气密led灯以及用于制造气密led灯的方法
【专利摘要】本发明涉及一种气密LED灯，所述LED灯包括具有多个LED的陶瓷底座以及焊接到其的金属端盖和用于引入电部件、光部件或机械部件的通道。
【专利说明】
气密LED灯以及用于制造气密LED灯的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种气密LED灯以及一种用于制造气密LED灯的方法。本发明尤其涉及一种LED灯，所述LED灯用于医学领域、即用于医疗设备与仪器。
【背景技术】
[0002]在医学领域、尤其在牙医设备中，越来越多地利用LED灯，所述LED灯尤其也可以是医疗仪器的一部分。所述LED灯作为摄影灯、特别是内窥镜的摄影灯而用于照明目的，例如用于照亮病人的口腔，例如当发出便于识别缺损位置某种波长光时，用于检测缺损位置、例如龋齿；以及用于硬化填充材料，例如借助UV光硬化的可硬化的塑料。
[0003]通常，这样的灯通常经受高负荷。具体而言，大多医疗设备必须气密封并且在一些情形中甚至是需经受住压热器作用。
[0004]此外，所使用的装置应当是耐用并且不排放任何有害物质。
[0005]尤其在牙医仪器中，已知具有LED光源的握持部。LED光源大多集成在握持部的壳体中，并且由LED光源发出的光借助光导引导至握持部的前端区域中的窗，从那里将光辐射到口腔中。
[0006]已知的例如借助聚合封装化合物密封的LED灯通常不足够适于至少在所述医疗设备的外侧上的使用。
【发明内容】
[0007]因此本发明的任务在于，提供一种气密LED灯，其能够很好地集成在医疗设备中并且能够满足医疗领域中与耐久性和密封性相关的提高的需求。
[0008]本发明的任务已经通过根据独立权利要求的气密LED灯以及用于制造气密LED灯的方法解决。
[0009]本发明的优选实施方式和扩展方案从相应从属权利要求的主题得出。
[0010]本发明涉及一种气密LED灯、即具有至少不透液的壳体的LED灯。
[0011]LED灯包括具有多个LED的底座。
[0012]优选地，LED以直接接合到底座的LED芯片形式实现。
[0013]这样的LED芯片可以包括高功率LED，热量容易经由底座散发，并且部件紧凑。
[0014]底座由陶瓷制成。特别地，底座由氧化铝和/或氮化铝制成。
[0015]此外，LED灯包括金属端盖，该金属端盖具有至少一个窗。金属端盖优选具有多个窗，窗分别在每个LED前方，并且光通过窗离开LED灯。
[0016]金属端盖焊接到底座上，并且LED灯此外包括延伸穿过底座以及端盖的通道，用于引入电、光和/或机械的部件。
[0017]通过将由陶瓷底座与焊接到其的金属端盖结合，可以提供LED灯形式的部件，尽管具有穿过部件的通道，但该单元仍具有高的密封性。
[0018]通道用于容纳电或机械的部件，该部件尤其是所使用的医疗设备的一部分。
[0019]在所述通道中例如可以布置图像传感器、尤其摄像机，所述LED灯用作摄像机的光源。
[0020]通道具有任意形状、尤其圆锥、圆柱或者多边形状。还可以想象到阶梯通道，例如通过在底座和端盖部具有不同直径的通道。这样的阶梯然后可以用作用于更好地保持机械或电的部件的止挡部。
[0021]在一种优选实施方式中，LED灯具有环形的形状并且通道基本对中布置。
[0022]LED优选分布在如此形成的环的圆周上。LED灯尤其可以包括4至10个LED。
[0023]这样的灯也尤其可以布置在医疗仪器、尤其牙医钻孔装置的头部上。在此情况下，钻头和/或钻孔装置自身的驱动轴自身可以延伸通过通道，并且LED尤其用于照明目的。
