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DE10234995A1 - Light diode arrangement including laser diodes for illumination and signaling has thermal chip connection and light diode module - Google Patents

Light diode arrangement including laser diodes for illumination and signaling has thermal chip connection and light diode module Download PDF

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DE10234995A1
DE10234995A1 DE10234995A DE10234995A DE10234995A1 DE 10234995 A1 DE10234995 A1 DE 10234995A1 DE 10234995 A DE10234995 A DE 10234995A DE 10234995 A DE10234995 A DE 10234995A DE 10234995 A1 DE10234995 A1 DE 10234995A1
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Abstract

Leuchtdiodenanordnung, bei der mindestens ein oberflächenmontierbares Leuchtdiodenbauelement (1), in dem ein Leuchtdiodenchip (2) auf einer gut wärmeleitenden Gehäusedurchführung (3) befestigt ist, auf einer elektrischen Anschlußplatte (4) befestigt ist. Die elektrische Anschlußplatte (4) umfaßt einen Trägerkörper (41), in dem eine gegenüber dem Material des Trägerkörpers (41) besser wärmeleitender Einsatz (42) angeordnet ist, der mit der wärmeleitenden Gehäusedurchführung (7) verbunden ist. Bei einem Leuchtdiodenmodul mit mindestens zwei solchen Leuchtdiodenanordnungen weisen diese jeweils einen separaten Trägerkörper (41) und eine gemeinsame Leiterplatte (430) auf, mittels der die beiden Trägerkörper (41) und die beiden Leuchtdiodenanordnungen verbunden sind.Light-emitting diode arrangement in which at least one surface-mountable light-emitting diode component (1), in which a light-emitting diode chip (2) is fastened on a heat-conducting housing bushing (3), is fastened on an electrical connection plate (4). The electrical connection plate (4) comprises a carrier body (41), in which an insert (42) which is better thermally conductive than the material of the carrier body (41) and which is connected to the thermally conductive housing bushing (7) is arranged. In the case of a light-emitting diode module with at least two such light-emitting diode arrangements, these each have a separate carrier body (41) and a common printed circuit board (430), by means of which the two carrier bodies (41) and the two light-emitting diode arrangements are connected.

Description

Leuchtdiodenanordnung mit thermischem Chipanschluß und LeuchtdiodenmodulLED arrangement with thermal chip connection and light emitting diode module

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanordnung, bei der mindestens ein oberflächenmontierbares Leuchtdiodenbauelement in dem ein Leuchtdiodenchip auf einer gut wärmeleitenden Gehäusedurchführung montiert ist, auf einer elektrischen Anschlußplatte befestigt ist. Sie betrifft weiterhin ein Leuchtdiodenmodul mit einer Mehrzahl von solchen Leuchtdiodenanordnungen.The invention relates to a light-emitting diode arrangement, at least one surface mountable Light-emitting diode component in which a light-emitting diode chip on a well thermally conductive Housing bushing installed is attached to an electrical connection plate. she further relates to a light emitting diode module with a plurality of such light emitting diode arrangements.

Unter den Begriff Leuchtdiodenbauelemente fallen im vorliegenden Zusammenhang auch Laserdiodenbauelemente, die in der erfindungsgemäßen Anordnung als für Beleuchtungs- oder Signalisierungszwecke verwendet sind.The term light-emitting diode components in the present context also laser diode components, which in the arrangement according to the invention as for Illumination or signaling purposes are used.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtdiodenanordnung mit einer guten Wärmeableitung vom Leuchtdiodenchip zur Verfügung zu stellen. Weiterhin soll ein Leuchtdiodenmodul mit solchen Leuchtdiodenanordnungen bereitgestellt werden, dessen Geometrie veränderbar ist.The present invention lies the task of a light emitting diode arrangement with a good heat dissipation available from the LED chip to deliver. A light-emitting diode module with such light-emitting diode arrangements is also intended are provided, the geometry of which is changeable.

Diese Aufgaben werden mit einer Leuchtdiodenanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und mit einem Leuchtdiodenmodul mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst.These tasks are accomplished with a light emitting diode arrangement with the features of claim 1 and with a light emitting diode module solved with the features of claim 10.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Leuchtdiodenanordnung bzw. des Leuchtdiodenmoduls sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9 und 11.Preferred refinements and developments the light-emitting diode arrangement or the light-emitting diode module are the subject matter of subclaims 2 to 9 and 11.

Gemäß der Erfindung weist bei der Leuchtdiodenanordnung der eingangs genannten Art die elektrische Anschlußplatte einen Trägerkörper auf, in dem ein gegenüber dem Material des Trägerkörpers besser wärmeleitender Einsatz angeordnet ist. Die ser Einsatz ist vorzugsweise mittels eines metallischen Lotes mit der wärmeleitenden Gehäusedurchführung verbunden.According to the invention, the LED arrangement of the type mentioned the electrical connecting plate a carrier body, in the one opposite the material of the carrier body better thermally conductive Insert is arranged. This use is preferably means a metallic solder connected to the thermally conductive housing bushing.

