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WO2009129947A1 - Vorrichtung mit einer mehrschichtplatte sowie licht emittierenden dioden - Google Patents

Vorrichtung mit einer mehrschichtplatte sowie licht emittierenden dioden Download PDF

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Publication number
WO2009129947A1
WO2009129947A1 PCT/EP2009/002711 EP2009002711W WO2009129947A1 WO 2009129947 A1 WO2009129947 A1 WO 2009129947A1 EP 2009002711 W EP2009002711 W EP 2009002711W WO 2009129947 A1 WO2009129947 A1 WO 2009129947A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
layers
layer
light
metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/002711
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Becher
Original Assignee
Alcan Technology & Management Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcan Technology & Management Ltd. filed Critical Alcan Technology & Management Ltd.
Priority to JP2011505404A priority Critical patent/JP2011519155A/ja
Priority to CN2009801147532A priority patent/CN102027605A/zh
Priority to EP09734548A priority patent/EP2272103A1/de
Publication of WO2009129947A1 publication Critical patent/WO2009129947A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/184—Components including terminals inserted in holes through the printed circuit board and connected to printed contacts on the walls of the holes or at the edges thereof or protruding over or into the holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/006—General building constructions or finishing work for buildings, e.g. roofs, gutters, stairs or floors; Garden equipment; Sunshades or parasols
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2111/00—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09145—Edge details
    • H05K2201/092—Exposing inner circuit layers or metal planes at the walls of high aspect ratio holes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the invention relates to a multi-layer composite for power and / or signal supply with a plate and arranged at her, connected to a power supply, light emitting diodes, wherein the plate has a plurality of layers, according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 423 891 B1 discloses a multilayer composite with an adapter to be mounted in an opening of a sandwich panel. This opening passes through the sandwich panel, which contains a middle insulating layer, an upper conductive layer and a lower conductive layer under the insulating layer.
  • the adapter includes a housing having upper and lower housing parts, guide holes in one of the parts, guide pins in the other of the parts that fit into the guide holes, and a conductive washer between the upper part and the lower part.
  • the conductive disk also has guide holes which allow the passage of the guide pins and hold the conductive disk in a correct position between the upper and lower parts; the conductive disk provides a plurality of outwardly extending first pins for establishing a stable electrical connection with the upper conductive layer and a second pin mounted in the lower portion and extending outwardly for electrical connection to the lower layer ,
  • the adapter may include a light emitting diode.
  • WO 2006/128 447 A1 discloses a metal mesh with luminaires and an arrangement of such a fabric on a building.
  • a Leuchtenaboaufnähme is integrated into the tissue and makes it possible to remove a light carrier without Disintegrierung the light carrier recording from the tissue and reinsert.
  • clips are used.
  • the inventor set himself the goal of creating a new display unit, which can be used in particular in buildings, as a multilayer composite product for use as a lighting and / or information-switching or sensor system.
  • the multilayer plate comprises a plurality of layers of metal, in particular of aluminum or an aluminum alloy, arranged on both sides of a middle layer of a plastic, for example a thermosetting, in particular a thermoplastic, material, and on the other side correspondingly insulating from a further middle layer or a cover layer Material are covered.
  • the multilayer plate should contain at least one - preferably several - recesses, wherein in each case a diode is arranged in the recesses of the plate. These diodes are connected to the current-conducting metal layers-of aluminum or an aluminum alloy-by means of a layer of metal, and layers extending therebetween, for example, of thermoplastic-containing diode body.
  • the diodes may be disposed on or above a surface of the multilayer board, and the control functions as well as power and voltage supply may be tapped by at least one conductive layer and correspondingly dissipated through at least one other layer.
  • a multilayer sandwich construction - consisting of at least three, ideally four electrically conductive layers (such as metal, especially light metal such as aluminum) and intervening electrically insulating layers - such as the mentioned plastics - plates can be produced which as Carrier for electronic components - z.
  • electrically conductive layers such as metal, especially light metal such as aluminum
  • intervening electrically insulating layers - such as the mentioned plastics - plates
  • ICs integrated circuits
  • LEDs light emitting diodes
  • connectors or sensors - serve to be used assets.
  • Typical thicknesses of the electrically conductive layers range from 20 nanometers for chemically or physically deposited layers to 200 microns for metal foils.
  • electrically conductive layers and electrically conductive plastic layers can be inserted.
  • Electrically insulating layers such as polyolefin sheets or films - for example, polyethylene or polypropylene, polyvinylchloride, polyamide, etc. - may have a thickness of, for example, 7 to 300 ⁇ m and more (up to 1000 ⁇ m).
  • the conductive layers of the plate serve as bus system and / or power supply. As a result, arbitrarily designable large-area monitors or illuminated surfaces can be produced.
