der (11) weg verjüngt. Der dritte Geometriekörper ist eine Kalotte (17) bzw. eine fast halbkugelige Kappe, die auf der oberen, kleineren Stirnfläche des Kegelstumpfes positioniert ist. Die Mantellinie des Kegelstumpfes geht dabei tangential in die Kontur der Kalotte (17) über. Die obere Stirnfläche (13) des Zy- linders (11) ist größer als die untere Stirnfläche des Kegelstumpfes (16) . Die Mittellinien des Zylinders (11) und des Kegelstumpfes (16) liegen auf der LED-Mittellinie (18) .In a first step, a partial LED body (10) is produced. The latter has a geometric shape, for example, which essentially consists of three geometric bodies arranged one above the other. The first geometric body is a short, at least approximately straight cylinder (11), which e.g. 5 and 6 has two flat flats (14, 15). The flats (14, 15) are parallel to the LED longitudinal axis (18) and form a right angle with each other. The second geometrical body is a truncated cone (16) which is arranged on the upper end face (13) of the cylinder (11) and tapers away from the cylinder (11). The third geometric body is a spherical cap (17) or an almost hemispherical cap, which is positioned on the upper, smaller end face of the truncated cone. The surface line of the truncated cone merges tangentially into the contour of the calotte (17). The upper end face (13) of the cylinder (11) is larger than the lower end face of the truncated cone (16). The center lines of the cylinder (11) and the truncated cone (16) lie on the LED center line (18).
Der größere Stirnflächendurchmesser des Kegelstumpfes (16) misst im Ausführungsbeispiel ca. 5 mm. Er wird als Basisgröße bezeichnet. Die Verjüngung des Kegelstumpfes (16) beträgt z.B. 20% der Basisgröße. Die Gesamthöhe des LED-Teilkörpers (10) entspricht ca. 180% der Basisgröße. Die Höhe des Zylinders (11) , der als flanschartiger Kragen bezüglich seines Radius über den Kegel-
stumpf um ca. 10% der Basisgröße übersteht, isst ca. 30% der Basisgröße.The larger end face diameter of the truncated cone (16) measures approximately 5 mm in the exemplary embodiment. It is called the base size. The taper of the truncated cone (16) is, for example, 20% of the basic size. The total height of the LED part body (10) corresponds to approx. 180% of the basic size. The height of the cylinder (11), which is a flange-like collar with respect to its radius over the conical survives bluntly by approx. 10% of the basic size, eats approx. 30% of the basic size.
Der LED-Teilkörper (10) umgibt in der Regel die in einer Ebene liegenden elektrischen Anschlüsse (1, 4) , den lichtemittierenden Chip (6), einen Bonddraht (2) und eine Reflektorwanne (5) bzw. einen Pfosten. Die Reflektorwanne (5) oder der Pfosten ist z.B. Teil der Kathode (4) . In der Reflektorwanne (5) oder auf dem Pfosten sitzt der Chip (6). Der Chip (6) kontaktiert über den Bonddraht (2) die Anode (1) . Der Bonddraht (2) liegt dabei vorzugsweise in der Ebene, die von den Mittellinien der Elektroden (1, 4) aufgespannt wird. Die oberhalb des Chips liegende Zone transportiert das vom Chip (6) emittierte Licht möglichst verlustfrei zur Außenfläche des Teils (10) .The LED partial body (10) generally surrounds the electrical connections (1, 4) lying in one plane, the light-emitting chip (6), a bonding wire (2) and a reflector trough (5) or a post. The reflector pan (5) or the post is e.g. Part of the cathode (4). The chip (6) is located in the reflector trough (5) or on the post. The chip (6) contacts the anode (1) via the bonding wire (2). The bonding wire (2) preferably lies in the plane that is spanned by the center lines of the electrodes (1, 4). The zone above the chip transports the light emitted by the chip (6) to the outer surface of the part (10) with as little loss as possible.
