專利名稱：發(fā)光模塊的制作方法
發(fā)光模塊本發(fā)明說明了一種發(fā)光模塊，其適于大面積的背光照明應用或照明應用。在大面積的背光照明應用的情況下(如在燈光廣告中)例如使用廣告牌，這些廣告牌配備有幻燈片和用于照亮幻燈片的背光照明設備。如果背光照明通過LED來進行，則會形成不同LED的高低不同的阻擋層溫度。廣告牌典型地處于直立狀態(tài)中。由此，廣告牌的下部區(qū)域中的LED會將其熱量向上發(fā)送。這導致在廣告牌的中部和上部區(qū)域中的LED比在下部區(qū)域中的LED受到更高的溫度，這導致這些LED的更高的阻擋層溫度。然而，LED的不同阻擋層溫度在應用中形成不同的亮度并且造成色度坐標偏移。在長期應用中，這還會導致LED的不同的老化特性，這又反映在色度坐標偏移和亮度改變上。在此，一個要解決的任務在于提出一種具有耐久色彩特性和亮度特性的發(fā)光模塊。該任務通過根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光模塊來解決。發(fā)光模塊的有利的擴展方案和改進方案在從屬權利要求中予以說明。根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式，該發(fā)光模塊包括多個發(fā)射輻射的半導體器件；連接支承體，在該連接支承體上設置有發(fā)射輻射的半導體器件；以及冷卻體，冷卻體在其前側(cè)表面上與連接支承體連接并且具有基本體以及構建用于局部改變冷卻體的熱阻的裝置，其中冷卻體的平均熱阻沿著發(fā)光模塊的主延伸方向降低。平均熱阻是在所述裝置中在熱流(單位時間的熱量或熱功率)沿著發(fā)光模塊的主延伸方向穿過冷卻體時形成的溫度差的度量。發(fā)光模塊的發(fā)光面可以劃分為下部區(qū)域、中部區(qū)域和上部區(qū)域。每個區(qū)域都可以與平均的熱阻相關。優(yōu)選地，下部區(qū)域中的平均熱阻高于中部區(qū)域或上部區(qū)域中的熱阻。換而言之，發(fā)光模塊可以如下地描述發(fā)光模塊包括冷卻體，其包括基本體以及裝置。該裝置例如具有的熱阻不同于基本體的熱阻。以此方式，冷卻體在中部區(qū)域中具有不同于基本體區(qū)域中的熱阻。所述裝置于是可以負責使冷卻體并不具有均勻的熱阻(例如基本體的熱阻)，而是使熱阻局部變化。尤其是，借助所述裝置可以調(diào)節(jié)冷卻體的熱阻，使得冷卻體局部具有基本體的熱阻，而在其他部位上冷卻體的熱阻與基本體的熱阻有偏差。例如， 冷卻體的熱阻在所述裝置的區(qū)域中比基本體的熱阻更大或者更小。借助所述裝置于是例如可以實現(xiàn)一種冷卻體，其中平均熱阻沿著發(fā)光模塊的主延伸方向改變(例如降低)。發(fā)光模塊優(yōu)選地具有扁平的構型，也就是說發(fā)光模塊的深度小于發(fā)光模塊的發(fā)光面的長度和寬度。在此情況下，發(fā)光模塊具有兩個主延伸方向第一主延伸方向平行于發(fā)光模塊的縱向側(cè)走向，第二主延伸方向平行于發(fā)光模塊的寬度側(cè)地走向。重要的主延伸方向在此尤其是在發(fā)光模塊直立安裝時與重力相反的方向。主延伸方向于是從下部區(qū)域指向上部區(qū)域。如已經(jīng)在開頭所提及的那樣，在發(fā)光模塊直立狀態(tài)時，發(fā)射輻射的器件傳統(tǒng)上在發(fā)光模塊的中部和上部區(qū)域中比在下部區(qū)域中受到更高的溫度。有利地，在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊中，可以將在下部區(qū)域和其余區(qū)域之間的溫度差減小。因為通過降低沿著尤其與重力方向相反的主延伸方向的平均熱阻，在下部區(qū)域中比在中部區(qū)域和上部區(qū)域中進行更差的導熱。因此在下部區(qū)域中的溫度升高，并且在下部區(qū)域和其余區(qū)域之間的溫度差降低。 