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DE102019133203B4 - UV LED array with power connector connection and heat sink - Google Patents

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DE102019133203B4
DE102019133203B4 DE102019133203.6A DE102019133203A DE102019133203B4 DE 102019133203 B4 DE102019133203 B4 DE 102019133203B4 DE 102019133203 A DE102019133203 A DE 102019133203A DE 102019133203 B4 DE102019133203 B4 DE 102019133203B4
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electrically
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Hung Hsin Hsieh
Cho Hang Wong
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Abstract

Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array, umfassend:ein erstes Substrat, das aus einem elektrisch isolierenden Material oder einem elektrisch leitfähigen Material mit einer oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten, die sich darauf befinden, ausgewählt ist;einen ersten Schaltkreis, der sich auf einer Oberfläche des ersten Substrats befindet;einen UV-LED-Array, der sich auf einem Teil des ersten Schaltkreises oder auf der Oberfläche des ersten Substrats befindet, wobei der UV-LED-Array mit dem ersten Schaltkreis elektrisch kommuniziert;ein zweites Substrat, das von dem ersten Substrat beabstandet ist;einen zweiten Schaltkreis, der sich auf einer Oberfläche des zweiten Substrats befindet;wenigstens eine erste Wärmesenke, die so konfiguriert ist, dass sie Wärme von dem UV-LED-Array ableitet, wobei sich die Wärmesenke angrenzend an das erste Substrat und/oder das zweite Substrat befindet;eine Öffnung, die jeweils durch das erste Substrat, das zweite Substrat und die wenigstens eine erste Wärmesenke verläuft;einen elektrischen Isolator, der die Öffnung auskleidet;eine elektrisch und thermisch leitende Verkleidung, die sich angrenzend an den elektrischen Isolator befindet;ein Befestigungselement, das sich in der Öffnung befindet und mit der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung in Kontakt steht, wobei das Befestigungselement den ersten Schaltkreis und den zweiten Schaltkreis über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung elektrisch miteinander verbindet und elektrisch mit einer externen Stromquelle kommuniziert, wobei das Befestigungselement Strom aus der Stromquelle und/oder ein elektrisches Signal trägt und Wärme über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung zu der wenigstens einen ersten Wärmesenke ableitet.A heat sink and power connector for a UV LED array, comprising:a first substrate selected from an electrically insulating material or an electrically conductive material having one or more electrically insulating layers thereon;a first circuit comprising located on a surface of the first substrate;a UV LED array located on a portion of the first circuit or on the surface of the first substrate, the UV LED array being in electrical communication with the first circuit;a second substrate, spaced from the first substrate;a second circuit located on a surface of the second substrate;at least a first heat sink configured to conduct heat away from the UV LED array, the heat sink being adjacent to the first substrate and/or the second substrate is located;an opening through the first substrate, the second substrate and extending through the at least one first heat sink;an electrical insulator lining the opening;an electrically and thermally conductive liner located adjacent to the electrical insulator;a fastener located in the opening and connected to the electrically and thermally conductive liner in is in contact, wherein the fastener electrically connects the first circuit and the second circuit to one another via the electrically and thermally conductive liner and electrically communicates with an external power source, the fastener carrying power from the power source and/or an electrical signal and heat via the electrically and thermally conductive liner to the at least one first heat sink.

Description

Gebiet der Erfindung:Field of Invention:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbindungen in Vorrichtungsaufbauten und insbesondere auf elektrische Verbindungen in Hochleistungsvorrichtungsaufbauten, wie UV-LED-Arrays.The present invention relates to electrical connections in device assemblies and more particularly to electrical connections in high power device assemblies such as UV LED arrays.

Hintergrund:Background:

Viele elektronische Vorrichtungen und elektrische Geräte verwenden eine Vielzahl von Verbindungselementen auf Kabelbasis für die Kommunikation mit Stromquellen oder mit anderen elektrischen Geräten. Mit kleiner werdender Grundfläche dieser Vorrichtungen gibt es jedoch eine höhere Leistungsdichte, und Kabelverbindungen können schwierig herzustellen und zu warten sein. Weiterhin können hohe Leistungsdichten große Wärmemengen erzeugen, die Lötverbindungen, welche Drähte halten, beschädigen können. Zum Beispiel verwenden herkömmliche LEDs verschiedene Kabelverbindungen zwischen einer Stromquelle und dem LED-Modul. Diese Kabelverbindung ist jedoch eine Fehlerquelle, insbesondere bei Lötverbindungen, Anschlussklemmen mit Drähten oder Verbindungselementen mit Kabelverbindungen, die aufgrund von thermischer Ermüdung oder mechanischer Belastung geschwächt werden können. Kabelverbindungen sind auch während der Herstellung eine Quelle von fehlerhaften Produkten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Beleuchtungsansätzen haben LED-Beleuchtungstechniken eine relativ hohe Effizienz, was weniger Wärme erzeugt. Die neu entwickelten UV-LEDs, die einige sehr kurze Wellenlängen unter 400 nm erzeugen, haben jedoch typischerweise eine relativ geringe Wandlungseffizienz, wodurch sie große Wärmemengen erzeugen. Um die Effizienz zu verbessern und eine kompakte Struktur beizubehalten, ist eine neue Bauweise zum Integrieren des Stromwegs mit Wärmeableitungsfunktionen wichtig. Der hier verwendete Ausdruck „UV“ bezieht sich breit gefasst auf alle Formen von UV-Strahlung einschließlich UV, UV-A, UV-B, UV-C, nahes UV usw. Im Allgemeinen gilt der Ausdruck „UV“ für Wellenlängen von ungefähr 10 nm bis ungefähr 440 nm.Many electronic devices and electrical devices use a variety of wire-based connectors to communicate with power sources or with other electrical devices. However, as these devices get smaller in footprint, there is higher power density and cable connections can be difficult to make and maintain. Furthermore, high power densities can generate large amounts of heat that can damage solder joints holding wires. For example, traditional LEDs use different wire connections between a power source and the LED module. However, this cable connection is a source of failure, particularly with solder joints, terminals with wires, or connectors with cable connections that can be weakened due to thermal fatigue or mechanical stress. Cable connections are also a source of defective products during manufacture. Unlike traditional lighting approaches, LED lighting techniques have relatively high efficiency, which generates less heat. However, the newly developed UV LEDs, which produce some very short wavelengths below 400 nm, typically have relatively low conversion efficiencies, thereby generating large amounts of heat. In order to improve efficiency and keep a compact structure, a new design for integrating the power path with heat dissipation functions is important. As used herein, the term "UV" refers broadly to all forms of UV radiation including UV, UV-A, UV-B, UV-C, near UV, etc. In general, the term "UV" applies to wavelengths of approximately 10 nm to about 440 nm.

US 2013/0051020 A1 behandelt einen LED-Beleuchtungsköper und zeigt in den Figuren Arrays von LEDs auf einer Leiterplatte als erstes Substrat mit ersten Schaltkreisen und mit einem Gehäuse als Wärmesenke mittels Schrauben als Befestigungsmittel durch Öffnungen verbunden. U.S. 2013/0051020 A1 deals with an LED lighting fixture and shows in the figures arrays of LEDs on a printed circuit board as a first substrate with first circuits and connected to a housing as a heat sink by means of screws as fastening means through openings.

