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CN100407455C - 用于辐射元件的外壳及其加工方法和辐射元件 - Google Patents

用于辐射元件的外壳及其加工方法和辐射元件 Download PDF

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Abstract

本发明建议一种用于至少两个辐射元件、尤其是发光二极管的外壳，其具有一个结构支架(1)和一个设置在结构支架(1)上的反射装置(2)，其中所述反射装置具有许多反射体，它们分别用于容纳至少一个辐射元件，并且它们通过一个固定装置(4)相互固定。

Description

用于辐射元件的外壳及其加工方法和辐射元件
技术领域
本专利申请要求德国专利申请103 24 909.5-33的优先权，在此通过引用加入其公开内容。
本发明涉及一种用于至少两个辐射元件、尤其是发光二极管(LED)的外壳，其具有一个结构支架和一个反射装置。
背景技术
对于用于照明或投影目的的LED阵列经常使用由金属、陶瓷或半导体制成的结构支架用于LED的装配和/或散热。为了实现LED的定向发射，这些LED或者单个或者成组地分别需要一个反射体，它通常由塑料制成，其中每个组具有多个LED。
在图1中示例地示出一个这样的由现有技术已知的结构。在那里所示的辐射元件示例地具有两个LED芯片9，它们相互间隔地设置在一个结构支架1上。这个支架如上所述通常由金属、陶瓷或半导体制成。为了对从LED芯片9发出的射线定向设有一个反射装置2，它直接结合到结构支架1上，例如通过粘接实现连接。所述反射装置2具有两个反射体3，其中分别将一个LED芯片9平放在一个反射体3里面。所述反射装置2具有与结构支架1基本相同的膨胀量，由此在这两个元件之间实现一个大面积的连接。
因为所述反射装置与结构支架不同，通常由塑料制成，它能够以简单的方法通过喷注过程得到所期望的形状，这就存在着在两种材料之间的大面积连接，这两种材料具有非常不同的热膨胀系数。在辐射元件运行中出现的温度范围中由于结构支架1与反射装置2的不同膨胀可能产生一个尤其是在侧面方向上机械应力，并且可能损坏结合或者其连接工艺。
为了避免损坏辐射元件，在现有技术中在反射装置中设有给定断开位置。还已知这样的结构，其中所述反射装置由单个的反射体构成，它们分别涂覆到结构支架上为其规定的位置上。这两种工作方式的缺陷是技术上费事地制造辐射元件以及用于辐射元件的外壳。
发明内容
因此本发明的目的是，给出一种用于辐射元件的外壳和一种辐射元件，它能够以简单方法经济地制成并且可以基本上排除由于不同的机械的相互连接的材料引起的机械问题。
这个目的通过一种用于至少两个辐射元件的外壳并通过一种具有按照本发明的外壳的辐射元件得以实现，所述外壳具有：
-一个结构支架，
-一个反射装置和一个固定装置，所述反射装置和固定装置设置在结构支架上，其中该反射装置具有许多反射元件，它们分别用于容纳至少一个辐射元件，并且它们通过一个与反射装置分开制成的固定装置相互固定，并且所述固定装置具有至少两个空隙，在所述至少两个空隙中至少一个反射元件成形在固定装置上。
本发明还涉及一种用于制造按照本发明的外壳的方法，其中，在一个由一种第一材料制成的一个固定装置上成形许多反射元件，其中相邻的反射体通过该固定装置机械连接，并且该配有反射体的固定装置设置并固定在一个结构支架上。
按照本发明的外壳包括一个结构支架和一个反射装置，该反射装置设置在结构支架上，其中所述反射装置具有许多反射体元件，它们分别附属于至少一个辐射元件并且它们通过一个固定装置相互间连接成一个区域。
因此所述反射装置被分成单个的反射体元件。但是它们不是象现有技术那样单个地涂覆到结构支架上，而是在一个固定装置中相互固定并相互间定位在其位置上。配有反射体的固定装置可以设置并固定在结构支架上，由此得到一个非常简单的加工工艺。
所述反射装置被分成单个的反射体元件减少了边界面，在该边界面上通常由塑料制成的反射体元件和例如由金属、陶瓷或半导体制成的结构支架相互邻接。因此在运行中产生的温度导致较小的由于热膨胀产生机械应力，由此明显提高辐射元件的可靠性。
因为单个的反射体元件通过固定装置相互连接，有利的是，所述结构支架和固定装置在温度变化时出现近似的热膨胀，尤其是当它们由相同材料制成的时候。这时当所述反射装置由另一种材料、尤其由具有与固定装置和结构支架的材料不同的热膨胀系数的塑料制成的时候，也是无害的。
为了改进辐射元件的可靠性，所述结构支架和固定装置具有相互适配或者近似的热膨胀系数，就已经足够了。如果对于这两个元件使用相同的材料，当然是特别有利的。如果例如对于结构支架使用铝材，则特别适宜的是所述固定装置也由铝材制成。
当所述固定装置是一个电引线框架(Leadframe)的时候，则可以得到一个特别简单的加工。这个框架能够通过公知的加工工艺、尤其是冲压或弯曲过程以简单的方法得到所期望的形状。