這又引起發(fā)光模塊的色度坐標特性和亮度特性的改善并且得到其耐久性。發(fā)射輻射的半導體器件可以是具有設置在殼體中的半導體芯片的緊湊型器件或者不帶殼體的半導體芯片。優(yōu)選地，半導體芯片以薄膜技術來制造。薄膜發(fā)光二極管芯片的特征尤其在于以下特征的至少之一-在產(chǎn)生輻射的外延層序列的朝著支承元件的第一主面上施加或者構建有反射層，其將外延層序列中產(chǎn)生的電磁輻射的至少一部分向回反射到該外延層序列中；-外延層序列具有在20μ m或者更小的范圍中的厚度，尤其是在10 μ m的范圍中的厚度；以及-外延層序列包含至少一個半導體層，其帶有至少一個具有混勻結構的面，其在理想情況下導致光在外延的外延層序列中近似各態(tài)歷經(jīng)的分布，即其具有盡可能各態(tài)歷經(jīng)的隨機散射特性。薄層發(fā)光二極管芯片的基本原理例如在I. Schnitzer等人的《Appl. Phys. Lett.》 (63 (16)，1993年10月18日，第2174-2176頁)中予以描述，其公開內(nèi)容就此而言通過引用
結合于此。薄膜發(fā)光二極管芯片良好地近似于朗伯特表面輻射器。對于背光照明應用而言，通常優(yōu)選白色光。白色光的產(chǎn)生一方面可以通過使用已經(jīng)發(fā)射白色光的半導體器件來實現(xiàn)。另一方面，可以使用發(fā)射不同顏色的光的半導體器件， 不同顏色的光總體上得到白色光。例如，可以使用發(fā)紅色、綠色和藍色光的半導體器件，其光被混合。在此情況下，在發(fā)光模塊內(nèi)的均衡溫度是特別重要的。因為在較高的溫度的情況下，發(fā)射紅光的半導體器件的亮度比在發(fā)射綠光和發(fā)射藍光的半導體器件情況下更為強烈地降低。因此，在不同溫度的情況下會預期不同白色點。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊中，可以成功地避免該問題。在發(fā)光模塊的一個有利的擴展方案中，其上設置有發(fā)射輻射的半導體器件的連接支承體是電路板。優(yōu)選的電路板是金屬芯電路板(所謂的MCPCB)或者支承體，其包含樹脂和玻璃纖維組織構成的層壓制品(所謂的FR4)并且設置有熱通孔，優(yōu)選設置有金屬穿通接觸部，用于改進導熱性。連接支承體在背離半導體器件的表面上可以具有熱界面材料(所謂的TIM)，其改善了在連接支承體與冷卻體之間的熱接觸。優(yōu)選地，發(fā)射輻射的半導體器件均勻地分布在連接支承體上。這意味著每單位面積的發(fā)射輻射的半導體器件的數(shù)目是恒定的。特別優(yōu)選的是，半導體器件與連接支承體電連接。冷卻體的基本體可以具有一致的熱阻。根據(jù)該發(fā)光模塊的一個優(yōu)選的變形方案， 冷卻體的基本體包含金屬或者由金屬構成。例如，基本體可以由鋁板形成。根據(jù)一個有利的實施形式，所述裝置并不均勻地分布在冷卻體中。這意味著所述裝置每單位面積包含的元件的數(shù)目是變化的。按照該裝置，每單位面積的元件數(shù)目可以沿著主延伸方向減少或者增加。通過增加或減少每個單位面積的元件數(shù)目，可以有利地實現(xiàn)沿著主延伸方向的冷卻體熱阻的降低。優(yōu)選地，單位面積對應于區(qū)域的大小。元件數(shù)目沿著主延伸方向是增加還是降低，尤其是通過將下部區(qū)域中的元件數(shù)目與中部區(qū)域或上部區(qū)域中的元件數(shù)目比較來得到。在一個優(yōu)選的擴展方案中，所述裝置包括至少一個熱隔離元件，其具有比冷卻體的基本體更大的熱阻。有利地，該熱隔離元件設置在基本體上或者設置在基本體中，使得熱流在所述元件的區(qū)域中相對于在其他區(qū)域中的穿過變得困難。由此，在所述元件的區(qū)域中的冷卻體的熱阻被局部提高。根據(jù)一個有利的改進方案，每單位面積的熱隔離元件的數(shù)目沿著主延伸方向降低。