  • conductive film webs for connecting components such as diodes are provided on a free surface of a cover layer of a plate; the latter are placed on those layers.
  • the layers of metal of the diode body used with the layers of metal of the plate must be aligned cross-sectionally according to the invention.
  • the lower edge of the diode body used is to sit on a continuous layer of metal of the plate.
  • the diode body is covered by a lens canopy whose lens edge projects laterally beyond the diode body and thereby rests in the installed position of the adjacent cover layer of the plate.
  • a support rod which preferably extends in the central axis of the diode or the diode body, and for connecting to the latter / latter contains a fixing plate for resting on the lens canopy.
  • a panel plate in the panel surface a plurality of recesses are arranged for / with light emitting diodes. It is up to the respective designer to select a particular pattern for the arrangement of the recesses.
  • a box-like shaped panel whose box wall contains several recesses for / with light emitting diodes.
  • Another inventive variation of a panel plate includes a plurality of groups of patterns each of a larger number of recesses for / with light-emitting diodes.
  • a panel plate with wave-like longitudinal section is also within the scope of the invention.
  • the positioning and connection technology (hermetic sealing) of the components on / with the plate can be done, for example, by friction welding, thermoplastic or duroplastic injection molding or other joining technologies.
  • Possible applications are in the field of architecture (eg media facades, interior and exterior lighting), transport (such as traffic control systems, road and tunnel lighting, train and ferry lighting), industry (including machine lighting, light barrier systems, curing systems), security technology (3D Light barrier systems) and display applications (signs, interactive signs, advertising space od. Like.).
  • Fig. 1 the top view of three after the
  • FIG. 2 shows the side view of a device according to FIG. 1 with this underrunning support plate
  • FIG. 3 shows a section through a multilayer printed circuit board with layer elements for light-emitting diodes arranged on its surface;
  • FIG. 4 shows the sectional side view of a multilayer plate with recess for receiving a light-emitting diode
  • Fig. 5 is a side view of a portion of another multilayer panel
  • FIG. 6 shows a sectional side view of a light-emitting diode as an insert element
  • FIG. 7 one of FIG. 6 corresponding
  • FIG. 10 the top view of the detail of FIG. 9; FIG.
  • FIG. 8 shows one of the illustrations in Fig. 8,
  • Fig. 12 an oblique view of a plate almost square plan as a blank
  • Fig. 13 four oblique views on production forms of light-emitting diodes equipped plates from the blank of Fig. 12;
  • Fig. 14 an oblique view of a three-dimensional plate box-like configuration
  • FIGS. 15 and 16 show two oblique views of two-dimensional plates of different shapes
  • FIG. 18 is an oblique view of a building with installed plates, which are created in accordance with FIG. 17;
  • FIG. Fig. 19 the front view of a building with a comparison with FIG 18 differently shaped plate;
  • Fig. 20 an enlarged section of
  • Fig. 1, 2 The sketches of Fig. 1, 2, the position of three light-emitting diodes 10 at center distances n of about 350 mm from each other on a strand 12 with two lines 14, 15 can be seen, the latter ends at both ends in connecting elements 16, l ⁇ a . These are located from the center of the nearest light-emitting diode 10 at a distance ni of 250 mm here.
  • the length a of the LEDs 10 is here 15.5 mm, their height i 7.5 mm.
  • the strand 12 is shown in Fig. 2 on a commercial support plate 17 of thickness h from two on both sides of a plastic plate 18 fixed light metal plates 19 launched.
  • a clarified in Fig. 3 PCB 20 of a thickness h of here, for example, 10 mm has two mutually parallel layers of light metal plates 22 made of aluminum or aluminum alloys each having a thickness hi of about 0.5 mm here, between which they a separating center layer 24 a Thickness h 2 from here about 0.2 mm from PE (polyethylene) is arranged.
  • Each of the aluminum plates 22 formed here from Al 99 is covered to the outside with another polymer layer as cover layer 26, the thickness h 3 of which measures approximately 4.4 mm in each case.
  • the length and the width of the circuit board 20, which are not designated in Fig. 3, amount to, for example, about 300 mm and 400 mm.
  • conductive layer webs for connecting components such as light emitting diodes, ie LED (light-emitting diodes). These are connected to the current-carrying aluminum layers 22 by lines (not visible in FIG. 3).
  • the plate 21 partly shown in FIG. 4 of four aluminum layers 22 and these each on both sides covering PE layers 24 or PE cover layers 26 serves, for example, for receiving the units of FIG. 3 and has for their LEDs 30 recesses 28 whose width di the diameter d of the LEDs 30 corresponds.
  • FIG. 7 shows that the depth ii of the recess 28 corresponds to a height i of the diode body 31 of the light-emitting diode 30 to be lowered into it and to be fixed in it.
