DE10234102A1

DE10234102A1 - Leuchtdiodenanordnung

Info

Publication number: DE10234102A1
Application number: DE10234102A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Kersten; Christian Drüge
Original assignee: ZAVT ZENTRUM fur AUFBAU und V; Zavt Zentrum fur Aufbau- und Verbindungs-Technik GmbH; Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Zavt Zentrum Fuer Aufbau und Verbindungs Technik G; Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Leuchtdiodenanordnung (1) aus mehreren Leuchtdioden (2), wobei die Leuchtdioden (2) unmittelbar miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanordnung aus mehreren Leuchtdioden.
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 199 22 176 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine auf einem Schaltungsträger, beispielsweise einem Flexboard, montierte Leuchtdiodenanordnung, die auf einem Kühlkörper aufgebracht ist, so dass die Wärme optimal abgeführt wird. Der Kühlkörper kann dabei jede gewünschte Form aufweisen, so dass Kraftfahrzeugleuchten wie z. B. Fahrtrichtungsanzeiger oder dergleichen konstruiert werden können, die der Außenkontur des Fahrzeugs angepasst sind. Weiterer Stand der Technik ist in den Druckschriften DE 198 15 868 C2 , DE 199 09 399 C1 , DE 199 16 238 A1 und Patent Abstract of Japan 11266703 A offenbart.
Ein Nachteil der in der eingangs genannten Druckschrift DE 199 22 176 A1 offenbarten Leuchtenanordnung liegt unter anderem darin, dass sie eine relativ geringe Lichtstärke haben. Dieses liegt daran, dass die Leuchtdioden beabstandet voneinander auf der Platine angeordnet sind. Der Abstand zwischen den einzelnen Leuchtdioden ist notwendig, damit die Platine, d. h. der Schaltungsträger mittels eines Bestückungsautomaten automatisch bestückt werden kann. Die Abstände zwischen den einzelnen Leuchtdioden führen zu einer Lichtstärke der Leuchtdiodenanordnung, die geringer ist als die Lichtstärke einer Leuchtdiodenanordnung mit gleichen Leuchtdioden bei denen jedoch die Leuchtdioden dichter gepackt sind. Mit anderen Worten heißt dies, dass die Lichtstärke der Leuchtdiodenanordnung proportional zu der Packungsdichte der Leuchtdiodenanordnung ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtdiodenanordnung vorzuschlagen, bei welcher die Packungsdichte im Vergleich zu den bekannten Leuchtdiodenanordnungen größer ist, um so eine höhere Lichtstärke zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leuchtdioden der Leuchtendiodenanordnung unmittelbar miteinander verbunden sind.
Im Vergleich zu den bisher bekannten Lösungen für Leuchtdiodenanordnungen ist bei einer Leuchtdiodenanordnung gemäß der Erfindung kein Schaltungsträger vorgesehen, auf welchem die Leuchtdioden angebracht sind, um gegeneinander räumlich festgelegt zu sein. Bei einer Leuchtdiodenanordnung gemäß der Erfindung werden die Leuchtdioden vielmehr unmittelbar, d. h. mit möglichst geringem Abstand oder abstandslos, aneinander befestigt, um so räumlich gegeneinander festgelegt zu sein. Ein Schaltungsträger kann hierdurch entfallen. Eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung kann vielmehr als einheitliches Bauelement wie z. B. Widerstände, Kondensatoren oder dergleichen betrachtet werden, wodurch die erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnung in beliebigen Schaltungen als Bauelement eingesetzt werden kann. Die Verbindung der Leuchtdioden kann gemäß der Erfindung über die Gehäuse der Leuchtdioden erfolgen, welche miteinander verklebt sind. Ebenso ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Elektroden verschiedener benachbarter Leuchtdioden miteinander verlötet sind.
Die Leuchtdioden nach einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnung können gruppiert sein. Vorteilhaft sind dann die Leuchtdioden einer Gruppe in Reihe geschaltet. Die Leuchtdioden einer Gruppe können zueinander benachbart insbesondere in Vektorform angeordnet sein. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Leuchtdioden in bestimmten Mustern angeordnet sind, wodurch beispielsweise Leuchtzeichen erzeugt werden können.
