CH709337B1 - Unité d'éclairage LED et procédé de fabrication d'une telle unité. - Google Patents
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Abstract
Une unité d’éclairage est décrite comprenant un dissipateur de chaleur métallique (28), et une pluralité de puces semi-conductrices de diode émettrice de lumière (30), fixée à une face émettrice de lumière du dissipateur de chaleur. Les puces (30) peuvent être placées dans un canal (34) ou une ou plus de tasses encastrées. Au moins quelques puces (30) sont interconnectées directement et électriquement de puce à puce par pontage (40). Les puces (30) peuvent être couvertes par une encapsulation transmettant la lumière. L’unité d’éclairage bénéficie d’une construction efficace, et de bonnes caractéristiques de dissipation thermale.
Description
Domaine de la divulgation
[0001] L’invention concerne le domaine des unités d’éclairage comprenant des diodes électroluminescentes (ou anglais: LEDs) utilisées comme sources de lumière. Dans un aspect non limitatif, l’invention concerne une unité d’éclairage capable de générer au moins 500 lumens (par exemple: suffisant pour remplacer une ampoule à incandescence traditionnelle ou ampoule fluorescente à usage domestique, industriel, commercial, véhicule ou pour usage public). Dans un aspect non limitatif, l’invention concerne la production d’une unité d’éclairage allongée (par exemple: une forme similaire à un tube de lumière fluorescente allongée).
Contexte de la divulgation
[0002] Bien qu’à l’exclusion d’un art antérieur, fig. 1 illustre les connaissances internes dans la forme d’une assemblée interne pour une unité d’éclairage LED.
[0003] Dans la fig. 1 , une unité d’éclairage (assemblée interne) 10 comprend de multiple perles de lampe 12 montées sur une plaque d’aluminium 14 portant un film mince de circuit imprimé. Chaque perle de lumière 12 est empaquetée séparément LED, composant. Des pins de connexions métalliques s’étendant à partir de la perle de lumière sont soudés à la plaque 14 et au circuit imprimé, et servent de connexion électrique pour la perle de lumière, et de conduction de chaleur générée à la plaque 14. La plaque 14 agit en tant que répandeur de chaleur et se couple plus loin au dissipateur de chaleur principal 16 pour dissiper la chaleur transférée.
[0004] L’inventeur présent a reconnu qu’une telle assemblée a différents défauts. Bien qu’un dissipateur de chaleur est fourni afin de dissiper la chaleur générée par les perles de lumières, le transfert de chaleur à partir des perles de lampes au dissipateur est inefficace. Premièrement, les pins métalliques qui conduisent la chaleur à partir de chaque perle de lampe ont une très petite section transversale, et ainsi présentent un goulot à la bonne condition thermale. Secondement, la voie thermique qui conduit la chaleur est relativement longue et indirecte, passant par les pins, la plaque 14, et ensuite le dissipateur de chaleur 16. Troisièmement, les contacts de surfaces de la plaque 14 et du dissipateur de chaleur 16 sont eux-mêmes couverts avec une fine couche d’isolation électrique, qui plus tard entrave un flux de chaleur efficace. Le transfert thermique inefficace qui diffère de ceux des perles lumineuses résulte d’un accroissement indésirable de chaleur dans la perle de lumière même. Plus de la moitié de l’énergie consommée par une LED est convertie en chaleur. Contrairement aux sources de lumière traditionnelles, une LED est hautement sensible à un excès de température de fonctionnement; le fonctionnement de la LED ainsi que la lumière émise sont tous deux réduits, le taux de dégradation thermal de la jonction de la LED augmente, et l’échec de la LED arrive plus rapidement. Par conséquent, la performance et le fonctionnement d’une unité lumière souffrent.
[0005] Deuxièmement, les coûts de manufacture sont relativement élevés, et c’est difficile de changer le processus de fabrication afin de réduire les coûts. La réduction du coût est un facteur extrêmement importante permettant les éclairages LED de rivaliser commercialement avec d’autres technologies d’éclairage, malgré plusieurs avantages potentiels de l’éclairage LED. En particulier, la production des perles est complexe et chère. La production généralement implique le timbrage d’un support de perles de lampe, plaquage du support, moulage par injection de l’encapsulation plastique, fixage de la LED jusqu’au support, un câble doré, application localisée de silicone phosphore, cuire au four, traitement spectral. Il s’agit d’un processus à étapes multiples qui est complexe et cher à automatiser. De plus, le coût de production afin de monter ces perles de lampes est aussi élevé. L’installation de perles de lampes généralement implique des pâtes de soudage chères utilisées par la technique de montage en surface (SMT), et la technique de refonte pour les composants montés en surface, sont plus coûteux à implémenter et automatiser que le soudage traditionnel.
[0006] Troisièmement, le faisceau lumineux de la lumière générée a tendance à être relativement petit, particulièrement lorsque comparé aux tubes à éclairage fluorescent. Typiquement, l’intensité de la lumière produite est à son maximum au centre du rayon, et se réduit plus lorsque l’angle du faisceaux lumineux grandit. L’angle de rayonnement est défini pour être l’angle sur lequel la lumière émise est au moins 50% équivalente au maximum de l’intensité émise. A titre d’exemple, une lumière LED antérieure peut avoir un angle lumineux maximum d’à peu près 130°.
Résumé de la divulgation
[0007] La présente invention est définie dans les revendications.
[0008] On trouvera ci-après un résumé de divulgation afin de fournir une compréhension basique et non-limitante de quelques interprétations de cette divulgation.
[0009] Certains aspects de la divulgation présentés ont été conçus en gardant les susdits à l’esprit, y compris l’appréciation des inventeurs des susdits problèmes techniques contribuant à l’invention.
