ES2623224T3

ES2623224T3 - Fuente de radiación luminosa de semiconductor y dispositivo de fotocurado

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Publication number: ES2623224T3
Application number: ES07003444.2T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Plank; Bruno Senn
Original assignee: Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2017-07-10
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: EP1843079A2; EP1843079B1; JP2007281472A; EP1843079A3; DE102006015377A1; US20070228392A1; DE102006015377B4

Abstract

Fuente de radiación luminosa de semiconductor con un cuerpo de base (22) en el que están montados directamente al menos dos chips LED (12, 14, 16, 18, 20) (Light emitting diode-chips) fijados mediante una unión térmicamente conductora sobre el cuerpo de base (22) habiendo montada al menos una placa de circuito impreso (46) sobre el cuerpo de base (22) que se extiende desde los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) dispuestos en la zona central hacia fuera hasta la zona perimetral del cuerpo de base (22) estando dispuestos los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) en la zona central del cuerpo de base (22) según una configuración densa quedando adyacentes, sin placa de circuito impreso (46) entre ellos; llegando la placa de circuito impreso (46) casi hasta los chips LED (12, 14, 16, 18, 20), prácticamente hasta una zona de chips con forma de anillo circular central caracterizada por que la placa de circuito impreso (46) se extiende adyacente a los chips y penetra en las superficies libres (36a, 36b, 36c, 36d) que se extienden lateralmente junto a los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) cubriendo prácticamente la placa de circuito impreso toda la superficie del cuerpo de base (22) excepto la superficie ocupada por los chips LED.

Description

DESCRIPCION

Fuente de radiacion luminosa de semiconductor y dispositivo de fotocurado

5 [0001] La invencion se refiere a una fuente de radiacion luminosa de semiconductor de acuerdo con el

preambulo de la reivindicacion 1.

[0002] Para este tipo de fuentes de radiacion luminosa de semiconductor ya se ha propuesto colocar al menos dos chips LED en el centro de un cuerpo de enfriamiento y combinar, gracias a una lente convexa comun, la

10 emision luminosa de los chips LED. La emision de luz es particularmente eficiente si los chips LED estan muy proximos al foco de la lente. Debido a esta disposicion muy proxima, en esa zona, junto con la gran potencia luminosa se produce una gran potencia calorlfica. Al respecto, se conoce desde hace mucho tiempo utilizar cuerpos de enfriamiento para disipar la potencia calorlfica. Para la eficacia luminosa es determinante que se haga un buen enfriamiento para que no se supere el intervalo de temperaturas de funcionamiento de los chips LED.

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[0003] Precisamente para que los chips LED de alta energla tengan un funcionamiento fiable han de mantenerse en un espacio hermetico. Para conseguirlo, se conoce desde hace bastante tiempo encapsular los chips LED en un cuerpo de plastico. Esto, sin embargo, supone que la forma del cuerpo de la lente venga impuesta. En muchos casos resultarla deseable utilizar en lugar de la pasta de encapsulacion habitual un material con un Indice

20 de refraccion bastante grande, siendo deseable una lente aparte. Por ejemplo, dicha lente puede ser de plastico o de cristal de alta refraccion. Esta lente, por otra parte, puesto que es un componente optico de precision no deberla verse sometida a grandes variaciones de temperatura para que no se deforme ni se empane.

[0004] Para garantizar una buena disipacion del calor se conoce rellenar el espacio entre la lente y el chip 25 con un llquido. En comparacion con un relleno de aire resulta posible una disipacion del calor sustancialmente mejor.

El motivo es que el llquido, debido a la conveccion entre la superficie del cuerpo de enfriamiento comparativamente frla y los chips LED, fluye entre ellos produciendose un intercambio de calor.

[0005] Para el relleno con llquido, sin embargo, hay que tener cuidado de que exista una buena y duradera 30 hermeticidad del espacio entre la lente y el chip. Conseguir esta hermeticidad es comparativamente costoso puesto

que se tiene que considerar tambien habitualmente que el llquido, debido al calentamiento, se expanda. Los problemas que aparecen son tanto mayores cuanto mayores sean las perdidas por calor de los chips LED y, por otra parte, los chips de alta potencia emiten una buena cantidad de radiacion calorlfica.

35 [0006] Para poder disipar mejor el calor se ha propuesto ya utilizar una pluralidad de chips LED distribuidos.

Con ello se puede conseguir tambien una potencia luminosa total bastante alta. La combination de los haces luminosos en una gula de luz resulta sin embargo mucho mas costoso y tambien es necesario montar una pluralidad de chips LED, cada uno con sus requisitos correspondientes. La probabilidad de fallo de cada chip individual, es decir, la probabilidad de que un chip no este funcional es mucho mayor y el diseno resulta globalmente mucho mas 40 diflcil lo que precisamente no resulta deseable para los dispositivos LED manuales. Justo para los dispositivos manuales el espacio disponible para la colocation de los chips LED esta muy limitado. Por otra parte serla deseable facilitar suficiente espacio para las conexiones y, en su caso, tambien para las resistencias serie de ajuste para el ajuste o la calibration de los chips LED; ademas de ello hay que conseguir una buena disipacion del calor a traves del cuerpo de base y, al contrario, un buen aislamiento termico hacia la parte frontal.

