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Hintergrund der Erfindung
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Beleuchtungsquellen
werden für
viele Anwendungen benötigt,
einschließlich
Displays für
eine große
Vielfalt von Computern und Verbraucherendgeräten wie beispielsweise Fernseher.
Beleuchtungsquellen basierend auf Fluoreszenzlampen sind insbesondere
attraktiv aufgrund ihrer hohen Lichtabgabe pro Wattstunde an konsumierter
Energie. Jedoch erfordern solche Quellen hohe Antriebsspannungen
und dies macht sie weniger attraktiv für batteriebetriebene Geräte. Zusätzlich erfordern
viele Anwendungen Lichtquellen, die im Wesentlichen Punktquellen
sind. Fluoreszenzquellen können
in den meisten dieser Fälle
nicht verwendet werden, da Fluoreszenzquellen inhärent ausgedehnte
Quellen sind.
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Als
ein Ergebnis gab es beträchtliches
Interesse in der Verwendung von Lichtquellen basierend auf LEDs
in solchen Anwendungen. LEDs haben eine bessere elektrische Effizienz
als Glühlichtquellen
und längere
Lebensdauern als sowohl Glüh-
als auch Fluoreszenzlichtquellen. Zusätzlich sind die nötigen Antriebsspannungen
kompatibel mit der Batterieenergie, die auf den meisten portablen
Geräten vorhanden
ist. LEDs sind inhärent
Punktlichtquellen und können
folglich verwendet werden in Anordnungen, in welchen eine Linse
zum optischen Prozessieren des Lichtes verwendet wird. Schließlich halten kontinuierliche
Verbesserungen in den Effizienzen der LEDs das Versprechen, eine
Lichtquelle bereitzustellen mit signifikant höheren Effizienzen als Fluoreszenzlichtquellen.
Leider leiden LEDs unter einer Anzahl von Problemen.
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Insbesondere
ist die Menge an Licht, die von einer einzelnen LED erzeugt werden
kann, klein im Vergleich zu der von einer Glühlichtquelle gelieferten.
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Die
maximale Leistung, die in einer LED dissipiert werden kann, ist
in der Größenordnung
von 5 Watt, Diese Limitierung wird auferlegt durch das Bedürfnis, die
Grenzflächentemperatur
(engt. junction temperature) der LED bei Temperaturen zu halten, die
erheblich geringer sind als die in Glühlampen verwendeten, und durch
die Limitierungen der Paketierungssysteme (engl. packaging schemes),
die momentan für
LEDs verwendet werden. Die Effizienz der typischen LED verringert
sich mit steigender Grenzflächentemperatur
und folglich muss die LED bei Grenzflächentemperaturen betrieben
werden, die geringer sind als ungefähr 125°. Um die Grenzflächentemperatur
unter dieser Temperatur zu halten, ist das Die, welche die LED enthält, typischerweise auf
einer Wärmesenke
montiert, welche die Wärme dissipiert
durch Leiten der Wärme
an eine große Oberfläche, wie
zum Beispiel den Kern einer Leiterplatte.
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Zweitens
benötigen
viele Anwendungen aufgrund der limitierten Lichtabgabe einer einzelnen LED
mehrere LEDs, wobei die Anzahl an LEDs von Lichtquelle zu Lichtquelle
variiert. Das Bereitstellen einer separaten Paketierungsanordnung
für jede
Anwendung erhöht
beträchtlich
die Kosten der Lichtquellen. Jedoch müssen in Beleuchtungsanwendungen
die Paketierungskosten auf einem Minimum gehalten werden.
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Drittens
enthalten LED-Baugruppen eine Anzahl von Komponenten, die erheblich
verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Eine
typische Baugruppe (engl. package) des Standes der Technik hat ein
wärmeleitendes
Substrat, auf welchem das Die montiert ist, einen Reflektor, der aus
einem anderen Material gefertigt ist als das, welches verwendet
wird, um Licht, welches die Seiten des Dies verlässt, umzulenken, und ein Verkapselungsmaterial,
welches das Die schützt
und eine verbesserte Lichtextraktion aus dem Die liefert. Typischerweise
wird der Reflektor auf dem wärmeleitenden
Substrat montiert, bevor die LED an dem wärmeleitenden Substrat befestigt
wird. Der Die-Befestigungsprozess bringt oft hohe Temperaturen mit
sich, welche die Bindung zwischen dem Reflektor und dem wärmeleitenden
Substrat beanspruchen. Nachdem die LED verkapselt wurde, wird die
LED oft einem zusätzlichen
Hochtemperaturzyklus während
der Befestigung der LED an einer Leiterplatte oder dergleichen in
dem Endprodukt unterworfen. Dieses Prozessieren beansprucht die
Komponenten weiter.