  • the plate 21 of FIG. 5 offers three PE layers 24 and two PE cover layers 26, between which four aluminum layers 22 are stored isolated from each other. Not shown here are the blind hole-like recesses 28 for the diode body 31; For this purpose, reference is made in particular to FIGS. 7 to 9.
  • the diode body 31 of the light-emitting diode 30 of FIG. 6 is composed of four current-carrying aluminum layers 32 of thickness hi and four insulating PE layers 36 of thickness h 3 . Its lower edge 34 is determined by an aluminum layer 32 and its upper edge 35 by a PE layer 36.
  • a diffusing, UV-resistant lens 40 with quer4.000lieh to its edge 42 toward curved surface 39; whose diameter d 2 is greater than the length or the diameter d of the diode body 31, so that between this and that lens edge 42, a protruding Kragbau k is present.
  • Fig. 6 in the interior 33 of the diode body 31 oblique views of the lens 40 with six RGB LED 37 and a four-wire bus / driver IC 38 symbolically outlined.
  • the lens canopy 40 of the light emitting diode 30 is attached to a fixing plate 44 of a running in its central axis M support rod 46, thanks to which they can be easily inserted into the recess 28 of the plate 21 as shown in FIG.
  • the support rod 46 is already released from the light emitting diode 30, and the latter is surrounded in the region of the recess 28 by a sealing layer 48, which according to Fig. 9, 10 and between the surface 27 of the plate 21 and the projecting lower surface of the lens canopy 40 is provided. 8, 9 also make it clear that in the installed position, the layers 22 and 24, 26 of the plates 21 are aligned with the respective material corresponding layers 32 and 36 of the diode body 31.
  • a plate 21 a is sketched with a lower translucent cover layer 23, the latter being connected to the lower edge 34 of a diode body 31 a of a diode 30 a inserted into the corresponding recess 28 of the plate 21 a .
  • the latter shines through that cover layer 23.
  • FIG. 12 shows a tabular plate 50 of approximately square outline of length z, which, according to FIG. 13, has different patterns with light-emitting diodes 30b is fitted, for example in the form of an "F" or with four or seven parallel rows of light-emitting diodes 30 b .
  • the right in Fig. 13 plate 50 a is transformed into a U-shaped base plate in plan view, ie at her is a median strip partially It is provided with thirty four LEDs 30b.
  • Fig. 14 illustrates a designed as a box plate 52 with the inside of the box walls 54 arranged light-emitting diodes 30 b .
  • a plate 50 b is shown in Fig. 15, the longitudinal section S-shaped bent and equipped with fifty-four LEDs 30 b .
  • the plate 50 c rectangular plan view of FIG. 16 offers three fields 56, each with thirty-seven LEDs 30 b .
  • Fig. 17 illustrates a rectangular plate 50a with side lengths y, z.
  • a first step A twelve recesses 28a are introduced during a manufacturing process, in which then - step B - LEDs 30 b are inserted and so a mounting plate 50 e is formed.
  • a drainage string 58 is attached to the latter.
  • step D the plate 50 e according to the specifications of FIG. 15 longitudinally deformed S-shaped.
  • FIG. 18 a building 60 is symbolized on the facade 62 below the roof 64 plates 50 e are arranged; For the sake of clarity, only three of the printed circuit boards 50 e are sketched in this FIG. 18.
  • a plate 51 of a length e of 1150 mm and a width f of 850 mm is attached, the three hundred receiving apertures 70 square outline here about 15 mm side length for each one LED 30 c square Outline offers.
  • These are - as especially the Fig. 20 to take - arranged in a grid-like pattern in each case a distance c of 50 mm from each other.
  • the pattern field is provided at a distance q of 75 mm to the longitudinal edge 51 3 of the plate 51 and at a distance qi of 100 mm to its transverse edge 51 b .

Landscapes

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Abstract

Bei einem Mehrlagenverbund für Strom- und/oder Signalversorgung mit einer mehrschichtigen Platte (21) sowie an ihr angeordneten, an eine Stromführung angeschlossenen Licht emittierenden Dioden (30), enthält die mehrschichtige Platte (21) mehrere Schichten (22) aus Metall -- bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung -- die jeweils beidseits einer Mittelschicht (24) aus einem Kunststoff angeordnet sowie anderseits von einer weiteren Mittelschicht oder einer Decklage (26) aus entsprechendem Werkstoff überdeckt sind. Die jeweils in einer Ausnehmung (28) der Platte (21) angeordneten Dioden (30) sind über einen mehrere Schichten (32) aus Metall sowie zwischen diesen verlaufende Schichten (36) aus Kunststoff enthaltenden Diodenkörper (31) mit den stromleitenden Schichten (22) aus Metall der Platte verbunden. Es sind zumindest drei -- bevorzugt vier -- jeweils durch eine Schicht (24, 36) aus Kunststoff gegeneinander isolierte stromleitende Schichten (22, 32) vorgesehen.

