CN101803049A - Led封装以及用于制造led封装的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于灯中的LED封装(10)以及用于制造这种LED封装(10)的方法，其中该LED封装(10)包括至少一个LED(16)、用于引导LED(16)发射的光的光学元件(18)、用于至少部分地覆盖可连接到LED(16)的电气部件(20，22，24)的覆盖物(26)以及至少一个光学可检测参考标记(32；36)，其中光学元件(18)包括至少一个第一光学可检测标记(30)并且覆盖物(26)包括至少一个第二光学可检测标记(34)，由此光学元件(18)和覆盖物(26)都借助于所述第一标记(30)和第二标记(34)相对于相同的参考标记(32；36)而设置和对准。由于相同的参考(32；36)用于光学元件(18)和覆盖物(26)，因而不会向彼此添加制造公差，从而提高了正确布置的精度。因此，LED封装(10)提供了改进的光学性能，特别是改进的亮度和改进的光通量。

Description

LED封装以及用于制造LED封装的方法
技术领域
本发明涉及LED封装领域，其可以用在机动车辆灯中以便借助于LED封装的至少一个发光二极管(LED)提供光。本发明还涉及一种方法，通过该方法可以制造这种LED封装。
背景技术
从US6023104A可获悉一种LED封装，其通过将若干LED阵列设置在公共印刷电路板上来接纳，每个LED阵列包括对准(alignment)标记，所述印刷电路板包括参考标记，其中这种布置通过借助于光学比较相对于相同的参考标记调节对准标记来实现。
这种LED封装的一个缺点在于，在要求更高的布置中，当提供附加部件(比如光学元件或覆盖物)时，LED封装的光学性能会受影响。特别是LED封装的亮度和光通量受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供：一种LED封装，其提供改进的光学性能，特别是改进的亮度和改进的光通量；以及一种制造这种LED封装的方法。
这个目的是通过一种用于灯中的LED封装来实现的，该LED封装包括至少一个LED、用于引导LED发射的光的光学元件、用于至少部分地覆盖可连接到LED的电气部件的覆盖物以及至少一个光学可检测参考标记，其中光学元件包括至少一个第一光学可检测标记并且覆盖物包括至少一个第二光学可检测标记，由此光学元件和覆盖物都借助于所述第一标记和第二标记相对于相同的参考标记而设置和对准。
由于光学元件和覆盖物的标记的原因，没有必要相对于光学元件设置和对准覆盖物，该光学元件例如相对于LED设置和对准，而是有必要均例如相对于LED设置和对准光学元件和覆盖物。由于相同的参考用于光学元件和覆盖物，因而不会向彼此添加制造公差，从而提高了正确布置的精度。特别地，制造公差可以彼此补偿。虽然LED封装的若干不同部分被提供，这通常由于制造公差的原因而可能影响离开LED封装的光的亮度和/或光通量，导致散射的光，但是防止了散射的光的显著增加。特别地，可以借助于相同的光学***进行光学元件和覆盖物的定位。因此，可以在不需要附加的制造设备的情况下提供更高的制造精度和改进的光学性能。用于已经存在的制造机器的改编的控制软件足以制造依照本发明的LED封装。LED封装的质量在低成本下得到提高。此外，光学元件和覆盖物是双件(two-piece)，从而可以选择不同的材料。例如，可以在高耐热性(heat resistance)和良好的光学特性方面选择光学元件的材料，其中不必要为覆盖物选择相同的材料，因为覆盖物可以被设置成与LED和/或光学元件分开而不影响LED封装的光学性能。
特别地，有可能通过向LED封装的附加部分提供用于相对于相同的参考标记设置和对准该部分的标记来提高精度效果。优选地，提供将LED设置于其上的衬底，其中该衬底包括参考标记或者该衬底包括用于相对于相同的参考标记设置和对准该衬底的至少一个第三光学可检测标记。由于LED可以固定到衬底，因而当衬底包括参考标记以便相对于LED精确地定位光学元件和覆盖物时，这是足够的。特别地，可以提供用于引导热量离开LED的热沉，LED热连接到该热沉，其中该热沉包括参考标记或者该热沉包括用于相对于相同的参考标记设置和对准该热沉的至少一个第四光学可检测标记。优选地，LED或包括LED的照明场元件包括用于相对于相同的参考标记设置和对准该LED或该照明场元件的至少一个第五光学可检测标记。该照明元件可以包括以规则图案设置的若干LED，其中这些LED可以置于包括参考标记的公共子结构(substructure)上。
