DE102006015510A1

DE102006015510A1 - Leuchtanordnung

Info

Publication number: DE102006015510A1
Application number: DE102006015510A
Authority: DE
Inventors: Liang-Shu Wang
Original assignee: Compal Communications Inc
Current assignee: Compal Communications Inc
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-11

Abstract

Eine Leuchtanordnung umfasst einen Kühlkörper (5) vom Rippentyp und ein Leuchtmodul (6). Der Rippenkühlkörper (5) weist eine Kontaktoberfläche (51) auf. Das Leuchtmodul (6) umfasst eine wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme (61) sowie einen lichtemittierenden Chip (62). Die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme (61) ist auf der Kontaktoberfläche (51) des Rippenkühlkörpers (5) angebracht und bestimmt eine Montageausnehmung (610). Der lichtemittierende Chip (62) ist in der Montageausnehmung (610) in der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme (61) montiert. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung der Leuchtanordnung offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtanordnung, spezieller eine Leuchtanordnung, die einen Kühlkörper beinhaltet, sowie ein Leuchtmodul, das an dem Kühlkörper angebracht ist.
Eine herkömmliche Leuchtanordnung umfasst eine Leiterplatte (PCB – Printed Circuit Board) sowie ein Leuchtmodul. Die PBC umfasst ein dielektrisches Substrat sowie eine auf dem dielektrischen Substrat ausgebildete Kupferschicht. Die PBC ist derart geätzt, dass ein erster Teil der Kupferschicht als erste und zweite Leiterbahnen dient und dass ein zweiter Teil der Kupferschicht als Montagegründfläche zur Befestigung des Leuchtmoduls auf dieser dient. Die erste und die zweite Leiterbahn weisen jeweils ein erstes Ende auf, das mit einer Stromversorgung gekoppelt ist, sowie ein zweites Ende, das entgegengesetzt dem ersten Ende der jeweiligen ersten und zweiten Leiterbahn vorgesehen ist. Das Leuchtmodul ist auf der Montagegrundfläche befestigt und weist einen ersten und einen zweiten äußeren Anschlusskontakt auf, welche jeweils mit dem zweiten Ende einer jeweiligen Leiterbahn, der ersten oder der zweiten, verbunden sind. Die Montagegrundfläche leitet die von dem Leuchtmodul erzeugte Wärme ab.
Die vorstehende Leuchtanordnung ist insofern nachteilig, als die Ableitung der von dem Leuchtmodul erzeugten Wärme durch die Montagegrundfläche ineffektiv ist.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Leuchtanordnung zur Verfügung zu stellen, mit welcher der mit dem Stand der Technik verbundene, vorstehend erwähnte Nachteil behoben werden kann.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Leuchtanordnung einen Kühlkörper mit Rippen sowie ein Leuchtmodul. Der Rippenkühlkörper weist eine Kontaktoberfläche auf. Das Leuchtmodul umfasst eine wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme sowie einen lichtemittierenden Chip. Die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme ist an der Kontaktoberfläche des Rippenkühlkörpers angebracht und bestimmt eine Montageausnehmung. Der lichtemittierende Chip ist in der Montageausnehmung in der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme montiert.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtanordnung, die einen Rippenkühlkörper, eine flexible gedruckte Schaltung sowie ein Leuchtmodul umfasst, folgende Schritte: Anbringen der flexiblen gedruckten Schaltung an dem Rippenkühlkörper; Anbringen des Leuchtmoduls an dem Rippenkühlkörper und elektrisches Verbinden des Leuchtmoduls mit der flexiblen gedruckten Schaltung.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, wobei:
1 eine teilweise geschnittene, schematische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Ansicht zur Darstellung einer flexiblen gedruckten Schaltung auf einem Kühlkörper gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform ist;
3 ein Ablaufdiagramm der bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine schematische Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine schematische Ansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine teilweise geschnittene, schematische Ansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform ist; und
7 eine schematische Ansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist.
