(57)【要約】  ケーシング中空部と、支持エレメントと、ＬＥＤチップとを備えるＬＥＤケーシングにおいて、該ＬＥＤケーシングは、同一構造の複数のＬＥＤケーシングを接続でき、かつ自身の形状によってさらに種々異なる方式で取り付け可能に形成されている。
2010537437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング中空部（２）と、支持エレメント（３）と、少なくとも１つのＬＥＤチップ（４）と、少なくとも１つの保持エレメント（５）と、少なくとも１つのケーシング接続エレメント（６）とを有するＬＥＤケーシング（１）において；
・前記支持エレメント（３）および前記少なくとも１つのＬＥＤチップ（４）は、前記ＬＥＤケーシング（１）のケーシング中空部（２）の内部に配置されており、
・前記ＬＥＤチップ（４）は、前記支持エレメント（３）の第１表面に配置されており、前記ＬＥＤケーシング（１）は以下のように構成されている、すなわち：
・前記少なくとも１つのケーシング接続エレメント（６）が、前記ＬＥＤケーシング（１）の外側面に配置されており、前記少なくとも１つのＬＥＤチップ（４）を動作するために該ＬＥＤチップ（４）との電気接続（８）を有しており、かつ
・前記ＬＥＤケーシング（１）が機械的に制限されて解除可能に、同一構造の第２のＬＥＤケーシング（１）と接続可能である、
ように構成されている、
ことを特徴とするＬＥＤケーシング（１）。
【請求項２】
前記ＬＥＤケーシング（１）は、前記少なくとも１つの保持エレメント（５）によって、機械的に制限されて解除可能に、支持体と接続可能である、
ことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項３】
前記ＬＥＤケーシング（１）は、前記少なくとも１つの保持エレメント（５）によって、機械的に制限されて解除可能に、同一構造の第２のＬＥＤケーシング（１）と電気的および／または機械的に接続可能である、
ことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項４】
前記ＬＥＤケーシング（１）は、前記支持エレメント（３）の前記第１表面とは反対の少なくとも１つの第２の側の上に熱放散エレメント（７）を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの保持エレメント（５）は、複数の部分から形成されており、
該保持エレメント（５）の少なくとも１つの部分は、前記ケーシング接続エレメント（６）を含む、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項６】
前記ケーシング接続エレメント（６）は、少なくとも１つのアノード接続エレメント（６ａ）およびカソード接続エレメント（６ｂ）を有し、
前記アノード接続エレメント（６ａ）と前記カソード接続エレメント（６ｂ）は、機械的および／または電気的な差込システムを形成している、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項７】
前記ＬＥＤケーシング（１）は、ＳＭＴによって取り付け可能であり、
前記ケーシング接続エレメント（６）は、差込接続および／または係止接続によって駆動制御可能である、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項８】
前記ＬＥＤケーシング（１）は、制御接続エレメント（１０）を有し、
該制御接続エレメント（１０）は、前記ケーシング中空部（２）内の少なくとも１つの制御エレメントとの電気接続（１１）を有し、
各制御エレメントは、ＬＥＤチップ（４）から放出される電磁ビームの強度を制御する、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項９】
前記ＬＥＤケーシング（１）は、差込接続、圧接接続、および／またはケージクランプによる前記ケーシング接続エレメントによって電気的にコンタクト可能である、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項１０】
前記ＬＥＤケーシング（１）の保持エレメントの複数の部分は、ねじ接続、差込接続、および係止接続によって、同一構造のＬＥＤケーシング（２）と機械的に接続可能にする、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項１１】
・前記保持エレメント（５）は、ねじ式保持体として構成されており、かつ、前記保持エレメント（５）に係合するねじとして構成された少なくとも１つの結合エレメント（１４）によって支持体と機械的に接続可能であり、
・前記ＬＥＤチップ（４）は、前記ケーシング接続エレメント（６）によって電気的にコンタクト可能となり、
前記ケーシング接続エレメントは、前記ＬＥＤケーシング（１）の側面に配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤケーシング（１）。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項記載のＬＥＤケーシング（１）を複数有するＬＥＤチェーンにおいて、
