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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Licht abstrahlende Dioden-Baugruppe
(„diode
package") und ein
Licht abstrahlendes Diodensystem und insbesondere eine hoch leistungsfähige („high power") Licht ausstrahlende
Dioden-Baugruppe,
die als Lichtquelle ein Licht abstrahlendes Dioden-Plättchen („diode
die") verwendet,
und ein Licht abstrahlendes Diodensystem, welches die hoch leistungsfähige Dioden-Baugruppe
aufweist.
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Stand der
Technik
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Seit
kurzem wird zunehmend eine Licht abstrahlende Diode („light
emitting diode")
(LED) als eine Lichtquelle verwendet. Mehr als mehrere Tausend Lumen
Lichtstrom („luminous
power") werden im
Allgemeinen benötigt,
um die Licht abstrahlende Diode als eine Lichtquelle für bestimmte
Anwendungen wie z. B. Beleuchtung zu verwenden. Der Lichtstrom der
Licht abstrahlenden Diode ist im Wesentlichen proportional zur Eingangsspannung.
Daher wird ein hoher Lichtstrom durch Erhöhung der in die Licht abstrahlende
Diode eingetragenen elektrischen Energie erhalten. Jedoch erhöht die Zunahme
der eingetragenen elektrischen Energie auch die Temperatur der Sperrschicht
(„junction
temperature") der Licht
abstrahlenden Diode. Die Zunahme der Sperrschicht-Temperatur der Licht
abstrahlenden Diode bewirkt den Verlust der photometrischen Effizienz, welche
die Umwandlungsgeschwindigkeit von eingetragener Energie („input
energy") in sichtbares
Licht darstellt. Als ein Ergebnis erhöht sich der Energieverbrauch
beträchtlich.
Daher ist es erforderlich, die Zunahme der Sperrschicht-Temperatur
der Licht abstrahlenden Diode aufgrund der Zunahme der eingetragenen
Energie („input
power") zu verhindern.
Aus diesem Grund wird eine Licht abstrahlende Dioden- Baugruppe vorgeschlagen,
in der die Licht abstrahlende Diode auf einer Wärmesenke (Kühlkörper) („heat sink") befestigt ist und die von der Licht abstrahlenden
Diode erzeugte Wärme
durch die Wärmesenke
abgeführt
wird.
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Die
Licht abstrahlende Dioden-Baugruppe (im Folgenden LED-Baugruppe),
welche die Wärmesenke
verwendet, ist im U.S.-Patent Nr. 6,274,924 B1 mit der Bezeichnung "An der Oberfläche montierbare LED-Baugruppe" („Surface
Mountable LED Package")
von Carey et al. offenbart.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die im U.S. Patent Nr. 6,274,924
B1 offenbarte LED-Packung 100 illustriert.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird eine Wärmesenke
in ein „insert-molded" Kontaktgehäuse („lead frame") 101 platziert.
Das Kontaktgehäuse 101 ist
ein Plastikmaterial, das um einen Metallrahmen geformt ist. Die
Wärmesenke 103 kann
einen Reflektordeckel 113 enthalten. Ein Licht abstrahlendes
Dioden (LED)-Plättchen 105 ist
direkt oder indirekt über ein
thermisch leitendes Submount 109 an der Wärmesenke 103 befestigt.
Verbindungsdrähte
(nicht gezeigt) erstrecken sich von dem LED-Plättchen 105 und dem
Submount 109 bis zu den metallischen Anschlussleitern („metal
lead terminals") 111 auf
dem Kontaktgehäuse 101.
Das Kontaktgehäuse 101 ist elektrisch
und thermisch von der Wärmesenke 103 isoliert.
Zusätzlich
kann eine optische Linse 107 zu der Baugruppe hinzugefügt werden.
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Als
ein Ergebnis wird das LED-Plättchen 105 bei
einer niedrigen Temperatur der Sperrschicht gehalten, weil das LED-Plättchen 105 thermisch
an die Wärmesenke 103 gekuppelt
ist. Daher ist es möglich, einen
hohen Lichtstrom zu erhalten, da eine relative hohe Eingangsspannung
(„input
power") zum LED-Plättchen 105 geliefert
werden kann.
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Jedoch
begrenzt die Verwendung von nur einem LED-Plättchen die Zunahme des Lichtstroms. Um
diese Beschränkung
zu überwinden,
ist es notwendig, dass in einer LED-Baugruppe eine Vielzahl von
LED-Plättchen
angebracht sind. Jedoch begrenzt das Anbringen einer Vielzahl von
LED-Plättchen
an eine Wärmesenke 103 ein
elektrisches Verbindungsschema. Das heißt, das elektrische Verbindungsschema
der Vielzahl von LED-Plättchen
mit der Wärmesenke 103 und
den Drahtenden (Anschlussleitern) ist begrenzt. Um die Gleichförmigkeit
des abgestrahlten Lichtes sicherzustellen, ist es für die Vielzahl
von LED-Plättchen,
welche die gleiche Struktur haben und Licht von derselben Wellenlänge abstrahlen,
außerdem
wichtig, dass sie auf der LED-Baugruppe
aufgebracht werden können.
