本发明涉及按照独立权利要求的前序部分所述的一种LED照明模块以及一种具有至少一个这样的LED照明模块的LED照明体。尤其是本发明涉及一种在几瓦特至数千瓦的范围内的高功率LED光源，所述高功率LED光源例如、但非决定性地用于一般的照明、街道照明、镜头照明、工作场所照明、医学并且用作技术照明装置。
背景技术：
由于高功率LED的半导体材料(典型地GaN、InGaN、AIN、AlGaN等)缺乏充分良好的导热能力，所以必须通过将各个LED芯片拼合成阵列实现高的光功率。构建这样的阵列的常见的技术在于，具有0.5瓦特至5瓦特的功率的LED芯片(具有或者没有副载体或者载体)以SMD结构形式作为光栅(典型地在等距的栅格布置结构中)焊接或者粘接在铝芯板上。由于铝的受限的导热能力(典型地λAl＝75-235Wm-1K-1)，即使将铝芯板直接耦合到性能高的冷却系统上，在芯片之间也必须保持典型地20mm-30mm的间距。所以这样的解决方案的优势和功率密度是受限的。如果例如在1dm2(100cm2)的面积上构建具有5×5个5W的LED的典型的现代的LED阵列，则得出平均功率密度为S＝1.25W/cm2的125W的功率。对于许多应用来说，这简直太低了。此外，仅能相当困难地实现具有符合要求的导光质量的非平面的LED阵列。
在EP 2665092中示出一种基于纯铜的具有薄的高导热的电介质的LED基座，该LED基座相对于铝基座能实现大约四倍的功率密度(λCu999＝401Wm-1K-1)。因此，可实现的功率密度提升到约S＝5W/cm2，并且可以利用高达四个直接并排的4W-LED芯片构建紧密包装的LED簇。因此，例如具有3×4×4W＝48W的LED点(具有四个LED的三簇并且4瓦特/LED)变得可能，所述LED点利用TIR透镜成束地具有类似于MR16-50W卤素灯的照射特性和电功率数据，但是当然发出更多光。不过，称为COC(铜芯片)的系统在成簇的4W-LED多于四个时很快达到该系统的极限，因为铜是很差的导热体。然而，低闪光高功率的LED路灯(所述LED路灯具有与高压钠蒸汽灯(HPS)可相比拟的限定的光分布曲线)需要100瓦特-400瓦特的系统功率，即具有线性LED阵列(线性照射簇)，所述线性LED阵列具有每50W-模块大约2.5×38mm的辐射器尺寸(在100W模块时4.5×38mm)和Lambert射束特性。这相当于约S＝52W/cm2或者58W/cm2的功率密度，即高于目前能实现的功率密度的十倍，另外，这大致相当于屋顶工焊接灯的功率密度。此外，所述阵列也应可非平面地(即以三维的几何结构)构建，以便能将所述阵列安装到商业上通用的、对称抛物线形的并且半椭球形的纯铝反射器中，以便确保所需的低闪光。
技术实现要素：
因此，提出如下任务：提供一种LED照明模块以及一种LED照明体，利用所述LED照明模块以及所述LED照明体可以实现高的功率密度。该任务由按照独立权利要求的主题解决。
据此，LED照明模块具有多个LED元件，这些LED元件中的每个LED元件具有LED半导体芯片。LED元件装配在基座上。为了导出LED元件的热量，设置有至少一个次级冷却元件。为了向LED元件供应电流，设置有供电元件。所述供电元件与基座间隔开地设置并且具有用于LED元件的供电导线，这些供电导线与LED元件连接。
通过这种方式可以将热量导出与电流供应分离，从而可以分别针对次级冷却元件以及供电元件的任务优化这两个元件。
所提到基座可以由次级冷却元件形成，或者该基座可以是除了次级冷却元件以外的构件，该构件与次级冷却元件热接触。
有利的是，次级冷却元件具有第一材料层，其中，LED元件直接或间接地设置在所述第一材料层的第一侧上。次级冷却元件还具有第二材料层，所述第二材料层连接到第一材料层的第二侧上，其中，所述第二侧与所述第一侧相对置。在此，第一材料层的声子折射率nδ1小于第二材料层的声子折射率nδ2。在此，介质的声子折射率通过如下公式得出：
其中，CMedium是介质的热容，ρMedium是介质的密度，并且nδc＝1s2kg2K/m5。