[0010] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est capable de produire au moins 500 lumens de lumière, facultativement au moins 1000 lumens, facultativement au moins 1500 lumens, facultativement au moins 2000 lumens, facultativement au moins 2500 lumens.
[0011] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage contient au moins 25 diodes électroluminescentes (LEDs) en tant que sources de lumière. Par exemple, le nombre de LEDs et/ou puces peuvent facultativement être à au moins 30, facultativement être à au moins environ 40, facultativement à 50, facultativement à au moins 60, facultativement à au moins 70, facultativement à au moins 80, facultativement à au moins 90, facultativement à au moins 100, facultativement à au moins 110, facultativement à au moins 120, ou plus.
[0012] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est généralement allongée (par exemple pour remplacer un tube lumineux fluorescent), mais les principes de la divulgation peuvent être utilisés pour d’autres formes ou configurations d’unité d’éclairage.
[0013] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage a une taille et un connecteur électrique approprié pour remplacer un tube de lumière fluorescent standard.
[0014] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est divulguée ici comprenant un élément de support métallique, une pluralité de puces semi-conductrices comprenant des diodes électroluminescentes, les puces étant fixées à l’élément de support métallique par fixage de puce (anglais: «die bonding»), le fixage de puce fournissant une voie de transfert de chaleur à partir des puces des diodes électroluminescentes jusqu’à l’élément de support métallique.
[0015] Ainsi la divulgation prend une direction différente de l’approche ci-dessus quand il s’agit du montage de l’emballage des perles de lampe. Au lieu de cela, les puces des semi-conducteurs peuvent être montées directement. En fixant par fixage de puce les puces de diode électroluminescente à l’élément de support métallique, un transfert de chaleur efficace des puces de diode électroluminescente à l’élément de support métallique peut être significativement amélioré comparé à un transfert de chaleur via des pins soudés. Cela peut éviter un excès de température de la LED, en améliorant aussi l’efficacité de la lumière, et en réduisant aussi les dégradations thermales et le taux d’échec des LEDs. Par conséquent, la performance de la lumière peut être améliorée, et la durée de vie de l’unité d’éclairage peut être étendue. De plus, la plupart des prix de production et de complexité associée à l’empaquetage des perles de lampes en tant que composants, et la soudure spéciale des perles de lampe peuvent être évitées, amenant à faire des économies importantes.
[0016] Dans ce contexte-ci, le terme «fixage de puce» (anglais: «die bonding») est utilisé pour faire référence à un attachement existant ou formé entre une puce semi-conductrice et un élément de support, indépendamment de toute sorte d’encapsulation autour de la puce semi-conductrice.
[0017] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices sont attachées à des éléments de support métalliques substantiellement sans aucune encapsulation intermédiaire de la perle de lumière entre la puce et la portion adjacente de l’élément de support métallique.
[0018] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices sont liées directement à l’élément de support métallique sans barrière thermale intermédiaire.
[0019] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices sont liées à l’élément de support métallique en utilisant un ou plusieurs des descriptions suivantes: attachement eutectique (anglais: «eutectic bonding»), attachement de verre (anglais: «glass bonding»), attachement verre-métal (anglais: «glass-metal bonding») (par exemple: attachement verre argent (anglais: «glass-silver bonding»)), adhésif conducteur de chaleur. Telles techniques d’attachement devraient fournir une bonne conduction thermale de la puce à l’élément de support métallique.
[0020] L’élément de support métallique peut être un ou plusieurs: dissipateur de chaleur principal d’une unité d’éclairage; un châssis de l’unité d’éclairage; un élément qui s’étend substantiellement de la longueur entière de l’unité d’éclairage; un élément tubulaire ou canal, une extrusion tubulaire. Dans le cas où les éléments métalliques sont le dissipateur de chaleur principal, telles que les puces semi-conductrices sont fixées au dissipateur de chaleur même, de telle manière que la voie thermale pour la chaleur dissipée peut être court.
[0021] Dans quelques modes de réalisation, au moins quelques puces de la pluralité de puces sont directement interconnectées électriquement par pontage. Utilisé en tant que tel, un «pontage» (anglais: «bond wire») est un conducteur électrique qui est lié au deux fins d’une plaquette à conductivité respective ou terminal, par exemple, d’une puce. Lié (par exemple: lié par fil) est différent de soudé ou de soudage par refusions. Les types de lien peuvent inclure, mais ne sont pas limités à, un ou plus de: liaison de balle (anglais: «ball bond»), liaison de coin (anglais: «wedge bond»), liaison conforme (anglais: «stitch bond»), lien cristal (anglais: «crystal bond»). Tels types sont reconnus dans l’industrie de l’empaquetage de semi-conducteur mais n’ont pas été utilisés jusqu’à présent pour créer des interconnexions entre les LEDs dans une unité d’éclairage, et particulièrement pas avec un dissipateur de chaleur intégral auquel les puces sont fixées. Des techniques pour former de tels liens peuvent inclure un, ou une combinaison de deux ou plus, de: énergie thermale, énergie ultrasonique, pression. Des techniques comprenant les deux chaleurs et énergie ultrasoniques peuvent être référées comme thermosoniques.
[0022] Les pontages peuvent, par exemple, être d’un alliage d’au moins un de ces matériaux: or, cuivre, aluminium.
[0023] En utilisant des pontages (anglais: «bond wires»), des connexions entre les puces peuvent être faites efficacement sans requérir à des soudages supplémentaires ou processus de refusion pour les composants. Ainsi le procédé de manufacture peut être très efficace.
[0024] Dans une interconnexion directe par pontage entre deux puces, les deux fins du fil de liaison peuvent être attachées aux plaquettes sans joint ou connexions soudées intermédiaires.
[0025] Dans quelques modes de réalisation, les pontages effectuent une connexion en série entre (par exemple: au moins un groupe de) puces semi-conductrices, c’est-à-dire entre les puces semi-conductrices adjacentes.
