WO2014079783A1 - Leuchtvorrichtung mit lichterzeugungseinheit und elektronikplatine auf träger - Google Patents

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WO2014079783A1
WO2014079783A1 PCT/EP2013/073965 EP2013073965W WO2014079783A1 WO 2014079783 A1 WO2014079783 A1 WO 2014079783A1 EP 2013073965 W EP2013073965 W EP 2013073965W WO 2014079783 A1 WO2014079783 A1 WO 2014079783A1
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WO
WIPO (PCT)
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carrier
liquid adhesive
light
electronic
lighting device
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/073965
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English (en)
French (fr)
Inventor
Guenter Hoetzl
Thomas Preuschl
Gerhard Holzapfel
Original Assignee
Osram Gmbh
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Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/021—Components thermally connected to metal substrates or heat-sinks by insert mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • 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

  • Lighting device with light generating unit and
  • the invention relates to a lighting device, comprising a good heat-conducting, for example metallic carrier, to which are attached: at least one
  • Light generating unit which has at least one semiconductor light source arranged on a substrate, and at least one with at least one electrical or electronic component mounted electronic circuit board.
  • the invention is particularly applicable to LED modules.
  • LEDs light-emitting diodes
  • Light generating unit is circumferentially surrounded by an annular, equipped electronic circuit board.
  • Electronic board carries electrical or electronic
  • Such a lighting device is for example as
  • the "PrevaLED Core” lighting device is available from Osram, where the light generating unit or its substrate (also referred to as “LED submount”) is thermally and mechanically bonded to a metal carrier via a liquid adhesive.
  • This metallic carrier can be a
  • Be light generating unit wherein circumferentially the electrical and / or electronic components are applied to the metal core board.
  • a carrier in the form of a metallic plate, on which carrier the electrical and / or electronic components are laminated on a separate board, for example with a base body of FR4.
  • a base body of FR4 for laminating the board are pre-cut double-sided Adhesive tapes used.
  • the LED submount is further attached to the carrier by means of a liquid adhesive.
  • a lighting device comprising a good thermal conductivity carrier, to which are attached: at least one light generating unit, the at least one arranged on a substrate
  • Liquid adhesive is attached to the carrier, and at least one with at least one electrical and / or
  • Light generating unit and the electronic board can be applied in a common process step.
  • Manufacturing costs can be further reduced by the fact that the liquid adhesive or both for the Light generating unit as well as for the electronic board can be applied in a common step or can.
  • a change of the liquid adhesive or both for the Light generating unit as well as for the electronic board can be applied in a common step or can.
  • Preparations are made, e.g. in contrast to pre-cut adhesive tapes whose patterns need to be changed, etc.
  • thermal conductivity carrier Under a good thermal conductivity carrier can be understood in particular a carrier whose thermal conductivity
  • the good thermal conductivity carrier may in particular be a solid material carrier.
  • the support may in particular be a metallic support, e.g. made of aluminum, copper or steel, which is inexpensive to produce.
  • the carrier may e.g. also be a ceramic carrier, e.g. from one
  • the carrier may also be a plate-shaped carrier, to whose
  • Backside e.g. on a support, e.g. on a heat sink, can be attached.
  • the at least one light-generating unit may also be referred to as a "light engine.”
  • the substrate of the light-generating unit may also be referred to as a "light engine.”
  • Light generation unit also referred to as “submount,” may consist in particular of electrically insulating but thermally highly conductive ceramics, for example of AlN
  • Semiconductor light source at least one light emitting diode.
  • a color may be monochrome (e.g., red, green, blue, etc.) or multichrome (e.g., white). This can also be done by the at least one
  • LED emitted light is an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED).
  • Light emitting diodes can produce a mixed light; eg a white one Mixed light.
  • the at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor
  • the phosphor may alternatively or additionally be arranged away from the light-emitting diode
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip.
  • at least one LED chip can be mounted on a common (in the case of several LED chips) substrate (the submount).
  • the at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, e.g. at least one Fresnel lens, collimator, and so on.
  • OLEDs organic LEDs
  • Semiconductor light source e.g. have at least one diode laser.
  • the at least one electrical or electronic component may in particular form at least part of a driver for operating the at least one semiconductor light source.
  • the electronic board may therefore have a driver or control electronics for the at least one
  • the attachment of the at least one light-generating unit and the at least one electronic board to the carrier thus takes place by means of a substance conclusion.
