DE112011102961T5 - High intensity light source - Google Patents

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Abstract

Lichtquelle, die einen Kühlkörper mit einem Montagebereich umfasst, und wärmeableitende Lamellen, ein Sockelgehäuse mit einem inneren Hohlraum, welches an den Kühlkörper gekoppelt ist, und ein integriertes Beleuchtungsmodul, aufweisend: eine gedruckte Schaltungsplatine; eine LED auf einem Substrat, gekoppelt an die gedruckte Schaltungsplatine innerhalb eines ersten lateralen Bereichs der gedruckten Schaltungsplatine, und eine elektronische Ansteuerschaltung zum Versorgen der LED mit Energie, der an die gedruckte Schaltungsplatine innerhalb eines zweiten lateralen Bereichs der gedruckten Schaltungsplatine gekoppelt ist, wobei eine Unterseite des Substrats thermisch an den Montagebereich des Kühlkörpers gekoppelt ist, und wobei der zweite laterale Bereich des integrierten Beleuchtungsmoduls sich innerhalb des inneren Hohlraums des Sockelgehäuses befindet.A light source comprising a heat sink having a mounting area and heat dissipating fins, a socket housing having an internal cavity coupled to the heat sink, and an integrated lighting module, comprising: a printed circuit board; an LED on a substrate coupled to the printed circuit board within a first lateral area of the printed circuit board, and an electronic drive circuit for powering the LED coupled to the printed circuit board within a second lateral area of the printed circuit board, wherein a bottom surface of the substrate is thermally coupled to the mounting region of the heat sink, and wherein the second lateral region of the integrated lighting module is located within the inner cavity of the base housing.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung betrifft die vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 61/391,506, eingereicht am 8. Oktober 2010, und beansprucht Priorität von dieser. Diese vorläufige Patentanmeldung wird hier zu allen Zwecken durch Querverweis in den vorliegenden Gegenstand einbezogen werden.The present application is related to and claims priority from U.S. Provisional Application No. 61 / 391,506, filed October 8, 2010. This provisional patent application will be incorporated herein by reference for all purposes by cross-reference.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die vorliegende Erfindung betrifft Beleuchtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere hocheffiziente Beleuchtungsquellen.The present invention relates to lighting. In particular, the present invention relates to high efficiency lighting sources.

Die Ära der Edisonschen Vakuumglühbirnen neigt sich schon bald dem Ende zu. In vielen Ländern und Staaten werden konventionelle Glühlampen zunehmend verboten, und es werden effizientere Beleuchtungsquellen verlangt. Leuchtstoffröhren, Halogenlampen und Licht emittierende Dioden (LEDs) sind einige der aktuellen alternativen Lichtquellen. Trotz der Verfügbarkeit und verbesserten Effizienzen dieser anderen Optionen zögern viele Menschen nach wie vor mit der Umstellung auf diese alternativen Lichtquellen.The era of Edison vacuum bulbs is nearing its end. In many countries and countries conventional incandescent lamps are increasingly banned and more efficient lighting sources are required. Fluorescent tubes, halogen lamps and light-emitting diodes (LEDs) are some of the current alternative light sources. Despite the availability and improved efficiencies of these other options, many people are still reluctant to switch to these alternative light sources.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen an, dass es mehrere wichtige Gründe dafür gibt, warum Verbraucher die neueren Technologien nur langsam annehmen. Ein Grund hierfür liegt in der Verwendung von giftigen Substanzen in den Beleuchtungsquellen. Leuchtstofflichtquellen basieren beispielsweise in der Regel auf Quecksilber in Dampfform, um Licht zu produzieren. Da Quecksilberdampf als Gefahrstoff angesehen wird, können ausgediente Lampen nicht einfach im normalen Müll entsorgt werden, sondern müssen zu speziellen Deponien für Sondermüll transportiert werden. Einige Hersteller von Leuchtstoffröhren gehen zudem so weit, dass sie Verbrauchern vom Einsatz der Lampe in den sensibleren Bereichen des Hauses wie Schlafzimmern, Küchen und dergleichen abraten.The inventors of the present invention believe that there are several important reasons why consumers are slow to accept the newer technologies. One reason for this is the use of toxic substances in the lighting sources. For example, fluorescent light sources are typically based on mercury in vapor form to produce light. Since mercury vapor is considered a hazardous substance, disused lamps can not simply be disposed of in normal waste, but must be transported to special landfills for hazardous waste. In addition, some fluorescent lamp manufacturers have gone so far as to discourage consumers from using the lamp in the more sensitive areas of the home such as bedrooms, kitchens, and the like.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen zudem an, dass ein weiterer Grund für die langsame Annahme alternativer Beleuchtungsquellen die niedrige Leistung ist, verglichen mit der klassischen Glühbirne. Leuchtstoffbeleuchtungsquellen basieren beispielsweise oft auf einem separaten Starter- oder Vorschaltgerät, um die Beleuchtung zu starten. Deswegen schalten sich Leuchtstofflampen mitunter nicht „augenblicklich” ein, so wie Verbraucher es erwarten und verlangen. Leuchtstofflampen stellen ferner nicht unmittelbar Licht in voller Helligkeit zur Verfügung, sondern fahren normalerweise innerhalb einer Zeitspanne (z. B. 30 Sekunden) auf volle Helligkeit hoch. Die meisten Leuchtstofflampen sind zudem zerbrechlich, nicht dimmfähig, haben Vorschalt-Transformatoren, die störende, hörbare Geräusche abgeben können, und können innerhalb kürzerer Zeitspannen ausfallen, wenn sie häufig an- und ausgeschaltet werden. Deswegen haben Leuchtstofflampen nicht die Leistung, die der Verbraucher fordert.The inventors of the present invention also believe that another reason for the slow adoption of alternative sources of illumination is the low power compared to the classic light bulb. For example, fluorescent lighting sources are often based on a separate starter or ballast to start the lighting. That is why fluorescent lamps sometimes do not switch on "instantly" as consumers expect and demand. Fluorescent lamps also do not provide instant light in full brightness but normally ramp up to full brightness within a period of time (eg 30 seconds). Most fluorescent lamps are also fragile, not dimmable, have ballast transformers that can emit annoying, audible sounds, and can turn off in shorter time periods if they are turned on and off frequently. That's why fluorescent lamps do not have the power that consumers demand.

Ein weiterer Typ einer alternativen Beleuchtungsquelle, der in jüngerer Zeit eingeführt wurde, basiert auf der Verwendung von Licht emittierenden Dioden (LEDs). LEDs haben gegenüber Leuchtstofflampen Vorteile, zu denen Robustheit und Zuverlässigkeit, die den Festkörpervorrichtungen zu eigen sind, Fehlen toxischer Chemikalien, die während versehentlichen Bruchs oder der Entsorgung freigesetzt werden können, Soforteinschaltfähigkeit, Dimmfähigkeit und das Fehlen von hörbaren Geräuschen gehören. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen jedoch an, dass aktuelle LED-Beleuchtungsquellen selbst erhebliche Nachteile aufweisen, die die Verbraucher zögern lassen, sie einzusetzen.Another type of alternative illumination source that has recently been introduced is based on the use of light emitting diodes (LEDs). LEDs have advantages over fluorescent lamps which include the robustness and reliability inherent in solid state devices, the absence of toxic chemicals that may be released during accidental breakage or disposal, instant on capability, dimming capability, and the lack of audible noise. However, the inventors of the present invention believe that current LED lighting sources themselves have significant disadvantages that make consumers reluctant to use them.

Ein Hauptnachteil bei aktuellen LED-Beleuchtungsquellen ist, dass die Lichtabgabe (z. B. Lumen) relativ niedrig ist. Obwohl aktuelle LED-Beleuchtungsquellen eine signifikant niedrigere Energiemenge ziehen als zu ihnen äquivalente konventionelle Glühbirnen (z. B. 5–10 Watt gegenüber 50 Watt), wird angenommen, dass sie deutlich zu lichtschwach sind, um als Hauptbeleuchtungsquellen eingesetzt zu werden. Eine typische 5-Watt-LED-Lampe im MR-16-Normformat kann beispielsweise 200–300 Lumen liefern, während eine typische klassische 50-Watt-Glühbirne in demselben Normformat 700–1000 Lumen liefern kann. Daher werden aktuelle LEDs oft nur für Akzentbeleuchtung im Außenbereich, für Schränke, Kellerräume, Schuppen oder andere kleine Räume eingesetzt.A major disadvantage with current LED lighting sources is that the light output (eg, lumens) is relatively low. Although current LED lighting sources draw a significantly lower amount of energy than equivalent conventional light bulbs (eg, 5-10 watts vs. 50 watts), they are believed to be too low-fidelity to be used as the main lighting sources. For example, a typical 5-watt LED lamp in MR-16 standard format can deliver 200-300 lumens, while a typical classic 50-watt light bulb in the same standard format can deliver 700-1000 lumens. Therefore, current LEDs are often used only for accent lighting in outdoor areas, for cabinets, cellars, sheds or other small spaces.

Ein weiterer Nachteil aktueller LED-Beleuchtungsquellen ist, dass die Anschaffungskosten der LED oft für Verbraucher erschreckend hoch sind. Eine aktuelle zu 30 Watt äquivalente LED-Birne für Flutlichter kann beispielsweise im Einzelhandel über 60 US$ kosten, während eine typische klassische Glühbirne für Flutlicht im Einzelhandel etwa 12 US$ kostet. Obwohl der Verbraucher rational „die Einsparung” über die Lebensdauer der LED erfassen kann, da die LED weniger Energie verbraucht, nehmen die Erfinder an, dass die signifikant höheren Preise die Nachfrage seitens der Verbraucher wesentlich drücken. Deswegen haben aktuelle LED-Beleuchtungsquellen nicht den Preis oder die Leistung, die Verbraucher erwarten und verlangen.Another disadvantage of current LED lighting sources is that the cost of purchasing the LED is often alarmingly high for consumers. For example, a current floodlight LED bulb that is equivalent to 30 watts may cost over $ 60 in retail, while a typical classic floodlight retail bulb costs about $ 12. Although the consumer can rationally capture "the savings" over the life of the LED as the LED consumes less energy, the inventors believe that the significantly higher prices significantly depress consumer demand. Therefore, current LED lighting sources do not have the price or performance consumers expect and demand.