TW 2012/48947A offenbart LED-Module für hohe Leistungen und zeigt in 1, dass die LEDs auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die über Schrauben mit einer Wärmesenke verbunden sind. TW 2012/48947A reveals LED modules for high power and shows in 1 , that the LEDs are arranged on a printed circuit board, which are connected to a heat sink via screws.

WO 2014/031095 A1 beschreibt Mikro-Kanal-gekühlte UV-LED-Arrays für UV-Aushärtungssysteme mit Ausgangsleistungen von 10 bis 100 W/cm2 und einer anfallenden Abwärme von 100 bis 10.000 W/cm2 und zeigt darüber hinaus in den Figuren einen Aufbau mit LED-Array, aus den LEDs auf einer Wärmesenkeschicht über den Mikrokanalkühler und mit Anoden- und Katodenzuführung, die mittels Schrauben aneinander befestigt sind. WO 2014/031095 A1 describes micro-channel-cooled UV LED arrays for UV curing systems with output powers of 10 to 100 W/cm 2 and waste heat of 100 to 10,000 W/cm 2 and also shows a structure with an LED array in the figures , consisting of the LEDs on a heat sink layer over the microchannel cooler and with anode and cathode leads attached to each other by screws.

WO 2017/211773 A1 offenbart UV LED Arrays für Wasserhygiene. Die 1 bis 5 zeigen einen Aufbau mit UV LEDs an Leitungen am Deckelfenster als erstes Substrat befestigt und über Federkontakte mit einer Leiterplatte verbunden. Die 7 setzt den Federkontakt in ein Durchgangsloch durch die Leiterplatte als externen Kontakt. In der 7 zeigt Anordnung 96 diesen Durchkontakt durch das Gehäuse gehend. WO 2017/211773 A1 discloses UV LED arrays for water sanitation. the 1 until 5 show a structure with UV LEDs attached to lines on the cover window as the first substrate and connected to a printed circuit board via spring contacts. the 7 sets the spring contact in a through hole through the circuit board for external contact. In the 7 Assembly 96 shows this via going through the housing.

In herkömmlichen Techniken für UV-Anwendungen würde man normalerweise organische Materialien (z.B. Isolationsmäntel für elektrische Kabel, Isolationsmaterialien von Steckern, Steckdosen oder Anschlussklemmen) als Verbindungsmaterialien verwenden. UV-Licht sowie die Wärme verursachen jedoch einen Abbau unter der langfristigen Einwirkung der kurzwelligen Beleuchtung, und daher werden neue Bauweisen benötigt, die die Wärmeableitung verbessern, während sie die kompakte Bauweise erleichtern.In conventional techniques for UV applications, one would normally use organic materials (e.g. insulation jackets for electrical cables, insulation materials of plugs, sockets or terminal blocks) as connection materials. However, UV light and heat cause degradation under long-term exposure to short-wavelength illumination, and new designs are needed that improve heat dissipation while facilitating compact design.

In derzeitigen UV-Arrays werden vielleicht Keramiksubstrate eingesetzt, um die thermische Wirkung zu reduzieren, aber es gibt Bohrlöcher für die Verbindung, wenn Stecker verwendet werden. Zu viel Hitze kann die Gefahren der Rissbildung an den Stellen von Steckern erzeugen.Current UV arrays may use ceramic substrates to reduce thermal effects, but there are drilled holes for connection when connectors are used. Too much heat can create the dangers of cracking at connector locations.

Weiterhin wird, wenn LEDs in großen Arrays verwendet werden, beträchtliche Wärme erzeugt, weil die hohe Leistungsdichte in einem kleinen Bereich konzentriert ist. Diese Wärme, insbesondere die extreme thermische Wechselbeanspruchung, wenn die Vorrichtungen erwärmt und gekühlt werden, können herkömmliche Verbindungen beschädigen. Außerdem können instabile Verbindungen versagen, wie solche aufgrund von schlechtem Löten oder falscher Ausrichtung von Kabeln und Lötmittel.Furthermore, when LEDs are used in large arrays, significant heat is generated because the high power density is concentrated in a small area. This heat, particularly the extreme thermal cycling as the devices are heated and cooled, can damage conventional interconnects. Also, unstable connections can fail, such as those due to poor soldering or misalignment of wires and solder.

LED-Arrays erzeugen auch erhebliche Mengen an Licht. In einigen Fällen kann die Menge des erzeugten Lichts um zwei Größenordnungen größer sein als volles Sonnenlicht mitten am Tag. Diese Lichtmenge kann auch gelötete Kabelverbindungen beschädigen, was Stromversagen in LED-Arrays verursacht.LED arrays also produce significant amounts of light. In some cases, the amount of light produced can be two orders of magnitude greater than full sunlight in the middle of the day. This amount of light can also damage soldered wire connections, causing power failures in LED arrays.

Daher gibt es in der Technik ein Bedürfnis nach verbesserten elektrischen Verbindungen zwischen LEDs und Stromquellen.Therefore, there is a need in the art for improved electrical connections between LEDs and power sources.

Weiterhin gibt es ein Bedürfnis nach verbesserten Verbindungsstrukturen für andere Systeme, die derzeit durch Kabel verbunden werden. Das heißt, eine verbesserte Verbindungsstruktur hat zahlreiche Anwendungen, die über LEDs und LED-Arrays hinausgehen.Furthermore, there is a need for improved connection structures for other systems that are currently connected by cables. That said, improved interconnect structure has numerous applications beyond LEDs and LED arrays.

Es gibt ein weiteres Bedürfnis, die Effizienz zu verbessern und kompakte Vorrichtungsstrukturen beizubehalten, und insbesondere ein Bedürfnis nach einer neuen Bauweise, um einen Stromweg mit Wärmeableitungsfunktionen zu integrieren.There is a further need to improve efficiency and maintain compact device structures, and in particular a need for a new design to integrate a current path with heat dissipation functions.

Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die vorliegende Erfindung stellt eine Wärmesenke und eine Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array bereit. Ein erstes Substrat ist aus einer Leiterplatte, einem Keramik- oder Glaskeramikmaterial ausgewählt. Ein erster Schaltkreis befindet sich auf einer Oberfläche des ersten Substrats. Ein UV-LED-Array befindet sich auf einem Teil des ersten Schaltkreises oder auf der Oberfläche des ersten Substrats, wobei die UV-LED mit dem ersten Schaltkreis elektrisch kommuniziert.The present invention provides a heat sink and power connector connection for a UV LED array. A first substrate is selected from a circuit board, ceramic or glass ceramic material. A first circuit is on a surface of the first substrate. A UV LED array is located on a portion of the first circuit or on the surface of the first substrate, with the UV LED in electrical communication with the first circuit.

Ein zweites Substrat ist von dem ersten Substrat beabstandet, wobei sich ein zweiter Schaltkreis auf einer Oberfläche des zweiten Substrats befindet. Wenigstens eine erste Wärmesenke, die so konfiguriert ist, dass sie Wärme von dem UV-LED-Array ableitet, befindet sich angrenzend an das erste Substrat und/oder das zweite Substrat. Eine Öffnung verläuft jeweils durch das erste Substrat, das zweite Substrat und die Wärmesenke. Ein elektrischer Isolator kleidet die Öffnung mit einer elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung aus, die sich angrenzend an den elektrischen Isolator befindet.A second substrate is spaced from the first substrate, with second circuitry on a surface of the second substrate. At least one first heat sink configured to dissipate heat from the UV LED array is adjacent to the first substrate and/or the second substrate. An opening extends through each of the first substrate, the second substrate, and the heat sink. An electrical insulator lines the opening with an electrically and thermally conductive lining located adjacent to the electrical insulator.