  • the lighting device may in particular have (in plan view) a circular, oval or angular basic shape, but is not limited thereto. It is particularly preferred if the at least one light-generating unit is surrounded by the at least one electronic board. In particular, exactly one light generating unit may be present, which is surrounded partially or completely by an electronic circuit board is. In particular, in the case of a circular lighting device, the electronic circuit board may be annular.
  • the at least one light-generating unit and / or the at least one electronic board may be of one, possibly
  • Light generating unit is covered by a lid, this is in particular at least partially transparent to the light emitted from the at least one semiconductor light source, e.g. transparent or translucent (opaque).
  • a lid this is in particular at least partially transparent to the light emitted from the at least one semiconductor light source, e.g. transparent or translucent (opaque).
  • the electronic board may have a body of FR material, e.g. FR4, or CEM material. It is an embodiment that the at least one
  • Light generating unit e.g., its substrate
  • At least one electronic board are attached by means of a same liquid adhesive to the carrier.
  • the liquid adhesive has a thermal conductivity of at least 2 W / (m-K). This allows a particularly low thermal resistance.
  • the electronic board is attached only part of the surface by means of the liquid adhesive to the carrier. This gives the advantage that liquid adhesive can be saved.
  • Component is not attached by means of the liquid adhesive to the carrier or is free of it. This results in the Advantage that a targeted good thermal connection
  • electronic component be a temperature sensor, e.g. an NTC. Also, preferably hot or much waste heat
  • an electrical or electronic device not thermally coupled to the carrier by the liquid adhesive may be a low heating but temperature sensitive device, e.g. one
  • the fact that the electronic board is attached to the carrier in a region of at least one specific electrical or electronic component by means of the liquid adhesive may in particular include the case that the electronic circuit board is connected to the carrier underneath the at least one specific component, ie below this component a e.g. Layer of liquid adhesive is located.
  • Electronic circuit board is spaced in a non-attached by means of the liquid adhesive to the carrier area of the carrier. This allows even better thermal decoupling from the carrier. The corresponding gap can become
  • the electronic board has at least one lead filled with the liquid adhesive in the region of at least one electrical or electronic component. This may be achieved, for example, by pressing or placing the electronic circuit board in the region of the at least one feedthrough, as a result of which the liquid adhesive is pushed up through the at least one feedthrough.
  • the liquid adhesive also contacts the at least one implementation associated with at least one component. This can be achieved, for example, by the fact that at least one bushing below the respective component manages and / or at least one implementation next to the respective component manages and the liquid adhesive is then pushed through the at least one implementation and following the top side of the
  • Electronics board expands to the device, e.g.
  • This embodiment has due to the direct
  • the lighting device is a lighting module, in the case of light-emitting diodes as
  • LED module Semiconductor light sources also called LED module.
  • the lighting device may be a lamp or light.
  • Producing a lighting device having at least the following steps: (i) providing a good thermal conductivity carrier, (ii) dispensing liquid adhesive onto the carrier, (iii) applying at least one substrate equipped with at least one semiconductor light source to a part of the liquid adhesive and (iv)
  • Applying the electronic board comprises applying such that the liquid adhesive is located below at least one electrical or electronic component and a portion of the electronic board below at least one other electrical or electronic component is free of the liquid adhesive.
  • steps (iii) and (iv) can be done for a quick and inexpensive production in one step.
  • Fig.l shows a sectional view in side view
  • Light module in exploded view before merging of carrier, light generating unit and electronic board;
  • FIG. 2 shows a sectional side view of the merged light module of Fig.l
  • FIG. 6 shows the detail from FIG. 5 in one
  • FIG. 7 shows an enlarged one in comparison to FIG.
  • Fig.l shows a lighting device in the form of an LED module 1 as an exploded view of an assembly.
  • 2 shows the LED module 1 in an assembled state.
  • the LED module 1 has here in plan view a circular basic shape.
  • the LED module 1 has a good thermal conductivity carrier 2 in the form of a circular disk or plate.
  • the carrier 2 is in particular a solid material body, e.g. made of aluminium.
  • On a top 3 of the previously provided carrier 2 is a thermally conductive liquid adhesive 4 with a
  • the carrier 2 may be secured to a backing with its back, e.g. at one
  • Light generating unit 5 has an electrically insulating, but thermally highly conductive substrate 7 of A1203, A1N or other ceramics, or from a metal core board with associated dielectric.