[0026] Dans quelques modes de réalisation, les pontages ont une longueur d’au moins 1 cm, facultativement d’au moins 1.1 cm, facultativement d’au moins 1.2 cm, facultativement d’au moins 1.3 cm, facultativement d’au moins 1.4 cm, facultativement d’au moins 1.5 cm, facultativement d’au moins 1.6 cm, facultativement d’au moins 1.7 cm, facultativement d’au moins 1.8 cm, facultativement d’au moins 1.9 cm, facultativement d’au moins 2.0 cm, facultativement d’au moins 2.1 cm, facultativement d’au moins 2.2 cm, facultativement d’au moins 2.3 cm, facultativement d’au moins 24 cm, facultativement d’au moins 2.5 cm.
[0027] Peu importe la longueur des liens câblés sont utilisés, dans quelques modes de réalisation, une fixation respective ou un guide respectif peut être fourni pour au moins un des pontages intermédiaires de ses extrémités. La fixation ou guide peut être fourni, par exemple, pour au moins un des pontages directement ou être une des régions de liaison ou d’encapsulation apportée directement ou indirectement par l’élément de support métallique. Fournir une telle fixation ou guide peut stabiliser le lien qui va entre les puces, et/ou réduisent le risque de dommage accidentel au lien de connexion relativement fragile à chaque fin, et/ou réduit l’influence des effets externes, tels que chocs ou mouvement rapide, ou l’intégrité du pontage.
[0028] Par exemple, dans quelques modes de réalisation, une fixation respective ou guide peut être fournie en interspaçant chaque paire de puce consécutive.
[0029] Dans quelques modes de réalisation, l’élément de support métallique porte ou comprend une couche d’isolation électrique (par exemple: film) sur au moins une surface. La couche d’isolation peut être enlevée ou omise dans une zone ou des zones auxquels les plaquettes de lumière émettrice sont liées à l’élément de support métallique. Avec de telle caractéristique, l’isolation électrique n’entrave pas le transfert thermique de la plaquette de la diode électroluminescente à l’élément de support métallique, et l’efficacité du transfert thermique peut être encore améliorée.
[0030] Si les pontages sont utilisés pour interconnecter les puces directement, l’isolation peut en quelques parties fournir au moins une région intermédiaire de puces adjacentes, de telle manière à éviter un court circuit entre un pontage et un élément de support métallique.
[0031] Dans quelques modes de réalisation, l’élément de support métallique (ou facultativement par exemple la combinaison de l’élément de support métallique et couche d’isolation si utilisé) est formé avec au moins un canal ou recoin dans lequel au moins le semi-conducteur de la puce comprenant une diode électroluminescente est positionnée. Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices peuvent être positionnées un par recoin/canal. Dans quelques autres parties, une pluralité de puces peuvent être positionnées dans le même canal/recoin.
[0032] Dans quelques modes de réalisation, une seule récession/canal peut être fourni. Par exemple, un canal simple peut facultativement étendre la longueur substantiellement entière de l’élément de support métallique. Alternativement, plus d’un recoin/canal peut être fourni. Par exemple, plusieurs recoins peuvent être fournis sous la forme de tasses de pressées ou puits dans le métal de surface et/ou de couche d’isolation (si utilisé). Par exemple, la pluralité de recoins peuvent dans quelques modes de réalisation s’étendre à travers la couche d’isolation à l’élément de support métallique, et partiellement dans I’élément de support métallique.
[0033] Dans quelques modes de réalisation, une combinaison d’un canal et plusieurs recoins peuvent être utilisés. Par exemple, l’élément de support métallique peut inclure une canal. Plusieurs recoins (par exemple: tasses depréssées ou puits) peuvent de plus être fourni à l’élément de support métallique et/ou une couche d’isolation sur l’élément de support métallique.
[0034] Positionnant une puce dans un recoin ou un canal peut:
<tb>(i)<SEP>faciliter le procédé du fixage de puce pour attacher les puces semi-conductrices et/ou
<tb>(ii)<SEP>augmenter l’aire de surface effective du lien de l’interface entre le lien et l’élément de support métallique pour améliorer l’efficacité de la chaleur thermique. Par exemple, l’aire du côté mural fourni une aire interfaciale en plus de la base du recoin ou canal, et/ou
<tb>(iii)<SEP>faciliter une création des zones susmentionnées dans lesquelles un film d’isolation électrique est enlevé, comme mentionné au-dessus, et/ou
<tb>(iv)<SEP>fournir une surface de réflecteur d’optique intégral pour améliorer l’émission optique ou diffusion de la lumière générée.
[0035] Le recoin ou le canal peut être généralement en forme de U en traversée latérale, mais d’autres formes de recoin ou canal peuvent être utilisés, par exemple en forme de U avec un côté avec des portions inclinés (par exemple: des portions de côté divergente ou convergente) ou généralement un recoin ou canal de section en forme de V.
[0036] Dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage comprend de plus une encapsulation (par exemple: transmettant la lumière) couvrant les puces semi-conductrices de diode électroluminescente. L’encapsulation peut être fournie localement sur les plaquettes, par exemple, comme place ou comme un dôme perle. Alternativement, l’encapsulation peut être fournie sur d’autres régions, comprenant des espaces entre les plaquettes adjacentes, et facultativement sur au moins la portion d’une interconnexion liée.
[0037] Dans quelques modes de réalisation, l’encapsulation (par exemple: transmettant la lumière) est phosphorescente et/ou fluorescente. De plus ou alternativement, l’encapsulation de la lumière fournit une couleur ou effet modification de couleur à la lumière.
[0038] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur auquel sont fixées, par fixation de puce (anglais: «die bonding»), plusieurs puces semi-conductrices de diode électroluminescente.