Bevor die vorliegende Erfindung detaillierter beschrieben wird, sei angemerkt, dass in der gesamten Offenbarung gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Nehmen wir auf die 1 und 2 Bezug, so ist gezeigt, dass die erste bevorzugte Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung einen Rippenkühlkörper 5 und ein Leuchtmodul 6 umfasst.
Der Rippenkühlkörper 5 weist eine Kontaktoberfläche 51, sowie eine Rippenfläche 52 auf der der Kontaktoberfläche 51 entgegengesetzten Seite des Rippenkühlkörpers 5 auf, die mit einer Mehrzahl von Kühlrippen 53 ausgebildet ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Leuchtanordnung entweder einen (nicht gezeigten) Kühlmittel- Kühlkörper oder einen (nicht gezeigten) gleichmäßig wärmeleitenden Kühlkörper umfassen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Leuchtanordnung eine Kombination aus dem Rippenkühlkörper 5, dem Kühlmittel-Kühlkörper und dem gleichmäßig wärmeleitenden Kühlkörper umfassen.
Das Leuchtmodul 6 umfasst eine wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme oder Chipsitz 61, einen lichtemittierenden Chip 62 und eine Anschlusseinheit.
Die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme 61 des Leuchtmoduls 6 weist seitliche Seiten 614, 615 sowie eine die seitlichen Seiten 614, 615 der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 verbindende untere Seite 611 auf, die mit der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 zusammenwirkend eine Montageausnehmung 610 bestimmt. Die Unterseite 611 der wärmeleitenden, schalenförmigen Chipaufnahme 61 ist an der Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 angebracht.
Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform die Leuchtanordnung ferner ein wärmeleitfähiges Haftmittel 7 umfasst. Die Unterseite 611 der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 ist mit dem wärmeleitfähigen Haftmittel 7, welches auf die Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 aufgebracht wird, an der Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 befestigt.
Der lichtemittierende Chip 62 des Leuchtmoduls 6 umfasst eine Mehrzahl von Leuchtdioden und ist in der Montageausnehmung 610 in der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 montiert.
Bei dieser Ausführungsform ist die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme 61 aus Metall hergestellt, um die von dem lichtemittierenden Chip 62 erzeugte Wärme abzuleiten und die dadurch abgeleitete Wärme an den Rippenkühlkörper 5 zu übertragen.
Die Anschlusseinheit des Leuchtmoduls 6 umfasst einen ersten und einen zweiten äußeren Anschlusskontakt 612, 613, die mit dem positiven bzw. negativen Anschluss (nicht gezeigt) des lichtemittierenden Chips 62 verbunden sind und die sich von der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 nach außen erstrecken.
Die Leuchtanordnung dieser Ausführungsform umfasst ferner eine flexible gedruckte Schaltung 4 (FPC – Flexible Printed Circuit), die auf der Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 angeordnet ist. Die FPC 4 weist einen ersten und einen zweiten leitfähigen Flecken 91, 42, eine erste und eine zweite Leiterbahn 93, 44 sowie eine isolierende Schicht 45 auf. Der erste und zweite leitfähige Fleck 41, 42 der FPC 4 sind, beispielsweise durch Löten, mit einem jeweiligen äußeren Anschlusskontakt, dem ersten oder dem zweiten, 612, 613 der Anschlusseinheit verbunden. Die erste und die zweite Leiterbahn 43, 44 der FPC 4 weisen jeweils einen ersten Endabschnitt, der mit einem jeweiligen leitfähigen Flecken, dem ersten oder dem zweiten, 91, 42 der FPC 4 verbunden ist, sowie einen zweiten Endabschnitt auf, der am zu dem ersten Endabschnitt entgegengesetzten Ende einer jeweiligen Leiterbahn, der ersten oder der zweiten, 43, 44 der FPC 4 vorgesehen ist und der mit einer (nicht gezeigten) Stromversorgung verbunden ist. Die isolierende Schicht 45 der FPC 9 deckt die erste und die zweite Leiterbahn 43, 44 der FPC 4 ab.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der zweite Endabschnitt der ersten und der zweiten Leiterbahn 43, 44 der FPC 4 ferner mit (nicht gezeigten) elektrischen Bauelementen verbunden.
