DE10032839A1 - LED element has housing with partial cover by reflective layer to change emission direction - Google Patents

LED element has housing with partial cover by reflective layer to change emission direction

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Abstract

A optical light emitting diode,LED, (2) is mounted on a lead frame (3) and is within a housing (4) of transparent material in this form the output is in the top direction (8). The direction can be changed to the side by coating with a reflective material on some surfaces (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einem Gehäuse, das für die Strahlung eines im Gehäuse angeordneten Leuchtdioden­ chips wenigstens teilweise transparent ist.The invention relates to a component with a housing, the for the radiation of a light-emitting diode arranged in the housing chips is at least partially transparent.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements.The invention further relates to a method of manufacture of the component.

Derartige Bauelement sind allgemein bekannt. Üblicherweise werden diese Bauelemente hinsichtlich ihrer Abstrahlungscha­ rakteristik in verschiedene Bauformen eingeteilt. So werden seitlich emittierende Bauformen ("side looker") von nach oben emittierenden Bauformen ("top looker") unterschieden. Die un­ terschiedlichen Bauformen erfordern in der Regel unterschied­ liche Gehäuseformen. Zur Herstellung der verschiedenen Bauformen der Leuchtdioden sind im allgemeinen unterschiedli­ che Werkzeuge nötig. Dies gilt sowohl für Leuchtdioden auf der Basis von Kontaktträgern ("leadframes") als auch bei Leuchtdioden auf der Basis von Leiterplatten. Insbesondere sind unterschiedliche Spritz- und Gießwerkzeuge notwendig. Die unterschiedlichen Bauformen für die Leuchtdioden erfor­ dern einen hohen spezifischen Entwicklungsaufwand und verur­ sachen hohe Werkzeugskosten.Such components are generally known. Usually are these components in terms of their radiation characteristics divided into different designs. So be side-emitting designs ("side looker") from the top a distinction between emitting designs ("top looker"). The un Different designs usually require a difference housing shapes. To make the various Designs of the light emitting diodes are generally different necessary tools. This applies to both LEDs the basis of contact carriers ("leadframes") as well Light-emitting diodes based on printed circuit boards. In particular different injection and casting tools are necessary. The different designs for the LEDs are required a high specific development effort and cause high tool costs.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement anzugeben, dessen Ab­ strahlcharakteristik auf einfache Weise an den jeweiligen Be­ darf angepaßt werden kann.The invention is based on this prior art the task of specifying a component whose Ab beam characteristics in a simple way on the respective Be may be adjusted.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur Herstellung des Bauelements anzugeben. The invention is also based on the object of a method to specify the manufacture of the component.  

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.According to the invention, these tasks are achieved by a component with the features of claim 1 and by a method with solved the features of claim 13.

Die Einstellung der Abstrahlcharakteristik der Leuchtdiode wird auf einfache Weise durch eine reflektierende Abdeckung des Gehäuses bewerkstelligt. Daher kann für Leuchtdioden mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik immer das gleiche Spritz- oder Gießwerkzeug verwendet werden. Die Werkzeugko­ sten für die Herstellung des Bauelements sind daher wesent­ lich geringer als die Werkzeugkosten zur Herstellung unter­ schiedlicher, herkömmlicher Leuchtdioden.The setting of the radiation characteristic of the light emitting diode is made easy by a reflective cover of the housing accomplished. Therefore, with LEDs different radiation characteristics always the same Injection molding or casting tools are used. The toolbox Most for the manufacture of the component are therefore essential Lich lower than the tool costs for manufacturing below different, conventional LEDs.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge­ genstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the invention are Ge subject of the dependent claims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below of the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1a und c eine Seitenansicht, eine Aufsicht und eine Stirnseitenansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiode; Figs. 1a and c is a side view, a plan view and an end view of a first embodiment of a light emitting diode;

Fig. 2a bis c jeweils eine Längsseitenansicht, eine Aufsicht und eine Stirnseitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiode; FIG. 2a to c in each case a longitudinal side view, a plan view and an end view of another embodiment of a light emitting diode;

Fig. 3 eine Stirnseitenansicht eines abgewandel­ ten Ausführungsbeispiels der Leuchtdiode aus den Fig. 2a bis c. Fig. 3 is an end view of a modified embodiment of the light emitting diode of FIGS. 2a to c.