  • the substrate 7 is with its back on the carrier 2 and the liquid adhesive. 4 placed on the front and are one or more semiconductor light sources in the form of light-emitting diodes 8,
  • Light generating unit 5 is centrally on the carrier. 2
  • the electronic board 6 has an annular base 9, e.g. from FR4 or CEM, which is placed on the underside of the carrier 2 and the liquid adhesive 4 and
  • the components 10, 11 are part of a driver or control electronics for operating the light-emitting diodes 8.
  • the component 10 represents here a component for which a good thermal connection to the carrier 2 is advantageous.
  • the device 10 may for example be a temperature sensor, in particular NTC, which may be e.g. the temperature of the carrier 2, and thus indirectly also a temperature of the LEDs 8, for example for
  • the component 11 may for example be a component which itself generates little waste heat, but is temperature-sensitive and therefore should preferably be thermally decoupled from the carrier 2.
  • the device 11 may for example be an electrolytic capacitor.
  • Electronics board 6 surrounds the light generating unit 5 circumferentially, so that the light generating unit 5 can protrude through the ring opening 12 of the electronic board 6.
  • FIG. 3 shows a sectional side view of an exploded view of a section of the LED module 1 in a region of the electronic circuit board 6.
  • FIG. 4 shows the FIG
  • the electronic board 6 has been placed here analogous to Fig.l and Fig.2 on the liquid adhesive 4.
  • the liquid adhesive 4 is compressed to a thin layer and then cured.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show, as a sectional side view, a detail of the LED module 1 in another area of the electronic circuit board 6 analogously to FIG.
  • the electronic board 6 has several in this cutout in the region of the device 10 (i.e., here: below and shortly adjacent to a bearing surface of the device 10)
  • Has bushings 13 also referred to as 'vias'
  • the liquid adhesive 4 is pushed up through the passage 13.
  • Component 10 existing bushings 13 may be the same
  • Liquid adhesive 4 thereby contact an underside of the device 10.
  • the liquid adhesive 4 is pressed through it and spreads on the upper side of the main body 9 up to the following
  • FIG. 7 shows an enlarged one in comparison to FIG.
  • the electronic board 6 is not full-surface, but only partially by means of
  • Liquid adhesive 4 connected to the carrier 2.
  • Cohesive connection comprises in particular areas below components 10, which are to be thermally coupled to the carrier 2. At areas below the
  • the device 11 is in a free area of the liquid adhesive 4 or above the gap 14.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Leuchtvorrichtung mit Lichterzeugungseinheit und Elektronikplatine auf Träger Die Leuchtvorrichtung (1) weist einen gut wärmeleitfähigen Träger (2) auf, an welchem angebracht sind: mindestens eine Lichterzeugungseinheit (5), die mindestens eine an einem Substrat (7) angeordnete Halbleiterlichtquelle (8) aufweist und die mittels eines Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht ist, und mindestens eine mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement (10, 11) bestückte Elektronikplatine (6), wobei auch die mindestens eine Elektronikplatine (6) mittels eines Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht ist. Ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines gut wärmeleitfähigen Trägers (2), Dispensieren von Flüssigkleber (4) auf den Träger (2), Aufbringen mindestens eines mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (8) bestückten Substrats (7) auf einen Teil des Flüssigklebers (4) und Aufbringen mindestens einer mit mindestens einem elektrischen oder elektronischen Bauelement (10, 11) bestückten Elektronikplatine (6) auf einen anderen Teil des Flüssigklebers (4). Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LED-Module.

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung mit Lichterzeugungseinheit und
Elektronikplatine auf Träger
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen gut wärmeleitenden, beispielsweise metallischen Träger, an welchem angebracht sind: mindestens eine
Lichterzeugungseinheit, die mindestens eine an einem Substrat angeordnete Halbleiterlichtquelle aufweist, und mindestens eine mit mindestens einem elektrischen oder elektronischen Bauelement bestückte Elektronikplatine. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LED-Module. Es sind Leuchtvorrichtungen der betreffenden Art bekannt, bei denen eine mit Leuchtdioden (LEDs) bestückte
Lichterzeugungseinheit umlaufend von einer ringförmigen, bestückten Elektronikplatine umgeben ist. Die
Elektronikplatine trägt elektrische oder elektronische
Bauelemente eines Treibers zum Betreiben der LEDs. Eine solche Leuchtvorrichtung ist beispielsweise als
Leuchtvorrichtung vom Typ „PrevaLED Core" von der Fa. Osram erhältlich . Dabei wird die Lichterzeugungseinheit bzw. deren Substrat (das auch als „LED-Submount" bezeichnet wird) über einen Flüssigkleber thermisch und mechanisch an einen metallischen Träger angebunden. Dieser metallische Träger kann eine
Metallkernplatine mit einer Freifräsung für die
Lichterzeugungseinheit sein, wobei umlaufend die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente auf der Metallkernplatine aufgebracht sind.