Jedoch nimmt in dem Fall, dass die Vielzahl von LED-Plättchen,
welche die gleiche Struktur haben und Licht von derselben Wellenlänge abstrahlen,
auf einer Wärmesenke 103 angebracht
sind, der Eingangsstrom („input
current") zum Betrieb
der LED-Plättchen
beträchtlich
zu, da alle LED-Plättchen
in Parallelschaltung miteinander verbunden sind.
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Ein
zusätzlicher
Submount kann zur Verhinderung der Zunahme des Eingangsstromes und
zur Abstrahlung einheitlichen Lichtes verwendet werden. Jedoch kompliziert
die Verwendung des Submount die Herstellungsverfahren für die LED-Baugruppe und
erhöht
deren Herstellungskosten.
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Schließlich ist
es erforderlich, eine LED-Baugruppe mit hoher Leistung bereitzustellen,
welche in der Lage ist, mehrfarbiges Licht zu verkörpern/darzustellen
("capable of embodying
polychromatic lights"),
das angepasst ist, um eine Vielzahl von Anwendungen zu erfüllen. Ein
LED-Plättchen strahlt
im Allgemeinen eine einzelne Lichtwellenlänge ab. Daher sollten LED-Plättchen,
die eine Vielzahl von Lichtwellenlängen abstrahlen, in einer LED-Baugruppe
montiert sein, um mehrfarbiges Licht zu verkörpern. Außerdem sollten die LED-Plättchen,
welche die verschiedenen/zahlreichen Lichtwellenlängen abstrahlen,
jeweils betrieben werden („emitting
the various wavelengths of light should be driven respectively"). Aus diesem Grund
ist es erforderlich, die zu jedem der LED-Plättchen gelieferte Energie zu
regeln.
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Offenbarung
der Erfindung
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine LED-Baugruppe
bereitzustellen, in der eine Vielzahl von LED-Plättchen montiert sind, und die
einen hohen Lichtstrom sicherstellen kann, ohne ein Submount.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine LED-Baugruppe bereitzustellen,
die in der Lage ist, LED-Plättchen
zu montieren, welche die gleiche Struktur haben und die gleiche
Lichtwellenlänge
abstrahlen, und in der Lage ist, einheitliches Licht abzustrahlen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine LED-Baugruppe hoher
Leistung bereitzustellen, welche vielfarbiges Licht ausdrücken/verkörpern kann.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein LED-System hoher
Leistung bereitzustellen, das in der Lage ist, vielfarbiges Licht
zu verkörpern.
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Um
diese Ziele zu erreichen, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine LED-Baugruppe zur Verfügung, die mindestens zwei Wärmesenken
aufweist. Die LED-Baugruppe gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst einen Hauptkörper, mindestens zwei Anschlussleiter
("lead terminals"), die am Hauptkörper befestigt
sind, und mindestens zwei Wärmesenken aus
elektrisch oder thermisch leitenden Materialien. Die mindestens
zwei Wärmesenken
sind voneinander getrennt und an dem Hauptkörper befestigt. Daher kann
mindestens ein LED-Plättchen
auf oberen Oberflächen
der mindestens zwei Wärmesenken
angebracht werden. Als ein Ergebnis können eine Vielzahl von LED-Plättchen in
einer LED-Baugruppe
angebracht werden, wodurch ein hoher Lichtstrom („luminous power") sichergestellt
ist.
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Der
Hauptkörper
kann unter Verwendung einer Spritzguss-Technik aus einem thermoplastischen Material
gebildet werden. Und der Hauptkörper
kann zusammen mit den Anschlussleitern und den Wärmesenken unter Verwendung
einer „insert
molding technique" in
einem einzigen Körper
hergestellt werden.
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Jede
der mindestens zwei Wärmesenken kann
auch eine reflektierende Oberfläche
haben, die sich von der oberen Oberfläche derselben erstreckt. Die
mindestens zwei Wärmesenken,
welche reflektierende Oberflächen
aufweisen, sind geeignet angeordnet, um das von dem LED-Plättchen abgestrahlte Licht
aus der LED-Baugruppe zu reflektieren. Als ein Ergebnis wird der
Lichtstrom, der in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird, erhöht.
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Gemäß einer
weiteren Anordnung der vorliegenden Erfindung umfassen die mindestens
zwei Anschlussleiter ein Paar von Anschlussleitern, die elektrisch
an eine externe Spannungsquelle angeschlossen werden sollen. Weiterhin
können
die mindestens zwei Wärmesenken
ein Paar von Wärmesenken sein.
Mindestens ein LED-Plättchen
ist auf oberen Oberflächen
der mindestens zwei Wärmesenken
angebracht. Das mindestens eine LED-Plättchen ist elektrisch und direkt über eine
Oberfläche
des Plättchens
mit den Wärmesenken
verbunden. Die LED-Plättchen
können
so angeordnet sein, dass mindestens ein LED-Plättchen sich auf jeder der mindestens
zwei Wärmesenken
befindet. Zusätzlich
umgreift eine am Hauptkörper
angebrachte Linse das mindestens eine LED-Plättchen. Außerdem kann die Linse ein optisch
transparentes Material umfassen, das mit dem mindestens einen LED-Plättchen im Kontakt
ist. Das optisch transparente Material kann ein optisch transparentes
Epoxy- oder Silikon[harz] sein. Das optisch transparente Material
schützt
das mindestens eine LED-Plättchen.