Description

Vorrichtung mit einer Mehrschichtplatte sowie Licht emittierenden Dioden
Die Erfindung betrifft einen Mehrlagenverbund für Strom- und/oder Signalversorgung mit einer Platte sowie an ihr angeordneten, an eine Stromführung angeschlossenen, Licht emittierenden Dioden, wobei die Platte mehrere Schichten aufweist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Einen Mehrlagenverbund mit in einer Öffnung einer Sandwichplatte zu montierendem Adapter offenbart die EP 1 423 891 Bl. Diese Öffnung durchsetzt die Sandwichplatte, welch letztere eine mittlere Isolierschicht, eine obere leitende Schicht und eine untere leitende Schicht unter der Isolierschicht enthält. Der Adapter umfasst ein Gehäuse mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil, mit Führungslöchern in einem der Teile, Führungsstiften im anderen der Teile, die in die Führungs- löcher passen, und eine leitende Scheibe zwischen dem oberen und dem unteren Teil. Die leitende Scheibe weist ferner Führungslöcher auf, die den Durchgang der Führungsstifte zulassen und die leitende Scheibe in einer korrekten Position zwischen dem oberen und dem unteren Teil halten; die leitende Scheibe bietet mehrere nach außen sich erstreckende erste Stifte für die Herstellung einer stabilen elektrischen Verbindung mit der oberen leitenden Schicht und einen zweiten Stift an, der im unteren Teil angebracht ist und sich nach außen erstreckt, um eine elektrische Verbindung mit der unteren Schicht herzustellen. Der Adapter kann eine lichtemittierende Diode umfassen.
Der WO 2006/128 447 Al ist ein Metallgewebe mit Leuchten und eine Anordnung eines solchen Gewebes an einem Bauwerk zu entnehmen. Eine Leuchtenträgeraufnähme ist in das Gewebe integriert und ermöglicht es, einen Leuchtenträger ohne Disintegrierung der Leuchtenträgeraufnahme aus dem Gewebe zu entnehmen und wieder einzusetzen. Alternativ wird eine Leuchtenträgeraufnähme am Gewebe oder einem sonstigen Behang befestigt; an dieser kann dann der Leuchtenträger festgelegt werden. Bevorzugt gelangen Clipse zum Einsatz.
Aus der DE 40 39 034 Al ist es bekannt, dass üblichen Groß- Displays kostenbedingte Grenzen ihrer Größe und damit ihrer Auffälligkeit gesetzt sind. Dazu soll ein Groß-Display Abhilfe schaffen durch die Nutzung wenigstens eines Teils einer Gebäudefront mit regelmäßig angeordneten Fenstern bzw. Fenstergruppen, die als Bildpunkte verwendet werden, und im oder am Gebäude angebrachte, jedem Fenster bzw. Fenstergruppe zugeordnete Lichtquellen, die mittels einer Fernwirkeinrichtung selektiv geschaltet werden.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine -- insbesondere bei Bauwerken einsetzbare -- neue Display-Einheit zu schaffen als mehrlagiges Verbundprodukt zur Nutzung als Beleuchtungs- und/oder In- formationsvermittlungs- bzw. Sensorsystem.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Benennungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.
Die mehrschichtige Platte enthält erfindungsgemäß mehrere Schichten aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die jeweils beidseits einer Mittelschicht aus einem -- beispielsweise einem duroplastischen, insbesondere einem thermoplastischen -- Kunststoff angeordnet sowie anderseits von einer weiteren Mittelschicht bzw. einer Decklage aus entsprechend isolierendem Werkstoff überdeckt sind. Erfindungsgemäß soll die mehrschichtige Platte wenigstens eine -- bevorzugt mehrere -- Ausnehmungen enthalten, wobei in den Ausnehmungen der Platte jeweils eine Diode angeordnet ist. Diese Dioden sind über einen mehrere Schichten aus Metall sowie zwischen diesen verlaufenden Schichten aus beispielsweise thermoplastischem Kunststoff enthaltenden Diodenkörper mit den stromleitenden Metallschichten -- aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung -- verbunden .
In anderer Weise können die Dioden an oder über einer Oberfläche der mehrschichtigen Platte angeordnet sein, und die Steuerungsfunktionen sowie Strom- und Spannungsversorgung können durch zumindest eine leitende Schicht abgegriffen und entsprechend durch wenigstens eine andere Schicht abgeführt werden.
