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DE202005017030U1 - LED-Lichtquelle - Google Patents

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Abstract

LED-Lichtquelle, die aufweist:
– ein Trägermaterial (11), das eine obere Fläche (111), eine untere Fläche (112) und wenigstens eine Chipaufnahme (113) hat;
– wenigstens einen unisolierten LED-Chip (12), der in jeder der wenigstens einen Chipaufnahme (113) angebracht ist;
– eine durchsichtige Schutzschicht (13), die auf der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) ausgebildet ist, um die wenigstens eine Chipaufnahme (12) abzudichten; und
– ein optisches Lichtsammelelement (14), das auf der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) angebracht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelle einer lichtemittierenden Diode (LED), und insbesondere eine LED-Lichtquelle, die Fähigkeiten einer hohen Lichtintensität, einer einfachen Konstruktion und einer hohen Wärmeableitung hat.
  • Das LED-Element wird weitverbreitet als Lichtquelle für Lampen oder Beleuchtungseinrichtungen verwendet, da das LED-Element einen niedrigen Energieverbrauch und eine genügend hohe Lichtintensität hat. Jedoch beeinflusst die Wärme von dem LED-Element im Betriebsmodus die Ausfallsicherheit des LED-Elements. Deswegen bemühen sich auf diesem Technologiefeld viele Firmen und Betriebe darum, irgendwelche Lösungen zu finden oder zu erfinden, um den Wärmeeinfluss zu verringern, und sich außerdem der Forschung zu widmen, um die Lichtintensität von LED-Elementen zu erhöhen.
  • Mit Bezug auf 6 hat ein LED-Element vom Typ einer Glühlampe (50), das eine gute Wärmeableitfähigkeit hat, ein Gehäuse (51) mit einer oberen Öffnung (511), eine Leiterplatte (PCB) (52), eine Mehrzahl von LED-Elementen (53), einen Kühlkörper (54) und eine obere Abdeckung (55).
  • Die PCB (52) ist in einem Gehäuse (51) und nahe der oberen Öffnung (511) angebracht. Der Kühlkörper (54) ist ferner in dem Gehäuse (51) angebracht und berührt die PCB (52), um einen Weg zum Abführen der Wärme von den LED-Elementen (53) im Betriebsmodus vorzusehen. Die Mehrzahl der LED-Elemente (53) ist auf der PCB (52) angebracht. Die obere Abdeckung (55) ist durchsichtig und deckt die obere Öffnung (511) des Gehäuses (51) ab.
  • Wenn die LED-Elemente (53) zum Leuchten gebracht werden, wird Wärme zu dem Kühlkörper (54) in dem Gehäuse (51) durch die PCB (52) geleitet. Da der Kühlkörper (54) hinzugefügt wird, hat das LED-Element vom Typ einer Glühlampe (50) eine gute Wärmeableitfähigkeit. Allerdings nehmen diese vielen Elemente sehr viel Platz in Anspruch und führen zu einer komplexen Konstruktion. Das Verwenden der Wärmeableitlösung von dem LED-Element vom Typ einer Glühlampe ist für flache und ebene Lampen oder Beleuchtungseinheiten nicht geeignet.
  • Daher sieht die vorliegende Erfindung eine LED-Lichtquelle vor, um eine weitere Wärmeableitmöglichkeit bereitzustellen und außerdem die Lichtintensität effektiv zu erhöhen.
  • Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Lichtquelle bereitzustellen, die für flache und ebene Beleuchtungslampen oder Beleuchtungseinrichtungen geeignet ist, die eine gute Wärmeableitung und eine hohe Lichtintensität haben.
  • Die LED-Lichtquelle hat ein Trägermaterial, wenigstens einen unisolierten LED-Chip, eine transparente Schicht und ein optisches Lichtsammelelement. Das Trägermaterial hat eine obere Fläche, eine untere Fläche und wenigstens eine Chipaufnahme, die auf der oberen Fläche definiert ist. Der wenigstens eine LED-Chip ist in der dazugehörigen Chipaufnahme angebracht. Die durchsichtige Schicht ist auf der oberen Fläche ausgebildet, um die Chipaufnahme abzudichten. Das optische Lichtsammelelement ist ferner auf der oberen Fläche angebracht, um das Licht von der Chipaufnahme zu sammeln und um die Lichtintensität zu erhöhen. Zusätzlich ist eine Mehrzahl von Rippen oder Aussparungen auf der unteren Fläche des Trägermaterials ausgebildet oder definiert, um die Wärmeableitfläche zu vergrößern. Wenn der wenigstens eine unisolierte LED-Chip im Betriebsmodus ist, wird Hitze von dem unisolierten LED-Chip zu der unteren Fläche abgeführt und dann schnellstmöglich an die Umgebungsluft abgeleitet.
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und erläutert.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer LED-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung einer zweiten Ausführungsform einer LED-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der LED-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer LED-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist eine perspektivische Explosionszeichnung einer vierten Ausführungsform der LED-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 ist eine Querschnittsansicht eines konventionellen LED-Elements vom Typ einer Glühlampe gemäß dem Stand der Technik.
  • Mit Bezug auf 1 hat eine erste Ausführungsform einer LED-Lichtquelle (10) gemäß der vorliegenden Erfindung ein Trägermaterial (11) mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wenigstens einen unisolierten LED-Chip (12), eine durchsichtige Schutzschicht (13) und ein optisches Lichtsammelelement (14).
  • Da das Trägermaterial (11) eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, kann das Trägermaterial (11) aus Metall (beispielsweise Aluminium, Kupfer, Verbindungen oder ähnlichem) oder aus Nichtmetall (beispielsweise Keramik oder ähnlichem) bestehen. Das Trägermaterial (11) hat eine obere Fläche (111), eine untere Fläche (112), wenigstens eine Chipaufnahme (113), die auf der oberen Fläche (111) definiert ist, und eine Mehrzahl von Rippen (114a) oder Aussparungen, die auf der unteren Fläche (112) ausgebildet oder in der unteren Fläche (112) definiert sind. Es ist möglich, die Chipaufnahme (113) in Kegelform zu definieren. Die Rippen (114a) oder Aussparungen sind so ausgebildet, um die Wärmeableitfläche des Trägermaterials (11) zu vergrößern. Die Rippen (114a) sind als geradlinige Form ausgebildet und parallel zueinander auf der unteren Fläche angeordnet. Folglich ist das Trägermaterial (11) ebenfalls ein Kühlkörper.
  • Der unisolierte LED-Chip (12) ist in der entsprechenden Chipaufnahme (113) angebracht und die transparente Schutzschicht (13) ist auf der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) ausgebildet, um die Chipaufnahme (113) abzudichten.
  • Das optische Lichtsammelelement (14) ist auf der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) angebracht, um Licht von der Chipaufnahme (113) zum Erhöhen der Lichtintensität zu sammeln. Das optische Lichtsammelelement (14) kann eine optische Linse sein. Das optische Lichtsammelelement (14) ist auf der oberen Fläche (111) durch transparenten Leim (15) oder mechanische Verbindungsmittel, beispielsweise einem Anschraubmittel, angebracht.
  • Mit Bezug auf 2 und 3 hat eine zweite Ausführungsform einer LED-Lichtquelle (10a) gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Chipaufnahmen (113), die in der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) definiert ist. Eine Mehrzahl von unisolierten LED-Chips (12) ist in jeder Chipaufnahme (113) angebracht.
  • Mit Bezug auf 4 und 5 hat eine dritte und vierte Ausführungsform einer LED-Lichtquelle (10b, 10c) verschiedene Trägermaterialien (11b, 11c). Die Rippen (114b) des Trägermaterials (11b) in 4 sind als Wellenformen ausgebildet und sind ebenfalls parallel zueinander auf der unteren Fläche des Trägermaterials (11b) angeordnet. Die Rippen (114c) des Trägermaterials (11c) in 5 sind als Sägezähneform ausgebildet und sind ebenfalls parallel auf der unteren Fläche des Trägermaterials angeordnet. Zusätzlich kann die Mehrzahl der Rippen als ein Gitter ausgebildet sein.
  • In 5 ist die Mehrzahl der Chipaufnahmen (113) in der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11c) definiert und in einer Matrix angeordnet.
  • Da das Trägermaterial flach ist und eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, wird Wärme von den unisolierten Chips im Betriebsmodus zu der unteren Fläche geleitet und die LED-Lichtquelle ist für eine ebene Lampe oder Beleuchtungseinheit geeignet. Die Rippen oder Aussparungen sind auf dem Boden ausgebildet oder definiert, wobei die Wärme schnellstmöglich an die Umgebungsluft abgeleitet werden kann. Zusätzlich ist das optische Lichtsammelelement auf der oberen Fläche des Trägermaterials angebracht, so dass das Licht von jeder Chipaufnahme effektiv gesammelt werden kann. Folglich wird die Lichtintensität der LED-Lichtquelle erhöht. Da das Trägermaterial ein Chipträger und außerdem ein Kühlkörper ist, ist die Konstruktion der LED-Lichtquelle einfach.

