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Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul mit mehreren Leuchtdioden und mehreren Substraten.
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Viele Anwendungen von LED-Modulen, beispielsweise in Projektoren, Endoskopen der Medizintechnik, Frontscheinwerfern des Automobilbaus oder Bühnenbeleuchtungen, benötigen eine hohe Leuchtdichte mit hohen Lichtintensitäten, um nachgeschaltete optische Systeme möglichst klein zu halten oder gar zu vermeiden. Auch müssen über die Leuchtdichte kleine Hell/Dunkel-Übergänge realisiert werden. Dabei ist es wichtig, dass das LED-Modul trotz geforderter hoher Leuchtdichte insgesamt klein baut und dennoch eine vergleichsweise hohe Lebensdauer aufweist.
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Die Verwendung von sogenannten Hochleistungs-LEDs für LED-Module führt zwar zu deutlich höheren Leuchtdichten, hat aber das grundsätzliche Problem, Wärme in ausreichendem Umfang ableiten zu können. Der maximal mögliche elektrische Strom zum Betreiben einer LED ist letztendlich nicht durch den LED-Chip selbst, sondern durch die thermische Anbindung des LED-Chips oder/und durch die thermische Belastbarkeit des Konversionselements auf dem LED-Chip begrenzt. Infolge dessen weisen derartige LED-Module, beziehungsweise deren LEDs, häufig eine verringerte Lebensdauer auf. Der höhere Betriebsstrom verursacht zusätzlich einen größeren Aufwand in der Auslegung der elektrischen Versorgungseinheit, zum Betreiben der LEDs beziehungsweise des LED-Moduls.
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Weiterhin ist eine dreidimensionale LED-Anordnung bekannt, in der sich vier LEDs an den Seitenkanten eines Würfels befinden und optional noch eine weitere LED auf dessen Unterseite. Das Licht wird ins Innere des würfelförmigen Volumens emittiert und auf dessen Oberseite abgestrahlt. Hiermit wird die Leuchtdichte von bis zu 5 LEDs auf etwa der Fläche von einer LED konzentriert, wodurch die Leuchtdichte des Moduls gegenüber der Leuchtdichte einer einzelnen LED deutlich erhöht wird. Die theoretisch mögliche Erhöhung der Leuchtdichte um einen Faktor 5 wird jedoch in der Praxis bei Weitem nicht erzielt, da das Licht vor der Emission auf der Würfeloberseite viele Male innerhalb des Würfels reflektiert wird. Da die Reflektivität der Oberflächen deutlich kleiner ist als 100%, geht hierbei ein großer Teil des Lichtes verloren, sodass nur wenig mehr als eine Erhöhung auf die doppelte Leuchtdichte tatsächlich realisiert werden kann. Darüber hinaus ist der Zusammenbau eines solchen Moduls sehr aufwendig und eine Wärmeableitung ist fast nur mit einem ebenfalls dreidimensionalen Kühlkörper realisierbar. Somit ist es kaum möglich, mehrere derartige Module nah beieinander zu platzieren, um ein lineares LED-Array, zum Beispiel für einen Autoscheinwerfer, zu realisieren.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein LED-Modul bereitzustellen, wobei auf einfache Weise eine hohe Leuchtdichte erzielt wird und das LED-Modul darüber hinaus einfach sowie kostengünstig herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein LED-Modul nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des LED-Moduls finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DES LED-MODULS
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Eine Ausführungsform des LED-Moduls umfasst ein erstes Substrat mit mindestens einer ersten Leuchtdiode, die auf einer ersten Oberfläche des ersten Substrats angeordnet ist und eine erste Hauptlichtaustrittsfläche aufweist. Weiterhin umfasst das LED-Modul ein zweites Substrat mit mindestens einer zweiten Leuchtdiode, die auf einer zweiten Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet ist und eine zweite Hauptlichtaustrittsfläche aufweist sowie ein drittes Substrat mit einer dritten Oberfläche. Das erste Substrat und das zweite Substrat sind auf der dritten Oberfläche des dritten Substrats so angeordnet, dass die erste Hauptlichtaustrittsfläche und die zweite Hauptlichtaustrittsfläche sich gegenüberstehen und die beiden Hauptlichtaustrittsflächen zueinander einen Öffnungswinkel, in Richtung der Hauptabstrahlrichtung des LED-Moduls, bilden.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer Leuchtdiode ein Bauelement verstanden werden, das mittels eines Halbleiterbauelementes (LED-Chip) und eines optionalen Konversionselements elektromagnetische Strahlung emittiert. Das Bilden von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge aus elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge (LED-Chip) wird Wellenlängenkonversion genannt. Wellenlängenkonversion wird in Leuchtdioden für die Farbumwandlung verwendet, beispielsweise zur Vereinfachung der Erzeugung von weißem Licht. Dabei wird beispielsweise ein blaues Licht (LED-Chip) in ein gelbes Licht konvertiert. Die Farbmischung aus blauen Licht und gelben Licht bildet weißes Licht. Ein Konversionselement umfasst ein Konvertermaterial, auch bezeichnet als Leuchtstoff. Das Konversionselement kann zur Wellenlängenkonversion im Lichtweg einer Leuchtdiode angeordnet sein. So kann beispielsweise eine Leuchtdiode einen InGaN-basierten blau- oder UV-emittierenden Chip und ein Konversionselement umfassen.