[0039] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant une pluralité de puces semi-conductrices portée sur un support métallique, au moins quelques puces de semi-conductrices étant directement interconnectées par pontage (anglais: «bond wires»).
[0040] Comme expliqué au-dessus, en utilisant un pontage, des connexions entre les puces peuvent être faites efficacement sans avoir à requérir à un soudage supplémentaire ou à un soudage de refusions. D’où le procédé de manufacture peut être efficace.
[0041] Comme expliqué en dessous, dans quelques modes de réalisation, la structure incluant dissipateur de chaleur intégral auquel les puces et/ou les pontages sont fixés pour interconnecter les puces, pour combiner une manœuvre menant à des prix rentables, et de bonnes caractéristiques de dissipation thermale menant à améliorer la rentabilité d’une sortie de lumière caractéristiques menant à améliorer l’efficacité de la lumière sortante et étend le fonctionnement de la lumière. Le nombre de différentes parties utilisées dans l’assemblée peuvent être gardées petites, menant à une assemblée plus compacte et légère qui est facile à manufacturer, et qui a un bon rendement de fabrication. De plus, ou alternativement, l’assemblée peut être faite pour avoir un profil très bas, et un large faisceau de lumière sans être entravé par les limitations de perles de lumière conventionelles. Par exemple, l’assemblée du dissipateur de chaleur et LED peut être fabriquée afin d’occuper moins d’à peu près 50% de l’espace interne de l’unité d’éclairage, facultativement moins d’à peu près 40%, facultativement moins d’à peu près 30%, facultativement moins d’à peu près 20%. Un angle de faisceau de lumière d’au moins de 140° peut être achevé avec respect à un axe longitudinal de l’unité d’éclairage (par exemple: avec respect à un axe longitudinale d’un tube d’unité d’éclairage), facultativement d’au moins 145°, facultativement d’au moins 155°. A titre d’exemple, une unité d’éclairage LED antérieure peut avoir un angle de faisceau d’à peu près 130°. Permettant l’angle du faisceau d’augmenter au-dessus de 130°, en simplifiant le design d’une unité d’éclairage est un achèvement significatif.
Description brève des dessins
[0042] Quelques modes de réalisation de l’invention, non-limitantes, sont maintenant décrites à titre d’exemple seulement, avec référence aux dessins accompagnants, dans lequel:
<tb>fig. 1<SEP>est une vue schématique en perspective d’une construction d’unité d’éclairage antérieure représentant les connaissances internes des inventeurs;
<tb>fig. 2<SEP>est une perspective schématique, partiellement arrachée, vue d’une première partie d’un tube lumineux incorporant l’invention;
<tb>fig. 3<SEP>est une coupe transversale schématique montrant une configuration modifiée dans une seconde partie similaire à la première partie;
<tb>fig. 4<SEP>est une coupe transversale schématique aux lignes IV–IV de la fig. 3 (correspond aussi à une section équivalente à travers la fig. 2 );
<tb>fig. 5<SEP>est une coupe transversale similaire à la fig. 4 , mais montrant une partie modifiée montrant deux alternatives à gauche et à droite d’une ligne cassée (soit alternative ou indépendamment de l’autre);
<tb>fig. 6<SEP>est un organigramme illustrant un processus de fabrication pour une unité d’éclairage;
<tb>fig. 7<SEP>est une vue schématique en perspective d’un élément de support métallique prêt à être traité;
<tb>fig. 8<SEP>est une vue schématique en perspective d’une station pour utiliser dans le processus de la fig. 6 ;
<tb>fig. 9<SEP>est une vue en perspective d’un placement de puce d’un poste de travail de fixage de puce pour utiliser dans le processus de la fig. 6 ;
<tb>fig. 10<SEP>est une vue schématique en perspective d’un pontage pour utiliser dans le processus de la fig. 6 ;
<tb>fig. 11<SEP>est une vue schématique d’une station de travail d’encapsulation pour utiliser dans le processus de la fig. 6 .
Description détaillée d’un mode de réalisation préféré
[0043] Se référant aux fig. 2 – 5 , un exemple, unité d’éclairage de diode électroluminescente 20 est illustrée dans la forme d’un tube allongé. Le tube peut être d’une taille et configuration pour rentrer physiquement dans un montage d’ampoule standard pour un tube fluorescent, ainsi remplaçant le tube fluorescent. Cependant, les principes de la divulgation ne sont pas limités à cette forme d’unité d’éclairage, et plusieurs autres formes et configurations d’unité d’éclairage peuvent être utilisées comme voulus.
[0044] Dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage 20 peut être capable de générer une lumière sortante, d’au moins 500 lumens, facultativement d’au moins 1000 lumens, facultativement d’au moins 1500 lumens, facultativement d’au moins 2000 lumens, facultativement d’au moins 2500 lumens. L’unité d’éclairage 20 peut être appropriée pour remplacer une lumière à incandescence ou fluorescente comme source de lumière pour illuminination domestique, industrielle, commerciale, véhicule ou publique.
[0045] De plus ou alternativement, dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage 20 peut comprendre au moins 25 lumières LED émettrices et/ou de puces contenant des LEDs. Le nombre de lumières LED émettrices et/ou de puces peuvent facultativement d’être d’au moins à peu près 30, facultativement d’au moins à peu près 40, facultativement d’au moins à peu près 50, facultativement d’au moins d’à peu près 60, facultativement d’au moins d’à peu près 70, facultativement d’au moins d’à peu près 80, facultativement d’au moins d’à peu près 90, facultativement d’au moins à peu près 100, facultativement d’au moins d’à peu près 110, facultativement d’au moins d’à peu près 120 ou plus. Dans un mode de réalisation spécifique, le nombre de LED émettrice et/ou de puces peuvent être entre 70 et 80 inclus.