由此，冷卻體的平均熱阻也沿著主延伸方向降低。在一個優(yōu)選的擴展方案中，發(fā)光模塊在背側(cè)表面上或在冷卻體的至少一個側(cè)面上具有多個熱隔離元件，其每單位面積的數(shù)目沿著主延伸方向降低。例如，多個熱隔離元件可以設置在單個側(cè)面上，而在其它側(cè)面上并不存在熱隔離元件。優(yōu)選地，熱隔離元件在發(fā)光模塊直立安裝時設置在發(fā)光模塊的下部區(qū)域中。此外，可以在多于一個的側(cè)面上分別設置至少一個熱隔離元件。熱隔離元件有利地設置在側(cè)面或者背側(cè)的表面上，使得其在發(fā)光模塊直立安裝時處于發(fā)光模塊的下部區(qū)域中。所述至少一個熱隔離元件優(yōu)選由塑料材料形成。然而，所述至少一個熱隔離元件也可以是在冷卻體的基本體中的凹處，該凹處填充如下材料其具有比基本體更高的熱阻。尤其是，凹處從冷卻體的前側(cè)表面延伸直至冷卻體的背側(cè)表面。優(yōu)選地，凹處填充以空氣。用于制造這種冷卻體的一種簡單方法是將至少一個凹處沖制到金屬板中，優(yōu)選沖制到鋁板中。有利的是，冷卻體包含多個凹處，其設置在未被發(fā)射輻射的半導體器件遮蓋的區(qū)域中。因此，凹處位于半導體器件之間。半導體器件設置在基本體上。工作熱由此可以借助基本體良好地從半導體器件中散發(fā)。除了所述至少一個熱隔離元件之外或者對所述至少一個熱隔離元件可替選地，所述裝置可以包含至少一個導熱元件，其熱阻低于或等于基本體的熱阻。有利地，導熱元件設置在基本體上或設置在基本體中，使得相對于冷卻體的其它區(qū)域使熱流在該元件的區(qū)域中容易通過。由此，可以局部降低在所述元件的區(qū)域中的冷卻體的熱阻。根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式，每單位面積的導熱元件數(shù)目沿著主延伸方向而增加。 由此，冷卻體的平均熱阻沿著主延伸方向降低。所述至少一個導熱元件可以設置在冷卻體的前側(cè)表面、背側(cè)表面或至少一個側(cè)面上。例如，冷卻體可以側(cè)向地突出于連接支承體，使得導熱元件在冷卻體的伸出區(qū)域中可以設置在其前側(cè)表面上。這種構型尤其適于將導熱元件與導熱框連接，該框包圍發(fā)射輻射的半導體器件。這種框例如可以設置在廣告牌中并且圍繞幻燈片。有利地，在該擴展方案中，熱量可以通過框從發(fā)光模塊散發(fā)。尤其是，導熱元件設置為使得在發(fā)光模塊直立安裝時該導熱元件處于發(fā)光模塊的中部到上部的區(qū)域中。此外，至少一個導熱元件可以設置在冷卻體的背側(cè)表面上。此外，至少一個導熱元件可以設置在冷卻體的僅僅一個側(cè)面上或者設置在冷卻體的多于一個的側(cè)面上。在此，所述至少一個導熱元件尤其也設置為使得在發(fā)光模塊直立安裝時所述至少一個導熱元件處于發(fā)光模塊的中部到上部的區(qū)域中。
在發(fā)光模塊的一個有利的實施形式中，所述至少一個導熱元件包含金屬或由金屬構成。有利地，導熱元件具有結構化的表面。例如，該表面可以以冷卻肋的形式結構化，使得冷卻流體如空氣可以通過冷卻肋的間隙流動。根據(jù)一個優(yōu)選的改進方案，所述裝置至少部分是固定裝置。例如，發(fā)光模塊可以具有至少一個熱隔離元件，其用作固定元件。附加地或可替選地，發(fā)光模塊可以具有至少一個導熱元件，其用作固定元件。發(fā)光模塊可以針對背光照明應用或者照明應用而用作發(fā)光單元中的光源。尤其是，發(fā)光單元具有殼體，在其中設置有發(fā)光模塊。有利地，在此冷卻體的所述裝置至少部分是固定裝置，使得發(fā)光模塊可以以簡單方式固定在殼體上。根據(jù)發(fā)光單元的一個優(yōu)選的實施形式，殼體的至少一部分導熱地構建，也就是說， 殼體的一部分包含具有如下熱阻的材料該熱阻低于或等于冷卻體的基本體的熱阻。例如， 殼體的導熱部分是金屬框，其包圍發(fā)光模塊。