Unterhalb einer durch den Schwerpunkt des Chips (6) verlaufenden Ebene (7) und oberhalb der oberen Stirnfläche (13) des kurzen Zylinders (11) befindet sich ein gerader, nutförmiger Kanal (30). Der Kanalgrund (31) liegt in einer Ebene, die parallel zur LED-Mittellinie (18) orientiert ist. Die Ebene ist z.B. um ca. 25% der Basisgröße von der Mittellinie (18) entfernt und ist ggf. zusätzlich parallel zu einer der optional am kurzen Zylinder (11) angeordneten Abflachungen (14, 15) . Die untere Seitenwand (32) des Kanals (30) liegt z.B. in der Stirnfläche (13). Die obere Seitenwand (33) ist von dieser beispielsweise um die zweifache minimale Kanaltiefe entfernt.A straight, groove-shaped channel (30) is located below a plane (7) running through the center of gravity of the chip (6) and above the upper end face (13) of the short cylinder (11). The channel base (31) lies in a plane which is oriented parallel to the LED center line (18). The level is e.g. 25% of the base size away from the center line (18) and is optionally also parallel to one of the flats (14, 15) optionally arranged on the short cylinder (11). The lower side wall (32) of the channel (30) lies e.g. in the end face (13). The upper side wall (33) is removed from this, for example, by twice the minimum channel depth.
In Figur 6 ist ein Kanal (40) dargestellt, dessen Grund (41) sichelförmig gekrümmt ist. Der Krümmungsradius des Grundes (41) ist hierbei größer als die halbe Basisgröße.FIG. 6 shows a channel (40), the base (41) of which is curved in a crescent shape. The radius of curvature of the base (41) is larger than half the base size.
Die Figur 2 zeigt einen Kanal (50) mit einem halbrunden Querschnitt. Die tiefste Stelle des Kanals (50) ist von der Mittel-
linie (18) z.B. 25% der Basisgröße entfernt. Die Breite des Kanals (50) entspricht der des Kanals (40) .FIG. 2 shows a channel (50) with a semicircular cross section. The deepest point of the channel (50) is from the middle line (18) eg 25% of the base size removed. The width of the channel (50) corresponds to that of the channel (40).
Nach Figur 3 ist der Kanal eine Kerbe (60) mit einem dreieckigen Querschnitt, wobei die obere Kerbenfläche (63) ein Teil eines Zylindermantels ist. Die andere Kerbenfläche (62) liegt in der Fläche (32) aus Figur 1.According to FIG. 3, the channel is a notch (60) with a triangular cross section, the upper notch surface (63) being part of a cylinder jacket. The other notch surface (62) lies in the surface (32) from FIG. 1.
Figur 4 zeigt einen LED-Teilkörper (10) , der eine rotationssym- metrische Taille (70) hat. Die Taille (70) hat einen dreieckigen Einzelquerschnitt, der sich im Wesentlichen aus einem Kreisbogen (74) und einer Geraden (73) zusammensetzt.FIG. 4 shows a partial LED body (10) which has a rotationally symmetrical waist (70). The waist (70) has a triangular individual cross section, which is composed essentially of an arc (74) and a straight line (73).
Der zweite LED-Teilkörper (20) umfasst den ersten LED-Teilkör- per (10) zumindest im Bereich der LED-Hauptlichtaustrittsflache . Im Ausführungsbeispiel besteht er aus einer Kombination aus einem geraden, langen Zylinder (21) und aus einem daran angeordneten abgestumpften Rotationsparaboloid (22). Die obere hier z.B. ebene Stirnfläche des abgestumpften Paraboloids (22), die normal zur Mittellinie (18) der Lumineszenzdiode ausgerichtet ist, bildet die Hauptlichtaustrittsflache (24) . Im Brennpunkt des Paraboloids (22), vgl. doppelstrichpunktierte Parabel (23), liegt der Chip (6) . Der Übergang zwischen dem langen Zylinder (31) und dem Paraboloid (22) liegt oberhalb der Ebene (7) . Der äußere LED-Teilkörper (20) umschließt hier den inneren Teilkörper (11) auf allen Seiten mit Ausnahme der unteren Stirnfläche (12) .The second partial LED body (20) comprises the first partial LED body (10) at least in the area of the main LED light exit surface. In the exemplary embodiment, it consists of a combination of a straight, long cylinder (21) and a truncated paraboloid of revolution (22) arranged thereon. The upper one here e.g. The main light exit surface (24) is formed by a flat end face of the truncated paraboloid (22), which is oriented normal to the center line (18) of the luminescence diode. At the focal point of the paraboloid (22), cf. double-dashed parabola (23), the chip (6). The transition between the long cylinder (31) and the paraboloid (22) lies above the plane (7). The outer LED partial body (20) encloses the inner partial body (11) on all sides with the exception of the lower end face (12).