・前記ＬＥＤケーシング（１）の、ＬＥＤチップ（４）とは反対の裏側面が支持体の上に固定されており、
・少なくとも２つのＬＥＤケーシングは、それぞれ１つのケーシング接続エレメント（６）によって互いに導電接続されており、
少なくとも１つのケーシング接続エレメント（６）は、それぞれのＬＥＤケーシング（１）の側面に配置されている、
ことを特徴とするＬＥＤチェーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング中空部と、支持エレメントと、ＬＥＤチップと、保持エレメントと、少なくとも１つのケーシング接続エレメントとを備えるＬＥＤケーシングに関し、該ケーシングは、同一構造の第２のＬＥＤケーシングとモジュラー式に拡張できるように構成されている。さらにこのケーシングは、支持体の上に種々異なる方式で取り付けることができ、最適な熱放散を有している。
【０００２】
ルミネセンスダイオードまたはLight Emitting Diode(ＬＥＤ)としても知られている発光ダイオードは、その動作中に、紫外波長や赤外波長の電磁ビームのみならず、電磁スペクトルのうち人間の目に知覚可能な部分の波長の電磁ビームも放出する光学構成素子である。
【０００３】
さらに、ＬＥＤは多数の使用可能性を有する。例えば典型的な高出力ダイオードは、既に数ワットの光強度を生成し、したがってヘッドライトや投影照明機器として適当かつ使用可能である。他方でＬＥＤは、状態表示、種々異なる波長の照明手段、制御照明として使用されたり、データ伝送のために使用されたり、表示エレメントおよびその他種々において使用される。
【０００４】
電磁ビームを生成するために、特別な半導体グリッド構造による発光ダイオードは、とりわけ伝導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップを利用している。この際、価電子帯と伝導帯のエネルギーレベルの差はバンド距離またはバンドギャップと解され、直接遷移形の半導体材料の場合、価電子帯において最も高いエネルギー状態は、伝導帯の最も低いエネルギー状態の真下に位置する。エネルギー供給によって、電子は、価電子帯の比較的低いエネルギー状態から伝導帯の比較的高いエネルギー状態へと移る。これらの電子が価電子帯へ再結合する際に、電子は、所有しているエネルギーを所定の波長の電磁ビームの形態で放出する。
【０００５】
放射している半導体のビーム路にルミネセンス変換エレメントを設けることによって、生成された一次波長を二次波長に変換することが可能である。このようにして混合光、例えば白色光、または、各半導体のバンドギャップに相応しない特別な波長の光を簡単に生成することができる。
【０００６】
発光ダイオードは種々の方式によって取り付けることができる。一方ではＬＥＤを、表面実装技術（SMT -Surface Mount Technology）によってプリント基板上に取り付けることができる。この省スペースな変形形態は、特別形態では付加的な接続脚部を省略する。なぜなら電気的接続部は、パッドまたは導電性プレートの形態でケーシングの外側面に設けることができ、ケーシング内部の半導体チップとの電気的接続を有するからである。
【０００７】
発光ダイオードを取り付けるための別の変形形態は、孔の空いたプリント基板に取り付けるための、接続脚部を備えたＬＥＤケーシング構成である。このためには、電気的動作のために設けられる接続部を特別に構成しなければならない。ここでは発光ダイオードチップが、ケーシングに、とりわけ放射された波長に対して部分的に透明な成形材料に取り付けられる。放射しているチップの電気的接続は、ケーシングから突出した別個の付加的な接続脚部によって行われる。
【０００８】
発光ダイオードがプリント基板から比較的遠く離れて例えば装置の前面などで使用される、もしくはプリント基板の設計が有意義でない原始的な適用において使用される、という理由により発光ダイオードがプリント基板上に直接取り付けられないケースにおいては、ＬＥＤ付加的なエレメント、例えばソケットアダプターパーツが存在し、これらが従来のＬＥＤを差込システムおよび／または保持体によって電気的および／または機械的に接続させることとなる。
【０００９】
適用のための光度を高めるために例えば複数の発光ダイオードがともに１つのプリント基板の上に配置され、取り付けられる。投影技術の分野では、例えば液晶スクリーンないし液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Displays -LCD）のためのバックライトが白色ＬＥＤマトリクスによって形成され、この際多数の白色ＬＥＤからなるマトリクスがバックライトとして使用される。
【００１０】