如在下面还将详细探讨的那样，该选择材料允许将热量在平行于第一侧的平面中有效地除去，由此可以降低沿该方向的温度梯度和与之相关联的材料应力。
附加地或者备选于此地，次级冷却元件具有多个热管，以便运走LED元件的热量。
本发明也涉及一种LED照明体，所述LED照明体具有至少一个这样的LED照明模块以及具有至少一个三级冷却元件，该三级冷却元件为了带走热量而与次级冷却元件热连接。
附图说明
本发明的其它构造方案、优点和应用由从属权利要求和借助于附图的后续说明得出。在附图中：
图1示出在次级冷却元件上的LED元件，
图2以俯视图示出单行的LED模块，
图3以侧视图示出图2的模块，
图4示出用于LED模块的供电元件，
图5以俯视图示出两行的LED模块，
图6以侧视图示出图3的模块，
图7以侧视图示出具有图2和图3的模块的LED照明体的第一实施方式，
图8示出具有图2和图3的模块与反射器的LED照明体，并且
图9示出具有图5和图6的模块与反射器的LED照明体。
具体实施方式
LED元件的废热的分配
原则上已知的是，LED元件(其包括LED芯片并且可选地包括电绝缘的载体)设置在次级冷却元件上，该次级冷却元件导出LED元件的热量。次级冷却元件本身与三级冷却元件、例如冷却体连接。
一方面，本发明的目的在于，寻求比在传统的解决方案中可能的导热几何结构更好的导热几何结构，因为仅是在成簇的(即密封包装的)LED芯片之间的温度梯度就可以轻易为几K/mm，这可导致在芯片焊接部位中的大的材料应力、裂纹和疲劳折断。另一方面，必须要寻求一种材料或者说一种材料连接方式，所述材料具有尽可能高的导热能力、优选至少是铜十倍高的导热能力。于是，必须要研发一种接口系统，该接口系统可以将LED簇的热量以小的温度梯度传输至冷却体、即传输至三级冷却元件，以便避免在焊接部位中的应力裂纹。
此外，为了实现例如100000h的LED使用寿命，隔离层温度不允许超出50℃-80℃的范围。
LED元件被直接或间接地设置在次级冷却元件上并且与所述次级冷却元件处于热接触。
如下面更详细描述的那样，将LED芯片的电接头有利地焊接到供电元件、例如传统的FR4电路板上，在该供电元件中在所述接头之间铣入狭缝。换言之，供电元件具有多个指向基座的、相互间隔开的舌片，其中，LED元件的每个焊接部位与其中一个所述舌片连接。以这种方式可以承受基于次级冷却元件的、LED元件的和供电元件的不同的膨胀系数的剪切力。
在次级冷却元件上可以直接以一排或两排成簇地(即无显著间距地)焊上LED元件。这抑制纵向的(即沿基座方向延伸的)热量传输，并且进而抑制可损坏焊接部位的局部的温度梯度。
还可以使用功率匹配的冷却接口(即一种机械的装配方法连同到具有热量分配的冷却系统上的耦合，所述热量分配的突出之处在于小的温度梯度)。为此，两种技术被证实为能特别简单实现的并且经济的。下面描述这两种技术
“散热器”技术
这种技术尤其适用于较低的功率，即适用于在平面的几何结构中用于形成具有50W至150W总功率的LED照明模块的一至三排的LED元件的阵列。
在此，使用“散热器”(热分配器)，所述散热器在平行于LED元件的平面的平面中具有尽可能良好的导热。所述散热器作为次级冷却元件的部件实现。
图1阐述了一种相应的布置结构。为了阐述，一个单独的LED元件1在图1中作为热源画出，然而通常多个这样的LED元件并排设置。LED元件1装配在大面积的次级冷却元件2上。在示出的实施方式中，次级冷却元件构造为多个材料层的复合结构。
LED元件1直接或间接地设置在次级冷却元件2的第一材料层3上，并且更确切地说设置在所述第一材料层3的第一侧5上。所述第一材料层3由具有高导热能力的材料制成、特别是由高纯铜制成。所述第一材料层3的厚度优选为至少0.5mm和/或最高3mm。所述下限基于所期望的机械稳定性而得出。所述上限与LED元件1的产生热量的区域的横向伸长(laterale Ausdehnung)有关，特别是与LED芯片的横向伸长有关。所述厚度优选最高等于LED芯片的横向伸长，特别是大致等于LED芯片的横向伸长的一半，因为以这种方式减少在第一材料层中的横向的热量传输，该热量传输可导致层的剥离。