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Schließlich hat
das Bedürfnis,
die Abgabeleistung pro LED zu erhöhen, zu Lichtquellen geführt, die
bei höheren
Temperaturen als frühere
Lichtquellen arbeiten. In solchen Lichtquellen ist die LED-Baugruppe
jedes Mal thermisch beansprucht, wenn das Licht angeschaltet wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Lichtquelle und ein Verfahren
zum Herstellen derselben. Die Lichtquelle enthält ein Substrat, eine Vielzahl
von Dies und eine transparente Schicht von Verkapselung. Das Substrat
enthält
eine isolierende Schicht mit oberen und unteren Oberflächen, wobei die
obere Oberfläche
eine erste metallstrukturierte Schicht darauf hat und die untere
Oberfläche
eine zweite metallstrukturierte Schicht darauf hat. Die erste metallstrukturierte
Schicht hat einen ersten Teil, welcher eine Vielzahl von Die-Montageflächen darauf hat,
und die zweite metallstrukturierte Schicht enthält eine erste Kontaktschicht,
welche die Die-Montagefläche
unterliegt, wobei die Die-Montagefläche und die erste Kontaktschicht
verbunden sind durch metallausgekleidete Kontaktlöcher an
jeder der Die-Montageflächen.
Jedes Die enthält
einen Festkörperlichtemitter,
welcher auf einer entsprechenden der Die-Montageflächen montiert
ist und damit elektrisch verbunden ist. Die transparente Verkapselung
bedeckt die Vielzahl von Dies und ist an die erste metallstrukturierte
Schicht und an die obere Oberfläche der
isolierenden Schicht gebondet. In einem Aspekt der Erfindung kann
jedes der Dies in einem Reflektor montiert sein, welcher Licht,
das eine Seitenoberfläche
des Dies verlässt,
umlenkt. In einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Lichtemitter
LEDs, welches in einem linearen Array angeordnet sind und die Verkapselung
umfasst eine Schicht von Material, welches eine zylindrische äußere Oberfläche mit
einer Achse parallel zu dem linearen Array aufweist. In einem weiteren
Aspekt der Erfindung ist ein Teil des Substrates freigelegt, wobei
der freigelegte Teil eine Vielzahl von Anschlüssen zum Anschließen der Lichtquelle
an eine Energiequelle aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Lichtquelle 20 des Standes
der Technik, welche auf einer LED basiert.
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2 ist
eine Draufsicht von Träger 30.
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3 ist
eine Ansicht von Träger 30 von
unten.
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4 ist
eine Querschnittsansicht von Träger 30 durch
eine Linie 4-4, dargestellt in 2.
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5 ist
eine Querschnittsansicht von Träger 30 durch
eine Linie 5-5, dargestellt in 2.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Lichtquelle vor der
Verkapselung des Die gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 veranschaulicht
eine lineare Lichtquelle 70, die von einer Vielzahl von
Dies gebildet ist, die in einem linearen Array auf einem gemeinsamen Substrat
angeordnet sind.
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8 veranschaulicht
eine Lichtquelle 80, die aufgebaut ist aus einer einzigen
LED, die auf einem Substrat, welches ein einziges Montagefeld hat, montiert
ist.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer linearen Lichtquelle 90,
welche aus zwei linearen Lichtquellenmodulen aufgebaut ist.
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10 ist
eine Querschnittsansicht einer linearen Lichtquelle, welche mit
einem Lichtleiter verbunden ist gemäß der vorliegenden Erfindung.
