CN102473825A - 发光二极管和用于制造发光二极管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明说明了一种发光二极管，其具有：支承体(1)，所述支承体具有装配面(1a)；至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)，所述发光二极管芯片固定在所述装配面(1a)上；和反射元件(3)，所述反射元件设置用于反射电磁辐射(4)，其中，所述反射元件(3)固定于所述支承体(1)，并且所述反射元件(3)包含多孔性聚四氟乙烯。

Description

发光二极管和用于制造发光二极管的方法
技术领域
本发明说明了一种发光二极管。此外，还说明了一种用于制造发光二极管的方法。
背景技术
文献US 5,834,528说明了由多孔性的聚四氟乙烯组成的膜的制造。
发明内容
根据发光二极管的至少一个实施形式，所述发光二极管包括支承体，所述支承体具有装配面。支承体例如能够是连接支承体，所述连接支承体具有由电绝缘材料组成的基体，电连接位置和带状导线结构化到所述基体中或所述基体上。然后，支承体能够附加地包括至少一个光学元件，例如反射器壁，所述反射器壁侧向地包围所述装配面。此外，可能的是，支承体为一种壳体，所述壳体至少局部由电绝缘材料形成。壳体能够具有腔，所述装配面设置在所述腔中。电连接位置能够从壳体中伸出，使得支承体例如适用于SMT(Surface Mounted Technology，表面安装技术)安装。在这种情况下，所述发光二极管可表面安装。
根据发光二极管的至少一个实施形式，所述发光二极管包括至少一个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片固定在支承体的装配面上。发光二极管例如能够包括至少一个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片适于发射在UV辐射和/或蓝光的光谱范围中的电磁辐射。此外，可能的是，发光二极管包括不同的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片分别适用于产生不同光谱范围的电磁辐射。因此，发光二极管例如能够包括至少一个发射绿光的、至少一个发射蓝光的和至少一个发射红光的发光二极管芯片。所述发光二极管芯片例如能够通过焊接固定在所述支承体的装配面上，并且与支承体的电连接位置导电连接。
根据发光二极管的至少一个实施形式，发光二极管包括反射元件，所述发射元件设置用于反射电磁辐射。电磁辐射例如为在至少一个发光二极管芯片的工作中产生的电磁辐射。此外，电磁辐射能够为例如由发光转换材料发射的辐射。在此，发光转换材料的辐射优选由发光二极管的至少一个发光二极管芯片的电磁辐射激发。反射元件例如设置用于将射到其上的电磁辐射进行漫反射。也就是说，借助于反射元件不发生电磁辐射的定向的反射，而是电磁辐射以漫射方式从反射元件散射开。反射元件例如为具有朗伯特辐射特性的反射器。
根据发光二极管的至少一个实施形式，反射元件包含多孔性聚四氟乙烯。多孔性聚四氟乙烯的特征在于在从UV辐射经由可见光直到红外线辐射的光谱范围中的至少98％的高反射率。因此，反射元件特别好地适于反射不同的发光二极管芯片的不同的电磁辐射。因此，除了发射可见光的发光二极管芯片之外，发光二极管例如还能够包括发射UV辐射或红外线辐射的发光二极管芯片。所述不可见的辐射也由反射元件优选不定向地反射，所述反射元件包括多孔性聚四氟乙烯。
根据发光二极管的至少一个实施形式，发光二极管包括：支承体，所述支承体具有装配面；至少一个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片固定于所述装配面；和反射元件，所述发射元件设置用于反射电磁辐射，其中，反射元件固定在支承体上，并且反射元件包含多孔性聚四氟乙烯。
用于反射元件的多孔性聚四氟乙烯的特征尤其在于它的相对于UV-A-辐射和蓝光的高的老化稳定性。因此，发光二极管是非常老化稳定的。此外，材料也可在直到约260℃的高的持续使用温度下使用。短时间内，也就是说几秒到一分钟，多孔性聚四氟乙烯能够承受直到大约300℃的温度，这可实现发光二极管的特别好的可焊性。