Fig. 1a zeigt eine Seitenansicht einer Leuchtdiode 1 mit ei­ nem Leuchtdiodenchip 2, der auf einem Kontaktträger 3 ("lead­ frame") angeordnet ist. Auf dem Kontaktträger 3 ist ein Ge­ häuse 4 angebracht, das den Leuchtdiodenchip 2 abdeckt. Das Gehäuse 4 ist aus einem Material gefertigt, das für die vom Leuchtdiodenchip 2 ausgesandte Strahlung transparent ist. Fig. 1a shows a side view of a light emitting diode 1 with egg nem LED chip 2 , which is arranged on a contact carrier 3 ("lead frame"). On the contact carrier 3 , a Ge housing 4 is attached, which covers the LED chip 2 . The housing 4 is made of a material that is transparent to the radiation emitted by the LED chip 2 .

Bei dem Leuchtdiodenchip 2 handelt es sich um einen Leucht­ diodenchip, der hauptsächlich in Richtung einer Hauptstrahl­ richtung 5 abstrahlt. An sich handelt es sich bei der Leucht­ diode 1 daher um einen sogenannten "top looker".The light-emitting diode chip 2 is a light-emitting diode chip that emits mainly in the direction of a main beam direction 5 . In fact, the light emitting diode 1 is therefore a so-called "top looker".

Um die Leuchtdiode 1 in einem sogenannten "side looker" umzu­ wandeln, ist eine Oberseite 6 und eine Längsseite 7 mit einer in den Fig. 1a und 1b nicht dargestellten Beschichtung 20 versehen, die die vom Leuchtdiodenchip 2 ausgehende Strahlung in Richtung einer seitlichen Abstrahlrichtung 8 lenkt.The light emitting diode 1 walk in a so-called "side looker" transform, a top 6 and a long side 7 is provided in FIGS. Coating 20 not shown 1a and 1b with one that emanating from the light emitting chip 2 in the direction of a lateral direction of radiation 8 directs.

Die Beschichtung 20 kann mit Hilfe einer reflektierenden Far­ be bewerkstelligt werden. Die Farbe kann beispielsweise TiO2 enthalten. Für die Beschichtung 20 kommen darüber hinaus re­ flektierende Folien in Frage. Zweckmäßigerweise werden diese Folien auf die entsprechenden Außenflächen, nämlich die Ober­ seite 6 und die Längsseite 7 des Leuchtdiodenchips 2 aufge­ klebt. Wegen der geringen Abmessungen der Leuchtdiode 1 von etwa einem Millimeter kann die Dicke der Beschichtung 20 na­ hezu gleich der Höhe der Leuchtdiode 1 sein.The coating 20 can be accomplished using a reflective paint. The color can contain TiO 2 , for example. For the coating 20 , reflective films are also possible. Advantageously, these foils are glued to the corresponding outer surfaces, namely the upper side 6 and the long side 7 of the LED chip 2 . Because of the small dimensions of the light emitting diode 1 of approximately one millimeter, the thickness of the coating 20 can be almost equal to the height of the light emitting diode 1 .

Durch derartige Maßnahmen läßt sich die in Richtung der Ab­ strahlrichtung 8 abgestrahlte Strahlungsleistung nahezu ver­ dreifachen. Allerdings beträgt die in Richtung der Abstrahl­ richtung 8 abgestrahlte Strahlungsleistung nur etwa 60% der Strahlungsleistung, die ohne Abdeckung in Richtung der Haupt­ strahlrichtung 5 abgestrahlt würde.By such measures, the radiation power emitted in the direction of the radiation direction 8 can be almost tripled ver. However, the radiation power emitted in the direction of the radiation direction 8 is only about 60% of the radiation power that would be emitted in the direction of the main beam direction 5 without a cover.

Die Leuchtdiode 1 wird zweckmäßigerweise so hergestellt, daß zunächst der Leuchtdiodenchip 2 auf dem Kontaktträger 3 auf­ gebracht wird und dort gebondet wird. Der Leuchtdiodenchip 2 wird dabei so auf dem Kontaktträger 3 angeordnet, daß die Seitenflächen des Leuchtdiodenchips 2 im Winkel zu den Längs­ seiten 7 angeordnet sind. Dadurch wird die Strahlungsleistung, die in seitliche Richtung abgegeben wird, zusätzlich erhöht. Nach dem Bonden des Leuchtdiodenchips 2 auf dem Kon­ taktträger 3 wird das Gehäuse 4 im Spritzpreßverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Im Spritz­ preßverfahren wird der thermoplastische Kunststoff einen Druck von wenigen Bar ausgesetzt. Dementsprechend werden die zum Bonden des Leuchtdiodenchips 2 verwendeten Bonddrähte und der Leuchtdiodenchip 2 selbst nicht beschädigt. Weiterhin ist von Vorteil, daß das Gehäuse 4 definierte Außenflächen auf­ weist. Dadurch wird das Aufbringen der Abdeckung, insbesonde­ re das Aufdrucken von Farbe auf den Außenflächen wesentlich erleichtert.The light-emitting diode 1 is expediently produced in such a way that the light-emitting diode chip 2 is first brought onto the contact carrier 3 and bonded there. The LED chip 2 is arranged on the contact carrier 3 so that the side surfaces of the LED chip 2 are arranged at an angle to the longitudinal sides 7 . As a result, the radiation power that is emitted in the lateral direction is additionally increased. After bonding the light-emitting diode chip 2 to the contact carrier 3 , the housing 4 is produced by injection molding from a thermoplastic. In the injection molding process, the thermoplastic is exposed to a pressure of a few bar. Accordingly, the bonding wires used for bonding the LED chip 2 and the LED chip 2 itself are not damaged. Another advantage is that the housing 4 has defined outer surfaces. As a result, the application of the cover, in particular the printing of color on the outer surfaces, is made considerably easier.