Alternativ mag ein Träger in Form einer metallischen Platte vorliegen, auf welchem Träger die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente über eine separate Platine, z.B. mit einem Grundkörper aus FR4, auflaminiert ist. Für das Auflaminieren der Platine werden vorgestanzte doppelseitige Klebebänder verwendet. Das LED-Submount wird weiterhin mittels eines Flüssigklebers an dem Träger befestigt.
Nachteilig sind für beide Bauformen hohe Kosten für die freigefräste Metallkernplatine bzw. für das vorgestanzte doppelseitige Klebeband.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur preiswerteren Anbindung einer Lichterzeugungseinheit und einer Elektronikplatine an einen gut wärmeleitfähigen Träger bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen gut wärmeleitfähigen Träger, an welchem angebracht sind: mindestens eine Lichterzeugungseinheit, die mindestens eine an einem Substrat angeordnete
Halbleiterlichtquelle aufweist und die mittels eines
Flüssigklebers an dem Träger angebracht ist, und mindestens eine mit mindestens einem elektrischen und/oder
elektronischen Bauelement bestückte Platine oder Leiterplatte („Elektronikplatine"), wobei auch die mindestens eine
Elektronikplatine mittels eines Flüssigklebers an dem Träger angebracht ist. Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass weder teure freigefräste Metallkernplatinen noch teure vorgestanzte doppelseitige Kleber notwendig sind. Vielmehr kommt
kostengünstiger Flüssigkleber zum Einsatz. Herstellungskosten können weiter reduziert werden, indem die
Lichterzeugungseinheit und die Elektronikplatine in einem gemeinsamen Prozessschritt aufgebracht werden können.
Herstellungskosten können zudem noch weiter dadurch reduziert werden, dass der oder die Flüssigkleber sowohl für die Lichterzeugungseinheit als auch für die Elektronikplatine in einem gemeinsamen Arbeitsschritt aufgebracht werden kann bzw. können. Darüber hinaus kann eine Änderung des
Aufbringungsmusters des Flüssigklebers ohne weitere
Vorbereitungen vorgenommen werden, z.B. im Gegensatz zu vorgestanzten Klebebändern, deren Schnittmuster geändert werden müssen, usw.
Unter einem gut wärmeleitfähigen Träger kann insbesondere ein Träger verstanden werden, dessen Wärmeleitfähigkeit
mindestens 10 W/(m-K) beträgt, insbesondere mindestens 100 W/ (m-K) . Der gut wärmeleitfähige Träger mag insbesondere ein Vollmaterialträger sein. Der Träger mag insbesondere ein metallischer Träger sein, z.B. aus Aluminium, Kupfer oder Stahl, welcher preiswert herstellbar ist. Der Träger mag aber z.B. auch ein Keramikträger sein, z.B. aus einer
Hochtemperaturkeramik wie S13N4, A1N, SiC, BN usw. Der Träger mag ferner ein plattenförmiger Träger sein, an dessen
Oberseite die Lichterzeugungseinheit und die
Elektronikplatine angebracht sind und welcher mit seiner
Rückseite z.B. an einer Auflage, z.B. an einem Kühlkörper, angebracht werden kann.
Die mindestens eine Lichterzeugungseinheit mag auch als eine „Light Engine" bezeichnet werden. Das Substrat der
Lichterzeugungseinheit, auch als „Submount" bezeichnet, mag insbesondere aus elektrisch isolierender, aber thermisch sehr gut leitfähiger Keramik bestehen, z.B. aus A1N. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei
Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen
Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere
Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten
(Konversions-LED) . Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein
("Remote Phosphor") . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Insbesondere mindestens ein LED-Chip kann auf einem (bei mehreren LED- Chips) gemeinsamen Substrat (dem Submount) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen
Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs ) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen . Das mindestens eine elektrische oder elektronische Bauelement mag insbesondere zumindest einen Teil eines Treibers zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bilden. Die Elektronikplatine mag also insbesondere einen Treiber oder eine Steuerelektronik für die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle aufweisen.