これら全ての技術の欠点は、発光ダイオードを動作させるために、一般的な接続エレメントまたはアダプターピースのような付加的なエレメントが必要となることである。さらなる欠点は、ある特別な取り付け方式のために製造されたＬＥＤは、別の取り付け方法のためには限定的にしか使用できないということである。最後に、複数のＬＥＤの結合も、付加的なエレメントによってしか実現できない。これによって付加的な熱発生および所要スペースの増大による損失が生じることとなる。
【００１１】
したがって本発明の課題は、種々異なる方法で取り付け可能であり、さらに同一構造の別のＬＥＤケーシングとモジュラー式に拡張可能なＬＥＤケーシングを提供することである。
【００１２】
この課題はとりわけ請求項１に記載のＬＥＤケーシングによって解決される。
【００１３】
ここではケーシング中空部と、支持エレメントと、少なくとも１つのＬＥＤチップと、少なくとも１つの保持エレメントと、少なくとも１つのケーシング接続エレメントとを有するＬＥＤケーシングが提示される。支持エレメントは、第１表面が少なくとも１つのＬＥＤチップによって被覆されており、ＬＥＤケーシングの中空部の中に配置されている。さらにＬＥＤケーシングは以下のように形成されている。すなわちＬＥＤケーシングは、少なくとも１つのケーシング接続エレメントがＬＥＤケーシングの外側面に配置されており、かつＬＥＤチップを動作させるために少なくとも１つのＬＥＤチップとの電気的接続を有するように、さらにはＬＥＤケーシングが機械的に制限されて解除可能に同一構造の第２のＬＥＤケーシングと接続することができるように、形成されている。
【００１４】
この"機械的に制限されて解除可能に"とは、接続が、機械的な力作用に基づいて解除可能であることを意味し得る。この際接続を有利には非破壊に解除することができ、したがって同一構造の２つのＬＥＤケーシングを互いに解除した後に、少なくとも１つのＬＥＤケーシングを再び使用することができる。
【００１５】
上述した発明によれば、種々異なる取り付け変形形態に対してフレキシブルに使用でき、かつ電気的にフレキシブルに接続でき、さらには付加的なエレメントなしに同一構造の別のＬＥＤケーシングと機械的に接続ないし拡張できるＬＥＤケーシングが提供される。
【００１６】
本発明の有利な実施形態においては、ＬＥＤケーシングを、少なくとも１つの保持エレメントによって、機械的に制限されて解除可能に、支持体と機械的接続することができる。本発明の意味における支持体とは、例えば冷却体、基板、または一般的なヒートシンクである。一般的に支持体として、ＬＥＤケーシング特有の適用において該ＬＥＤケーシングに充分な保持力を提供するベースボディとすることができる。ＬＥＤケーシングが汎用な形態で構成されていることにより、付加エレメントを必要とすることなく、特徴的なＬＥＤケーシング形状のみに基づいて、発光ダイオードの複数の取り付け方法を実現することが可能となる。
【００１７】
支持体は、特別な構成においてはヒートシンクであり、該ヒートシンクは、自身の良好な熱伝導特性によって充分に高い熱輸送能力を提供し、これによってケーシング中空部内のＬＥＤチップの損傷を阻止する。
【００１８】
支持体との機械的接続のために充分な保持力は、ここでは少なくとも１つの保持エレメントによって達成される。保持エレメントは、ＬＥＤケーシングの一部であるか、または付加的なエレメントとしてＬＥＤケーシングに固定されている。保持エレメントは、例えば最も簡単な形態においてはＬＥＤケーシングに設けられた孔とすることができ、この孔を通って、例えばねじまたは保持ピンなどのような機械的な連結エレメントが挿入されている。この際保持エレメントは、別個のエレメントとしてＬＥＤケーシングに取り付けられているか、または、ケーシングの一部として形成されている。
【００１９】
別の有利な構成においてＬＥＤケーシングは、少なくとも１つの保持エレメントによって、同一構造のＬＥＤケーシングとの機械的および／または電気的接続を有する。これにより別の付加的なエレメント、例えば支持エレメントを必要とすることなしに、２つのＬＥＤケーシングの間における頑強な機械的接続力ならびに導電接続が得られる。
【００２０】
別の有利な構成においてＬＥＤケーシングは、付加的に熱放散エレメントを有する。該熱放散エレメントは少なくとも支持エレメントの第２の側に設けられている。この第２の側は、支持エレメントの第１の表面とは反対側に位置している。この熱放散エレメントによってケーシング中空部の内部から外部への熱輸送が改善され、これによって例えば高出力ダイオードチップは、過熱、ひいては危急の損傷から保護されている。
【００２１】
有利には保持エレメントは複数の部分からなり、ケーシング接続エレメントは、保持エレメントの少なくとも１つの部分に組み込まれている。これによって、同一構造のＬＥＤケーシングまたは支持体との汎用のモジュラー式拡張が可能となり、この際保持エレメントの少なくとも１つの部分がＬＥＤチップ間の電気的接続も提供する。さらに、支持体または第２のＬＥＤケーシングとの機械的接続力は、保持エレメントによって形成される。理想的には保持エレメントは１つの部分からなり、例えば差込システムによって電気的および機械的接続を形成する。このような手段によってＬＥＤケーシングの迅速な拡張が達成されている。
【００２２】
