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VERWEIS AUF
VERWANDTE ANMELDUNG
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Die
Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2004-182403, eingereicht am 21. Juni 2004, deren gesamte Beschreibungen
hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine große
Leuchtstärke
aufweisende Leuchtdiode (LED) mit einer Wärmeabführungsfunktion.
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Verwandte
Technik
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Leuchtdioden
(LEDs), die bisher als Hintergrundlichtquelle für Flüssigkristallpaneele von Mobiltelefonen
und anderen Geräten
zum Einsatz kommen, sind typischerweise von geringer Größe und haben
als Lichtquelle eine lange Lebensdauer. In den letzten Jahren sind
verschiedene Typen von LEDs auf den Markt gebracht worden, einschließlich eines Typs,
der farbiges Licht aussendet, und eines Typs mit hoher Abgabeleistung,
der einen relativ großen Bereich
mit großer
Helligkeit beleuchtet. Diese farbiges Licht aussendenden LEDs sowie
LEDs vom Typ mit großer
Abgabeleistung verbrauchen eine große Menge an Elektrizität, und daher
wird die Wärmeabführung zu
einem wichtigen Thema.
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Im
Allgemeinen besteht bei LEDs eine fast proportionale Beziehung zwischen
dem Betriebsstrom und der Helligkeit des innerhalb einer vorbestimmten
Arbeitszone abgestrahlten Lichtes. Somit ist zur Erzeugung eines
großen
Helligkeits pegels lediglich eine Vergrößerung des Betriebsstromes
erforderlich. Jedoch führt
eine Erhöhung
des Betriebsstroms zu einem proportional größeren Leistungsverlust im LED-Element.
Der größte Teil
dieses Leistungsverlustes wird in thermische Energie umgewandelt,
welche ihrerseits die Temperatur im LED-Element selbst erhöht. Da das
LED-Element die Eigenschaft aufweist, dass sein Lichtabstrahlungswirkungsgrad
(Strom-Licht-Umwandlungswirkungsgrad) mit sinkender Temperatur zunimmt,
tritt das Problem auf, dass die Helligkeit des zu erzeugenden Lichtes
abnimmt, wenn die Temperatur im Inneren des LED-Elementes zunimmt.
Die Betriebslebensdauer der LED wird ebenfalls mit zunehmender Temperatur
des LED-Elementes kürzer.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass eine wärmebedingte Verfärbung des
lichtdurchlässigen
Harzmaterials, mit dem das LED-Element abgedichtet ist, dessen Durchlässigkeit
beeinträchtigt.
Aufgrund dieser Probleme war es schwierig, LEDs auf den Markt zu
bringen, die sowohl die Anforderung hoher Abgabeleistung als auch die
Anforderung großer
Zuverlässigkeit,
wie beispielsweise Langlebigkeit, erfüllen.
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Um
diese Probleme zu lösen,
ist es wichtig, eine Wärmeabführungseinrichtung
für LED-Elemente
bereitzustellen. Es gibt einige Vorschläge für eine derartige Wärmeabführung. Ein
derartiges Beispiel ist die in 8 dargestellte
LED (japanische Patentoffenbarung Nr. 11-307820). Diese LED 1 weist
ein Paar von leitenden Elementen 2a, 2b mit Wärmeleitfähigkeit,
ein Isolierelement 3, das an den leitenden Elementen 2a, 2b angebracht
ist und diese elektrisch voneinander trennt, ein LED-Element 4,
das an den leitenden Elementen 2a, 2b im Inneren
des Isolierelementes 3 bei einem vertieften Abschnitt 3a,
bei dem die leitenden Elemente 2a und 2b freiliegen,
angebracht ist, und ein lichtdurchlässiges Abdichtungselement 5 auf,
welches das LED-Element 4 dicht abschließt. Das
LED-Element 4 ist rittlings auf den paarigen leitenden
Elementen 2a, 2b angebracht, die im Inneren des
vertieften Abschnittes 3a freiliegen, wobei die leitenden
Elemente 2a, 2b jeweils an einem Ende mit Elektrodenmustern 6a, 6b verlötet sind,
die auf einer Platine 7, wie beispielsweise eine Hauptplatine,
ausgebildet sind.