Es sei angemerkt, daß neben der Oberseite 6 und einer Längs­ seite 7 auch Stirnflächen 9 abdeckbar sind. Dies ist jedoch bei der anhand der Fig. 1a und b dargestellten Form der Leuchtdiode 1 nicht unbedingt erforderlich, da die Stirnflä­ chen 9 flächenmäßig nur einen kleinen Anteil der gesamten Au­ ßenfläche ausmachen.It should be noted that in addition to the top 6 and a longitudinal side 7 , end faces 9 can also be covered. However, this is not necessarily required in reference to FIG. 1 b form shown and the light emitting diode 1, because the Stirnflä chen 9 in terms of area, only a small proportion of the total Au ßenfläche account.

In den Fig. 2a bis c ist eine weitere Leuchtdiode 10 dar­ gestellt, die zwei auf einem Kontaktträger 11 angeordnete Leuchtdiodenchips 2 aufweist.In FIGS. 2a to c show a further light-emitting diode 10 is provided is, which has two arranged on a contact carrier 11 light-emitting diodes chips 2.

Die Leuchtdiodenchips 2 sind antiparallel geschaltet. Dazu dienen Bonddrähte 13. Die Leuchtdiode 10 weist darüber hinaus die Besonderheit auf, daß die Oberseite 6 in Abstrahlrichtung 8 gegenüber einer Unterseite 12 und damit im Kontaktträger 11 ansteigt. Dadurch wird die von den Leuchtdiodenchips 2 in die Hauptstrahlrichtung 5 ausgesandte Strahlung in Richtung der Abstrahlrichtung 8 gelenkt und dadurch die Strahlungsleistung der in Richtung der Abstrahlrichtung 8 ausgesandten Strahlung verbessert. Die Steigung der Oberseite 6 darf nicht zu groß gewählt werden. Denn anderenfalls könnte die Leuchtdiode 10 nicht mehr als Leuchtdiode verwendet werden, die hauptsäch­ lich in die Hauptstrahlrichtung 5 Strahlung aussendet. Zweck­ mäßigerweise sollte der Öffnungswinkel zwischen Oberseite 6 und Unterseite 12 zwischen 3 bis 30 Grad, insbesondere zwi­ schen 3 bis 7 Grad, liegen.The LED chips 2 are connected in anti-parallel. Bond wires 13 serve this purpose. The light-emitting diode 10 also has the peculiarity that the upper side 6 rises in the radiation direction 8 relative to a lower side 12 and thus in the contact carrier 11 . Thereby, the light emitted from the LED chip 2 in the main beam direction 5 radiation is directed toward the radiation direction 8 and thereby improves the performance of the radiation emitted in the direction of the emission radiation 8. The slope of the top 6 must not be chosen too large. Otherwise, the light-emitting diode 10 could no longer be used as a light-emitting diode which emits radiation mainly in the main beam direction 5 . Advantageously, the opening angle between the top 6 and bottom 12 should be between 3 to 30 degrees, in particular between 3 to 7 degrees.

Es ist auch denkbar, daß die Oberseite 6 zusammen mit einer der Längsseiten 7 eine gemeinsame, gewölbte Spiegelfläche 14 bildet, durch die die Strahlung in die seitliche Abstrahl­ richtung 8 gelenkt wird. Dies ist in Fig. 3 dargestellt.It is also conceivable that the top 6 together with one of the long sides 7 forms a common, curved mirror surface 14 through which the radiation is directed in the lateral radiation direction 8 . This is shown in FIG. 3.