Das optisch transparente Material kann ein Licht streuendes Material enthalten.
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Schließlich kann
ein fluoreszierendes Material, das die von dem mindestens einen
LED-Plättchen abgestrahlte
Lichtwellenlänge
umwandeln kann, über
das mindestens eine LED-Plättchen
verteilt sein. Das fluoreszierende Material kann direkt auf dem
mindestens einen LED-Plättchen
verteilt sein oder innerhalb des optisch transparenten Materials verteilt
sein. Daher ist es möglich,
das von dem mindestens einen LED-Plättchen abgestrahlte Licht in ein
anderes Licht zu ändern,
das vorbestimmte Wellenlängen
aufweist, insbesondere weißes
Licht.
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Zusätzlich können Verbindungsdrähte elektrisch
die mindestens zwei Anschlussleiter, die mindestens zwei Wärmesenken
und das mindestens eine LED-Plättchen
elektrisch verbinden. Dann wird das mindestens eine LED-Plättchen elektrisch
und direkt über
eine andere Oberfläche
des LED-Plättchens
mit mindestens einem der Verbindungsdrähte verbunden. Als ein Ergebnis
ist das mindestens eine LED-Plättchen
elektrisch mit dem mindestens einen Verbindungsdraht und der Wärmesenke,
an welcher das Plättchen
angebracht ist, verbunden. Da daher eine Spannungsquelle mit den
mindestens zwei Anschlussleitern verbunden ist, kann die elektrische
Energie zu dem mindestens einen LED-Plättchen geliefert werden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein LED-Plättchen auf
jeder der mindestens zwei Wärmesenken angebracht.
Die LED-Plättchen
umfassen LED-Plättchen,
die verschiedene Wellenlängen
von Licht abstrahlen.
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Weiterhin
können
die Anschlussleiter solche Anschlussleiter beinhalten, die elektrisch
jeweils mit den mindestens zwei Wärmesenken verbunden sind, und
einen gemeinsamen Anschlussleiter, der elektrisch mit sämtlichen
der mindestens zwei Wärmesenken
verbunden ist. Daher können
Spannungsquellen zwischen dem gemeinsamen Anschlussleiter und jedem
der Anschlussleiter, die jeweils elektrisch mit den mindestens zwei
Wärmesenken verbunden sind,
angeordnet werden. Daher können
die auf den mindestens zwei Wärmesenken
angebrachten LED-Plättchen
getrennt betrieben werden, indem die jeweiligen Spannungsquellen
angeschaltet oder abgeschaltet werden. Daher ist es möglich, mehrfarbiges
Licht zu verkörpern.
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Außerdem können die
LED-Plättchen LED-Plättchen beinhalten,
welche jeweils eine erste Wellenlänge des Lichts, eine zweite
Wellenlänge
des Lichts und eine dritte Wellenlänge des Lichts abstrahlen.
Die erste, zweite und dritte Wellenlänge können jeweils rote, grüne und blaue
Wellenlängen
sein. Daher ist es möglich,
sieben Farben des Lichtes zu verkörpern, in dem die jeweiligen,
mit den LED-Plättchen
verbundenen Spannungsquellen angeschaltet oder abgeschaltet werden.
Außerdem
ist es möglich, anstelle
des Anschaltens oder Abschaltens der Spannungsquelle durch die Regelung
der auf jedes der LED-Plättchen aufgebrachten
Energie noch mehr Farben des Lichtes zu verkörpern.
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Schließlich kann
eine zusätzliche
Wärmesenke
zusammen mit den mindestens zwei Wärmesenken angeordnet werden.
Eine Zener-Diode ist auf der zusätzlichen
Wärmesenke
angebracht. Die Zener-Diode ermöglicht
es, dass die LED-Baugruppe bei einer konstanten Spannung gehalten
werden kann, wodurch die LED-Baugruppe vor statischer Elektrizität oder zu
hohen Strömen
(„over
current") geschützt werden
kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
obigen Aufgaben, andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden durch die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, die folgendes
beschreiben, klarer werden:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe aus dem Stand
der Technik beschreibt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert.
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3 ist
eine Draufsicht, welche die LED-Baugruppe von 2 illustriert.
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4 ist
eine Ansicht des Querschnitts, welche die LED-Baugruppe von 2 illustriert.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe mit befestigten
LED-Plättchen
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert ("illustrating the LED package mounting
LED dies").
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert.
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7 ist
eine explodierte perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe
von 6 illustriert.
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8 ist
eine Ansicht des Querschnitts, welche die LED-Baugruppe von 6 illustriert.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht von unten, welche einen Hauptkörper der
LED–Baugruppe
von 6 illustriert.
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10 ist
eine Draufsicht, welche eine LED-Baugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine LED-Baugruppe gemäß einer dritten
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung illustriert.