Claims (10)

  1. LED-Lichtquelle, die aufweist: – ein Trägermaterial (11), das eine obere Fläche (111), eine untere Fläche (112) und wenigstens eine Chipaufnahme (113) hat; – wenigstens einen unisolierten LED-Chip (12), der in jeder der wenigstens einen Chipaufnahme (113) angebracht ist; – eine durchsichtige Schutzschicht (13), die auf der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) ausgebildet ist, um die wenigstens eine Chipaufnahme (12) abzudichten; und – ein optisches Lichtsammelelement (14), das auf der oberen Fläche (111) des Trägermaterials (11) angebracht ist.
  2. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 1, die ferner eine Mehrzahl von Rippen (114a), die auf der unteren Fläche (112) des Trägermaterials (11) ausgebildet sind, aufweist.
  3. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 1, die ferner eine Mehrzahl von Aussparungen, die auf der unteren Fläche (112) des Trägermaterials (11) ausgebildet sind, aufweist.
  4. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 1, wobei das optische Lichtsammelelement (14) eine optische Linse ist.
  5. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 2, wobei jede Rippe (114a) als gradlinige Form ausgebildet ist.
  6. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 2, wobei jede Rippe (114b) als Wellenform ausgebildet ist.
  7. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 2, wobei jede Rippe (114c) als Sägezahnform ausgebildet ist.
  8. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 1, wobei das Trägermaterial (11) aus metallischem Material besteht.
  9. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 1, wobei das Trägermaterial (11) aus nicht-metallischem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
  10. LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 1, wobei jede der wenigstens einen Chipaufnahme (113) als Kegelform definiert ist.
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