Ein elektrisch und thermisch leitendes Befestigungselement befindet sich in der Öffnung und steht mit der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung in Kontakt, so dass das Befestigungselement den ersten Schaltkreis und den zweiten Schaltkreis über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung elektrisch miteinander verbindet und elektrisch mit einer externen Stromquelle kommuniziert, Strom und/oder ein elektrisches Signal trägt und Wärme über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung zu der wenigstens einen ersten Wärmesenke ableitet.An electrically and thermally conductive fastener is located in the opening and contacts the electrically and thermally conductive liner such that the fastener electrically connects the first circuit and the second circuit through the electrically and thermally conductive liner and electrically to an external power source communicates, carries power and/or an electrical signal, and dissipates heat via the electrically and thermally conductive liner to the at least one first heat sink.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt schematisch eine Befestigungselement-Verbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows schematically a fastener connection according to an embodiment of the present invention;
  • 2 zeigt schematisch eine Befestigungselement-Verbindung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 shows schematically a fastener connection according to another embodiment of the present invention;
  • Die 3A-3F zeigen schematisch ein UV-LED-Array mit einer Befestigungselement-Verbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; the 3A-3F show schematically a UV LED array with a fastener connection according to an embodiment of the present invention;
  • 4 zeigt schematisch ein UV-LED-Array mit einer Befestigungselement-Verbindung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 FIG. 12 shows schematically a UV LED array with a fastener connection according to another embodiment of the present invention; FIG.
  • 5 zeigt schematisch eine Thermoelementsonde mit einer Befestigungselement-Verbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 Fig. 12 shows schematically a thermocouple probe with a fastener connection according to an embodiment of the present invention;
  • 6 zeigt schematisch Details einer aktiv gekühlten Wärmesenke mit Befestigungselement-Verbindungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 shows schematically details of an actively cooled heat sink with fastener connections according to an embodiment of the present invention;
  • 7A zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Dünnschichtheizelements mit einer Befestigungselement-Verbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 7A Fig. 12 schematically shows a cross-sectional view of a thin film heater with a fastener connection according to an embodiment of the present invention;
  • 7B zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Dünnschichtheizelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7B 12 schematically shows a perspective view of a thin film heater according to an embodiment of the present invention.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Wir wenden uns nun den Zeichnungen im Detail zu; 1 zeigt eine Übersicht über eine leitfähige Befestigungselement-Baugruppe, die die Nachteile einer herkömmlichen Verdrahtung überwindet. Das leitfähige Befestigungselement ist mechanisch robust und lässt sich leicht an Leiterplatten und andere Substratmaterialien montieren. Wie im Folgenden noch ausführlicher diskutiert wird, kann das Befestigungselement eine Verbindung zwischen einem Schaltkreis, der zu einer LED (oder anderen Vorrichtungen, die mit einer Stromquelle kommunizieren müssen) verbindet, und anderen Schaltkreisen, die sich auf einer anderen Oberfläche der Leiterplatte oder des Substrats befinden oder sich auf einem anderen Substrat befinden können, herstellen.We now turn to the drawings in detail; 1 Figure 1 shows an overview of a conductive fastener assembly that overcomes the disadvantages of conventional wiring. The conductive fastener is mechanically robust and easily mounts to circuit boards and other substrate materials. As will be discussed in more detail below, the fastener can provide a connection between circuitry that connects to an LED (or other device that needs to communicate with a power source) and other circuitry located on another surface of the circuit board or substrate are or may be on another substrate.

Im Beispiel von 1 kann ein erstes Substrat 10 aus Leiterplatten, wie FR-X (PCB) oder CEM-X (PCB), ausgewählt sein, oder es kann sich um eine Keramik, wie Aluminiumnitrid, Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid/Saphir handeln. Andere nicht elektrisch leitfähige Substrate können ebenfalls ausgewählt werden, wie bestimmte Polymere, Glaskeramiken oder Metalle mit isolierenden Keramik- oder Polymerschichten, die sich darauf befinden. Ein leitfähiges Material 20 befindet sich auf dem Substrat 10 und kann zu einem ersten elektrischen Schaltkreis strukturiert sein. Ein zweites Substrat 30 befindet sich von dem ersten Substrat 10 entfernt. Wie Substrat 10 kann auch Substrat 30 aus Leiterplatten, Keramik oder anderen nicht leitfähigen Materialien ausgewählt sein. Eine weitere leitfähige Schicht 40 befindet sich auf dem zweiten Substrat 30 und kann zu einem zweiten elektrischen Schaltkreis strukturiert sein. Bei den leitfähigen Schichten kann es sich um Kupfer, Gold, Silber oder Legierungen davon oder jedes andere Material mit ausreichend Leitfähigkeit, um elektrische Signale oder Strom zu einer Vorrichtung, die sich auf den Substraten oder den leitfähigen Schichten befindet, zu tragen.In the example of 1 A first substrate 10 may be selected from printed circuit boards such as FR-X (PCB) or CEM-X (PCB), or it may be a ceramic such as aluminum nitride, silicon carbide or aluminum oxide/sapphire. Others don't electrically conductive substrates can also be selected, such as certain polymers, glass-ceramics, or metals with insulating ceramic or polymer layers thereon. A conductive material 20 is located on the substrate 10 and may be patterned into a first electrical circuit. A second substrate 30 is located away from the first substrate 10 . Like substrate 10, substrate 30 may be selected from circuit boards, ceramics, or other non-conductive materials. Another conductive layer 40 is located on the second substrate 30 and can be structured into a second electrical circuit. The conductive layers can be copper, gold, silver, or alloys thereof, or any other material with sufficient conductivity to carry electrical signals or power to a device residing on the substrates or the conductive layers.

In 1 befinden sich die Substrate 10 und 30 auf beiden Seiten eines Kerns/einer Wärmesenke aus thermisch leitfähigem Material 50. Typischerweise ist der Kern aus einem Metallkern, wie Aluminiumlegierung, Aluminium, Kupfer, Kupferlegierung oder Edelstahl ausgewählt, doch es können auch andere leitfähige Materialien einschließlich Nichtmetallen verwendet werden. Obwohl sich die Substrate auf beiden Seiten des Kerns/der Wärmesenke aus leitfähigem Material befinden, sind auch andere Konfigurationen annehmbar, einschließlich solcher, bei denen ein oder beide Substrate nicht direkt mit der Wärmesenke in Kontakt sind oder über eine oder mehrere Zwischenschichten mit der Wärmesenke in Kontakt sind.In 1 For example, substrates 10 and 30 are on either side of a core/heat sink of thermally conductive material 50. Typically, the core is selected from a metal core such as aluminum alloy, aluminium, copper, copper alloy or stainless steel, but other conductive materials including non-metals may also be used be used. Although the substrates are on either side of the core/heat sink of conductive material, other configurations are acceptable, including those where one or both substrates are not in direct contact with the heat sink or are in contact with the heat sink via one or more intermediate layers are contact.