[0024]优选地，LED灯包括环形分布的多个窗。
[0025]在本发明的一种扩展方案中，窗构造为透镜。
[0026]特别地，LED的光可以由窗聚焦。
[0027]在一种优选实施方式中，每个窗嵌入(eingellassen)在金属端盖的对应通道中。窗嵌入在其中的通道优选具有0.15与20_之间的高度。优选地，每个通道延伸至底座，就是说，紧邻着对应通道，金属端盖焊接到底座。
[0028]尤其设置，金属端盖优选具有柱形、特别是圆柱形通道，透镜形式的玻璃窗已经熔接到通道中。
[0029]为了制造这样的金属端盖，可以将一部分的玻璃棒引入到每个通道中。当加热时，玻璃熔融并且由于玻璃的表面张力，形成透镜。
[0030]在一实施例中，LED灯包括多个窗，金属端盖包括与多个窗毗邻的凹部。
[0031]具体而言，金属端盖在其上表面上具有与通道毗邻的凹部。
[0032]现在，如果将玻璃窗熔接到通道中，使得产生透镜，则透镜由于凹部没有从金属端盖的上表面突出，使得当在没有另外的保护性玻璃(Schutzscheibe)的情况下使用LED灯时，当接触物体时，窗不受损坏，因为金属端盖抵靠在其上。
[0033]在本发明的一种实施方式中，转换器在窗下方嵌入到通道中。特别地，可以使用具有硅酮载体基质的转换器，在所述转换器中嵌入荧光颗粒、例如磷、YAG等。转换器能够特别容易地安装在通道中、例如通过粘接。硅酮基质的转换器的使用导致简单的制造和高温稳定性。同样，也可以设想具有无机基质的转换器的使用。
[0034]通过将玻璃窗熔接到通道中并且优选尽可能近地将玻璃窗布置在可选使用的转换器前方，可以提供具有宽束或辐射角(Abstrahlwinkel)的LED灯。
[0035]具体而言，辐射角可以大于85°、优选大于90°、特别优选大于94°。本发明意义上的辐射角是指由半最大光强的侧面点之间所包围的角。
[0036]此外，本发明涉及一种气密LED灯、尤其如以上所述的灯。
[0037]这样的LED灯包括具有多个LED的底座、优选陶瓷底座，该底座具有至少一个端盖，所述至少一个端盖部具有多个窗，其中LED灯包括不同光颜色的可单独控制的LED，并且至少两个可但不控制的LED的光辐射角不同。
[0038]因此，对于不同应用，LED灯包括不同光颜色的LED。在牙医领域提供LED灯的情形中，例如可以包括具有基本上白光以便照亮口腔的LED、用于检测龋齿或齿斑的特定光颜色的LED以及发射用于硬化塑料的UV光的LED。这些LED可以独立控制。为此，底座具有多个用于对应LED或LED组的电馈通件(DurchfUhrungen)。
[0039]尤其设置，至少一个LED具有小于60°的辐射角，而另一LED具有小于70°的辐射角。此外尤其设置，至少两个LED的辐射角具有至少10°、优选至少20°的差别。
[0040]为此，优选地，使用构造为具有不同焦距和/或具有不同孔径角的透镜的窗。
[0041]如果透镜通过将玻璃熔融到通道中形成，例如，这样的透镜可以通过通道的不同形状和/或由不同的玻璃提供。
[0042]对于发出UV光的LED，例如，光的聚焦和小辐射角的辐射(Abstrahlen)是有意义的，然而用于照明口腔的LED具有更宽的辐射角。
[0043]LED灯尤其是医疗仪器的一部分，并且LED灯以此方式嵌入在医疗仪器中，使得LED灯直接向外辐射(abstrahlt)。就是说，光不经由光导引导至离开窗。但可以设想，在发射方向上设置另一窗或保护玻璃。然而优选地，灯的金属端盖连同其窗限定医疗仪器的端部。