Zusätzliche Nachteile bei aktuellen LED-Beleuchtungsquellen schließen ein, dass sie viele Teile aufweisen und arbeitsaufwändig in der Produktion sind. Ein Hersteller einer MR-16-LED-Beleuchtungsquelle verwendet, um nur ein Beispiel zu nennen, mehr als 14 Komponenten (abgesehen von Elektronikchips), und ein weiterer Hersteller einer MR-16-LED-Beleuchtungsquelle verwendet über 60 Komponenten. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen an, dass diese Herstellungs- und Testverfahren komplizierter und zeitaufwändiger sind, verglichen mit der Herstellung und dem Testen einer LED-Vorrichtung mit weniger Teilen und einem modulareren Herstellungsprozess.Additional disadvantages with current LED lighting sources include that they have many parts and are labor intensive in production are. For example, one manufacturer of an MR-16 LED illumination source uses more than 14 components (apart from electronic chips), and another manufacturer of an MR-16 LED illumination source uses more than 60 components. The inventors of the present invention believe that these manufacturing and testing procedures are more complicated and time consuming compared to the fabrication and testing of an LED device with fewer parts and a more modular manufacturing process.

Weitere Nachteile bei aktuellen LED-Beleuchtungsquellen sind, dass die Ausgangsleistung durch das Volumen des Kühlkörpers begrenzt ist. Genauer gesagt nehmen die Erfinder an, dass die aktuellen Kühlkörper für Austausch-LED-Lichtquellen, wie MR-16-Lichtquellen, nicht in der Lage sind, unter natürlichen Konvektionsbedingungen sehr viel von den LEDs generierte Wärme abzuleiten. Die LED-Lampen werden in vielen Anwendungen innerhalb eines Gehäuses angeordnet, beispielsweise in einer Deckenaufnahme, die bereits Umgebungstemperaturen bis zu mehr als 50°C aufweist. Bei derartigen Temperaturen spielt der Emissionsgrad von Oberflächen zur Abführung der Wärme nur eine geringe Rolle. Da übliche Elektronik Herstellungstechniken und LED-Zuverlässigkeitsfaktoren die PCB-Platinentemperaturen auf etwa 85°C limitieren, ist die Ausgangsleistung der LEDs ferner stark beschränkt. Die Erfinder haben erkannt, dass die Strahlung bei höheren Temperaturen eine viel wichtigere Rolle spielt, weshalb eine höhere Abstrahlung bei einem Kühlkörper wünschenswert ist.Other disadvantages with current LED lighting sources are that the output power is limited by the volume of the heat sink. Specifically, the inventors believe that the current heat sinks for replacement LED light sources, such as MR-16 light sources, are unable to dissipate much of the heat generated by the LEDs under natural convection conditions. The LED lamps are arranged in many applications within a housing, for example in a ceiling mount, which already has ambient temperatures of more than 50 ° C. At such temperatures, the emissivity of surfaces to dissipate the heat plays only a minor role. Further, because common electronics manufacturing techniques and LED reliability factors limit the PCB board temperatures to about 85 ° C, the output power of the LEDs is severely limited. The inventors have recognized that radiation plays a much more important role at higher temperatures, therefore higher radiation in a heat sink is desirable.

Üblicherweise wurde die Lichtleistung von LED-Beleuchtungsquellen einfach durch Erhöhen der die Anzahl der LEDs erhöht, was zu höheren Kosten für die Vorrichtung und größeren Abmessungen der Vorrichtung geführt hat. Derartige Lichter haben zudem enge Abstrahlwinkel und sind in ihrer Ausgangsleistung stark eingeschränkt.Conventionally, the light output of LED lighting sources has been increased simply by increasing the number of LEDs, resulting in higher device cost and larger device dimensions. Such lights also have narrow viewing angles and are severely limited in their output power.

Es besteht daher ein Bedarf an einer hocheffizienten Beleuchtungsquelle, welche die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.There is therefore a need for a highly efficient illumination source which does not have the disadvantages described above.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Die vorliegende Erfindung betrifft hocheffiziente Beleuchtungsquellen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine neuartige LED-Beleuchtungsquelle und Verfahren zu deren Herstellung. Zu einigen allgemeinen Zielen gehören, die Lichtabgabe zu steigern, ohne die Kosten der Vorrichtung oder die Größe der Vorrichtung zu erhöhen, die Abdeckung vieler Strahlwinkel zu ermöglichen und ein hochzuverlässiges Produkt für lange Lebensdauer (ROI) zur Verfügung zu stellen.The present invention relates to high efficiency lighting sources. In particular, the present invention relates to a novel LED illumination source and to methods of making the same. Some general goals include increasing light output without increasing the cost of the device or the size of the device, enabling coverage of many beam angles, and providing a highly reliable product for long life (ROI).

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen eine neuartige modulare Beleuchtungsquelle auf. Verschiedene Ausführungsformen weisen insbesondere eine Lichtquelle mit MR-16-Normformat auf. Ein Beleuchtungsmodul umfasst 20 bis 110 LEDs, die auf einer Oberseite von wärmeleitfähigem Substrat (z. B. Siliciumsubstrat) in Reihen angeordnet sind. Die Oberseite des Siliciumsubstrats wird auf einen ersten Abschnitt eines flexiblen gedruckten Schaltungssubstrats (FPC) gelötet. Die Unterseite des leitfähigen Siliciumsubstrats wird mittels eines thermischen Epoxids in einer Vertiefung eines MR-16-Normformat-Kühlkörpers befestigt. Elektrische Ansteuerungskomponenten werden in verschiedenen Ausführungsformen an einen zweiten Abschnitt eines FPC gelötet, und der zweite Abschnitt des FPC wird in einen inneren Hohlraum eines wärmeleitfähigen Stecksockels eingefügt. In den Hohlraum des Stecksockels und auf die Vertiefung des Kühlkörpers wird dann in einem Schritt eine Vergussmasse injiziert. Die Vergussmasse ermöglicht, dass die durch das Siliciumsubstrat und die elektrischen Antriebskomponenten generierte Wärme auf den Kühlkörper oder den wärmeleitfähigen Stecksockel übertragen wird. Dann wird eine Linse an dem Kühlkörper befestigt.Various embodiments of the present invention include a novel modular illumination source. Various embodiments have, in particular, a light source with MR-16 standard format. An illumination module includes 20 to 110 LEDs arranged in rows on top of a thermally conductive substrate (eg, silicon substrate). The top of the silicon substrate is soldered to a first portion of a flexible printed circuit substrate (FPC). The underside of the conductive silicon substrate is secured by means of a thermal epoxy in a well of an MR-16 standard format heat sink. Electrical drive components are soldered to a second portion of an FPC in various embodiments, and the second portion of the FPC is inserted into an internal cavity of a thermally conductive socket. In the cavity of the socket and on the recess of the heat sink, a potting compound is then injected in one step. The potting compound allows the heat generated by the silicon substrate and the electrical drive components to be transferred to the heat sink or thermally conductive socket. Then, a lens is attached to the heat sink.

Der elektrische Antriebsabschnitt/das elektrische Antriebsmodul transformiert in einer Ausführungsform die Eingangsleistung von 12 Volt Wechselspannung auf eine höhere Gleichspannung, wie 40 Volt 120 Volt. Der Antriebsabschnitt treibt wiederum das Beleuchtungsmodul mit der höheren Spannung an, und das Beleuchtungsmodul emittiert das Licht. Das Licht wird mit der Linse auf den gewünschten Beleuchtungstyp, z. B. Spot, Flutlicht, usw., konditioniert. Das Antriebsmodul und das Beleuchtungsmodul produzieren im Betrieb Wärme, die durch den Kühlkörper des MR-16-Normformats abgeleitet wird. Diese Module können im stationären Zustand im Bereich von ungefähr 75°C bis 130°C arbeiten.The electric drive section / electric drive module, in one embodiment, transforms the input power from 12 volts AC to a higher DC voltage, such as 40 volts 120 volts. The drive section in turn drives the higher voltage lighting module and the lighting module emits the light. The light is used with the lens to the desired illumination type, z. As spot, floodlight, etc., conditioned. The drive module and the lighting module produce heat during operation, which is dissipated by the heat sink of the MR-16 standard format. These modules can operate in the steady state in the range of about 75 ° C to 130 ° C.

In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erleichtert der Kühlkörper des MR-16-Normformats die Ableitung der Wärme wesentlich. Der Kühlkörper weist einen inneren Kern auf, der einen Durchmesser von weniger als der Hälfte des Außendurchmessers des Kühlkörpers aufweist. In verschiedenen Ausführungsformen ist der innere Kern weniger als ein Drittel, ein Viertel und ein Fünftel des Außendurchmessers. Das Siliciumsubstrat der LEDs ist über das thermische Epoxid direkt an den inneren Kernbereich gebondet.In various embodiments of the present invention, the heat sink of the MR-16 standard format substantially facilitates the dissipation of heat. The heat sink has an inner core having a diameter of less than half the outer diameter of the heat sink. In various embodiments, the inner core is less than a third, a quarter and a fifth of the outer diameter. The silicon substrate of the LEDs is bonded via the thermal epoxy directly to the inner core region.

Da der Durchmesser des inneren Kerns viel kleiner als derjenige des Außendurchmessers ist, kann in verschiedenen Ausführungsformen eine größere Menge an Wärme ableitenden Lamellen bereitgestellt werden. Es ist seitens der Erfinder eine Anzahl an Wärme ableitenden Lamellenkonfigurationen entwickelt und untersucht worden. Typische Lamellenkonfigurationen schließen eine Anzahl an abstrahlenden Lamellen-„Rümpfen” ein, die sich vom inneren Kern erstrecken. Die Anzahl der Rümpfe liegt in einigen Ausführungsformen im Bereich von 8 bis 35. Am Ende jedes Rumpfes werden zwei oder mehr Lamellen-„Verzweigungen” mit „U”-förmiger Verzweigung bereitgestellt. Am Ende jeder Verzweigung werden in verschiedenen Ausführungsformen zwei oder mehr Lamellen-„Unterverzweigungen” bereitgestellt, die auch eine „U”-förmige Gestalt aufweisen. Die Lamellendicke des Rumpfs kann in verschiedenen Ausführungsformen dicker sein als diejenige der Verzweigungen, die wiederum dicker als diejenige der Unterverzweigungen sein kann, usw. Der Betrag des Wärmeflusses von dem inneren Kern in Richtung des Außendurchmessers, Luftstrom und Oberfläche werden daher sorgfältig technisch entwickelt, um die Wärmeableitungsfähigkeit wesentlich zu erhöhen.Since the diameter of the inner core is much smaller than that of the outer diameter, in various embodiments, a larger amount of heat dissipating fins may be provided. It is a number of heat dissipating fin configurations by the inventors developed and studied. Typical fin configurations include a number of radiating fin "hulls" extending from the inner core. The number of hulls is in the range of 8 to 35 in some embodiments. At the end of each hull, there are provided two or more lamellar "branches" of "U" shaped branching. At the end of each branch, in various embodiments, two or more fin "subbranches" are provided which also have a "U" shaped configuration. The lamella thickness of the hull may in various embodiments be thicker than that of the branches, which in turn may be thicker than that of the subbranches, etc. The amount of heat flow from the inner core in the direction of the outer diameter, air flow and surface are therefore carefully engineered to to significantly increase the heat dissipation capability.