如在图1中示出的那样，可以将LED元件直接地、例如借助于焊接设置在第一材料层3上，在这种情况下，所述材料层3形成用于容纳LED元件1的基座。
备选地，LED元件1(如在稍后的实施例中示出的那样)可以固定、特别是也通过焊接固定在与第一材料层3分离的、具有高导热能力的基座上、例如固定在由金属、特别是由轧硬的高纯铜制成的0.8mm至1.2mm厚度的板上。接着，将基座导热地装配、例如通过螺栓并且在使用导热胶的情况下装配在图1中示出的层3上。
有利的是，基座由与第一材料层相同的材料制成。
次级冷却元件2的第二材料层4连接到所述第一材料层3的第二侧6上，其中，所述第二侧6与所述第一材料层3的第一侧5相对置。所述第二材料层4由导热能力较低的材料、特别是由铝制成。所述第二材料层的厚度优选为0.5mm至12mm，该厚度与三级冷却系统的吸收热量的面积有关，该三级冷却系统将热量散发到环境。最优值通过具体的几何结构确定。如果三级冷却系统的吸收热量的面积大，则优选选择大的厚度。
冷却体(典型为由冷却空气穿流的空心型材)例如可以作为三级冷却元件连接到第二材料层上(未示出)。
所述铜/铝结构一方面补偿等温面的Z位置，即沿平行于表面或者侧面5的方向的温度梯度是小的。因此，可以实现在LED焊接部位无应力裂纹的情况下稳定并且无干扰的运行。此外，复合材料作为热分配器(散热器)起作用，即如光学聚焦的胶印板(Verkürzungsplatte)那样，其方式为：针对在给定的面积A上具有功率Pth的所期望的热量分配，必须穿过具有同样给出的特定的导热能力λ的、比在仅一个高导热的材料的情况下明显更小的材料厚度d。因此，明显的热阻Rth下降，并且温度差△T也下降。在静态的、均匀的情况下适用：
虽然热传导方程T＝(x,y,z,t)提供了固体在特定的时间内在特定的点处精确的温度。然而，确定作为等温面的标准的梯度是相当耗费的。因此，为了分析而使用借助于声子的简化的量子理论的方案。(声子或者德尔塔(符号δ)是用于热流dQ/dt的量子力学的准相互作用粒子)。虽然所述方案在发散角度大时具有快速增加的误差，但是对此，能在角度小时在精确度足够的情况下实现明显简化的设计、在时间信息的成本上明显简化的设计。
为此，引入声子折射的概念，类似于在材料层之间的边界面上的声子的、介电的、可磁性渗透的折射。因此，温度梯度在没有复杂的计算的情况下在时间范围内作为热流路径矢量被示出，类似于通过边界面引导的光学路径。
这通过如下方式实现，即，为了提高空间上的热散失而定义在两种材料的声子折射率nδ中的差。因此，可以以逆反的形式一级近似地使用斯涅尔折射定律。对此的前提在于，存在用于所参与的介质的折射率。对于电磁波以及电场和磁场来说，将折射率n定义为真空光速c与介质中的传播速度vm之间的商。
在固体中的声子阶跃T0·l(t)的传播速度(其中△T0是阶跃温度)能够以该方式要么合理地测量要么限定，因为热传导的传输功能在路径长度小时(即传输延迟忽略不计)是在具有温差幅度△T0和时间常数τ的拉普拉斯域G(s)中的PT1项。
因此，针对温度变化，利用如下公式在时间范围T(t)内获得作为阶跃相应的指数的饱和函数：
这含糊地提示了热传导方程对于一维情况的基本解。如果要被声子穿过的材料的面积A与厚度d的比值相当大并且材料厚度还大致处于相同的范围内(几毫米)，则在时间常数中的差虽然不能忽略、但仍是次要的。为了简化，仍然忽略随着分散角度快速增加的误差的成本。
从纯逻辑考虑出发，可以将声子折射率nδ与ρMedium(介质的密度，kg/m3)和比热容CMedium(J·K-1·kg-1)以及代替真空光速的以1标准化的折射率nδc＝1s2kg2K/m5简单地写为：
因此，获得无因次量，可以利用nδ1＜nδ2和λ1＞λ2将所述无因次量以相反的形式作为近似代入到斯涅尔折射定律中；其中，λn是各个材料层的导热能力：