在一个优选的实施例中，在覆盖物和LED和/或光学元件之间提供了热障(thermal barrier)，特别是间隙。由于高的热绝缘的原因，没有必要在高耐热性方面选择覆盖物的材料，从而覆盖物可以通过注射成型例如由热塑材料制造。特别地，覆盖物包括比光学元件的耐热性更低的耐热性。
优选地，覆盖物包括用于相对于灯外壳对准覆盖物的至少一个(特别地为三个)对准元件，特别是对准突起(protrusion)。所述对准突起可以邻接所述外壳，使得LED封装相对于外壳的正确对准由所述对准突起实现。因此，提供了垂直于参考标记平面的对准。可以实现在三个正交方向上的对准。
覆盖物可以包括至少一个特别是锥形的(tapered)连接开口，其用于特别地通过激光焊接经由所述连接开口连接该覆盖物。借助于连接开口，有可能将覆盖物固定到类似于衬底或热沉的结构而不相对于该结构移动覆盖物。因此，在不影响对准的情况下固定是可能的。
本发明还涉及一种用于机动车辆的灯，特别是头灯或尾灯，其包括可以如前面所述而设计的LED封装以及外壳，LED封装经由覆盖物连接到该外壳。由于LED的必要的对准在LED封装的制造期间执行，因而可以有助于将LED封装组装到灯中。例如，在LED封装的覆盖物与灯外壳之间提供按扣连接(snap connection)就足够了，以便提供LED封装的精确对准。
优选地，所述外壳包括至少一个参考特征，其用于邻近所述光学元件安装至少一个次级光学元件(例如透镜或准直器)。所述次级光学元件可以是透镜***的一部分，从而可以根据需要聚焦从LED封装发射的光。由于LED封装连接到外壳，因而LED封装相对于外壳的准确定位是可能的，从而所述次级光学元件可以相对于LED封装的光学元件非常精确地设置。优选地，所述次级光学元件被设置成靠近所述光学元件，从而大体上所有发射的光被次级光学元件收集。
本发明还涉及一种制造如前面所述的LED封装的方法，其中在LED封装处提供参考标记，特别是在衬底或热沉处提供参考标记，所述光学元件借助于光学***通过第一光学可检测标记相对于所述参考标记而设置和对准，并且所述覆盖物借助于该光学***通过第二光学可检测标记相对于相同的参考标记而设置和对准。
附图说明
本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。
在附图中：
图1为依照本发明的LED封装的示意性顶视图，以及
图2为图1的LED封装的示意性截面图。
具体实施方式
图1中所示的LED封装10包括热沉12，其可以是铜板或者类似物。衬底14热连接和机械连接到热沉12。设置成直线的四个LED 16固定到衬底14。这些LED 16被光学元件18包围，该光学元件可以是包括用于收集和引导由LED 16发射的光的反射涂层的准直器。
光学元件18被调整成紧邻LED 16。优选地，光学元件18包括高镜面反射或漫反射性以及耐高温的材料。反射系数可以是≥85％，优选地≥90％并且最优选地≥95％。该材料可以包括在150℃以上的良好的长期稳定性。诸如填充有TiO2或Al2O3的LCP之类的高温塑料材料可以用作具有高漫反射性的材料。
此外，提供了印刷电路板(PCB)20以便控制LED 16。PCB 20通过连接装置22连接到LED 16，所述连接装置连接到设置在衬底14上的未示出的线。连接器24连接到PCB 20，用于施加电源。优选地，建立连接器24与衬底14之间的直接电气连接。最优选地，该电气连接通过将连接器24激光焊接接合到衬底14的导电层来实现。
覆盖物26覆盖连接器24、PCB 20、连接装置20和衬底14的大部分以及热沉12。该覆盖物包括突出物(projection)28，LED封装10借助于所述突出物可以固紧到灯外壳。由于突出物28的原因，LED封装可以相对于所述外壳、透镜***等等精确定位。例如，突起28可以是弹簧加载的(spring-loaded)，由这种外壳的凹陷容纳，从而提供LED封装的确定和精确的对准。
光学元件18包括两个第一标记30，其可由光学***光学检测，用于提供相对于两个参考标记32的正确设置和对准，所述两个参考标记在所示实施例中在衬底14处提供。覆盖物26包括两个第二光学可检测标记34，覆盖物26借助于所述两个第二光学可检测标记相对于衬底14的相同参考标记32而设置和对准。在一个可替换的实施例中，标记32可以是第三光学可检测标记32，其用于相对于设置在别的某处(例如热沉12上)的参考标记设置和对准衬底14以及固定到衬底14的LED16，其中光学元件18和覆盖物26朝相同的参考标记而定位。热沉12可以包括两个第四光学标记36，从而衬底14和热沉12可以通过相同的参考标记32朝彼此正确地定位。