在一个优选的实施例中所述固定装置具有至少一个空隙，在空隙的边缘上形成至少一个反射元件，用于与这个空隙形成一个固定的连接。为了制造一个用于照明或投影目的的发光二极管(LED)阵列，所述固定装置具有许多空隙，它们例如设置在一个给定的网栅上。所述空隙可以通过简单的方法通过冲压过程制成。所述反射体的成形优选通过一个喷注工艺或一个压注工艺实现，如同在塑料工艺中已知的那样。
特别有利的是，在每个空隙中只成形一个反射元件。该反射体可以用于容纳一个LED或多个以一个组的形式存在的LED。
按照本发明的固定装置的存在也能够实现利用该固定装置作为辐射元件的布线平面。所述LED优选设置在结构支架上，由此可以产生第一电触点。所述LED的第二接点可以通过固定装置实现，该固定装置具有一个适合的布线孔。
在另一有利的扩展结构中所述固定装置具有一个装配框架，通过该装配框架可以使支承反射装置的固定装置装配在结构支架上。所述装配框架优选围绕反射装置环绕地设置并且形状连接地与结构支架连接。由此使所述装配框架包围所有的反射体或LED。该装配框架允许将配有反射体的固定装置以简单的方法装配在结构支架上，例如通过一个螺栓连接，并且还能够实现在装配框架、结构支架与固定装置之间构成的空间的用一种浇注物进行浇注。
在另一扩展结构中所述固定装置具有连接带，它们可以作为一个表面安装的触点使用。例如以小支架形式出现的且同样可通过一个冲压过程制造的连接带可以被导引通过环绕的装配框架并且被插进地，或者作为表面安装技术(SMT)接触而与一个电路板或该结构支架连接。
附图说明
下面结合附图2至5所述的实施例给出其它的优点、特征和实用性。附图中：
图1示出一个由现有技术已知的且在前面已经描述过的辐射元件的示意图，该元件具有两个LED，
图2以横截面图示出第一实施例的示意图，
图3以一个立体示意图示出一个配有反射体的固定装置，
图4以另一立体示意图示出配有反射体的固定装置，它截切地示出图3中的结构，
图5以一个横截面图示出另一实施例的示意图，它具有一个装配框架。
在所有的实施例中相同的或功能相同的组成部分分别配有相同的附图标记。
具体实施方式
在图2中所示的实施例具有一个例如由一种金属、一种陶瓷或一种半导体组成结构支架1。在这个支架上形成一个反射装置2。该反射装置2仅仅示例性地由两个反射体3组成，它们成形在一个固定装置4上。所述反射装置2由一种塑料材料制成。所述固定装置4具有两个空隙5，在其边缘6上分别成形反射体3。所述空隙的设置和与此相关的反射体的设置在这些位置上实现，在这些位置上在结构支架1上要形成LED9。所述固定装置4除了其用于连接相邻反射体3的固定功能以外也可以作为另一布线平面，它包括用于LED9的电连接带。
所述固定装置4优选由与结构支架1相同的材料制成。但是至少该装置具有一种材料，它适配或适应于结构支架1的材料的热膨胀系数。如果结构支架1例如由铝制成，则固定装置4优选同样由铝制成。对于一个由例如A1N/Al2O3制成的陶瓷结构支架可以使用铁-镍合金作为固定装置。
所述固定装置4优选被制成引线框架(Leadframe)，它由一种金属材料组成。在这种材料中可以通过简单的方式冲出空隙5。配有空隙5的固定装置4可以在下一步骤中放到一个压注模具里面，在模具中将在横截面图中所示的反射体3喷注到那些空隙5的边缘6上。通过这种方式制成的半成品可以在一个唯一的工作过程中涂覆到结构支架1上并固定在这个结构支架上。
从图3和4中可以更好地表明用于制造按照本发明的辐射元件的由固定装置4和反射装置2组成的半成品。由这些附图可以看出，所述固定装置4配有许多成形的反射体3。由图4的横截面图中可以看出，所述反射体具有一个在空隙5边缘上略微更大的扩展，用于实现一个与固定装置4形状连接的连接。
图5示出另一实施例，其中所述固定装置4配有一个装配框架7。如同在图5右半部所示的那样，所述装配框架7可以仅仅设置在固定装置4与结构支架1之间。但是它也可以如同在左半部中所示的那样设置在固定装置4的两侧。所述装配框架7优选环绕所有的位于辐射元件中的反射体。由此能够通过一种浇铸物充满在结构支架1、固定装置4与装配框架7之间构成的空心空间，其中所述装配框架作为一种“密封环”。此外所述装配框架还可以使固定装置4特别简单地装配在结构支架1上。所述连接如常见的那样可以通过粘接、但是也可以通过螺栓连接或铆接在装配框架上。所述装配框架7还能够实现与另一散热片的连接。
按照本发明的方法克服如下问题，即，所述反射体在一个相对较大的LED阵列的两个侧面方向上具有不同的长度膨胀。在由塑料制成的反射体与由另一种材料制成的载体之间的连接部位可能出现的机械问题可与独立的结构形式相比，被减小到一个相对较小的面积上。因此按照本发明的外壳能够特别有利地用于具有大量LED的辐射元件。
除了改善机械特性以外，附加的固定装置还能够在这个固定装置中实现其它电连接和布线。在此可以使用所有由引线框架已知的思路。
本发明不局限于实施例的描述。而是本发明包括每个新的特征以及每个特征组合，这尤其包括在权利要求里面所述的每个特征组合，即使这个特征或这个组合本身没有明确地在权利要求或实施例中给出。