Der wärmeleitende Einsatz ist vorzugsweise eine Flachniete ist, die bevorzugt aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung gefertigt ist. Eine solche Niete kann vorteilhafterweise auf einfache Weise an verschiedene Dicken des Trägerkörpers angepaßt werden.The heat-conducting insert is preferably one Flat rivets, which are preferably made of copper or a copper alloy is made. Such a rivet can advantageously be simple Can be adapted to different thicknesses of the carrier body.

Der Trägerkörper selbst ist vorzugsweise ein Kühlkörper oder umfaßt zumindest einen Kühlkörper. Ein solcher Kühlkörper ist beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.The carrier body itself is preferred a heat sink or comprises at least one heat sink. On is such a heat sink for example made of aluminum or an aluminum alloy.

Besonders bevorzugt ist auf dem Trägerkörper eine elektrische Leiterplatte aufgebracht, die im Bereich des wärmeleitenden Einsatzes ein Fenster aufweist. Durch dieses Fenster hindurch ist die wärmeleitende Gehäusedurchführung mit dem wärmeleitenden Einsatz verbunden. Das Leuchtdiodenbauelement ist auf der Leiterplatte befestigt und dort mit elektrischen Anschlußstellen auf der Leiterplatte verbunden. Die elektrische Leiterplatte ist bevorzugt eine dünne flexible Leiterplatte, ein sogenannten Flexboard. Zwischen der Leiterplatte und dem Trägerkörper ist bevorzugt eine Klebeschicht, insbesondere in Form einer Klebefolie angeordnet.One is particularly preferred on the carrier body electrical printed circuit board applied in the area of the thermally conductive Has a window. Is through this window the heat conductive Housing bushing with the thermally conductive Commitment connected. The light emitting diode component is on the circuit board attached and there with electrical connection points on the circuit board connected. The electrical circuit board is preferably a thin flexible PCB, a so-called flexboard. Between the circuit board and the carrier body preferably an adhesive layer, in particular in the form of an adhesive film arranged.

Die erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung eignet sich besonders bevorzugt bei Leistungs-Leuchtdiodenbauelementen, die mit einem hohen Strom betrieben werden und daher eine hohe Verlustwärme produzieren.The light-emitting diode arrangement according to the invention is suitable is particularly preferred for power light-emitting diode components, which are operated with a high current and therefore produce a high heat loss.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtdiodenmodul mit mindestens zwei Leuchtdiodenanordnungen der oben beschriebenen Art weisen die beiden Leuchtdiodenanordnungen jeweils einen separaten Trägerkörper und eine einzige gemeinsame Leiterplatte auf. Diese Leiterplatte verbindet die beiden Trägerkörper und die beiden Leuchtdiodenanordnungen miteinander.In a light-emitting diode module according to the invention with at least two light-emitting diode arrangements as described above The two light-emitting diode arrangements each have a separate type Carrier body and a single common circuit board. This circuit board connects the two carrier bodies and the two light emitting diode arrangements with each other.

Besonders bevorzugt ist dabei die Leiterplatte zumindest zwischen den beiden Leuchtdiodenanordnungen flexibel ausgestaltet, so dass die beiden Leuchtdiodenanordnungen relativ zueinander bewegbar sind. Dadurch kann das Leuchtdiodenmodul auf einfache Weise an verschiedene Trägerkonturen, beispielsweise von Automobilkarosserien, angepaßt werden.The is particularly preferred Printed circuit board at least between the two light emitting diode arrangements flexibly designed so that the two light emitting diode arrangements are movable relative to each other. This allows the LED module to open simple way to different carrier contours, for example of automobile bodies.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil– dungen der Leuchtdiodenanordnung bzw. des Leuchtdiodenmoduls ergeben sich aus dem im folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispielen:Further advantages, advantageous refinements and developments of the light-emitting diode arrangement or the light-emitting diode module result from the following in connection with the 1 and 2 Exemplary embodiments explained:

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Schnittansicht durch eine Leuchtdiodenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel; und 1 a schematic sectional view through a light emitting diode arrangement according to the embodiment; and

2 eine schematische Schnittansicht durch ein Leuchtdiodenmodul gemäß dem Ausführungsbeispiel. 2 is a schematic sectional view through a light emitting diode module according to the embodiment.

In der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bestandteile erläutert und gleiche oder gleichwirkende Bestandteile mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen.In the following description of the embodiments are only for the understanding essential components of the invention explained and the same or equivalent Components with the same reference numerals.