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Die
japanische Patentoffenbarung Nr. 2002-252373 offenbart eine LED,
die eine andere Wärmeabführungseinrichtung
verwendet. Bei dieser LED sind ein Substrat, auf welchem das LED-Element
angebracht ist, und ein als Anschlusselektrode dienender Leiterrahmen
aus dem gleichen Material ausgebildet, und das Substrat, das sich
auf fast dem gleichen Niveau wie die Bodenfläche des Leiterrahmens befindet,
ist direkt auf einer gedruckten Leiterplatte (Platine) einer elektronischen
Vorrichtung angebracht, beispielsweise, wenn die LED in einer elektronischen
Vorrichtung verwendet wird.
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Jedoch
hängt bei
der in 8 dargestellten LED 1,
da die durch das LED-Element 4 erzeugte Wärme durch
das Paar von leitenden Elementen 2a, 2b und die
Elektrodenmuster 6a, 6b zu der Platine 7 abgeführt wird,
die Wärmeabführungsleistung
von der Wärmeleitfähigkeit
der Platine 7 ab. Wenn beispielsweise für die Platine 7 ein
Metallkernsubstrat mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, kann
eine gute Wärmeabführungsleistung
erwartet werden, hingegen kann bei Verwendung einer gewöhnlichen
Leiterplatte aus einem kostengünstigen
Material wie beispielsweise Glasepoxid nicht erwartet werden, dass
eine signifikante Wärmeabführungswirkung
erzeugt wird. Dies liegt daran, dass die Wärmeleitfähigkeit von Glasexpoxidmaterialien
um einige hundert Male geringer als die von metallischen Materialien
wie beispielsweise einer Kupferlegierung ist und der sich ergebende
große
thermische Widerstand ein effizientes Abführen von Wärme verhindert. Somit ist es
zum Realisieren einer wirksamen Wärmeabführung wichtig, dass für die Platine 7 ein
Metallkernsubstrat verwendet wird. Das Metallkernsubstrat weist
jedoch das Problem erhöhter
Kosten auf, und das Problem, dass es schwierig ist, das Metallkernsubstrat
für eine
Integration von großer
Dichte auf beiden Seiten zu verdrahten. Da weiter das Metallkernsubstrat
ein leitendes Material ist, muss es durch Überziehen seiner Oberfläche mit
einer Isolierschicht isoliert werden, was wiederum die Wärmeleitung
und somit den Wärmeabführungseffekt
verschlechtert.
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Die
in der japanischen Patentoffenbarung Nr. 2002-252373 offenbarte
LED weist ebenfalls ein ähnliches
Problem auf. Und zwar ist, da das Substrat in sehr engem Kontakt
mit der Platine montiert ist, die Wärmeleitung vom Substrat zur
Platine relativ gut. Wenn jedoch die Platine aus Glasepoxid hergestellt ist,
verschlechtert dessen geringe Wärmeleitfähigkeit die
Wärmeabführleistung.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine LED vom Typ mit hoher
Leuchtkraft bereitzustellen, welche den Leistungsverlust in Form
von Wärme minimiert
und eine Erzeugung von hellem Licht ermöglicht, und welche unter Verwendung
sowohl der Ober- als auch der Unterseite der Platine der LED montiert
werden kann.
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Von
einem Aspekt her betrachtet stellt die Erfindung eine LED bereit,
die aufweist: eine Basis, welche hohe Wärmeleitfähigkeit und eine Montagefläche zum
Bonden aufweist; eine Platine, die auf der Basis angebracht ist
und die ein Loch zum Freilegen eines Teils der Montagefläche und
einen vorspringenden Abschnitt aufweist, der sich am Außenumfang
der Basis in horizontaler Richtung nach außen erstreckt; mindestens ein
LED-Element, das auf der im Loch der Platine freiliegenden Montagefläche der Basis
angebracht ist, und ein lichtdurchlässiges Harzmaterial, das das
LED-Element von oben her dicht abschließt, wobei mindestens zwei Durchkontaktierungen
(Durchgangslöcher),
die mit dem LED-Element elektrisch verbunden sind, am Außenumfang
des vorspringenden Abschnittes ausgebildet sind und mindestens zwei
Verbindungselektroden für eine
externe elektrische Verbindung, die jeweils mit den Durchkontaktierungen
verbunden sind, an der Ober- und/oder der Unterseite benachbart
zu den Durchkontaktierungen vorgesehen sind.