別の有利な構成においては、ケーシング接続エレメントは、少なくとも１つのアノード接続エレメントおよびカソード接続エレメントを有する。これら２つの接続エレメントは、有利には機械的および／または電気的な差込システムとして構成されている。この際、アノード接続エレメントは例えばソケットであり、カソード接続エレメントは例えばプラグであるか、またはこの逆である。このような構成によれば、ＬＥＤケーシングを付加的なＬＥＤケーシングと拡張したり、ＬＥＤケーシングを支持体と接続したりすることが非常に簡単に可能となる。これによって付加的なエレメントなしに光強度の増加を得ることが可能となる。さらにこれにより、ＬＥＤケーシング装置に付加的な色をもたらすことが簡単に可能になる。簡単な差込原理によって多様な色および照明強度のＬＥＤ構造物を作成することが可能となる。ＬＥＤの直列接続を可能とするために、第１ＬＥＤケーシングのカソード接続部は、第２ＬＥＤケーシングのアノード接続部と接続される。
【００２３】
別の有利な構成においては、ＬＥＤケーシングのケーシング中空部は、複数のＬＥＤチップを有する。これらのＬＥＤチップは、第１実施形態においては直列に接続されており、この際、ＬＥＤチップの各アノード接続部は、それぞれ隣接するＬＥＤチップのカソード接続部と接続されている。ＬＥＤケーシングの共通のアノード接続部として使用される最初のアノード接続部、および、ＬＥＤケーシングの共通のアノード接続部として使用される最後のカソード接続部は、ＬＥＤケーシングのケーシング接続エレメントに導かれる。したがってこのＬＥＤケーシング内の全てのＬＥＤチップは、特別な形態では複数の部分からなる共通の１つのケーシング接続エレメントによって電気的に駆動制御することができる。この構成においては既に、個々のＬＥＤケーシングから放出される光強度は著しく増加されている。さらに、ＬＥＤケーシング内部で混合色を生成することが可能である。この際各ＬＥＤチップはそれぞれ所定の波長を放出し、混合ランプの実施例では例えば白色光を生成することができ、これは赤緑青の色の組み合わせによって簡単に可能である。
【００２４】
別の有利な構成においては、ケーシング接続エレメントを、差込コネクタないし係止コネクタによって電気的に駆動制御することができ、この際ＬＥＤケーシングは基本的にＳＭＴによって取り付けられている。この構成においては、ＳＭＴボードのための良好な熱放散が形成されており、このＳＭＴボードの上には、付加的にヒートシンクを、例えば冷却体の形態で設けることができる。さらにこれによって、ＬＥＤケーシングのフレキシブルな電気的接続が達成されている。この実施形態の発展形態においては、ケーシング接続エレメントもＳＭＴによって取り付けられており、これによってＳＭＴボードによる電気的接続も達成される。同じことがもちろん別の取り付け形態についても当てはまる。
【００２５】
有利な構成においては、ＬＥＤケーシングに、付加的に制御接続エレメントが取り付けられている。この制御接続エレメントは、ケーシング中空部の内部の少なくとも１つの制御エレメントとの電気的接続を有する。制御エレメントは、ケーシング中空部の内部のＬＥＤチップから放出される電磁ビームの強度を制御する。この形態の構成によれば、それぞれ個々のＬＥＤチップを別個に制御し、ＬＥＤケーシングごとに、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号による所定の色調節または個別の光強度を行うことができる。
【００２６】
別の有利な構成においては、各ＬＥＤチップの接続部が、それぞれ個々にケーシング接続エレメントに導かれる。これによって各ＬＥＤチップを別個に駆動制御し、ひいてはオンオフすることができる。この構成においては、ＬＥＤケーシングにてそれぞれのＬＥＤチップを別のＬＥＤチップに関係なく駆動制御ならびにオンオフすることができる。
【００２７】
本発明の有利な構成においては、支持エレメントは、ＤＢＣ（Direct-Bonded-Copper）セラミック基板である。銅−セラミック−銅からなる"サンドイッチ構造"であるこの基板によって、電気絶縁性が達成される。さらにこの基板様式によれば縦方向に拡開された熱放出が形成され、これにより良好な熱伝導が達成される。付加的にこの基板は電気的に非常に良好に伝導する。
【００２８】
別の有利な構成においては、支持基板は、金属製の支持体、例えばボンディング金属被覆を備える銅または銅合金である。この場合には、ＬＥＤチップの裏側を電気絶縁性に構成する必要がある。
【００２９】
ケーシング接続エレメントとＬＥＤチップとの接続は、有利にはレーザ溶接および／またはボンディング技術によって行われる。このようにして迅速な製造が達成される。
【００３０】
別の有利な構成においては、ＬＥＤケーシングは付加的に光学エレメント、ないしは、このような光学エレメントのための保持体、例えばレンズまたはレンズ形態のキャッピングを有する。この光学エレメントによって、ビームを集束させたり、ビームを拡げたり、ないしは一般的にビームを変更したりすることが可能となる。これによってＬＥＤの所期の放射特性が達成されている。
