DE102007022425B4

DE102007022425B4 - Beleuchtungsmodule

Info

Publication number: DE102007022425B4
Application number: DE102007022425A
Authority: DE
Inventors: Tien-Fu Baoshan Huang; Chin-Yin Yilan Yu; Kuo-Chang Miaoli Hu; Shih-Hao Sihu Hua; Shyh-Rong Jhudong Tzan
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: US20080225533A1; TWI324669B; DE102007022425A1; US7427148B1; TW200837309A

Abstract

Beleuchtungsmodul umfassend:
eine Schaltungsplatine mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite und einem die erste und zweite Seite verbindenden Durchgangsloch;
ein elektrisch mit der Schaltungsplatine verbundenes und auf der ersten Seite, mit dem Durchgangsloch übereinstimmend angeordnetes Leuchtelement;
eine auf der zweiten Seite der Schaltungsplatine angeordnete erste Thermalplatte, die eine sich durch das Durchgangsloch erstreckende und das Leuchtelement verbindende erste Erhöhung umfasst, wobei die erste Erhöhung durch eine konkave Einbuchtung auf der Rückseite der ersten Thermalplatte gebildet ist;
und eine zweite, mit der ersten Thermalplatte verbundene Thermalplatte.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Beleuchtungsmodule im Allgemeinen und auf Beleuchtungsmodule mit hoher Effizienz der Wärmeableitung im Speziellen.
Beschreibung des Stands der Technik
Mit dem Fortschritt der Halbleiter- und Elektronik-Technologien wurden herkömmliche Katodenstrahlröhren-Anzeigen (CRT) immer stärker durch Flachbildschirme mit kleiner Größe und geringer Strahlung ersetzt. Im Allgemeinen verwenden herkömmliche Flachbildschirmanzeigen Kaltkathodenfluoreszenzlampen (CCFL) als Hintergrundbeleuchtung. CCFLs weisen jedoch nur eine kurze Lebensdauer auf und bereiten beim Durchführen der Miniaturisierung Schwierigkeiten.
Auf Grund der vorgenannten Nachteile wurden vermehrt LEDs anstelle der herkömmlichen CCFL als Beleuchtungsquellen für die Flachbildschirmanzeigen verwendet. Da insbesondere übermäßig hohe Temperaturen die Beleuchtung und Lebensdauer der LEDs nachteilig reduzieren können, wird die Hitzeableitung entscheidend.
Die DE 20 2005 012 652 U1 offenbart ein Leistungs-LED-Modul umfassend mindestens eine Leistungs-LED und eine Platine, die die LED trägt, wobei das Modul einen zur Kühlung der LED angeordneten Kühlkörper aus Metall umfasst. Die Platine ist in einem unter der LED liegenden Bereich mit einem Durchgangsloch versehen, in das der Kühlkörper an einer rückseitigen Kontaktfläche der LED anliegend eingesetzt ist.
Die DE 10 2004 016 847 A1 offenbart eine Leuchtdiodenanordnung mit einem Leiterbahnträger, der eine elektrische Leiterbahnanordnung aufweist, und mindestens einer Leuchtdiode, die mit der Leiterbahnanordnung elektrisch verbunden ist. Zur Erhöhung der Lebensdauer von Leuchtdioden mit höherer Leistung ist vorgesehen, dass auf der der Leuchtdiode gegenüberliegenden Seite des Leiterbahnträgers ein Kühlkörper angeordnet ist und der Leiterbahnträger zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper eine Durchgangsöffnung aufweist.
Die DE 10 2005 056 872 A1 offenbart u. a. Vorrichtungen, die ein Mehrchipmodul mit einem Leistungssystem und Durchgangslöchern aufweisen. Ein exemplarisches Elektronikmodul umfasst einen ersten Abschnitt, der eine erste gedruckte Schaltungsplatine (PCB) mit einem Speicher und mehreren Prozessoren aufweist. Ein zweiter Abschnitt weist ein Leistungssystem und eine Wärmedissipationsvorrichtung auf. Die Wärmedissipationsvorrichtung weist mehrere Erweiterungen auf und das Leistungssystem weist mehrere Durchgangslöcher auf. Der erste Abschnitt stellt eine elektrische Kopplung zu dem zweiten Abschnitt her, um das Elektronikmodul zu bilden, wenn sich die mehreren Erweiterungen durch die mehreren Durchgangslöcher des Leistungssystems und durch mehrere Durchgangslöcher einer zweiten PCB, die zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist, erstrecken.
Mit den oben beschriebenen Beleuchtungsmodulen kann zwar die im Betrieb erzeugte Wärme abgeführt werden, es besteht jedoch nach wie vor der Wunsch, die Kühleffizienz zu verbessern.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Es werden Beleuchtungsmodule bereitgestellt. Ein Beleuchtungsmodul enthält eine Schaltungsplatine, ein elektrisch mit der Schaltungsplatine verbundenes Leuchtelement, und eine erste Thermalplatte. Die Schaltungsplatine hat ein Durchgangsloch, welches ihre eine erste Seite und ihre eine zweite Seite verbindet. Das Leuchtelement ist auf der ersten Seite der Schaltungsplatine angeordnet und in Übereinstimmung mit dem Durchgangsloch angeordnet. Die erste Thermalplatte ist auf der zweiten Seite der Schaltungsplatine der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet, und umfasst eine erste Erhöhung, welche sich durch das Durchgangsloch erstreckt und das Leuchtelement verbindet, wobei die erste Erhöhung durch eine konkave Einbuchtung auf der Rückseite der ersten Thermalplatte gebildet ist. Das Beleuchtungsmodul umfasst weiter eine zweite, mit der ersten Thermalplatte verbundene Thermalplatte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann umfassender durch Lesen der nachfolgend detaillierten Beschreibung und Beispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen verstanden werden. Diese zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Beleuchtungsmoduls;