Eine Öffnung 60 verläuft durch das erste und das zweite Substrat 10, 30 und die erste und die zweite leitfähige Schicht 20, 40 und die Wärmesenke 50. Ein elektrischer Isolator 65 kleidet die Öffnung mit einer elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung 70 aus, die sich angrenzend an den elektrischen Isolator befindet. Der elektrische Isolator 65 kann ein Keramik- oder Polymerisolator sein, obwohl auch andere isolierende Materialien verwendet werden können. Die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung kann ein Metall sein, wie Kupfer, Kupferlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Nickel, Stahl oder leitfähige Nichtmetalle.An opening 60 extends through the first and second substrates 10, 30 and the first and second conductive layers 20, 40 and the heat sink 50. An electrical insulator 65 lines the opening with an electrically and thermally conductive liner 70 which is adjacent on the electrical insulator. The electrical insulator 65 can be a ceramic or polymer insulator, although other insulating materials can also be used. The electrically and thermally conductive liner may be a metal such as copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys, nickel, steel, or conductive non-metals.

Ein elektrisch und thermisch leitfähiges Befestigungselement 80 befindet sich in der Öffnung 60, wo es mit der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung 70 in Kontakt steht, so dass das Befestigungselement 80 den ersten Schaltkreis (Leiter 20) und den zweiten Schaltkreis (Leiter 40) über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung 70 elektrisch miteinander verbindet. Das Befestigungselement 80 kann zum Beispiel ein Befestigungselement mit einem Gewinde, wie eine Schraube oder ein Bolzen, sein, oder es kann ein Befestigungselement ohne Gewinde sein.An electrically and thermally conductive fastener 80 is located in the opening 60 where it contacts the electrically and thermally conductive liner 70 so that the fastener 80 connects the first circuit (conductor 20) and the second circuit (conductor 40) via the electrically and thermally conductive panel 70 electrically connected to each other. For example, the fastener 80 may be a threaded fastener, such as a screw or bolt, or it may be an unthreaded fastener.

Wie man in 2 erkennt, können auch zusätzliche Schaltkreise und Wärmesenken miteinander verbunden sein, um komplexere Mehrschichtstrukturen zu erhalten. In 2 erstreckt sich die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung 70 durch eine zweite Öffnung 160, die durch eine zweite Wärmesenke 150 und ein drittes und viertes Substrat 110 bzw. 130 verläuft. Dieses dritte und vierte Substrat umfasst eine dritte und eine vierte leitfähige Schicht (gegebenenfalls zu Schaltkreisen strukturiert), die Elemente 120 bzw. 140 in 2. Obwohl es in 2 nicht gezeigt ist, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass auch weitere Substrate und Schaltkreise mit oder ohne zusätzliche Wärmesenken über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung und die Befestigungselemente 80, 180 miteinander verbunden sein können.how to get in 2 recognizes, additional circuitry and heat sinks can also be interconnected to obtain more complex multilayer structures. In 2 For example, the electrically and thermally conductive liner 70 extends through a second opening 160 that extends through a second heat sink 150 and third and fourth substrates 110 and 130, respectively. These third and fourth substrates comprise third and fourth conductive layers (optionally patterned into circuits), elements 120 and 140 in FIG 2 . Although it's in 2 Although not shown, it should be understood that other substrates and circuits may be interconnected via the electrically and thermally conductive cladding and fasteners 80,180, with or without additional heat sinks.

In der Ausführungsform von 2 sind die Leiterplatten durch Wärmesenken und auch Luft voneinander getrennt. Es kann sich jedoch eine weitere Wärmesenke zwischen den Platten 30 und 110 befinden. Andere Objekte (z.B. zusätzliches Substratmaterial) kann verwendet werden, um alle Strukturen physisch in einem stabilen Zustand aufrechtzuerhalten oder zu fixieren. Man beachte, dass jedes Substrat mehr als einen Schaltkreis umfassen kann. Die Menge der Befestigungselemente wird auf der Basis der Schaltkreise, die auf den Substraten miteinander verbunden sind, ausgewählt. Für bestehende Hochleistungskonsumelektronikgeräte gibt es zahlreiche Kabel, die Signale oder Strom enthalten, und diese Kabel erhöhen die Komplexität des Systems, machen die Wartung oder Reparatur des Systems schwierig und sind Quellen für potentielles System versagen. Das Verbindungssystem mit dem leitfähigen Befestigungselement verbessert die Zuverlässigkeit. Das Befestigungselement 80 kann eine einheitliche/integrale Struktur mit einem Kopf und Schaft sein, oder der Kopf und der Schaft können trennbar sein, wie es bei Kopf 84 und Schaft 82 gezeigt ist. Der Kopf 84 kann eine Mutter sein, die an einem oder mehreren Schäften angreifen kann, wie es bei der Verbindung der beiden Strukturen in 2 gezeigt ist. Man beachte, dass die Verwendung des Schafts allein ohne einen Kopfteil, auch wenn sie nicht gezeigt ist, bei einigen Schaltkreiskonfigurationen wünschenswert sein kann. Das heißt, die Verwendung des Ausdrucks „Befestigungselement“ ist in einem weiten Sinn die Verwendung jedes Elements, das Teile miteinander verbinden kann und keine besondere Struktur bezeichnet. Das Befestigungselement fungiert als mechanisches, elektrisches und thermisches Verbindungselement. Wenn man ein zweiteiliges Befestigungselement verwendet, kann die Montage des Befestigungselements von der eines einteiligen Befestigungselements verschieden sein, das heißt, der Schaftteil 82 kann in eine Öffnung eingefügt werden, und dann kann der Kopf befestigt werden. Ein einzelner Kopf kann mit mehreren Schäften verbunden sein, die getrennt montiert und dann mittels des Kopfes miteinander verbunden werden können.In the embodiment of 2 the circuit boards are separated from each other by heat sinks and also air. There may be another heat sink between plates 30 and 110, however. Other objects (e.g. additional substrate material) can be used to physically maintain or fix all structures in a stable state. Note that each substrate can include more than one circuit. The amount of fasteners is selected based on the circuitry that will be interconnected on the substrates. For existing high-performance consumer electronic devices, there are numerous cables that contain signals or power, and these cables add complexity to the system, make the system difficult to maintain or repair, and are sources of potential system failure. The conductive fastener connection system improves reliability. Fastener 80 may be a unitary/integral structure having a head and shank, or the head and shank may be separable as shown at head 84 and shank 82 . The head 84 can be a nut that can engage one or more shafts, as in the connection of the two structures in FIG 2 is shown. Note that although not shown, the use of the stem alone without a header may be desirable in some circuit configurations. That is, the use of the term "fastener" is broadly the use of any element that can connect parts together and does not denote a particular structure. The fastener acts as a mechanical, electrical, and thermal connector. When using a two-piece fastener, the installation of the fastener can be different from that of a one-piece fastener ments can be different, that is, the shank portion 82 can be inserted into an opening and then the head can be attached. A single head can be connected to multiple shafts which can be assembled separately and then connected together via the head.

Die Befestigungselemente und die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung 70 kommunizieren elektrisch mit einer externen Stromquelle 200. Die Verkleidung 70 trägt Strom und/oder ein elektrisches Signal und leitet Wärme durch die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung zur ersten Wärmesenke 50 (und in 2 zur zweiten Wärmesenke 150).The fasteners and the electrically and thermally conductive shroud 70 electrically communicate with an external power source 200. The shroud 70 carries power and/or an electrical signal and conducts heat through the electrically and thermally conductive shroud to the first heat sink 50 (and into 2 to the second heat sink 150).