【００３１】
別の有利な構成においては、ＬＥＤケーシングは成形材料からなる。この成形材料は、製造工程中は液状であり、所期のＬＥＤケーシング形状に寸法適合させることによって成形される。
【００３２】
別の有利な形態においては、保持エレメントの少なくとも１つの部分が、別個に、またはケーシング接続エレメントとともに、規格化されて成形されている。多くの分野、例えば自動車分野において見られる形状のような、規格化された形状によれば、ＬＥＤケーシングの使用範囲が可能な限り拡大される。
【００３３】
複数のＬＥＤケーシングの、本発明による電気的および／または機械的な直列接続は、例えば差込み、係止、またはねじ留めによって達成される。さらにはＬＥＤケーシングの並列接続も考えられ、これは付加的なアダプターピースによって達成することができる。このアダプターピースは、例えば２つのアノード接続エレメントの間に設けられており、電気的橋絡のために使用される。さらにこのアダプターピースは、並列に接続されたＬＥＤケーシングの間のスペースホルダとして使用される。
【００３４】
各ＬＥＤチップ接続部がそれぞれＬＥＤケーシング接続エレメントに別個に導かれる場合には、付加的なブリッジアダプタも本発明の範囲に含まれている。このブリッジアダプタは、ＬＥＤチップが別のＬＥＤケーシングとの接続用に予定されていない場合に、前記ＬＥＤチップをＬＥＤケーシングの外部にて直列接続させるために使用される。
【００３５】
次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について説明する。この場合、同じ構成部材または同じ機能を有する構成部材の図には同じ参照符号が付されている。また、図示されている構成要素は縮尺どおりに描かれたものではなく、理解を深める目的でむしろ個々の構成要素が過度に大きく、簡略化して描かれている場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１ａ）は、ＬＥＤケーシングの実施例の概略断面図であり、図１ｂ）は、ａ）に図示した実施例の平面図である。
【図２】図２は、図１に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態を示す図である。
【図３】図３は、図１に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の択一的実施形態を示す図である。
【図４】図４は、図３に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態を示す図である。
【図５】図５は、ＬＥＤケーシングの実施形態の種々異なる発展形態ａ〜ｄの立体図である。
【図６】図６は、図２に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態を示す図である。
【図７】図７は、図６に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態を示す図である。
【図８】図８は、これまで図示したＬＥＤケーシングの実施形態および／または発展形態の１つを３つ直列接続した図である。
【図９】図９は、これまで図示したＬＥＤケーシングの実施形態および／または発展形態の１つを８つ直列および並列接続した図である。
【図１０】図１０は、図６に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の択一的変形接続図である。
【００３７】
図１ａには、ＬＥＤケーシングの実施例の概略断面図が示されている。ＬＥＤケーシング１はケーシング中空部２を有する。ケーシング中空部２の内部には支持エレメント３が設けられており、該支持エレメント３の一方の表面の上にＬＥＤチップ４が配置されている。前記表面と反対の側には熱放散エレメント７が配置されている。ＬＥＤケーシング１はさらに保持エレメント５とケーシング接続エレメント６を有し、これらはＬＥＤケーシング１の２つの外側面に設けられている。ケーシング接続エレメント６は、ＬＥＤチップ４との電気的接続８を有しており、この際、ボンディング接続１３が前記電気的接続８を、例えばボンディグワイヤによって実現されて、ケーシング接続エレメント６に接続している。
【００３８】
保持エレメントおよびとケーシング接続エレメント６によって、ＬＥＤケーシング１を支持体上に任意に取り付けることができる。各保持エレメント５は、ＬＥＤケーシング１の一部として構成することも、別個のエレメントとして製造工程中にＬＥＤケーシング１に取り付けることも可能である。
【００３９】
図１ｂには、図１ａに図示したＬＥＤケーシング１の平面図が示されている。見て分かるように、ＬＥＤケーシングはＳＭＴによって電気的ならびに機械的に取り付け可能である。とりわけケーシング接続エレメントは、はんだ技術によって駆動回路と接続される。この実施形態においてはさらに、差込システムによる各ケーシング接続エレメント６との差込接続を形成することが可能である。図示されていない対部材は、適当な形状によって保持エレメント５およびケーシング接続エレメント６と接続可能であり、この際保持エレメント５は付加的な保持力を生成する。この対部材によってさらに、はんだ技術を必要としないボード取り付けが考えられる。さらには、同一のＬＥＤケーシング１の複数のケーシング接続エレメントを、対部材によって互いに接続することができる。