Andere Aspekte von verschiedenen Ausführungsformen beinhalten: vereinfachte Konstruktion, die die Großserienherstellung erleichtert, flexible Schaltungsträger, um manuelle Verdrahtung zu erübrigen, modulare Konstruktion von untergeordneten Baugruppen, um Parallelverarbeitung zu ermöglichen. Andere Merkmale schließen Aspekte des Temperaturmanagements ein: Lamellenverzweigungsalgorithmus, zentraler Kern mit reduziertem Querschnitt, Luftstrom hinter der Linse, eine einzige thermische Schnittstelle, direkte Chipbefestigung, flexible gedruckte Schaltungen, Sockelkontur zur Minimierung von Vergussmaterial, vertiefte Front, mit Abdeckung gewährleisteter Luftstrom; preisgünstige Herstellung: flexibler Schaltungsträger für gedruckte Schaltung (Hauptleitung und Verdrahtung), Lichtchip-Verdrahtung mit flexiblem Schaltungsträger, redundante Verriegelungs- und Befestigungs-Merkmale und dergleichen. Andere Aspekte beinhalten: Hochtemperaturbetrieb, der eine dicht gepackte LED-Gruppierung ermöglicht, höhere Zuverlässigkeit der Komponenten, hohe Wärmeableitung, maximale Oberfläche, maximaler Luftstrom, minimale Verluste über thermische Schnittstelle, minimale Länge der thermischen Wege innerhalb des Elektronikmoduls und dergleichen. Zu den Vorteilen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehören der zuverlässige Betrieb einer LED-Lichtquelle bei hohen Temperaturen, das Ermöglichen der Konzentration einer großen Anzahl an LEDs auf kleinem Raum, während sie gleichzeitig auf erhöhten Leistungsniveaus betrieben werden.Other aspects of various embodiments include: simplified construction that facilitates mass production, flexible circuit boards to eliminate manual wiring, modular construction of subassemblies to facilitate parallel processing. Other features include aspects of temperature management: lamination branching algorithm, central core of reduced cross-section, airflow behind the lens, a single thermal interface, direct die attach, flexible printed circuits, pedestal contour to minimize potting material, recessed front, capped airflow; low cost manufacturing: flexible circuit board for printed circuit (main line and wiring), light circuit chip with flexible circuit carrier, redundant locking and mounting features and the like. Other aspects include: high temperature operation, which allows densely packed LED array, higher component reliability, high heat dissipation, maximum surface area, maximum airflow, minimum thermal interface losses, minimum thermal path lengths within the electronics module, and the like. Advantages of embodiments of the present invention include reliable operation of an LED light source at high temperatures, enabling the concentration of a large number of LEDs in a small space while operating at increased power levels.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Lichtquelle beschrieben. Ein Gerät beinhaltet einen Kühlkörper sowie einen Montagebereich, und eine Vielzahl von Wärme ableitenden Lamellen sowie ein Sockelgehäuse, das an den Kühlkörper gekoppelt ist, wobei das Sockelgehäuse einen inneren Hohlraum aufweist. Eine Vorrichtung kann ein an den Kühlkörper und das Sockelgehäuse gekoppeltes integriertes Beleuchtungsmodul aufweisen. Das integrierte Beleuchtungsmodul kann eine gedruckte Schaltungsplatine, eine Licht emittierende Quelle, die auf einer Oberseite des Substrats gebildet ist, wobei die Oberseite des Substrats an eine erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb eines ersten lateralen Bereichs der gedruckten Schaltungsplatine gekoppelt ist, und eine elektronische Antriebsschaltung aufweisen, die konfiguriert ist, um der Licht emittierenden Quelle elektrische Energie bereitzustellen, wobei die elektronische Antriebsschaltung an die erste Oberfläche der gedruckten Schaltung innerhalb eines zweiten lateralen Bereichs der gedruckten Schaltungsplatine gekoppelt ist. In verschiedenen Geräten ist eine Unterseite des Substrats thermisch an den Montagebereich des Kühlkörpers gekoppelt, und der zweite laterale Bereich des integrierten Beleuchtungsmoduls befindet sich innerhalb des inneren Hohlraums des Sockelgehäuses.According to one aspect of the invention, a light source is described. An apparatus includes a heat sink and a mounting area, and a plurality of heat-dissipating fins, and a socket housing coupled to the heat sink, the socket housing having an interior cavity. A device may include an integrated lighting module coupled to the heat sink and the socket housing. The integrated lighting module may include a printed circuit board, a light emitting source formed on an upper surface of the substrate, the upper surface of the substrate being coupled to a first surface of the printed circuit board within a first lateral area of the printed circuit board, and an electronic drive circuit configured to provide electrical energy to the light-emitting source, the electronic drive circuit being coupled to the first surface of the printed circuit within a second lateral region of the printed circuit board. In various devices, a bottom surface of the substrate is thermally coupled to the mounting area of the heat sink, and the second lateral area of the integrated lighting module is located within the interior cavity of the socket housing.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbau einer Lichtquelle beschrieben. Ein Verfahren beinhaltet das Erhalten eines Kühlkörper, der einen Montagebereich umfasst, und einer Vielzahl von Wärme ableitenden Strukturen, und das Erhalten eines Sockelgehäuses, das an den Kühlkörper gekoppelt ist, wobei das Sockelgehäuse einen inneren Hohlraum aufweist. Ein Verfahren kann das Erhalten eines integrierten Beleuchtungsmoduls einschließen, wobei das integrierte Beleuchtungsmodul eine gedruckte Schaltungsplatine mit einem ersten lateralen Bereich und einem zweiten lateralen Bereich aufweist, wobei eine erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des ersten lateralen Bereichs an eine Oberseite eines Licht emittierenden Quellsubstrats gekoppelt ist, und wobei die erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des zweiten lateralen Bereichs an eine Vielzahl elektronischer Ansteuervorrichtungen gekoppelt ist. Eine Methodik kann das Anordnen des zweiten lateralen Bereichs des integrierten Beleuchtungsmoduls innerhalb des inneren Hohlraums des Sockelgehäuses und das Koppeln einer Unterseite des Licht emittierenden Quellsubstrats an den Montagebereich des Kühlkörpers einschließen.According to another aspect of the invention, a method of assembling a light source is described. One method includes obtaining a heat sink comprising a mounting area and a plurality of heat dissipating structures, and obtaining a pedestal housing coupled to the heat sink, the pedestal housing having an interior cavity. A method may include obtaining an integrated lighting module, the integrated lighting module having a printed circuit board having a first lateral region and a second lateral region, wherein a first surface of the printed circuit board is coupled within the first lateral region to an upper surface of a light-emitting source substrate and wherein the first surface of the printed circuit board is coupled within the second lateral region to a plurality of electronic drivers. One methodology may include placing the second lateral region of the integrated lighting module within the interior cavity of the socket housing and coupling a bottom surface of the light-emitting source substrate to the mounting region of the heat sink.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird auf die angefügten Zeichnungen verwiesen. Es wird davon ausgegangen, dass diese Zeichnungen nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung verstanden werden, sondern die derzeit beschriebenen Ausführungsformen und derzeit bekannten besten Wege zum Ausführen der Erfindung in zusätzlichen Details mithilfe der angefügten Zeichnungen erläutert werden, in denen:For a more detailed explanation of the present invention, reference is made to the attached drawings. It is understood that these drawings are not to be construed as limitations on the scope of the invention, but the presently described embodiments and best modes for carrying out the invention presently known are described in additional detail with reference to the attached drawings, in which:

1A–B verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren; 1A -B illustrate various embodiments of the present invention;

2A–B eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren; 2A -B illustrate an embodiment of the present invention;

3 ein Blockdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert; 3 a block diagram of a manufacturing method according to embodiments of the present invention illustrated;

4 ein Beispiel eines integrierten Beleuchtungsmoduls gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert; und 4 illustrates an example of an integrated lighting module according to embodiments of the present invention; and

5A–B Beispiele während des Herstellungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren. 5A -B illustrate examples during the manufacturing process according to embodiments of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

1A illustriert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1A–B illustrieren insbesondere Ausführungsformen der MR-16-Normformat-kompatiblen LED-Beleuchtungsquelle 100 mit GU-5.3-Normformat-kompatiblem Sockel 120. MR-16-Beleuchtungsquellen arbeiten in der Regel mit 12 Volt Wechselspannung (z. B. VAC). In den dargestellten Beispielen ist die LED-Beleuchtungsquelle 100 konfiguriert, um ein Spot-Licht mit einem Abstrahlwinkel von 10 Grad bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen können LED-Beleuchtungsquellen so konfiguriert werden, dass sie ein Flutlicht mit einem Abstrahlwinkel von 25 oder 40 Grad oder ein beliebiges anderes Beleuchtungsmuster bereitstellen. 1A illustrates an embodiment of the present invention. 1A 1B illustrate, in particular, embodiments of the MR-16 standard format compatible LED illumination source 100 with GU-5.3 standard format compatible socket 120 , MR-16 lighting sources typically operate at 12 volts AC (eg, VAC). In the illustrated examples, the LED illumination source is 100 configured to provide a spotlight with a 10 degree beam angle. In other embodiments, LED lighting sources may be configured to provide a floodlight with a beam angle of 25 or 40 degrees, or any other illumination pattern.

Eine wie in den oben beschriebenen anhängigen Patentanmeldungen beschriebene LED-Baugruppe sowie Varianten davon können bei verschiedenen Ausführungsformen innerhalb einer LED-Beleuchtungsquelle 100 verwendet werden. Diese LED-Baugruppen befinden sich zurzeit in Entwicklung durch den Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung. Die LED-Beleuchtungsquelle 100 kann bei verschiedenen Ausführungsformen eine Spitzenabgabehelligkeit von annähernd 7600 bis 8600 Candela (mit annähernd 360 bis 400 Lumen), eine Spitzenabgabehelligkeit von annähernd 1050 bis 1400 Candela für ein 40-Grad-Flutlicht (mit annähernd 510 bis 650 Lumen) und eine Spitzenabgabe von annähernd 2300 bis 2500 Candela für ein 25-Grad-Flutlicht (mit annähernd 620 bis 670 Lumen) und dergleichen bereitstellen. Es wird daher angenommen, dass verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dieselbe Helligkeit wie konventionelle MR-16-Halogenlampenlichter erreicht haben.An LED package as described in the above-described pending patent applications, as well as variants thereof, may be implemented within an LED lighting source in various embodiments 100 be used. These LED assemblies are currently under development by the assignee of the present application. The LED lighting source 100 For example, in various embodiments, a peak delivery brightness of approximately 7600 to 8600 candelas (with approximately 360 to 400 lumens), a peak delivery brightness of approximately 1050 to 1400 candelas for a 40 degree floodlight (approximately 510 to 650 lumens) and a peak output of approximately 2300 to 2500 candela for a 25 degree flood light (with approximately 620 to 670 lumens) and the like. It is therefore believed that various embodiments of the present invention have achieved the same brightness as conventional MR-16 halogen lamp lights.