Die 3A-3F zeigen das System von 1, das gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem UV-LED-Array 300 eingesetzt wird. Der UV-LED-Array 300 umfasst eine Vielzahl von UV-LEDs 310, die in Reihen (obwohl auch andere Anordnungen verwendet werden können) auf einem Substrat 330 angeordnet sind. Ein Schaltkreis 320 befindet sich auf einem Substrat 330. Je nach dem Typ der UV-LEDs befinden sich die LEDs 310 auf dem Substrat 330 oder auf dem Schaltkreis 320 oder teilweise auf dem Schaltkreis und teilweise auf dem Substrat 330. In 3A befindet sich gegebenenfalls eine Glasabdeckung 340 über den UV-LEDs 310. Oberhalb der Glasabdeckung befindet sich eine optionale Linse oder Array von Linsen oder Streuelemente 350.the 3A-3F show the system of 1 , which is used in a UV LED array 300 according to an aspect of the present invention. The UV LED array 300 includes a plurality of UV LEDs 310 arranged in rows (although other arrangements may be used) on a substrate 330 . A circuit 320 is on a substrate 330. Depending on the type of UV LEDs, the LEDs 310 are on the substrate 330 or on the circuit 320 or partly on the circuit and partly on the substrate 330. In 3A Optionally, there is a glass cover 340 over the UV LEDs 310. Above the glass cover is an optional lens or array of lenses or diffusers 350.

Wie man in den 3A, 3D und 3F erkennt, verlaufen Öffnungen 370 durch Substrate 330. Wie man in diesen Figuren erkennt ist der leitfähige Schaltkreis 320 in Kontakt mit dem leitfähigen Befestigungselement 380, das dann Strom oder Signale durch die leitfähige Verkleidung 365 leitet.How to get into the 3A , 3D and 3F 1, apertures 370 pass through substrates 330. As can be seen in these figures, conductive circuit 320 is in contact with conductive fastener 380, which then conducts power or signals through conductive shroud 365. FIG.

4 zeigt einen Aspekt eines UV-LED-Arrays 400 unter Verwendung von „Flip-Chip“-Bonding, um weiter drahtgebondete Verbindungen zu beseitigen. Die UV-LEDs 410 umfassen Bondinseln 415, die mit Schaltkreisen 420 verbunden sind, die sich auf dem Substrat 430 befinden. 4 FIG. 4 shows an aspect of a UV LED array 400 using “flip chip” bonding to further eliminate wire bonded connections. The UV LEDs 410 include bonding pads 415 connected to circuitry 420 located on the substrate 430 .

Der UV-LED-Array mit dem leitfähigen Befestigungssystem kann in einer Vielzahl von UV-Lithographievorrichtungen, wie solche, die in US-Patent US 9 128 387 B2 und US-Patentanmeldung US 2010 / 0 283 978 A1 , auf deren Offenbarungen hier ausdrücklich Bezug genommen wird, abgebildet sind, verwendet werden. Alternativ dazu können die UV-LED-Arrays von 3 und 4 in UV-Härtungssystemen und UV-Medizinvorrichtungen verwendet werden. Grundsätzlich kann der UV-LED-Array, in den das erfindungsgemäße leitfähige Befestigungsverbindungssystem eingearbeitet ist, in jeder Vorrichtung verwendet werden, die eine UV-Quelle erfordert, und insbesondere ist es nützlich für Vorrichtungen, die ein UV-Quelle hoher Intensität erfordern.The UV LED array with the conductive mounting system can be used in a variety of UV lithography devices such as those described in US Pat U.S. 9,128,387 B2 and US patent application U.S. 2010/0 283 978 A1 , the disclosures of which are incorporated herein by reference. Alternatively, the UV LED arrays from 3 and 4 used in UV curing systems and UV medical devices. In principle, the UV LED array incorporating the conductive attachment interconnect system of the present invention can be used in any device that requires a UV source, and is particularly useful for devices that require a high intensity UV source.

Die Flexibilität der vorliegenden Erfindung sorgt für eine ausgezeichnete Zuverlässigkeitsleistung, die besonders gut für Anwendungen mit hoher Leistungsdichte (zum Beispiel in einigen Ausführungsformen mehr als 30 Watt/cm2 und in anderen Ausführungsformen mehr als 60 Watt/cm2) geeignet ist. Sie ist auch für arbeitsflächenabhängige Anwendungen für UV-LED-Arrays, wie UV-Härtung, Offsetdruck, UV-Quellen für die Lithographie oder Dünnschichtwärmegeneratoren geeignet. Die Konfiguration der Verbindung ermöglicht den Einsatz fortgeschrittener Wärmemanagementtechniken einschließlich Kühlrohre für Gas oder Wasser, die gegebenenfalls in der Wärmeleitfähigkeitsschicht eingebettet sein können. Weiterhin kann das leitfähige Befestigungselementverbindungssystem auch mit unregelmäßig geformten Substraten und Schaltkreismustern verwendet werden.The flexibility of the present invention provides excellent reliability performance that is particularly well suited to high power density applications (e.g., greater than 30 watts/cm 2 in some embodiments and greater than 60 watts/cm 2 in other embodiments). It is also suitable for tabletop dependent UV LED array applications such as UV curing, offset printing, UV sources for lithography or thin film heat generators. The configuration of the connection allows for the use of advanced thermal management techniques including cooling tubes for gas or water, which may or may not be embedded in the thermal conductivity layer. Furthermore, the conductive fastener connection system can also be used with irregularly shaped substrates and circuit patterns.

Das LED-Verbindungssystem wird in einer Vielzahl von LED-Anwendungen, wie Beleuchtung, verwendet. Insbesondere ist das System nützlich für eine Beleuchtung auf LED-Array-Basis, wie für Röhren, die verwendet werden, um herkömmliche Leuchtstoffröhren zu ersetzen, und andere Beleuchtungen, die Glühlampen ersetzen sollen. Im Allgemeinen können alle Beleuchtungsanwendungen, die zurzeit Kabel verwenden, um der LED Strom zuzuführen, an die Stelle der leitfähigen Befestigungselement- und leitfähigen Röhrenstrukturen treten, um einzelne LEDs oder LED-Arrays mit Strom zu versorgen.The LED connection system is used in a variety of LED applications, such as lighting. In particular, the system is useful for LED array based lighting, such as tubes used to replace conventional fluorescent tubes and other lighting intended to replace incandescent bulbs. In general, all lighting applications that currently use cables to deliver power to the LED can take the place of the conductive fastener and conductive tube structures to power individual LEDs or LED arrays.

Um es zusammenzufassen, das Verbindungssystem der vorliegenden Erfindung kann mit (i) Konsumanwendungen hoher Stromstärke und hoher Leistung (zum Beispiel 1 Ampere bis ungefähr 20-30 A) und mit (ii) einem kleinen Arbeitsbereich, der zu einer hohen Energiedichte und Leistungsdichte führt (kann bis zum thermischen Limit des ausgewählten Substrats oder Unterbaus einer stromverbrauchenden Vorrichtung), verwendet werden; (iii) die leitfähigen Befestigungselemente werden als Verbindungsschnittstelle verwendet, wobei die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit traditionellen Löt- oder Steckverbindungs- oder Klemmanschlussverfahren überlegen sind.In summary, the interconnection system of the present invention can be used with (i) high current, high power (e.g., 1 amp to about 20-30 A) consumer applications and with (ii) a small operating range resulting in high energy density and power density ( can be used up to the thermal limit of the selected substrate or substructure of a power-consuming device); (iii) the conductive fasteners are used as the connection interface, with performance and reliability superior to traditional soldering or plug-in or clamp-on methods.