Vorteilhaft können die Leuchtdioden einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnung in einer Matrix angeordnet sein, wobei dann die Leuchtdioden einer Gruppe einer Zeile der Matrix zugeordnet sein können. Die einzelnen Zeilen, d. h. Gruppen der Matrix sind vorteilhaft parallel geschaltet, wozu die Elektroden der jeweils ersten und letzten Leuchtdiode Zeilen miteinander verlötet sein können.
Die Verbindungen zwischen den Leuchtdioden der Leuchtdiodenanordnung sind vorteilhaft flexibel, so dass die Leuchtdiodenanordnung formbar ist und auf einer dreidimensional geformten Oberfläche angebracht werden kann.
Zum Abführen der in den Leuchtdioden der Leuchtdiodenanordnung entstehenden Wärme kann die Leuchtdiodenanordnung einen Kühlkörper aufweisen. Die Leuchtdioden können dabei unter Zwischenschaltung eines Isolators auf dem Kühlkörper angebracht sein.
Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnung kann folgendermaßen erfolgen. Zunächst werden die Leuchtdioden vorteilhaft mit abwärts gerichtetem Gehäuse auf einem Träger angeordnet. Dazu werden die Leuchtdioden im Normalfall als Schüttgut angeliefert, weshalb zunächst die Leuchtdioden vereinzelt und die Polarität der Leuchtdioden festgestellt werden muss. Die vereinzelten Leuchtdioden werden automatisch in dem gewünschten Muster, beispielsweise einer Matrix, auf dem planaren oder räumlich ausgeführten Träger angeordnet.
In einem zweiten Schritt wird auf der nach oben weisenden Unterseite der Leuchtdioden ein vorzugsweise hochschmelzendes Lot aufgetragen, um die Elektroden benachbarter Leuchtdioden seriell miteinander zu verbinden. Ebenso können Klebstoffe aufgetragen werden, um die Gehäuse der Leuchtdioden miteinander zu verkleben. Das Auftragen des Klebstoffes bzw. des Lotes kann dabei mittels Sieb- oder Schablonendruck oder Dispensen mit nachfolgendem Aushärten bzw. Aufschmelzen erfolgen.
In einem dritten Schritt können die beim Verlöten der Elektroden entstandenen Lotdepots durch Schleifen eingeebnet werden. Damit ist eine weiterverarbeitungsfähige Leuchtdiodenanordnung hergestellt. Diese Leuchtdiodenanordnung wird nun vom Träger gelöst und kann beispielsweise unter Zwischenschaltung eines isolierenden Werkstoffes auf einem Schaltungsträger oder einem Kühlkörper befestigt werden, wobei der Schaltungsträger oder aber der Kühlkörper eine beliebige dreidimensionale Form haben kann.
Vorteile der erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnungen liegen beispielsweise darin, dass es nicht notwendig ist, die Leuchtdioden auf einem bei herkömmlichen Leuchtdiodenanordnungen erforderlichen Schaltungsträger anzuordnen, wodurch die Materialkosten für den Schaltungsträger entfallen. Ebenso werden dadurch, dass z. B. eine aufwendige SMD-Bestückung der Leuchtdioden auf einem Schaltungsträger entfällt, Kosten reduziert. Durch die kompakte Anordnung der Leuchtdioden in der Leuchtdiodenanordnung, werden hohe Lichtstärken erreicht. Ebenso ist wegen der kompakten Anordnung der Leuchtdioden eine verbesserte Farbmischung möglich. Durch die Biegsamkeit der Leuchtdiodenanordnungen gemäß der Erfindung ist der Aufbau dreidimensional geformter Leuchtdiodenanordnungen möglich. Durch den Wegfall des Schaltungsträgers ist es ebenfalls möglich, Leuchtdiodenanordnungen geringerer Bauhöhe zu erhalten. Durch die Möglichkeit in einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnung unmittelbar unter den Leuchtdioden einen Kühlkörper vorzusehen, können die thermischen Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanordnung über das bisher Bekannte verbessert werden. Die Anbringung des Kühlkörpers kann beispielsweise durch ein Hinterspritzen mit einem wärmeleitenden Werkstoff erfolgen.
Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Leuchtdiodenanordnungen werden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
1 eine Leuchtdiodenanordnung in Vektorform,
2 eine Leuchtdiodenanordnung in einer ersten Matrixform,
3 eine Leuchtdiodenanordnung in einer zweiten Matrixform,
4 eine Leuchtdiodenanordnung in Seitenansicht.
Die in 1 dargestellte Leuchtdiodenanordnung 1a ist als Vektor ausgeführt, d. h., dass die einzelnen Leuchtdioden 2 – im vorliegenden Fall handelt es sich um acht Leuchtdioden 2 – räumlich in einer Linie hintereinander angeordnet sind. Die in 1 dargestellte Leuchtdiodenanordnung 1a in Vektorform ist so ausgestaltet, dass die einzelnen Leuchtdioden 2 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die mechanische wie auch die elektrische Verbindung der einzelnen Leuchtdioden 2 erfolgt dabei über ein direktes Verlöten der Elektroden 21 der einzelnen benachbarten Leuchtdioden 2.
Ein Vektor von Leuchtdioden 2, wie er in 1 dargestellt ist, lässt sich mit weiteren Vektoren von Leuchtdioden 2 kombinieren. Dadurch kann man eine Matrix erhalten. Beispiele für solche Matrizen sind in 2 und 3 dargestellt.
Bei der in 2 dargestellten Leuchtdiodenanordnung 1b in Matrixform handelt es sich um eine 6 × 2-Matrix wobei zwei Vektoren aus sechs Leuchtdioden 2 zu einer Leuchtdiodenanordnung 1b in Matrixform zusammengefügt sind. Jeweils die erste und die letzte Leuchtdiode 2 der beiden Vektoren sind dabei elektrisch und mechanisch miteinander verbunden, so dass die beiden Vektoren elektrisch zueinander parallel geschaltet sind.
Bei der in 3 dargestellten Leuchtdiodenanordnung 1c sind die Leuchtdioden 2 in einer 4 × 4-Matrix angeordnet. Dazu sind vier Leuchtdiodenvektoren räumlich parallel zueinander angeordnet. Jeweils die ersten und die letzten Leuchtdioden 2 eines jeden Vektors sind mechanisch durch Verlöten mit einander verbunden, so dass die einzelnen Vektoren an den Anfangs- und Endpunkten auch mechanisch miteinander verbunden sind. Gleichzeitig sind dadurch die Vektoren der Matrix auch elektrisch miteinander verbunden. Durch das Verlöten der ersten und letzten Leuchtdioden 2 ergibt sich, dass die Vektoren parallel zueinander geschaltet sind.
Die Leuchtdiodenanordnungen 1a, 1b, 1c gemäß der 1 bis 3 sind so mechanisch und elektrisch miteinander verbunden, dass die Leuchtdiodenanordnung 1a, 1b, 1c flexibel ist und daher in verschiedene geometrische Formen gebogen werden können. Die in der 4 dargestellte Leuchtdiodenanordnung 1d in seitlicher Ansicht ist beispielsweise bogenförmig gebogen und liegt auf einem Schaltungsträger 3 auf.

Claims

Leuchtdiodenanordnung (1) aus mehreren Leuchtdioden (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) unmittelbar miteinander verbunden sind.
Leuchtdiodenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) Gehäuse (22) aufweisen, die miteinander verklebt sind.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) Elektroden (21) aufweisen und das Elektroden (21) verschiedener Leuchtdioden (2) miteinander verlötet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) in Gruppen angeordnet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) einer Gruppe in Reihe geschaltet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen parallel geschaltet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) in einem Vektor angeordnet sind
Leuchtdiodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) in einer Matrix angeordnet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) einer Zeile der Matrix einer Gruppe von Leuchtdioden (2) zugeordnet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiodenanordnung (1) formbar ist.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiodenanordnung (1) einen Kühlkörper aufweist.
Leuchtdiodenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (2) unter Zwischenschaltung eines Isolators auf dem Kühlkörper angebracht sind.