1B illustriert ein modulares Diagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 1B zu erkennen ist, weist die Lampe 200 eine Linse 210, ein integriertes LED-Modul/eine integrierte LED-Baugruppe 220, einen Kühlkörper 230 und ein Sockelgehäuse 240 auf. Wie anschließend näher erörtert wird, wird vermutet, dass der modulare Ansatz zum Zusammenbau des Lichts 200 in verschiedenen Ausführungsformen die Herstellungskomplexität reduziert, die Herstellungskosten herabsetzt und die Zuverlässigkeit derartiger Lampen erhöht. 1B illustrates a modular diagram according to various embodiments of the present invention. As in 1B it can be seen, the lamp points 200 a lens 210 , an integrated LED module / LED assembly 220 , a heat sink 230 and a socket housing 240 on. As further discussed below, it is believed that the modular approach to light assembly 200 In various embodiments, manufacturing complexity is reduced, manufacturing costs are reduced, and reliability of such lamps is increased.

Die Linse 210 kann in verschiedenen Ausführungsformen aus einem UV- und beständigen transparenten Material gebildet werden, wie Glas, Polycarbonatmaterial oder dergleichen. Die Linse 210 kann in verschiedenen Ausführungsformen massiv sein. Das Massivmaterial erzeugt im Fall der Linse 210 einen gefalteten Lichtweg, so dass Licht, welches durch die integrierte LED-Baugruppe 220 generiert wird, innerhalb der Linse 210 intern öfter als ein Mal reflektiert wird, bevor es abgegeben wird. Durch eine derartige gefaltete optische Linse kann das Licht 200 eine engere Lichtsäulenbildung aufweisen, als normalerweise aus einem üblichen Reflektor mit äquivalenter Tiefe erhältlich ist.The Lens 210 In various embodiments, it may be formed of a UV and durable transparent material, such as glass, polycarbonate material, or the like. The Lens 210 may be massive in various embodiments. The solid material produced in the case of the lens 210 a folded light path, allowing light through the integrated LED assembly 220 is generated within the lens 210 reflected internally more than once before it is delivered. By such a folded optical lens, the light 200 have a closer light column formation than is normally obtainable from a conventional reflector of equivalent depth.

Um die Dauerhaftigkeit der Lichter zu erhöhen, sollte das transparente Material in verschiedenen Ausführungsformen über einen längeren Zeitraum (z. B. Stunden) bei einer erhöhten Temperatur (z. B. 120°C) betriebsfähig sein. Ein Material, welches als Linse 210 verwendet werden kann, ist MakrolonTM LED 2045 oder LED 2245 Polycarbonat, erhältlich von Bayer Material Science AG. In anderen Ausführungsformen können auch andere ähnliche Materialien verwendet werden.To increase the durability of the lights, in various embodiments, the transparent material should be operable for an extended period of time (eg, hours) at an elevated temperature (eg, 120 ° C). A material which acts as a lens 210 can be used is Makrolon ™ LED 2045 or LED 2245 polycarbonate, available from Bayer Material Science AG. In other embodiments, other similar materials may be used.

In 1B kann die Linse 210 über eine oder mehrere Klemmen, die am Rand von Linse 210 einstückig gebildet sein können, an dem Kühlkörper 230 befestigt werden. Die Linse 210 kann zudem auch über einen Klebstoff neben der Befestigung der integrierten LED-Baugruppe 220 an dem Kühlkörper 230 befestigt werden. In verschiedenen Ausführungsformen können separate Klemmen verwendet werden, um die Linse 210 festzuhalten. Diese Klemmen können aus wärmebeständigem Kunststoffmaterial gebildet werden, welches vorzugsweise von weißer Farbe ist, um rückwärts gestreutes Licht durch die Linse zurück zu reflektieren.In 1B can the lens 210 via one or more clamps on the edge of lens 210 may be integrally formed on the heat sink 230 be attached. The Lens 210 can also have an adhesive next to the attachment of the integrated LED assembly 220 on the heat sink 230 be attached. In various embodiments, separate terminals may be used to secure the lens 210 hold. These clips may be formed of heat-resistant plastic material, which is preferably white in color, to reflect backward scattered light back through the lens.

In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können LED-Baugruppen basierend auf der Lumen-pro-Watt-Lichtausbeute gruppiert werden. In einigen Beispielen kann beispielsweise ein integriertes LED-Modul/eine integrierte LED-Baugruppe mit einer Lumen-pro-Watt-Lichtausbeute (L/W) von 53 bis 66 L/W zur Verwendung für 40-Grad-Flutlichter gruppiert werden, eine LED-Baugruppe mit einer Lichtausbeute von annähernd 60 L/W kann zur Verwendung für Spot-Lichter gruppiert werden, eine LED-Baugruppe mit einer Lichtausbeute von annähernd 63 bis 67 L/W kann zur Verwendung für 25-Grad-Flutlichter gruppiert werden, und dergleichen. In anderen Ausführungen können andere Klassifizierungen oder Kategorisierungen von LED-Baugruppen auf Grundlage der L/W-Lichtausbeute für andere Zielanwendungen verwendet werden.In various embodiments of the present invention, LED packages may be grouped based on the lumens per watt luminous efficacy. For example, in some examples, an integrated LED module / LED assembly with a lumen per watt luminous efficiency (L / W) of 53 to 66 L / W may be grouped for use with 40 degree flood lights, one LED Assembly with a luminous efficacy of approximately 60 L / W can be grouped for use with spot lights, an LED assembly with a luminous efficacy of approximately 63 to 67 L / W can be grouped for use for 25 degree flood lights, and the like. In other embodiments, other classifications or categorizations of LED assemblies based on L / W light output may be used for other target applications.

In einigen Ausführungsformen weist die integrierte LED-Baugruppe/das integrierte LED-Modul 220 wie nachfolgend erläutert typischerweise 36 in einer Reihe, in parallelen Reihen (z. B. drei parallele Ketten von 12 LEDs in Reihen) oder dergleichen angeordnete LEDs auf. Bei anderen Ausführungsformen kann jedwede Anzahl von LEDs verwendet werden, z. B. 1, 10, 16 oder dergleichen. Bei anderen Ausführungsformen können die LEDs elektrisch in anderer Weise gekoppelt sein, z. B. alle in Reihen oder dergleichen. Weitere Details zu derartigen LED-Baugruppen werden in den Patentanmeldungen bereitgestellt, die oben durch Querverweis in den vorliegenden Gegenstand einbezogen wurden.In some embodiments, the integrated LED package has the integrated LED module 220 As discussed below, typically 36 in series, LEDs arranged in parallel rows (eg, three parallel strings of 12 LEDs in rows) or the like. In other embodiments, any number of LEDs may be used, e.g. B. 1, 10, 16 or the like. In other embodiments, the LEDs may be electrically coupled in other ways, e.g. B. all in rows or the like. Further details of such LED assemblies are provided in the patent applications incorporated by reference herein above.

Der angestrebte Energieverbrauch für LED-Baugruppen beträgt bei verschiedenen Ausführungsformen weniger als 13 Watt. Dies liegt deutlich unter dem typischen Energieverbrauch von MR-16-Lichtern auf Halogenbasis (50 Watt). Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können demnach der Helligkeit oder Intensität von MR-16-Lichtern auf Halogenbasis entsprechen, verbrauchen jedoch weniger als 20% der Energie.The desired energy consumption for LED assemblies is less than 13 watts in various embodiments. This is well below the typical power consumption of halogen-based MR-16 lights (50 watts). Thus, embodiments of the present invention may correspond to the brightness or intensity of halogen-based MR-16 lights, but consume less than 20% of the energy.

Die LED-Baugruppe 220 ist bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung direkt an dem Kühlkörper 230 befestigt. Wie nachfolgend erläutert, weist die LED-Baugruppe 220 typischerweise ein flaches Substrat wie Silicium oder dergleichen auf. Es ist bei verschiedenen Ausführungsformen vorgesehen, dass eine Betriebstemperatur der LED-Baugruppe 220 in der Größenordnung von 125 bis 140°C liegen kann. Das Siliciumsubstrat wird dann unter Verwendung von Epoxid mit hoher Wärmeleitfähigkeit (z. B. Wärmeleitfähigkeit ~96 W/mK) an dem Kühlkörper befestigt. Bei einigen Ausführungsformen kann ein thermoplastisches/duroplastisches Epoxid verwendet werden, wie TS-369, TS-3332-LD oder dergleichen, erhältlich von Tanaka Kikinzoku Kogyo K. K. Es können auch andere Epoxide verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen werden im Übrigen keine Schrauben verwendet, um die LED-Baugruppe an dem Kühlkörper anzubringen, es können bei anderen Ausführungsformen jedoch auch Schrauben oder andere Befestigungsmittel verwendet werden.The LED assembly 220 is directly on the heat sink in various embodiments of the present invention 230 attached. As explained below, the LED assembly 220 typically a flat substrate such as silicon or the like. It is provided in various embodiments that an operating temperature of the LED assembly 220 may be on the order of 125 to 140 ° C. The silicon substrate is then attached to the heat sink using high thermal conductivity epoxy (eg, thermal conductivity ~ 96 W / mK). In some embodiments, a thermoplastic / thermoset epoxy may be used, such as TS-369, TS-3332-LD, or the like, available from Tanaka Kikinzoku Kogyo KK Other epoxies may be used. Incidentally, in some embodiments, screws are not used to attach the LED package to the heat sink, but screws or other fasteners may be used in other embodiments.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Kühlkörper 230 aus einem Material mit niedrigem Wärmewiderstand/hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sein. Der Kühlkörper 230 kann bei einigen Ausführungsformen aus einer dotierten 6061-T6-Aluminiumlegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit k = 167 W/mK und einem thermischen Emissionsgrad e = 0,7 gebildet werden. Bei anderen Ausführungsformen können andere Materialien verwendet werden, wie 6063-T6- oder 1050-Aluminiumlegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit k = 225 W/mK und einem thermischen Emissionsgrad e = 0,9. In anderen Ausführungsformen können noch andere Legierungen verwendet werden, wie AL 1100 oder dergleichen. Es können auch zusätzliche Beschichtungen hinzugefügt werden, um den thermischen Emissionsgrad zu erhöhen, beispielsweise kann Farbe, die von ZYP Coatings, Inc. bereitgestellt wird und CR2O3 oder CeO2 einsetzt, einen thermischen Emissionsgrad von e = 0,9 liefern; Beschichtungen, die von Materials Technologies Corporation unter dem Handelsnamen DuraconTM angeboten werden, können einen thermischen Emissionsgrad e > 0,98 liefern, und dergleichen. Der Kühlkörper 230 kann in anderen Ausführungsformen andere Metalle einschließen, wie Kupfer oder dergleichen.In various embodiments, the heat sink may 230 be formed of a material with low thermal resistance / high thermal conductivity. The heat sink 230 In some embodiments, it may be formed of a doped 6061-T6 aluminum alloy having a thermal conductivity k = 167 W / mK and a thermal emissivity e = 0.7. In other embodiments, other materials may be used, such as 6063-T6 or 1050 aluminum alloy having a thermal conductivity k = 225 W / mK and a thermal emissivity e = 0.9. In other embodiments, other alloys may be used, such as AL 1100 or the like. Additional coatings can also be added to increase the thermal emissivity; for example, paint provided by ZYP Coatings, Inc. employing CR2O3 or CeO2 can provide a thermal emissivity of e = 0.9; Coatings offered by Materials Technologies Corporation under the trade name Duracon ™ can provide a thermal emissivity e> 0.98, and the like. The heat sink 230 For example, in other embodiments, other metals may be included, such as copper or the like.