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- 1,
31, 71
- Hauptkörper,
- 3,
35
- Wand
oder Wände
(„septum
or septa"),
- 5,
51, 111
- Anschlussleiter,
- 7,
7a, 7b, 41, 81, 103
- Wärmesenken
- 9,
43
- reflektierende
Oberflächen,
- 11,
49
- Verbindungsdrähte,
- 13,
47a, 47b, 47c, 105
- LED-Plättchen,
- 15,
23, 63, 107
- Linsen,
- 21,
61, 100
- LED-Baugruppe,
- 33
- Wärmesenke
aufnehmende Aussparungen,
- 37
- Anschlussleiter
aufnehmende Nuten
- 38
- Wärmesenke
bindende Nuten,
- 39
- Löcher der
Anschlussleiter,
- 45
- untere
Teile der Wärmesenken,
- 52
- innere
Teile der Anschlussleiter,
- 54
- äußere Teile
der Anschlussleiter,
- 83
- zusätzliche
Wärmesenke,
- 85
- Zener-Diode,
- 101
- Kontaktgehäuse ("lead frame"),
- 109
- Submount,
- 113
- Reflektortasse
-
Bester Weg
zur Durchführung
der Erfindung
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Es
wird nun Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung genommen, wobei Beispiele für diese in den begleitenden
Zeichnungen illustriert werden.
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Erste Ausführungsform
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert, und 3 und 4 sind
eine Draufsicht und eine Ansicht des Querschnitts, welche die LED-Baugruppe von 2 illustrieren.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 bis 4 sind mindestens
zwei Anschlussleiter 5 und mindestens zwei Wärmesenken 7 an
einem Hauptkörper 1 befestigt.
Die mindestens zwei Anschlussleiter 5 umfassen ein Paar
von Anschlussleitern 5, die elektrisch mit einer Spannungsquelle
verbunden sind. Und die mindestens zwei Wärmesenken 7 können ein
Paar sein.
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Der
Hauptkörper 1 kann
durch Spritzgießen eines
Plastikharzes wie z. B. Polycarbonat (PC), PCABS, PPA, Nylon, Polyethyleneterephthalat (PET),
Polybutylenterephthalat (PBT) oder Amodel gebildet werden. Der Hauptkörper 1 kann
in einen einzigen Körper
entlang mindestens einer Wand („septum") 3 gebildet werden, welche
elektrisch die mindestens zwei Wärmesenken 7 isolieren.
Zusätzlich
kann der Hauptkörper 1 unter
Verwendung einer „insert-molding technique" an den Anschlussleiter 5 und
die mindestens zwei Wärmesenken 7 befestigt werden.
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Die
mindestens zwei Wärmesenken 7 können Rohlinge
(„slugs") sein und jedes
hat eine obere Oberfläche
zur Befestigung von LED-Plättchen.
Jede der mindestens zwei Wärmesenken 7 kann
auch eine reflektierende Oberfläche 9 haben,
die sich von deren oberen Oberfläche
erstreckt. Die mindestens zwei Wärmesenken 7,
welche die reflektierende Oberfläche 9 haben,
werden geeignet angeordnet, um das von den LED-Baugruppen abgestrahlte
Licht effizient zu sammeln. Die mindestens zwei Wärmesenken 7 bestehen
aus elektrisch und thermisch leitfähigen Materialien. Beispielsweise
können
die mindestens zwei Wärmesenken 7 aus
Kupfer (Cu), Gold, Silber (Ag), Siliziumcarbid (SiC) oder Aluminium
(Al) bestehen. Da jede der mindestens zwei Wärmesenken 7 leitfähig ist,
kann jede der Wärmesenken 7 als eine
Elektrode des LED-Plättchens
verwendet werden und über
Verbindungsdrähte
mit den Anschlussleitern 5 verbunden werden. Die mindestens
zwei Wärmesenken 7 sind
voneinander getrennt. Die mindestens zwei Wärmesenken 7 können durch
die mindestens eine Wand („septum") 3 getrennt
sein, die zusammen mit dem Hauptkörper 1 in einen einzelnen Körper gebildet
sein können.
Obwohl die voneinander getrennten Wärmesenken 7a, 7b in
den 2 bis 4 gezeigt werden, können die
Wärmesenken 7 eine
weitaus größere Anzahl
von Wärmesenken
beinhalten. Zusätzlich
kann die untere Oberfläche
von jeder der Wärmesenken 7 eine
relative breite Weite verglichen mit dessen oberer Oberfläche aufweisen, um
die thermische Entspannung zu fördern.
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Ein
Paar der Anschlussleiter 5 ist elektrisch mit einer externen
Spannungsquelle verbunden. Daher kann jeder der Anschlussleiter 5 eine
gekrümmte Form
haben, die dazu geeignet ist, auf einem gedruckten Schaltkreis („printed
circuit board" (PCB)) und
anderen befestigt zu werden, wie es in 2 bis 4 gezeigt
ist. Obwohl die 2 bis 4 ein Paar
von Anschlussleitern 5 zeigen, können weitere Anschlussleiter
(nicht gezeigt) an dem Hauptkörper 1 befestigt
sein. Die zusätzlichen
Anschlussleiter können
thermisch mit den mindestens zwei Wärmesenken 7 verbunden
sein, um die thermische Entspannung zu fördern. Auch können die
zusätzlichen
Anschlussleiter mit der gedruckten Schaltung und anderen verbunden
sein, um die LED-Baugruppe sicher zu unterstützen.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe illustriert,
in welcher die LED-Plättchen
angebracht sind.
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Unter
Bezugnahme auf 5 sind LED-Plättchen 13 auf
jeder der mindestens zwei Wärmesenken 7a, 7b angebracht.