優(yōu)選地，冷卻體與殼體的導熱部分熱連接。這有利地使發(fā)光模塊的冷卻容易。在發(fā)光單元的一個有利的擴展方案中，在冷卻體與殼體的導熱部分之間的熱連接至少部分通過冷卻體的所述裝置來建立。針對雙側(cè)應用，發(fā)光單元可以具有兩個發(fā)光模塊， 其冷卻體朝向彼此。根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式，連接支承體并非一體式地構建，而是由多個部分支承體組成。例如，在器件布置成多個行時，一行的器件可以分別設置在共同的部分支承體上。其他優(yōu)點和有利的擴展方案從以下結合

圖1至15的闡述中得到。其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第一實施例的透視圖而圖2示出了圖1中所示的發(fā)光模塊的溫度圖。圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的發(fā)光模塊的透視圖而圖4示出了圖3中所示的發(fā)光模塊的溫度圖。圖5至8示出了用于說明不同發(fā)光二極管的溫度特性的線形圖，圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第二實施例的透視圖，圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第三實施例的透視圖，圖IlA至IlC示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第四實施例的透視圖，圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第五實施例的透視圖，圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第六實施例的透視圖，圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的第七實施例的透視圖，并且圖15示出了廣告牌的透視圖。在這些實施例和附圖中，相同或者作用相同的組成部分設置有相同的附圖標記。圖1中所示的發(fā)光模塊1具有多個發(fā)射輻射的半導體器件2，其設置在連接支承體3上。發(fā)光模塊1具有扁平的構型，也就是說，發(fā)光模塊1的深度小于發(fā)光模塊1的發(fā)光面的長度和寬度。發(fā)光模塊1的兩個主延伸方向平行于χ方向和y方向走向(參見圖2)。 在發(fā)光模塊1直立安裝時，為了確定平均熱阻，主延伸方向是決定性的，其與重力g相反地作用(參見圖2)。連接支承體3是電路板，例如是金屬芯電路板或者基于FR4的具有熱通孔的支承體。連接支承體3的輪廓是矩形的。
發(fā)射輻射的半導體器件2均勻地分布在連接支承體3上并且設置在二維柵格的柵格點上。連接支承體3設置在冷卻體6上。尤其是，連接支承體3的背側(cè)表面和冷卻體6 的前側(cè)表面彼此接觸。在連接支承體3的背側(cè)表面上可以施加有熱界面材料，用于改善在連接支承體3與冷卻體6之間的熱接觸。冷卻體6具有基本體4和裝置5，該裝置構建為局部地改變冷卻體6的熱阻?；倔w4尤其是金屬板，其例如包含鋁或由鋁構成。裝置5包括兩個熱隔離元件fe，其優(yōu)選包含塑料材料。兩個熱隔離元件如在冷卻體6的側(cè)面上設置在發(fā)光模塊1的下部區(qū)域中。它們固定在基本體4上。通過將裝置5設置在下部區(qū)域中，將裝置5非均勻地分布在冷卻體 6中。熱隔離元件fe的數(shù)目沿著主延伸方向而減少。基本體4在發(fā)光模塊1的下部區(qū)域中與連接支承體3的大小匹配，而在發(fā)光模塊1 的中部區(qū)域和上部區(qū)域中突出于該連接支承體。因此，在發(fā)光模塊1的上部區(qū)域和中部區(qū)域中，基本體4的邊緣圍繞連接支承體3。優(yōu)選地，熱隔離元件fe并不比.