Die Erfindung bezieht sich auf ein LED Modul für ein LED Leuchtmittel bestehend aus zumindest einem auf einem Trägermaterial befestigten LED Chip und einem den LED Chip kühlenden Kühlkörper.

Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein LED Leuchtmittel mit einem zumindest einen LED Chip aufweisenden LED Modul zur Abgabe von Licht, welches LED Leuchtmittel folgende weitere Elemente aufweist:

• Sockel mit dem das LED Leuchtmittel in eine Schraubfassung einschraubbar ist und über den dem LED Leuchtmittel elektrische Spannung zuführbar ist;

• Lichtflächenelement, vorzugsweise Glaskuppel oder Kunststoffkuppel, zum

mechanischen Schutz des LED Moduls und zum Homogenisieren des von den LED Chips abgegebenen Lichts;

• Ansteuerelektronik, die zum Ansteuern von zumindest einem LED Chip als

Stromquelle ausgebildet ist und die über den Sockel mit elektrischer Spannung versorgbar ist;

• Isolierkörper, der zum elektrischen Isolieren des Sockels von dem Rest des LED Leuchtmittels ausgebildet ist.

Ein LED Modul und ein LED Leuchtmittel beziehungsweise eine LED Glühbirne sind beispielsweise aus dem Dokument US 2007/0267976 AI bekannt, mit welcher LED

Glühbirne eine herkömmliche Glühbirne ersetzt werden kann. In den meisten Haushalten sind derzeit Leuchten mit standardisierten Sockeln zum Einschrauben von Glühbirnen installiert, die in absehbarer Zeit zumindest in Europa nicht mehr produziert und verkauft werden dürfen. Das bekannte LED Modul weist mehrere LEDs (Light Emitting Diode) auf, die in unterschiedlichen Frequenzbereichen beziehungsweise Farben Licht abstrahlen und aufgrund ihrer geringen Energieaufnahme und langen Lebensdauer immer beliebter werden. Die LEDs sind auf einer Printplatte aufgelötet und mittels Leiterbahnen auf der Printplatte und Bonddrähten elektrisch leitend verbunden. Um die von den LEDs erzeugte

Wärmeenergie abzuleiten weist das bekannte LED Modul einen Kühlkörper aus thermisch gut leitendem Material auf. Da der Kühlkörper nicht über die das Licht emittierenden LEDs angebracht werden kann, ist der Kühlkörper unter der Printplatte vorgesehen, weshalb die von den LEDs erzeugte Wärmeenergie relativ schlecht abgeleitet wird. Es sind weiters LED Module und LED Leuchtmittel beziehungsweise LED Glühbirnen im Handel erhältlich, die als integrierter Schaltkreis aufgebaute LEDs - so genannte LED Chips - zum Erzeugen von Licht verwenden. Mit dieser Technologie ist das LED Modul noch kleiner herstellbar, allerdings wird durch die Kleinheit der LED Chips ein effektives Ableiten der von den LED Chips erzeugten Wärmeenergie noch wichtiger.

In Figur 1 ist der Aufbau eines LED Moduls 1 der bekannten im Handel erhältlichen LED Glühbirne samt einem Kühlkörper 2 in einer Schnittdarstellung näher dargestellt. Das LED Modul 1 weist mehrere LED Chips auf, wobei in Figur 2 nur ein LED Chip 3 dargestellt ist. Der LED Chip 3 weist einen integrierten Schaltkreis 4 auf, der durch eine lichtdurchlässige Schutzumhüllung 5 geschützt wird. Die Schutzumhüllung 5 kann entweder glasklar oder mit einem Farbkonversionsmittel eingefärbt sein. Ein Anoden- Kontakt 6 des LED Chips 3 ist mittels einer Lotschicht 7 auf einer Printplatte 8 des LED Moduls 1 aufgelötet. Die

Printplatte 8 ist ihrerseits durch eine Klebeschicht 9 auf dem Kühlkörper 2 aufgeklebt.