Jedes der LED-Plättchen 13 ist
elektrisch und direkt über
eine Oberfläche
des LED-Plättchens
mit den Wärmesenken 7 verbunden.
D. h., dass die Oberfläche
von jedem der LED-Plättchen 13 mit
der oberen Oberfläche der
Wärmesenke 7 ohne
ein Submount in Kontakt ist. Die Anzahl der LED-Plättchen,
die auf jeder der mindestens zwei Wärmesenken 7 angebracht
sind, kann in Abhängigkeit
vom gewünschten
Zweck variiert werden. Und verschiedene Arten von LED-Plättchen 13 können in
Abhängigkeit
vom gewünschten
Zweck ausgewählt
werden. Jedoch ist es bevorzugt, dass die LED-Plättchen 13, welche
die gleiche Struktur haben, in einer Baugruppe montiert werden,
um die Gleichförmigkeit
des abgestrahlten Lichtes sicherzustellen und die Herstellungsverfahren
für die LED-Baugruppe
zu vereinfachen. Auch können
die LED-Plättchen 13 symmetrisch
zueinander angeordnet werden, um die Gleichförmigkeit des abgestrahlten
Lichtes sicherzustellen.
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Verbindungsdrähte 11 verbinden
elektrisch das Paar der Anschlussleiter 5, die mindestens
zwei Wärmesenken 7 und
die LED-Plättchen 13.
Dann kann jedes der LED-Plättchen 13 über eine
andere Fläche
des LED-Plättchens
elektrisch mit mindestens einem der Verbindungsdrähte 11 verbunden werden.
Als ein Ergebnis ist jedes der LED-Plättchen 13 elektrisch
mit dem mindestens einen Verbindungsdraht 11 und der daran
befestigten Wärmesenke 7 verbunden.
Daher kann eine Spannungsquelle mit dem Paar von Anschlussleitern
gekoppelt werden, um die LED-Plättchen
mit elektrischer Energie zu versorgen. Schließlich sind die LED-Plättchen 13, die
auf denselben Wärmesenken 7 angebracht
sind, in Parallelschaltung miteinander verbunden, während die
auf verschiedenen Wärmesenken 7 angebrachten
LED-Plättchen 13 in
Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Als ein Ergebnis kann
die Verbindung der LED-Plättchen 13 als
eine Kombination von Parallelschaltung und Reihenschaltung zwischen
dem Paar der Anschlussleiter verwirklicht werden („may be
constituted in combination with in parallel and series between the
pair of the lead terminals").
Eine Vielzahl von Arten für
die Verbindung der Verbindungsdrähte 11 ist
möglich
und es ist möglich, die
Verbindungsdrähte 11 so
zu verbinden, dass der Eingangsstrom, der die LED-Plättchen 13 betreibt, vergleichsweise
verringert werden kann.
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Schließlich ist
eine Linse 15 am Hauptkörper 1 angebracht,
um die LED-Plättchen 13 zu
umgeben. Die Linse 15 kann in Abhängigkeit von ihren Anwendungen
eine Vielzahl von Formen aufweisen. Weiterhin kann die Linse 15 ein
optisch transparentes Material beinhalten, das direkt mit den LED-Plättchen 13 verbunden
ist. Das optisch transparente Material kann ein transparentes Epoxy-
oder Silikon[harz] sein und ein Additiv wie z. B. ein Licht streuendes Material,
ein fluoreszierendes Material und so weiter enthalten.
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Das
streuende Material verhindert, dass die Verbindungsdrähte 11 und
die LED-Plättchen 13 auf der
Außenseite
erscheinen, während
das fluoreszierende Material eine von den LED-Plättchen 13 abgestrahlte
Wellenlänge
umwandelt. Und das fluoreszierende Material kann direkt auf den
LED-Plättchen 13 verteilt
werden. Die gewünschten
Wellenlängen
des Lichts werden nach außen
abgestrahlt, indem das fluoreszierende Material geeignet ausgewählt wird. Beispielsweise
kann das fluoreszierende Material ein Material sein, das mindestens
ein Element enthält, das
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Ca, Sr, Ba und O besteht, und mindestens ein Element,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Al, O und Si besteht, und aktiviert durch ein Element
(Eu) der Cer-Gruppe.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die LED-Baugruppe, die einen hohen Lichtstrom
hat, bereitgestellt, die mindestens zwei Wärmesenken 7 verwendet,
und bei der eine Vielzahl von LED-Plättchen 13 in einer LED-Baugruppe
verwendet werden.
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Zweite Ausführungsform
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6 is
eine perspektivische Ansicht, welche die LED-Baugruppe 21 gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert. Und 7 und 8 sind
jeweils eine explodierte Darstellung von 6 und eine
Querschnittsansicht von 6 ohne Linse. Außerdem ist 9 eine
perspektivische Ansicht von unten, welche den Hauptkörper von 6 illustriert.
In der zweiten Ausführungsform
ist im Detail die LED-Baugruppe 21 beschrieben, die drei
Wärmesenken
und vier Anschlussleiter aufweist. Jedoch ist die Anzahl der Wärmesenken
und der Anschlussleiter durch die obige Beschreibung nicht begrenzt.