Durch einen mehrlagigen Sandwichaufbau -- bestehend aus mindestens drei, in idealer Weise vier elektrisch leitfähigen Schichten (etwa aus Metall, insbesondere Leichtmetall wie Aluminium) und dazwischen liegenden elektrisch isolierenden Schichten -- etwa aus den erwähnten Kunststoffen-- können Platten hergestellt werden, welche als Träger für elektronische Bauelemente -- z. B. integrierte Schaltungen (ICs), LEDs (light emitting diodes), Steckverbinder oder Sensoren - dienen, eingesetzt zu werden vermögen.
Typische Dicken der elektrisch leitfähigen Schichten reichen von 20 Nanometer für chemisch oder physikalisch abgeschiedene Schichten bis zu 200 um für Metallfolien. Als elektrisch leitende Schichten können auch elektrisch leitende Kunststoffschichten eingefügt werden. Elektrisch isolierende Schichten wie Schichten oder Folien aus Polyolefinen -- beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, Polyvenylchlorid, Polyamid etc. -- können eine Dicke von beispielsweise 7 bis 300 um und darüber (bis zu 1000 um) aufweisen. Die leitfähigen Schichten der Platte dienen als Bussystem und/oder SpannungsVersorgung. Hierdurch können beliebig gestaltbare großflächige Monitore oder Leuchtflächen hergestellt werden.
Bei einer besonderen Ausgestaltung sind auf einer freien Oberfläche einer Decklage einer Platte leitfähige Schichtbahnen zum Anschluss von Bauteilen wie Dioden vorgesehen; letztere werden auf jene Schichtbahnen aufgelegt .
Sind die Dioden jeweils innerhalb einer Ausnehmung angeordnet, müssen -- um den gewünschten Kontakt innerhalb der Platte zu gewährleisten -- die Schichten aus Metall des eingesetzten Diodenkörpers mit den Schichten aus Metall der Platte erfindungsgemäß querschnittlich fluchten. Zudem soll die Unterkante des eingesetzten Diodenkörpers einer durchgehenden Schicht aus Metall der Platte aufsitzen. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Diodenkörper von einem Linsendach überspannt ist, dessen Linsenrand den Diodenkörper seitlich überragt und dabei in Einbaustellung der benachbarten Decklage der Platte aufliegt. Auch ist es vorteilhaft, dass zur besseren Handhabung an das Linsendach außenseitig ein Tragstab angefügt ist, der bevorzugt in der Mittelachse der Diode bzw. des Diodenkörpers verläuft, sowie zum Verbinden mit letzterer/letzterem einen Fixierteller zur Auflage auf das Linsendach enthält.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands sitzt im übrigen die unterkante des eingesetzten Diodenkörpers einer durchgehenden transluzenten Schicht der Platte auf; hierdurch kann die Diode durch die Bodenschicht der Platte hindurch leuchten.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Tafelplatte, in deren Tafelfläche mehrere Ausnehmungen für/mit Leuchtdioden angeordnet sind. Es ist dem jeweiligen Gestalter überlassen, ein besonderes Muster für die Anordnung der Ausnehmungen auszuwählen . Bei einer schachtelartig geformten Tafelplatte enthält deren Schachtelwand mehrere Ausnehmungen für/mit Leuchtdioden. Eine andere erfinderische Variation einer Tafelplatte enthält mehrere Gruppen von Mustern aus jeweils einer größeren Zahl von Ausnehmungen für/mit Leuchtdioden. Auch liegt im Rahmen der Erfindung eine Tafelplatte mit wellenartigem Längsschnitt.
Von besonderer Bedeutung, ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Tafelplatten an Wandflächen; auch hier sind unterschiedliche Muster erfasst.