In einigen Beispielen ist bei einer Umgebungstemperatur von 50°C und bei freier natürlicher Konvektion gemessen worden, dass der Kühlkörper 230 einen Wärmewiderstand von ungefähr 8,5°C/Watt aufweist, und es ist gemessen worden, dass der Kühlkörper 290 einen Wärmewiderstand von annähernd 7,5°C/Watt aufweist. Es wird angenommen, dass mit weiteren Entwicklungen und Tests ein Wärmewiderstand von nur 6,6°C/Watt bei anderen Ausführungsformen erreichbar ist. Es wird angenommen, dass ein Fachmann im Lichte der vorliegenden Patentoffenbarung in der Lage sein wird, sich andere Materialien mit anderen Eigenschaften innerhalb der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorzustellen.In some examples, at an ambient temperature of 50 ° C and with free natural convection, it has been measured that the heat sink 230 has a thermal resistance of about 8.5 ° C / watt, and it has been measured that the heat sink 290 has a thermal resistance of approximately 7.5 ° C / Watt. It is believed that with further developments and tests, a thermal resistance of only 6.6 ° C / watt can be achieved in other embodiments. It is believed that one skilled in the art, in the light of the present patent disclosure, will be able to envision other materials having different properties within embodiments of the present invention.

Bei verschiedenen Ausführungsformen liefern Sockelbaugruppen/-module 240 in 1B eine physische und elektronische GU-5.3-Schnittstelle zu einem Lichtsockel. Ein Hohlraum innerhalb des Sockelmoduls 240 weist, wie anschließend detaillierter beschrieben wird, hoch temperaturbeständige elektronische Schaltkreise auf, die verwendet werden, um das LED-Modul 220 anzusteuern. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird eine Eingangsspannung von 12 VAC für die Lampen durch die LED-Antriebsschaltkreise in 120 VAC, 40 VAC oder andere Spannungen umgewandelt. Die Versorgungsspannung kann in Abhängigkeit von der jeweiligen gewünschten LED-Konfiguration (z. B. in Reihen, parallel/in Reihen, usw.) festgelegt werden.In various embodiments, socket assemblies / modules provide 240 in 1B a physical and electronic GU-5.3 interface to a light socket. A cavity within the socket module 240 As will be described in more detail below, high temperature resistant electronic circuits used to power the LED module 220 head for. In various embodiments, an input voltage of 12 VAC for the lamps is converted by the LED driver circuits into 120 VAC, 40 VAC, or other voltages. The supply voltage can be set depending on the respective desired LED configuration (eg in rows, parallel / in rows, etc.).

Die Umhüllung der Sockelbaugruppe 240 kann aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein und kann aus einer Legierung ähnlich derjenigen, die für Kühlkörper 230 und/oder Kühlkörper 290 eingesetzt wird, gebildet sein. Bei einem Beispiel kann eine Legierung wie AL 1100 verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen können Hochtemperaturkunststoffmaterialien verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Sockelbaugruppe 240 einstückig mit dem Kühlkörper 230 gebildet werden, statt diese als separate Baugruppen auszubilden.The envelope of the socket assembly 240 may be formed of an aluminum alloy and may be made of an alloy similar to that used for heat sinks 230 and / or heat sink 290 is used, be formed. In one example, an alloy such as AL 1100 may be used. at In other embodiments, high temperature plastic materials may be used. In some embodiments of the present invention, the socket assembly 240 integral with the heat sink 230 be formed, instead of forming them as separate assemblies.

Wie in 1B illustriert ist, steht ein Abschnitt der LED-Baugruppe 220 (Siliciumsubstrat der LED-Vorrichtung) in einer Vertiefung innerhalb des Kühlkörpers 230 in Kontakt mit dem Kühlkörper 230. Ein weiterer Abschnitt der LED-Baugruppe 220 (der die LED-Antriebsschaltkreise enthält) ist zudem abwärts gebogen und in einen inneren Hohlraum des Sockelmoduls 240 eingeführt.As in 1B is illustrated, is a section of the LED assembly 220 (Silicon substrate of the LED device) in a recess within the heat sink 230 in contact with the heat sink 230 , Another section of the LED assembly 220 (which contains the LED drive circuits) is also bent down and into an inner cavity of the socket module 240 introduced.

Um eine Übertragung der Wärme von den LED-Ansteuerschaltkreisen auf die Umhüllung der Sockelbaugruppen und von Wärme von dem Siliciumsubstrat der LED-Vorrichtung zu erleichtern, wird in verschiedenen Ausführungsformen eine Vergussmasse bereitgestellt. Die Vergussmasse kann in einem Einzelschritt auf den inneren Hohlraum der Sockelbaugruppe 240 und die Vertiefung innerhalb von dem Kühlkörper 230 aufgebracht werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine nachgiebige Vergussmasse verwendet werden, wie Omegabond® 200, erhältlich von Omega Engineering, Inc., oder 50-1225 von Epoxies, Etc. In anderen Ausführungsformen können andere Typen von Wärmeübertragungsmaterialien verwendet werden.In order to facilitate transfer of heat from the LED drive circuitry to the enclosure of the pedestal assemblies and heat from the silicon substrate of the LED device, a potting compound is provided in various embodiments. The potting compound can in a single step on the inner cavity of the socket assembly 240 and the recess within the heat sink 230 be applied. In various embodiments, a flexible sealing compound can be used, such as Omega Bond ® 200, available from Omega Engineering, Inc. or 50-1225 from Epoxies, Etc. In other embodiments, other types of heat transfer materials may be used.

2A–B illustrieren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer zeigt 2A zeigt eine Unterbaugruppe eines LED-Gehäuses (LED-Moduls) gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Genauer werden eine Vielzahl von LEDs 300 auf einem Siliciumsubstrat 310 angeordnet illustriert. Es ist in einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass die Vielzahl von LEDs 300 in Reihe angeschlossen und durch eine Spannungsquelle von annähernd 120 Volt AC (VAC) mit Energie versorgt werden. Um für jede LED 300 einen ausreichenden Spannungsabfall (z. B. 3 bis 4 Volt) zu ermöglichen, ist bei verschiedenen Ausführungsformen die Verwendung von 30 bis 40 LEDs vorgesehen. Bei bestimmten Ausführungsformen sind 37 bis 39 LEDs in Reihe gekoppelt. Die LEDs 300 werden bei anderen Ausführungsformen in parallelen Reihen angeschlossen und über eine Spannungsquelle von annähernd 40 VAC mit Energie versorgt. Die Vielzahl von LEDs 300 schließt beispielsweise 36 in drei Gruppen angeordnete LEDs ein, die jeweils 12 in Reihe gekoppelte LEDs aufweisen. Jede Gruppe ist somit parallel zu der Spannungsquelle (40 VAC) gekoppelt, die durch die LED-Ansteuerschaltkreise bereitgestellt wird, so dass für jede LED 300 ein ausreichender Spannungsabfall (z. B. 3 bis 4 Volt) erreicht wird. Bei anderen Ausführungsformen sind andere Betriebsspannungen vorgesehen, und es sind auch andere Anordnungen von LEDs 300 vorgesehen. 2A -B illustrate an embodiment of the present invention. Exactly shows 2A shows a subassembly of an LED housing (LED module) according to various embodiments. More precise are a variety of LEDs 300 on a silicon substrate 310 arranged illustrated. It is provided in some embodiments that the plurality of LEDs 300 connected in series and powered by a voltage source of approximately 120 volts AC (VAC). Order for each LED 300 To allow sufficient voltage drop (eg, 3 to 4 volts), various embodiments provide for the use of 30 to 40 LEDs. In certain embodiments, 37 to 39 LEDs are coupled in series. The LEDs 300 in other embodiments are connected in parallel rows and powered by a voltage source of approximately 40 VAC. The variety of LEDs 300 includes, for example, 36 LEDs arranged in three groups, each having 12 LEDs coupled in series. Each group is thus coupled in parallel with the voltage source (40 VAC) provided by the LED driver circuits, so that for each LED 300 a sufficient voltage drop (eg 3 to 4 volts) is achieved. In other embodiments, other operating voltages are provided, and there are other arrangements of LEDs 300 intended.

Die LEDs 300 sind bei verschiedenen Ausführungsformen auf einem Siliciumsubstrat 310 oder anderem wärmeleitfähigem Substrat montiert. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine dünne, elektrisch isolierende Schicht und/oder reflektierende Schicht die LEDs 300 und das Siliciumsubstrat 310 trennen. Von den LEDs 300 produzierte Wärme wird typischerweise über ein wärmeleitfähiges Epoxid, wie bereits erörtert, auf das Siliciumsubstrat 310 und einen Kühlkörper übertragen.The LEDs 300 in various embodiments are on a silicon substrate 310 or other thermally conductive substrate. In various embodiments, a thin, electrically insulating layer and / or reflective layer may be the LEDs 300 and the silicon substrate 310 separate. From the LEDs 300 Heat produced is typically applied to the silicon substrate via a thermally conductive epoxy, as previously discussed 310 and transmit a heat sink.