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[0007] El documento de patente de Alemania DE102005028176 A1 divulga un diodo LED con una base de alta conductividad termica y una superficie de montaje para soldadura con una platina que esta montada en la base y que tiene un agujero para dejar expuesta una parte de la superficie de montaje de la base y una zona realzada. Sobre la superficie de montaje expuesta de la base, en el agujero de la platina, esta instalado un diodo LED. Este

50 diodo LED mejora la eficiencia de disipacion del calor de modo que se puede conseguir una luz de alta luminosidad.

[0008] El modelo de utilidad de Alemania DE20007730 U1 divulga un dispositivo con un diodo emisor de luz que tiene un sustrato de disipacion de calor, un chip de diodo emisor de luz, una placa de circuito impreso, una capa de resina epoxi de protection del chip, una capa de lentes y una capa de colocacion. Gracias a una combinacion

55 conveniente del sustrato de disipacion de calor y la placa de circuito impreso colocada sobre el se consigue un dispositivo con baja resistencia termica.

[0009] Los documentos de patentes de Estados Unidos US2002/0177099 A1 y US6331111 B1 divulgan dispositivos de fotocurado con una fuente de radiacion luminosa de semiconductor.

[0010] De lo anterior, es un objetivo de la invencion conseguir una fuente de radiacion luminosa de semiconductor de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 que resulte mejor en cuanto a la relacion entre la eficacia luminosa y la disipacion de la potencia de perdidas sin que exista el peligro de que los componentes

5 situados delante de la fuente de radiacion luminosa de semiconductor se calienten mucho.

[0011] De acuerdo con la invencion este objetivo se consigue con la reivindicacion 1. Los perfeccionamientos ventajosos se indican en las reivindicaciones dependientes.

10 [0012] De acuerdo con la invencion los chips LED estan dispuestos segun una configuracion densa, es decir,

adyacentes unos a otros, en su caso con reflectores muy compactos interpuestos, en la zona central del cuerpo de base. Por zona central del cuerpo de base hay que entender la que se extiende, por ejemplo, aproximadamente por el tercio central del area total o incluso menos, por ejemplo, tambien por el quinto central del area total del cuerpo de base. Esto permite, en primer lugar, dejar suficiente espacio para las pistas conductoras y conseguir una conexion

15 mecanica estable y resistente a cambios de temperatura as! como, en su caso, para las resistencias serie de ajuste. Ademas, esta disposicion central permite que haya una placa de circuito impreso practicamente en toda la zona, por ejemplo, en el 90% de la superficie del cuerpo de base. La placa de circuito impreso tiene una funcion doble: que los hilos de conexion esten lo mas proximos posible a los chips LED para proporcionar unas superficies de conexion adecuadas, en particular, para conexiones soldadas, y servir de aislamiento termico protegiendo as! la optica

20 termicamente sensible a la radiacion del cuerpo de base comparativamente caliente para que entonces este se pueda aprovechar de una forma particularmente eficiente para la disipacion del calor de los chips LED. La placa de circuito impreso funciona en ese sentido como una envolvente cubriendo practicamente toda la superficie del cuerpo de la base, excepto la superficie en la que se instalan los chips LED y, en su caso, la superficie de los diminutos reflectores.

25

[0013] Los reflectores pueden ser tan pequenos que cada reflector, por ejemplo, solo ocupe una decima parte de la superficie de cada chip LED, siendo ya de por si los chips LED muy pequenos. Esto permite sorprendentemente una buenlsima proteccion de la lente y de otros elementos opticos sensibles en concreto y sorprendentemente tambien si los chips son de diseno descentralizado, con varias fuentes de calor puntuales

30 radiantes distribuidas.

[0014] Sorprendentemente, la cobertura parcial de chips LED a modo de estrella de varias puntas, con sus brazos segun segmentos radiales, ha resultado particularmente eficaz. Asl, por un lado se pueden aproximar las superficies de conexion para soldadura hasta una distancia particularmente pequena a los chips y por otro lado

35 existe un aislamiento termico particularmente bueno junto a las zonas muy calientes del cuerpo de base.

[0015] Una disposicion en cruz o en estrella de los chips LED favorece esta configuracion preferida en la que las superficies libres laterales, es decir, las superficies que cuando se contemplan lateralmente se extienden junto a uno de los chips LED exteriores, quedan cubiertas completamente o, al menos, en una gran parte, por la placa de

40 circuito impreso. Para chips LED cuadrados se prefiere una disposicion en cruz de modo que en total haya cuatro superficies libres laterales cada una entre brazos de la cruz, aunque tambien una disposicion en forma estrella, por ejemplo, una estrella de tres, cinco o seis puntas permite que existan superficies libres laterales que luego se cubran con una placa de circuito impreso.

45 [0016] Esta configuracion no perjudica la disposicion compacta de buena capacidad de focalizacion de la

radiacion luminosa emitida con una unica lente. Resulta particularmente ventajoso en este contexto que la lente se monte en un espaciador que a su vez este colocado en la placa de circuito impreso de modo que el espaciador tambien este a una temperatura baja.

50 [0017] Resulta particularmente ventajoso en este contexto que los chips LED esten muy juntos de modo que

la separacion entre ellos sea menor que un quinto, en particular, aproximadamente un decimo del diametro de cada chip LED.