5 zeigt eine weitere Anwendung des Verbindungssystems der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt eine hohe Wärmeenergie erzeugende Vorrichtung 500, wie einen Array von UV-LEDs 510 (obwohl auch jede andere hohe Wärmeenergie erzeugende Vorrichtung verwendet werden kann). Die Vorrichtung 500 umfasst eine leitfähige Schaltkreisschicht 520 und eine Substratschicht 530. Eine optionale Wärmesenkeschicht 550 kann ebenfalls mit umfasst sein. In einem Aspekt misst ein Thermoelement 590, das mit einem Befestigungselement 580, einem Isolator 570 und einer thermisch und elektrisch leitenden Verkleidung 560 assoziiert ist, Temperaturen unter dem Substrat 530, während andere Thermoelemente Temperaturen an der Oberfläche des Substrats 530 messen können. 5 Figure 1 shows another application of the connection system of the present invention. 5 Figure 12 shows a high thermal energy producing device 500, such as an array of UV LEDs 510 (although any other high thermal energy producing device may be used). The device 500 includes a conductive circuit layer 520 and a substrate layer 530. A optional heat sink layer 550 may also be included. In one aspect, a thermocouple 590 associated with a fastener 580, an insulator 570, and a thermally and electrically conductive liner 560 measures temperatures beneath the substrate 530, while other thermocouples may measure temperatures at the surface of the substrate 530.

6 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer aktiv gekühlten Wärmesenke. 6 zeigt eine hohe Wärmeenergie erzeugende Vorrichtung 600, wie einen Array von UV-LEDs 610 (obwohl auch jede andere hohe Wärmeenergie erzeugende Vorrichtung verwendet werden kann). Ein Substrat 630 befindet sich angrenzend an die aktiv gekühlte Wärmesenke 650. Das Befestigungselementverbindungssystem aus Befestigungselement 680, Isolierhülse 670 und einer elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung 660 befindet sich in einer Öffnung, die durch das Substrat 630 und die Wärmesenke 650 verläuft. Aktiv kühlende Leitungen 655 befinden sich in der Wärmesenke 650 und können Kühlfluid, wie Kühlgas oder Kühlflüssigkeit, durch die Wärmesenke 650 tragen. Auf diese Weise kann eine größere Wärmemenge abgeleitet werden als bei passiv gekühlten Wärmesenken. Man beachte, dass die aktiv gekühlte Wärmesenke von 6 mit einer der anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen eine Wärmesenke eingesetzt wird, verwendet werden kann. 6 Figure 12 shows an embodiment of the present invention using an actively cooled heat sink. 6 Figure 12 shows a high thermal energy producing device 600, such as an array of UV LEDs 610 (although any other high thermal energy producing device may be used). A substrate 630 is located adjacent to the actively cooled heat sink 650. The fastener connection system of fastener 680, insulating sleeve 670, and an electrically and thermally conductive liner 660 is located in an opening that extends through the substrate 630 and the heat sink 650. Actively cooling conduits 655 reside within heat sink 650 and can carry cooling fluid, such as cooling gas or cooling liquid, through heat sink 650 . In this way, a larger amount of heat can be dissipated than with passively cooled heat sinks. Note that the actively cooled heat sink of 6 with any of the other embodiments of the present invention employing a heat sink.

Die 7A und 7B zeigen ein Dünnschichtheizelement 700, bei dem das Verbindungssystem der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Wie in diesen Figuren zu sehen ist, befindet sich eine leitfähige Dünnschicht als Widerstandsheizung 740 auf dem Substrat 730; das Substrat kann ein isolierendes Substrat, wie Glas oder Keramik oder Glaskeramikmaterial, sein. Die Widerstandsheizungsschicht kann eine Nickel-Chrom-Legierung (z.B. eine Legierung aus ungefähr 80 Prozent Nickel und 20 Prozent Chrom) oder jedes andere Widerstandsheizungsmaterial (z.B. Aluminium, Aluminiumlegierungen, Indiumzinnoxid, Tantalnitrid) sein. Das Befestigungselement 780 tritt durch das Substrat 730 in eine Öffnung in Element 750 ein; das Element 750 kann wärmeleitend sein und als Wärmesenke wirken. Die Öffnung umfasst eine Hülse aus Isolator 770 und eine elektrisch und thermisch leitende Verkleidung 760.the 7A and 7B show a thin film heater element 700 employing the interconnection system of the present invention. As can be seen in these figures, a conductive thin film as a resistance heater 740 is on the substrate 730; the substrate may be an insulating substrate such as glass or ceramic or glass-ceramic material. The resistive heating layer may be a nickel-chromium alloy (eg, an alloy of approximately 80 percent nickel and 20 percent chromium) or any other resistive heating material (eg, aluminum, aluminum alloys, indium tin oxide, tantalum nitride). Fastener 780 enters through substrate 730 into an opening in element 750; element 750 may be thermally conductive and act as a heat sink. The opening includes a sleeve of insulator 770 and an electrically and thermally conductive liner 760.

Um es zusammenzufassen, die vorliegende Erfindung hat eine besondere Anwendung mit UV-Modulen/Strommodulen für UV-Quellen oder Arrays, die hohe Stromstärken aufweisen, zum Beispiel eine Stromstärke von ungefähr 1 A bis 2 A, bis zu eine Stromstärke von ungefähr 100 A. Eine bestimmte Stromladefähigkeit hängt von verschiedenen Kriterien ab, wie Spannung, Arbeitsfläche, Abmessung des Befestigungselements, Arten von Substratmaterialien und der Spannung/Stromstärke-Beziehung. Weiterhin können kleine Arbeitsflächen die Befestigungselemente der vorliegenden Erfindung mit einer Platzreduktion gegenüber herkömmlichen Drahtbonds verwenden. Zum Beispiel kann ein LED-Modul mit Abmessungen von ungefähr 4 × 5 cm, 20 cm2, etwa 60-100 W mit einer elektrischen Leistungsdichte von 3-5 W/cm2 (für eine M3-Schraubengröße) in den Befestigungssystemen der 1 und 2 leicht untergebracht werden. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass größere Befestigungselemente, wie M5- und M10-Schraubengrößen, proportional größere Leistungsdichten aushalten können.In summary, the present invention has particular application with UV modules/power modules for UV sources or arrays that have high current ratings, for example from about 1A to 2A current, up to about 100A current. A specific current carrying capacity depends on various criteria such as voltage, working area, fastener dimension, types of substrate materials and the voltage/current relationship. Furthermore, small work surfaces can use the fasteners of the present invention with a reduction in space over conventional wire bonds. For example, an LED module with dimensions of approximately 4×5 cm, 20 cm 2 , approximately 60-100 W with an electrical power density of 3-5 W/cm 2 (for an M3 screw size) in the fastening systems of FIG 1 and 2 easily accommodated. One should be aware that larger fasteners, such as M5 and M10 bolt sizes, can handle proportionately larger power densities.

