JP2009536453A - ヒートシンクへの多重ｌｅｄの熱表面実装 - Google Patents

Abstract

ＬＥＤパッケージは、ヒートシンク30と、ヒートシンク30に熱的に装着されるＬＥＤ10と、ヒートシンク30へのＬＥＤ10の熱的表面実装を促進するための、プリント基板を通って延在する穴部21へ表面実装されるプリント基板20と、を含む。プリント基板20は、好ましくは、ヒートシンク30に表面実装される。ＬＥＤ10は、穴部21内に配置され、またプリント基板20へ電気的に接続される少なくとも１つのリード部11,12を含み、この場合、各リード部11,12の一部は、部分的に穴部21内に配置される、及び／又は、ヒートシンク30は、穴部21内に少なくとも部分的に配置される柱部を含み、前記ＬＥＤは、柱部31に熱的に装着される。

Description

本発明は、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）パッケージの温度管理に関する。本発明は、特に、ヒートシンクへの多重ＬＥＤの熱表面実装に関する。

多重ＬＥＤをパッケージングするための一つの現在の温度管理技術は、メタルコアのプリント基板（「ＰＣＢ」） を使用することである。メタルコアＰＣＢのアルミニウム基板は、ＬＥＤを適切な動作温度範囲に維持するための熱的接触を提供する。同時に、メタルコアＰＣＢにおける絶縁層は、ＬＥＤの本体のための電気的絶縁を提供する。ＬＥＤのリードオフ部は、回路へ各ＬＥＤを電気的に接続するために、メタルＰＣＢの最上層におけるパッドへ半田付けされる。ＬＥＤが装着されるメタルコアＰＣＢは、そして、ＬＥＤの温度管理を完全にするためにヒートシンクへ装着される。

多重ＬＥＤをパッケージ化するための別の現在の温度管理技術は、単一のＬＥＤをＰＣＢにおける穴部を通じてヒートスプレッダへ直接装着することである。ＬＥＤのリード部は、屈曲され、回路を作成するために、ＰＣＢへ半田付けされる。この場合、ヒートスプレッダは、ＬＥＤの温度管理を完全にするためにヒートシンクへ直接装着される。

本発明は、ヒートシンク、プリント基板、及び前記ヒートシンクに熱的に装着されたＬＥＤを備えるＬＥＤパッケージを含む、多重ＬＥＤをパッケージ化するための新しく且つ独自の温度管理技術を提供する。

このプリント基板は、ヒートシンクへのＬＥＤの熱的表面実装を促進するために、プリント基板を通って延在する穴部を含む。

本発明の第１の態様において、プリント基板は、ヒートシンクへ表面実装される。

本発明の第２の態様において、ＬＥＤは、穴部内に配置され、且つプリント基板へ電気的に接続されるリード部を含み、この場合、各リード部の部分が穴部内において部分的に配置される。

本発明の第３の態様において、ヒートシンクは、穴部内において配置される柱部を含み、ＬＥＤは当該柱部へ熱的に装着される。

本発明の前述の態様及び他の態様、並びに本発明の様々な特徴及び有利な点は、添付の図面と組み合わせて読まれる、本発明の様々な実施例の以下の詳細な説明から更に明らかになる。詳細な説明及び図面は、制限するよりも、本発明を単に例証するものであり、本発明の範囲は、添付の請求項及びそれに等価なものによって規定される。

図１及び２に例示される本発明の多重ＬＥＤパッケージは、いずれかの種類の９個のＬＥＤ１０と、いずれかの種類のプリント基板（「ＰＣＢ」）２０と、いずれかの種類のヒートシンク３０と、を用いる。図２に最良に示されるように、ＰＣＢ２０は、各ＬＥＤ１０のヒートシンク３０への熱的表面実装を促進するために、各ＬＥＤ１０に対して穴部２１を有する。本発明の目的のために、ヒートシンク３０へのＬＥＤ１０の「熱的表面実装（表面装着）」という用語は、ＬＥＤ１０の表面をヒートシンク３０の表面へ熱的に接続することとして本文書において広義に規定される。ヒートシンク３０へのＬＥＤ１０の熱的表面実装を達成するために、ＬＥＤ１０は、ＰＣＢ２０の対応する穴部２１内に部分的若しくは全体的に配置される、及び／又は、下に位置するヒートシンク３０の一部分が、ＰＣＢ２０の対応する穴部２１内に部分的若しくは全体的に配置される、のいずれかのようにされる。