Das bedeutet, dass es für
die LED-Baugruppe 21 möglich
ist, zwei Wärmesenken
und drei Anschlussleiter zu haben. Auch kann die LED-Baugruppe 21 eine
weitaus größere Anzahl
von Wärmesenken
und Anschlussleitern aufweisen.
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In
den 6 bis 9 sind Anschlussleiter 51 und
Wärmesenken 41 an
einem Hauptkörper 31 befestigt,
wie es unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben
ist.
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Der
Hauptkörper 31 kann
durch Spritzgießen eines
Plastikharzes gebildet werden, wie es unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben
ist. Der Hauptkörper 31 ist
als ein einzelner Körper
zusammen mit Trennwänden
(„septa") 35, welche
die Wärmesenken 41 elektrisch
isolieren, gebildet. Zusätzlich
ist der Hauptkörper 31 unter
Verwendung einer „insert–molding
technique" an den
Anschlussleitern 51 und den Wärmesenken 41 befestigt.
Der Hauptkörper 31 kann
eine Ausnehmung 33 für
die Aufnahme von Wärmesenken
aufweisen und die Ausnehmungen 33 für die Aufnahme von Wärmesenken
können
durch die Wände
(„septa") 35 getrennt
sein. Die aufnehmenden Ausnehmungen 33 können Löcher sein,
die durch den Hauptkörper
hindurchgehen, wie es in den Zeichnungen gezeigt ist.
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Nuten 37 für die Aufnahme
von Anschlussleitern können
auf die obere Oberfläche
des Hauptkörpers 31 platziert
werden. Die Nuten 37 für
die Aufnahme von Anschlussleitern können entlang der Umfangsrichtung
des Hauptkörpers 31 angeordnet
sein, wie es in den Zeichnungen gezeigt ist. Die Anschlussleiter 51 sind
jeweils an den Nuten 37 zur Aufnahme der Anschlussleiter
befestigt. Die endständigen
Anschlusslöcher
("lead terminal
holes") 39,
die sich in der seitlichen Wand des Hauptkörpers 31 befinden,
können
jeweils mit den Nuten 37 zur Aufnahme von Anschlussleitern
verbunden sein. Die Anschlussleiter 51, die auf den Nuten 37 zur
Aufnahme von Anschlussleitern befestigt sind, ragen durch die endständigen Anschlusslöcher 39 hindurch.
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Wie
es in 9 gezeigt ist, werden ausgesparte ("recessed"), die Wärmesenken
bindende Nuten 38 auf der unteren Oberfläche des
Hauptkörpers 31 platziert.
Die die Wärmesenken
bindenden Nuten 38 können
entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers 31 angeordnet
sein. Und die die Wärmesenken
bindenden Nuten 38 können
durch die Wände („septa") 35 voneinander
getrennt sein. Außerdem sind
die die Wärmesenken
bindenden Nuten 38 jeweils mit den die Wärmesenken
aufnehmenden Aussparungen 33 verbunden.
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Die
Wärmesenken 41 sind
mit den die Wärmesenken 38 bindenden
Nuten 38 verbunden und sind durch die die Wärmesenken
aufnehmenden Ausbuchtungen 33 dem oberen Teil des Hauptkörpers 31 ausgesetzt.
In diesem Fall sind die unteren Teile 45 der Wärmesenken 41 mit
den die Wärmesenken
bindenden Nuten 38 verbunden. Wie es unter Bezugnahme auf
die 2 bis 4 beschrieben ist, können die
Wärmesenken 41 Rohlinge/Blöcke sein,
von denen jeder eine obere Oberfläche zur Befestigung der LED-Plättchen 47a, 47b und 47c hat. Außerdem kann
jede der Wärmesenken 41 eine
reflektierende Oberfläche 43 haben,
die sich von deren oberer Oberfläche
erstreckt und aus einem elektrisch und thermisch leitenden Material
gebildet ist, wie es unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben
ist. Die unteren Oberflächen
der Wärmesenken 41 haben
relativ weite Breiten verglichen mit den oberen Oberflächen, auf
denen die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c befestigt
sind, wodurch die thermische Entspannung gefördert wird. Auch können die unteren
Oberflächen
der Wärmesenken 41 nach
außen
ragen, wie es in 8 gezeigt ist, um die thermische
Entspannung zu fördern.
Schließlich
werden, wie es oben beschrieben ist, die Wärmesenken 41 unter
Verwendung einer Formgebungstechnik „insert-molded", während der
Hauptkörper 31 gebildet wird.
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Jeder
der Anschlussleiter 51 beinhaltet einen inneren Teil 52 und
einen äußeren Teil 54.
Die inneren Teile 52 der Anschlussleiter 51 sind
an den jeweiligen Nuten 37 für die Aufnahme der Anschlussleiter des
Hauptkörpers 31 befestigt
und können
die Form von Haken haben, um nicht vom Hauptkörper 31 los gelöst zu sein.
Verglichen mit den inneren Teilen 52 können die äußeren Teile 54 der
Anschlussleiter 51 gekrümmte
Formen aufweisen, die dazu geeignet sind, auf einen gedruckten Schaltkreis
und anderes montiert zu werden. Die äußeren Teile 54 der
Anschlussleiter 51 erstrecken sich nach außen und
treten durch die Löcher 39 für die Anschlussleiter
des Hauptkörpers 31.