[0046] Dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage 20 généralement comprend un émetteur de lumière/assemblée dissipatrice de chaleur 22, et facultativement une couverture entourant et/ou couvrant au moins une partie de l’assemblée 22. La couverture extérieure peut être, dans quelques modes de réalisations, complètement encerclée l’assemblée 22 (par exemple autour de 360°), mais dans la forme illustrée, la couverture extérieure 24 peut aussi couvrir un plus petit segment angulaire (par exemple: entre à peu près 180° et à peu près 360°, comme par exemple à peu près 270° ou à peu près 180°) autour d’une surface émettrice de lumière 22a de l’assemblée 22. Quelques modes de réalisations peuvent facultativement être combinés au deux une couverture extérieure encerclante, et une seconde couverture (par exemple à l’intérieur de la couverture extérieure) s’étendant au-dessus un segment angulaire plus petit autour de la surface émettrice de lumière 22a de l’assemblée 22. Les deux couvertures peuvent facultativement avoir des propriétés optiques différentes.
[0047] L’assemblée 22 peut facultativement inclure une ou plusieurs fentes 25 pour l’accouplement avec un ou plus de profils complémentaires de la (ou au moins une) couverture 24, pour faciliter l’attachement de la couverture 24 à l’assemblée 22. Par exemple, la couverture 24 peut avoir généralement une forme de C en section transversale, avec des bords 27 tournés et/ou des perles enlargies pour engager les fentes 24 pour fixer la couverture 24 à l’assemblée 22.
[0048] L’unité d’éclairage 10 peut aussi comprendre un connecteur 26 pour une connexion électrique amovible au raccord de la lumière d’accueil. Dans la forme illustrée, le connecteur 26 est dans la forme d’un embout à la forme tubulaire, pour correspondre à un tube fluorescent standard, mais d’autres formes de connecteur 26 peuvent être utilisées comme désiré. Des circuits de commande électrique optionnels (pas montrés) peuvent aussi être fournis. Le circuit de commande électrique peut, par exemple, être logé dans un embout, ou monté sur un circuit (pas montré) qui est reçu avec l’intérieur creux de l’assemblée 22.
[0049] Dans quelques modes de réalisation, l’assemblée 22 généralement comprend un élément de support métallique 28, et une pluralité de puces semi-conductrices 30 montée sur l’élément de support métallique 28. L’élément de support métallique 28 peut être, par exemple, d’aluminium, qui est léger et simple à extruder avec une forme de section transversale désirée. La puce semi-conductrice comprend des diodes émettrices de lumière. Chaque puce 30 peut comprendre une seule LED, ou une ou plus (ou toutes) les puces 30 peuvent comprendre de multiples LEDs intégrés ensemble sur la même puce. Dans quelques modes de réalisation, chaque puce 30 a une largeur de moins d’à peu près 1 mm.
[0050] Dans quelques modes de réalisation, les puces 30 sont fixées à l’élément de support métallique 28 par fixage de puce, ainsi fournissant un chemin de transfert de chaleur efficace à partir des puces 30 à l’élément 28. En particulier, le fixage de puce peut fournir une voie de transfert de chaleur plus efficace qu’une connexion de composants de perles d’ampoules décrits avec la référence à la fig. 1 .
[0051] Le fixage de puce utilisé pour monter les puces 30 peuvent être d’un ou plus: de lien eutectique, lien de verre, lien verre-métal (par exemple: lien verre-argent); adhésive conducteur de chaleur. Telle technique fournit une combinaison d’attachement ferme, et une bonne conduction thermale.
[0052] L’élément de support métallique 28 peut être configuré en tant qu’un ou plus qu’un principal dissipateur thermique d’une unité d’éclairage, un châssis d’unité d’éclairage, un élément qui étend substantiellement la longueur entière de l’unité d’éclairage, un élément ou canal; une extrusion tubulaire. Facultativement, au moins une portion de l’élément de support métallique 28 peut être anodisé et/ou avoir au moins ondulé, cannelé, rainures pour une région de surface à ailette pour améliorer la dissipation de la chaleur qui entourant l’air. Dans la partie illustrée, l’élément de support métallique 28 est le principal dissipateur de chaleur. La fixation de puce des puces semi-conductrices 30 au dissipateur de chaleur lui-même achève un chemin thermal désirablement court et direct au dissipateur thermique. La chaleur générée par les puces 30 est conduite directement au dissipateur de chaleur.
[0053] Dans la forme illustrée des deux fig. 2 et 3 , l’élément de support métallique 28 peut être tubulaire, et généralement la forme D en section transversale, y compris une surface dissipation de chaleur courbée formant une surface arrière 22b de l’assemblée 22, et une surface émettrice de lumière 22a généralement plane (bien que pas nécessairement strictement plane). La partie de la fig. 3 peut avoir un profil métallique plus bas que celui de la fig. 2 , si cela devrait être un design de préférence.
[0054] Facultativement, si les puces 30 ont une majeure surface de lumière émettrice, la surface émettrice peut être orientée afin de se mettre à l’écart de l’élément de support métallique 28 (ou une surface sans terminaux de contact électrique qui peuvent être orientés en allant à l’élément de support métallique 28). Cependant, dans quelques modes de réalisation, une surface de la puce avec un contact de terminaux électriques peut être orientée vers le bas du élément de support métallique 28.
[0055] Aussi facultativement, et de plus ou alternativement au-dessus, si les puces ont une surface avec des terminaux de contact électrique, cette surface peut être orientée pour se mettre à l’écart de l’élément de support métallique 28 (ou une surface sans terminaux de contact électrique peut être orientée pour se mettre à l’écart de l’élément de support métallique 28). Cependant, dans quels modes de réalisation, une surface de la puce avec des terminaux de contact électrique peuvent être orientées afin de se mettre à l’écart de l’élément métallique 28.