本発明の更なる理解を促進するために、図１の多重ＬＥＤパッケージの例示的な実施例は、図３ないし８と組み合わせて以下に説明される。

図３は、ＰＣＢ２０の対応する穴部２１内に配置される３つのＬＥＤ１０を例示する。

一つの実施例において、図４において最良に示されるように、ＰＣＢ２０は、いずれかの技術によって、電気絶縁被膜５０を用いて被膜されるヒートシンク３０へ表面実装される非金属ＰＣＢである。この場合、各ＬＥＤ１０は、ＰＣＢ２０の対応する穴部２１内に配置され、これにより、熱的伝導性・電気絶縁接着剤４０が、各ＬＥＤ１０をヒートシンク３０へ熱的接続をする。ヒートシンク３０へのＰＣＢ２０の表面実装、及びヒートシンク３０への各ＬＥＤ１０の熱的表面実装は、同一平面上である。追加的に、各ＬＥＤ１０のリード部１１及び１２は、ＰＣＢ２０の対応する配線２２及び２３へのリード部１１及び１２の電気的接続を促進するために、穴部２１から外へ延在する２つの屈曲部を用いて物理的に構成される。

第２の実施例において、図５に最良に示されるように、始めに各ＬＥＤ１０は、ＰＣＢ２０の対応する配線２２及び２３へのリード部１１及び１２の電気的接続を促進するために、穴部２１から外へ延在する２つの屈曲部を用いて物理的に同様に構成される各ＬＥＤ１０のリード部１１及び１２を含むＰＣＢ２０の対応する穴部２１内に配置される。その後、非金属ＰＣＢの形態のＰＣＢ２０は、いずれかの技術により、電気絶縁被膜５０を用いて被膜されるヒートシンク３０へ表面実装される一方で、同時に、各ＬＥＤ１０は、熱的伝導性・電気絶縁接着剤４０によって、ヒートシンク３０へ熱的に接続される。同様に、ヒートシンク３０へのＰＣＢ２０の表面実装、及びヒートシンク３０への各ＬＥＤ１０の熱的表面実装は、同一平面上である。

図６は、ＰＣＢ２０の対応する穴部２１内に配置されるヒートシンク３０の３つの柱部３１を例示する。

一つの実施例において、図７に最良に示されるように、ＰＣＢ２０は、各柱部３１を対応する穴部２１内に配置させる手法で、いずれかの技術によって、電気絶縁被膜５０を用いて被膜されるヒートシンク３０へ表面実装される非金属ＰＣＢである。その後、各ＬＥＤ１０は、熱的伝導性・電気絶縁接着剤４０によって、ヒートシンク３０の対応する柱部３１へ熱的に接続される。追加的に、各ＬＥＤ１０のリード部１３及び１４は、対応する配線２２及び２３へのリード部１３及び１４の電気的接続がヒートシンク３０の対応する柱部３１への各ＬＥＤ１０の熱的表面実装と同一平面上であるようにして、ＰＣＢ２０の対応する配線２２及び２３へ電気的に接続される。

第２の実施例において、図８において最良に示されるように、始めにＬＥＤ１０のリード部１３及び１４は、ＰＣＢ２０の対応する配線２２及び２３へ電気的に接続される。その後、非金属ＰＣＢの形態であるＰＣＢ２０は、各柱部３１を対応する穴部２１内に配置させる手法で、熱的伝導性・電気絶縁接着剤４０によって、ヒートシンク３０の対応する柱部３１へ各ＬＥＤ１０を熱的に接続させる。同様に、対応する配線２２及び２３へのリード部１３及び１４の電気的接続は、ヒートシンク３０の対応する柱部３１への各ＬＥＤ１０の熱的表面実装と同一平面上である。

図３ないし８を参照すると、示される２つの多重ＬＥＤパッケージは、被膜５０を用いて被膜されるヒートシンク３０と、ヒートシンク３０へ接着剤４０によって熱的に接続される各ＬＥＤ１０と、を使用している。これらの多重ＬＥＤパッケージの一つの代替態様は、被膜５０が、接着剤４０の電気絶縁特性を考慮して、省略されることを含む。これらの多重ＬＥＤパッケージの別の代替態様は、接着剤４０が、被膜５０の電気絶縁特性を考慮して、その電気絶縁特性を除くことを含む。

図１ないし８を参照すると、当業者は、いかなる種類の照明応用例におけるＬＥＤパッケージの費用効果的で、且つ改善された温度管理を含むが、これに制限されない、本発明の多数の有利な点を理解し得る。

上述の本発明の実施例は、現在のところ好ましいと考えられているものの、本発明の請求の範囲及び精神から逸脱することなく、多数の代わりの実施例を設計することが可能であり得る。本発明の範囲は、添付の請求項に示され、等価物の意味及び範囲に含まれる変更は、前記請求項に含まれるように意図される。

図１は、本発明に従う多重ＬＥＤパッケージの基本実施例の上面図を例示する。 図２は、本発明に従う多重ＬＥＤパッケージの基本実施例の断面側面図を例示する。 図３は、本発明に従う、図１及び２に示される多重ＬＥＤパッケージの第１の例示的な実施例の断面側面図を例示する。 図４は、図３に例示されるヒートシンクへのＬＥＤの例示的な熱的表面実装の断面側面図を例示する。 図５は、図３に例示されるヒートシンクへのＬＥＤの例示的な熱的表面実装の断面側面図を例示する。 図６は、本発明に従う、図１及び２に示される多重ＬＥＤパッケージの第１の例示的な実施例の断面側面図を例示する。 図７は、図６に例示されるヒートシンクへのＬＥＤの例示的な熱的表面実装の断面側面図を例示する。 図８は、図６に例示されるヒートシンクへのＬＥＤの例示的な熱的表面実装の断面側面図を例示する。