角度α和β在图1中画出。
由于穿透角度增大和随之引起的每个声子的无限小程度的面积增大dAQuelle→dASenke能够实现的是，复合材料的总热阻率明显低于由导热能力更好的复合金属的横向热流得出的热阻。不言而喻地，热阻率的明显的“减小”仅在一维或二维的发散的热量传输的应用中起作用(例如当可以将点状的或线状的热源的热量分配到大的冷却面积上时)。如果热量传输纯垂直于穿透平面进行，则按照已知的定律，折射消失并且各热阻相加。
因此，次级冷却元件的延伸长度应足够大。如果LED元件沿着方向X设置在宽度为B的成排布置结构中(在一排或者平行的、相贴靠的两排中)，则次级冷却元件2垂直于线X并且平行于次级冷却元件2的LED元件侧的表面的延伸长度为至少2·B、特别是至少5·B。
由于开始时提到的简化，也产生误差，所述误差按照测量针对小的角度处于大致+10％的范围内。从大致45°的入射角开始，误差快速增加并且对于Cu-Al复合结构对于α＞51.5169°来说，背离反正弦函数的定义域。然而，按照本发明，对于冷却系统的设计来说，所述精确度是完全足够的，因为横向的温度差是高斯分布函数，在高斯分布函数中，在90°全角时，相对温差△T(Φ＝±45°)/△T(Φ＝0°)已经在两侧低于1/e2的值(大约13.5％)。为此，就此而言，省去对nδ的更精确的计算。
数字实例：
针对角度α＝45°，在转换公式8并且代入之后得出
因为分散与角度差的反余弦函数有关，所以具有无限小的间距dS1的两个平行行进的声子获得分散dS2＝dS1/cos(β-α)＝1.0615·dS1。单位面积功率密度S(W/m2)甚至是其平方，这相当于1.1268的功率分散因数S1/S2。
“热管”
对于在100瓦特-400瓦特范围内的高功率来说--然而特别是在三维的非平面的阵列中，能够如下所述：a)所描述的技术不再无问题地或者本身单独使用，因为极其高的热功率密度导致相当大的局部的温度梯度，该温度梯度又由于铜的局部不同的热膨胀在LED芯片的热传递的焊接部位上造成超过断裂极限的高的剪切力。
针对这种应用，提出一种热-机械的热分配和导热接口系统，在这种热分配和导热接口系统中将共同的LED阵列冷却路径的热量以最短的路径、即通过相对薄的铜层垂直地导入到热管(Heatpipes)的阵列中，该热管的阵列按照需求和安装位置垂直于或者横向于照射方向延伸并且焊入铜板的孔中或者例如借助于镀银的导热环氧树脂粘接。热管的导热的夹紧也是可能的。
在此，热管或者说热管道理解为气密封装的管道，在该管道中引入流体，该流体在热管的较热的区域中蒸发并且在热管的较冷的区域中冷凝并且因此在两个区域之间输送热量。
在次级冷却元件中嵌入的热管阵列相对于传统的次级冷却系统具有一些重要的优点：
-可以实现横向的(即在LED阵列的装配平面中的)均匀的热阻，所述热阻比铝、金、铜或银的热阻低几个数量级。
-所述阵列结构形式给冷却系统带来冗余。在相应的设计中，一定数量的热管可以故障，而不引起整个照明系统的故障。在此，温度监测可以确保LED阵列在误差情况下也不会热损坏。
-随着高达几百瓦特的功率，所述技术提供了针对所有可设想的应用构建极其紧凑的、耐用的并且明亮的LED高功率光源的可能性。此外，构建三维的高功率LED阵列的可能性提供了在LED照明技术中的、目前仅为电弧照明器件或卤素照明器件所专有的新的可能性。
-可以使用具有水作为热量传输介质的低成本的金属栅格类型(网格类型)的热管(Heatpipes)。在凝固点以下的运行温度仍然不是问题，因为可以通过结冰的工作流体的膨胀在结构上避免应力裂纹并且包围的铜承担在起动LED系统时的热传导，直至超过水的融点。接着，热管以特定的方式开始工作。
-所述系统是节省材料的并且能借助于常用的工艺(钻孔/铣削、焊接或者粘接技术等等)在工业上经济地制造。
“热管”与“散热器”的组合