[0056] Facultativement, l’élément de support métallique 28 porte ou comprend un film d’isolation électrique 32 sur une surface (fig. 3 – 5 ), pour sécurité contre de courts circuits électriques. La surface peut, par exemple, être la surface émettrice de lumière 22a. L’isolation du film 32 peut être omis ou enlevé dans une ou plusieurs zones correspondant aux positions des puces semi-conductrices 30. Cela peut éviter l’isolation d’un film 32 entravant la chaleur de transfert entre les puces 30 et l’élément de support métallique 28, et (ii) faciliter le processus de fixage de puce à l’élément de support métallique 28.
[0057] Dans quelques modes de réalisation, la couche d’isolation 32 peut avoir une largeur qui est plus grande que les puces 20, ou d’à peu près la même que les puces 20, ou moins que les puces 20.
[0058] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices 30 sont arrangées dans une ou plusieurs canaux (34 dans fig. 2 – 4 ) et/ou un ou des recoins (36 visible plus claire dans les fig. 3 – 5 ). Le canal 34 et/ou recoin(s) 36 peuvent être, par exemple, formé dans ou sur un élément de support métallique 28 et/ou sur une couche d’isolation 32.
[0059] Dans le cas d’un canal 34, le canal peut être renfoncé et il peut être délimité sur n’importe quel côté en montant de murs, tels que le canal 24 n’est pas refoncé.
[0060] Les puces 30 peuvent être arrangées généralement d’un recoin ou canal, où au moins peut recevoir de multiple puces 30. Dans les exemples illustrés, de multiples puces sont positionnées dans le canal 34 et/ou les puces sont arrangées par recoin 36.
[0061] Dans quelques modes de réalisation, au moins un avantage d’arrangement des puces 30 dans un ou plusieurs canal/recoins peuvent être de:
<tb>(i)<SEP>faciliter le processus de fixage de puce pour lier les puces semi-conductrices 30; et/ou
<tb>(ii)<SEP>augmenter l’aire de surface efficace du lien ou interface entre la puce et l’élément de support métallique, pour un transfert de chaleur amélioré. Par exemple, l’air du côté du mur fournit une aire d’interface supplémentaire en plus à la base du reès ou canal: et/ou
<tb>(iii)<SEP>augmenter la création des zones susmentionnées dans lesquelles un film d’isolation électrique est enlevé, comme mentionné au-dessus; et/ou
<tb>(iv)<SEP>fournissant un réflecteur intégral réflecteur de surface pour améliorer l’émission optique ou diffusion de la lumière générée. Cela peut être spécifique utile quand les puces sont orientées afin qu’au moins (une majorité facultative) de lumière est émise dans une direction se dirigeant vers l’élément de support métallique 28.
[0062] Dans quelques modes de réalisation, le canal 34 ou recoin 36 peut généralement en forme de U en section transversale, mais sa forme n’est pas limitant. Par exemple, la partie latérale du canal ou recoin peut être généralement parallèle, ou inclinée (par exemple convergeant ou divergeant du fond du canal). Dans la fig. 2 , le canal 34 peut étendre substantiellement la longueur entière de l’élément de support métallique 28. Le canal 24 peut former une partie intégrale de l’extrusion métallique. Dans la fig. 3 , le canal 34 est défini entre une paroi latérale droite ou une portion de côté 22c.
[0063] Dans les fig. 3 – 5 , une pluralité de recoins 36 sont formés comme des puits ou des tasses dans ou à travers une couche d’isolation 32 de l’élément de support métallique 28. Dans la fig. 5 (à droite de la ligne cassé), le recoin 36 attend partiellement aux éléments métalliques 28.
[0064] Les recoins 36 peuvent, par exemple, être formés par forage ou machination d’une extrusion (facultativement sur laquelle la couche d’isolation 32 a déjà été fournie).
[0065] Dans les fig. 3 et 4 , la combinaison de deux canaux 34 et recoins 36 est montrée. Les recoins 36 sont formés dans le fond du canal 34 (qui est facultativement encastré). Un tel arrangement peut combiner de multiple caractéristiques d’optique réflectrice.
[0066] Dans quelques modes de réalisation, au moins quelques puces 30 sont directement interconnectées par des pontages électriques 40. Un exemple de type de pontages inclut, mais ne sont pas limités à un ou plus de: liaison de balle, liaison de coin, liaison conforme, lien cristal. Des techniques pour former de tels liens peuvent inclure un ou une combinaison de ou plus de: énergie thermale, énergie ultrasonique, pression. Les pontages 40 peuvent, par exemple, être d’une matière ou plus de matériaux suivants: or, cuivre, aluminium, alliage y compris au moins un de ceux-là. Dans une interconnexion de pontage directe 40 entre deux puces, les deux fins du fil interconnectant peuvent être liées aux plaquettes respectives sans aucun joint soudé ou connexion intermédiaire.
[0067] En utilisant des pontages 40, des connexions entre les puces peuvent être faites efficacement sans avoir recours à un soudage supplémentaire ou de soudage par processus de refusion. D’où le processus de manufacture peut être efficace.
[0068] Dans quelques modes de réalisation, les pontages 40 forment connection en séries entre des puces semi-conductrices 30, par exemple, entre les puces semi-conductrices 30 adjacentes. Dans quelques modes de réalisation, les puces 30 peuvent être interconnectées dans quelques groupes de séries. Alternativement, tout ou substantiellement toutes les puces 30 peuvent être interconnectées dans un seul canal de séries.
[0069] Si les pontages sont utilisés pour interconnecter les puces directement, dans quelques modes de réalisation, la couche d’isolation 32 peut être disposée dans au moins une région intermédiaire de puces adjacentes, afin d’éviter de courts circuits électriques entre les pontages 40 et l’élément de support métallique 28.