Da der äußere LED-Teilkörper (20) um den anderen (10) in einer Spritzgussform umspritzt wird, entsteht bei der entsprechenden Werkstoffkombination eine verschmolzene Einheit ohne Gaseinschlüsse, bei der der zweite, später hinzugefügte Werkstoff (9) den anderen - schon formsteifen Werkstoff (8) - während der Erstarrungsphase zumindest in den Oberflächenbereichen anlöst.
Bei Werkstoffpaarungen die kein gegenseitiges Anlösen ermöglichen umgreift der Werkstoff (9) des äußeren Teilkörpers (20) den des inneren (10) kraft- und formschlüssig.Since the outer LED sub-body (20) is encapsulated around the other (10) in an injection mold, the corresponding material combination creates a fused unit without gas inclusions, in which the second material (9) added later is the other - already dimensionally rigid material ( 8) - Solves at least in the surface areas during the solidification phase. In the case of material pairings that do not allow mutual detachment, the material (9) of the outer partial body (20) engages with that of the inner (10) in a non-positive and positive manner.
Beide Teilkörper (10, 20) können z.B. auch aus dem selben Werk- stoff gefertigt sein.Both partial bodies (10, 20) can e.g. also be made from the same material.
Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Ausnehmung (30-70) und der jeweiligen Gegenkontur, sowie der Auswahl eines Werkstoffes (8, 9) mit ausreichender Elastizität, können die LED- Teilkörper (10, 20) auch separat voneinander gefertigt werden, um dann mit oder ohne Zuhilfenahme eines Klebstoffes verrastend zusammengesteckt zu werden.With a corresponding design of the recess (30-70) and the respective counter contour, as well as the selection of a material (8, 9) with sufficient elasticity, the LED partial bodies (10, 20) can also be manufactured separately from one another, in order then with or to be snapped together without the aid of an adhesive.
Auch der zweite, äußere LED-Teilkörper (20) kann als Hintergriff nutzbare Ausnehmungen und/oder Taillen aufweisen. Hierbei können diese Ausnehmungen und/oder Taillen sowohl nach innen - also zum inneren Teilkörper (10) hin - oder nach außen orientiert sein. Im letzteren Fall kann mit den derart entstandenen Hintergriffsmöglichkeiten die fertige LED in andere lichtleitende oder lichtabgebende Baugruppen eingesetzt werden.
The second, outer LED partial body (20) can also have recesses and / or waists that can be used as a grip. In this case, these recesses and / or waists can be oriented both inwards - ie towards the inner partial body (10) - or outwards. In the latter case, the resulting LED can be used in other light-guiding or light-emitting assemblies with the resulting possibilities of engagement.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Anschluss, Anode, Elektrode 2 Bonddraht , Aludraht 4 Anschluss, Kathode, Elektrode 5 Reflektorwanne, Pfosten 6 Chip 7 Ebene durch Chipschwerpunkt 8 Werkstoff für inneren LED-Teilkörper 9 Werkstoff für äußeren LED-Teilkörper1 connection, anode, electrode 2 bond wire, aluminum wire 4 connection, cathode, electrode 5 reflector trough, post 6 chip 7 plane through chip center of gravity 8 material for inner LED part body 9 material for outer LED part body
10 LED-Teilkörper, innen; Lumineszenzdiode, Diode10 LED partial bodies, inside; Luminescent diode, diode
11 Zylinder, flanschartiger Kragen 12 Stirnfläche, unten11 cylinders, flange-like collar 12 end face, below
13 Stirnfläche, oben 14, 15 Abflachungen13 end face, top 14, 15 flats
16 Kegelstumpf, Außenkontur16 truncated cone, outer contour
17 Kalotte 18 LED-Mittellinien, LED-Längsachsen17 calotte 18 LED center lines, LED longitudinal axes
20 LED-Teilkörper, außen20 LED partial bodies, outside
21 Zylinder, lang 22 Paraboloid, abgestumpft21 cylinders, long 22 paraboloid, blunted
23 Parabel, doppelstrichpunktiert23 parabola, double-dashed
24 Hauptlichtaustrittsflache, Stirnfläche zu (2224 main light exit surface, end face closed (22
30 Kanal, nutförmig, gerade30 channel, groove-shaped, straight
31 Kana1grund31 channel base
32 Seitenwand, unten32 side wall, bottom
33 Seitenwand, oben
Kanal, nutförmig, gekrümmt Kanalgrund, Teil eines Zylindermantels33 side wall, top Channel, groove-shaped, curved channel base, part of a cylinder jacket
Kanalchannel