基本體4的邊緣伸出連接支承體3更遠?；倔w4具有T形的形狀。該發(fā)光模塊1優(yōu)選使用在發(fā)光單元7中(參見圖2)，例如使用在廣告牌中，其具有帶有殼體框8的殼體(參見圖幻，該殼體框為具有發(fā)射輻射的半導體器件2的連接支承體3配上框?；倔w4的圍繞連接支承體3的邊緣以及熱隔離元件fe于是隱藏在殼體框 8之后。借助基本體4的伸出邊緣可以將發(fā)光模塊1固定在殼體框8上。由此，同時冷卻體6與殼體框8形成熱接觸。有利地，殼體框8包含具有如下熱阻的材料該熱阻低于或等于基本體4的熱阻。這能夠?qū)崿F(xiàn)對上部區(qū)域和中部區(qū)域中的發(fā)光模塊1的良好冷卻。在下部區(qū)域中，發(fā)光模塊1可以借助隔離元件fe固定在殼體框8上。通過隔離元件fe降低了基本體4和殼體框8之間的熱流。當去除隔離元件如時，情況也如此。于是，在下部區(qū)域中，在發(fā)光模塊1與殼體框8之間存在熱隔離的間隙。發(fā)光模塊1于是僅僅通過基本體4 的伸出邊緣固定在殼體框8上并且與其熱連接。該發(fā)光模塊1尤其是適于其中發(fā)光面小于發(fā)光單元的外尺寸的發(fā)光單元。圖2的圖表示出了圖1中所示的發(fā)光模塊1的溫度分布。如從該圖表得出的那樣，在發(fā)光模塊的下部區(qū)域中占主導地位的溫度Tu和在發(fā)光模塊1的上部區(qū)域中占主導地位的溫度T。大致相同。精確的值為Tu=39.3°C^nT。= 39.8°C。在發(fā)光模塊1的中部區(qū)域中占主導地位的溫度Tm僅僅略微更高。其值為Tm = 41.3°C。由此，發(fā)射輻射的半導體器件2受到彼此相差不大于2°C的溫度。與此相反，在發(fā)光模塊1中在沒有用于局部改變熱阻的裝置的情況下(如圖3中所示)出現(xiàn)更大的溫度波動。發(fā)光模塊1具有冷卻體6，其僅僅由基本體4構成。因此，冷卻體6具有一致的熱阻。冷卻體6蓋住連接支承體3的整個面。由此，在發(fā)光模塊1的下部區(qū)域中的發(fā)射輻射的器件2可以將其熱量不受阻擋地向上發(fā)送。這導致發(fā)光模塊1在中部區(qū)域和上部區(qū)域中比在下部區(qū)域中更強烈地升溫。在下部區(qū)域中的溫度為Tu = 34. 8°C，而其在中部區(qū)域中為Tm = 39. 8°C并且在上部區(qū)域中為T。= 38. 60C。由此，發(fā)射輻射的半導體器件2在圖3中所示的發(fā)光模塊1的情況下受到彼此相差大于2°C、即達到5°C的溫度。 在上部區(qū)域中溫度T。= 38. 6°C小于中部區(qū)域中的Tm = 39. 8°C，因為冷卻體6整面地連接到殼體框8上(參見圖4)。通過將冷卻體6的平均熱阻沿著主延伸方向降低，如圖1所示的發(fā)光模塊1的情況那樣，于是可以實現(xiàn)減小在發(fā)光模塊1中的溫度波動。因為在下部區(qū)域中的更高的平均熱阻導致下部區(qū)域中的溫度的提高。由此，可以減小在中部或上部區(qū)域與下部區(qū)域之間的
溫度差。圖5和6的圖表示出了發(fā)光二極管的溫度特性，該發(fā)光二極管以350mA的電流驅(qū)動并且發(fā)射白色光。藍色和綠色的發(fā)光二極管示出相應的溫度特性。如從圖5中得出的那樣，相對光通量Φν/Φν@。ω在溫度T1升高時降低，該相對光通量在25°C時具有1.0的值。此外，從圖6的圖表中得出，溫度提高導致色度坐標偏移ACx、ACy。在1\ = 251 測定的色度坐標Cx、Cy在此用作參考量，于是色度坐標偏移Δ Cx、Δ Cy在該溫度下等于零。圖7和8的圖表示出了發(fā)射單色光的發(fā)光二極管的溫度特性。發(fā)光二極管以400mA 的電流驅(qū)動。如從圖7的圖表中得出的那樣，相對光通量Φν/ Φ v(25。e)在溫度T1升高時在發(fā)黃色光的發(fā)光二極管(曲線C)的情況下比在發(fā)紅色或橙色光的發(fā)光二極管(曲線A、B)的情況下更強烈地降低，其中相對光通量在25°C時具有1. 