Das Siliciuimsubstrat hat bei verschiedenen Ausführungsformen eine Größe von annähernd 5,7 mm × 5,7 mm und hat eine Tiefe von annähernd 0,6 μm. Die Abmessungen können gemäß den jeweiligen Beleuchtungsanforderungen variieren. Für geringere Helligkeitsintensität können beispielsweise weniger LEDs auf dem Substrat montiert werden, weshalb die Größe des Substrats abnehmen kann. Bei anderen Ausführungsformen können andere Substratmaterialien verwendet werden, und es können auch andere Formen und Größen verwendet werden.The silicon substrate, in various embodiments, has a size of approximately 5.7 mm × 5.7 mm and has a depth of approximately 0.6 μm. The dimensions may vary according to the lighting requirements. For lower brightness intensity, for example, fewer LEDs can be mounted on the substrate, which is why the size of the substrate can decrease. In other embodiments, other substrate materials may be used, and other shapes and sizes may be used.

Wie in 2A gezeigt ist, ist ein Silikonring 315 um die LEDs 300 herum angeordnet, um eine schachtartige Struktur zu definieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist innerhalb der Schachtstruktur ein leuchtstoffhaltiges Material angeordnet. Die LEDs 300 geben bei Betrieb ein bläuliches Licht, ein violettes oder ein UV-Licht ab. Das leuchtstoffhaltige Material wiederum wird durch das abgegebene blaue/UV-Licht angeregt und emittiert ein weißes Licht. Weitere Details von Ausführungsformen von einer Vielzahl von LEDs 300 und Substrat 310 sind in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung beschrieben, die bereits durch Querverweis aufgenommen und auf die bereits verwiesen wurde.As in 2A shown is a silicone ring 315 around the LEDs 300 arranged around to define a shaft-like structure. In various embodiments, a phosphor-containing material is disposed within the well structure. The LEDs 300 give off a bluish light, a violet or a UV light when in use. The phosphor-containing material in turn is excited by the emitted blue / UV light and emits a white light. Further details of embodiments of a variety of LEDs 300 and substrate 310 are described in the co-pending application already incorporated by reference and already referred to.

Wie in 2A dargestellt ist, kann eine Anzahl von Anschlusskontakten (bond pads) 320 auf der Oberseite von Substrat 310 bereitgestellt werden (z. B. 2 bis 4 Anschlusskontakte). Dann kann über dem Siliciumsubstrat 310 eine übliche Lötschicht (z. B. 96,5% Zinn und 5,5% Gold) angeordnet werden, so dass eine oder mehrere Lötkugeln 330 darauf gebildet werden. Bei den in 2A illustrierten Ausführungsformen werden vier Anschlusskontakte 320 bereitgestellt, einer an jeder Ecke, zwei für jeden Stromversorgungsanschluss. Bei anderen Ausführungsformen werden möglicherweise nur zwei Anschlusskontakte verwendet, einer für jeden Wechselspannungs-Stromversorgungsanschluss.As in 2A is shown, a number of connection pads (bond pads) 320 on top of substrate 310 be provided (eg 2 to 4 connection contacts). Then can over the silicon substrate 310 a conventional solder layer (e.g., 96.5% tin and 5.5% gold) may be placed so that one or more solder balls 330 be formed on it. At the in 2A Illustrated embodiments become four terminals 320 provided, one at each corner, two for each power supply connection. Other embodiments may use only two connectors, one for each AC power connector.

In 2A ist eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) 340 dargestellt. Die FPC 340 kann bei verschiedenen Ausführungsformen ein flexibles Substratmaterial aufweisen, wie ein Polyimid, wie KaptonTM von DuPont oder dergleichen. Die FPC 340 kann, wie dargestellt, eine Reihe von Anschlusskontakten 350 zum Bonden an Siliciumsubstrat 310 und Anschlusskontakte 360 zur Kopplung an die hohe Versorgungsspannung (z. B. 120 VAC, 40 VAC usw.) aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist zudem eine Öffnung 370 bereitgestellt, durch die LEDs 300 hindurch leuchten. Die Öffnung 370 kann bei einigen Ausführungsformen eine geschlossene Form sein, z. B. Kreis, Rechteck usw., bei anderen Ausführungsformen kann die Öffnung 370 jedoch eine offene Form sein, z. B. ähnlich einer Stimmgabel.In 2A is a flexible printed circuit (FPC) 340 shown. The FPC 340 For example, in various embodiments, it may include a flexible substrate material, such as a polyimide, such as Kapton ™ from DuPont or the like. The FPC 340 can, as shown, a number of connection contacts 350 for bonding to silicon substrate 310 and connection contacts 360 for coupling to the high supply voltage (eg 120 VAC, 40 VAC, etc.). In some embodiments, there is also an opening 370 provided by the LEDs 300 shine through. The opening 370 may be a closed form in some embodiments, e.g. As circle, rectangle, etc., in other embodiments, the opening 370 however, be an open form, e.g. B. similar to a tuning fork.

In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Formen und Größen für die FPC 340 vorgesehen. Wie in 2A dargestellt ist, können auf der FPC 340 beispielsweise eine Reihe von Ausschnitten 380 ausgebildet sein, um die Auswirkung von Expansion und Kontraktion der FPC 340 gegen das Substrat 310 zu reduzieren. Es können als weiteres Beispiel eine unterschiedliche Anzahl von Anschlusskontakten 350 bereitgestellt werden, wie zwei Anschlusskontakte. Als weiteres Beispiel kann die FPC 340 bogenförmig sein, und die Öffnung 370 ist möglicherweise kein durchgängiges Loch. Bei anderen Ausführungsformen sind andere Formen und Größen der FPC 340 im Lichte der vorliegenden Patentoffenbarung vorgesehen.In various embodiments of the present invention, various shapes and sizes are for the FPC 340 intended. As in 2A can be shown on the FPC 340 for example, a series of cutouts 380 be educated to the effect of expansion and contraction of the FPC 340 against the substrate 310 to reduce. As another example, there may be a different number of terminals 350 be provided, such as two terminals. As another example, the FPC 340 be arcuate, and the opening 370 may not be a continuous hole. In other embodiments, other shapes and sizes are FPC 340 in the light of the present patent disclosure.

Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Siliciumsubstrat 310 an einen ersten Abschnitt der FPC 340 angebracht. Wie in 2A und B gezeigt ist, erstreckt sich die FPC 340 zu einem zweiten Abschnitt, an den die elektronischen Ansteuerkomponenten angebracht sind. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich die Seite des FPC 340, an der das Siliciumsubstrat 310 angebracht ist, auf der gleichen Seite wie diejenige, an der auch die elektronischen Ansteuerkomponenten angebracht sind.In various embodiments, the silicon substrate is 310 to a first section of the FPC 340 appropriate. As in 2A and B, the FPC extends 340 to a second section to which the electronic drive components are attached. In some embodiments, the side of the FPC is located 340 at the silicon substrate 310 is attached, on the same side as the one to which the electronic Ansteuerkomponenten are attached.

In 2B ist das Substrat 310 mittles Lötkugeln 330 an dem FPC 340 angebracht, bei üblicher Anordnung vom Flip-Chip-Typ an die Oberseite des Siliciums. Indem der elektrische Anschluss an der Oberseite des Siliciums vorgenommen wird, ist er von der Wärmeübertragungsoberfläche des Siliciums elektrisch isoliert. Dadurch kann die gesamte Unterseite des Siliciumsubstrats 310 Wärme an den Kühlkörper übertragen. Dies ermöglicht darüber hinaus das direkte Befestigen der LED an den Kühlkörper, um die Wärmeübertragung zu maximieren, anstelle eines PCB-Materials, welches die Wärmeübertragung in der Regel blockiert. Wie zu sehen ist, sind die LEDs 300 bei dieser Konfiguration so angeordnet, dass sie durch die Öffnung 370 Licht emittieren. Die oben erörterte Vergussmasse wird bei verschiedenen Ausführungsformen auch verwendet, um als Unterfüllverfahren oder dergleichen zu dienen, um den Raum 380 zwischen Substrat 310 und FPC 340 zu versiegeln.In 2 B is the substrate 310 with solder balls 330 at the FPC 340 attached, with conventional arrangement of the flip-chip type to the top of the silicon. By making electrical connection to the top of the silicon, it is electrically isolated from the heat transfer surface of the silicon. This allows the entire bottom of the silicon substrate 310 Transfer heat to the heat sink. This also allows for direct attachment of the LED to the heat sink to maximize heat transfer, rather than a PCB material that typically blocks heat transfer. As you can see, the LEDs are on 300 in this configuration, arranged so that they pass through the opening 370 Emit light. The potting compound discussed above is also used in various embodiments to serve as underfill method or the like to the space 380 between substrate 310 and FPC 340 to seal.

Nachdem die elektronischen Ansteuervorrichtungen und das Siliciumsubstrat 310 an dime FPC 340 befestigt wurden, wird die Unterbaugruppe oder das Modul 220 des LED-Gehäuses zusammengebaut. Diese LED-Module können dann in verschiedenen Ausführungsformen individuell auf eine ordnungsgemäße Funktion getestet werden.After the electronic drivers and the silicon substrate 310 on dime FPC 340 the subassembly or module becomes attached 220 of the LED housing assembled. These LED modules can then be individually tested for proper operation in various embodiments.

3 illustriert ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Einige der separaten Herstellungsverfahren können bei verschiedenen Ausführungsformen parallel oder in Reihe stattfinden. Es kann zur Erläuterung auf Merkmale in vorherigen. Figuren verwiesen werden. 3 11 illustrates a flowchart of a manufacturing method according to embodiments of the present invention. Some of the separate manufacturing methods may take place in parallel or in series in various embodiments. It can be explained on features in previous. Figures are referenced.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das folgende Verfahren durchgeführt werden, um eine LED-Baugruppe/ein LED-Modul zu bilden. Anfangs wird eine Vielzahl von LEDs 300 auf einem elektrisch isolierten Siliciumsubstrat 310 bereitgestellt und verdrahtet, Schritt 400. Wie in 2A dargestellt ist, wird auf dem Siliciumsubstrat 310 ein Silicondamm 315 platziert, um einen Schacht zu definieren, der dann mit einem leuchtstoffhaltigen Material gefüllt wird, Schritt 410. Als nächstes wird das Siliciumsubstrat 310 an eine flexible gedruckte Schaltung 340 befestigt, Schritt 420. Wie zuvor offenbart wurde, können bei verschiedenen Ausführungsformen eine Lötkugel und Flip-Chip-Löten (z. B. 330) für den Lötprozess verwendet werden.In various embodiments, the following method may be performed to form an LED package / module. Initially, a variety of LEDs 300 on an electrically isolated silicon substrate 310 deployed and wired, step 400 , As in 2A is shown on the silicon substrate 310 a silicone dam 315 placed to define a well, which is then filled with a phosphor-containing material, step 410 , Next, the silicon substrate 310 to a flexible printed circuit 340 attached, step 420 , As previously disclosed, in various embodiments, a solder ball and flip-chip soldering (e.g. 330 ) can be used for the soldering process.