Schließlich
werden, wie es oben beschrieben ist, die Anschlussleiter 51 unter
Verwendung einer Formgebungstechnik "insert-molded", während
der Hauptkörper 31 gebildet
wird.
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Die
LED-Plättchen 47a, 47b und 47c werden auf
den Wärmesenken 41 angebracht.
Wie es in den 6 bis 8 gezeigt
ist, können
die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c eines
nach dem anderen auf den Wärmesenken 41 angebracht
sein. Jedoch ist durch die obige Beschreibung die Anzahl der auf
jeder der Wärmesenken 41 befestigten
LED-Plättchen nicht
beschränkt
und es können
eine viel größere Anzahl
von LED-Plättchen
auf jeder der Wärmesenken 41 befestigt
sein. Die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c beinhalten
LED-Plättchen,
die jedes unterschiedliche Wellenlängen von Licht abstrahlen.
Das bedeutet, dass die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c eine
erste Gruppe enthalten können,
die eine erste Wellenlänge
des Lichtes abstrahlen, eine zweite Gruppe, die eine zweite Wellenlänge des
Lichtes abstrahlen und eine dritte Gruppe, die eine dritte Wellenlänge des
Lichtes abstrahlen. Die erste, zweite und dritte Wellenlänge können jeweils
rote, grüne und
blaue Wellenlängen
sein. Zusätzlich
können
die erste, zweite und dritte Gruppe jeweils auf den Wärmesenken 41 befestigt
sein. Zur bequemeren Beschreibung werden die Wärmesenken 41, auf
denen die erste, zweite und dritte Gruppe befestigt sind, jeweils
als eine erste Wärmesenke,
eine zweite Wärmesenke
und eine dritte Wärmesenke
bezeichnet. Die mehrfarbiges Licht verkörpernden LED-Baugruppen, welche
die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c verwenden,
werden unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
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10 ist
eine Draufsicht, welche die LED-Baugruppe 21 mit Verbindungsdrähten, die
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Verbindungsdrähten verbunden sind, illustriert.
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Unter
Bezugnahme auf 10 sind die Wärmesenken 41,
die Anschlussleiter 51 und die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c mittels
Verbindungsdrähten 49 miteinander
verbunden. In diesem Fall sind die erste, zweite und dritte Wärmesenke 41 elektrisch
jeweils mit den Anschlussleitern 51 verbunden. Zur bequemeren
Beschreibung werden die Anschlussleiter 51, die mit der
ersten, zweiten und dritten Wärmesenke 41 verbunden
sind, jeweils als ein erster Anschlussleiter, ein zweiter Anschlussleiter und
ein dritter Anschlussleiter definiert. Schließlich beinhalten die Anschlussleiter 51 einen
gemeinsamen Anschlussleiter, der elektrisch mit allen der ersten,
zweiten und dritten Wärmesenken 41 verbunden ist,
zusätzlich
zu den ersten, zweiten und dritten Anschlussleitern. Noch genauer
ist ein negativer gemeinsamer Anschlussleiter (–) über die Verbindungsdrähte 49 mit
der ersten, zweiten und dritten Wärmesenke 41 verbunden,
während
positive Anschlussleiter (+) über
die Verbindungsdrähte 49 mit
den jeweiligen LED-Plättchen 47a, 47b und 47c verbunden sind,
wie es in 10 gezeigt ist. Daher können die auf
einer Wärmesenke
befestigten LED-Plättchen
mit einer Spannungsquelle verbunden werden, die unterschiedlich
zu der ist, welche mit den an einer anderen Wärmesenke befestigten LED-Plättchen verbunden ist.
Das bedeutet, dass drei Spannungsquellen zwischen dem gemeinsamen
Anschlussleiter und jedem der ersten, zweiten und dritten Anschlussleiter
verbunden sind. Als ein Ergebnis können vielfarbige Lichter aus
der LED-Baugruppe 21 durch Regelung von ON/OFF der Spannungsquellen
geregelt werden.
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Beispielsweise
kann, wenn zwischen dem ersten Anschlussleiter und dem gemeinsamen
Anschlussleiter eine Spannungsquelle eingeschaltet wird und die
anderen Spannungsquellen ausgeschaltet werden, die erste Gruppe
von Licht abgestrahlt werden. Wenn die drei Spannungsquellen angeschaltet
werden, können
sämtliche
der ersten, zweiten und dritten Gruppen von Licht abgestrahlt werden,
um weißes
Licht zu verkörpern.
Schließlich
kann eine viel größere Zahl
von Farben dadurch verkörpert werden,
dass die den jeweiligen LED-Plättchen 47a, 47b und 47c zugeführte elektrische
Energie geregelt wird, statt der Regelung von ON/OFF der Spannungsquellen.