Weiterhin ist eine Ankoppelung mittels Stecker sowie die Aufnahme von Sensoren möglich. Die Positionierung und Verbindungstechnik (hermetische Versiegelung) der Bauteile auf/mit der Platte kann u. a. beispielsweise durch Reibschweißen, thermoplastischen oder duroplastischen Spitzguss oder andere Fügetechnologien erfolgen. Mögliche Anwendungen liegen im Bereich der Architektur (z. B. Medienfassaden, Innen- und Außenbeleuchtung) , Transport (etwa Verkehrsleitsysteme, Straßen- und Tunnelbeleuchtung, Zug- und Fährenbeleuchtung), Industrie (u. a. Maschinenbeleuchtung, Lichtschrankensysteme, HärtungsSysteme) , Sicherheitstechnik (3D-Lichtschrankensysteme) und Displayanwendungen (Schilder, interaktive Schilder, Werbeflächen od . dgl . ) .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1: die Draufsicht auf drei nach dem
Stande der Technik in einer Leitung angeordnete Leuchtdioden;
Fig. 2: die Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit diese untergreifender Tragplatte;
Fig. 3: einen Schnitt durch eine mehrlagige Leiterplatte mit auf ihrer Oberfläche angeordneten Schichtelementen für Leuchtdioden;
Fig. 4: die geschnittene Seitenansicht einer mehrlagigen Platte mit Aus- nehmung zur Aufnahme einer Leuchtdiode;
Fig. 5: eine Seitenansicht eines Abschnitts einer anderen mehrlagigen Platte;
Fig. 6: eine geschnittene Seitenansicht einer Leuchtdiode als Einsatzelement;
Fig. 7: eine der Fig. 6 entsprechende
Seitenansicht einer Leuchtdiode mit zugeordneter Platte; Fig. 8, 9: zwei unterschiedliche Positionen der in Fig. 7 skizzierten Leuchtdiode nach ihrem Einsatz in die Platte;
Fig. 10: die Draufsicht auf den Ausschnitt der Fig. 9;
Fig. 11: eine den Darstellungen in Fig. 8,
9 entsprechende Wiedergabe einer anders gestalteten Platte;
Fig. 12: eine Schrägsicht auf eine Platte nahezu quadratischen Grundrisses als Rohling;
Fig. 13: vier Schrägsichten auf Herstellungsformen von mit Leuchtdioden bestückten Platten aus dem Rohling der Fig. 12;
Fig. 14: eine Schrägsicht auf eine dreidimensionale Platte schachtelartiger Ausgestaltung;
Fig. 15 und 16: zwei Schrägsichten auf zweidimensionale Platten unterschiedlicher Formgebung;
Fig. 17: eine Skizze zum Vorgang der Herstellung einer Platte in fünf Schritten;
Fig. 18: eine Schrägsicht auf ein Gebäude mit installierten Platten, die gemäß Fig. 17 erstellt sind; Fig. 19: die Frontansicht eines Gebäudes mit einer gegenüber Fig. 18 anders gestalteten Platte;
Fig. 20: einen vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 19.
Den Skizzen der Fig. 1, 2 ist die Lage dreier Leuchtdioden 10 in mittigen Abständen n von etwa 350 mm von einander an einem Strang 12 mit zwei Leitungen 14, 15 zu entnehmen, welch letztere beidends in Anschlusselementen 16, lβa enden. Diese sind vom Zentrum der nächstliegenden Leuchtdiode 10 in einem Abstand ni von hier 250 mm entfernt. Die Länge a der Leuchtdioden 10 beträgt hier 15,5 mm, ihre Höhe i 7,5 mm.
Der Strang 12 ist gemäß Fig. 2 auf eine handelsübliche Tragplatte 17 der Dicke h aus zwei beidseits einer Kunststoffplatte 18 festgelegten Leichtmetallplatten 19 aufgelegt.
Eine in Fig. 3 verdeutlichte Leiterplatte 20 einer Dicke h von hier beispielsweise 10 mm weist zwei zueinander parallele Schichten von Leichtmetallplatten 22 aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen jeweils einer Dicke hi von hier etwa 0,5 mm auf, zwischen denen eine sie trennende Mittellage 24 einer Dicke h2 von hier etwa 0,2 mm aus PE (PoIy- ethylen) angeordnet ist. Jede der hier aus Al 99 geformten Aluminiumplatten 22 ist nach außen hin mit einer weiteren Polymerschicht als Decklage 26 überdeckt, deren Dicke h3 jeweils etwa 4,4 mm misst. Die Länge und die Breite der Leiterplatte 20, welche in Fig. 3 nicht bezeichnet sind, belaufen sich auf beispielsweise etwa 300 mm bzw. 400 mm.
Auf der freien Oberfläche 27 der Decklage 26 sind bei 29 leitfähige Schichtbahnen zum Anschluss von Bauteilen wie Leuchtdioden zu erkennen, also LED (light-emitting diodes) . Diese sind durch -- in Fig. 3 nicht erkennbare -- Leitungen mit den stromführenden Aluminiumschichten 22 verbunden.
Die Vorteile einer solchen Leiterplatte 20 gegenüber einer zweilagigen Leiterplatte sind vor allem:
• geringe Abstrahlung durch Signalleitungen (Schleifenfläche Hin-/Rückleiter) ;
• geringe Abstrahlung durch Versorgungssystem;
• geringe Common-Mode-Ströme.
Die Nachteile einer vierlagigen Leiterplatte 20 gegenüber sechs Lagen oder mehr sind:
• höhere Abstrahlung durch Signalleitungen (dickes Dielektrikum) ;
• höhere Kopplung zwischen Signalleitungen (dickes Dielektrikum) ;
• höhere Kopplung zwischen Signalleitungen und VCC bei X-Y-Design.