[0018] De acuerdo con la invencion resulta particularmente ventajoso utilizar un reflector adyacente y muy

55 proximo a un chip concreto, que puede tener altura limitada no mayor que la del chip LED, para aprovechar el maximo de radiacion producida por este y que se pueda reflejar hacia delante. Esto permite tambien dejar una distancia con un reflector parabolico o conico colocado por delante de los chips LED segun la direccion del eje optico reduciendo la incidencia de la radiacion termica tambien en el reflector optico sin que se pierda radiacion de emision. Resulta preferible en este contexto que la radiacion luminosa emitida en primer lugar atraviese la lente de cobertura

comun colocada delante de los chips LED y que solo despues de ello pueda incidir en el reflector parabolico. Esto permite combinar la mayor parte de la radiacion luminosa ya emitida de antemano de modo que incluso la suciedad que en su caso hubiera en el reflector tendrla un impacto menor.

5 [0019] En una configuracion particularmente ventajosa de acuerdo con la invencion el espaciador para la

lente a colocar por delante de los chips LED tiene forma anular pasando las pistas conductoras de la placa de circuito impreso por debajo del espaciador. Esto permite, por un lado, una soldadura sencilla quedando bien protegidos los cordones de soldadura despues de la colocacion del espaciador y de la lente y, por otro lado, un contacto sencillo hacia el exterior.

10

[0020] La placa de circuito impreso de acuerdo con la invencion puede ser de un material aislante adecuado arbitrario, por ejemplo, de resina epoxi pero tambien de otros materiales plasticos adecuados o de ceramica.

[0021] De acuerdo con la invencion la placa de circuito impreso penetra en las superficies libres que se 15 extienden lateralmente adyacentes a los chips.

[0022] En otra configuracion ventajosa la placa de circuito impreso llega hasta los chips sin quedar entre ellos y el eje optico de la fuente de radiacion luminosa. En otra configuracion particularmente ventajosa un primer chip LED esta dispuesto en un eje optico y una pluralidad de otros chips LED esten dispuestos, en particular, guardando

20 una simetrla entre si, rodeando el chip LED en forma de cruz o de estrella segun la direccion radial, por fuera del primer chip LED.

[0023] En otra configuracion ventajosa cuatro chips LED adicionales rodean el primer chip LED.

25 [0024] De acuerdo con la invencion los chips LED estan colocados en la zona central del cuerpo de base

adyacentes uno a otro, es decir, sin que haya placa de circuito impreso entre ellos.

[0025] De acuerdo con la invencion la placa de circuito impreso rodea los chips LED.

30 [0026] En otra configuracion ventajosa los chips LED y la placa de circuito impreso tienen practicamente la

misma altura.

[0027] En otra configuracion ventajosa, en particular, mediante soldadura, las superficies de conexion de las pistas conductoras de la placa de circuito impreso estan unidas a los chips LED.

35

[0028] En otra configuracion ventajosa los chips LED, en su caso, con una cola termica conductora

interpuesta, estan montados sobre el cuerpo de base directamente y la placa de circuito impreso, en particular, esta

pegada sobre el cuerpo de base.

40 [0029] En otra configuracion ventajosa la placa de circuito impreso tiene una base de resina epoxi y, al

menos en un lado, al menos una pista conductora, en particular, revestida de cobre y conectada mediante via.

[0030] En otra configuracion ventajosa los chips LED estan dispuestos en un resalte central del cuerpo de

base cuya altura es practicamente igual a la altura de la placa de circuito impreso.

45

[0031] En otra configuracion ventajosa hay un reflector al menos entre dos chips LED adyacentes que se

apoya en el cuerpo de base y/o la placa de circuito impreso y/o los chips LED, en particular, tambien en el cuerpo de

base.

50 [0032] En otra configuracion ventajosa un reflector que se extiende entre dos chips LED tiene dos superficies

de reflexion globalmente oblicuas reflejando cada superficie de reflexion la radiacion originada por el chip LED adyacente a ella.

[0033] En otra configuracion ventajosa las superficies de reflexion, contempladas segun la direccion del eje 55 optico llegan practicamente hasta la altura de la placa de circuito impreso o sobresalen por encima de la placa de

circuito impreso.

[0034] En otra configuracion ventajosa las superficies de reflexion son algo concavas o parabolicas y el reflector tiene una seccion transversal practicamente tubular, en particular, practicamente la de un triangulo

isosceles.

[0035] En otra configuracion ventajosa varios reflectores estan conectados formando un reflector de reticula.

[0036] En otra configuracion ventajosa los chips LED estan colocados en el reflector de reticula y el reflector de reticula esta apoyado en el cuerpo de base y/o la placa de circuito impreso y/o los chips LED.

[0037] En otra configuracion ventajosa los reflectores se extienden entre las superficies libres laterales y los chips LED y en ellas soportan, en particular, los chips LED.

10

[0038] En otra configuracion ventajosa hay absorbedores de radiacion entre los chips LED, en particular, entre los chips LED exteriores y la placa de circuito impreso, estando unidos, en particular, con el cuerpo de base mediante uniones termicamente conductoras.

15 [0039] En otra configuracion ventajosa los absorbedores de radiacion son simultaneamente aislantes

termicos, en particular, de ceramica.

[0040] En otra configuracion ventajosa los absorbedores de radiacion se extienden al menos a lo largo de la anchura de los chips LED y, en particular, tienen una altura mayor que la de los chips LED preferiblemente

20 aproximadamente entre 1,5 y 5 veces la altura y muy preferiblemente, aproximadamente dos veces la altura de los chips LED.

[0041] En otra configuracion ventajosa una lente de cobertura, segun la trayectoria de la radiacion, esta dispuesta a continuacion de los chips LED y hay un espaciador para ella de forma practicamente tubular o anular,

25 estando el espaciador apoyado al menos parcialmente sobre la placa de circuito impreso y/o el cuerpo de base.