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11 und 12 veranschaulichen
eine Ausführungsform
eines Herstellungsschemas für Lichtquellen
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Weise, in welcher die vorliegende Erfindung ihre Vorteile liefert,
kann leichter verstanden werden mit Bezug auf 1,
welche eine Querschnittsansicht einer Lichtquelle des Standes der Technik
ist, die auf einer LED basiert. Die Lichtquelle 20 enthält eine
Basis 21, auf welcher ein Die 22, welches die
LED enthält,
montiert ist. Das Die 22 wird mit Energie versorgt durch
einen ersten Kontakt, welcher auf der unteren Oberfläche des
Dies ist und einen zweiten Kontakt, welcher auf der oberen Oberfläche des
Dies ist. Das Die ist an die Basis 21 gebondet durch einen
elektrisch leitenden Klebstoff, so dass die Basis 21 auch
die elektrische Verbindung zu dem ersten Kontakt liefert. Die Basis 21 liefert
auch einen Wärmepfad
zum Entfernen der Wärme,
die in dem Die 22 erzeugt wird. Die Basis 21 enthält einen
Abschnitt 23, welcher elektrisch von der unteren Oberfläche des
Dies 22 isoliert ist und welcher den zweiten Kontakt liefert,
der benötigt
wird, um die LED mit Energie zu versorgen. Diese zweite Verbindung
ist durch eine Drahtbondverbindung 24 gebildet.
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Die
Lichtquelle 20 enthält
auch einen Becher 25 mit reflektierenden Seitenwänden, welche
Licht, welches die Seitenoberflächen
des Dies 22 verlässt, umlenken.
Die verschiedenen Komponenten sind verkapselt in einer Verkapselungsschicht 26,
welche das Die 22 schützt.
Die Schicht 26 verbessert auch die Extraktion von Licht
aus dem Die 22 durch Bereitstellen eines Mediums, welches
einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der von Luft, und
folglich, den Mismatch zwischen dem Brechungsindex des Materials,
aus welchem das Die 22 gefertigt ist, und dem umgebenden
Medium verringert. Die gekrümmte
obere Oberfläche
der Schicht 26 reduziert die Menge an Licht, welche innerhalb
der Schicht 26 eingefangen wird durch denselben Brechungsindex-Mismatch.
Zusätzlich
kann die gekrümmte
Oberfläche
ein optisches Prozessieren des Lichts von dem Die 22 liefern.
In einigen Lichtquellen ist eine zusätzliche Linse über der
Schicht 26 montiert.
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Wie
oben erwähnt,
haben die verschiedenen Komponenten erheblich verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten
und sind typischerweise aus steifen Materialien aufgebaut. Zum Beispiel
ist die Basis 21 typischerweise ein steifes Element, welches
einen Leitungsrahmen, eine Leiterplatte oder ein keramisches Substrat
aufweist. Der Reflektor 25 kann ein plastikgeformtes Teil
oder ein metallreflektierender Becher sein. Die Verkapselung ist
häufig ein
Epoxy-Material.
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Der
Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen
den Komponenten kann zu einem Geräteversagen führen, wenn
die Lichtquelle zwischen ausreichend verschiedenen Temperaturen
thermisch zykliert wird. Ein solches thermisches Zyklieren tritt
auf während
der Herstellung der Lichtquelle, der Montage der Lichtquelle in dem
Endprodukt, und später,
wenn die Lichtquelle verwendet wird. Da die Energiedissipation der LED-Lichtquellen erhöht wird,
um mit konventionellen Lichtquellen zu konkurrieren, wird diese
letztere Quelle des thermischen Zyklierens signifikant und kann
draußen
zu einem Geräteversagen
führen.
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Viele
Beleuchtungsanwendungen erfordern Lichtquellen, welche eine Anzahl
von LEDs umfassen, die in einem geometrischen Muster angeordnet sind,
das für
die fragliche Lichtquelle spezifisch ist. Zum Beispiel erfordert
ein Spotlicht typischerweise eine LED, die mit einer kollimierenden
Linse montiert ist und folglich muss die LED im Wesentlichen eine Punktquelle
in dem Brennpunkt einer kreisförmig symmetrischen
Linse sein. Eine Lichtquelle zur Verwendung in der Beleuchtung eines
Flachbildschirms ist typischerweise konfiguriert als eine lineare
Lichtquelle und erfordert eine Anzahl von LEDs, die in einem linearen
Array unter einer zylindrischen Linse angeordnet sind. Folglich
wäre ein
Herstellungssystem, welches verschiedene Konfigurationen von Lichtquellen
mit minimalen Änderungen
erzeugen kann, vorteilhaft.