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Die vorliegende Ausführungsform beschreibt eine dreidimensionale Anordnung von mindestens zwei Leuchtdioden, wobei die beiden Hauptlichtaustrittsflächen der Leuchtdioden sich gegenüberstehen und zum Beispiel einen Öffnungswinkel von ca. 60° bilden. Damit beschreibt ein Querschnitt durch die beiden Hauptlichtaustrittsflächen in etwa ein gleichseitiges Dreieck. Zwei Seiten des Dreiecks werden durch die zwei Hauptlichtaustrittsflächen der Leuchtdioden gebildet. Die dritte Seite des Dreiecks bildet die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls. Idealerweise kann emittiertes Licht der ersten und zweiten Hauptaustrittsfläche direkt oder nach Reflexion, an der jeweils gegenüberliegenden Hauptaustrittsfläche, durch die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls hindurchtreten. Bei perfekter Reflektivität aller Oberflächen könnte somit eine Verdopplung der Leuchtdichte erzielt werden.
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In etwa die Hälfte des emittierten Lichts einer jeden LED-Hauptaustrittsfläche tritt ohne Reflexion durch die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls hindurch. Nach der ersten Reflexion des verbliebenen emittierten Lichts tritt näherungsweise erneut etwa die Hälfte des reflektierten Lichts durch die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls hindurch. Bei einer Reflektivität von 90%, wie sie realistisch ist, ist damit in dieser Anordnung mit einer Lichtemission von ca. 90% des erzeugten Lichts zu rechnen, was einer Erhöhung der Leuchtdichte um ca. 80% gegenüber einer einzelnen Leuchtdiode entspricht.
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Damit ist das System ähnlich effizient wie eine Leuchtdiode, die mit etwa doppelter Stromstärke betrieben wird. Bei allen InGaN-basierten Chips die mit höhere Stromdichte betrieben werden, tritt eine Reduzierung der Effizienz in gleicher Größenordnung auf. Grund hierfür ist der sogenannte Droop-Effekt.
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Wegen der halbierten Stromdichte ist jedoch die thermische Belastung des Konversionselements wesentlich geringer. Ebenso sind die Anforderungen an die elektrische Auslegung der Treiberelektronik, zum Betreiben des LED-Moduls, niedriger.
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Das LED-Modul kann unter Verwendung von Standardequipment und Standardprozessen der Halbleitertechnologie hergestellt werden. Das LED-Modul kann mit SMT-fähigen Bauteilen ausgestaltet werden. Es ist ohne Einschränkungen möglich, ein lineares LED-Array derartiger LED-Module durch Aneinandersetzen mehrerer LED-Module, wobei auf dem ersten bzw. zweiten Substrat eine oder mehrere Leuchtdioden angeordnet sind, zu erzeugen. Derartige lineare LED-Arrays sind beispielsweise für Kfz-Frontscheinwerfer üblich.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls weist die dritte Oberfläche des dritten Substrats elektrische Kontaktflächen auf.