[0070] Dans quelques modes de réalisation, les pontages 40 ont une longueur d’au moins 1 cm, facultativement d’au moins 1.1 cm, facultativement d’au moins 1.2 cm, facultativement d’au moins 1.3 cm, facultativement d’au moins 1.4 cm, facultativement d’au moins 1.5 cm, facultativement d’au moins 1.6 cm, facultativement d’au moins 1.7 cm, facultativement d’au moins 1.8 cm, facultativement d’au moins 1.9 cm, facultativement d’au moins 2.0 cm, facultativement d’au 2.1 cm, facultativement d’au moins 2.2 cm, facultativement d’au moins 2.3 cm, facultativement d’au moins 2.4 cm, facultativement d’au moins 2.5 cm.
[0071] Si oui ou non de tels longs pontages sont utilisés, dans quelques modes de réalisation, une fixation respective ou un guide 46 peut être fourni pour au moins un des pontages intermédiaire de ses extrémités. La fixation ou guide 46 peut, par exemple, être fourni directement ou indirectement sur l’élément de support métallique. La fixation ou guide 46 peut, par exemple, être un lien ou région d’encapsulation 46 porté directement ou indirectement par l’élément de support métallique. Un exemple l’attachement 46 est un déposé d’adhésif ou d’autre matériel sur la couche d’isolation 32. Le matériel peut adhérer à la couche d’isolation 32, et peut aussi fournir une surface sur laquelle le pontage 40 incorpore en partie pendant la fabrication. Alternativement, une fixation ou guide mécanique 46 (par exemple: une rainure) peut être fourni.
[0072] Fournissant une fixation ou guide 46 peut stabiliser le (par exemple de longueur relativement longue de) pontage 40 entre les puces, et/ou réduit le risque du dégât accidentel de pontage relativement fragile à chaque fin, et/ou réduire l’influence des effets externes, tels que des chocs ou mouvement rapide, sur l’intégrité du pontage.
[0073] Par exemple, dans quelques parties, un attachement respectif ou guide 46 peut être fourni en interspaçant chaque paire de puces consécutives 30.
[0074] Dans quelques modes de réalisation, un élément fusible 42 peut être fourni en connexion en série, par exemple, à une fin de l’assemblée. L’élément fusible 42 peut fournir (i) une fonction de sécurité à permanente ou temporairement casser le circuit électrique dans le cas d’une surface ou de surcharge, et/ou une terminale pour connexions des séries de groupe 30.
[0075] Dans quelques modes de réalisation, une (par exemple: transmettant la lumière) encapsulation 44 (fig. 3 – 5 ) couvre les puces semi-conductrices 30 de diode électroluminescente. L’encapsulation 44 peut être fournie, par exemple, comme point ou perles en forme de dôme. Alternativement, l’encapsulation 44 peut être fournie sur d’autres régions, y compris des espaces entre les puces adjacentes, et facultativement sur une interconnexion de fils 40 (par exemple: pontage).
[0076] Dans quelques paries, l’encapsulation 44 est une ou plus de: transmettant la lumière et/ou phosphorescente et/ou fluorescente. De plus ou alternativement, l’encapsulation 44 fournit une couleur ou un effet de modification de couleur à la lumière émise.
[0077] Se référant aux fig. 6 – 11 , une méthode de main-d’œuvre est maintenant décrite.
[0078] A l’étape 50, un élément de support métallique 28 est fourni (fig. 7 ). Par exemple, l’élément de support métallique 28 peut produire un processus d’extrusion. Comme déjà décrit, l’élément de support métallique peut avoir une forme tubulaire généralement en forme de D en section transversale, y compris une surface courbée de dissipation de chaleur 22b, et la surface 22a, facultativement avec un canal 34 (comme montré dans la depiction schématique de la fig. 7 ) et/ou facultativement avec une portion de côté 22c (pas montré dans la depiction schématique de la fig. 7 ).
[0079] A l’étape 52, l’élément de support métallique 28 peut être traité (si pas déjà isolé) pour isoler une surface, par exemple, la surface 22a émettrice de lumière, en déposant une surface d’isolation 32. Par exemple, la couche d’isolation 32 peut être déposée par des techniques pour former un film fin ou épais, ou en posant des couches de ruban isolatif.
[0080] A l’étape 54, facultativement, les recoins 36 peuvent être formés dans la face émettrice de lumière 22a. Les recoins 36 peuvent être formés dans la couche d’isolation 32 (si fourni) et/ou dans l’élément de support métallique 28. Les recoins peuvent être formés par forage ou machination (par exemple, en utilisant une machinerie automatique 556 dans la fig. 8 pour avancer l’élément de support métallique 28 pas à pas dans une station de travail et formant les recoins 36 à une profondeur prédéterminée, par exemple, à intervaux réguliers).
[0081] A l’étape 58, les puces 30 de la LED peuvent être placées et fixées sur l’élément de support métallique 28. Les puces de la LED 30 peuvent être placées un par recoin 36 et/ou une pluralité de puces 30 peuvent être placées dans le même canal 34, comme approprié. Comme déjà décrit, la technique de fixage de puce peut utiliser un ou plus des: lien eutectique, lien de verre, lien verre-métal (par exemple: un lien verre-argent), adhésif de conducteur de chaleur. Le placement et la fixation de puce peut, par exemple, être performé par une machinerie automatique 60 dans fig. 9 pour l’avancement de l’élément métallique 28 pas à pas à la station de travail à laquelle les puces sont placées et attachées.
[0082] A l’étape 62, les pontages 40 sont placés et liés pour former une interconnexion de pontage direct entre les puces 30. Les types de lien peuvent inclure, mais ne sont pas limités à un ou plus de: attachement de balle, attachement point, attachement, point conforme, lien cristal. Des techniques pour former de tels liens peuvent inclure un ou une combinaison de ou plus de: énergie thermale, énergie ultrasonique, pression. Les pontages 40 peuvent, par exemple, être liés par machinerie automatique 64 dans la fig. 10 pour advancer l’élément de support métallique 28 à la station de travail auquel les pontages 40 sont placés et liés aux puces 30.