可以将按照上述两章节的系统组合。因此，可以兼并两个解决方案的优点，在此例如通过两个相互对置的、在按照“散热器”的章节的平面的次级冷却板上安装的、线性的LED阵列实现对称的或者部分对称的反射器。在次级冷却元件中，借助于热管将热量传递到与其垂直的、即在端侧设置的肋状冷却体上(见下文)。
LED照明模块的第一实施方式
在图2-图4和图7中示出在使用“散热器”技术的情况下的第一实施方式。
在所示的实施方式中设置有由多个LED元件1组成的LED线性辐射器(线性阵列)10。LED元件1例如是十二个具有总输入功率Pelektrisch≤50W的Phillips-Lumi-LED-类型的LED。
在这里使用的LED元件1分别具有电绝缘的载体11，其中，在载体11的第一侧上设置LED芯片12(见图3)，该LED芯片可以与适当的光学器件13配合作用。在载体11的第二侧(该第二侧与载体11的第一侧对置)上，优选设置电接触部位14，经由所述电接触部位可以将电流施加到LED元件1上。此外，在载体11的第二侧上在与LED芯片12相对置的区域中设置至少一个导热垫15，该导热垫用于导出热量并且有利地由能焊接的金属区域形成。
在示出的实施方式中，LED照明模块的次级冷却元件2构造成多件式的。一方面设置有由轧硬的电解质纯铜制成的基座16，该基座可以借助于Ni/Ag层得到保护以防腐蚀。所述基座装配在由铜制成的板17上，铝块18连接到该板上(见图7)。在此，铝块18设置在基座16的与LED元件1对置的侧面上并且例如构成肋状冷却体19的部分。肋状冷却体19也用作三级冷却元件。
如在图7中阐述的那样，板17和铝块18共同形成在图1中示出的类型的散热器，其中，板17形成第一材料层3并且铝块18形成第二材料层4。
在板17和铝块18之间、同样在基座16和板17之间可以设置有高功率的导热胶。在基座16中设置有开口20，用于将基座16与板17和铝块18连接的螺钉可以设置到所述开口中。也可设想借助于定心螺栓或利用低熔点的焊料(例如基于铋或铟的焊料)连接所述部件。也可以借助于导热的高功率粘合剂(例如基于银的粘合剂)粘接。
LED元件1的导热垫15焊接到基座16上。LED元件之间的间距是最小化的并且为大约0.05mm，以用于避免在装配期间的机械应力。
此外，LED照明模块具有供电元件21，该供电元件例如可以经由间隔件直接固定在基座16上。
在图4中单独示出供电元件21。该供电元件有利地构造成电路板、特别是由FR4制成的电路板。该电路板是自承式的，即该电路板在运行中由于剪切力、振动或者运动而产生力的情况下不明显变形。
在LED元件1的区域中，供电元件21与次级冷却元件2间隔开地设置，以便避免热应力。
在LED元件1的区域中，供电元件21还有利地平行于次级冷却元件2的表面或者侧边缘延伸，并且在所述部件之间的空隙26有利地具有大于0.1mm和/或小于5mm的宽度。
供电元件21构成供电导线22。LED元件1的接触部位14直接焊接到这些供电导线22上。
如由图4可看出的那样，多个狭缝切入到供电元件21中，从而形成多个相互间隔开的舌片25。LED元件1的每个接触部位14与其中一个舌片25连接。
由于使用所提到的舌片25，减少在焊接部位上的热应力，所述热应力通过构件的不同的热膨胀系数而形成，因为舌片可以侧向地弹性运动。
LED元件1和供电元件21可以通过焊接掩模一起被焊接。
LED照明模块的第二实施方式
图5和图6示出LED照明模块的第二实施方式。该第二实施方式与第一实施方式的区别在于，在基座16上设置两排LED元件1。例如可以设置24个具有输入功率Pelektrisch≤100W的LED元件。
在该实施方式中，两个供电元件21在对置侧上并且与次级冷却元件2平行且间隔开地并且也与基座16平行地且间隔开地延伸。每个所述供电元件21给一排LED元件1馈电。所述几何结构允许实现高功率的基本上线状的光源。
再将基座16安装在次级冷却元件2上。
LED照明体的第一实施方式
图8示出例如在使用按照图2-图4和图7的LED照明模块的情况下的LED照明体的第一实施方式。