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Das dritte Substrat kann ein elektrisch nicht leitendes Grundmaterial aufweisen. In einem separaten Arbeitsschritt werden die elektrischen Leiterbahnen und die elektrischen Kontaktflächen auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass das dritte Substrat in einer Leadframe-Technologie hergestellt wird. In diesem Fall wird eine größere Metallplatte derart strukturiert, dass viele elektrische Kontaktstrukturen durch ausstanzen vordefiniert werden und die erzeugten Zwischenräume mit einem Thermoplast oder einem Silikon als Isoliermaterial ausgefüllt werden. Hierbei werden die elektrischen Leiterbahnen und die elektrischen Kontaktflächen direkt durch den Leadframe gebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls sind das erste Substrat und das zweite Substrat mit den elektrischen Kontaktflächen des dritten Substrats elektrisch leitend verbunden.
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Somit werden das erste und das zweite Substrat zentral, über die elektrischen Kontaktflächen des dritten Substrats, mit elektrischer Energie versorgt. Dabei werden das erste und das zweite Substrat vorteilhafterweise seriell verschaltet, was einen niedrigeren Betriebsstrom als bei einer Parallelschaltung ermöglicht. Durch die Reihenschaltung wird darüber hinaus sichergestellt, dass das erste und das zweite Substrat mit identischem Strom versorgt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls weist die erste Oberfläche des ersten Substrats und/oder die zweite Oberfläche des zweiten Substrats eine reflektierende Oberfläche auf.
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Die reflektierende Oberfläche kann aus dem Grundmaterial des ersten oder zweiten Substrats, beispielsweise Metall, ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Die reflektierende Oberfläche kann zu einer besonders hohen Effizienz des LED-Moduls beitragen, da optische Verluste im LED-Modul minimiert sind.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist der Raum zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat im Bereich zum dritten Substrat mit einem reflektierenden Körper zumindest teilweise ausgefüllt. Der reflektierende Körper berührt und/oder verdeckt nicht die Hauptaustrittsflächen der ersten und der zweiten Leuchtdiode.
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Der reflektierende Körper kann aus einem Grundmaterial mit reflektierenden Eigenschaften und einer speziell bearbeiteten Oberfläche, beispielsweise poliertes Metall, ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus möglich, dass der reflektierende Körper eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Der reflektierende Körper kann zu einer besonders hohen Effizienz des LED-Moduls beitragen, da optische Verluste im LED-Modul minimiert sind.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist zwischen der dritten Oberfläche des dritten Substrats und der der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Rückseite des ersten Substrats und/oder der der zweiten Oberfläche gegenüberliegenden Rückseite des zweiten Substrats ein Kühlkörper angeordnet.
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Der Kühlkörper kann aus einem Grundmaterial mit hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise Metall, ausgebildet sein. Durch den flächigen Kontakt des Kühlkörpers mit den jeweiligen Substratoberflächen wird sichergestellt, dass die im Betrieb des LED-Moduls entstehende Wärme effizient abgeführt werden kann.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit zwischen den Oberflächen des Kühlkörpers und den jeweiligen Substratoberflächen, ein thermisch leitfähiges Mittel angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Mittel zum Herstellen des thermischen Kontakts ein thermisch leitfähiges Verbindungsmittel, das eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kühlkörper und den Substraten bereitstellt. Dabei kann es sich insbesondere um einen Kleber, eine TIM-Folie (TIM steht für den Fachbegriff: Thermal Interface Material) oder ein Lot handeln.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls liegt der Öffnungswinkel zwischen 40° und 100°.
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Der Öffnungswinkel, der durch die Hauptlichtaustrittsflächen der ersten und zweiten Leuchtdiode gebildet wird, definiert die Größe der effektiven Emissionsfläche des LED-Moduls. Mit steigendem Öffnungswinkel vergrößert sich die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls und folglich sinkt die Leuchtdichte des Moduls. Zur Bereitstellung eines LED-Moduls mit optimierter Leuchtdichte, liegt der Öffnungswinkel bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge in folgenden Bereichen: 40° bis 100°, 40° bis 80° und 40° bis 60°.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls sind die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode als oberflächenemittierende Leuchtdiode ausgebildet.
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Oberflächenemittierende Leuchtdioden weisen typischerweise einen elektrischen Kontakt an ihrer Oberseite und einen elektrischen Kontakt an ihrer Unterseite auf. Die in der LED erzeugte Strahlung wird nur über die Hauptlichtaustrittsfläche emittiert. Bei volumenemittierenden Leuchtdioden wird auch ein kleiner Anteil der erzeugten Strahlung über die Seitenflächen der Leuchtdiode emittiert. Somit weisen oberflächenemittierende Leuchtdioden konstruktionsbedingt eine höhere Leuchtdichte auf als volumenemittierende Leuchtdioden.