Das in Figur 1 dargestellte LED Modul 1 gemäß dem Stand der Technik weist nunmehr den Nachteil auf, dass die von dem integrierten Schaltkreis 4 des LED Chips 3 erzeugte

Wärmeenergie vom LED Chip 3 über die Lotschicht 7 und die Printplatte 8 und die

Klebeschicht 9 an den Kühlkörper 2 abgegeben wird. Während der thermische Widerstand der Lotschicht 7 noch vernachlässigbar klein ist, weisen die Printplatte 8 und die

Klebeschicht 9 einen sehr schlechten Wärmeleitwert auf, weshalb der LED Chip 3 nur relativ langsam Wärmeenergie an den Kühlkörper 2 abgeben kann. Da die

Betriebstemperatur des LED Chips 3 nach oben hin begrenzt ist bedeutet eine langsame und somit schlechte Wärmeableitung der erzeugten Wärmeenergie, dass nur relativ wenig Strom durch den LED Chip 3 geleitet werden kann, um diesen nicht zu zerstören. Hierdurch gibt der LED Chip 3 aber auch nur relativ wenig Licht ab, weshalb die Leuchtstärke der bekannten LED Glühbirne relativ gering ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein LED Modul und ein LED

Leuchtemittel zu schaffen, bei der die vorstehend angeführten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein LED Modul bei dem der Kühlkörper als

Trägermaterial der LED Chips vorgesehen ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen LED Leuchtkörper bei dem ein vorstehend angeführtes LED Modul in den LED Leuchtkörper eingesetzt wird. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass der LED Chip oder die LED Chips die im Betrieb erzeugte Wärmeenergie unmittelbar an den Kühlkörper abgeben können. Die auf diese Weise von den LED Chips je Zeiteinheit ableitbare Wärmemenge ist wesentlich größer, als bei dem LED Modul gemäß dem Stand der Technik, weshalb die LED Chips mit höherem Strom angesteuert werden können und folglich mehr Licht abgeben. Das erfindungs gemäße LED Modul und LED Leuchtmittel leuchten somit wesentlich heller, wodurch erstmals Glühbirnen im Bereich von 100W und mehr durch LED Leuchtmittel ersetzbar werden. Diese neue Technik eröffnet ein neues Marksegment für LED Leuchtmittel zum Ersatz von sehr hell leuchtenden Glühbirnen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Kühlkörper aus Aluminium zu realisieren, da dieses Material einen sehr geringen Wärmewiderstand aufweist und Wärme gut ableitet. Da die einzelnen LED Chips für die Ansteuerelektronik in Serie geschaltet auf dem Kühlkörper befestigt sind, hat sich als vorteilhaft erwiesen, eine relativ dünne Isolierschicht zwischen dem elektrisch leitenden Kühlkörper und den LED Chips vorzusehen, um Kurzschlüsse zu verhindern. Die Verwendung eines Dielektrikums als Isolierschicht hat sich als vorteilhaft erwiesen, wobei dieses auch gleich weiß eingefärbt werden kann und so das Licht der LED Chips nach außen hin reflektiert wird. Es kann somit auf gesonderte Reflexionsmittel verzichtet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung eines erfindungsgemäßen LED Moduls und LED Leuchtmittels ist gegeben, wenn der Kühlkörper durch ein elektrisch isolierendes Material wie beispielsweise Keramik gebildet ist. Der Wärmewiderstand der Keramik ist zwar etwas größer als der von Aluminium, jedoch kann in diesem Fall auf die Isolierschicht zwischen Kühlkörper und LED Chip verzichtet werden, weshalb sich auch bei diesem

Ausführungsbeispiel der Erfindung sehr gute Wärmeableitwerte ergeben.

Der Abstand der jeweils Wärme entwickelnden LED Chips zueinander ist durchaus wesentlich in diesem Zusammenhang, weshalb es vorteilhaft ist, die Fläche auf der LED Chips aufbringbar sind möglichst groß zu gestalten. Da Glühbirnen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen hat, es sich als vorteilhaft erwiesen, die Fläche des Kühlkörpers auf der die LED Chips aufgelötet werden ebenfalls kreisförmig zu wählen und die LED Chips möglichst gleichmäßig auf der Fläche zu verteilen. LED Chips in SMD Bauweise und gedruckte Leiterbahnen aus Silber oder Silber enthaltendem Material haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch den Einsatz von Hochleistungs-LED-Chips, durch die ein größerer Strom geleitet werden kann bevor sie zerstört werden kann die von dem LED Modul abgegebenen Leuchtstärke weiter verbessert werden.