Bei dem Ausführungsbeispiel für die Leuchtdiodenanordnung (1) weist das oberflächenmontierbare Leuchtdiodenbauelement 1 einen Kunststoff-Gehäusegrundkörper 10 mit einer Ausnehmung 11 auf, in der ein Leuchtdiodenchip 12, auf einem Metallsockel 13, der die wärmeleitende Gehäusedurchführung 7 darstellt, befestigt ist.In the exemplary embodiment for the light-emitting diode arrangement ( 1 ) has the surface-mountable LED component 1 a plastic housing base 10 with a recess 11 on in which an LED chip 12 , on a metal base 13 , which is the heat-conducting bushing 7 represents is attached.

Die Ausnehmung 11 ist beispielsweise mit einem transparenten oder transluzenten Kunststoff gefüllt, der im Bedarfsfall einen Leuchtstoff enthält, um eine mischfarbiges Licht, insbesondere weißes Licht abstrahlende Leuchtdiode zu erhalten.The recess 11 is filled, for example, with a transparent or translucent plastic that contains a phosphor if necessary to obtain a mixed-colored light, in particular white light-emitting diode.

Über ein Leadframe 14 sind elektrische Kontakte des Leuchtdiodenchips 12 von außen elektrisch anschließbar.Via a lead frame 14 are electrical contacts of the LED chip 12 electrically connectable from the outside.

Das Leuchtdiodenbauelement 1 ist auf einer Anschlußlatte 4 befestigt, die als tragenden Bestandteil eine Metallplatte 41, insbesondere eine Aluminiumplatte umfaßt. In der Metallplatte 41 ist wiederum eine gegenüber der Metallplatte 41 besonders gut wärmeleitende metallische Flachniete 42, die insbesondere aus Kupfer bestehen kann, eingesetzt, die mittels eines metallischen Lotes oder eines wärmeleitenden Klebstoffes 8 dem Metallsockel 13 wärmeleitend verbunden ist.The light emitting diode component 1 is on a connecting bar 4 attached a metal plate as a load-bearing component 41 , in particular comprises an aluminum plate. In the metal plate 41 is again opposite the metal plate 41 metallic flat rivets that conduct heat particularly well 42 , which can in particular consist of copper, used by means of a metallic solder or a heat-conducting adhesive 8th the metal base 13 is thermally connected.

Auf der Metallplatte 41 ist mittels einer Klebefolie 44 eine dünne elektrische Leiterplatte 43, insbesondere ein sogenanntes Flexboard aufgebracht, die im Bereich der Flachniete 42 ein Fenster 43 aufweist. Durch das Fenster 43 hindurch ist der Metallsockel 13 mittels des metallischen Lotes oder des wärmeleitenden Klebstoffes 8 mit der Flachniete 42 verbunden. Leadframeanschlüsse 141, 142 des Leuchtdiodenbauelements 1 sind mittels Lotschichten 9 mit elektrischen Anschlußflächen auf der Leiterplatte 43 elektrisch verbunden.On the metal plate 41 is by means of an adhesive film 44 a thin electrical circuit board 43 , in particular a so-called flexboard applied in the area of the flat rivets 42 a window 43 having. Through the window 43 is the metal base 13 by means of the metallic solder or the thermally conductive adhesive 8th with the flat rivet 42 connected. Leadframe connections 141 . 142 of the light emitting diode component 1 are by means of solder layers 9 with electrical connection surfaces on the circuit board 43 electrically connected.

Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Leuchtdiodenmodul weist zwei Leuchtdiodenanordnungen 100 gemäß 1 auf. Die beiden Leuchtdiodenanordnungen 100 besitzen jeweils einen separaten Trägerkörper 41 und ein einziges gemeinsames Flexboard 430, mittels dem die beiden Trägerkörper 41 und die beiden Leuchtdiodenanordnungen 100 miteinander verbunden sind.This in 2 The exemplary embodiment shown for a light-emitting diode module according to the invention has two light-emitting diode arrangements 100 according to 1 on. The two light emitting diode arrangements 100 each have a separate carrier body 41 and a single shared flexboard 430 , by means of which the two carrier bodies 41 and the two light emitting diode arrangements 100 are interconnected.

Die beiden Leuchtdiodenanordnungen sind, wie in 2 durch das gebogene Flexboard angedeutet, relativ zueinander bewegbar und so an verschiedene Konturen anpassbar. Ein solches Leuchtdiodenmodul kann vorteilhafterweise zweidimensional nahezu beliebig um weitere Leuchtdiodenanordnungen 100 ergänzt werden.The two light emitting diode arrangements are, as in 2 indicated by the curved flexboard, movable relative to each other and thus adaptable to different contours. Such a light-emitting diode module can advantageously be two-dimensionally almost arbitrarily around further light-emitting diode arrangements 100 can be added.