Es sei angemerkt, dass die erste Leiterbahn 43 der FPC 4 einen Bogenabschnitt 431 aufweist, der eine Ausnehmung 4310 bestimmt. Das Leuchtmodul 6 wird in der Ausnehmung 4310 aufgenommen.
Die bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung der Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst die in 3 gezeigten Schritte.
In Schritt 31 wird die FPC 4 auf der Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 angebracht.
In Schritt 32 werden die Unterseite 611 der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 des Leuchtmoduls 6 und die Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 poliert.
In Schritt 33 wird das wärmeleitfähige Haftmittel 7 auf die Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 aufgebracht.
In Schritt 34 wird das Leuchtmodul 6 in der Ausnehmung 4310 in dem Bogenabschnitt 431 der ersten Leiterbahn 43 der FPC 4 angeordnet.
In Schritt 35 wird die Unterseite 611 der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 des Leuchtmoduls 6 unter Verwendung des wärmeleitfähigen Haftmittels 7 auf der Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 befestigt.
In Schritt 36 werden der erste und der zweite äußere Anschlusskontakt 612, 613 der Anschlusseinheit des Leuchtmoduls 6 elektrisch mit dem ersten bzw. zweiten leitfähigen Flecken 41, 42 der FPC 4 verbunden.
4 stellt die zweite bevorzugte Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung dar. Im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführungsform ist bei dieser Leuchtanordnung auf die FPC 4 verzichtet worden. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Leuchtanordnung ferner ein Paar Anschlussdrähte, einen ersten und einen zweiten, 43', 44', welche jeweils erste und zweite Endabschnitte aufweisen. Die jeweiligen ersten Endabschnitte des ersten und des zweiten Anschlussdrahtes 43', 44' sind mit einem jeweiligen äußeren Anschlusskontakt, dem ersten oder dem zweiten, 612, 613 der Anschlusseinheit verbunden.
Die 5 und 6 stellen die dritte bevorzugte Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung dar. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform ist bei dieser Leuchtanordnung auf das wärmeleitfähige Haftmittel 7 (siehe 1) verzichtet worden. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Leuchtanordnung ferner ein Paar Flansche 81 und ein Paar Befestigungsschrauben 82. Die Flansche 81 erstrecken sich jeweils von einer jeweiligen der seitlichen Seiten 614, 615 der wärmeleitenden, schalenförmigen Chipaufnahme 61 aus nach außen. Die Befestigungsschrauben 82 erstrecken sich jeweils durch einen jeweiligen der Flansche 81 hindurch und sind in den Rippenkühlkörper 5 eingeschraubt, wie am besten in 6 zu sehen ist.
7 stellt die vierte bevorzugte Ausführungsform einer Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung dar. Im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführungsform ist bei dieser Leuchtanordnung auf die flexible gedruckte Schaltung 4 verzichtet worden. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Leuchtanordnung ferner eine Leiterplatte 4' (PCB). Der erste und der zweite leitfähige Flecken 41, 42 sowie die erste und die zweite Leiterbahn 43, 44 sind, beispielsweise durch Ätzen, auf der PBC 4' ausgebildet. In der PBC 4' ist ein durchgehendes Loch 40 bestimmt. Die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme 61 des Leuchtmoduls 6 erstreckt sich durch das in der PBC 4' vorgesehene Loch 40 hindurch. Dementsprechend können der erste und der zweite äußere Anschlusskontakt 612, 613 der Anschlusseinheit mit dem ersten und zweiten leitfähigen Flecken 41, 42 der PBC 4' verbunden werden.
Es ist somit gezeigt worden, dass die Leuchtanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung einen Rippenkühlkörper 5 sowie ein Leuchtmodul 6 umfasst. Der Rippenkühlkörper 5 weist eine Kontaktoberfläche 51 auf. Das Leuchtmodul 6 umfasst eine wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme 61, die an der Kontaktoberfläche 51 des Rippenkühlkörpers 5 angebracht wird, sowie einen lichtemittierenden Chip 62, welcher in der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme 61 angeordnet wird. Der Aufbau als solches gestattet eine effiziente Ableitung der von dem lichtemittierenden Chip 62 erzeugten Wärme.