【００４０】
熱放散エレメント７は、とりわけ高出力ＬＥＤの場合にＬＥＤケーシング１の内部からより良好に熱を排出するために使用され、ＬＥＤチップ４を過熱および損傷から保護する。有利な実施形態においては、ＬＥＤケーシング１はヒートシンクの上に取り付けられ、これによって熱放散を格段に改善することが可能である。
【００４１】
図２は、図１に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態を示す図である。構造は基本的に図１の実施例と同様であり、したがってここでは図１に示した実施例との相違点のみを説明する。図１とは異なり、ケーシング中空部２には、直列接続された複数のＬＥＤチップ４が取り付けられている。ケーシング接続エレメント６は、ＬＥＤチップ４の一つとの電気的接続８を有し、この際ＬＥＤチップ４は互いに直列に接続されている。ＬＥＤチップ４の全てのアノード接続部は、中空部２に設けられている隣接したＬＥＤチップ４のカソード接続部と、ボンディング中間接続９によって接続されている。直列接続の最初のＬＥＤチップ４のアノード接続部、ならびに、直列接続の最後のＬＥＤチップ４のカソード接続部だけは接続されておらず、それぞれケーシング接続エレメント６とボンディング接続１３によって電気的に接続されている。
【００４２】
ＬＥＤチップ４の直列接続は、図２ｂにおいてより詳細に図示されている。２つの接続部、すなわち１つのアノード接続部および１つのカソード接続部を備えるＬＥＤチップ４が概略的に示されており、ここでは各カソード接続部が、それぞれ隣接するＬＥＤチップのアノード接続部とボンディング中間接続９によって接続されている。最初のアノード接続部ならびに最後のカソード接続部は、それぞれケーシング接続エレメント６と接続されている。これは電気的接続８およびボンディング接続１３によって実施される。
【００４３】
この発展形態の利点は、一般的にＬＥＤケーシングの照明強度が増加することである。多数のＬＥＤチップ４によって、放射される光強度を何倍にも増やすことが可能である。直列接続されたＬＥＤチップ４の駆動制御は、ここではケーシング接続エレメント６によって行われる。図１の実施形態と同様に、保持エレメント５はケーシング接続エレメント６と共に、ＬＥＤケーシング１を取り付けるための複数の手段を有する。
【００４４】
図３は、図１に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の択一的実施形態を示す。既に説明した図１および２と非常に似ているので、ここではこれらの図との特徴的な相違点のみ説明する。図１とは異なり、ケーシング接続エレメント６は２つの異なる形状を有し、各形状はそれぞれ特別な接続タイプとなっている。ここでは最初のアノード接続部８ａはアノード接続エレメント６ａと電気的に接続されており、最後のカソード接続部はカソード接続エレメント６ｂと電気的に接続されている。
【００４５】
ケーシング接続エレメント６は、アノード接続エレメント６ａおよびカソード接続エレメント６ｂとして構成されており、汎用な差込システムを形成している。アノード接続エレメント６ａはここではプラグの機能を有し、カソード接続エレメント６ｂはここではソケットの機能を有する。プラグおよびソケットの構成を上に説明した変形形態とは逆にすることも可能である。このような差込システムによって、複数のＬＥＤケーシングを問題なく相互接続することが可能となる。
【００４６】
有利にはこの差込システムは規格化されており、規格に相応している。したがってＬＥＤケーシングを問題なく、例えば自動車、電子機器、または装置の分野における既存の差込システムに組み込むことができる。保持エレメントがケーシングの一部として既に一緒に製造されるので、付加的な対部材または補助ソケットは必要なく、ＬＥＤケーシングを汎用に使用することができる。これによって付加的なコストが節約され、アダプタにおいて常に副作用として存在していた移行損失が回避される。
【００４７】
図１および２と同様に、特に高出力ＬＥＤのために充分な熱排出は、熱放散エレメント７によって達成される。接続エレメント６ａおよび６ｂへの相応の電気的および／または機械的接続は、接続システム、係止システム、またはねじシステムによってもとりわけ規格統一されて行うことができる。
【００４８】
図４には、図３に示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態が示されており、ここでは断面図は省略される。以下、図３との相違点のみ説明する。これまで説明した図面とは異なり、図４においてはただ１つの保持エレメントが図示されており、この１つの保持エレメントは、複数のＬＥＤケーシングの接続のため、ないしは支持体との接続のために使用される。図示した構造形態は、例えばプラグによって支持体と電気的にコンタクト可能であるが、他のＬＥＤケーシング１とも接続可能である。同様にして、カソード接続エレメント６ｂおよびアノード接続エレメント６ａは分離されて構成されている。有利には、この変形形態は、孔の開けられたプリント基板に取り付けるために使用されるか、ないしは支持体の上に取り付けられる、ないしは差し込まれる。