[0042] En otra configuracion ventajosa al menos una pista conductora de la placa de circuito impreso pasa por debajo del espaciador, en particular, desde el exterior del espaciador hacia el interior del espaciador.

30 [0043] En otra configuracion ventajosa hay un espacio cerrado entre los chips LED, el espaciador y la lente

de cobertura con una sustancia transparente o translucida, llquido o gel, en particular, gel de silicona o pasta de encapsulacion.

[0044] En otra configuracion ventajosa la sustancia contiene partlculas de fosforo.

35

[0045] En otra configuracion ventajosa, segun la trayectoria de la radiacion, a continuacion de la lente de cobertura hay una lente convexa cuyo diametro es, particularmente mayor que el diametro de la lente de cobertura.

[0046] En otra configuracion ventajosa, separado y por delante de los chips LED hay un reflector, es decir, 40 segun la trayectoria de la radiacion a continuacion de los mismos y/o, en particular, en la trayectoria de la radiacion

tambien despues de la lente de cobertura.

[0047] En otra configuracion ventajosa, segun la trayectoria de la radiacion, a continuacion del reflector hay una gula de luz.

45

[0048] En otra configuracion ventajosa, sobre la placa de circuito impreso por fuera del espaciador hay en particular resistencias serie de ajuste, accesibles sin mas para hacer el ajuste.

[0049] En otra configuracion ventajosa el primer chip LED y los otros chips LED emiten radiacion luminosa de 50 diferentes longitudes de onda, en particular, en dos intervalos: uno entre 400 nm y 430 nm y otro entre 450 nm y 480

nm.

[0050] En otra configuracion ventajosa el primer chip LED y los otros chips LED se pueden activar y desactivar simultaneamente o en instantes de tiempo distintos.

55

[0051] En otra configuracion ventajosa el primer chip LED emite radiacion luminosa de entre 400 nm y 430 nm y el resto de chips LED de entre 450 nm y 480 nm.

[0052] En otra configuracion ventajosa el dispositivo de fotocurado es un dispositivo manual con un mango.

[0053] En otra configuracion ventajosa el dispositivo de fotocurado tiene una carcasa en la que se coloca la

lente convexa.

5 [0054] Otras particularidades, ventajas y caracteristicas se indican en la siguiente descripcion de varios

ejemplos de realization de la invention basada en las figuras.

[0055] Muestran:

10 - la figura 1 una vista esquematica de un detalle constructivo de una fuente de radiation luminosa de semiconductor de acuerdo con la invencion

- la figura 2 una vista en planta de otro detalle constructivo de una forma de realizacion de una fuente de radiacion luminosa de semiconductor de acuerdo con la invencion

- la figura 3 una section de una fuente de radiacion luminosa de semiconductor

15 - la figura 4 una seccion de otra forma de realizacion de la fuente de radiacion luminosa de semiconductor

- la figura 5 una vista en planta de la fuente de radiacion luminosa de semiconductor de la forma de realizacion de la figura 4

- la figura 6 una seccion de la fuente de radiacion luminosa de semiconductor de acuerdo con la invencion segun otra forma de realizacion

20 - la figura 7 una vista en planta de la forma de realizacion de acuerdo con la figura 6

- la figura 8 una vista en planta de una parte de una fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la invencion y

- la figura 9 una seccion de la forma de realizacion de la figura 8.

[0056] La fuente de radiacion luminosa de semiconductor 10 representada parcialmente en la figura 1 tiene 25 una pluralidad de chips LED, en el ejemplo de realizacion representado un chip central 12 y cuatro chips 14, 16, 18,

20 extendiendose cada uno segun cada una de las cuatro aristas laterales del chip 12. Los chips estan colocados sobre el cuerpo de base 22 que es de metal y sirve a la vez de base de montaje y de cuerpo de enfriamiento. El cuerpo de base es preferiblemente, al menos parcialmente, de cobre y/o, al menos parcialmente, esta revestido de oro o niquel y oro. El montaje solo supone que exista una pequena resistencia termica entre los chips y el cuerpo de 30 base 22 de modo que se pueda disipar una gran potencia calorifica.

[0057] Entre el chip central 12 y cada uno de los chips adyacentes 14, 16, 18, 20 hay un reflector 24 que segun la vista de perfil tiene un diseno practicamente de un tejado a dos aguas. El reflector 24 se extiende adyacente a las superficies laterales vecinas respectivas de los chips LED 18 y 12 y sirve para reflejar la radiacion

35 de las superficies laterales de los chips LED. Las superficies de reflexion 26 y 28 se extienden aproximadamente

formando un angulo de 45° con respecto a la superficie del cuerpo de base 22 de modo la radiacion emitida

oblicuamente del chip 12 o 18 se refleja oblicuamente hacia delante. La reflexion cumple, como bien se sabe, el principio de que el angulo de incidencia es igual al angulo de salida de modo que la radiacion se refleja uniformemente y oblicuamente hacia delante. Delante de los chips LED hay una lente de cobertura 40 que combina 40 la radiacion y delante de la lente de cobertura hay un reflector 50 que focaliza mas la radiacion emitida lateralmente para poderla dirigir hacia el extremo de entrada de una guia de luz que esta mas por delante de los chips LED.