Die Anbringung der mindestens einen Lichterzeugungseinheit und der mindestens einen Elektronikplatine an dem Träger erfolgt also mittels eines StoffSchlusses .
Die Leuchtvorrichtung mag insbesondere eine (in Draufsicht) kreisrunde, ovale oder eckige Grundform aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es wird insbesondere bevorzugt, wenn die mindestens eine Lichterzeugungseinheit von der mindestens einen Elektronikplatine umgeben ist. Insbesondere mag genau eine Lichterzeugungseinheit vorliegen, welche teilweise oder vollständig umlaufend von einer Elektronikplatine umgeben ist. Insbesondere für den Fall einer kreisrunden Leuchtvorrichtung mag die Elektronikplatine ringförmig sein.
Die mindestens eine Lichterzeugungseinheit und/oder die mindestens eine Elektronikplatine mögen von einem, ggf.
jeweiligen Deckel abgedeckt sein. Falls auch die
Lichterzeugungseinheit von einem Deckel abgedeckt ist, ist dieser insbesondere zumindest teilweise für das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgegebene Licht durchlässig, z.B. transparent oder transluzent (opak).
Die Elektronikplatine mag beispielsweise einen Grundkörper aus FR-Material, z.B. FR4, oder CEM-Material aufweisen. Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine
Lichterzeugungseinheit (z.B. deren Substrat) und die
mindestens eine Elektronikplatine mittels eines gleichen Flüssigklebers an dem Träger angebracht sind. Dies
vereinfacht eine Herstellung. Jedoch können grundsätzlich auch andere Flüssigkleber für Lichterzeugungseinheit und Elektronikplatine verwendet werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Flüssigkleber eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 2 W/(m-K) aufweist. Dies ermöglicht einen besonders geringen Wärmewiderstand.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Elektronikplatine nur teilflächig mittels des Flüssigklebers an dem Träger angebracht ist. Dies ergibt den Vorteil, dass Flüssigkleber eingespart werden kann.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Elektronikplatine in einem Bereich mindestens eines bestimmten elektrischen oder elektronischen Bauelements mittels des Flüssigklebers an dem Träger angebracht ist und in einem Bereich mindestens eines anderen bestimmten elektrischen oder elektronischen
Bauelements nicht mittels des Flüssigklebers an dem Träger angebracht ist bzw. frei davon ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine gezielte gute thermische Anbindung
bestimmter Bauelemente an den Träger möglich ist, während andere Bauelemente eine geringere thermische Anbindung, ggf. sogar eine gezielte thermische Abkopplung von dem Träger, erfahren .
Insbesondere können so spezielle Wärmepfade geschaffen werden, um bestimmte Bauelemente besser an den Träger
anzubinden. Beispielsweise mag ein durch den Flüssigkleber thermisch an den Träger angelenktes elektrisches oder
elektronisches Bauelement ein Temperaturfühler sein, z.B. ein NTC. Auch können vorzugsweise heiße bzw. viel Abwärme
erzeugende Bauelemente durch den Flüssigkeitskleber an den Träger verbessert thermisch angelenkt bzw. verbunden sein. Ein nicht durch den Flüssigkleber thermisch an den Träger angelenktes elektrisches oder elektronisches Bauelement mag beispielsweise ein sich selbst wenig erwärmendes, aber temperaturempfindliches Bauelement sein, z.B. ein
Elektrolytkondensator .