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Eine
Lichtquelle gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet einen flexiblen Schaltungsträger als Basiselement. Nun wird
Bezug genommen auf die 2–5, welche
einen Abschnitt eines solchen Trägers
mit einem darauf montierten Die veranschaulichen. 2 ist
eine Draufsicht von Träger 30; 3 ist
eine untere Ansicht von Träger 30 und 4 und 5 sind
Querschnittsansichten durch Linien 4-4 bzw. 5-5. Der Schaltungsträger 30 enthält zwei
strukturierte Metallschichten, welche auf entgegengesetzten Seiten
eines flexiblen isolierenden Substrats 31 angeordnet sind.
Die obere Schicht ist strukturiert, um erste und zweite obere Elektroden 32 und 33 zu
liefern. Ein Die 41, welches eine LED aufweist, ist an
die Elektrode 32 gebondet. Das Die 41 enthält erste
und zweite Kontakte, welche verwendet werden, um die LED mit Energie
zu versorgen. In dieser exemplarischen Ausführungsform ist der erste Kontakt
auf der unteren Oberfläche
des Dies 41 und der zweite Kontakt ist auf der oberen Oberfläche des Dies 41.
Das Die kann an die Die-Montagefläche gebondet sein unter Verwendung
eines eutektischen Die- Befestigungsmaterials
ebenso wie Metall gefüllten
polymerischen Befestigungsmaterialien.
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Der
zweite Kontakt ist mit einer Elektrode 33 verbunden durch
eine Bonddrahtverbindung 34, welche an ein Feld 35 auf
der Elektrode 33 gebondet ist. In dieser Ausführungsform
ist das Die 41 an die Elektrode 32 durch einen
leitfähigen
Klebstoff gebondet. Die Klebstoffverbindung liefert sowohl eine
elektrische Verbindung mit der Elektrode und eine thermische Verbindung
zwischen dem Die 41 und der Elektrode 32. In Ausführungsformen,
in welchen sowohl der erste als auch der zweite Kontakt auf dem
Die auf der oberen Oberfläche
sind, wird ein zweites Feld, welches bei 36 gezeigt ist,
verwendet, um die Verbindung zwischen der Elektrode 32 und
dem zweiten Kontakt zu bilden. In solchen Ausführungsformen kann die Verbindung
zwischen dem Die 41 und der Elektrode 32 elektrisch
isolierend sein; jedoch muss die Verbindung immer noch einen ausreichend
niedrigen Wärmewiderstand
aufweisen, um es der in dem Die erzeugten Wärme zu erlauben, zu der Elektrode 32 transferiert
zu werden, ohne das Die überhöhten Temperaturen
auszusetzen.
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Nun
wird auf die 3 und 5 Bezug
genommen. Die untere Oberfläche
der Schicht 31 hat eine Metallschicht, die strukturiert
ist, um Elektroden 42 und 43 zu liefern. Die Elektrode 43 ist
mit der Elektrode 33 durch leitende Kontaktlöcher verbunden, wie
zum Beispiel das Kontaktloch, welches bei 45 dargestellt
ist. Die Elektrode 42 ist mit der Elektrode 32 durch
leitende Kontaktlöcher
verbunden, wie zum Beispiel die Kontaktlöcher, die bei 38 und 39 dargestellt
sind. Die bei 38 dargestellten Kontaktlöcher sind bemessen, um Wärme von
der Elektrode 32 durch die Schicht 31 zu der Elektrode 42 zu
leiten. Diese Kontaktlöcher
haben einen thermischen Widerstand, der ausreichend niedrig ist,
um sicherzustellen, dass die Temperaturdifferenz zwischen den Elektroden 32 und 42 minimiert
ist, wenn das Die bei der maximalen Entwurfsleistung (engl. maximum
design power) für die
Lichtquelle betrieben wird. Dies stellt sicher, dass die Kontaktlöcher nicht
einen thermischen Widerstand darstellen, der die Wärmeabfuhr
von dem Die 41 limitiert. Wie unten genauer beschrieben
werden wird, ist die Elektrode 42 auf der unteren Oberfläche der
vervollständigten
Lichtquelle freigelegt und kann mit einer zusammenpassenden Elektrode
auf der Oberfläche
einer Leiterplatte thermisch verbunden werden.