[0058] Es evidente que el angulo oblicuo de las superficies de reflexion 26 y 28 se puede ajustar dentro de amplios intervalos para adaptarse a unos requisitos concretos. La mayor focalizacion de la radiacion principal se

45 consigue con angulos de, por ejemplo, 60° con respecto a la superficie del cuerpo de base retrorreflejandose entonces una cierta fraction de la radiacion emitida, es decir, reflejandose mas alla del eje optico de la lente de cobertura incidiendo en el lado opuesto, lo que en principio no resulta deseable.

[0059] En los ejemplos de realizacion representados la altura de cada reflector es bastante superior a la

50 altura de los chips. Es evidente que la altura tambien se pueden ajustar dentro de amplios intervalos a unos

requisitos concretos, por ejemplo, puede ser de entre una y tres veces o incluso de cinco veces la altura de los chips.

[0060] Los reflectores 24 sirven a la vez como espaciadores entre los chips LED, pudiendo estar dispuestos 55 junto a las cuatro aristas laterales, por ejemplo, del chip 12, y tambien formando una estructura de reticula como el

reflector de reticula 30 de la figura 2, lo que es particularmente ventajoso, pudiendose simplificar asi tambien el montaje de los chips. Los reflectores 24 estan integrados en esta solution en un reflector de reticula 30. Cada nervio de la reticula, si se mira de lado, tiene una seccion transversal en forma de tejado a dos aguas, es decir, practicamente la seccion transversal de un triangulo isosceles y los nervios forman cruces en sus intersecciones,

como se puede ver en la figura 2. Asl, quedan superficies libres estando colocados en las superficies libres 34a, 34b, 34c, 34d y 34e segun la configuracion de la figura 2, un chip LED en cada una, los chips LED 12,14, 16, 18 y 20 de la figura 1, mientras que las superficies libres 36a, 36b, 36c, 36d que adyacentes a los chips lateralmente no tienen chips, prefiriendose que la placa de circuito impreso penetre en ellas, sirviendo asl para facilitar superficies de 5 conexion para los chips LED. Esta configuracion preferida permite por un lado que la placa de circuito impreso quede bastante cerca de los chips, lo que resulta ventajoso para la soldadura, y por otro lado garantiza una disposicion de los chips compacta lo que resulta ventajoso por consideraciones opticas.

[0061] Es evidente que, en principio, junto a las superficies libres 36a, 36b, 36c, 36d no tiene por que haber 10 superficies oblicuas del reflector 24 puesto que en esas zonas no se emite radiacion. Asl resulta suficiente con que

la anchura de la reticula sea la mitad en ellas, es decir, que las superficies oblicuas solo se extiendan unilateralmente hacia el chip vecino. Por razones de simplificacion de la fabricacion y por razones de una mejor estabilidad de los nervios del reflector de reticula 30, sin embargo, puede haber una superficie de reflexion asociada a cada uno. Por ejemplo, cada chip LED puede tener una longitud de arista de 1,5 mm de modo que la anchura de 15 cada nervio 38 de la reticula, por ejemplo, puede ser de 0,5 mm. Una reticula con anchura de nervio de 0,5 mm se puede manipular mucho mejor que una reticula con una anchura de nervio de 0,25 mm.

[0062] De acuerdo con la invencion resulta particularmente ventajoso que la separacion entre los chips LED sea inferior a un quinto, en particular, aproximadamente un decimo del diametro de cada chip LED.

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[0063] Es evidente que las dimensiones exactas de la fuente de radiacion luminosa de semiconductor 10 se puedan ajustar dentro de amplios intervalos a unos requisitos concretos. Resulta particularmente ventajoso que la anchura total del conjunto de chips de la fuente de radiacion luminosa de semiconductor 10 de acuerdo con la invencion sea igual a la distancia entre la arista exterior del chip 18 y la arista exterior del chip 16 o a la distancia

25 entre la arista exterior del chip 12 y la arista exterior del chip 20, menor que 8 mm, en particular, menor que 6 mm y preferiblemente aproximadamente 5 mm, de modo que por un lado resulte posible una disposicion centrada del conjunto de chips LED sobre el cuerpo de base pero por otro lado, resulte tambien posible una disipacion de calor favorable. Con estas dimensiones el cuerpo de base puede tener una anchura, por ejemplo, de 1,5 cm aproximadamente y una longitud de, aproximadamente, 2,5 cm y las zonas mas inferiores pueden tener unos 30 nervios de enfriamiento como se conoce.

[0064] Una configuracion modificada de una fuente de radiacion luminosa de semiconductor 10 de acuerdo con la invencion se puede ver en la figura 3. En ella estan dispuestos en forma de cruz cinco chips LED de forma similar a las formas de realizacion de las figuras 1 y 2. Entre ellos hay una reticula 30 con reflectores 24 cuya altura

35 practicamente es igual a la altura de los chips LED. Justo junto a ellos hay una lente de cobertura 40. Por justo junto a ellos se entendera que la lente de cobertura 40 puede apoyarse sobre las aristas superiores de los reflectores 24 o llegar hasta a una distancia muy pequena, por ejemplo, de entre 0,1 mm y 1 mm por encima de los chips LED.

[0065] La lente de cobertura 40 se apoya en un espaciador 42. El espaciador 42 tiene un talon interno 44 que 40 se extiende justamente hasta el perimetro de la lente de cobertura 40 y la sujeta lateralmente abrazandola.