根据发光二极管的至少一个实施形式，反射元件由膜(英语：foil)组成，所述膜由多孔性聚四氟乙烯组成。所述膜优选以机械方式牢固地固定在支承体上。膜例如为方形体，所述方形体在横向方向上的延伸，也就是说，例如平行于方形的主延伸方向的延伸在很大程度上大于它的厚度。所述膜是预制的，也就是说，所述膜不与发光二极管的其它部件共同制成，而是作为单独的部件在制造发光二极管前提供。所述膜是柔性的，也就是说，是可以弯曲为使得所述膜能够形状配合地适配于例如用于制造支承体的注塑模的形状。
多孔性聚四氟乙烯能够由于它的高熔融粘度而不借助已知的热塑性加工方法变形。更确切而言，材料的加工基于被挤压并且随后烧结的粉末。材料在膜中的成型例如能够如上述文献US 5,834,0528那样进行，或者也可以通过切削进行。
根据发光二极管的至少一个实施形式，反射元件构成为刚性的***件，所述***件由多孔性聚四氟乙烯组成，并且固定在支承体的反射器壁上。也就是说，在所述实施形式中，反射元件不构成为膜，而是构成为刚性的、自支承的本体。在此，反射元件能够以使得所述反射元件形状配合地连接到支承体的反射器壁上的形状和尺寸构成。
在此，所述反射器壁侧向地包围至少一个发光二极管芯片，使得所述反射器壁构成腔。所述腔的内壁朝向至少一个发光二极管芯片。因此，反射元件例如能够***通过反射器壁形成的腔中，并且固定在反射器壁上。
根据发光二极管的至少一个实施形式，反射元件构成为由多孔性聚四氟乙烯组成的反射器壁，所述反射器壁固定在支承体的底板上。在此，反射器壁侧向地包围发光二极管的至少一个发光二极管芯片。
在所述实施形式中，由多孔性聚四氟乙烯组成的反射元件为刚性的、自支承的本体，所述本体形成发光二极管的支承体的一部分。在此，反射器壁固定、例如粘接在支承体的另一部分上，例如支承体的底板上。为此，由多孔性聚四氟乙烯组成的反射器壁例如能够通过切削加工制成。也就是说，即使在这种情况下，借助于热塑性加工方法的制造也不是必要的。
根据发光二极管的至少一个实施形式，例如由多孔性聚四氟乙烯组成的膜组成的反射元件至少局部借助于粘合剂固定在支承体上。“至少局部”意味着，反射元件在第一区域中能够借助于粘合剂固定在支承体上，并且在另一区域中借助于另一固定方法固定在支承体上。此外可能的是，随后，反射元件仅仅借助于设置在反射元件和支承体之间的粘合剂固定在支承体上。
根据发光二极管的至少一个实施形式，反射元件至少局部无连接剂地固定在支承体上。在此，“至少局部”意味着，反射元件能够在第一区域中无连接剂地固定在支承体上，并且在第二区域中以其它方式固定在支承体上。然后，反射元件例如能够在第二区域中借助于粘合剂固定在支承体上。此外也可能的是，反射元件仅仅无连接剂地固定在支承体上。无连接剂地固定的反射元件例如能够通过热压或后注塑(Hinterspritzen)固定在支承体的以塑料形成的区域上。然后，在支承体的可能存在的、其中支承体例如以金属形成的另一区域中，反射元件于是能够借助于粘合剂固定在支承体上。
根据发光二极管的至少一个实施形式，反射元件，也就是说例如由多孔性聚四氟乙烯组成的膜覆盖所述支承体的外表面的所有如下区域，在至少一个发光二极管芯片工作中，至少一个发光二极管芯片所产生的电磁辐射能够射到所述区域上。
换句话说，在至少一个发光二极管芯片工作中，至少一个发光二极管芯片所产生的电磁辐射不射到支承体的外表面上。然后，所述支承体例如能够以UV敏感的材料，例如低成本的热塑性塑料形成。然后，特别是支承体的例如将通过UV-A辐射或者蓝光快速老化的敏感区域由反射元件覆盖，所述反射元件例如由多孔性聚四氟乙烯组成。
根据发光二极管的至少一个实施形式，支承体的外表面的所有如下区域由反射元件覆盖，所述区域以塑料形成，并且，在至少一个发光二极管芯片工作中由至少一个发光二极管产生的电磁辐射能够射到所述区域上。然后，支承体的例如以金属形成的其它区域能够保持不由反射元件覆盖，因为例如发光二极管的电连接位置位于那里。也就是说，在所述情况下，反射元件仅保护支承体的下述区域，在所述区域中支承体的外表面具有塑料，所述塑料应被保护免受电磁辐射。换句话说，支承体的外表面的不具有塑料的所有区域也不具有反射元件。