Die Erläuterung der Erfindung an Hand des Ausführungsbeispieles ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung auf dieses zu verstehen. Vielmehr können die im vorstehenden allgemeinen Teil der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung sowohl einzeln als auch in dem Fachmann als geeignet erscheinender Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The explanation of the invention on hand of the embodiment is self-evident not as a limitation the invention to understand this. Rather, they can in the general part of the description above, in the drawing as well as in the claims disclosed features of the invention both individually and in the Expert combination which appears suitable for the realization the invention be essential.

Claims (11)

Leuchtdiodenanordnung, bei der mindestens ein oberflächenmontierbares Leuchtdiodenbauelement (1), in dem ein Leuchtdiodenchip (2) auf einer gut wärmeleitenden Gehäusedurchführung (3) befestigt ist, auf einer elektrischen Anschlußplatte (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Anschlußplatte (4) einen Trägerkörper (41) umfaßt, in dem ein gegenüber dem Material des Trägerkörpers (41) besser wärmeleitender Einsatz (42) angeordnet ist, der mit der wärmeleitenden Gehäusedurchführung (7) verbunden ist.Light-emitting diode arrangement in which at least one surface-mountable light-emitting diode component ( 1 ), in which an LED chip ( 2 ) on a thermally conductive housing bushing ( 3 ) is attached to an electrical connection plate ( 4 ) is fixed, characterized in that the electrical connection plate ( 4 ) a carrier body ( 41 ) comprises, in which a compared to the material of the carrier body ( 41 ) better heat-conducting insert ( 42 ) is arranged, which with the thermally conductive housing bushing ( 7 ) connected is. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Einsatz (42) eine Flachniete ist, die in dem Trägerkörper (41) befestigt ist.Light-emitting diode arrangement according to claim 1, characterized in that the heat-conducting insert ( 42 ) is a flat rivet, which is in the carrier body ( 41 ) is attached. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Einsatz (42) und die wärmeleitende Gehäusedurchführung (7) mittels eines metallischen Lotes (8) miteinander verbunden sind.Light-emitting diode arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-conducting insert ( 42 ) and the heat-conducting bushing ( 7 ) using a metallic solder ( 8th ) are connected. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (41) ein Kühlkörper ist oder einen solchen umfaßt.LED arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier body ( 41 ) is a heat sink or includes one. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerkörper (41) eine elektrische Leiterplatte (43) aufgebracht ist, die im Bereich des wärmeleitenden Einsatzes (42) ein Fenster (43) aufweist, durch das hindurch die wärmeleitende Gehäusedurchführung (7) mit dem wärmeleitenden Einsatz (42) verbunden ist und auf der das Leuchtdiodenbauelement (1) befestigt ist.Light-emitting diode arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the carrier body ( 41 ) an electrical circuit board ( 43 ) is applied, which is in the area of heat-conducting use ( 42 ) a window ( 43 ) through which the heat-conducting bushing ( 7 ) with the thermally conductive insert ( 42 ) is connected and on which the light-emitting diode component ( 1 ) is attached. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leiterplatte (43) eine flexible Leiterplatte ist.LED arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrical circuit board ( 43 ) is a flexible circuit board. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplatte (43) und dem Trägerkörper (41) eine Klebeschicht (44), insbesondere in Form einer Klebefolie angeordnet ist.LED arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the circuit board ( 43 ) and the support body ( 41 ) an adhesive layer ( 44 ), in particular in the form of an adhesive film. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (41) aus einem ersten Metall oder einer metallischen Legierung, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.LED arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier body ( 41 ) is made of a first metal or a metallic alloy, in particular aluminum or an aluminum alloy. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Einsatz (42) aus einem zweiten Metall oder metallischen Legierung, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist.Light-emitting diode arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the heat-conducting insert ( 42 ) is made of a second metal or metallic alloy, in particular of copper or a copper alloy. Leuchtdiodenmodul mit mindestens zwei Leuchtdiodenanordnungen gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leuchtdiodenanordnungen jeweils einen separaten Trägerkörper (41) und eine gemeinsame Leiterplatte (430) aufweisen, mittels der die beiden Trägerkörper (41) und die beiden Leuchtdiodenanordnungen verbunden sind.Light-emitting diode module with at least two light-emitting diode arrangements according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the two light-emitting diode arrangements each have a separate carrier body ( 41 ) and one mean same circuit board ( 430 ), by means of which the two carrier bodies ( 41 ) and the two LED arrangements are connected. Leuchtdiodenmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (41) zumindest zwischen den beiden Leuchtdiodenanordnungen flexibel ausgebildet ist, derart dass die beiden Leuchtdiodenanordnungen relativ zueinander bewegbar sind.LED module according to claim 10, characterized in that the circuit board ( 41 ) is flexible at least between the two light-emitting diode arrangements, such that the two light-emitting diode arrangements are movable relative to one another.
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