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In
einer Ausführungsform
verwendet das Substrat 31 eine flexible Schaltungstechnologie,
in welcher 31 von einem organischen Material gebildet ist
wie beispielsweise Polyamid, Siloxan, Polyester, Cyanatester, Bismaleimid
oder Glasfaser. Filme und Laminate von Polyamid sind kommerziell
erhältlich von
DuPont und verwenden Substrate, die KaptonTM genannt
werden und aus Polyamid, und in einigen Fällen, aus einer Vielzahl von
Schichten, die mit Klebstoff laminiert sind, gebildet sind. Dieser
Typ von Schaltungsträger
ist wesentlich preiswerter als Silizium-basierte Schaltungen und
kann mit relativ dünnen
Substraten bereitgestellt werden. Jedoch können auch Ausführungsformen
aufgebaut werden, in welchen die Schicht 31 aus Silikon
gebildet ist. In einer Ausführungsform
wird ein Pyralux AP-Laminat von DuPont verwendet, das eine 2 mil
dicke KaptonTM-Schicht und Kupferschichten
auf den oberen und unteren Oberflächen hat. Die Dicke der Schichten
und die Abmessungen der Elektroden sind gewählt, und einen ausreichenden
Wärmetransfer
von dem Die zu der Leiterplatte zu liefern, ohne die Temperatur,
bei welcher das Die arbeitet, signifikant zu erhöhen. In einer Ausführungsform
ist das isolierende Substrat 31 zwischen 10 μm und 100 μm und die Metallschichten
sind zwischen 10 μm
und 150 μm. Die
Metallschichten können
aus Kupfer, Nickel, Gold, Silber, Palladium, Rhodium, Zinn, Aluminium,
oder Legierungen davon, gefertigt sein.
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In
einigen Ausführungsformen
ist ein Reflektor um das Die 41 erforderlich. Solch ein
Reflektor kann bereitgestellt werden durch Ronden einer separaten
Schicht an den Schaltungsträger 30.
Nun wird Bezug genommen auf 6, welche
eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Lichtquelle gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor der Verkapselung des Dies ist. Der
Reflektor wird erzeugt durch Ronden einer Schicht 51 von
isolierendem Material an den Schaltungsträger 30. Die Schicht
hat einen Ausschnitt mit reflektierenden Wänden 52, welche Licht,
das die Seite des Dies 41 verlässt, reflektieren, so dass
das Licht innerhalb eines Kegels von Winkeln austritt, die ungefähr senkrecht
zu einer Oberfläche 54 der
Schicht 51 sind. Wenn die Lichtquelle nur eine diffuse
Reflexionsoberflächenbeschaffenheit
auf den reflektierenden Wänden
erfordert, kann die Schicht 51 aus einem weißen Material
gefertigt sein, wie beispielsweise Silikon mit Partikeln von TiO2. Wenn eine mehr spiegelnde Reflexionsoberflächenbeschaffenheit
erforderlich ist, kann die Schicht 51 mit einer Metallschicht
beschichtet sein.
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Die
Schicht 51 hat vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
der im Wesentlichen derselbe ist wie der von der Schicht 31 in
dem Träger 30.
Die Schicht 51 kann steif oder flexibel sein, abhängig von
der spezifischen Anwendung. Flexible Schichten haben den Vorteil,
dass sie in der Lage sind, in Reaktion auf einen Unterschied in
dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu deformieren. In dieser
Hinsicht sollte erwähnt
werden, dass die Metallschichten in dem Träger 30 allgemein andere
thermische Ausdehnungskoeffizienten als die Schicht 31 oder
die Schicht 51 haben werden. Folglich, selbst wenn die
Schicht 31 und die Schicht 51 im Wesentlichen
dieselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, werden flexible
Schichten noch den Vorteil haben, dass sie Spannungen während des
Temperaturzyklierens reduzieren werden.