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Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist in Richtung der Hauptabstrahlrichtung, über der ersten und der zweiten Leuchtdiode, eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Scheibe angeordnet.
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Die Scheibe kann aus diffusem (d.h. zur Lichtstreuung eingerichtetem) oder transparentem (d.h. klarem) Material bestehen. Bei der Festlegung auf ein klares Material kann die Leuchtdichte des LED-Moduls optimiert werden, während bei der Festlegung auf ein diffuses Material die Eigenschaft einer gleichmäßigen Abstrahlcharakteristik verbessert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren geben die erste(n) Ziffer(n) eines Bezugszeichens die Figur an, in denen das Bezugszeichen zuerst verwendet wird. Die gleichen Bezugszeichen werden für gleichartige oder gleich wirkende Elemente bzw. Eigenschaften in allen Figuren verwendet.
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Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
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2 eine schematische Darstellung eines Teilmoduls 200 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer dreidimensionalen Darstellung;
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3 eine schematische Darstellung der elektrischen Kontaktierung der Teilmodule mit dem Trägersubstrat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht;
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4 eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 400 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
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5 eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 500 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DES LED-MODULS
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Das LED-Modul ist zusammengesetzt aus zwei Teilmodulen (Beschreibung siehe 2). Jedes Teilmodul umfasst ein Substrat 105, 125 mit mindestens einer Leuchtdiode 110, 130. Bei der Leuchtdiode 110, 130 handelt es sich bevorzugt um eine oberflächenemittierende Leuchtdiode. Die zwei Teilmodule sind auf einem Substrat 145 elektrisch leitend aufgebracht. Optional sind sie mechanisch durch keilförmige Kühlkörper 180 unterstützt, die die thermische Anbindung der Leuchtdioden 110, 120 an das Substrat 145 verbessern. Die beiden Teilmodule 200 können identisch aufgebaut sein.
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Zur Reduzierung von Absorptionsverlusten ist der Raum X zwischen dem ersten Substrat 105 und dem zweiten Substrat 125 im Bereich zum dritten Substrat 145 mit einem reflektierenden Körper 165, zumindest teilweise, ausgefüllt. Damit wird verhindert, dass Licht in diesen Raum X eintritt und absorbiert wird.
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Zusätzlich ist die Anbringung einer seitlichen Abdeckung, idealerweise aus einem hoch reflektierenden, Material, zur Reduzierung von Strahlungsverlusten, möglich.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilmoduls 200 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer dreidimensionalen Darstellung. Die Leuchtdiode 110 ist auf einem großflächigen Metallkörper 205 aufgebracht, beispielsweise durch Löten, Kleben oder Sintern. Die oberflächenemittierenden LED 110 ist über ihren Rückseitenkontakt mit dem Metallkörper 205 elektrisch leitend verbunden.
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Das Substrat 105 des Teilmoduls 200 beinhaltet einen weiteren, in der Regel kleineren Metallkörper 210, der den zweiten elektrischen Kontakt darstellt. Der Metallkörper 210 ist über einen Bonddraht 215 mit dem entsprechenden Vorderseitenkontakt der oberflächenemittierenden LED 110 verbunden.
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Weitere Elemente und Kontaktflächen, beispielsweise zur zusätzlichen Integration eines ESD-Chips, sind möglich, können jedoch auch im Substrat (145, in 2 nicht dargestellt) des LED-Moduls integriert sein.
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Das Substrat 105 ist an einer Seite schräg in einem Winkel von ca. 60° abgeschnitten, wobei beide Kontaktflächen 220, 225 der Metallkörper 205, 210 auf der Schnittkante liegen. Vorteilhaft ist aus thermischen Gründen, wenn sich die großflächige Metallfläche über einen möglichst großen Teil der schrägen Seitenfläche erstreckt, da diese Fläche den direkten thermischen Kontakt zum Substrat (145, in 2 nicht dargestellt) darstellt.