2 ein perspektivisches Diagramm der in 1 gezeigten Schaltungsplatine und
3 eine Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Beleuchtungsmoduls.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsmoduls für eine elektronische Vorrichtung, beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung einer Flachbildschirmanzeige, vorzugsweise eine Schaltungsplatine 10, eine Vielzahl von mit der Schaltungsplatine 10 elektrisch verbundenen Leuchtelementen 20, und eine erste Thermalplatte 30. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaltungsplatine 10 eine FR-4 gedruckte Schaltungsplatine und die Leuchtelemente 20 sind LEDs. Die erste Thermalplatte 30 hat eine höhere thermische Leitfähigkeit als die Schaltungsplatine 10, beispielsweise wie ein Aluminiumblech.
Wie in 1 gezeigt sind die Leuchtelemente 20 auf einer ersten Seite 11 der Schaltungsplatine 10 angeordnet, und die erste Thermalplatte 30 ist auf einer zweiten Seite 12 der Schaltungsplatine 10 der ersten Seite 11 gegenüberliegend angeordnet, um Wärme von den Leuchtelementen abzuführen. Die Schaltungsplatine 10 und die erste Thermalplatte 30 können direkt mit Schrauben aneinander gesichert oder mechanisch miteinander verriegelt sein. Die Schaltungsplatine 10 und die erste Thermalplatte 30 können jedoch ebenso über eine zwischen ihnen angeordnete klebende thermische Zwischenlage (nicht gezeigt) verbunden sein.
In diesem Ausführungsbeispiel hat die Schaltungsplatine 10 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 13, welche die erste und zweite Seite 11 und 12 miteinander verbinden, und die erste Thermalplatte 30 hat eine entsprechende Vielzahl von ersten Vorsprüngen 31, welche durch die Durchgangslöcher 13 zu den Leuchtelementen 20 ragen. Wie in 1 gezeigt, erstrecken sich die ersten Erhöhungen 31 durch die Durchgangslöcher 13 und berühren die Leuchtelemente 20 physikalisch, so dass Wärme von den Leuchtelementen 20 rasch nach unten abgeführt und über die erste Thermalplatte 30 abgeleitet wird. In manchen Ausführungen können die ersten Erhöhungen 31 und die Leuchtelemente 20 auch über eine dazwischen angeordnete elektrisch isolierende thermische Zwischenlage (nicht gezeigt) thermisch verbunden sein.
Mit Bezug auf 2 sind bei einem Ausführungsbeispiel die Leuchtelemente 20 und Durchgangslöcher 30 der ersten Thermalplatte 30 in einer Matrix angeordnet, um eine gleichmäßige Beleuchtung vorzusehen. Sie können jedoch auch in anderen speziellen Formationen angeordnet werden, um die Anforderungen an die Beleuchtungsverteilung zu erfüllen.
Wie in 3 gezeigt, umfasst ein anderes Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsmoduls eine Schaltungsplatine 10, eine Vielzahl von auf einer ersten Seite 11 der Schaltungsplatine 10 angeordneten Leuchtelementen 20, eine auf einer zweiten Seite der Schaltungsplatine 10 angeordnete erste Thermalplatte 30 und mindestens eine zweite Thermalplatte 40 unterhalb der ersten Thermalplatte 30. In diesem Ausführungsbeispiel hat die erste Thermalplatte 30 eine Vielzahl von sich durch die Durchgangslöcher 13 der Schaltungsplatine 20 erstreckenden ersten Erhöhungen 31, welche die Leuchtelemente 20 kontaktieren. Die zweite Thermalplatte 40 hat eine Vielzahl von zu der Schaltungsplatine 10 weisenden und die erste Thermalplatte 30 kontaktierenden zweiten Erhöhungen 41. Insbesondere sind die Orte der zweiten Erhöhungen 41 in Bezug auf die ersten Erhöhungen 31 versetzt, so dass die erste und zweite Thermalplatte 30 und 40 dazwischen einen Raum bilden, so dass deren Wärmeableitungsbereich und Kühleffizienz erhöht wird. Darüber hinaus kann das Beleuchtungsmodul mehrere Thermalplatten unterhalb der ersten und zweiten Thermalplatten 30 und 40 aufweisen, beispielsweise die in 3 gezeigten Thermalplatten 50 und 60, um dessen Kühleffizienz zu vergrößern.
Entsprechend der Ausführungsbeispiele werden Beleuchtungsmodule bereitgestellt. Ein Beleuchtungsmodul umfasst eine Schaltungsplatine, ein auf einer ersten Seite der Schaltungsplatine angeordnetes Beleuchtungselement und eine auf einer zweiten Seite der Schaltungsplatine der ersten Seite gegenüberliegend angeordnete Thermalplatte. Die Schaltungsplatine hat mindestens ein Durchgangsloch, durch das sich Erhöhungen der Thermalplatte erstrecken, wobei die Erhöhungen die Leuchtelemente verbinden, um Wärme über die Thermalplatte abzuleiten, wodurch Fehler der Leuchtelemente oder der Schaltungsplatine auf Grund hoher Temperaturen vermieden werden.