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In
einer Ausführungsform
wird die Schicht 51 auf den Träger 30 gebondet vor
der Befestigung des Dies 41. Folglich muss die Öffnung in
der Schicht 51 ausreichend sein, um die Einfügung und
das Ronden von beiden, dem Die und der Bonddrahtverbindung, welche
das Die 41 an das Feld 35 auf der Elektrode 33 anschließt, aufzunehmen.
Es ist vorteilhaft, eine Substrat- und Reflektorschicht bereitzustellen,
welche verwendet werden kann mit Dies, die die Kontakte auf der
oberen Oberfläche
des Dies haben, ebenso wie mit Dies, welche einen Kontakt auf der
unteren Oberfläche
des Dies und einen Kontakt auf der oberen Oberfläche des Dies haben. Folglich
ist die Öffnung
in der Schicht 51 bemessen und positioniert, so dass das
Feld 36 auch während
der Befestigung und des Anschließens des Dies zugänglich ist.
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Nachdem
das Die an dem Träger 30 befestigt
wurde und elektrisch verbunden wurde mit den Elektroden auf dem
Substrat 30, werden das Substrat und das Die in einem transparenten
Medium verkapselt. Die Form der Verkapselungsschicht hängt von
dem spezifischen Lichtqueliendesign ab. Nun wird Bezug genommen
auf 7 und 8, welche perspektivische Ansichten
von zwei exemplarischen Verkapselungskonfigurationen sind. 7 veranschaulicht
eine lineare Lichtquelle 70, die gebildet ist von einer
Vielzahl von Dies, dargestellt bei 71, die in einem linearen
Array auf einem gemeinsamen Substrat 72 angeordnet sind.
Die Dies sind verkapselt in einer transparenten Schicht von Material,
dargestellt bei 73. Das transparente Material kann eine
Anzahl von Additiven, wie beispielsweise Phosphore oder Diffusoren
einschließen,
welche einen Teil des Lichts der LED in Licht eines anderen Spektrums
konvertieren und das Licht diffusieren, so dass die Lichtquelle den
Anschein hat, eine gleichmäßig erleuchtete
zylindrische Quelle zu sein, welche die Form der Verkapselungsschicht 73 hat.
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Die
einzelnen LEDs können
von derselben Farbe oder von verschiedenen Farben sein. In dem Fall
einer Lichtquelle, die auf LEDs von verschiedenen Farben basiert,
sind die Dies in einer abwechselnden Weise in wiederholenden Gruppen
angeordnet. Zum Beispiel können
Gruppen von drei LEDs, die rotes, blaues und grünes Licht liefern, in dem linearen
Array angeordnet sein. Im allgemeinen sind die Verbindungen zu den
LEDs in einem einzelnen Modul wie Beispiel der Lichtquelle 70 separiert,
so dass die einzelnen LEDs separat betrieben werden können. Die
externen Verbindungen können
durch einen separaten Konnektor 75 sein, welcher aus Spuren 74 (engl.
traces) besteht, die Teil des Substrates 72 sind. Die einzelnen
LEDs können
auch durch die freigelegten Teile der unteren Schicht des Substrats
angesteuert werden.
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8 veranschaulicht
eine Lichtquelle 80, die aufgebaut ist aus einer einzigen
LED 81, die auf einem Substrat 82 montiert ist,
welches ein einziges Montagefeld hat. Die LED und das Substrat sind
verkapselt in einer Schicht von Verkapselung 83 mit einer
kugelförmigen
Oberfläche.
Die äußere Oberfläche kann
geformt sein, um eine Linse zu liefern, welche das Abgabelicht kollimiert
oder anderweitig prozessiert. In Abwesenheit von Additiven, welche
das Licht diffusieren, ist die Lichtquelle 80 eine Punktquelle
mit einer Linse. Wenn die Schicht 83 Additive enthält, wie
zum Beispiel die oben beschriebenen, scheint die Lichtquelle 80 eine
kleine, ausgedehnte Quelle zu sein, welche die Abmessungen der Verkapselungsschicht
aufweist.