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Aufgrund seiner ebenen Form kann das Substrat 105 in Leadframe-Technologie hergestellt werden. In diesem Fall wird eine größere Metallplatte derart strukturiert, dass viele Kontaktstrukturen vordefiniert werden, die beispielsweise im Bereich der späteren schrägen Kante zusammenhängen. Die isolierenden Bereiche dazwischen werden per Spritzguss-Verfahren erzeugt, beispielsweise mit einem Thermoplast oder einem Silikon als Isoliermaterial 230. Nach der LED-Montage und dem Drahtbondprozess werden die Bauteile, beispielsweise durch Sägen, vereinzelt. Die schräge Sägekante kann durch Schrägstellung der Säge oder durch Verwendung eines Sägeblattes mit keilförmigem Querschnitt erzeugt werden. Um eine spätere Verbindung mit dem Substrat (145, in 2 nicht dargestellt) zu ermöglichen, ist unter Umständen die entstandene Sägeoberfläche 220, 225 mit einer Metallisierung zu beschichten. Beispielsweise kann die Metallplatte, aus dem der Leadframe hergestellt wird, aus Kupfer sein, deren gesägte Oberfläche 220, 225 mit Silber oder Gold beschichtet ist.
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Alternativ kann die schräge Fläche bereits bei der Leadframe-Herstellung definiert und metallisiert werden. Während der Weiterverarbeitung hängen die Bauteile dann an einer anderen, beispielsweise an der der schrägen Kante gegenüberliegenden Kante zusammen.
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Alternativ kann das Substrat 105 der Teilmodule 200 aus teilweise metallisierter Keramik hergestellt sein. Dabei kann die schräge Fläche bereits vordefiniert und vorab metallisiert werden.
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Der in 1 dargestellte Kühlkörper 180 kann ebenfalls in Leadframe-Technologie hergestellt werden. Der keilförmige Kühlkörper 180 kann aus dem gleichen Material wie das in Leadframe-Technologie hergestellte Substrat 105 bestehen und ebenfalls beschichtet sein. Der Kühlkörper 180 weist eine ähnliche Breite auf wie der großflächige Metallkörper 205 des Substrats 105. Der Kühlkörper 180 wird während des Zusammenbaus mit der Rückseite des großflächigen Metallkörpers 205 verbunden, sodass ein guter thermischer Kontakt hergestellt wird.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Kontaktierung der Teilmodule 200 mit dem Trägersubstrat 145 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht.
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Das Trägersubstrat 145 des LED-Moduls, das ebenfalls in Leadframe-Technologie oder aus Keramik hergestellt sein kann, weist Kontaktflächen 305, 310, 315 auf, auf denen die schrägen Seitenflächen 220, 225 der Teilmodule 200 elektrisch und thermisch leitfähig aufgebracht werden, beispielsweise durch Löten, Sintern oder Kleben. Dabei werden die beiden Teilmodule 200 vorteilhafterweise seriell verschaltet, was einen niedrigeren Betriebsstrom als bei einer Parallelschaltung ermöglicht. Durch die Reihenschaltung wird darüber hinaus sichergestellt, dass die Teilmodule 200 mit identischem Strom versorgt werden.
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Die Kontakte 305, 310, 315 sind möglichst großflächig gestaltet und bei Verwendung einer Leadframe-Technologie zusätzlich zur Rückseite des Substrates 145 durchgeführt, um eine gute thermische Anbindung zu ermöglichen. Durch geeignete Wahl der Metallisierung ist es möglich, SMT-fähige Bauteile bereitzustellen.
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Über die Kontaktflächen 305, 310 wird das LED-Modul 100, mit seinen Teilmodulen 200 und den zugehörigen Kontaktflächen 220, 225, mit elektrischer Energie versorgt. Durch die auf den Teilmodulen 200 angeordneten Leuchtdioden 110, 130, in 3 nicht dargestellt und der Kontaktfläche 315 des Trägersubstrats 145, wird eine elektrisch leitfähige Verbindung von der Kontaktfläche 305 zur Kontaktfläche 310 bereitgestellt.
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Der Zusammenbau des LED-Moduls 100 erfolgt in den folgenden Arbeitsschritten. Zuerst werden die Kühlkörper 180 auf das Trägersubstrat 145 mit einer Pick-and-Place-Technologie aufgebracht, z.B. durch einen Löt-, Klebe- oder Sinterprozess. Sie werden bevorzugt auf den größeren Kontaktflächen 310, 315 angeordnet und sind etwas schmäler als die Teilmodule 200. Dadurch wird ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Kontaktflächen 305 und 315 bzw. 310 und 315 verhindert. Anschließend werden die beiden Teilmodule 200 in gegeneinander um 180° verdrehter Orientierung montiert, wobei sie sowohl mit ihrer Rückseite an die Kühlkörper 180 als auch mit ihrer schrägen Kante direkt auf die Kontaktbereiche 305, 310, 315 des Trägersubstrats 145 gelötet, geklebt oder gesintert werden. Die Kühlkörper 180 dienen dabei bis zur Verfestigung der Verbindung als mechanische Unterstützung und Führung, danach dienen sie der Wärmeabfuhr.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 400 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung.