【００４９】
図５は、図１に示したＬＥＤケーシングの実施形態の択一的実施形態の発展形態を、立体図として示す。図１とは異なり、保持エレメントを例えば複数の部分によって構成することができる。図５ａの保持エレメント５は、例えばねじ式保持体および差込用対部材である。このようにして一方では、支持体との機械的な保持力が可能となり、もちろん、導電接続のための、ここには図示されていない正確に嵌合するケーシング接続エレメントの対部材の保持力も可能となる。
【００５０】
さらに、図５ａのＬＥＤケーシングは光学エレメント１５を有しており、該光学エレメントは、ここでは各ＬＥＤチップ４から放出される電磁ビームをビーム偏向するために使用される。これによって、それぞれの適用に応じた各ＬＥＤケーシングのために最適な放射特性が達成されている。結合エレメント１４として、ここではねじが設けられている。これらのねじは、有利には支持体、とりわけヒートシンクと機械的に結合させるために使用される。別の結合エレメントも考えられ、本発明の技術思想から排除されない。
【００５１】
図５ｂ〜５ｄは、基本的に同様のエレメントを有する。違いは例えば光学エレメントの形態であり、該光学エレメントは、図５ｃおよび５ｄにおいては全てのＬＥＤチップ４のための１つのエレメントとして構成されている。さらに、ケーシング接続エレメント６，６ａ，６ｂが種々異なって構成されており、図５ｄにおいては、既に説明した、例えば自動車分野のために規格化された電気的接続が設けられている。これに対して図５ｃにおいては、択一的システムのための実施形態が見て取れる。
【００５２】
図５ａ〜５ｄに図示した孔は、ここでは保持エレメント５であり、保持エレメント５がＬＥＤケーシング１の一部として非常に簡単に製造可能であるということを明確に表している。付加的に、保持エレメントを複数の部分から形成することができ、この場合、保持体の１つの部分がねじ結合によって支持体に固定されている。もっとも、保持エレメント５は、別のＬＥＤケーシングないし基板またはヒートシンクとより確実に接続するための別の部分５を有することもできる。
【００５３】
図６ａ，６ｂ，および６ｃには、図２に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態が示される。図２とは異なり、ここでは各ＬＥＤを別個に駆動制御することができる。図６ｃに示す変形形態においては、各保持エレメント５が、それぞれ１つのカソード接続エレメント６ｂおよび１つのアノード接続エレメント６ａを有する。汎用の差込システムを用いて、保持エレメント５の特別な形状によって、同一構造のＬＥＤケーシングとのＬＥＤケーシングの拡張、または支持体への配置が、簡単に可能となる。
【００５４】
図７には、図６に図示したＬＥＤケーシングの実施形態の発展形態が示されている。先行する図面と異なり、図７のＬＥＤチップ４は図示されていない制御エレメントを有し、該制御エレメントは、制御接続エレメント１０および制御接続１１によって制御することができる。
【００５５】
この発展形態によれば、それぞれのＬＥＤチップ、有利には放射すべき電磁光の強度を、個々に制御することが可能となる。例えばパルス幅変調された信号による制御によって、各ＬＥＤチップの個々の色飽和度または光強度を達成することができる。
【００５６】
制御接続エレメント１０は、保持エレメント５およびケーシング接続エレメント６，６ａおよび６ｂと同様に、その形態を自由に構成することができ、有利な形態においては規格化されており、別のＬＥＤケーシングとのフレキシブルかつ迅速な拡張や、電気的接続、または制御を可能にする。同じことが支持体との取り付け変形形態にも当てはまる。
【００５７】
図１〜７のＬＥＤチップ４の接続は、有利にはボンディング中間接続によって互いに行われ、この際支持エレメントは付加的に、図示されていない導体構造を有することができる。接続エレメント６，６ａ，６ｂとチップ接続８，８ａ，８ｂとの接続は、有利にはレーザ溶接技術または古典的なワイヤボンディング技術によって行われる。
【００５８】
支持エレメント３として、有利にはＤＢＣセラミック基板が使用される。なぜなら、ＤＢＣセラミック基板の特別な"サンドイッチ構造"（銅−セラミック−銅）によって電気絶縁が奏され、かつ縦方向に拡開された熱放散が可能となり、これによって基板は良好な熱伝導体となるからである。
【００５９】
別のとりわけ電気絶縁性でない支持エレメント３を使用する場合には、ＬＥＤチップ４の面のうちの、支持エレメント３に固定されている方の面を、電気絶縁性にしなければならない。
【００６０】