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Die
große
thermische Leitfähigkeit
aufweisende Basis besteht aus Metallen wie beispielsweise Kupfer
oder Aluminium, Metalllegierungen wie beispielsweise einer Kupferlegierung
oder einer Aluminiumlegierung, oder Aluminium basierten Keramiken.
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Da
die LED gemäß dieser
Erfindung das LED-Element aufweist, das direkt auf einer wärmeabführenden
Basis von hoher thermischer Leitfähigkeit angebracht ist, kann
im LED-Element erzeugte Wärme
in effizienter Weise nach außen
abgeführt werden,
was das Erzeugen von hellem Licht erlaubt, wobei dabei gleichzeitig
der Stromverbrauch minimiert wird.
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Da
weiter das LED-Element so angebracht ist, dass es nicht in direktem
Kontakt mit der Platine steht, wird die durch das/die LED-Elemente)
erzeugte Wärme
nicht zur Platine transportiert. Dies beseitigt die Notwendigkeit,
den Effekt der im LED-Element erzeugten Wärme zu berücksichtigen, wenn die LED in
einer elektronischen Vorrichtung verwendet wird und die Platine
der LED auf einer Platine der elektronischen Vorrichtung angebracht
ist. Zur Unterscheidung der in der LED dieser Erfindung enthaltenen
Platine (gedruckten Leiterplatte) und der Platine der elektronischen
Vorrichtung wird letztere als Hauptplatine (Motherboard) bezeichnet.
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Weiter
kann, da die Verbindungselektroden sowohl auf der Ober- als auch
der Unterseite benachbart zu den Durchkontaktierungen vorgesehen
sind, welche im vorspringenden Abschnitt der Platine ausgebildet
sind, die LED auf einer Hauptplatine montiert werden, indem die
Ober- oder die Unterseite der Platine der LED verwendet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer LED als erste Ausführungsform
dieser Erfindung;
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2 ist
ein vertikaler Querschnitt der in 1 dargestellten
LED;
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3 ist
ein Querschnitt, der ein erstes Montagebeispiel der LED auf einem
Rahmen eines elektronischen Gerätes
darstellt;
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4 ist
ein Querschnitt, der ein zweites Montagebeispiel der LED auf einem
Rahmen eines elektronischen Gerätes
darstellt;
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5 ist
ein Querschnitt einer LED als zweite Ausführungsform dieser Erfindung;
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6 ist
ein Querschnitt einer LED als dritte Ausführungsform dieser Erfindung;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer LED als vierte Ausführungsform
dieser Erfindung;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine LED mit einer herkömmlichen
Wärmeabführungsfunktion
darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
dieser Erfindung detailliert mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 und 2 zeigen
eine LED als eine erste Ausführungsform
dieser Erfindung. Diese LED 21 weist auf: eine Basis 22 von
hoher Wärmeleitfähigkeit;
mindestens ein LED-Element 23, das an einem fast mittigen
Teil der Basis 22 befestigt ist; eine LED-Platine 24 (gedruckte
Leiterplatte), die an der Oberseite der Basis 22 montiert
ist, so dass sie das LED-Element 23 umgibt; und ein lichtdurchlässiges Harzmaterial 25,
das das LED-Element 23 dicht abschließt.
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Die
Basis 22 ist aus einem Material mit großer thermischer Leitfähigkeit
ausgebildet, beispielsweise metallischen Materialien einschließlich Kupfer, einer
Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, um die
Wärmeabführungswirkung
zu verbessern. Die Basis 22 stellt eine Fläche 22a bereit,
auf die das LED-Element 23 aufgeklebt (gebondet) wird.
Die Unterseite der Basis 22 bildet eine Wärmeabführungsfläche 22b,
die Wärme
abführt,
indem sie beispielsweise einen Kontakt mit einem Rahmen einer weiteren
elektronischen Vorrichtung her stellt, in der die LED verwendet wird.
