專利名稱：用于輻射元件的外殼及其加工方法和輻射元件的制作方法
技術領域：
本專利申請要求德國專利申請10324909.5-33的優先權，在此通過引用加入其公開內容。
本發明涉及一種用于至少兩個輻射元件、尤其是發光二極管(LED)的外殼，其具有一個結構支架和一個反射裝置。
背景技術：
對于用于照明或投影目的的LED陣列經常使用由金屬、陶瓷或半導體制成的結構支架用于LED的裝配和/或散熱。為了實現LED的定向發射，這些LED或者單個或者成組地分別需要一個反射體，它通常由塑料制成，其中每個組具有多個LED。
在圖1中示例地示出一個這樣的由現有技術已知的結構。在那里所示的輻射元件示例地具有兩個LED芯片9，它們相互間隔地設置在一個結構支架1上。這個支架如上所述通常由金屬、陶瓷或半導體制成。為了對從LED芯片9發出的射線定向設有一個反射裝置2，它直接結合到結構支架1上，例如通過粘接實現連接。所述反射裝置2具有兩個反射體3，其中分別將一個LED芯片9平放在一個反射體3里面。所述反射裝置2具有與結構支架1基本相同的膨脹量，由此在這兩個元件之間實現一個大面積的連接。
因為所述反射裝置與結構支架不同，通常由塑料制成，它能夠以簡單的方法通過噴注過程得到所期望的形狀，這就存在著在兩種材料之間的大面積連接，這兩種材料具有非常不同的熱膨脹系數。在輻射元件運行中出現的溫度范圍中由于結構支架1與反射裝置2的不同膨脹可能產生一個尤其是在側面方向上機械應力，并且可能損壞結合或者其連接工藝。
為了避免損壞輻射元件，在現有技術中在反射裝置中設有給定斷開位置。還已知這樣的結構，其中所述反射裝置由單個的反射體構成，它們分別涂覆到結構支架上為其規定的位置上。這兩種工作方式的缺陷是技術上費事地制造輻射元件以及用于輻射元件的外殼。
發明內容
因此本發明的目的是，給出一種用于輻射元件的外殼和一種輻射元件，它能夠以簡單方法經濟地制成并且可以基本上排除由于不同的機械的相互連接的材料引起的機械問題。
這個目的通過一種具有權利要求1特征的外殼并通過一種具有權利要求14特征的輻射元件得以實現。權利要求16的特征給出一種用于制造按照本發明的外殼的方法。其它從屬權利要求給出有利的擴展結構。
按照本發明的外殼包括一個結構支架和一個反射裝置，該反射裝置設置在結構支架上，其中所述反射裝置具有許多反射體元件，它們分別附屬于至少一個輻射元件并且它們通過一個固定裝置相互間連接成一個區域。
因此所述反射裝置被分成單個的反射體元件。但是它們不是象現有技術那樣單個地涂覆到結構支架上，而是在一個固定裝置中相互固定并相互間定位在其位置上。配有反射體的固定裝置可以設置并固定在結構支架上，由此得到一個非常簡單的加工工藝。
所述反射裝置被分成單個的反射體元件減少了邊界面，在該邊界面上通常由塑料制成的反射體元件和例如由金屬、陶瓷或半導體制成的結構支架相互鄰接。因此在運行中產生的溫度導致較小的由于熱膨脹產生機械應力，由此明顯提高輻射元件的可靠性。
因為單個的反射體元件通過固定裝置相互連接，有利的是，所述結構支架和固定裝置在溫度變化時出現近似的熱膨脹，尤其是當它們由相同材料制成的時候。這時當所述反射裝置由另一種材料、尤其由具有與固定裝置和結構支架的材料不同的熱膨脹系數的塑料制成的時候，也是無害的。
為了改進輻射元件的可靠性，所述結構支架和固定裝置具有相互適配或者近似的熱膨脹系數，就已經足夠了。如果對于這兩個元件使用相同的材料，當然是特別有利的。如果例如對于結構支架使用鋁材，則特別適宜的是所述固定裝置也由鋁材制成。
當所述固定裝置是一個電引線框架(Leadframe)的時候，則可以得到一個特別簡單的加工。這個框架能夠通過公知的加工工藝、尤其是沖壓或彎曲過程以簡單的方法得到所期望的形狀。
在一個優選的實施例中所述固定裝置具有至少一個空隙，在空隙的邊緣上形成至少一個反射元件，用于與這個空隙形成一個固定的連接。為了制造一個用于照明或投影目的的發光二極管(LED)陣列，所述固定裝置具有許多空隙，它們例如設置在一個給定的網柵上。所述空隙可以通過簡單的方法通過沖壓過程制成。所述反射體的成形優選通過一個噴注工藝或一個壓注工藝實現，如同在塑料工藝中已知的那樣。
特別有利的是，在每個空隙中只成形一個反射元件。該反射體可以用于容納一個LED或多個以一個組的形式存在的LED。