[0066] El espaciador 42 esta apoyado principalmente sobre una placa de circuito impreso 46 y en la zona del pivote 48 adicionalmente sobre el cuerpo de base 22. La placa de circuito impreso 46 se extiende lateralmente hasta los chips exteriores 14 y 20, a excepcion del pivote 48 que esta representado en seccion en la figura 3, y algo mas

45 radialmente hacia dentro, adyacente a los chips 14 y 20, a saber, hasta las superficies libres 36a, 36b, 36c y 36d de modo que hay partes de la placa de circuito impreso que se extienden entre los chips LED exteriores respectivos, es decir, por ejemplo entre el chip 14 y el chip 16. Justo en esas zonas, es decir, en las zonas de las superficies libres 36a, 36b, 36c, 36d hay superficies de conexion que no se muestran en la figura 3.

50 [0067] El contacto se hace preferiblemente utilizando el cuerpo de base 22 como masa e introduciendo las

pistas conductoras en los chips 12, 14, 16, 18 y 20 que se extienden por encima sobre la placa de circuito impreso 46 y que garantizan el contacto.

[0068] Por encima del espaciador 46 se extiende un reflector 50 que tiene una superficie parabolica tipica,

55 que se une a la cara delantera de la lente de cobertura 40. Gracias a esta union intermedia el reflector queda ademas termicamente separado de los chips LED calientes 12, 14, 16, 18 y 20 y del cuerpo de base que tambien esta bastante caliente de modo que no tiene tendencia a empanarse ni tan siquiera aunque se utilicen materiales plasticos baratos.

[0069] Guardando una cierta distancia con el elemento reflector y solapandose con el hay una lente convexa

52 apoyada en un talon interno de la carcasa 54. La carcasa 54 a su vez aloja el cuerpo de base 22 de modo que as! resulta una asociacion fija, espacialmente, entre el reflector 50 y la lente de convexa 52.

5 [0070] Una configuracion modificada de la fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la invencion se

puede ver en la figura 4. En esta solucion una pluralidad de chips LED 12, 14 estan dispuestos de forma compacta y centrada sobre el cuerpo de base 22. Al igual que en las formas de realizacion de las figuras 1-3 los chips LED estan dispuestos muy proximos entre si habiendo como mucho un reflector entre ellos; en el ejemplo de realizacion representado no hay ninguno.

10

[0071] De acuerdo con la invencion resulta particularmente ventajoso que entre el eje optico 60 y los chips no haya placa de circuito impreso sino que se mantenga as! una disposicion densa y que la placa de circuito impreso pueda penetrar hasta la zona de los chips LED lateralmente. En la forma de realizacion de las figuras 4 y 5 la placa de circuito impreso 46 esta claramente por fuera del conjunto de chips envolviendolos segun una circunferencia

15 como se puede ver en la figura 5. Tambien cubre el cuerpo de base 22 practicamente en toda su superficie de modo que hay un buen aislamiento termico por delante. La excepcion es la zona de chips central 62 donde estan los chips 12, 14. Incluso aunque esta zona circular en la figura 5 este representada como si fuera bastante grande, es evidente que en lugar de ello tambien puede ser ventajoso que la placa de circuito impreso y los chips esten mas proximos.

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[0072] Como se puede ver en la figura 5 las pistas conductoras 47 se extienden desde las superficies de conexion 70, 72 para los cordones de soldadura 74, 76 hacia fuera, es decir, hasta el perlmetro exterior del cuerpo de base 22 y se conectan en ella mediante hilos de conexion 78, 80.

25 [0073] El espaciador 42 para la lente de cobertura 40 se extiende segun una circunferencia (vease la figura 5)

estando colocada a su vez la lente de cobertura 40 en un talon interno 44. Entre la cara trasera plana de la lente de cobertura 40 y la zona de los chips existe un espacio cerrado 82 que esta limitado lateralmente por el espaciador 42 anular. Este espacio, preferiblemente puede tener una sustancia transparente como un gel de silicona o una pasta de encapsulacion que, en su caso, puede contener partlculas de fosforo.

30

[0074] Otra configuracion modificada de la fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la invencion se puede ver en la figura 6. Los mismos numeros de referencia indican en este caso, al igual que en el resto de las figuras, los mismos elementos. Esta configuracion se caracteriza por una disposicion que tambien es bastante compacta estando colocados los chips LED en forma de cruz o de estrella no habiendo entre los chips LED

35 exteriores 14 y 20 y el eje optico 60 nada que no sea de los chips excepto, en su caso, un reflector muy compacto 24. Los reflectores 24 tienen a su vez forma de tejado a dos aguas de modo que ofrecen superficies de reflexion 26 y 28 que dirigen la luz emitida lateralmente hacia delante.

[0075] En la figura 7, y tambien en la figura 6, se puede ver que a cada pista conductora 47 esta conectada 40 una resistencia serie de ajuste 84 que puede servir para el ajuste, precisamente tambien si los chips estan

conectados en paralelo. Esto se puede ver mejor en la figura 7, en la que se muestran en total cuatro resistencias serie de ajuste 84 ajustadas mediante laser, asociadas a los cuatro chips LED exteriores 14 a 12. En esta solucion el chip LED central 12 tiene una longitud de onda diferente y su funcionamiento es independiente mientras que los chips LED exteriores 14, 16, 18, 20 estan conectados en paralelo y por ello tienen una resistencia serie de ajuste en 45 sus pistas conductoras 47.

[0076] La placa de circuito impreso 46 en el ejemplo de realizacion representado tiene unas vlas 90 que permiten conectar las pistas de conexion 92 por abajo y por arriba.

50 [0077] Como se puede ver en la figura 7 las superficies de conexion, por ejemplo, las superficies de conexion

70 y 72, se extienden desde fuera proximas a los chips LED exteriores 14, 16, 18, 20 mientras que la zona de chip 76 situada hacia dentro, es decir, hacia el eje optico, no tiene pistas conductoras.