[0044]本发明此外涉及一种用于制造LED灯的方法、尤其一种用于制造如上所述的LED灯的方法。
[0045]首先，将LED灯装配在陶瓷底座上、尤其将布置在芯片上的LED装配在陶瓷底座上。然后，使用金属焊料将金属端盖焊接到底座上。
[0046]优选地，在焊接步骤之前，已经在金属端盖中提供至少一个窗，尤其是通过将玻璃熔融或熔接在金属端盖的相应通道中。
[0047]也可以设想，以玻璃-金属压缩密封(Druckeinglasung)的形式提供该至少一个窗。
[0048]由玻璃制成的窗优选由具有良好耐化学性的材料、尤其由硅酸盐玻璃、例如由硼娃玻璃形成。
[0049]然后，剩下的唯一事情就是将部件一金属端盖连同窗和陶瓷底座接合。
[0050]已经发现，当使用合适的焊料、尤其是使用金锡焊料时，可以实现稳定的气密连接，并且不使LED灯变得如此热使得LED、尤其是LED芯片形式的LED出现损坏的危险。
[0051]通过使用金锡焊料，可以提供能够经受住压热器作用的壳体。
[0052]此外，此连接在后续焊接处理过程中、尤其是回流焊过程中或者在使用锡银铜焊料时是稳定的。
[0053]优选使用焊料、尤其金锡焊料，其熔融温度为300°C以下、更优选在280°C以下。
[0054]此外优选地，陶瓷底座优选具有电馈通件，该电馈通件通过金属焊料气密地密封。
[0055]通过其电连接LED的这些馈通件也优选在焊接连接底座和金属端盖之前形成。
[0056]在本发明的另一扩展方案中，至少该金属端盖设置有涂层、尤其是设置有含镍和/或金的涂层。尤其特别地，涂覆硬金涂层。
[0057]金属端盖优选由不锈钢、特别是由具有小热膨胀系数的不锈钢制成。因此，金属端盖与陶瓷的小的热膨胀系数匹配。特别地，金属端盖的材料在室温时的热膨胀系数α小于
15、优选小于8、特别优选小于5ppm/K。
[0058]金属端盖尤其由铁素体不锈钢制成。
[0059]在本发明的一种实施方式中，金属端盖和窗的材料的热膨胀系数α彼此之间的差小于5ppm/K、优选小于lppm/K。优选地，这同样适用底座和金属端盖的热膨胀系数。
[0060]可以用于电连接LED的馈通件的焊料例如可以使用金锡焊料、锡焊料、铜焊料或银焊料。
[0061]通过本发明可以提供气密LED灯，其甚至可经受住压热器作用。
【附图说明】
[0062]以下应参照实施例进一步阐述本发明的主题。附图示出:
[0063]图1示出气密LED灯的一个实施例的俯视图；
[0064]图2示出图1的剖视图；
[0065]图3示出图2的细节图；
[0066]图4示出仰视图；
[0067]图5是示出根据本发明的气密LED灯结合图像传感器的应用的示意图；
[0068]图6是其中集成有根据本发明的气密LED灯的医疗仪器的示意图；
[0069]图7示出非环形的气密LED灯的另一实施例。
【具体实施方式】
[0070]图1示出根据本发明的气密LED灯I的一个实施例的俯视图。
[0071]在本实施例中，所述LED灯I具有环形的形状。可以看出在上顶部具有金属端盖2，所述金属端盖2具有多个窗3，通过所述多个窗发出来自下方的LED的光。
[0072 ] 通过输送线路(supp Iy) 4连接LED灯I。
[0073 ]在本实施例中示出的六个窗3沿圆周分布在LED灯I上。
[0074]还看出具有圆形横截面的中心通道5，该中心通道用于容纳电部件、光部件或机械部件。
[0075 ]图2示出在图1中示出的LED灯的剖视图。
[0076]可以看出，由不锈钢制成的金属端盖2为杯状。