Für eine
gesteigerte Wärmeabführungswirkung
ist es zu bevorzugen, dass die Wärmeabführungsfläche 22b größer gemacht
wird. Es ist daher wirkungsvoll, die Basis 22 derart auszuführen, dass
sie eine möglichst
große Oberfläche und
Dicke hat. Die Basis 22 ist nicht auf eine rechteckige
säulenartige
Form eingeschränkt und
kann scheibenförmig,
pyramidenstumpfförmig oder
kegelstumpfförmig
ausgebildet sein.
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Das
LED-Element 23 weist hier seine Oberseite und seine Seitenflächen als
lichtaussendende Flächen
auf und weist auch ein Paar von Elementelektrodenabschnitten auf
seiner Oberseite auf. Das LED-Element 23 ist an seiner
Unterseite mittels eines Klebstoffes oder dergleichen mit dem fast
mittigen Teil der Montagefläche 22a der
Basis 22 verklebt (verbondet), wobei die Elementelektrodenabschnitte mittels
Kontaktierdrähten 26 mit
der später
noch beschriebenen LED-Platine 24 verbunden
sind.
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Die
Platine 24 ist aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise
einem Glasepoxidharz oder BT-Harz (Bismaleimid-Triazin-Harz) ausgebildet.
Die Platine 24 weist ein Loch 27 in ihrem mittigen
Abschnitt auf, so dass das auf der Basis 22 angebrachte LED-Element 23 freiliegt.
Mindestens ein Paar von Elektrodenmustern 34 ist auf einer
Fläche
der Platine vorgesehen, und die Elementelektrodenabschnitte der
LED sind mittels Kontaktierdrähten 26 jeweils
mit den Elektrodenmustern verbunden. Die Platine 24 weist
einen vorstehenden Abschnitt 29 auf, der sich am Umfang
der Basis 22 in horizontaler Richtung und nach außen erstreckt.
Mindestens ein Paar von Durchkontaktierungen (Durchgangslöchern) 28 ist
an beiden Stirnflächen
des vorstehenden Abschnittes 29, beispielsweise dessen
linker und rechter Stirnfläche,
ausgebildet. Die Elektrodenmuster 34 sind jeweils mit den
Durchkontaktierungen 28 verbunden. Die externen Verbindungselektroden 28a, 28b,
die mit den Durchkontaktierungen 28 verbunden sind, sind
auf der Ober- und Unterseite des vorspringenden Abschnittes 29 um
die Durchkontaktierungen 28 herum ausgebildet.
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Das
Harzmaterial 25, welches das LED-Element 23 dicht
abschließt,
ist aus durchsichtigem oder durchscheinendem Harzmaterial hergestellt;
ein auf der Platine 24 vorgesehener Abdichtungsrahmen 30 ist
mit Harzmaterial 25 gefüllt.
Wenn ein blaues LED-Element für
das LED-Element 23 verwendet wird, kann ein Yttrium-Aluminium-Granat-(YAG)-Phosphor
mit dem Harzmaterial 25 vermischt werden oder kann auf
der Oberfläche
des Harzmaterials vorgesehen sein, um zu bewirken, dass die LED
weißes
Licht erzeugt. Wie später
noch mit Bezug auf 7 beschrieben wird, können zwei oder
mehrere LED-Elemente kombiniert werden. Auch können verschiedene Phosphormaterialien
mit dem Harzmaterial 25 vermischt werden, oder Phosphor-Agentien
und Farbstoffe können
kombiniert werden. Diese zu verwendenden Kombinationen ermöglichen
eine Fertigung einer LED mit gewünschten
Farbwiedergabeeigenschaften, die Licht in einem breiten Farb- und
Helligkeitsbereich erzeugen kann, welcher selbstverständlich Pastellfarben
beinhaltet. Der Abdichtungsrahmen 30 ist mittels eines
Klebstoffes an der Oberseite der Platine 24 angebracht,
so dass er das LED-Element 23 umschließt. Die Innenumfangsfläche des
Abdichtungsrahmens 30 kann mit einer Hochglanz-Endbearbeitung
bearbeitet sein oder mit einem lichtreflektierenden Element wie
beispielsweise einem Metallfilm versehen sein, um die Reflexionseffizienz
des Abdichtungsrahmens 30 zu erhöhen und vom LED-Element 23 ausgesendetes Licht
in einer vorbestimmten Richtung zu fokussieren, beispielsweise durch
Verändern
der Form des Abdichtungsrahmens 30, wodurch die Leuchtkraft verbessert
wird.