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Eine
Anzahl von Lichtquellen, wie beispielsweise der Lichtquelle 70,
die in 7 dargestellt ist, kann kombiniert werden, um
eine ausgedehnte lineare Lichtquelle zu liefern, mit einer Konfiguration,
die angepasst ist zum Beleuchten der Kante eines planaren Lichtleiters
oder Hohllichtleiters von dem Typ, der für Rückbeleuchtungsdisplays verwendet
wird. Nun wird Bezug genommen auf 9, welche
eine perspektivische Ansicht einer linearen Lichtquelle 90 ist, die
aus zwei linearen Lichtquellenmodulen 91 und 92 aufgebaut
ist, des Typs, welcher oben mit Bezug auf 7 diskutiert
wurde, jedoch ohne den Endverbinder. Die Lichtquellenmodule sind
an einen gemeinsamen Flex-Verbinder 93 gebondet, welcher
Spuren umfasst zum Beliefern der einzelnen LEDs innerhalb jedes
Lichtquellenmoduls mit Energie.
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Nun
wird Bezug genommen auf 10, welche
eine Querschnittsansicht einer linearen Lichtquelle gemäß der vorliegenden
Erfindung verbunden mit einem Lichtleiter ist. Die Lichtquelle 90 ist
entlang der Kante des Lichtleiters 95 positioniert. Die
Spuren auf dem Flex-Verbinder 93 sind verbunden mit zusammenpassenden
Spuren in einem Verbinder 96, der auf einer mit dem Lichtleiter
verbundenen Struktur montiert ist. Ein optionales Metallgehäuse 97 kann
an der Lichtquelle 90 befestigt sein und verwendet werden
zum Transferieren von Wärme
zu einer Wärme
dissipierenden Oberfläche.
Die Lichtquelle kann verwendet werden zum Beleuchten eines LCD-Panels 98 oder
einer Folie, die durch einen Benutzer betrachtet wird.
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Nun
wird Bezug genommen auf die 11 und 12,
welche eine Ausführungsform
eines Herstellungsschemas für
Lichtquellen gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen. Bezug nehmend auf 11 beginnt
der Prozess mit einem Bogen von Substrat 101, wie beispielsweise
das oben diskutierte Substrat 31. Der Substratbogen wird an
einem starren Träger 110 befestigt.
Die Metallschichten auf der oberen und unteren Oberfläche sind
strukturiert, um die Montagefelder und Elektroden für das Die
zu liefern, wie bei 102 dargestellt. Der flexible Bogen
wird während
des Herstellungsprozesses auf einem starren Träger montiert. Bezug nehmend
auf 12 wird eine Schicht von Material, welches die
Reflektorbecher 103 hiervon ausgeschnitten hat, auf die
Oberfläche
des Substrats 101 gebondet. Die Dies werden dann auf die
Felder gebondet und elektrisch verbunden, wie oben beschrieben.
Die gebondeten Bögen
werden dann in einer Form platziert und das Verkapselungsmaterial über die
Reflektorbecher geformt (geformt/gegossen). Die einzelnen Lichtquellen
werden dann vereinzelt durch Schneiden des geformten Bogens.
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Die
Form der Verkapselungsschicht und die Anzahl an Dies in jeder Lichtquelle
hängt ab
von dem bestimmten Produkt, in welchem die Lichtquellen eingebaut
werden sollen. In der in 12 dargestellten Ausführungsform
sind die Lichtquellen in Gruppen von drei in der horizontalen Richtung
gruppiert. Folglich kann eine Lichtquelle mit drei verschiedenfarbigen
LEDs erhalten werden durch Schneiden des verkapselten Bogens entlang
der Linien, die bei 104 dargestellt sind, und zwischen
den Reihen von Lichtquellen in der horizontalen Richtung.
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Verschiedene
Modifikationen für
die vorliegende Erfindung werden für den Fachmann ersichtlich
von der vorangegangenen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen.
Entsprechend ist die vorliegende Erfindung nur durch den Umfang
der folgenden Ansprüche
limitiert.