Weitere Anwendungen für das leitfähige Befestigungselementverbindungssystem umfassen eine Erleichterung der Verbindung zwischen Batterien, die zum Beispiel in Elektromotoranwendungen verwendet werden. Weitere Anwendungen umfassen die Anwendung als Verbindungen in Modulen in Datenzentren (z.B. zur Verbindung von Serverracks in Datenzentren). Das Verbindungssystem kann auch mit anderen Hochleistungsverbrauchern, wie Lasern oder bestimmten Hochleistungshalbleitervorrichtungen, verwendet werden. Die breiten Anwendungen für die vorliegende Erfindung können viele Drähte, Anschlussklemmen oder Verbindungselemente in vorliegenden Elektronikbaugruppen überflüssig machen.Other applications for the conductive fastener connection system include facilitating connection between batteries used, for example, in electric motor applications. Other applications include use as interconnects in modules in data centers (e.g. connecting server racks in data centers). The connection system can also be used with other high power loads such as lasers or certain high power semiconductor devices. The broad applications for the present invention can eliminate the need for many wires, terminals, or connectors in present electronic assemblies.

Vorteile der vorliegenden Erfindung sind eine hohe Zuverlässigkeit, insbesondere langfristige Zuverlässigkeit, unter den harten Bedingungen einer hohen UV-Einwirkung und wiederholter Wärmewechselbeanspruchung. Sie ist auch resistent gegen Schwingungen und Alterungsbedingungen. Da sie verschiedene Lötverbindungen überflüssig gemacht hat, gibt es keine Drahtklassifikation, und die Wartung ist einfach, da die Befestigungselemente leicht entfernt und ersetzt werden können. Die Arbeitsfläche ist ebenfalls verbessert, da Befestigungselemente gegenüber der Vorrichtungsoberfläche zurückgesetzt sein können. In zahlreichen anderen Anwendungen kann das Befestigungsmittel-Verknüpfungssystem eingebaut sein, einschließlich Leistungselektronik, Verbindungen zwischen Batterien, Ersatz von Drähten in Racksystemen, Ventilatorbaugruppen usw.Advantages of the present invention are high reliability, particularly long term reliability, under the severe conditions of high UV exposure and repeated thermal cycling. It is also resistant to vibration and aging conditions. Because it has eliminated the need for various solder joints, there is no wire classification and maintenance is easy as fasteners can be easily removed and replaced. Work surface is also improved as fasteners can be recessed from the fixture surface. Numerous other applications may incorporate the fastener linkage system including power electronics, connections between batteries, wire replacement in rack systems, fan assemblies, etc.

Weiterhin kann eine kleinere Menge an Grenzfläche auf den Schaltkreissubstraten erreicht werden. Vorteilhafterweise wäre die Wärmeableitung an den Grenzflächenmaterialien, wie Leim, Vorrichtungslötpunkte, im Vergleich zu den Entwürfen des Standes der Technik, die Steckverbinder oder Klemmanschlüsse oder irgendwelche Drähte aufweisen, begrenzt. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Befestigungsmittelverbindung kann die Gefahren einer Rissbildung reduzieren, da die Oberfläche des Befestigungselements größer ist als die Verbindungsstecker des Standes der Technik oder andere Verbindungsverfahren des Standes der Technik. Die erfindungsgemäße Verschlussverbindung, die die Grenzfläche reduziert, ist also wichtig, um die Wärmeableitungsprobleme zu verbessern und die Zuverlässigkeit zu verbessern, wobei die Lebensdauer der Vorrichtungen, die die Befestigungselemente verwenden, verlängert wird.Furthermore, a smaller amount of interface on the circuit substrates can be achieved. Advantageously, heat dissipation would be limited at interface materials such as glue, device pads compared to prior art designs having connectors or clamp terminals or any wires. The use of the invention Fastener connection can reduce the risks of cracking because the surface area of the fastener is greater than prior art connectors or other prior art connection methods. Thus, the locking joint of the present invention that reduces the interface area is important to improve heat dissipation problems and improve reliability while extending the life of the devices using the fasteners.

Claims (18)

Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array, umfassend: ein erstes Substrat, das aus einem elektrisch isolierenden Material oder einem elektrisch leitfähigen Material mit einer oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten, die sich darauf befinden, ausgewählt ist; einen ersten Schaltkreis, der sich auf einer Oberfläche des ersten Substrats befindet; einen UV-LED-Array, der sich auf einem Teil des ersten Schaltkreises oder auf der Oberfläche des ersten Substrats befindet, wobei der UV-LED-Array mit dem ersten Schaltkreis elektrisch kommuniziert; ein zweites Substrat, das von dem ersten Substrat beabstandet ist; einen zweiten Schaltkreis, der sich auf einer Oberfläche des zweiten Substrats befindet; wenigstens eine erste Wärmesenke, die so konfiguriert ist, dass sie Wärme von dem UV-LED-Array ableitet, wobei sich die Wärmesenke angrenzend an das erste Substrat und/oder das zweite Substrat befindet; eine Öffnung, die jeweils durch das erste Substrat, das zweite Substrat und die wenigstens eine erste Wärmesenke verläuft; einen elektrischen Isolator, der die Öffnung auskleidet; eine elektrisch und thermisch leitende Verkleidung, die sich angrenzend an den elektrischen Isolator befindet; ein Befestigungselement, das sich in der Öffnung befindet und mit der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung in Kontakt steht, wobei das Befestigungselement den ersten Schaltkreis und den zweiten Schaltkreis über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung elektrisch miteinander verbindet und elektrisch mit einer externen Stromquelle kommuniziert, wobei das Befestigungselement Strom aus der Stromquelle und/oder ein elektrisches Signal trägt und Wärme über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung zu der wenigstens einen ersten Wärmesenke ableitet.A heat sink and power connector connection for a UV LED array, comprising: a first substrate selected from an electrically insulating material or an electrically conductive material having one or more electrically insulating layers thereon; a first circuit located on a surface of the first substrate; a UV LED array located on a portion of the first circuit or on the surface of the first substrate, the UV LED array in electrical communication with the first circuit; a second substrate spaced from the first substrate; a second circuit located on a surface of the second substrate; at least one first heat sink configured to dissipate heat from the UV LED array, the heat sink being adjacent to at least one of the first substrate and the second substrate; an opening extending through each of the first substrate, the second substrate, and the at least one first heat sink; an electrical insulator lining the opening; an electrically and thermally conductive liner located adjacent to the electrical insulator; a fastener located in the opening and in contact with the electrically and thermally conductive liner, the fastener electrically connecting the first circuit and the second circuit through the electrically and thermally conductive liner and electrically communicating with an external power source, wherein the fastener carries power from the power source and/or an electrical signal and conducts heat through the electrically and thermally conductive liner to the at least one first heat sink. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 1, wobei sich die Wärmesenke angrenzend an das erste Substrat und das zweite Substrat befindet, so dass sich das erste Substrat auf einer ersten Oberfläche der Wärmesenke befindet und sich das zweite Substrat auf einer zweiten Oberfläche der Wärmesenke befindet.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 1 , wherein the heat sink is adjacent to the first substrate and the second substrate such that the first substrate is on a first surface of the heat sink and the second substrate is on a second surface of the heat sink. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Substrat von der Wärmesenke beabstandet ist.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 1 , wherein the second substrate is spaced from the heat sink. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend ein zweites Befestigungselement, das mit dem zweiten Substrat zusammenwirkt.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 3 , further comprising a second fastener cooperating with the second substrate. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 4, weiterhin umfassend eine zweite Wärmesenke, die sich angrenzend an das zweite Substrat befindet.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 4 , further comprising a second heat sink located adjacent to the second substrate. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmesenke ein oder mehrere Metalle umfasst, die aus Kupfer, Aluminium, Stahl, Edelstahl oder Legierungen davon ausgewählt sind.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 1 wherein the heat sink comprises one or more metals selected from copper, aluminum, steel, stainless steel or alloys thereof. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Substrat jeweils unabhängig aus Keramiken, Glaskeramiken, Polymeren oder mit elektrisch isolierenden Schichten überzogenen Metallen ausgewählt sind.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 1 wherein the first and second substrates are each independently selected from ceramics, glass-ceramics, polymers or metals coated with electrically insulating layers. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Substrat jeweils unabhängig aus Leiterplatten, Tonerde, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid, Cordierit oder Glas ausgewählt sind.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 1 wherein the first and second substrates are each independently selected from circuit board, alumina, silicon carbide, aluminum nitride, cordierite or glass. Wärmesenke und Stromanschlussverbindung für einen UV-LED-Array gemäß Anspruch 1, wobei es sich entweder bei dem elektrischen Isolator oder der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung um ein Rohr handelt, das sich in der Öffnung befindet.Heat sink and power connector connection for a UV LED array according to FIG claim 1 , where either the electrical insulator or the electrically and thermally conductive liner is a tube located in the opening. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen, umfassend: ein erstes Substrat, das aus einem elektrisch isolierenden Material oder einem elektrisch leitfähigen Material mit einer oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten, die sich darauf befinden, ausgewählt ist; einen ersten Schaltkreis, der sich auf einer Oberfläche des ersten Substrats befindet; eine viel Wärme erzeugende Vorrichtung, die aus einer Vorrichtung, die eine Stromstärke von 1 Ampere oder mehr verwendet, oder einer Vorrichtung, die mehr Wärme als ungefähr 30 Watt/cm2 erzeugt, ausgewählt ist, wobei die viel Wärme erzeugende Vorrichtung aus einem oder mehreren aus einer UV-LED, einer Sichtbar-LED, einem Laser oder einem Dünnschichtheizelement, das sich auf einem Teil des ersten Schaltkreises oder auf der Oberfläche des ersten Substrats befindet und mit dem ersten Schaltkreis elektrisch kommuniziert, ausgewählt ist; ein zweites Substrat, das aus einem elektrisch isolierenden Material oder einem elektrisch leitfähigen Material mit einer oder mehreren elektrisch isolierenden Schichten, die sich darauf befinden, ausgewählt ist und von dem ersten Substrat beabstandet ist; einen zweiten Schaltkreis, der sich auf einer Oberfläche des zweiten Substrats befindet; eine Wärmesenke, die so konfiguriert ist, dass sie Wärme von der viel Wärme erzeugenden Vorrichtung ableitet, wobei sich die Wärmesenke angrenzend an das erste Substrat und/oder das zweite Substrat befindet; eine Öffnung, die jeweils durch das erste Substrat, das zweite Substrat und die Wärmesenke verläuft; einen elektrischen Isolator, der die Öffnung auskleidet; eine elektrisch und thermisch leitende Verkleidung, die sich angrenzend an den elektrischen Isolator befindet; ein Befestigungselement, das sich in der Öffnung befindet und mit der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung in Kontakt steht, wobei das Befestigungselement den ersten Schaltkreis und den zweiten Schaltkreis über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung elektrisch miteinander verbindet und elektrisch mit einer externen Stromquelle kommuniziert, wobei es Strom und/oder ein elektrisches Signal trägt und Wärme über die elektrisch und thermisch leitende Verkleidung zu der Wärmesenke ableitet.A combined terminal connection and heat sink for high power devices, comprising: a first substrate selected from an electrically insulating material or an electrically conductive material having one or more electrically insulating layers thereon; a first circuit located on a surface of the first substrate; a device generating a lot of heat consisting of a device using a current of 1 ampere or more, or a device device that generates heat in excess of about 30 watts/cm 2 , wherein the high heat generating device is selected from one or more of a UV LED, a visible LED, a laser, or a thin film heater located on a portion of the first circuit or on the surface of the first substrate and electrically communicating with the first circuit is selected; a second substrate selected from an electrically insulating material or an electrically conductive material having one or more electrically insulating layers thereon and spaced from the first substrate; a second circuit located on a surface of the second substrate; a heat sink configured to dissipate heat from the high heat generating device, the heat sink being adjacent to at least one of the first substrate and the second substrate; an opening passing through each of the first substrate, the second substrate and the heat sink; an electrical insulator lining the opening; an electrically and thermally conductive liner located adjacent to the electrical insulator; a fastener located in the opening and in contact with the electrically and thermally conductive liner, the fastener electrically connecting the first circuit and the second circuit through the electrically and thermally conductive liner and electrically communicating with an external power source, wherein it carries power and/or an electrical signal and dissipates heat to the heat sink via the electrically and thermally conductive liner. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, wobei sich die Wärmesenke angrenzend an das erste Substrat und das zweite Substrat befindet, so dass sich das erste Substrat auf einer ersten Oberfläche der Wärmesenke befindet und sich das zweite Substrat auf einer zweiten Oberfläche der Wärmesenke befindet.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 , wherein the heat sink is adjacent to the first substrate and the second substrate such that the first substrate is on a first surface of the heat sink and the second substrate is on a second surface of the heat sink. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, wobei das zweite Substrat von der Wärmesenke beabstandet ist.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 , wherein the second substrate is spaced from the heat sink. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, weiterhin umfassend ein zweites Befestigungselement, das mit dem zweiten Substrat zusammenwirkt.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 , further comprising a second fastener cooperating with the second substrate. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 12, weiterhin umfassend eine zweite Wärmesenke, die sich angrenzend an das zweite Substrat befindet.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 12 , further comprising a second heat sink located adjacent to the second substrate. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, wobei das erste und das zweite Substrat jeweils unabhängig aus Keramiken, Glaskeramiken, Polymeren oder mit elektrisch isolierenden Schichten überzogenen Metallen ausgewählt sind.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 wherein the first and second substrates are each independently selected from ceramics, glass-ceramics, polymers or metals coated with electrically insulating layers. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, wobei die Wärmesenke ein oder mehrere Metalle umfasst, die aus Kupfer, Aluminium, Stahl, Edelstahl oder Legierungen davon ausgewählt sind.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 wherein the heat sink comprises one or more metals selected from copper, aluminum, steel, stainless steel or alloys thereof. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, wobei das erste und das zweite Substrat jeweils unabhängig aus Leiterplatten, Tonerde, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid, Cordierit oder Glas ausgewählt sind.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 wherein the first and second substrates are each independently selected from circuit board, alumina, silicon carbide, aluminum nitride, cordierite or glass. Kombinierte Anschlussverbindung und Wärmesenke für Hochleistungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10, wobei es sich entweder bei dem elektrischen Isolator oder der elektrisch und thermisch leitenden Verkleidung um ein Rohr handelt, das sich in der Öffnung befindet.Combined terminal connection and heat sink for high power devices according to claim 10 , where either the electrical insulator or the electrically and thermally conductive liner is a tube located in the opening.
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