Danach kann eine Vielzahl elektronischer Ansteuerschaltkreisvorrichtungen und Kontakte an die flexible gedruckte Schaltung 340 gelötet werden, Schritt 430. Die Kontakte dienen zur Aufnahme einer Ansteuerspannung von annähernd 12 VAC. Wie bereits erörtert wurde, sind im Unterschied zu MR-16-Glühbirnen des aktuellen Stands der Technik die elektronischen Schaltkreisvorrichtungen bei verschiedenen Ausführungsformen fähig zu nachhaltigem Hochtemperaturbetrieb, z. B. 120°C.Thereafter, a plurality of electronic drive circuit devices and contacts to the flexible printed circuit 340 be soldered, step 430 , The contacts serve to receive a drive voltage of approximately 12 VAC. As discussed earlier, unlike MR-16 light bulbs of the current state of the art, the electronic circuit devices in various embodiments are capable of sustained high temperature operation, e.g. B. 120 ° C.

Der zweite Abschnitt der flexiblen gedruckten Schaltung, der den elektronischen Ansteuerschaltkreis aufweist, wird bei verschiedenen Ausführungsformen in den Kühlkörper und in den inneren Hohlraum des Sockelmoduls eingesetzt, Schritt 440. Wie dargestellt ist, wird der erste Abschnitt der flexiblen gedruckten Schaltung dann um annähernd 90 Grad gebogen, so dass sich das Siliciumsubstrat neben der Vertiefung des Kühlkörpers befindet. Die Rückseite des Siliciumsubstrats wird dann innerhalb der Vertiefung des Kühlkörpers mit einem Epoxid oder dergleichen an den Kühlkörper befestigt, Schritt 450. Anschließend wird ein Vergussmaterial verwendet, um den Luftraum innerhalb des Sockelmoduls zu füllen und als Unterfüllmasse für das Siliciumsubstrat zu dienen, Schritt 460.The second portion of the flexible printed circuit having the electronic drive circuit is used in various embodiments in the heat sink and in the inner cavity of the base module, step 440 , As shown, the first portion of the flexible printed circuit is then bent approximately 90 degrees so that the silicon substrate is adjacent to the recess of the heat sink. The back side of the silicon substrate is then secured to the heat sink within the recess of the heat sink with an epoxy or the like, step 450 , Subsequently, a potting material is used to fill the air space within the base module and serve as underfill mass for the silicon substrate, step 460 ,

Es kann anschließend eine Linse an dem Kühlkörper befestigt werden, Schritt 470, und die LED-Lichtquelle kann dann auf ordnungsgemäße Funktion getestet werden, Schritt 480.A lens may then be attached to the heat sink, step 470 and the LED light source can then be tested for proper function, step 480 ,

4 illustriert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer stellt 4 eine Seitenansicht einer flexiblen gedruckten Schaltung 500 dar. Eine Oberseite von Siliciumsubstrat 510 einschließlich der Licht emittierenden Elemente ist bei verschiedenen Ausführungsformen innerhalb eines ersten Bereichs an eine Unterseite der FPC 500 befestigt gezeigt. Elektronische Ansteuerschaltkreise 520 und elektrische Anschlüsse 530 sind zudem auch an die Unterseite von FPC 500 an einem zweiten Bereich befestigt gezeigt. Das FPC ist bei verschiedenen Ausführungsformen typischerweise zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich isolierend. 4 illustrates an embodiment of the present invention. More precisely 4 a side view of a flexible printed circuit 500 A top of silicon substrate 510 including the light-emitting elements is, in various embodiments, within a first region to an underside of the FPC 500 shown attached. Electronic control circuits 520 and electrical connections 530 are also on the bottom of FPC 500 shown attached to a second area. The FPC is typically insulating between the first region and the second region in various embodiments.

5A–B illustrieren verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Genauer illustrieren die 5A–B Querschnittansichten von geplanten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 5A -B illustrate various embodiments of the present invention. More precisely illustrate the 5A B are cross-sectional views of planned embodiments of the present invention.

In 5A ist ein Querschnitt einer Ausführungsform einer MR-16-Normformat-kompatiblen LED-Beleuchtungsquelle 600 mit einem GU-5.3-Normformat-kompatiblen Sockel gezeigt, obwohl weitere Normformate vorgesehen sind. Die Beleuchtungsquelle 600 weist bei verschiedenen Ausführungsformen eine Linse 610, eine integrierte LED-Baugruppe/ein integriertes LED-Modul 620, einen Kühlkörper 630 und eine Sockelbaugruppe 640 auf. Die integrierte LED-Baugruppe/das integrierte LED-Modul 620 kann, wie dargestellt, eine oder mehrere Biegungen einschließen. Ein Leerraumbereich 650 ist ebenfalls illustriert, der vorgesehene Luftspaltbereiche zwischen der FPC und dem Kühlkörper 630 sowie der Sockelbaugruppe 640 illustriert.In 5A FIG. 12 is a cross-section of one embodiment of an MR-16 standard format compatible LED illumination source. FIG 600 shown with a GU-5.3 standard format compatible socket, although other standard formats are provided. The illumination source 600 has a lens in various embodiments 610 , an integrated LED module / integrated LED module 620 , a heat sink 630 and a socket assembly 640 on. The integrated LED module / the integrated LED module 620 may include one or more bends as shown. A white space area 650 is also illustrated, the intended air gap areas between the FPC and the heat sink 630 and the socket assembly 640 illustrated.

Die Beleuchtungsquelle 600 repräsentiert bei verschiedenen Ausführungsformen eine Konfiguration einer LED-Lichtquelle mit einer Kombination von Leistungscharakteristika, die zuvor mit LED-Lichtquellen nicht erreichbar gewesen sind. Insbesondere bei einer Spot-Lichtkonfiguration, wie sie in 5A dargestellt ist, ist die Lichtquelle durch einen hochkonzentrierten Spot-Strahl charakterisiert: FWHM-Abstrahlwinkel von annähernd 9,8° mit einem Feldwinkel von annähernd 13,3° und einem vollen Abschirmwinkel von annähernd 31,4°. Die Lichtquelle ist zudem durch eine hohe Maximalintensität charakterisiert: Lichtstärke (Mittelstrahl) (CBCP) 24,60 Cd/LPKG mit 81,9% Lumeneffizienz.The illumination source 600 In various embodiments, a configuration of an LED light source having a combination of performance characteristics not heretofore achievable with LED light sources. In particular, in a spot light configuration, as in 5A is illustrated, the light source is characterized by a highly concentrated spot beam: FWHM beam angle of approximately 9.8 ° with a field angle of approximately 13.3 ° and a full shield angle of approximately 31.4 °. The light source is also characterized by a high maximum intensity: light intensity (center beam) (CBCP) 24.60 Cd / LPKG with 81.9% lumen efficiency.

Im Querschnitt in 5B ist der Luftspaltbereich 650 mit Vergussmaterial 660 gefüllt dargestellt. Das Vergussmaterial 660 wird, wie bereits erörtert wurde, verwendet, um den Hohlraum innerhalb der Sockelbaugruppe 640 um den zweiten Abschnitt der integrierten LED-Baugruppe 620 herum zu füllen, und um die Vertiefung innerhalb des Kühlkörpers 630 zu füllen, wo das LED-Siliciumsubstrat in Kontakt mit dem Kühlkörper 630 ist. Das gesamte Vergussmaterial 660 wird bei verschiedenen Ausführungsformen in einem einzigen Schritt aufgebracht.In cross section in 5B is the air gap area 650 with potting material 660 filled shown. The potting material 660 As previously discussed, it is used to define the cavity within the socket assembly 640 around the second section of the integrated LED assembly 620 to fill around, and around the depression inside the heat sink 630 to fill where the LED silicon substrate in contact with the heat sink 630 is. The entire potting material 660 is applied in a single step in various embodiments.

Ein Durchschnittsfachmann kann sich nach Lesen dieser Offenbarung weitere Ausführungsformen vorstellen. Kombinationen oder Unterkombinationen der oben offenbarten Erfindung können bei anderen Ausführungsformen vorteilhaft vorgenommen werden. Die Blockdiagramme der Architektur und die Flussdiagramme sind zum leichteren Verständnis gruppiert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Kombinationen von Blöcken, Hinzufügen neuer Blöcke, andere Anordnung von Blöcken und dergleichen in alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.One of ordinary skill in the art may envision further embodiments after reading this disclosure. Combinations or subcombinations of the invention disclosed above may be advantageously made in other embodiments. The architecture block diagrams and flowcharts are grouped for ease of understanding. It should be understood, however, that combinations of blocks, addition of new blocks, different arrangement of blocks and the like are contemplated in alternative embodiments of the present invention.

Die Beschreibung und Zeichnungen sind daher in illustrierender und nicht in einschränkender Weise zu verstehen. Es ist jedoch offensichtlich, dass daran verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der allgemeineren Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.The description and drawings are therefore to be understood in an illustrative and not in a limiting sense. It will, however, be evident that various modifications and changes may be made thereto without departing from the broader spirit and scope of the invention.