Claims (15)

1. Bauelement mit einem Gehäuse (4), das für die Strahlung eines im Gehäuse (4) angeordneten Leuchtdiodenchips (2) we­ nigstens teilweise transparent ist, dadurch gekennzeichnet, daß Außenflächen (6, 7, 9) des Gehäuses (4) mit einer die Strah­ lung zurückwerfenden Abdeckung (20) versehen sind.1. Component with a housing ( 4 ) which is at least partially transparent to the radiation of a light-emitting diode chip ( 2 ) arranged in the housing ( 4 ), characterized in that outer surfaces ( 6 , 7 , 9 ) of the housing ( 4 ) with a the radiation-reflecting cover ( 20 ) are provided. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) Seitenflächen (7), eine Oberseite (6) und ei­ ne Grundfläche (12) aufweist.2. Component according to claim 1, characterized in that the housing ( 4 ) side surfaces ( 7 ), an upper side ( 6 ) and egg ne base ( 12 ). 3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Grundfläche (13) ein Kontaktträger (11) verläuft.3. Component according to claim 2, characterized in that a contact carrier ( 11 ) runs along the base surface ( 13 ). 4. Bauelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (7) abgeschrägt sind.4. The component according to claim 2 and 3, characterized in that the side surfaces ( 7 ) are chamfered. 5. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (6) in einem Winkel zur Grundfläche (12) ver­ läuft.5. Component according to one of claims 2 to 4, characterized in that the top ( 6 ) runs at an angle to the base surface ( 12 ) ver. 6. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (6) und die Seitenfläche (7) eine gewölbte Spiegelfläche (14) bilden.6. Component according to one of claims 2 to 5, characterized in that the top ( 6 ) and the side surface ( 7 ) form a curved mirror surface ( 14 ). 7. Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtdiodenchip (2) so auf dem Kontaktträger (11) ange­ ordnet ist, daß die Chipseitenflächen im Winkel zu den Sei­ tenflächen (7) des Gehäuses (4) verlaufen. 7. Component according to one of claims 3 to 6, characterized in that the LED chip ( 2 ) on the contact carrier ( 11 ) is arranged so that the chip side surfaces at an angle to the Be tenflächen ( 7 ) of the housing ( 4 ). 8. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtdiodenchip (2) vorzugsweise in Richtung (5) der Oberseite (6) abstrahlt.8. The component according to one of claims 2 to 7, characterized in that the LED chip ( 2 ) preferably in the direction ( 5 ) of the top ( 6 ) emits. 9. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtdiodenchip (2) vorzugsweise in Richtung (8) einer Seitenfläche (7) abstrahlt.9. The component according to one of claims 2 to 7, characterized in that the LED chip ( 2 ) preferably in the direction ( 8 ) of a side surface ( 7 ) emits. 10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (20) in Richtung einer Vorzugsrichtung (5) und in einer vorbestimmten Abstrahlrichtung (8) entgegengesetzten Richtung auf den Außenflächen (6, 7) angeordnet ist.10. The component according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cover ( 20 ) in the direction of a preferred direction ( 5 ) and in a predetermined radiation direction ( 8 ) opposite direction on the outer surfaces ( 6 , 7 ) is arranged. 11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (20) mit weißer Farbe gebildet ist, die TiO2 enthält.11. The component according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cover ( 20 ) is formed with white paint, which contains TiO 2 . 12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (20) von einer strahlungsreflektierenden Folie gebildet ist.12. The component according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cover ( 20 ) is formed by a radiation-reflecting film. 13. Verfahren zur Herstellung von in eine vorbestimmte Rich­ tung (8) strahlungsemittierenden Leuchtdioden (1), bei dem zunächst eine Leuchtdiode (1) mit einem Leuchtdiodenchip (2) in einem für die Strahlung des Leuchtdiodenchips (2) wenig­ stens teilweise transparenten Gehäuse (4) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung einer Vorzugsrichtung (5) der Leuchtdiode (1) und in einer der Abstrahlrichtung (8) entgegengesetzten Richtung auf den Außenflächen (6, 7) des Gehäuses (4) eine die Strah­ lung zurückwerfende Abdeckung (20) ausgebildet wird.13. Method for producing radiation-emitting diodes ( 1 ) in a predetermined direction ( 8 ), in which first a light-emitting diode ( 1 ) with a light-emitting diode chip ( 2 ) in a housing which is at least partially transparent to the radiation of the light-emitting diode chip ( 2 ) ( 4 ) is provided, characterized in that in the direction of a preferred direction ( 5 ) of the light-emitting diode ( 1 ) and in a direction opposite to the radiation direction ( 8 ) on the outer surfaces ( 6 , 7 ) of the housing ( 4 ), a radiation-reflecting cover ( 20 ) is formed. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (20) als Farbschicht aufgedruckt wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the cover ( 20 ) is printed on as a color layer. 15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen (6, 7) mit einer Folie beklebt werden.15. The method according to claim 13, characterized in that the outer surfaces ( 6 , 7 ) are glued with a film.
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