Kerbe Seitenwand, unten Seitenwand, Teil eines ZylindermantelsNotch side wall, bottom side wall, part of a cylinder jacket
Taille gerade Querschnittskante kreisbogenförmige Querschnittskante
Waist straight cross-section edge circular cross-section edge
Claims
1. Verfahren zum Herstellen von lichtleitenden LED-Körpern in mindestens zwei Fertigungsstufen, wobei ein erster LED-Teil- körper mindestens einen lichtemittierenden Chip und mindestens zwei - mit dem Chip elektrisch verbundene - Elektroden umfasst und wobei ein zweiter LED-Teilkörper den ersten zumindest bereichsweise umgibt, dadurch gekennzeichnet,1. A method for producing light-guiding LED bodies in at least two production stages, a first LED sub-body comprising at least one light-emitting chip and at least two electrodes, which are electrically connected to the chip, and a second LED sub-body at least in some areas surrounds, characterized,
- dass der erste, innere LED-Teilkörper (10) in einem Bereich, der von dem zweiten, äußeren LED-Teilkörper (20) umgeben und hintergriffen wird, mit mindestens einer kerben- oder kanalartigen Ausnehmung (30 - 60) oder mindestens einer Taille (70) ausgestattet ist, wobei die Ausnehmung (30 - 60) oder die Taille (70) unterhalb einer Ebene (7) liegt, die durch den Schwerpunkt des Chips (6) verläuft und normal zur Mittellinie (18) des ersten LED-Teilkörpers (10) orientiert ist.- That the first, inner LED part body (10) in an area which is surrounded by the second, outer LED part body (20) and engages behind, with at least one notch or channel-like recess (30 - 60) or at least one waist (70) is equipped, the recess (30-60) or the waist (70) lying below a plane (7) which runs through the center of gravity of the chip (6) and normal to the center line (18) of the first LED partial body (10) is oriented.
2. Vorrichtung zur Herstellung nach dem Verfahren aus An- Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ausnehmung (30 - 70) mindestens eine Tiefe hat, die 5% des LED- Durchmessers im Bereich der Ebene (7) entspricht.2. Device for production according to the method of claim 1, characterized in that the cross section of the recess (30 - 70) has at least a depth which corresponds to 5% of the LED diameter in the area of the plane (7).
3. Vorrichtung zur Herstellung nach dem Verfahren aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (30 - 70 ] an oder oberhalb der unteren Stirnfläche (12) des LED-Teilkörpers (10) angeordnet ist. 3. A device for manufacturing according to the method of claim 1, characterized in that the recess (30 - 70) is arranged on or above the lower end face (12) of the LED part body (10).
4. Lichtleitender LED-Körper, der einen LED-Teilkörper mit einem lichtemittierenden Chip mit mindestens zwei - mit dem Chip elektrisch verbundene - Elektroden umfasst und wobei ein zweiter LED-Teilkörper den ersten zumindest bereichsweise umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, innere LED-Teilkörper (10) in einem Bereich, der von dem zweiten, äußeren LED-Teilkörper (20) umgeben und hintergriffen wird, mit mindestens einer kerben- oder kanalartigen Ausnehmung (30 - 60) oder mindestens ei- ner Taille (70) ausgestattet ist, wobei die Ausnehmung (30 - 60) oder die Taille (70) unterhalb einer Ebene (7) liegt, die durch den Schwerpunkt des Chips (6) verläuft und normal zur Mittellinie (18) des ersten LED-Teilkörpers (10) orientiert ist, und - dass der äußere LED-Teilkörper (20) mindestens eine nach außen hin orientierte Ausnehmung und/oder Taille aufweist. 4. Light-guiding LED body, which comprises a partial LED body with a light-emitting chip with at least two electrodes - electrically connected to the chip - and wherein a second partial LED body surrounds the first at least in regions, characterized in that the first, inner LED Partial body (10) in an area which is surrounded by the second, outer LED partial body (20) and engages behind, is equipped with at least one notch-like or channel-like recess (30-60) or at least one waist (70) , wherein the recess (30-60) or the waist (70) lies below a plane (7) which runs through the center of gravity of the chip (6) and is oriented normal to the center line (18) of the first LED sub-body (10) , and - that the outer partial LED body (20) has at least one outwardly oriented recess and / or waist.
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