附图示出具有三个50W的阵列(系统功率150W)的非对称的隧道灯，该隧道灯为了散热而利用按照图1的在边界面上的声子折射。
此外，设置有非对称的反射器31，该反射器分配LED照明模块30的光。
例如可以将肋状冷却体以在图7中所示的方式用作三级冷却元件19。
LED照明体的第二实施方式
图9示出在使用热管35的情况下的对称的泛光灯。
在该实施方式中设置有至少两个上面描述的变型方案的LED照明模块30，在所述LED照明模块之间设置共同的次级冷却元件2。次级冷却元件2形成T形的冷却接口，该冷却接口将热量放出到三级冷却元件19。三级冷却元件19例如构造成肋状冷却器或者液体冷却器。
多个热管3在次级冷却元件2中延伸，以便将热量从LED照明模块输送至三级冷却元件19。热管3有利地设置在穿过次级冷却元件2延伸的孔中。
在图9中进一步示出具有铣入的焊剂或者粘合剂储备容器的焊接或粘接位置37，所述焊剂或者粘合剂储备容器在脱气时将剩余的焊剂或者粘合剂保持在位置中。
图9还示意性地示出反射器31，该反射器对称地围绕LED照明模块设置。
热流的流动方向Pth在图9中以箭头示出。初级热流垂直地进入到次级冷却元件2中，被热管阵列吸收并且引导至三级冷却元件19。在系统起始温度低于凝固点的情况下，热量传输介质(例如水)可在热管中结冰。在这种情况下，热量通过次级冷却元件2的铜经过具有弧形的箭头的路径并且冰在此解冻。一旦冰完全融化，就形成上面描述的热量传输路径。
在这种实施方式中，例如可以使用四个在图4中示出的50W的LED照明模块，从而总功率为200W。
如果将两个200W的系统(即总共400W)安装到具有长(L)×宽(B)×高(H)为250×180×200mm的总尺寸、在净效率(即扣除辐射器损耗和光下垂)为115Lm/W的辐射器中，则发光体提供Φν＝46KLm的定向的光通量。这足够用作例如在100000h期间的在大型足球场的照明设备中的辐射元件。目前的LED系统仅实现所述功率密度的大约5％-10％。虽然现代的氙气高压灯无问题地实现所述光通量，但是寿命仅几百小时，是相当昂贵的。
备选于或者附加于热管35，在次级冷却元件2中也可以设置至少一个铝板，以便使用上面描述的声子折射。
在次级冷却元件2中例如可以设置狭缝，在该狭缝中设置有由铝制成的主体38，如这在图9中虚线表示的那样。由铝38制成的主体可以与铜例如导热地粘接、焊接或者螺纹连接。
备选地或者附加地，也可以在次级冷却元件的贴靠到三级冷却元件19的侧面上设置由铝制成的主体38‘，以便经由声子折射改善到三级冷却元件19上的热分配。
为了确保在主体38或38‘与次级冷却元件2的剩余部分之间的良好的热连接，可以垂直于狭缝面设置螺钉，以便将狭缝壁压靠到主体38或38‘上。
主体38、38‘在次级冷却元件2的狭缝中的布置具有如下优点，即，省去耗费地同时操作多个涂有导热胶的部件。但是也可以使用多层结构形式。例如可以在基座16和次级冷却元件的铜制主体之间放置具有例如0.5mm至1.5mm的厚度的A1999板。也可以以类似的方式在次级冷却元件2的铜制主体的底部区域和铜制三级冷却元件19之间设置具有在2mm至10mm之间的厚度的铝板。
说明：
利用本技术能够实现线性的、平面的或者非平面的(即三维的)LED高功率照明系统。特别是所述技术适用于冷却一排或多排LED元件，其中，被LED元件占据的区域的宽度明显小于其长度。
光学填充因数fo可以大于或等于0.2。(注释：光学填充因数fo在照明面积中被定义为所有照明的(芯片)面积的总和与由确定的几何布置结构的照明元件的外边界形成的面积的商。)
可以将LED元件成簇地、即相互间无明显间距地装配。在此，可以使用商业上通用的具有或者没有陶瓷基板的功率LED元件。
如所提到的那样，可以将LED元件设置在基座上。对此特别适用的是轧硬的、平面的铜基座或者银基座。
LED元件在基座上的固定有利地借助于焊接或者粘接以导热的方式进行。