Die Menge an elektrischer Energie, die den jeweiligen LED-Plättchen 47a, 47b und 47c zugeführt wird,
kann durch Regelung der Menge an Strom oder Spannung, die den jeweiligen
LED-Plättchen
zugeführt
werden, geregelt werden. Ein Regler (nicht gezeigt) kann mit der
LED-Baugruppe 21 verbunden sein, um ON/OFF der Spannungsquellen
zu regeln oder die elektrische Energie zu regeln. Schließlich können die
Wärmesenken 41,
die Anschlussleiter 51 und die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c durch
die Verbindungsdrähte 49 auf
eine Vielzahl von Verbindungsarten miteinander verbunden werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 6 und 7 ist eine
Linse 23 an dem Hauptkörper 31 angebracht, um
die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c zu
umschließen,
wie es unter Bezugnahme auf 5 beschrieben
ist. Die Linse 23 kann je nach Anwendungen verschiedene
Formen haben und ein transparentes Material beinhalten, das direkt
mit den LED-Plättchen 47a, 47b und 47c verbunden
ist, wie es unter Bezugname auf 5 beschrieben
ist.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die vielfarbige LED-Baugruppe mit
einem hohen Lichtstrom bereitgestellt, welche die mindestens zwei
Wärmesenken 41 verwendet
und in der eine Vielzahl von LED-Plättchen 47a, 47b und 47c angebracht
sind, welche in der Lage sind, voneinander verschiedene Wellenlängen des
Lichtes in einer LED-Baugruppe abzustrahlen.
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Dritte Ausführungsform
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine LED-Baugruppe 61 gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Unter
Bezugnahme auf 11 sind die Anschlussleiter 51 und
Wärmesenken 81 an
einem Hauptkörper 71 befestigt
und die LED-Plättchen 47a, 47b und 47c sind
auf den Wärmesenken 81 montiert, wie
es unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben
ist. Jedoch beinhaltet die LED-Baugruppe 61 eine zusätzliche
Wärmesenke 83,
die sich von der LED-Baugruppe 21 der zweiten Ausführungsform unterscheidet.
Daher sind Ausnehmungen für
die Aufnahme von Wärmesenken,
die Wärmesenke
bindende Nuten („heat
sink binding grooves")
und Wände
(„septa") 75 des
Hauptkörpers 71 unterschiedlich von
den in 6 bis 9 gezeigten angeordnet. Das
heißt,
dass eine aufnehmende Ausnehmung zur Aufnahme der zusätzlichen
Wärmesenke 83 und eine
bindende Nut ("binding
groove") zur Bindung
der zusätzlichen
Wärmesenke 83 bereitgestellt
werden.
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Eine
Zener-Diode 85 ist auf der zusätzlichen Wärmesenke 83 befestigt.
Die Zener-Diode 85 ermöglicht
es, dass die LED-Baugruppe 61 auf einer konstanten Spannung
gehalten wird. Schließlich
können
vielfarbige Lichter von der LED-Baugruppe 61 verkörpert werden,
indem die Anschlussleiter 51, die Wärmesenken 81, die
LED-Plättchen 47a, 47b und 47c,
und die Zener-Diode 85 mittels Verbindungsdrähten (nicht
gezeigt) geeignet miteinander verbunden werden. Als ein Ergebnis
ist es durch die Zener-Diode 85 möglich, die LED- Baugruppe 61 vor statischer
Elektrizität
oder einer plötzlichen Änderung des
Stromes zu schützen,
wodurch die Verlässlichkeit
der Produkte erhöht
wird.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine LED-Baugruppe, die eine hohen Lichtstrom
aufweist, zur Verfügung
gestellt, die mindestens zwei Wärmesenken 7 verwendet,
wobei die Vielzahl der LED-Plättchen ohne
ein Submount in einer LED-Baugruppe angeordnet sind. Außerdem wird
dadurch, dass Wärmesenken
aus elektrisch leitenden Materialien verwendet werden, eine LED-Baugruppe
zur Verfügung
gestellt, die mittels vereinfachter Herstellungsverfahren hergestellt werden
kann. Und außerdem
ist es möglich,
eine LED-Baugruppe mit einem hohen Lichtstrom bei relativ niedrigem
Eingangsstrom bereitzustellen, da die Wärmesenken voneinander getrennt
sind und daher die LED-Plättchen
auf verschiedene Verbindungsweisen miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist
es möglich,
eine LED-Baugruppe mit hohem Lichtstrom bereitzustellen, welche
mehrfarbiges Licht verkörpert,
indem LED-Plättchen,
die verschiedene Wellenlängen
von Licht abstrahlen, in einer LED-Baugruppe montiert sind.
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Zusammenfassung
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Es
wird eine Licht abstrahlende Dioden-Baugruppe bereitgestellt, die
mindestens zwei Wärmesenken
aufweist. Die Licht abstrahlende Dioden-Baugruppe beinhaltet einen Hauptkörper, mindestens zwei
Anschlussleiter, die an dem Hauptkörper befestigt sind, und mindestens
zwei Wärmesenken
aus elektrisch und thermisch leitenden Materialien, wobei die Wärmesenken
an dem Hauptkörper
befestigt sind. Die mindestens zwei Wärmesenken sind voneinander
getrennt. Daher kann ein hoher Lichtstrom erhalten werden, indem
eine Vielzahl von Licht abstrahlenden Dioden-Plättchen in einer LED-Baugruppe montiert
werden. Außerdem
ist es möglich,
vielfarbiges Licht zu verkörpern,
indem LED-Plättchen,
die verschiedene Wellenlängen
abstrahlen, in der LED-Baugruppe angebracht werden.