Dass die Elektronikplatine in einem Bereich mindestens eines bestimmten elektrischen oder elektronischen Bauelements mittels des Flüssigklebers an dem Träger angebracht ist mag insbesondere den Fall umfassen, dass die Elektronikplatine unterhalb des mindestens einen bestimmten Bauelements mit dem Träger verbunden ist, sich also unterhalb dieses Bauelements eine z.B. Schicht des Flüssigklebers befindet.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die
Elektronikplatine in einem nicht mittels des Flüssigklebers an dem Träger angebrachten Bereich von dem Träger beabstandet ist. Dies ermöglicht eine noch bessere thermische Abkopplung von dem Träger. Der entsprechende Spalt kann sich
beispielsweise aus der Höhe des an anderer Stelle zwischen der Elektronikplatine und dem Träger befindlichen
Flüssigkleber ergeben. Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Elektronikplatine im Bereich mindestens eines elektrischen oder elektronischen Bauelements mindestens eine mit dem Flüssigkleber gefüllte Durchführung aufweist. Dies mag beispielsweise durch ein Aufdrücken oder Aufsetzen der Elektronikplatine im Bereich der mindestens einen Durchführung erreicht werden, wodurch der Flüssigkleber durch die mindestens eine Durchführung hochgedrückt wird.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Flüssigkleber auch das der mindestens einen Durchführung zugeordnete mindestens eine Bauelement kontaktiert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass mindestens eine Durchführung unterhalb des jeweiligen Bauteils auskommt und/oder mindestens eine Durchführung neben dem jeweiligen Bauteil auskommt und der Flüssigkleber dann durch die mindestens eine Durchführung hindurchgedrückt wird und sich folgend oberseitig der
Elektronikplatine bis zu dem Bauelement ausdehnt, z.B.
fließt. Diese Ausgestaltung weist aufgrund der direkten
Kontaktierung des Flüssigklebers mit dem mindestens einen Bauelement eine besonders gute Wärmeleitung zwischen dem mindestens einen Bauelement und dem Träger auf.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung ein Leuchtmodul ist, für den Fall von Leuchtdioden als
Halbleiterlichtquellen auch als LED-Modul bezeichnet.
Alternativ mag die Leuchtvorrichtung eine Lampe oder Leuchte sein .
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum
Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: (i) Bereitstellen eines gut wärmeleitfähigen Trägers, (ii) Dispensieren von Flüssigkleber auf den Träger, (iii) Aufbringen mindestens eines mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückten Substrats auf einen Teil des Flüssigklebers und (iv)
Aufbringen mindestens einer mit mindestens einem elektrischen oder elektronischen Bauelement bestückten Elektronikplatine auf einen anderen Teil des Flüssigklebers. Das Verfahren mag analog zu der Leuchtvorrichtung ausgebildet sein und die gleichen Vorteile aufweisen. So ist es eine Ausgestaltung, dass der Schritt des
Aufbringens der Elektronikplatine ein Aufbringen derart umfasst, dass sich der Flüssigkleber unterhalb zumindest eines elektrischen oder elektronischen Bauelements befindet und ein Bereich der Elektronikplatine unterhalb zumindest eines anderen elektrischen oder elektronischen Bauelements frei von dem Flüssigkleber ist.
Die Schritte (iii) und (iv) können für eine schnelle und preisgünstige Fertigung in einem Arbeitsschritt erfolgen.
Das Aufbringen in den Schritten (iii) und (iv) kann
beispielsweise durch ein Aufpressen oder Aufdrücken erfolgen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein
Leuchtmodul in Explosionsansicht vor einer Zusammenführung von Träger, Lichterzeugungseinheit und Elektronikplatine;
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht das zusammengeführte Leuchtmodul aus Fig.l;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen
Ausschnitt des Leuchtmoduls im Bereich der
Elektronikplatine in Explosionsdarstellung analog zu Fig .1 ; Fig.4 zeigt den Ausschnitt aus Fig.3 in einem zusammengeführten Zustand von Elektronikplatine und Träger;
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen
Ausschnitt des Leuchtmoduls in einem anderen
Bereich der Elektronikplatine in
Explosionsdarstellung analog zu Fig.l;
Fig.6 zeigt den Ausschnitt aus Fig.5 in einem
zusammengeführten Zustand von Elektronikplatine und Träger; und
Fig.7 zeigt einen im Vergleich zu Fig.6 vergrößerten
Ausschnitt des Leuchtmoduls.