按照本發明的固定裝置的存在也能夠實現利用該固定裝置作為輻射元件的布線平面。所述LED優選設置在結構支架上，由此可以產生第一電觸點。所述LED的第二接點可以通過固定裝置實現，該固定裝置具有一個適合的布線孔。
在另一有利的擴展結構中所述固定裝置具有一個裝配框架，通過該裝配框架可以使支承反射裝置的固定裝置裝配在結構支架上。所述裝配框架優選圍繞反射裝置環繞地設置并且形狀連接地與結構支架連接。由此使所述裝配框架包圍所有的反射體或LED。該裝配框架允許將配有反射體的固定裝置以簡單的方法裝配在結構支架上，例如通過一個螺栓連接，并且還能夠實現在裝配框架、結構支架與固定裝置之間構成的空間的用一種澆注物進行澆注。
在另一擴展結構中所述固定裝置具有連接帶，它們可以作為一個表面安裝的觸點使用。例如以小支架形式出現的且同樣可通過一個沖壓過程制造的連接帶可以被導引通過環繞的裝配框架并且被插進地，或者作為表面安裝技術(SMT)接觸而與一個電路板或該結構支架連接。
下面結合附圖2至5所述的實施例給出其它的優點、特征和實用性。附圖中圖1示出一個由現有技術已知的且在前面已經描述過的輻射元件的示意圖，該元件具有兩個LED，圖2以橫截面圖示出第一實施例的示意圖，圖3以一個立體示意圖示出一個配有反射體的固定裝置，
圖4以另一立體示意圖示出配有反射體的固定裝置，它截切地示出圖3中的結構，圖5以一個橫截面圖示出另一實施例的示意圖，它具有一個裝配框架。
在所有的實施例中相同的或功能相同的組成部分分別配有相同的附圖標記。
具體實施例方式
在圖2中所示的實施例具有一個例如由一種金屬、一種陶瓷或一種半導體組成結構支架1。在這個支架上形成一個反射裝置2。該反射裝置2僅僅示例性地由兩個反射體3組成，它們成形在一個固定裝置4上。所述反射裝置2由一種塑料材料制成。所述固定裝置4具有兩個空隙5，在其邊緣6上分別成形反射體3。所述空隙的設置和與此相關的反射體的設置在這些位置上實現，在這些位置上在結構支架1上要形成LED9。所述固定裝置4除了其用于連接相鄰反射體3的固定功能以外也可以作為另一布線平面，它包括用于LED9的電連接帶。
所述固定裝置4優選由與結構支架1相同的材料制成。但是至少該裝置具有一種材料，它適配或適應于結構支架1的材料的熱膨脹系數。如果結構支架1例如由鋁制成，則固定裝置4優選同樣由鋁制成。對于一個由例如AlN/Al203制成的陶瓷結構支架可以使用鐵-鎳合金作為固定裝置。
所述固定裝置4優選被制成引線框架(Leadf rame)，它由一種金屬材料組成。在這種材料中可以通過簡單的方式沖出空隙5。配有空隙5的固定裝置4可以在下一步驟中放到一個壓注模具里面，在模具中將在橫截面圖中所示的反射體3噴注到那些空隙5的邊緣6上。通過這種方式制成的半成品可以在一個唯一的工作過程中涂覆到結構支架1上并固定在這個結構支架上。
從圖3和4中可以更好地表明用于制造按照本發明的輻射元件的由固定裝置4和反射裝置2組成的半成品。由這些附圖可以看出，所述固定裝置4配有許多成形的反射體3。由圖4的橫截面圖中可以看出，所述反射體具有一個在空隙5邊緣上略微更大的擴展，用于實現一個與固定裝置4形狀連接的連接。
圖5示出另一實施例，其中所述固定裝置4配有一個裝配框架7。如同在圖5右半部所示的那樣，所述裝配框架7可以僅僅設置在固定裝置4與結構支架1之間。但是它也可以如同在左半部中所示的那樣設置在固定裝置4的兩側。所述裝配框架7優選環繞所有的位于輻射元件中的反射體。由此能夠通過一種澆鑄物充滿在結構支架1、固定裝置4與裝配框架7之間構成的空心空間，其中所述裝配框架作為一種“密封環”。此外所述裝配框架還可以使固定裝置4特別簡單地裝配在結構支架1上。所述連接如常見的那樣可以通過粘接、但是也可以通過螺栓連接或鉚接在裝配框架上。所述裝配框架7還能夠實現與另一散熱片的連接。
按照本發明的方法克服如下問題，即，所述反射體在一個相對較大的LED陣列的兩個側面方向上具有不同的長度膨脹。在由塑料制成的反射體與由另一種材料制成的載體之間的連接部位可能出現的機械問題可與獨立的結構形式相比，被減小到一個相對較小的面積上。因此按照本發明的外殼能夠特別有利地用于具有大量LED的輻射元件。