0的值。在圖8的圖表中針對發(fā)黃色光的發(fā)光二極管示出了在溫度T1升高時的占優(yōu)勢的波長λ-的曲線。可看到的是，占優(yōu)勢的波長λ d。m在溫度T1升高時朝著更大的波長推移。圖5至8的圖表闡明了這里所基于的問題。如果發(fā)光模塊的不同的發(fā)射輻射的半導體器件經(jīng)受極為不同的溫度，則其輻射特性例如亮度、色度坐標或占優(yōu)勢的波長會彼此強烈地不同。然而為了保證足夠的工作穩(wěn)定性，希望發(fā)光模塊具有耐久的色彩特性和亮度特性。這可以在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊的情況下通過減小在發(fā)光模塊內(nèi)的溫度波動來實現(xiàn)。在圖9中所示的發(fā)光模塊1的情況下，連接支承體3設置在基本體4上，該基本體具有與連接支承體3—致的大小。尤其是，基本體4是具有恒定密度的實心體?；倔w4 包含金屬或者由金屬構成并且優(yōu)選由金屬板形成。在基本體4的側(cè)面上設置有熱隔離元件fe、其尤其是包含塑料材料。在發(fā)光模塊 1直立安裝時，熱隔離元件如處于發(fā)光模塊1的下部區(qū)域中。在該實施形式中，每單位面積的熱隔離元件如的數(shù)目沿著主延伸方向而減少。平均熱阻由于熱隔離元件如而在下部區(qū)域中比在中部區(qū)域和上部區(qū)域中更高。如果在發(fā)光單元中的發(fā)光模塊1與圍繞的殼體框連接(未示出)，則殼體框在中部和上部區(qū)域中直接與基本體4相連，而熱隔離元件fe在下部區(qū)域中位于基本體4和殼體框之間。該發(fā)光模塊1尤其是適于如下發(fā)光單元在其中殼體框直接圍繞發(fā)光模塊1，使得發(fā)光面基本上對應于發(fā)光單元的外尺寸。在圖10中所示的發(fā)光模塊1的情況下，連接支承體3設置在基本體4上，該基本體具有與連接支承體3—致的大小。尤其是，基本體4是具有恒定密度的實心體?；倔w 4包含金屬或由金屬構成并且優(yōu)選由金屬板形成。冷卻體6的用于局部改變熱阻的裝置在該實施例中設置在發(fā)光模塊1的下部區(qū)域和上部區(qū)域中。該裝置包括熱隔離元件如和導熱元件恥。優(yōu)選地，熱隔離元件如包含塑料材料，而導熱元件恥包含金屬。該裝置并不均勻地分布在冷卻體6中。每單位面積的熱隔離元件如的數(shù)目沿著主延伸方向減少，而每單位面積的導熱元件恥的數(shù)目沿著主延伸方向增加。由此，平均熱阻可以在主延伸方向上降低。該發(fā)光模塊1優(yōu)選用于具有遮擋殼體框的發(fā)光單元，該殼體框遮住熱隔離元件fe 和導熱元件5b。特別優(yōu)選地，熱隔離元件fe和導熱元件恥用作固定裝置，用于將發(fā)光模塊 1固定在殼體框上。圖IlA示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊1的另一實施例。基本體4具有與連接支承體3—致的大小。其并非具有恒定密度的實心體。更確切地說，基本體4具有凹處9，這些凹處從冷卻體4的前側(cè)表面延伸到其背側(cè)表面。每個凹處9都是熱隔離元件fe。凹處9填充以如下材料其具有比基本體4更高的熱阻。優(yōu)選地，凹處9填充以空氣。為了制造冷卻體6可以將凹處9沖制到金屬板中，優(yōu)選沖制到鋁板中。圖IlB在單獨的視圖中示出了發(fā)光模塊1的連接支承體3，該連接支承體帶有設置在其上的發(fā)射輻射的半導體器件2。發(fā)射輻射的半導體器件2均勻地分布在連接支承體3 上。圖IlC在單獨的視圖中示出了發(fā)光模塊1的冷卻體6。凹處9在冷卻體6的下部區(qū)域中比在中部區(qū)域和上部區(qū)域中更密地設置。每單位面積的熱隔離元件fe的數(shù)目沿著主延伸方向減少。在熱隔離元件如的區(qū)域中，熱阻局部地提高。