覆盖物26还包括三个对准突起38，所述突起突出到相同的水平(图2)，从而LED封装10可以以正确的高度定位在机动车辆灯或者诸如反射器或投影仪***之类的外部光学***的外壳处。为此目的，LED封装10可以例如通过热沉12而弹簧加载，使得所有三个对准突起38在组装状态下与外壳接触。此外，覆盖物26包括三个锥形连接开口40，使得覆盖物26可以通过激光焊接等等连接到热沉12。在覆盖物26与光学元件18之间提供了间隙42。间隙42提供热障，使得由LED 16发出并且传导到光学元件18的热量大体上没有传导到覆盖物26。
尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。
例如，有可能在其中热沉12的第四标记36而不是衬底14的标记32为参考标记的实施例中实施本发明。此外，LED 16可以包括第四光学可检测标记或者这些LED可以连接到单独的照明场的公共子结构，所述子结构连接到衬底14，其中照明场，特别是所述子结构(比如薄膜层)，可以包括用于相对于相同的参考标记32设置和对准LED 16的第四标记。此外，标记30、32、34、36可以不仅仅设计成十字形。标记30、32、34、36可以具有任何适当的设计，其足以通过在两个不同的方向上彼此对准的光学技术来比较两个不同的标记30、32、34、36。
本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除复数。在相互不同的从属权利要求中陈述特定技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。权利要求书中的任何附图标记都不应当被视为对本发明的范围的限制。

Claims (10)

1.一种用于灯中的LED封装，包括：
至少一个LED(16)，
用于引导LED(16)发射的光的光学元件(18)，
用于至少部分地覆盖可连接到LED(16)的电气部件(20，22，24)的覆盖物(26)，以及
至少一个光学可检测参考标记(32；36)，
其中光学元件(18)包括至少一个第一光学可检测标记(30)并且覆盖物(26)包括至少一个第二光学可检测标记(34)，由此光学元件(18)和覆盖物(26)都借助于所述第一标记(30)和第二标记(34)相对于相同的参考标记(32；36)而设置和对准。
2.依照权利要求1的LED封装，其中提供将LED(16)设置于其上的衬底(14)，其中该衬底(14)包括参考标记(32)或者该衬底(14)包括用于相对于相同的参考标记(36)设置和对准该衬底(14)的至少一个第三光学可检测标记(32)。
3.依照权利要求1的LED封装，其中提供用于引导热量离开LED(16)的热沉(12)，LED(16)热连接到该热沉，其中该热沉(12)包括参考标记(36)或者该热沉(12)包括用于相对于相同的参考标记(32)设置和对准该热沉(12)的至少一个第四光学可检测标记(36)。
4.依照权利要求1的LED封装，其中LED(16)或包括LED(16)的照明场元件包括用于相对于相同的参考标记(32；36)设置和对准该LED(16)或该照明场元件的至少一个第五光学可检测标记。
5.依照权利要求1的LED封装，其中在覆盖物(26)和LED(16)和/或光学元件(18)之间提供了热障，特别是间隙(42)。
6.依照权利要求1的LED封装，其中覆盖物(26)包括比光学元件(18)的耐热性更低的耐热性。
7.依照权利要求1的LED封装，其中覆盖物(26)包括用于相对于灯外壳对准覆盖物(26)的至少一个，特别地为三个，对准元件，特别是对准突起(38)。
8.依照权利要求1的LED封装，其中覆盖物(26)包括至少一个特别是锥形的连接开口(40)，其用于特别地通过激光焊接经由所述连接开口(40)连接该覆盖物(26)。
9.一种用于机动车辆的灯，特别是头灯或尾灯，包括依照权利要求1的LED封装(10)以及外壳，LED封装(10)经由覆盖物(26)连接到该外壳，其中特别地该外壳包括邻近光学元件(18)而设置的至少一个透镜。
10.一种制造依照权利要求1的LED封装(10)的方法，其中在LED封装(10)处提供参考标记(32；36)，光学元件(18)借助于光学***通过第一光学可检测标记(30)相对于所述参考标记(32；36)而设置和对准，并且覆盖物(26)借助于该光学***通过第二光学可检测标记(34)相对于相同的参考标记(32；36)而设置和对准。
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