[0077]由陶瓷材料、尤其由氧化铝制成的底座6从下侧嵌入在杯状的金属端盖2中并且借助金锡焊料焊接到金属端盖。
[0078]板状的底座6同样为环形，使得通道5不仅延伸通过底座6而且延伸通过金属端盖2。
[0079]底座6具有馈通件(未示出)，通过所述馈通件经由输送线路4将用于驱动LED的电流供应到上侧。
[0080]图3示出图2的细节图，确切地说为窗3所布置的区域。
[0081]可以看出，在窗3的下方，底座6装配有LED 10。所述LED 10以芯片形式实现，尤其作为表面安装器件(SMD)实现。
[0082]在底座6的上侧上，可以提供用于电连接LED10、例如以扁平导电迹线形式的输送线路。
[0083]还可以看出，窗3以透镜形式提供。
[0084]窗3嵌入在通道7中，所述通道接着延伸穿过金属端盖2。
[0085]窗3的透镜形状由玻璃的表面张力引起，通过将玻璃棒插入到通道7中并且随后熔化来制造所述玻璃。
[0086]在通道7的上端，提供周边凹部8。
[0087]由于凹部8，透镜形的窗3没有突出。
[0088]可选地，根据所期望的光颜色，可以将转换器9布置在通道7中。这尤其可以是具有硅酮基质的转换器，所述转换器粘接到通道7中。
[0089]还看出，底座6的上表面焊接到杯状的金属端盖2的下表面上。
[0090]在本实施例中，底座6的边缘与金属端盖2间隔开。
[0091]通过底座6和金属端盖2的焊接连接以及通过将窗3熔融到通道中，提供LED10的气密封。
[0092]底座6中的馈通件同样优选填充有焊料。
[0093]对于根据本发明的LED灯的安装而言，首先制造具有熔接到其中的窗的金属端盖，与此分开，将底座6装配有LEDlO。
[0094]这两个主元件随后使用融化温度低于340°C、优选低于325°C、更优选低于300°C的金锡焊料焊接在一起。
[0095]本发明的方法不仅适于在此示出的环形LED灯，而且适于其他类型的灯、特别是没有中心通道的灯。
[0096]图4示出LED灯I的仰视图。
[0097]可以看出，环形底座6在本实施例中具有馈通件11和12，借助所述馈通件驱动上表面上的LED。
[0098]底座6嵌入在杯状的金属端盖2中。
[0099]还可以看出中心通道5，在所述中心通道中可以布置电部件、光部件或机械部件。
[0100]输送线路4可以绕行下表面上的通道5。
[0101]应当理解，具有多个单独控制的LED的LED灯通常包括多于在此所示出的用于正极与负极的两个馈通件。这是因为，用于驱动LED的驱动电路优选不布置于在此所示出的灯的气密区域中，而是布置在外部。
[0102]图5示意性示出气密LED灯I。在本实施例中，所述LED灯包括环形陶瓷底座6，在所述底座上焊接具有多个窗3的同样环形的金属端盖，LED 10的光通过所述窗3输出到外部。
[0103]在中心通道5中，布置图像传感器13以及透镜14。
[0104]图6示出医疗仪器、具体为牙科钻孔装置的头部的示意图。
[0105]可以看见接收部16，钻头插入到接收部16中以与驱动轴连接。
[0106]根据本发明的气密LED灯直接安装在医疗仪器15的头部上，并且LED灯的光直接通过窗3向外部发出。
[0107]由于根据本发明的灯的壳体的良好密封性，不需要将LED灯布置在医疗仪器的壳体中并且不需要通过光导体将发出的光引导到前端。
[0108]图7示出气密LED灯的一种实施例，该LED灯不具有环形构造，但是由根据本发明的方法制造。
[0109 ] LED灯17包括由陶瓷、尤其氧化铝制成的底座18，金属端盖、尤其是由不锈钢制成的金属端盖19借助金锡焊料焊接在该底座18上。