然而，由于每單位面積的熱隔離元件fe的數(shù)目沿著主延伸方向減少，因此也降低了平均熱阻。如從圖IlA中可得知的那樣，凹處9設置在未被發(fā)射輻射的半導體器件2遮擋的區(qū)域中。因此，凹處9位于半導體器件2之間。半導體器件2設置在基本體4之上。工作熱可以借助基本體4良好地從半導體器件散發(fā)。圖12中所示的發(fā)光模塊1在冷卻體6的背側(cè)表面上具有用于局部降低熱阻的導熱元件5b。每單位面積的導熱元件數(shù)目于是沿著主延伸方向增加。由此可以實現(xiàn)將平均熱阻沿著主延伸方向降低。導熱元件恥具有結構化表面。例如，導熱元件恥的表面可以以冷卻肋的形式結構化，使得冷卻流體如空氣可以通過冷卻肋的間隙流動。在將該發(fā)光模塊1使用在發(fā)光單元中時，導熱元件恥有利地與殼體的導熱部分熱接觸。在圖13中所示的發(fā)光模塊1的情況下，與圖12中所示的發(fā)光模塊1相比，冷卻體 6在背側(cè)表面上并非僅具有一個導熱元件恥，而是具有多個導熱元件恥。導熱元件恥設置在發(fā)光模塊1的上部區(qū)域中。在此，每單位面積的導熱元件數(shù)目也沿著主延伸方向增加并且由此平均熱阻降低。圖14中所示的發(fā)光模塊1也具有多個導熱元件恥。這些導熱元件設置在冷卻體 6的前側(cè)表面上。冷卻體6的基本體4具有比連接支承體3更大的基本面。因此，基本體 4的邊緣圍繞在基本體4上居中設置的連接支承體3。在邊緣區(qū)域中存在導熱元件恥。此外，導熱元件恥設置在發(fā)光模塊1的中部區(qū)域和上部區(qū)域中。在導熱元件恥的區(qū)域中，冷卻體6的平均熱阻減小。由于每單位面積的導熱元件恥的數(shù)目沿著主延伸方向增加，因此平均熱阻沿著主延伸方向降低。如果該發(fā)光模塊1用于具有殼體框的發(fā)光單元7例如廣告牌，則該殼體框為帶有發(fā)射輻射的半導體器件2的連接支承體3配框并且同時隱藏導熱元件恥以及基本體4的伸出邊緣。借助基本體4的伸出邊緣可以將發(fā)光模塊1固定在殼體框8上。由此，冷卻體6 同時與殼體框熱接觸。有利地，殼體框包含具有如下熱阻的材料該熱阻低于或等于基本體 4的熱阻。這能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)光模塊1在上部區(qū)域和中部區(qū)域中的良好冷卻。應注意的是，在熱學不關鍵的系統(tǒng)中，在發(fā)光模塊內(nèi)的溫度均衡最簡單地通過增大在下部區(qū)域中的熱阻來實現(xiàn)，以承受更高的溫度和與此關聯(lián)的更高的阻擋層溫度。在具有邊界溫度的熱學關鍵的系統(tǒng)中，有利的是降低在中部和上部區(qū)域中的熱阻。圖15示出了廣告牌7的透視圖。該廣告牌7直立設置。廣告牌的外尺寸為 1. IOmXan。廣告牌7具有幻燈片(未示出)，該幻燈片由殼體框8圍繞?；脽羝蝗缟厦嫠枋龅陌l(fā)光模塊照亮，其并不能在該圖中看到。本專利申請要求德國專利申請DE102008054233.4的優(yōu)先權，其公開內(nèi)容通過引
用結合于此。本發(fā)明并未通過借助實施例的描述而受到限制。更確切地說，本發(fā)明包括任意新的特征和特征的任意組合，尤其是權利要求中的特征的任意組合，即使該特征或者該組合本身并未明確地在權利要求或者實施例中予以說明。
權利要求
1.一種發(fā)光模塊(1)，具有:-多個發(fā)射輻射的半導體器件(2)，-連接支承體(3)，在其上設置有發(fā)射輻射的半導體器件O)，以及-冷卻體(6)，所述冷卻體在其前側(cè)表面上與所述連接支承體C3)連接并且具有基本體 ⑷以及裝置(5)，所述裝置構建用于局部改變所述冷卻體(6)的熱阻，其中所述冷卻體(6) 的平均熱阻沿著所述發(fā)光模塊(1)的主延伸方向降低。