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Zum Zweck des mechanischen Schutzes oder zur Homogenisierung des Lichtaustritts ist in Richtung der Hauptabstrahlrichtung Z, über der ersten und der zweiten Leuchtdiode 110, 130, eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Scheibe 410 angeordnet. Zur Befestigung der Scheibe 410 werden die Kühlkörper 180 verwendet werden, die dafür in ausreichender Höhe ausgebildet sind.
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Wird das Modul für einen Kfz-Scheinwerfer verwendet, ist an/in der Scheibe 410 eine absorbierende oder reflektierende Kante 420 integriert. Eine solche Abschattungskante 420 ist für Lichtquellen in Kfz-Scheinwerfern erforderlich, um ein ausreichend hohes Kontrastverhältnis für die Abblendlichtfunktion zu erzeugen.
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Zusätzlich ist die Anbringung einer seitlichen Abdeckung, idealerweise aus einem hoch reflektierenden, Material, zur Reduzierung von Strahlungsverlusten, möglich. Prinzipiell kann bei Verwendung einer Leadframe-Technologie für das Substrat 145 diese Seitenwand als Leadframe-Packagewand integriert werden.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 500 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht.
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Das LED-Modul 500 ist als lineares LED-Array ausgebildet. Das LED-Modul ist vom Grundprinzip wie das beschriebene LED-Modul 100 aufgebaut. Auf dem ersten Substrat 105 und dem zweiten Substrat 125 sind mehrere Leuchtdioden 510, 520 angeordnet. An den Seiten des linearen LED-Arrays sind seitliche Abdeckungen 530 angeordnet.
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Alternativ dazu kann das lineare LED-Array aus mehreren Teilmodulen, die nebeneinander in Reihe auf einem großen Trägersubstrat 145 angeordnet sind, aufgebaut werden. Damit lassen sich aus lauter identischen Teilmodulen flexible und modular unterschiedlich große LED-Arrays herstellen. Derartige lineare Arrays sind beispielsweise für Kfz-Frontscheinwerfer üblich.
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ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNG
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Die Beleuchtungsvorrichtung wurde zur Veranschaulichung des zugrundeliegenden Gedankens anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf bestimmte Merkmalskombinationen beschränkt. Auch wenn einige Merkmale und Ausgestaltungen nur im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel oder einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können sie jeweils mit anderen Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es ist ebenso möglich, in Ausführungsbeispielen einzelne dargestellte Merkmale oder besondere Ausgestaltungen wegzulassen oder hinzuzufügen, soweit die allgemeine technische Lehre realisiert bleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Leuchtdiodenmodul
- 105
- erstes Substrat
- 110
- erste Leuchtdiode
- 115
- erste Oberfläche
- 120
- erste Hauptlichtaustrittsfläche
- 125
- zweites Substrat
- 130
- zweite Leuchtdiode
- 135
- zweite Oberfläche
- 140
- zweite Hauptlichtaustrittsfläche
- 145
- drittes Substrat, Trägersubstrat
- 155
- dritte Oberfläche
- 160
- reflektierende Oberfläche
- 165
- reflektierenden Körper
- 170
- Rückseite
- 175
- Rückseite
- 180
- Kühlkörper
- 185
- effektive Emissionsfläche
- 200
- Teilmodul
- 205
- Metallfläche
- 210
- Metallfläche
- 215
- Bonddraht
- 220
- elektrische Kontaktfläche
- 225
- elektrische Kontaktfläche
- 230
- isolierender Bereich
- 305
- Kontaktfläche, N-Kontakt
- 310
- Kontaktfläche, P-Kontakt
- 315
- Kontaktfläche
- 400
- Leuchtdiodenmodul
- 410
- Deckscheibe
- 420
- absorbierende oder reflektierende Kante
- 500
- Leuchtdiodenmodul
- 510
- Leuchtdiode
- 520
- Leuchtdiode
- 530
- seitliche Abdeckung
- α
- Öffnungswinkel
- X
- Raum
- Z
- Hauptabstrahlrichtung elektrische Kontaktflächen