[0083] A l’étape 62, les attachements 46 peuvent être formés, par exemple, en déposant le matériel adhésif sur une couche d’isolation 32 aux positions intermédiaire des puces 30. Les attachements 46 peuvent être formés antérieurement à la formation des pontages 40, ou simultanément avec la formation avec les pontages, ou après formation des pontages par exemple comme partie de l’étape suivante 66.
[0084] A l’étape 66, la lumière transmissive d’encapsulation 44 est déposée au-dessus des puces 30 et facultativement sur les pontages 40 (par exemple, si une continuation d’encapsulation est déposée). L’encapsulation 44 peut être déposée en bas de la machine automatique 68 dans la fig. 11 , pour avancer l’élément de support métallique 28 (facultativement étape par étape) en déposant l’encapsulation 44 à une station de travail.
[0085] A l’étape 70, l’assemblée 22 peut être durcie en plaçant dans un four. Le four peut être contrôlé par t, la température en assurant une température de durcissement désiré.
[0086] A l’étape 72, l’assemblée 22 peut être testée pour assurer la qualité du produit manufacturé.
[0087] A l’étape 74, l’assemblée 22 peut être assemblée avec la couverture 24 décrite au-dessus et/ou le connecteur 26, pour compléter l’unité d’éclairage 20.
[0088] Ainsi, il sera apprécié que dans un aspect, une unité d’éclairage 10 est divulguée ici comprenant un élément de support métallique 28, et une pluralité de puces semi-conductrices 30 comprenant des diodes émettrices de lumière, les puces 30 étant fixées à l’élément de support métallique par fixage de puce, le fixage de puce fournissant une voie de transfert de chaleur des diodes électroluminescentes à l’élément de support métallique.
[0089] Dans un aspect connexe, une unité de lumineuse est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur auxquelles sont fixées, par fixage de puce, plusieurs puces semi-conductrices de diode électroluminescente.
[0090] Dans un aspect connexe, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur de métal qui a au moins un recoin ou canal dans lequel est fixé à une première position une première puce semi-conductrice LED, la puce étant connectée directement électriquement avec une seconde puce semi-conductrice LED par au moins un pontage, la seconde puce semi-conductrice LED étant fixée au dissipateur de métal à une seconde position espacée de la première position. Facultativement, les puces sont couvertes avec une encapsulation transmettant la lumière.
[0091] Dans un aspect connexe, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur allongé, et une pluralité de puces semi-conductrices de diode électroluminescente fixée par fixage de puce à une face émettrice de lumière du dissipateur de chaleur émetteur de lumière face au dissipateur. Les puces peuvent être placées dans un canal ou un ou plus de tasses encastrées. Au moins quelques puces peuvent être directement électriquement interconnectées, puce à puce, par pontages. Les puces peuvent être couvertes par une encapsulation transmettant la lumière. Dans quelques modes de réalisation, une telle construction peut bénéficier d’une construction efficace, et/ou de bonne caractéristique de dissipation thermale.
[0092] Il sera apprécié que les descriptions précédentes soient simplement illustratives d’exemples préférés, et que plusieurs modifications, améliorations et équivalents peuvent être utilisés.
Claims (12)
1. Unité d’éclairage comprenant un élément de support comme dissipateur de chaleur, et une pluralité de puces semi-conductrices comprenant chacune au moins une diode électroluminescente, les puces étant fixées à l’élément de support, métallique, par fixage de puce, le fixage de puce fournissant une voie de transfert de chaleur à partir des puces des diodes électroluminescentes jusqu’à l’élément de support métallique.
2. Unité d’éclairage selon la revendication 1, dans laquelle l’élément de support métallique est le dissipateur de chaleur principal de l’unité d’éclairage, et le nombre des puces fixées à l’élément de support métallique par fixage de puce est au moins 50.
3. Unité d’éclairage selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’élément de support métallique est le dissipateur de chaleur principal de l’unité d’éclairage, et l’unité d’éclairage est configurée pour produire au moins 500 lumens de lumière.
4. Unité d’éclairage selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle l’unité d’éclairage est allongée et a une taille et un connecteur électrique approprié pour remplacer un tube de lumière fluorescent, et dans laquelle l’élément de support métallique est le dissipateur de chaleur principal qui s’étend substantiellement sur la longueur entière de l’unité d’éclairage.
5. Unité d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle au moins quelques-unes des puces sont directement interconnectées par pontages.
6. Unité d’éclairage selon la revendication 5, dans laquelle les pontages de puce à puce ont une longueur d’au moins 1 cm.
7. Unité d’éclairage selon la revendication 6, dans laquelle chaque pontage est stabilisé par une fixation ou guide disposé sur l’élément de support métallique, entre des deux puces.
8. Unité d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle I’élément de support métallique est au moins un de: un dissipateur de chaleur intégré; un élément tubulaire.
9. Unité d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en plus un canal dans lequel au moins quelques-unes des puces sont disposées, le canal étant facultativement défini par l’élément de support métallique.
10. Unité d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en plus au moins un renfoncement dans lequel au moins une des puces est arrangée.
11. Unité d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en plus une encapsulation sur chaque puce, l’encapsulation a au moins une des caractéristiques suivantes: translucide, fluorescente, phosphorescente.
12. Procédé de fabrication d’une unité d’éclairage selon l’une des revendications 5 à 11, le procédé comprenant:
fournir un élément de support métallique comme dissipateur de chaleur,
fixer, par fixage de puce, une pluralité de puces semi-conductrices de diode électroluminescente à l’élément de support métallique, et former des pontages pour former des interconnexions directes de puce à puce.
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