Claims (21)

1.一种用于至少两个辐射元件的外壳，该外壳具有：
-一个结构支架(1)，
-一个反射装置(2)和一个固定装置，所述反射装置(2)和固定装置设置在结构支架(1)上，其中该反射装置具有许多反射元件(3)，它们分别用于容纳至少一个辐射元件，并且它们通过一个与反射装置分开制成的固定装置(4)相互固定，并且所述固定装置具有至少两个空隙(5)，在所述至少两个空隙中至少一个反射元件成形在固定装置(4)上。
2.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，该结构支架(1)的材料与固定装置(4)的材料具有近似的或相同的热膨胀系数。
3.如权利要求2所述的外壳，其特征在于，该结构支架(1)与固定装置(4)由一种具有一个第一热膨胀系数的第一材料制成而反射装置(2)由一种具有一个第二热膨胀系数的第二材料制成。
4.如权利要求2或3所述的外壳，其特征在于，该第一材料是一种金属、一种陶瓷或一种半导体。
5.如权利要求2或3所述的外壳，其特征在于，该第二材料是一种塑料。
6.如权利要求1或2所述的外壳，其特征在于，所述固定装置(4)起到用于辐射元件的引线框架的作用。
7.如权利要求1或2所述的外壳，其特征在于，所述反射元件(3)喷注或压注在固定装置(4)上。
8.如权利要求7所述的外壳，其特征在于，在每个空隙(5)中只成形一个反射元件(3)。
9.如权利要求1或2所述的外壳，其特征在于，所述固定装置(4)包括电导体，这些电导体可以用于辐射元件(1)的电连接。
10.如权利要求1或2所述的外壳，其特征在于，所述固定装置(4)具有一个装配框架(7)，通过该装配框架可以使支承反射装置(2)的固定装置(4)装配在结构支架(1)上。
11.如权利要求1或2所述的外壳，其特征在于，所述装配框架(7)围绕反射装置环绕地设置并且与结构支架(1)连接。
12.如权利要求11所述的外壳，其特征在于，使用一种浇注物(8)充满在装配框架(7)、结构支架(1)与固定装置(4)之间构成的空间。
13.如权利要求1或2所述的外壳，其特征在于，所述固定装置(4)具有连接带，这些连接带可以作为可表面安装的触点使用。
14.一种辐射元件，其特征在于，所述元件具有一个如权利要求1或2所述的外壳。
15.如权利要求13所述的辐射元件，其特征在于，所述发光二极管装配在结构支架(1)上。
16.一种用于加工一个如权利要求1或2所述的用于一个辐射元件的外壳的方法，其特征在于，在一个由一种第一材料制成的一个固定装置(4)上成形许多反射元件(3)，其中相邻的反射体通过该固定装置机械连接，并且该配有反射体(3)的固定装置(4)设置并固定在一个结构支架(1)上。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述固定装置(4)配有空隙，在这些空隙中在这个固定装置上成形反射元件(3)。
18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述反射元件(3)通过一个喷注工艺或者通过一个压注工艺成形在固定装置(4)上。
19.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述固定装置(4)与结构支架(1)的连接通过一个装配框架(7)实现。
20.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述辐射元件是发光二极管。
21.如权利要求14所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射元件是具有至少两个发光二极管的发光二极管阵列。
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