[0110]底座18不嵌入在端盖19内，而是安装到其端面。
[0111]金属端盖19具有斜切边缘。由此产生的空隙中的焊料2在部件之间提供更好的接入口 ο
[0112]在气密LED灯19的内部，布置有构造为芯片的LED22，其光首先入射在其上面的转换器21上，该转换器21布置在透镜形式的窗20下方。
[0113]为了制造此LED灯17，首先通过将玻璃熔融到金属端盖19中而由玻璃制造窗20。可选择地，转换器21另外装配在金属端盖19中。
[0114]随后，将金属端盖19焊接到包括已经装配的LED22的底座18上。
参考标记列表
ILED 灯2金属端盖3窗
4输送线路 5通道 6底座 7通道 8凹部 9转换器 10 LED 11馈通件
12馈通件 13图像传感器 14透镜 15医疗仪器 16接收部 17 LED灯
18底座 19金属端盖 20窗 21转换器 22 LED 23焊料
【主权项】
1.一种气密LED灯，其包括具有多个LED的由陶瓷制成的底座以及具有至少一个窗的至少一个金属端盖，所述至少一个金属端盖焊接到所述底座上;其中，所述LED灯具有延伸穿过所述底座的通道，用于引入电部件、光部件或机械的部件。2.根据前述一项权利要求所述的气密LED灯，其中，所述LED灯具有环形的形状，所述通道对中布置;并且/或者 其中，所述LED灯包括环形分布的多个窗;并且/或者 其中，所述窗构造为透镜。3.根据前述权利要求中任一项所述的气密LED灯，其中，所述LED灯包括多个窗，所述多个窗每者嵌入在所述金属端盖的通道中。4.根据前述权利要求中任一项所述的气密LED灯，其中，所述LED灯包括多个窗，并且其中，所述金属端盖具有与所述窗毗邻的凹部。5.根据权利要求3或4所述的气密LED灯，其中，转换器在所述窗下方嵌入在所述通道中。6.—种气密LED灯、尤其根据前述权利要求中任一项所述的气密LED灯，包括具有多个LED的底座，并且包括至少一个端盖、尤其金属端盖，所述至少一个端盖具有多个窗。7.一种气密LED灯、尤其根据前述权利要求中任一项所述的气密LED灯，其中，所述灯包括不同光颜色的可分开控制的LED，其中，至少两个可分开控制的LED具有不同的光辐射角。8.根据前述权利要求中任一项所述的气密LED灯，其中，所述窗构造为透镜，所述透镜具有不同的焦距和/或不同的孔径角。9.一种医疗仪器，包括根据前述权利要求中任一项所述的气密LED灯，其中，所述LED灯以此方式嵌入到所述医疗仪器中，使得所述LED灯直接向外辐射。10.—种用于制造气密LED灯、尤其根据前述权利要求中任一项所述的LED灯的方法，包括:首先将至少一个LED装配在陶瓷制成的底座上，并且然后将金属端盖通过金属焊料焊接到所述底座上。11.根据前述一项权利要求所述的用于制造气密LED灯的方法，其中，金锡焊料用于将所述金属端盖焊接到所述底座。12.根据前述两项权利要求中任一项所述的用于制造气密LED灯的方法，其中，在将所述金属端盖焊接到所述底座之前，在所述金属端盖中提供有窗；以及/或者 其中，通过将玻璃熔化到所述金属端盖的各个通道中，生产所述窗。13.根据前述三项权利要求中任一项所述的用于制造气密LED灯的方法，其中，涂覆所述金属端盖，特别是用含镍和/或含金的涂层涂覆所述金属端盖。
【文档编号】F21W131/20GK105937708SQ201610125274
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】F·金德勒, C·拉科布兰特
【申请人】肖特股份有限公司