Claims

Leuchtanordnung, gekennzeichnet durch: einen Kühlkörper (5) vom Rippentyp, der eine Kontaktoberfläche (51) aufweist, und ein Leuchtmodul (6), umfassend eine wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme (61), die an der Kontaktoberfläche (51) des Kühlkörpers (5) vom Rippentyp angebracht ist und eine Montageausnehmung (610) bestimmt, und einen lichtemittierenden Chip (62), welcher in der Montageausnehmung (610) in der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme (61) montiert ist.
Leuchtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmodul (6) ferner eine Anschlusseinheit umfasst, wobei die Anschlusseinheit einen ersten und einen zweiten äußeren Anschlusskontakt (612, 613) umfasst, die mit dem lichtemittierenden Chip (62) verbunden sind und die sich von der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme (61) nach außen erstrecken.
Leuchtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch eine flexible gedruckte Schaltung (4), die an der Kontaktoberfläche (51) des Rippenkühlkörpers (5) angebracht ist, wobei die flexible gedruckte Schaltung (4) eine erste und eine zweite Leiterbahn (43, 44) umfasst, die jeweils mit einem der äußeren Anschlusskontakte, dem ersten oder dem zweiten (612, 613), der Anschlusseinheit verbunden sind.
Leuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn (43) der flexiblen gedruckten Schaltung (4) einen Bogenabschnitt (431) aufweist, der eine Ausnehmung zur Aufnahme des Leuchtmoduls (6) bestimmt.
Leuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner gekennzeichnet durch ein wärmeleitfähiges Haftmittel (7), das auf die Kontaktoberfläche (51) des Rippenkühlkörpers (5) aufgetragen wird, um die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme (61) an der Kontaktoberfläche (51) des Rippenkühlkörpers (5) zu befestigen.
Leuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Anschlussdraht (43', 44'), die jeweils mit einem entsprechenden der äußeren Anschlusskontakte, dem ersten oder dem zweiten (612, 613), der Anschlusseinheit verbunden sind.
Leuchtanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner gekennzeichnet durch ein Paar Flansche (81), die sich jeweils von der wärmeleitfähigen, schalenförmigen Chipaufnahme (61) nach außen erstrecken, sowie ein Paar Befestigungsschrauben (82), die sich jeweils durch einen jeweiligen der Flansche (81) hindurch erstrecken und in den Rippenkühlkörper (5) eingeschraubt sind.
Leuchtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner gekennzeichnet durch: eine Leiterplatte (4'), in der ein Loch (40) bestimmt ist, durch welches die wärmeleitfähige, schalenförmige Chipaufnahme (61) hindurchreicht; und eine erste und eine zweite Leiterbahn (43, 44), die auf der Leiterplatte (4') ausgebildet sind und jeweils mit einem äußeren Anschlusskontakt, dem ersten oder dem zweiten (612, 613), der Anschlusseinheit gekoppelt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Leuchtanordnung, wobei die Leuchtanordnung einen Kühlkörper (5) vom Rippentyp, eine flexible gedruckte Schaltung (4) und ein Leuchtmodul (6) umfasst, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: A) Anbringen der flexiblen gedruckten Schaltung (4) an dem Rippenkühlkörper (5); B) Anbringen des Leuchtmoduls (6) an dem Rippenkühlkörper (5); und C) elektrisches Verbinden des Leuchtmoduls (6) mit der flexiblen gedruckten Schaltung (4).
Verfahren nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch den Schritt, das Leuchtmodul (6) und den Rippenkühlkörper (5) vor dem Schritt B) zu polieren.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, ferner gekennzeichnet durch den Schritt, vor dem Schritt B) ein wärmeleitfähiges Haftmittel (7) auf den Rippenkühlkörper (5) aufzutragen, wobei das Leuchtmodul (6) durch das wärmeleitfähige Haftmittel (7) an dem Rippenkühlkörper (5) befestigt wird.