此外说明了一种用于制造发光二极管的方法。优选的是，能够借助于所述方法制造如在此描述那样的发光二极管。也就是说，对于发光二极管而描述的全部特征也对于所述方法公开，并且反之亦然。
根据所述方法提供了一种支承体，所述支承体至少局部包括热塑性塑料。也就是说，支承体的外表面至少局部以热塑性塑料形成。反射元件在塑料熔融的情况下被压紧在塑料上，所述反射元件例如由多孔性聚四氟乙烯组成的膜组成。也就是说，支承体和反射元件借助于热压无连接剂地相互连接。在支承体的其中支承体的外表面不以塑料形成的其它区域中，支承体能够保持不具有反射元件，或者反射元件借助于粘合剂固定在支承体上。
根据所述方法的至少一个实施形式提供了一种支承体，所述支承体至少局部包括热塑性塑料。也就是说，支承体的外表面的至少一些位置以热塑性塑料形成。反射元件，也就是说，例如由多孔性聚四氟乙烯组成的膜借助塑料来后注塑，以用于无连接剂地固定在所述支承体的以热塑性塑料形成的位置上。然后，后注塑的塑料形成支承体的如下区域，这些区域的外表面以塑料形成。为此，由多孔性聚四氟乙烯组成的膜例如能够***到喷射模的模具中并且用塑料来后注塑。以这种方式例如能够制造发光二极管，所述发光二极管具有带有用于发光二极管芯片的腔的塑料壳体。然后，以反射元件铺设腔的内表面或腔的内表面的至少部分，所述反射元件借助于后注塑固定在塑料上。
附图说明
下面借助于实施例和附图详细阐述在这里描述的发光二极管以及在这里描述的用于制造发光二极管的方法。
图1到4以示意图示出在这里描述的发光二极管的实施例。
在附图中，相同的、同类的或起到相同作用的元件设有相同的附图标记。附图和在附图中所示出的元件彼此间的大小关系不应视为合乎比例的。相反，为了更好的可示出性和/或为了更好的理解，各个元件能够夸大地示出。
具体实施方式
图1示出在这里描述的发光二极管的第一实施例的示意剖视图。所述发光二极管包括支承体1。支承体1包括底板10以及反射器壁11。底板10和反射器壁11例如由塑料一体式地形成。此外，支承体1包括电连接位置9a、9b，所述电连接位置例如通过导电的支承体框形成，所述支承体框通过形成底板10和反射器壁11的塑料来压力注塑包封。
支承体1具有装配面1a。装配面1a划分为芯片窗口8a，在所述芯片窗口中冷光二极管芯片2借助于在装配面1a上的焊料6施加到支承体1的连接位置9a上。此外，装配面1a划分为引线窗口8b，在所述引线窗口中接合线7与支承体1的连接位置9a导电连接。接合线7借助于设置在发光二极管芯片2上的接合垫7a与发光二极管芯片2导电连接。此外，装配面1a包括底板10的或连接位置9a、9b的由反射元件3覆盖的区域8c。
在此作为由多孔性聚四氟乙烯形成的膜存在的反射元件3，在装配面1a上借助于粘合剂31固定在连接位置9a、9b的暴露的区域上。反射元件3借助于粘合剂31或者无连接剂地，例如借助于热压固定在支承体1的塑料上，例如在反射器壁11的区域中。
在此，反射器壁11侧向地完全地包围发光二极管芯片2，并且以这种方式形成用于发光二极管芯片2的腔。由发光二极管芯片2在工作中发射的电磁辐射4由反射元件3以漫射方式散射。发光二极管芯片2以及反射元件3能够借助由透射辐射的材料组成的浇注体5浇注，并且与所述浇注体直接接触。浇注体5例如包含下述材料之一或者由下述材料之一组成：硅酮、环氧化物、硅酮-环氧化物混合材料。
在发光二极管中，如它与图1相关联地详细阐述的，支承体1的区域13由反射元件3完全覆盖，在发光二极管芯片2的工作中电磁辐射4能够射到所述区域上，并且在所述区域中支承体1的外表面以塑料形成。不能被发光二极管芯片2的电磁辐射射到的区域12不具有反射元件3。
与图2相关联地阐述在这里描述的发光二极管的另一实施例。在所述实施例中，支承体1通过连接支承体形成，所述连接支承体例如可以是电路板，所述电路板包括电绝缘的基体，电连接位置以及带状导线施加到所述基体上。支承体的区域13被又构成为多孔性聚四氟乙烯膜的反射元件3完全覆盖，在发光二极管芯片2a、2b、2c的工作中电磁辐射能够射到所述区域上。