Fig.l zeigt eine Leuchtvorrichtung in Form eines LED-Moduls 1 als Explosionsdarstellung vor einem Zusammenbau. Fig.2 zeigt das LED-Modul 1 in einem zusammengebauten Zustand. Das LED- Modul 1 weist hier in Draufsicht eine kreisrunde Grundform auf . Das LED-Modul 1 weist einen gut wärmeleitfähigen Träger 2 in Form einer kreisrunden Scheibe oder Platte auf. Der Träger 2 ist insbesondere ein Vollmaterialkörper, z.B. aus Aluminium. An einer Oberseite 3 des zuvor bereitgestellten Trägers 2 ist ein thermisch leitfähiger Flüssigkleber 4 mit einer
Wärmeleitfähigkeit von mindestens 2 W/(m-K) aufdispensiert worden. Der Träger 2 mag beispielsweise mit seiner Rückseite an einer Unterlage befestigt werden, z.B. an einem
Kühlkörper, an einer Wand usw. Folgend werden, wie durch die Pfeile angedeutet, eine
Lichterzeugungseinheit 5 und eine Elektronikplatine 6 auf den Flüssigkleber 4 aufgebracht, insbesondere aufgedrückt, und so mit dem Träger 2 stoffschlüssig verbunden. Die
Lichterzeugungseinheit 5 weist ein elektrisch isolierendes, aber thermisch gut leitfähiges Substrat 7 aus A1203, A1N oder anderen Keramiken auf, oder auch aus einer Metallkernplatine mit dazugehörigem Dielektrikum. Das Substrat 7 wird mit seiner Rückseite auf den Träger 2 bzw. den Flüssigkleber 4 aufgesetzt, und an dessen Vorderseite sind eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden 8,
insbesondere LED-Chips, angeordnet. Die
Lichterzeugungseinheit 5 ist zentral auf dem Träger 2
aufgesetzt.
Die Elektronikplatine 6 weist einen ringförmigen Grundkörper 9, z.B. aus FR4 oder CEM, auf, welcher unterseitig auf den Träger 2 bzw. den Flüssigkleber 4 aufgesetzt wird und
vorderseitig mehrere elektrische und/oder elektronische
Bauelemente 10, 11 aufweist. Die Bauelemente 10, 11 sind Teil eines Treibers oder einer Steuerelektronik zum Betreiben der Leuchtdioden 8. Das Bauelement 10 stellt hier ein Bauelement dar, für welches eine gute thermische Anbindung an den Träger 2 vorteilhaft ist. Das Bauelement 10 mag beispielsweise ein Temperaturfühler, insbesondere NTC, sein, welcher z.B. die Temperatur des Trägers 2 abfühlt, und damit indirekt auch eine Temperatur der Leuchtdioden 8, beispielsweise zur
Helligkeitssteuerung. Das Bauelement 11 mag beispielsweise ein Bauelement sein, welches selbst wenig Abwärme erzeugt, aber temperaturempfindlich ist und deshalb vorzugsweise vom Träger 2 thermisch entkoppelt sein sollte. Das Bauelement 11 mag beispielsweise ein Elektrolytkondensator sein. Die
Elektronikplatine 6 umgibt die Lichterzeugungseinheit 5 umlaufend, so dass die Lichterzeugungseinheit 5 durch die Ringöffnung 12 der Elektronikplatine 6 ragen kann.
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Explosionsdarstellung eines Ausschnitts des LED-Moduls 1 in einem Bereich der Elektronikplatine 6. Fig.4 zeigt den
Ausschnitt aus Fig.3 in einem zusammengeführten Zustand von Elektronikplatine 6 und Träger 2. Die Elektronikplatine 6 ist hier analog zu Fig.l und Fig.2 auf den Flüssigkleber 4 aufgesetzt worden. Dabei wird der Flüssigkleber 4 zu einer dünnen Schicht zusammengedrückt und härtet dann aus. Die
Elektronikplatine 6 ist also in einem Bereich des Bauelements 10 mittels des Flüssigklebers 4 an dem Träger 2 angebracht. Fig.5 und Fig.6 zeigen als Schnittdarstellung in Seitenansicht Ausschnitt des LED-Moduls 1 in einem anderen Bereich der Elektronikplatine 6 analog zu Fig.3 bzw. zu
Fig.4. Die Elektronikplatine 6 weist in diesem Ausschnitt im Bereich des Bauelements 10 (d.h. hier: unterhalb und kurz neben einer Auflagefläche des Bauelements 10) mehrere
Durchführungen 13 (auch als 'Vias' bezeichnet) durch den Grundkörper 9 aufweist. Mit Aufdrücken der Elektronikplatine 6 auf den Flüssigkleber 4 wird der Flüssigkleber 4 durch die Durchführung 13 hochgedrückt. Bei den unterhalb des
Bauelements 10 vorhandenen Durchführungen 13 kann der
Flüssigkleber 4 dadurch eine Unterseite des Bauelements 10 kontaktieren. Bei den seitlichen Durchführungen 13 wird der Flüssigkleber 4 durch diese hindurchgedrückt wird und breitet sich folgend oberseitig des Grundkörpers 9 bis zu dem
Bauelement 10 aus. So wird eine besonders gute Wärmeanbindung des Bauelements 10 an den Träger 2 erreicht.