Claims (20)

1. ヒートシンクと、
   前記ヒートシンクに熱的に実装されるＬＥＤと、
   前記ヒートシンクへ表面実装されるプリント基板と、
   を含むＬＥＤパッケージであって、
   前記プリント基板が、前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記プリント基板を通って延在する穴部を含む、
   ＬＥＤパッケージ。
2. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージであって、更に、
   前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記ヒートシンクへ前記ＬＥＤを熱的に接続する熱的伝導性接着剤を含む、ＬＥＤパッケージ。
3. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージであって、前記ヒートシンクが、電気絶縁被膜を用いて被膜される、ＬＥＤパッケージ。
4. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージであって、前記ＬＥＤが、前記穴部内に少なくとも部分的に配置される、ＬＥＤパッケージ。
5. 請求項４に記載のＬＥＤパッケージであって、前記ヒートシンクへの前記プリント基板の表面実装、及び前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装は、同一平面上である、ＬＥＤパッケージ。
6. 請求項４に記載のＬＥＤパッケージであって、
   前記ＬＥＤは、前記プリント基板へ電気的に接続される少なくとも１つのリード部を含み、
   各リード部の一部は、前記穴部内に配置される、ＬＥＤパッケージ。
7. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージであって、
   前記ヒートシンクは、前記穴部内に少なくとも部分的に配置される柱部を含み、
   前記ＬＥＤは、前記柱部に熱的に実装される、
   ＬＥＤパッケージ。
8. 請求項７に記載のＬＥＤパッケージであって、更に、
   前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記柱部へ前記ＬＥＤを熱的に接続する熱的伝導性接着剤を含む、ＬＥＤパッケージ。
9. 請求項７に記載のＬＥＤパッケージであって、
   前記ＬＥＤが前記プリント基板へ電気的に接続され、
   前記プリント基板への前記ＬＥＤの電気的接続、及び前記柱部への前記ＬＥＤの熱的表面実装は、同一平面上である、
   ＬＥＤパッケージ。
10. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージであって、前記プリント基板が非金属プリント基板である、ＬＥＤパッケージ。
11. ヒートシンクと、
    前記ヒートシンクに熱的に実装されるＬＥＤと、
    プリント基板であって、前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記プリント基板を通って延在する穴部を含むプリント基板と、
    を含むＬＥＤパッケージであって、
    前記ＬＥＤが、前記穴部内に少なくとも部分的に配置され、
    前記ＬＥＤが、前記プリント基板へ電気的に接続される少なくとも１つのリード部を含み、
    各リード部の一部は、前記穴部内に配置される、
    ＬＥＤパッケージ。
12. 請求項１１に記載のＬＥＤパッケージであって、更に、
    前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記ヒートシンクへ前記ＬＥＤを熱的に接続する熱的伝導性接着剤を含む、ＬＥＤパッケージ。
13. 請求項１１に記載のＬＥＤパッケージであって、前記ヒートシンクが、電気絶縁被膜を用いて被膜される、ＬＥＤパッケージ。
14. 請求項１１に記載のＬＥＤパッケージであって、
    前記プリント基板が、前記ヒートシンクへ表面実装され、
    前記ヒートシンクへの前記プリント基板の表面実装、及び前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装は、同一平面上である、ＬＥＤパッケージ。
15. 請求項１１に記載のＬＥＤパッケージであって、前記プリント基板が非金属プリント基板である、ＬＥＤパッケージ。
16. ヒートシンクと、
    ＬＥＤと、
    プリント基板であって、前記ヒートシンクへの前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記プリント基板を通って延在する穴部を含むプリント基板と、
    を含むＬＥＤパッケージであって、
    前記ヒートシンクは、前記穴部内に少なくとも部分的に配置される柱部を含み、
    前記ＬＥＤは、前記柱部に熱的に実装される、
    ＬＥＤパッケージ。
17. 請求項１６に記載のＬＥＤパッケージであって、更に、
    前記柱への前記ＬＥＤの熱的表面実装を促進するための、前記柱部へ前記ＬＥＤを熱的に接続する熱的伝導性接着剤を含む、ＬＥＤパッケージ。
18. 請求項１６に記載のＬＥＤパッケージであって、
    前記ＬＥＤが前記プリント基板へ電気的に接続され、
    前記プリント基板への前記ＬＥＤの電気的接続、及び前記柱部への前記ＬＥＤの熱的表面実装は、同一平面上である、
    ＬＥＤパッケージ。
19. 請求項１６に記載のＬＥＤパッケージであって、前記ヒートシンクが、電気絶縁被膜を用いて被膜される、ＬＥＤパッケージ。
20. 請求項１６に記載のＬＥＤパッケージであって、前記プリント基板が非金属プリント基板である、ＬＥＤパッケージ。

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