[0078] Esta solucion permite, a pesar de la disposicion compacta, que las pistas conductoras terminen por 55 dentro del espaciador 42 de modo que los cordones de soldadura puedan quedar protegidos en su recorrido y hasta

los chips y que tambien se pueda colocar una lente de cobertura 40, que no se muestra en la figura 7, por encima de todos los chips 12, 14, 16, 18 y 20.

[0079] Otra forma de realizacion se puede ver en las figura 8 y 9. En ellas como en el resto de figuras los

mismos numeros de referenda o similares indican partes iguales o similares. En la solucion hay otra vez cinco chips LED 12, 14, 16, 18 y 20 colocados, en particular, en forma de cruz, rodeando los chips 14, 16, 18, 20 un chip central 12. Los chips estan rodeados de reflectores 24 que se extienden adyacentes a ellos constituyendo una parte del espaciador que soporta un reflector 50 por delante de los chips LED.

5

[0080] En el plano del dibujo por debajo del reflector 50, y como se puede ver mejor en la figura 9, hay absorbedores de radiacion 94 y 96 que se extienden entre los chip LED exteriores 14 y 20 respectivamente y la placa de circuito impreso 46. Esta solucion resulta particularmente ventajosa cuando hay que captar una radiacion de alta energla sin perjuicio para la placa de circuito impreso. Los absorbedores de radiacion 94, 96 pueden ser

10 cuerpos macizos sobre el cuerpo de base, por ejemplo, pueden estar montados usando una capa de cola muy fina de forma parecida a la de los chips de modo que se garantice una buena disipacion de calor.

[0081] Los absorbedores de radiacion 94, 96, y tambien los dos correspondientes a los chips LED 16, 18, que evidentemente hay, pueden ser de un material arbitrario adecuado. Se contemplan, por ejemplo, cuerpos plasticos,

15 cuerpos de aluminio y tambien preferiblemente cuerpos ceramicos que pueden ser tambien de color oscuro para garantizar una mejor absorcion de la radiacion.

[0082] En el ejemplo de realizacion representado en la figura 8 la placa de circuito impreso 46 esta cubierta ademas por un anillo de proteccion 98 que sirve para una mejor proteccion, en particular, de la resistencia serie de

20 ajuste, puesto que por un calentamiento excesivo de las resistencias de calibracion, la calibracion puede verse afectada.

[0083] Es evidente que el anillo de proteccion 98 tiene unas dimensiones que permiten que queden libres las pistas de conexion 92 siendo el anillo de proteccion preferiblemente, al menos por su lado inferior, de material

25 aislante electrico.

[0084] Se puede ver en la figura 9 que los chips LED, 14, 12 y 20 estan separados de sus reflectores respectivos. Esto tambien contribuye a que una emision de calor grande de los chips LED no suponga que el reflector de reticula 30, que puede ser de plastico con superficies pulidas especulares, se vea sometido a una carga

30 termica grande.

[0085] Aunque en la representacion de la figura 9 no se vea una lente como la lente de cobertura 40 es evidente que podrla estar incluida de cualquier manera arbitraria adecuada.

Claims

REIVINDICACIONES

I. Fuente de radiacion luminosa de semiconductor con un cuerpo de base (22) en el que estan montados directamente al menos dos chips LED (12, 14, 16, 18, 20) (Light emitting diode-chips) fijados mediante una union

5 termicamente conductora sobre el cuerpo de base (22) habiendo montada al menos una placa de circuito impreso (46) sobre el cuerpo de base (22) que se extiende desde los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) dispuestos en la zona central hacia fuera hasta la zona perimetral del cuerpo de base (22) estando dispuestos los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) en la zona central del cuerpo de base (22) segun una configuracion densa quedando adyacentes, sin placa de circuito impreso (46) entre ellos; llegando la placa de circuito impreso (46) casi hasta los chips LED (12, 14, 16, 10 18, 20), practicamente hasta una zona de chips con forma de anillo circular central caracterizada por que la placa de circuito impreso (46) se extiende adyacente a los chips y penetra en las superficies libres (36a, 36b, 36c, 36d) que se extienden lateralmente junto a los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) cubriendo practicamente la placa de circuito impreso toda la superficie del cuerpo de base (22) excepto la superficie ocupada por los chips LED.

15 2. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la reivindicacion 1 caracterizada por que un primer

chip LED (12) esta colocado en un eje optico (60) y una pluralidad de chips LED (14, 16, 18, 20) estan dispuestos, en particular, guardando una simetrla entre ellos y el chip LED (12) formando una cruz o una estrella que lo rodea y segun la direccion radial por fuera del primer chip LED (12).

20 3. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2 caracterizada por que cuatro

chips LED adicionales (14, 16, 18, 20) rodean el primer chip LED.
4. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) y la placa de circuito impreso (46) tienen practicamente la misma altura.

25
5. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que las superficies de conexion (70, 72) de las pistas conductoras (47) de la placa de circuito impreso (46) estan conectadas a los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) mediante uniones de soldadura.

30 6. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada

por que los chips LED (12, 14, 16, 18, 20), en su caso con una cola termicamente conductora interpuesta, estan montados directamente sobre el cuerpo de base (22) y la placa de circuito impreso (46) esta pegada al cuerpo de base (22).