Fig.7 zeigt einen im Vergleich zu Fig.6 vergrößerten
Ausschnitt des LED-Moduls 1. Die Elektronikplatine 6 ist nicht vollflächig, sondern nur teilweise mittels des
Flüssigklebers 4 mit dem Träger 2 verbunden. Die
Stoffschlüssige Verbindung umfasst insbesondere Bereiche unterhalb von Bauelementen 10, die an den Träger 2 thermisch angekoppelt werden sollen. An Bereichen unterhalb der
Elektronikplatine 6, welche nicht mit dem Flüssigkleber 4 verbunden sind bzw. keinen Flüssigkleber 4 aufweisen, ist die Elektronikplatine 6 von dem Träger 2 durch einen Spalt 14 beabstandet. Dieser Spalt 14 bewirkt eine thermische
Entkopplung der darüber liegenden Bereiche der
Elektronikplatine 6 von dem Träger 2. Insbesondere befindet sich das Bauelement 11 in einem von dem Flüssigkleber 4 freien Bereich bzw. oberhalb des Spalts 14. Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugs zeichenliste
1 LED-Modul
2 Träger
3 Oberseite
4 Flüssigkleber
5 Lichterzeugungseinheit
6 Elektronikplatine
7 Substrat
8 HalbleiterIichtquelle
9 Grundkörper
10 Bauelement
11 Bauelement
12 Ringöffnung
13 Durchführung
14 Spalt

Claims

Patentansprüche
Leuchtvorrichtung (1), aufweisend
einen gut wärmeleitfähigen Träger (2), an welchem angebracht sind:
mindestens eine Lichterzeugungseinheit (5) , die mindestens eine an einem Substrat (7) angeordnete Halbleiterlichtquelle (8) aufweist und die mittels eines Flüssigklebers (4) an dem Träger (2)
angebracht, und
mindestens eine mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement (10, 11) bestückte Elektronikplatine (6),
wobei
auch die mindestens eine Elektronikplatine (6) mittels eines Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht ist.
2. Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die
mindestens eine Lichterzeugungseinheit (5) und die mindestens eine Elektronikplatine (6) mittels eines gleichen Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht sind .
3. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei der Flüssigkleber (4) eine
Wärmeleitfähigkeit von mindestens 2 W/(m-K) aufweist.
4. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Elektronikplatine (6) nur
teilflächig mittels des Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht ist.
5. Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die
Elektronikplatine (6) in einem Bereich mindestens eines bestimmten elektrischen oder elektronischen Bauelements (10) mittels des Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht ist und in einem Bereich mindestens eines anderen bestimmten elektrischen oder elektronischen Bauelements (11) nicht mittels des Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebracht ist.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Elektronikplatine (6) in einem nicht mittels des Flüssigklebers (4) an dem Träger (2) angebrachten Bereichs von dem Träger (2) beabstandet ist.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronikplatine (6) im Bereich mindestens eines elektrischen oder elektronischen
Bauelements (10) mindestens eine mit dem Flüssigkleber
(4) gefüllte Durchführung (13) aufweist, welcher
Flüssigkleber (4) auch das der mindestens einen
Durchführung (13) zugeordnete mindestens eine Bauelement
(10) kontaktiert.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1) ein
Leuchtmodul ist.
Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung (1), aufweisend mindestens die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines gut wärmeleitfähigen Trägers (2), Dispensieren von Flüssigkleber (4) auf den Träger (2) ,
Aufbringen mindestens eines mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (8) bestückten Substrats (7) auf einen Teil des Flüssigklebers (4) und
Aufbringen mindestens einer mit mindestens einem elektrischen oder elektronischen Bauelement (10, 11) bestückten Elektronikplatine (6) auf einen anderen Teil des Flüssigklebers (4) .
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des
Aufbringens der Elektronikplatine (6) ein Aufbringen derart umfasst, dass sich der Flüssigkleber (4) unterhalb zumindest eines elektrischen oder
elektronischen Bauelements (10) befindet und ein Bereich der Elektronikplatine (6) unterhalb zumindest eines anderen elektrischen oder elektronischen Bauelements (11) frei von dem Flüssigkleber (4) ist.
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