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Als
nächstes
wird erläutert,
wie die LED 21 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau an einer
Platine angebracht wird, wie sie in viele verschiedene elektronische
Geräte
eingebaut wird. Eine in ein elektronisches Gerät eingebaute Platine wird als
Hauptplatine (Motherboard) bezeichnet, um sie von der Platine (gedruckten
Leiterplatte) der LED zu unterscheiden. Beispielsweise ist, wie
in 3 und 4 dargestellt, eine Hauptplatine 32,
auf welcher die LED 21 montiert werden soll, mit einer Öffnung 33 ausgebildet,
durch welche die Basis 22 oder der Abdichtungsrahmen 30 eingeführt wird.
Dann wird eine der externen Verbindungselektroden 28a, 28b auf dem
vorspringenden Abschnitt 29 der LED-Platine 24 mit
der Umfangskante der Öffnung 33 verlötet, um die
LED 21 an der Hauptplatine 32 anzubringen. Da die
LED 21 dieser Ausführungsform
das direkt auf der Basis 22 verklebte (bondierte) LED-Element 23 aufweist,
wird Wärme,
die durch das LED-Element 23 während des
Lichtaussendebetriebs erzeugt wird, über die Basis 22 in
die Luft abgeführt.
Dabei wird, wenn sich die Basis 22 in Kontakt mit einem
Gehäuse oder
einem Rahmen einer elektronischen Vorrichtung befindet, Wärme über das
Gehäuse
oder den Rahmen der elektronischen Vorrichtung nach außen freigesetzt,
wodurch die Wärmeabführungswirkung verbessert
wird.
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Nachfolgend
wird der Prozess des Montierens der LED 21 detaillierter
erläutert. 3 zeigt
ein erstes Beispiel der LED, die auf einer Hauptplatine einer elektronischen
Vorrichtung angebracht werden soll. Die Basis 22 wird von
oben her in die Öffnung 33 der
Hauptplatine 32 eingeführt.
Da der vorstehende Abschnitt 29 der Platine 24 größer ist
als die Öffnung 33,
kommt die Unterseite des vorspringenden Abschnittes 29 am
Umfang der Öffnung 33 in
Kontakt mit der Hauptplatine 32. Dabei wird die LED so
montiert, dass die Wärmeabführfläche 22b der
Basis 22 in Kontakt mit einer Fläche eines Gehäuses 31 des elektronischen
Gerätes
steht. Die externen Verbindungselektroden 28b, die auf
der Unterseite der Platine 24 benachbart zu den Durchkontaktierungen 28 ausgebildet
sind, werden dann mit der Oberseite der Hauptplatine 32 am
Umfang der Öffnung 33 verlötet.
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4 zeigt
ein zweites Beispiel des LED-Montageprozesses. In diesem Beispiel
wird der Abdichtungsrahmen in die Öffnung 33 der Hauptplatine 32 von
unten her eingeführt,
und die Oberseite des vorspringenden Abschnittes 29 kommt
am Umfang der Öffnung 33 in
Kontakt mit der Unterseite der Hauptplatine 32, und die
Wärmeabführfläche 32b der Basis 22 kommt
in Kontakt mit einer Fläche
des Gehäuses 31 des
elektronischen Gerätes.
Die externen Verbindungselektroden 28a, die auf der Unterseite der
Durchkontaktierungen 28 ausgebildet sind, werden dann am
Umfang der Öffnung 33 mit
der Unterseite der Hauptplatine 32 verlötet.