Das LED Leuchtmittel mit einem genormten Sockel und vorzugsweise mit einem so genannten E27 Sockel zu versehen hat den Vorteil, dass Glühbirnen mit solchen Sockeln sehr einfach durch entsprechende LED Leuchtmittel ersetzt werden können.

Besonders vorteilhaft ist es auch das LED Leuchtmittel modular aufzubauen, wobei die Ansteuerelektronik auf einer Printplatte untergebracht ist, die über eine

Kontaktstift/Steckkontakt- Verbindung mit dem LED Modul verbindbar ist.

Figur 1 zeigt den Aufbau eines LED Moduls gemäß dem Stand der Technik in einer

Schnittdarstellung .

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer LED Glühbirne sowie eine in der LED Glühbirne enthaltene Ansteuerelektronik.

Figur 3 zeigt einen LED Chip in einer Draufsicht, einer Untersicht und einer

Schnittdarstellung .

Figur 4 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen LED Moduls in einer Schnittdarstellung.

Figur 5 zeigt ein LED Modul in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei in den Kühlkörper die Leiterplatte der Ansteuerelektronik mittels einer Kontaktstift/Steckkontakt- Verbindung eingesteckt ist.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines LED Leuchtmittels beziehungsweise einer LED Glühbirne 10, die eine Glaskuppel 11 als Lichtflächenelement und einen Sockel 12 zum Einschrauben in eine Glühbirnen-Fassung gemäß Norm E27 aufweist. Weiters weist die LED Glühbirne 10 einen Isolierkörper 13 auf, der den Sockel 12 vom Rest der LED

Glühbirne 10 elektrisch isoliert. Dies ist erforderlich, da an dem Sockel 12 eine

Netzspannung von 220V anliegt und der Kühlkörper 17 aus Aluminium keinesfalls auf Netzspannungspotential liegen darf, weil ein Mensch beim Einschrauben bzw. Ausschrauben der Glühbirne aus der Fassung einen elektrischen Schlag bekommen könnte.

In Figur 2 ist nunmehr symbolisch neben der LED Glühbirne 10 die Ansteuerungselektronik 14 dargestellt, die für die LED Chips der LED Glühbirne 10 eine gesteuerte Stromquelle bildet. Die Ansteuerelektronik 14 ist über zwei elektrisch isolierte Drähte mit den beiden Kontakten des Sockels 12 verbunden und wird über die beiden Drähte mit 220V

Netzspannung versorgt. In Figur 2 ist die Position der Ansteuerelektronik 5 in der LED Glühbirne 10 strichliert als Rechteck 15 dargestellt. In Figur 2 sind weiters vier

Schutzumhüllungen 16 von vier LED Chips des LED Moduls symbolisch in ihrer Position in der LED Glühbirne 10 dargestellt. In Figur 2 ist weiters ein Kühlkörper 17 der LED

Glühbirne 10 dargestellt, der zur Kühlung der LED Glühbirne 10 vorgesehen ist. Ein Einsatz 15A aus Kunststoff ist in Figur 2 ebenfalls als strichliertes Rechteck symbolisch dargestellt. Die Ansteuerelektronik 5 wird einerseits von dem Einsatz 15A mechanisch gehalten und andererseits gewährleistet der Einsatz 15A eine elektrische Isolation der Ansteuerelektronik 5 gegenüber dem Kühlkörper 17.

In Figur 3 links ist ein LED Chip 18 ohne Schutzumhüllung in einer Draufsicht dargestellt, wobei zwei Bond- Kontakte aus Gold als Kathodenkontakte 19 des integrierten Schaltkreises der LED Chips 18 dargestellt sind. In Figur 3 Mitte ist der LED Chip 18 in einer

Unteransicht dargestellt, wobei zu sehen ist, dass die gesamte Unterseite des LED Chips 18 als Anodenkontakt 20 metallisiert ist. In Figur 3 rechts ist der LED Chip 18 in einer

Schnittdarstellung dargestellt, wobei sowohl die Kathodenkontakte 19 als auch der

Anodenkontakt 20 dargestellt ist. Die zwei Bond-Kontakte werden über Bonddrähte mit den jeweiligen Leiterbahnen verbunden.