反射元件3例如能够借助于粘合剂或无连接剂地借助于以支承体1的材料热压或后注塑反射元件3来与支承体1机械地连接。发光二极管芯片2a、2b、2c的电磁辐射不能够射到的区域12，不具有反射元件3。
根据图2的实施例，发光二极管包括三个发光二极管芯片2a、2b、2c，所述发光二极管芯片例如能够适用于产生蓝光、红光和绿光。由多孔性聚四氟乙烯组成的反射元件的特征在于对三个发光二极管芯片2a、2b、2c的每个的光具有至少98％的高反射率。
与图3A相关联地，借助于剖视示意图详细阐述在这里描述的发光二极管的另一实施例。在所述实施例中，支承体1包括底板10，所述底板在其朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的外表面上在区域14中不具有塑料。
底板10例如能够在所述区域中以金属涂覆，或者底板10由陶瓷材料形成，带状导线和电连接位置施加到所述陶瓷材料上。此外，支承体1包括反射器壁11，所述反射器壁侧向地包围发光二极管芯片2a、2b、2c，并且所述反射器壁以塑料形成。
发光二极管芯片2a、2b、2c的电磁辐射能够射到的全部区域13例如通过构成为由多孔性聚四氟乙烯组成的膜的反射元件3来覆盖。在此，反射器壁11也在与装配面1a平行地延伸的区域中被覆盖，并且，能够由光学元件向回反射的散射辐射例如能够射到所述区域上。在此还可能的是，整个反射器壁11在其外表面的与底板10不直接连接的区域中以反射元件3来完全覆盖。反射元件3的固定例如能够借助于用反射器壁11的材料后注塑反射元件3实现，使得反射元件3和反射器壁11无连接剂地相互连接。
与图3B相关联地详细阐述在这里描述的发光二极管的另一实施例。在这个实施例中，与图3A的实施例不同，反射元件3不构成为膜。相反，反射元件3构成为刚性的***件，所述***件的形状已经适配于反射器壁11的造型。也就是说，反射元件3是刚性的、自支承的本体，所述体部***通过反射器壁11来围绕的腔中以用于固定，并且，该本体例如能够借助于粘合固定在反射器壁11上，并且因此固定在支承体1的一部分上。
与图4相关联地详细阐述在这里描述的发光二极管的另一实施例。在所述实施例中，发光二极管的支承体1包括底板10。底板10构成为电路板。底板10例如由陶瓷材料形成，带状导线和电连接位置施加在所述陶瓷材料上。此外可能的是，底板10是金属芯印刷电路板。
此外，支承体1包括反射器壁11，所述反射器壁侧向地围绕发光二极管芯片2a、2b、2c。在与图4相关联地描述的实施例中，反射器壁11是反射元件3，并且，反射器壁11由多孔性聚四氟乙烯组成。也就是说，在所述实施例中，反射元件构成为刚性的、自支承的本体，所述本体固定在所述支承体的一部分上，即底板10上。反射器壁11例如粘接到所述底板10上。
本发明不通过借助于实施例的说明限制于所述实施例。相反，本发明包括任意新的特征以及这些特征的任意组合，这特别是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身在权利要求中或实施例中没有明确说明。
本专利申请要求德国专利申请102009033287.1的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

Claims (14)

1.发光二极管，具有：
-支承体(1)，所述支承体具有装配面(1a)；
-至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)，所述发光二极管芯片固定在所述装配面(1a)上；和
-反射元件(3)，所述反射元件设置用于反射电磁辐射(4)，其中，
-所述反射元件(3)固定在所述支承体(1)上，并且
-所述反射元件(3)包括多孔性聚四氟乙烯。
2.根据前一项权利要求所述的发光二极管，其中，所述反射元件(3)由膜组成，所述膜由多孔性聚四氟乙烯组成。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
-所述反射元件(3)构成为刚性的***件，所述***件由多孔性聚四氟乙烯组成，并且固定在所述支承体(1)的反射器壁(11)上，其中，所述反射器壁(11)侧向地包围所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)，并且