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Wie
zuvor beschrieben wird dadurch, dass die Wärmeabführfläche 32b der Basis 22 in
Kontakt mit dem Gehäuse 31 des
elektronischen Gerätes
gebracht wird, ein verbesserter Wärmeabführungseffekt bewirkt. Da bei
der LED 21 dieser Ausführungsform
die Durchkontaktierungen 28 im vorspringenden Abschnitt 29 ausgebildet
sind, kann sie sowohl von ihrer Ober- als auch ihrer Unterseite
her unter Verwendung der externen Verbindungselektroden 28a oder 28b angeschlossen
werden, die auf der Ober- und Unterseite benachbart zu den Durchkontaktierungen 28 vorgesehen
sind. Somit kann, wie in 3 und 4 dargestellt,
die Richtung, in der die LED 21 montiert wird, gemäß der Position
der Hauptplatine 32 relativ zum Gehäuse 31 gewählt werden.
Falls vorab bekannt ist, wo die Hauptplatine 32 eingebaut werden
soll, kann die Dicke der Basis 22 gemäß der Position der Hauptplatine 32 festgelegt
werden, um eine optimale Wärmeabführungswirkung
zu erzeugen.
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Auch
wenn in der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurde,
dass ein Paar von externen Verbindungselektroden 28a, 28b sowohl auf
der Ober- als auch der Unterseite des LED-Schaltungssubstrates benachbart
zu den Durchkontaktierungen 28 vorgesehen ist, brauchen,
wenn die Richtung, in der die LED in die Öffnung 33 der Hauptplatine 32 eingeführt werden
soll, vorab bekannt ist, die externen Verbindungselektroden in Abhängigkeit
von der Einführrichtung
nur entweder auf der Ober- oder auf der Unterseite des LED-Schaltungssubstrates vorgesehen
zu sein.
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Als
nächstes
wird der Lichtaussende- und Wärmeabführvorgang
der LED 21 mit Bezug auf 3 und 4 erläutert. Wenn
eine vorbestimmte Betriebsspannung an das LED-Element 23 angelegt wird,
verbraucht das LED-Element 23 eine Leistung, die gleich
dem Produkt aus der angelegten Betriebsspannung und dem Betriebsstrom
ist, und ein Teil der verbrauchten Leistung wird in Licht umgewandelt, das
durch das Harzmaterial 25 nach außen abgestrahlt wird. Die verbrauchte
Leistung, die nicht in Licht umgewandelt wurde, wird als Wärme vom
gesamten LED-Element 23 abgestrahlt. Hierbei wird, da sich
die Unterseite des LED-Elementes 23 in Kontakt mit der
Basis 22 befindet, die erzeugte Wärme zuerst an die Basis 22 abgegeben,
von der aus sie in effizienter Weise über die Wärmeabführfläche 22b an das Gehäuse 31 abgegeben
werden kann. Falls das Gehäuse 31,
mit dem die Wärmeabführfläche 22b in Kontakt
steht, aus einem hoch wärmeleitfähigen Metall
hergestellt ist, kann eine wirksamere Wärmeabführung erzielt werden.
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Da
die Platine 24 mit einem Loch 27 ausgebildet ist
und sich nicht in Kontakt mit dem LED-Element 23 als Wärmequelle
befindet, wird sie durch die vom LED-Element 23 kommende Wärme nicht
direkt beeinflusst. Diese Anordnung verhindert die Abführung von
Wärme von
der LED-Platine 24 zur Hauptplatine 32, wodurch
eine Beschädigung
und Zerstörung
elektronischer Schaltkreise in effektiver Weise minimiert wird.
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5 zeigt
eine weitere LED als zweite Ausführungsform
dieser Erfindung. Bei der LED 41 weist ein LED-Element 43 ein
Paar von Elementelektroden auf, die sowohl auf der Ober- als auch
auf der Unterseite des LED-Elementes 43 ausgebildet sind.