Claims

Beleuchtungsmodul umfassend: eine Schaltungsplatine mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite und einem die erste und zweite Seite verbindenden Durchgangsloch; ein elektrisch mit der Schaltungsplatine verbundenes und auf der ersten Seite, mit dem Durchgangsloch übereinstimmend angeordnetes Leuchtelement; eine auf der zweiten Seite der Schaltungsplatine angeordnete erste Thermalplatte, die eine sich durch das Durchgangsloch erstreckende und das Leuchtelement verbindende erste Erhöhung umfasst, wobei die erste Erhöhung durch eine konkave Einbuchtung auf der Rückseite der ersten Thermalplatte gebildet ist; und eine zweite, mit der ersten Thermalplatte verbundene Thermalplatte.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Thermalplatte eine höhere thermische Leitfähigkeit als die Schaltungsplatine hat.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei das Leuchtelement eine LED umfasst.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Schaltungsplatine eine FR-4 gedruckte Schaltungsplatine ist.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Vielzahl von Leuchtelementen, die Schaltungsplatine umfasst weiter eine Vielzahl mit den Leuchtelementen korrespondierender Durchgangslöcher, die erste Thermalplatte umfasst weiter eine Vielzahl von ersten Erhöhungen, welche sich jeweils durch die Durchgangslöcher erstrecken und die Leuchtelemente verbinden.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 5, wobei die Leuchtelemente und die Durchgangslöcher in einer Matrix angeordnet sind.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei die zweite Thermalplatte zweite Erhöhungen umfasst, welche sich zur Schaltplatine erstrecken und die erste Thermalplatte verbinden.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 7, wobei die Orte der zweiten Erhöhungen in Bezug auf die ersten Erhöhungen versetzt sind.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 8, wobei die erste und die zweite Thermalplatte einen Raum zwischen einander bilden.