35 7. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada

por que la placa de circuito impreso (46) tiene una base de resina epoxi y al menos una pista conductora (47) en al menos un lado, estando revestida de cobre y conectada mediante via.
8. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada 40 por que los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) estan dispuestos en un resalte central del cuerpo de base (22) cuya altura

es practicamente igual a la altura de la placa de circuito impreso (46).
9. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que al menos entre dos chips LED vecinos (12, 14, 16, 18, 20) hay un reflector (24) que se apoya sobre el

45 cuerpo de base (22) y/o la placa de circuito impreso y/o los chips LED (12, 14, 16, 18, 20), mas preferiblemente tambien en el cuerpo de base (22).
10. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que un reflector (24) que se extiende entre dos chips LED tiene dos superficies de reflexion (26, 28) globalmente

50 oblicuas reflejando cada superficie de reflexion la radiacion emitida por el chip LED vecino.

II. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que las superficies de reflexion (26, 28), contempladas segun el eje optico (60), se extienden practicamente hasta la altura de la placa de circuito impreso (22) o sobresalen por encima de dicha placa de circuito impreso (22).
12. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada

por que las superficies de reflexion (26, 28) son ligeramente concavas o parabolicas y el reflector (24) tiene una seccion transversal practicamente triangular, mas preferiblemente practicamente una seccion triangular isosceles.
13. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que varios reflectores (24) estan unidos formando un reflector de reticula (30).
14. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada 5 por que los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) estan colocados en el reflector de reticula (30) y por que el reflector de

reticula esta apoyado en el cuerpo de base (22) y/o la placa de circuito impreso (46) y/o los chips LED (12, 14, 16, 18, 20).
15. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada 10 por que los reflectores (24) se extienden entre las superficies libres laterales (34, 36) y los chips LED y soportan en

ellas, en particular, los chips LED (12, 14, 16, 18, 20).
16. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que entre los chips LED (12, 14, 16, 18, 20), mas preferiblemente entre los chips LED exteriores (14, 16, 18, 20)

15 y la placa de circuito impreso (46), hay absorbedores de radiacion (94, 96) que estan unidos al cuerpo de base (22) mediante uniones termicamente conductoras.
17. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la reivindicacion 16 caracterizada por que los absorbedores de radiacion son a la vez aislantes termicos, en particular, de ceramica.

20
18. Fuente radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 o 17 caracterizada por que los absorbedores de radiacion se extienden al menos por toda la anchura de los chips LED (14, 16, 18, 20) y tienen una altura mayor que la de los chips LED (14, 16, 18, 20), preferiblemente aproximadamente entre 1,5 y 5 veces, y mas preferiblemente aproximadamente 10 veces la altura de los chips LED (14, 16, 18, 20).

25
19. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que segun la trayectoria de la radiacion, a continuacion de los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) hay una lente de cobertura (40) y un espaciador (42) para ella cuya forma es practicamente la de un tubo o un anillo y por que el espaciador (42) esta apoyado al menos parcialmente sobre la placa de circuito impreso (46) y/o el cuerpo de base

30 (22).
20. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que al menos una pista conductora de la placa de circuito impreso (46) pasa por debajo de un espaciador (42) desde la parte exterior hacia la parte interior del espaciador (42).

35
21. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 20 caracterizada por que entre los chips LED (12, 14, 16, 18, 20) el espaciador (42) y la lente de cobertura (40) queda un espacio cerrado (82) que tiene un una sustancia transparente o translucida, liquido o gel, mas preferiblemente gel de silicona o una pasta de encapsulacion.

40
22. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con la reivindicacion 21 caracterizada por que la sustancia contiene particulas de fosforo.
23. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por 45 que, segun la trayectoria de la radiacion, despues de una lente de cobertura (40) hay una lente convexa (52) cuyo

diametro es mayor que el diametro de la lente de cobertura.
24. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que separado de los chips (12, 14, 16, 18, 20) y por delante de ellos, hay un reflector (50) es decir, segun la

50 trayectoria de la radiacion, a continuacion y/o tambien a continuacion de la lente de cobertura (40).
25. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que, segun la trayectoria de la radiacion, a continuacion del reflector (50) hay una guia de luz.

55 26. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada

por que sobre la placa de circuito impreso (46) por fuera del espaciador (42) hay resistencias serie de ajuste accesibles sin mas para hacer el ajuste.
27. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada

por que el primer chip LED (12) y los otros chips LED (14, 16, 18, 20) emiten radiacion luminosa de diferentes longitudes de onda, preferiblemente, en particular, en dos intervalos: uno de entre 400 nm y 430 nm y otro de entre 450 nm y 480 nm.

5 28. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada

por que el primer chip (12) y los otros chips (14, 16, 18, 20) se pueden activar o desactivar simultaneamente o en instantes de tiempo diferentes.
29. Fuente de radiacion luminosa de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizada 10 por que el primer chip LED (12) emite luz de entre 400 nm y 430 nm los otros chips LED (14, 16, 18, 20) emiten luz

de entre 450 nm y 480 nm.
30. Dispositivo de fotocurado de pasta dental polimerizable que tiene al menos una fuente radiacion luminosa de semiconductor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 29.

15
31. Dispositivo de fotocurado de acuerdo con la reivindicacion 30 caracterizado por que es un dispositivo manual con un mango.
32. Dispositivo de fotocurado de acuerdo con la reivindicacion 30 o 31 caracterizado por que el 20 dispositivo de fotocurado tiene una carcasa (54) en la que esta colocada la lente convexa (52).