-所述支承体(1)的外表面的所有如下区域(13)由所述反射元件(3)覆盖，所述区域以塑料形成并且在所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)的工作中由所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)产生的电磁辐射(4)能够射到所述区域上。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，所述反射元件(3)构成为由多孔性聚四氟乙烯组成的反射器壁(11)，所述反射器壁固定在所述支承体(1)的底板(10)上，并且
-所述支承体(1)的外表面的所有如下区域(13)由所述反射元件(3)覆盖，所述区域以塑料形成，并且在所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)的工作中由所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)产生的电磁辐射(4)能够射到所述区域上。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，
-所述反射元件(3)构成为刚性的***件，所述***件由多孔性聚四氟乙烯组成，并且固定在所述支承体(1)的反射器壁(11)上，其中，所述反射器壁(11)侧向地包围所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其中，所述反射元件(3)构成为由多孔性聚四氟乙烯组成的反射器壁(11)，所述反射器壁固定在所述支承体(1)的底板(10)上。
7.根据上述权利要求之一所述的发光二极管，其中，所述反射元件(3)至少局部借助于粘合剂(31)固定于所述支承体(1)。
8.根据上述权利要求之一所述的发光二极管，其中，所述反射元件(3)至少局部无连接剂地固定于所述支承体(1)。
9.根据上述权利要求之一所述的发光二极管，其中，所述反射元件(3)覆盖所述支承体(1)的外表面的所有如下区域(13)，在所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)的工作中由所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)产生的电磁辐射(4)能够射到所述区域上。
10.根据上述权利要求之一所述的发光二极管，其中，在所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)的工作中，由所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)产生的电磁辐射(4)不射到所述支承体的外表面上。
11.根据上述权利要求之一所述的发光二极管，其中，所述支承体(1)的外表面的所有如下区域(13)由所述反射元件(3)覆盖，所述区域以塑料形成，并且在所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)工作中由所述至少一个发光二极管芯片(2、2a、2b、2c)产生的电磁辐射(4)能够射到所述区域上。
12.根据上述权利要求之一所述的发光二极管，其中，所述支承体(1)的外表面的不具有塑料的所有区域(14)不具有所述反射元件(3)。
13.用于制造根据权利要求1到12之一所述的发光二极管的方法，其中，所述支承体(1)至少局部包括热塑性塑料，并且所述反射元件(3)在所述塑料熔融的情况下被压紧在所述塑料上，以用于无连接剂地固定于所述支承体(1)。
14.用于制造根据权利要求1到12之一所述的发光二极管的方法，其中，所述支承体(1)至少局部包括热塑性塑料，并且所述反射元件(3)用塑料来后注塑，以用于将所述反射元件(3)无连接剂地固定于所述支承体(1)。
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