ＬＥＤケーシングの材料として有利にはプラスチック、例えばＰＰＡ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ、またはＰＥＩを使用することができる。支持エレメントはとりわけＤＢＣ、ＭＫＰ−ＰＣＢまたはＡＩＮ−セラミックの基板である。同様に、金属製の支持体、とりわけ銅またはボンディング金属被覆を備える銅合金を使用することができる。非絶縁性の支持体の場合、ＬＥＤチップの裏側は絶縁性でなければならない。
【００６１】
ＬＥＤケーシングの図１〜７に図示した実施形態ないしこれらの発展形態は、自由に組み合わせ可能であり、かつ交換可能である。
【００６２】
保持エレメント５の別の課題は、同一構造の２つのＬＥＤケーシングが１つの共通の支持体を使用するための、スペースホルダとしての機能である。この場合に重要なことは、個々のＬＥＤケーシングの間に充分な間隔があり、これによって充分な熱輸送を保証されていることである。
【００６３】
図８は、相互に差し込まれた３つのＬＥＤケーシング１からなる直列接続を示す。ＬＥＤケーシング１はこの際、図１〜７の実施形態および／または発展形態に応じて構成されている。ＬＥＤケーシングは、カソード接続エレメント６ｂならびにアノード接続エレメント６ａを有しており、図８ｂに示すような相互差込み方法１６によって接続される。ここでは図示しないＬＥＤチップは、図１〜７に図示した変形形態の１つによって接続されており、アノード接続エレメント６ａまたはカソード接続エレメント６ｂによって電気的および／または機械的に結合されている。さらには付加的に、既に説明した別の保持エレメント５による支持体への取り付けが考えられる。
【００６４】
図９は、個々のＬＥＤケーシング１の択一的接続を示しており、ここではそれぞれ４つの直列結合されたＬＥＤケーシング１からなる並列接続が図示されている。ここでもＬＥＤケーシング１は、これまで説明した実施形態および／または発展形態の１つに相応する。図１〜７による保持エレメント５とケーシング接続エレメント６とを備えるケーシング形態が、概略的にのみ図示されている。並列接続に関して特徴的であるのは、２つのアノード接続エレメント６ａの接続であり、この接続は、本発明のアダプターピース１７によって可能となる。アダプターピース１７は図９ａに図示されており、２つのアダプタ接続１８の橋絡２０を表している。相互接続された複数のＬＥＤケーシングのために共通の１つの冷却体が使用される場合には、アダプターピース１７の別の課題は、より良好な熱放散のためのスペースホルダないし間隔ホルダーとしての機能である。
【００６５】
図１０には、説明したＬＥＤケーシング１の別の択一的相互接続が図示されている。ここではＬＥＤケーシング１のスター形結合が示されており、各ＬＥＤケーシングは、複数のケーシング接続エレメント６ａおよび６ｂを有する。これによって個々のケーシング接続エレメント６ａおよび６ｂは、各ＬＥＤケーシング１のケーシング中空部２の内部にあるＬＥＤチップ４をそれぞれ駆動制御する。ここでは各ＬＥＤケーシング１は、図示されていない複数のＬＥＤチップ４を有する。全てのＬＥＤチップ４を動作できるように、図１０ａにはブリッジアダプタ１９が図示されており、このブリッジアダプタは、２つの接続エレメント６ａと６ｂの単なる橋絡２０である。ブリッジアダプタは、ＬＥＤケーシング１の各側のケーシング接続エレメント６ａないし６ｂの正確に嵌合する対部材であり、アノード接続エレメント６ａならびにカソード接続エレメント６ｂを有する。
【００６６】
ＬＥＤチップ４を動作させるために、図１０ａに図示したブリッジアダプタは、動作させるべきＬＥＤのカソード接続をアノード接続と橋絡するために使用される。直列接続に結合された複数のＬＥＤを動作させるためにもブリッジアダプタを使用することができ、このブリッジアダプタを、該ブリッジアダプタの形状によって、場合によっては比較的高い電流による負荷のために設計するだけでよい。
【００６７】
ＬＥＤチップ４の動作、および、動作すべき各チップ４への電流供給の動作は、電流動作回路によってそれぞれの相互接続に適合される。この電流動作回路は、常時一定の、動作のために必要な動作電流を制御する。動作中におけるＬＥＤケーシング１の取り付けおよび取り外しが考えられ、この際には短絡または過負荷シナリオを電流動作回路によって相応に考慮し、排除するべきである。
【００６８】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７０４１１３６．９号の優先権を主張するものであり、その開示内容は、引用によって本願発明の開示内容に含まれるものとする。
【００６９】
本発明は上述した実施例に限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはこのような特徴またはこのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていない場合であっても当てはまる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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