Claims (20)

Lichtquelle, umfassend: einen Kühlkörper, die einen Montagebereich umfasst, und eine Vielzahl wärmeableitender Lamellen; ein an den Kühlkörper gekoppeltes Sockelgehäuse, wobei das Sockelgehäuse einen inneren Hohlraum aufweist, und ein integriertes Beleuchtungsmodul, das an den Kühlkörper und das Sockelgehäuse gekoppelt ist, wobei das integrierte Beleuchtungsmodul umfasst: eine gedruckte Schaltungsplatine; eine Licht emittierende Quelle, die auf einer Oberseite eines Substrats gebildet ist, wobei die Oberseite des Substrats an eine erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb eines ersten lateralen Bereichs der gedruckten Schaltungsplatine gekoppelt ist; und eine elektronische Ansteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Licht emittierende Quelle mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die elektronische Ansteuerschaltung an die erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb eines zweiten lateralen Bereichs der gedruckten Schaltungsplatine gekoppelt ist, und wobei eine Unterseite des Substrats thermisch an den Montagebereich des Kühlkörpers gekoppelt ist, und wobei der zweite laterale Bereich des integrierten Beleuchtungsmoduls sich innerhalb des inneren Hohlraums des Sockelgehäuses befindet.A light source comprising: a heat sink comprising a mounting area and a plurality of heat dissipating fins; a socket housing coupled to the heat sink, the socket housing having an interior cavity, and an integrated lighting module coupled to the heat sink and the socket housing, the integrated lighting module comprising: a printed circuit board; a light emitting source formed on an upper surface of a substrate, the upper surface of the substrate being coupled to a first surface of the printed circuit board within a first lateral region of the printed circuit board; and an electronic drive circuit configured to supply electrical energy to the light emitting source, the electronic drive circuit being coupled to the first surface of the printed circuit board within a second lateral area of the printed circuit board, and wherein a bottom surface of the substrate is thermally connected coupled to the mounting area of the heat sink, and wherein the second lateral region of the integrated lighting module is located within the inner cavity of the base housing. Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die Unterseite des Substrats über ein wärmeleitfähiges Epoxid thermisch an den Montagebereich gekoppelt ist, und wobei der Kühlkörper Aluminium oder Kupfer umfasst.Light source according to claim 1, wherein the underside of the substrate is thermally coupled via a thermally conductive epoxy to the mounting area, and wherein the heat sink comprises aluminum or copper. Lichtquelle nach Anspruch 1, die ferner eine Vergussmasse umfasst, wobei die Vergussmasse innerhalb des Montagebereichs in Kontakt mit dem ersten lateralen Bereich der gedruckten Schaltungsplatine angeordnet ist und innerhalb des inneren Hohlraums in Kontakt mit dem zweiten lateralen Bereich der gedruckten Schaltungsplatine angeordnet ist, wobei die Vergussmasse so ausgebildet ist, dass sie aus dem integrierten Beleuchtungsmodul generierte Wärme an den Kühlkörper und das Sockelgehäuse leitet.The light source of claim 1, further comprising a potting compound, wherein the potting compound is disposed within the mounting area in contact with the first lateral area of the printed circuit board and disposed within the interior cavity in contact with the second lateral area of the printed circuit board, the potting compound is configured to conduct heat generated from the integrated lighting module to the heat sink and the socket housing. Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die elektronische Ansteuerschaltung ausgebildet ist, um Wechselspannung zu erhalten, und ausgebildet ist, um in Folge auf die Wechselspannung die Licht emittierende Quelle mit elektrischer Energie zu versorgen, und wobei die elektronische Ansteuerschaltung mindestens einen Widerstand, mindestens einen Kondensator, mindestens einen integrierten Schaltkreis und mindestens eine Schaltkomponente umfasst.Light source according to claim 1, wherein the electronic drive circuit is configured to receive AC voltage and configured to supply electrical energy to the light-emitting source in response to the AC voltage, and wherein the electronic drive circuit comprises at least one resistor, at least one capacitor, at least one integrated circuit and at least one switching component. Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die gedruckte Schaltungsplatine eine flexible gedruckte Schaltungsplatine umfasst, die Polyimid umfasst.The light source of claim 1, wherein the printed circuit board comprises a flexible printed circuit board comprising polyimide. Lichtquelle nach Anspruch 5, wobei der erste laterale Bereich der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine annähernd 90 Grad relativ zu mindestens einem Abschnitt des zweiten lateralen Bereichs der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine orientiert ist.The light source of claim 5, wherein the first lateral region of the flexible printed circuit board is oriented approximately 90 degrees relative to at least a portion of the second lateral region of the flexible printed circuit board. Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Sockelgehäuse einen GU-5.3-Normformat-kompatiblen Sockel umfasst.The light source of claim 1, wherein the socket housing comprises a GU-5.3 standard format compatible socket. Lichtquelle nach Anspruch 4, wobei die gedruckte Schaltungsplatine eine Vielzahl von Stromanschlusskontakten umfasst; wobei die Vielzahl von Stromanschlusskontakten ausgebildet ist, die Wechselspannung von einer externen Versorgung zu erhalten.Light source according to claim 4, wherein the printed circuit board comprises a plurality of power connection contacts; wherein the plurality of power connection contacts is adapted to receive the AC voltage from an external supply. Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die Licht emittierende Quelle eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden umfasst; und wobei der Kühlkörper ein MR-16-kompatibles Normformat aufweist.Light source according to claim 1, wherein the light-emitting source comprises a plurality of light-emitting diodes; and wherein the heat sink has an MR-16 compliant standard format. Lichtquelle nach Anspruch 9, die ferner eine an den Kühlkörper gekoppelte Linse umfasst, wobei die Linse ausgebildet ist, die Lichtabgabe aus der Vielzahl von Licht emittierenden Dioden zu fokussieren.The light source of claim 9, further comprising a lens coupled to the heat sink, wherein the lens is configured to focus the light output from the plurality of light emitting diodes. Verfahren zum Zusammenbauen einer Lichtquelle, umfassend: Erhalten eines Kühlkörpers, der einen Montagebereich umfasst, und eine Vielzahl Wärme ableitender Strukturen; Erhalten eines an den Kühlkörper gekoppelten Sockelgehäuses, wobei das Sockelgehäuse einen inneren Hohlraum aufweist, Erhalten eines integrierten Beleuchtungsmoduls, wobei das integrierte Beleuchtungsmodul eine gedruckte Schaltungsplatine mit einem ersten lateralen Bereich und einem zweiten lateralen Bereich aufweist, wobei eine erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des ersten lateralen Bereichs an eine Oberseite eines Licht emittierenden Quellsubstrats gekoppelt ist, und wobei die erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des zweiten lateralen Bereichs an eine Vielzahl elektronischer Ansteuervorrichtungen gekoppelt ist; Anordnen des zweiten lateralen Bereichs des integrierten Beleuchtungsmoduls innerhalb des inneren Hohlraums des Sockelgehäuses; und Koppeln einer Unterseite des Substrats der Licht emittierenden Quelle an den Montagebereich des Kühlkörpers.A method of assembling a light source comprising: Obtaining a heat sink comprising a mounting area and a plurality of heat dissipating structures; Obtaining a socket housing coupled to the heat sink, the socket housing having an internal cavity, Obtaining an integrated lighting module, the integrated lighting module comprising a printed circuit board having a first lateral area and a second lateral area, wherein a first surface of the printed circuit board is coupled within the first lateral area to an upper surface of a light-emitting source substrate, and wherein the first Surface of the printed circuit board is coupled within the second lateral area to a plurality of electronic drive devices; Arranging the second lateral region of the integrated lighting module within the inner cavity of the base housing; and Coupling an underside of the substrate of the light-emitting source to the mounting region of the heat sink. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Kopplungsschritt das Koppeln der Unterseite des Substrats der Licht emittierenden Quelle an den Montagebereich des Kühlkörpers unter Verwendung von wärmeleitfähigem Epoxid umfasst.The method of claim 11, wherein the coupling step comprises coupling the underside of the substrate of the light emitting source to the mounting area of the heat sink using thermally conductive epoxy. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Anordnen einer wärmeleitfähigen Vergussmasse innerhalb des Montagebereichs, so dass sie sich in Kontakt mit dem ersten lateralen Bereich der gedruckten Schaltungsplatine befindet, und innerhalb des inneren Hohlraums, so dass sie sich in Kontakt mit dem zweiten lateralen Bereich der gedruckten Schaltungsplatine befindet.The method of claim 11, further comprising placing a thermally conductive potting compound within the mounting area so that it is in contact with the first lateral area of the printed circuit board and within the interior cavity so as to be in contact with the second lateral area of the printed circuit board Circuit board is located. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die elektronischen Ansteuervorrichtungen ausgebildet sind, um Wechselspannung zu erhalten, und ausgebildet sind, um die Licht emittierende Quelle infolge der Wechselspannung mit elektrischer Energie zu versorgen, und wobei die elektronischen Ansteuervorrichtungen ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus: einem Widerstand, einem Kondensator, einem integrierten Schaltkreis und einer Schaltkomponente.Method according to claim 11, wherein the electronic driving devices are adapted to receive AC voltage and configured to supply electrical energy to the light-emitting source due to the AC voltage, and wherein the electronic drivers are selected from the group consisting of: a resistor, a capacitor, an integrated circuit, and a switching component. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die gedruckte Schaltungsplatine eine flexible gedruckte Schaltungsplatine umfasst, die Polyimid umfasst.The method of claim 11, wherein the printed circuit board comprises a flexible printed circuit board comprising polyimide. Verfahren nach Anspruch 1, das nach dem Anordnungsschritt ferner ein Biegen des ersten lateralen Bereichs der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine relativ zu mindestens einem Abschnitt des zweiten lateralen Bereichs der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine auf einen Winkel von annähernd 90 Grad umfasst. The method of claim 1 further comprising, after the disposing step, bending the first lateral area of the flexible printed circuit board relative to at least a portion of the second lateral area of the flexible printed circuit board to an angle of approximately 90 degrees. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erhalten des integrierten Beleuchtungsmoduls ferner umfasst: Erhalten der gedruckten Schaltungsplatine; Erhalten des Substrats der Licht emittierenden Quelle; Erhalten der Vielzahl der elektronischen Ansteuervorrichtungen; Koppeln der Oberseite der Licht emittierenden Quelle an die erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des ersten lateralen Bereichs; und Koppeln der Vielzahl von elektronischen Ansteuervorrichtungen an die erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des zweiten lateralen Bereichs.The method of claim 11, wherein obtaining the integrated lighting module further comprises: Obtaining the printed circuit board; Obtaining the substrate of the light-emitting source; Obtaining the plurality of electronic drivers; Coupling the top of the light emitting source to the first surface of the printed circuit board within the first lateral region; and Coupling the plurality of electronic drivers to the first surface of the printed circuit board within the second lateral area. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Koppeln einer Vielzahl von Stromanschlusskontakten an die erste Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des zweiten lateralen Bereichs umfasst, wobei die gedruckte Schaltungsplatine eine Vielzahl von Stromanschlusskontakten umfasst, wobei die Vielzahl von Stromanschlusskontakten ausgebildet sind, die Wechselspannung zu erhalten.The method of claim 17, further comprising coupling a plurality of power connection contacts to the first surface of the printed circuit board within the second lateral area, the printed circuit board comprising a plurality of power connection contacts, wherein the plurality of power connection contacts are configured to receive the AC voltage. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Licht emittierende Quelle eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden umfasst; wobei der Kühlkörper ein MR-16-kompatibles Normformat umfasst, und wobei das Sockelgehäuse einen GU-5.3-Normformat-kompatiblen Sockel umfasst.Method according to claim 11, wherein the light-emitting source comprises a plurality of light-emitting diodes; wherein the heat sink comprises an MR-16 compliant standard format, and the socket housing comprising a GU-5.3 standard format compatible socket. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Erhalten einer Linse, wobei die Linse ausgebildet ist, das von der Licht emittierenden Quelle abgestrahlte Licht umzulenken; und Koppeln der Linse an den Kühlkörper.The method of claim 11, further comprising: Obtaining a lens, wherein the lens is configured to redirect the light emitted by the light-emitting source; and Coupling the lens to the heat sink.
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