Die in Fig. 4 teilweise gezeigte Platte 21 aus vier Aluminiumschichten 22 und diese jeweils beidseits abdeckenden PE-Schichten 24 oder PE-Decklagen 26 dient beispielsweise zur Aufnahme der Einheiten aus Fig. 3 und weist für deren Leuchtdioden 30 Ausnehmungen 28 auf, deren Breite di dem Durchmesser d der Leuchtdioden 30 entspricht. Dazu zeigt Fig. 7, dass die Tiefe ii der Ausnehmung 28 einer Höhe i der in sie einzusenkenden und in ihr festzulegenden Diodenkörper 31 der Leuchtdiode 30 entspricht .
Die Platte 21 der Fig. 5 bietet drei PE-Schichten 24 und zwei PE-Deckschichten 26 an, zwischen denen vier Aluminiumschichten 22 gegeneinander isoliert lagern. Nicht dargestellt sind hier die sacklochartigen Ausnehmungen 28 für die Diodenkörper 31; hierzu sei insbesondere auf Fig. 7 bis 9 hingewiesen. Der Diodenkörper 31 der Leuchtdiode 30 der Fig. 6 setzt sich aus vier stromführenden Aluminiumschichten 32 der Dicke hi sowie vier isolierenden PE-Schichten 36 der Dicke h3 zusammen. Seine Unterkante 34 wird von einer Aluminiumschicht 32 und seine Oberkante 35 von einer PE- Schicht 36 bestimmt. Letzterer sitzt eine diffundierende, UV-resistente Linse 40 mit querschnittlieh zu ihrem Rand 42 hin gekrümmter Oberfläche 39 auf; deren Durchmesser d2 ist größer als die Länge bzw. der Durchmesser d des Diodenkörpers 31, so dass zwischen diesem und jenem Linsenrand 42 ein überstehendes Kragmaß k vorhanden ist. Zudem sind in Fig. 6 im Innenraum 33 des Diodenkörpers 31 Schrägsichten auf die Linse 40 mit sechs RGB LED 37 sowie auf ein Vierdraht-Bus/Driver IC 38 symbolisch skizziert.
In Fig. 7 ist das Linsendach 40 der Leuchtdiode 30 an einen Fixierteller 44 eines in ihrer Mittelachse M verlaufenden Tragstabes 46 angefügt, dank dessen sie gemäß Fig. 8 leichter in die Ausnehmung 28 der Platte 21 eingeschoben werden kann. In Fig. 9 ist der Tragstab 46 von der Leuchtdiode 30 bereits gelöst, und letztere ist im Bereich der Ausnehmung 28 von einer SiegelSchicht 48 umgeben, die gemäß Fig. 9, 10 auch zwischen der Oberfläche 27 der Platte 21 und der abkragenden Unterfläche des Linsendaches 40 vorgesehen ist. Die Fig. 8, 9 machen zudem deutlich, dass in Einbaustellung die Schichten 22 bzw. 24, 26 der Platten 21 mit den jeweils werkstoffmäßig entsprechenden Schichten 32 bzw. 36 des Diodenkörpers 31 fluchten.
In Fig. 11 ist eine Platte 21a mit einer unteren trans- luzenten Deckschicht 23 skizziert, wobei letztere an die Unterkante 34 eines in die entsprechende Ausnehmung 28 der Platte 21a eingesetzten Diodenkörpers 31a einer Diode 30a anschließt. Letztere leuchtet durch jene Deckschicht 23 hindurch .
Der Fig. 12 ist eine tafelförmige Platte 50 etwa quadratischen Umrisses der Länge z zu entnehmen, welche gemäß Fig. 13 mit Leuchtdioden 30b unterschiedlichen Mustern bestückt ist, beispielsweise in Form eines „F" oder mit vier bzw. sieben parallelen Reihen von Leuchtdioden 30b. Die in Fig. 13 rechte Platte 50a ist zu einer in Draufsicht U-förmigen Basisplatte umgestaltet, d. h. bei ihr ist ein Mittelstreifen teilweise entfernt worden. Sie ist mit vierunddreißig Leuchtdioden 30b versehen.
Fig. 14 verdeutlicht eine als Schachtel gestaltete Platte 52 mit innenseitig an den Schachtelwänden 54 angeordneten Leuchtdioden 30b. Neben dieser Schachtel 52 ist in Fig. 15 eine Platte 50b dargestellt, deren Längsschnitt S-förmig gebogen und die mit vierundfünfzig Leuchtdioden 30b ausgestattet ist.
Die Platte 50c rechteckigen Grundrisses der Fig. 16 bietet drei Felder 56 mit jeweils siebenunddreißig Leuchtdioden 30b an.