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光模塊(1)，其中發(fā)射輻射的半導體器件( 均勻地分布在連接支承體C3)上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述冷卻體(6)的基本體(4)包含金屬或者由金屬構成。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述裝置( 不均勻地分布在冷卻體(6)中。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述裝置( 包括至少一個熱隔離元件( )，所述熱隔離元件具有比冷卻體(6)的基本體⑷更高的熱阻。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光模塊(1)，其中每單位面積的所述熱隔離元件(5a)的數(shù)目沿著主延伸方向減少。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的發(fā)光模塊(1)，其在所述冷卻體(6)的背側(cè)表面上或在所述冷卻體(6)的至少一個側(cè)面上具有多個熱隔離元件( ),每單位面積的所述熱隔離元件的數(shù)目沿著主延伸方向減少。
8.根據(jù)權利要求5至7之一所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述熱隔離元件(5a)由塑料材料形成。
9.根據(jù)權利要求5或6所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述熱隔離元件(5a)是在冷卻體 (6)的基本體⑷中的凹處(9)，所述凹處填充以具有比基本體(4)更高的熱阻的材料。
10.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述冷卻體(6)具有多個凹處(9)，所述凹處設置在未被發(fā)射輻射的半導體器件( 遮擋的區(qū)域中。
11.根據(jù)上述權利要求之一所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述裝置( 包括至少一個導熱元件( )，所述導熱元件的熱阻低于或等于基本體的熱阻。
12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)光模塊(1)，其中每單位面積的導熱元件(5b)的數(shù)目沿著主延伸方向增加。
13.根據(jù)權利要求11至12之一所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述至少一個導熱元件(5a) 設置在所述冷卻體(6)的前側(cè)表面、背側(cè)表面或至少一個側(cè)面上。
14.根據(jù)權利要求13所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述至少一個導熱元件(5b)包含金屬或者由金屬構成。
15.根據(jù)上述權利要求之一所述的發(fā)光模塊(1)，其中所述裝置( 至少部分是固定裝置。
全文摘要
提出了一種發(fā)光模塊(1)，其具有多個發(fā)射輻射的半導體器件(2)；連接支承體(3)，在其上設置有發(fā)射輻射的半導體器件(2)；以及冷卻體(6)，冷卻體在其前側(cè)表面上與連接支承體(3)連接并且具有基本體(4)以及裝置(5)，所述裝置構建為用于局部改變冷卻體(6)的熱阻，其中冷卻體(6)的平均熱阻沿著發(fā)光模塊(1)的主延伸方向降低。
文檔編號F21V29/00GK102203506SQ200980143119
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2008年10月31日
發(fā)明者斯特芬·布洛克, 雷納·胡貝爾 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司