所述基座可以具有一些部件(例如孔或者凸缘)，这些部件能实现LED元件相对于光学辐射线的并且用于通过螺纹连接、粘接、焊接或者挤压装配在次级冷却元件上的限定的定向。
所述基座可以至少在LED元件的装配侧上镀铝，即设有铝层，在这种情况下可以形成光学反射器系统的组成部分。同时，也由此得到极为有效的碰撞保护。
次级冷却元件(也被称为热分配器或者热耦合接口)确保至三级冷却元件的热传递。在此，借助于具有高的、但是沿辐射器方向恒定的温度梯度的复合材料减少来自LED元件的小的基座的高的热量密度并且将热量密度输送到三级冷却体(通常是空气穿流的翼状冷却体或者指状冷却体)的较大的热量导出面中。
次级冷却元件的热接触的、平面平行的复合材料在热侧上包括第一材料层，该第一材料层具有比热容与比重的小的商(例如Cu、Ag或Au)，第二材料层在冷侧上连接到所述第一材料层上。第二材料层由一种热导体构成，该热导体具有比热容与比重的较大的商(例如Al、Mg、C)，从而根据逆斯涅尔定律在边界面上发生声子折射，并且复合物可以通过较少的材料使用(重量和体积)与使用两种材料中的一种材料本身可能的情况相比将更大热功率以减小的横向温差分配到次级冷却面上。
所述第一材料层优选是金属层。特别地，所述第一材料层优选至少99.9重量百分比由铜、银和金的组中的至少一种材料制成，因为很少的合金混入物就已经可以很大程度地妨碍导热能力。
所述第二材料层也优选是金属层。特别是，所述第二材料层至少90重量百分比由铝和镁的组中的至少一种材料制成。然而，所述第二材料层也可以是非金属层，特别是至少90重量百分比由碳制成的层。
由于成本和制造原因，从目前的观点看，至少99重量百分比由铜制成的第一材料层和至少90重量百分比由铝制成的第二材料层的组合是优选的。
如结合实施方式按照图9所示出的那样，次级冷却元件不是必须平面地构建。所述非平面的(例如双面平面平行的、方形的、矩形的、棱柱形的或者平截头棱锥体形的)、例如在图9中示出的类型的次级冷却元件(也被称为热分配器或者热耦合接口)将LED元件与三级冷却元件进而与散热器和环境连接。
在所述实施方式中，热量从相对小的、紧密包装的LED元件作为热流进入到次级冷却元件(LED元件装配在该次级冷却元件上)的装配面中并且进而进入到由高导热的材料(例如Cu、Ag、Al)制成的主体中。热量从那里以最小的温度梯度到达例如通过焊接、导热粘接或者夹紧而热耦合的热管的阵列中并且因此被传输至散热器或者三级冷却元件。
热管阵列可以平行于或者垂直于LED元件的主射出方向延伸。
对于温度梯度低的热量传输功能来说有利的是，热管阵列在垂直于和/或横向于LED阵列的装配面方面的轴线平行性。
按照图9的实施方式例如是平面平行的双辐射阵列，在该双辐射阵列中，热管轴线平行于阵列的横向方向、即垂直于LED排的纵轴线延伸。
对于确定的功率和几何机构可接受的温度梯度能够借助于FEM程序算出，并且热学图解地复查结果。
当设置有多个热管时，确保冗余。因此，整个系统即使在一定部分的热管(例如由于生产缺陷)故障时也保持功能良好。
将热量放出到环境的方法，即三级冷却元件的精确的性质不重要。
利用所描述的次级冷却元件，也可以使用其它的LED阵列几何结构。因此，也可以实现具有大于或者等于0.2的光学填充因数fo的面阵列几何结构。同样可以运行具有其它适当的次级冷却元件的一排或两排线性LED阵列。
因此，特别是描述了一种具有高的功率密度的新式的、成簇的一排或双排线性的LED阵列(称作线性辐射器)，在该LED阵列中将具有高的光学和热学填充因数的商业上通用的LED元件(作为触发芯片、键合地或者装配到基板上地)装配到相对薄的次级冷却元件上，例如借助于钎焊、粘接或者熔焊装配。在此，几乎不产生可能由于在热膨胀方面的偏差导致在芯片和基座之间的热接触的损耗的横向的温度梯度。
LED和模块的电接头优选借助于开缝的并且与次级冷却元件连接的供电元件同样被保护以防热感应的机械应力过高。
在本申请文件中描述本发明的优选的实施方式，但要说明的是，本发明不局限于所述实施方式并且可以以其它方式在后面的权利要求书的范围内实施。