Fig. 17 verdeutlicht eine rechteckige Platte 50a mit Seitenlängen y, z. In einem ersten Schritt A werden während eines Herstellungsvorganges zwölf Ausnehmungen 28a eingebracht, in die dann -- Schritt B -- Leuchtdioden 30b eingefügt werden und so eine Einbauplatte 50e entsteht. In einem Schritt C wird an letzterer ein Abflussstrang 58 angebracht. Dann wird — Schritt D -- die Platte 50e entsprechend den Vorgaben nach Fig. 15 längsschnittlich S- förmig verformt .
In Fig. 18 ist ein Gebäude 60 symbolisiert, an dessen Fassade 62 unterhalb des Daches 64 Platten 50e angeordnet sind; der besseren Übersicht halber sind in dieser Fig. 18 nur drei der Leiterplatten 50e skizziert.
An der Fassade 62 des Gebäudes 60a der Fig. 19 ist eine Platte 51 einer Länge e von 1150 mm sowie einer Breite f von 850 mm angebracht, die dreihundert Aufnahmedurchbrüche 70 quadratischen Umrisses von hier etwa 15 mm Seitenlänge für jeweils eine Leuchtdiode 30c quadratischen Umrisses anbietet. Diese sind -- wie vor allem der Fig. 20 zu entnehmen -- in einem gitterartigen Muster in jeweils einem Abstand c von 50 mm zueinander angeordnet. Zudem ist das Musterfeld in einem Abstand q von 75 mm zur Längskante 513 der Platte 51 sowie in einem Abstand qi von 100 mm zu deren Querkante 51b vorgesehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mehrlagenverbund für Strom- und/oder Signalversorgung mit einer Platte sowie an ihr angeordneten, an eine Stromführung angeschlossenen Licht emittierenden Dioden, wobei die Platte mehrere Schichten aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mehrschichtige Platte (21, 21a, 50, 50a bis
50e, 51, 52) mehrere Schichten (22) aus Metall, bevorzugt Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, enthält, die jeweils beidseits einer Mittelschicht
(24) aus einem Kunststoff angeordnet sowie anderseits von einer weiteren Mittelschicht oder einer Decklage
(26) aus entsprechendem Werkstoff überdeckt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in einer Ausnehmung (28, 28a) der Platte (21, 21a, 50, 50a bis 50e, 51, 52) angeordneten Dioden (30, 30a, 30b, 30c) über einen mehrere Schichten (32) aus Metall sowie zwischen diesen verlaufende Schichten (36) aus Kunststoff enthaltenden Diodenkörper (31, 31a) mit den stromleitenden Schichten (22) aus Metall der Platte verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei, bevorzugt vier, jeweils durch eine Schicht (24, 36) aus Kunststoff gegeneinander isolierte stromleitende Schichten (22, 32) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (24, 36) aus thermoplastischem Kunststoff geformt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer freien Oberfläche (27) einer Decklage (26) leitfähige Schichtbahnen (29) zum Anschluss von Bauteilen wie Dioden (30) vorgesehen sind (Fig. 3) .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (32) aus Metall des eingesetzten Diodenkörpers (31, 31a) mit den Schichten (22) aus Metall der Platte (21, 21a, 50, 50a bis 50e, 51, 52) fluchten.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (34) des eingesetzten Diodenkörpers (31) einer durchgehenden Schicht (22) aus Metall der Platte (21, 50, 50a bis 50e, 51) aufsitzt (Fig. 8).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (34) des eingesetzten Diodenkörpers (31a) einer durchgehenden transluzenten Schicht (23) der Platte (21a) aufsitzt (Fig. 12) .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Diodenkörper (31, 31a) von einem Linsendach (40) überspannt ist, dessen Linsenrand (42) den Diodenkörper seitlich überragt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenrand (42) der benachbarten Decklage (26) aufliegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an das Linsendach (40) außenseitig ein Tragstab (46) angefügt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragstab (46) in der Mittelachse (M) der Diode (30) bzw. des Diodenkörpers (31) verläuft.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragstab (46) einen Fixierteller (44) zur Auflage auf das Linsendach (40) enthält.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
13, gekennzeichnet durch eine Tafelplatte (50, 50a bis 50e, 51, 52), in deren Tafelfläche mehrere Ausnehmungen (28, 28a) für/mit Leuchtdioden (30, 30a bis 30c) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafelplatte (52) schachtelartig geformt ist sowie ihre Schachtelwand (54) mehrere Ausnehmungen (28, 28a) für/mit Leuchtdioden (30b) enthält (Fig. 14) .
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafelplatte (50c) mehrere Gruppen (56) von Mustern aus jeweils mehreren Ausnehmungen (28, 28a) für/mit Leuchtdioden (30b) enthält (Fig. 16) .
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen wellenartigen Längsschnitt der Tafelplatte (50b, 50e) .
18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tafelplatte (50e, 51) an einer Wandfläche (62) festgelegt ist.
19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres der Beschreibung und/oder der Zeichnung entnehmbares Merkmal .
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