Ein Hilfsmontagesubstrat 44 ist auf der Montagefläche 22a der
Basis 22 angeordnet, und die auf der Unterseite des LED-Elementes 43 befindliche
Elementelektrode ist mit der Oberseite dieses Hilfsmontagesubstrats 44 verklebt
(verbondet). Ein Kontaktierdraht 26a ist vorgesehen, um
die Elementelektrode auf der Oberseite des LED-Elementes 43 mit
den Elektrodenmustern zu verbinden, die auf der Platine 24 ausgebildet
sind. Das Hilfsmontagesubstrat 44 ist für einen verbesserten Wärmeabführungseffekt
beispielsweise aus Aluminium-basierten Keramiken oder einem Siliziumsubstrat
ausgebildet. Zwei Muster sind auf der Oberfläche des Hilfsmontagesubstrats 44 ausgebildet.
Eines ist ein Bondierungsmuster, auf dem die Elementelektrode auf
der Unterseite des LED-Elementes 43 oberflächenmontiert
ist, und das andere ist ein Herausführungsmuster, das sich vom Bondierungsmuster
aus erstreckt und über
einen Kontaktierungsdraht 26b mit dem auf der Platine 24 befindlichen
anderen Elektrodenmuster verbunden ist.
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Bei
der LED 41 mit diesem Aufbau wird die vom LED-Element 43 erzeugte
Wärme zuerst
in das Hilfsmontagesubstrat 44 und dann in die Basis 22 abgeführt, von
der aus sie weiter über
die Wärmeabführfläche 22b nach
außen
freigesetzt wird.
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6 zeigt
noch eine weitere LED als dritte Ausführungsform der Erfindung. Die
LED 51 ist durch die Tatsache charakterisiert, dass eine
Basis 52 aus einem nichtmetallischen Material ausgebildet
ist. Bevorzuge nicht-metallische Materialien beinhalten beispielsweise
Aluminium-basierte Keramiken mit isolierenden Eigenschaften und
hoher Wärmeleitfähigkeit. Die
Verwendung eines derartigen keramischen Materials erlaubt es, dass
ein (nicht dargestelltes) Elektrodenmuster direkt auf einer Befestigungsfläche 52a der
Basis 52 ausgebildet werden kann, und dass das LED-Element 43 direkt
auf dem Elektrodenmuster angebracht werden kann, wodurch ermöglicht wird, dass
die Verwendung des Hilfsmontagesubstrats 44 entfällt, das
in der LED 41 der zweiten Ausführungsform gezeigt ist. In
diesem Fall kann, da die gesamte Basis 52 aus Keramik ausgebildet
ist, eine ausreichende Wärmeabführungswirkung
erzielt werden.
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Zwar
sind die LEDs 21, 41, 51 der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
unter Venwendung der einzelnen LED-Elemente 23, 43 aufgebaut,
jedoch ist es auch möglich,
eine Mehrzahl von LED-Elementen zu montieren, und zwar dadurch, dass
die Größe des Loches 27 in
der Platine 24 vergrößert wird,
um für
eine größere Montagefläche auf den
Basen 22, 52 zu sorgen.
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7 zeigt
noch eine weitere LED als vierte Ausführungsform der Erfindung. Die
LED 61 weist LED-Elemente 63a, 63b, 63c auf,
welche drei Primärfarben
des Lichtes – rot,
blau bzw. grün – aussenden
und auf einer Montagefläche 62a einer
Basis 62 angebracht sind. Aus Anodenelektroden (A1 – A3) und
Kathodenelektroden (K1 – K3)
aufgebaute Durchkontaktierungen, welche diesen LED-Elementen 63a, 63b, 63c zugehörig sind,
sind an den zwei Stirnflächen
ausgebildet, beispielsweise der linken und der rechten Stirnfläche des
vorspringenden Abschnittes 69 einer Platine 64.
Die Platine 64 weist ein kreisförmiges Loch 67 auf,
in dem die LED-Elemente 63a, 63b und 63c freiliegen,
und ein Abdichtungsrahmen 70 ist vorgesehen, der die LED-Elemente 63a, 63b und 63c umgibt.
Diese LED 61 kann zum Aussenden vieler verschiedener Farben
von Licht veranlasst werden, indem die an die Anodenelektroden (A1 – A3) und
Kathodenelektroden (K1 – K3)
angelegte Spannung eingestellt wird. Die große Menge an Wärme, die
durch die Mehrzahl von LED-Elementen erzeugt wird, kann über die
Basis 62 in effektiver Weise abgeführt werden.