In Figur 4 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen LED Moduls 21 mit einem direkt auf dem Kühlkörper 17 mittels einer Lotschicht 22 aufgelöteten LED Chip 23 in einer

Schnittdarstellung zu sehen. Der Kühlkörper 17 ist aus elektrisch leitendem Aluminium und die Anodenkontakte der LED Chips des LED Moduls 21 weisen durch die Serienschaltung unterschiedliche Spannungspotentiale auf, weshalb ein elektrisch isolierendes Dielektrikum 24 auf der Oberfläche des Kühlkörpers 17 aufgebracht ist. In dem Dielektrikum 24 sind elektrisch leitende Leiterbahnen aufgedruckt, die aus Silber sind und mit denen die LED Chips des LED Moduls 21 für die Ansteuerelektronik 14 in Serie geschaltet sind. Die von dem LED Chip 23 abgegebene Wärmeenergie wird über den Anodenkontakt 20 und die Lotschicht 22 und die sehr dünne Schicht des Dielektrikums 24 praktisch direkt an den Kühlkörper 17 abgegeben. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine sehr effiziente Ableitung der Wärmeenergie erhalten, weshalb die Ansteuerelektronik 14 einen relativ starken Strom in die LED Chips einprägen kann, die wiederum eine relativ große Leuchtstärke abgeben.

Figur 5 zeigt ein weiteres LED Modul 25 in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei in einen Kühlkörper 26 die Leiterplatte einer Ansteuerelektronik 27 mittels einer

Kontaktstift/Steckkontakt- Verbindung 28 eingesteckt ist. Die Kontaktstift/Steckkontakt- Verbindung 28 weist zwei Stifte 29 auf der Ansteuerelektronik 27 und zwei Steckkontakte 30 auf dem Kühlkörper 26 zur Kontaktierung der Leiterbahnen auf dem Dielektrikum 31 auf. Durch diesen Modularen Aufbau ist eine besonders kostengünstige Herstellung eines LED Leuchtmittels gewährleistet.

Wenn der Kühlkörper 26 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 durch einen

Kühlkörper aus einem elektrisch isolierendem Material wie beispielsweise Keramik gebildet wäre, dann könnte auf die Isolierschicht des Dielektrikums verzichtet werden. Hierdurch wäre eine besonders kostengünstige Herstellung eines LED Moduls und LED Leuchtmittels gewährleistet.

Es kann erwähnt werden, dass ein LED Modul zehn oder auch mehr LED Chips aufweisen kann. Weiters wären unterschiedliche Ausformungen des Kühlkörpers je nach Form der nachzubildenden Glühbirne oder anderer technischer Notwendigkeiten denkbar. Ein erfindungsgemäßes LED Modul ist in einer Vielzahl an unterschiedlichen LED

Leuchtmitteln vorstellbar und keinesfalls auf die Anwendung in einer LED Glühbirne beschränkt. So könnte ein erfindungsgemäßes LED Modul beispielsweise in einer LED Taschenlampe oder in LED Scheinwerfern eines Autos eingesetzt werden.

Es kann erwähnt werden, dass das vorsehen eines, zwei, fünf oder auch zwanzig LED Chips in dem LED Modul je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein kann.

Weiters ist es vorteilhaft LED Chips zu Gruppen zu verschalten, die jeweils von einer eigenen Stromquelle versorgt werden. Bei einem LED Leuchtmittel mit zwei Gruppen von LED Chips ist eine Beeinflussung der Farbtemperatur möglich (z.B. von warm weiß bis kalt weiß). Durch Hinzufügen einer weiteren Gruppe in einem so genannten dreikanaligen Betrieb kann auch die Helligkeit des LED Leuchtmittels beeinflusst werden. Die Ansteuerung zur Beeinflussung der Farbtemperatur oder der Helligkeit kann ferngesteuert über Funk oder über Schaltsignale in der Netzspannung erfolgen.