除了改善機械特性以外，附加的固定裝置還能夠在這個固定裝置中實現其它電連接和布線。在此可以使用所有由引線框架已知的思路。
本發明不局限于實施例的描述。而是本發明包括每個新的特征以及每個特征組合，這尤其包括在權利要求里面所述的每個特征組合，即使這個特征或這個組合本身沒有明確地在權利要求或實施例中給出。
權利要求
1.一種用于至少兩個輻射元件、尤其是發光二極管的外殼，該外殼具有一個結構支架(1)和一個設置在結構支架(1)上的反射裝置(2)，其中該反射裝置具有許多反射元件(3)，它們分別用于容納至少一個輻射元件，并且它們通過一個與反射裝置分開制成的固定裝置(4)相互固定。
2.如權利要求1所述的外殼，其特征在于，該結構支架(1)的材料與固定裝置(4)的材料具有近似的或相同的熱膨脹系數。
3.如權利要求2所述的外殼，其特征在于，該結構支架(1)與固定裝置(4)由一種具有一個第一熱膨脹系數的第一材料制成而反射裝置(2)由一種具有一個第二熱膨脹系數的第二材料制成。
4.如權利要求2或3所述的外殼，其特征在于，該第一材料是一種金屬、一種陶瓷或一種半導體。
5.如權利要求2，3或4所述的外殼，其特征在于，該第二材料是一種塑料。
6.如上述權利要求中任一項所述的外殼，其特征在于，所述固定裝置(4)起到用于輻射元件的引線框架的作用。
7.如上述權利要求中任一項所述的外殼，其特征在于，所述固定裝置(4)具有至少兩個空隙(5)，在其中至少一個反射元件(3)成形、尤其是噴注或壓注在固定裝置(4)上。
8.如權利要求7所述的外殼，其特征在于，在每個空隙(5)中只成形一個反射元件(3)。
9.如上述權利要求中任一項所述的外殼，其特征在于，所述固定裝置(4)包括電導體，這些電導體可以用于輻射元件(1)的電連接。
10.如上述權利要求中任一項所述的外殼，其特征在于，所述固定裝置(4)具有一個裝配框架(7)，通過該裝配框架可以使支承反射裝置(2)的固定裝置(4)裝配在結構支架(1)上。
11.如上述權利要求中任一項所述的外殼，其特征在于，所述裝配框架(7)圍繞反射裝置環繞地設置并且與結構支架(1)連接。
12.如權利要求11所述的外殼，其特征在于，使用一種澆注物(8)充滿在裝配框架(7)、結構支架(1)與固定裝置(4)之間構成的空間。
13.如上述權利要求中任一項所述的外殼，其特征在于，所述固定裝置(4)具有連接帶，這些連接帶可以作為可表面安裝的觸點使用。
14.一種輻射元件、尤其是發光二極管陣列，其具有至少兩個發光二極管，其特征在于，所述元件具有一個如上述權利要求中任一項所述的外殼。
15.如權利要求13所述的輻射元件，其特征在于，所述發光二極管裝配在結構支架(1)上。
16.一種方法，用于加工一個如權利要求1至13中任一項所述的用于一個輻射元件的外殼，其特征在于，在一個由一種第一材料制成的一個固定裝置(4)上成形許多反射元件(3)，其中相鄰的反射體通過該固定裝置機械連接，并且該配有反射體(3)的固定裝置(4)設置并固定在一個結構支架(1)上。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述固定裝置(4)配有空隙，在這些空隙中在這個固定裝置上成形反射元件(3)。
18.如權利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述反射元件(3)通過一個噴注工藝或者通過一個壓注工藝成形在固定裝置(4)上。
19.如權利要求16至18中任一項所述的方法，其特征在于，所述固定裝置(4)與結構支架(1)的連接通過一個裝配框架(7)實現。
全文摘要
本發明建議一種用于至少兩個輻射元件、尤其是發光二極管的外殼，其具有一個結構支架(1)和一個設置在結構支架(1)上的反射裝置(2)，其中所述反射裝置具有許多反射體，它們分別用于容納至少一個輻射元件，并且它們通過一個固定裝置(4)相互固定。
文檔編號H01L25/13GK1799149SQ200480014856
公開日2006年7月5日 申請日期2004年5月28日 優先權日2003年5月30日
發明者S·格勒特施, P·克羅莫蒂斯 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司