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WO2011003713A1 - Leuchtvorrichtung mit einer flexiblen leiterplatte - Google Patents

Leuchtvorrichtung mit einer flexiblen leiterplatte Download PDF

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Publication number
WO2011003713A1
WO2011003713A1 PCT/EP2010/058488 EP2010058488W WO2011003713A1 WO 2011003713 A1 WO2011003713 A1 WO 2011003713A1 EP 2010058488 W EP2010058488 W EP 2010058488W WO 2011003713 A1 WO2011003713 A1 WO 2011003713A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adhesive element
light source
semiconductor light
lighting device
potting compound
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/058488
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Preuschl
Steffen Strauss
Florian Zeus
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung filed Critical Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority to CN201080030915.7A priority Critical patent/CN102483204B/zh
Priority to US13/383,154 priority patent/US8502262B2/en
Priority to EP10723613.5A priority patent/EP2452116B1/de
Publication of WO2011003713A1 publication Critical patent/WO2011003713A1/de

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    • 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
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/284—Applying non-metallic protective coatings for encapsulating mounted components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F21S4/22—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports flexible or deformable, e.g. into a curved shape
    • 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
    • H05K1/189—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components characterised by the use of a flexible or folded printed circuit
    • 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
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • 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
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
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    • H05K2201/2072—Anchoring, i.e. one structure gripping into another

Definitions

  • the invention relates to a lighting device with at least one flexible printed circuit board and a method for producing such a lighting device.
  • the lighting device has at least one flexible printed circuit board ('Flexband'), which is equipped with at least one semiconductor light source, wherein at least one populated Side of the circuit board is covered with a potting material which exposes at least one emitting surface of the semiconductor light source, and wherein the semiconductor light source is at least partially covered by an adhesive element, wherein the adhesive element (i) partially protrudes from the potting compound, (ii) laterally enclosed by the potting compound and (iii) has better adhesion with the potting compound than the semiconductor light source.
  • a possible equipped Flexband can be a Flexband of the LINEARLight series of the company OSRAM.
  • the type of semiconductor light source is basically not limited, but as an emitter, an LED or a laser diode is preferred.
  • the semiconductor light source may include one or more semiconductor emitters.
  • the semiconductor emitter or semiconductors may be mounted on a carrier on which other electronic components such as resistors, capacitors, logic devices, etc. may be mounted.
  • the semiconductor emitters can, for example, be applied to the printed circuit board by means of conventional soldering methods.
  • the semiconductor emitters can also be connected to a substrate by chip-level connection types, such as bonding (wire bonding, flip-chip bonding), etc. (“submount”), e.g. B. by equipping a substrate made of AlN with LED chips.
  • one or more submounts may be mounted on a circuit board.
  • the semiconductor emitters can at least partially also have a different jet color, z. Red (R), green (G), blue (B), amber (A) and / or white (W).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • A amber
  • W white
  • a beam color of the light source can be tuned, and it can be set any color point.
  • semiconductor emitters it may be preferable for semiconductor emitters to differ Licher jet color can produce a white mixed light.
  • z. B. based on InGaN or AlInGaP organic LEDs (OLEDs) are generally used. Also z. B. diode lasers are used.
  • the adhesive element protrudes from the potting compound means that it lies partially below a surface of the potting compound and consequently is embedded in the potting compound with this part and partially lies above the surface of the potting compound.
  • the part lying below the surface of the potting compound is thus surrounded by the potting compound, at least laterally. Since the adhesive element at least partially covers the semiconductor light source, the semiconductor light source can thus lie below the surface of the potting compound; In other words, the potting compound can thus extend beyond the semiconductor light source.
  • the adhesive element has better adhesion with the potting compound than the semiconductor light source, cracking at the interface between potting compound and adhesive element can be suppressed compared to the adhesion between potting compound and luminescent element, whereby a more reliable IP protection can be maintained even with stronger bends , and without the potting compound impairing the luminous efficiency.
  • the adhesive element may advantageously completely cover an upper side of the respective semiconductor light source. As a result, a particularly small deformation of the adhesive element under a bending load is achieved.
  • the adhesive element can be configured for guiding light. It is then also very easy to handle.
  • an adhesive layer which does not completely cover the upper side of the respective semiconductor light source may also be provided.
  • element can be used advantageously, for. B. an annular adhesive element.
  • Such an adhesive element has the advantage that it can surround the luminous surface of the semiconductor luminous element on the outside and the luminous surface is exposed, so that there is further improved adhesion to the surface of the potting compound only between the adhesive element and the potting compound, but at the same time no absorption of light by a semiconductor light source covering material takes place.
  • the adhesive element may advantageously have a side projection covered by the potting compound. This improves the adhesion with the potting compound due to a larger common interface. In addition, handling of the adhesive element is facilitated.
  • the adhesive element can advantageously at least partially cover the respective semiconductor light source laterally relative to the potting compound. As a result, adhesion in depth regions can be further improved and thus make crack propagation into the depth along the interface of the potting compound more difficult if surface cracks already exist.
  • a wall thickness of a region of the adhesive element which laterally covers the respective semiconductor light source can be for the most part 0.2 mm to 1 mm.
  • the adhesive element may be particularly advantageous for preventing crack propagation up to the printed circuit board when the adhesive element completely covers the respective semiconductor light source laterally.
  • the semiconductor light source can also be protected against the liquid potting material during potting, in particular if the potting material is a hotmelt adhesive.
  • the adhesive element has a circumferential, upwardly bent projection or collar ('collar collar'). A crack tip can then be stopped by means of the collar, so that a lifting of the potting compound from the conductor can be severely hampered. In addition, there is a good positive connection between the adhesive element and the potting compound.
  • this collar may advantageously be present at a lower edge of the adhesive element for easy production.
  • the adhesive element has an optical element, in particular lens, which is optically connected downstream of the semiconductor light source.
  • the optical element can, for. B. for beam guidance or protection (protective lens, cover lens) serve.
  • the optical element can cover the light emission surface (s) of the semiconductor light source.
  • the optical element may advantageously be an integral or integral part of the adhesive element.
  • the adhesive element or, as part of it, the optical element can be connected to the semiconductor light source by means of an index-matching material, since such a Fresnel reflection at the surface of the optical element can be reduced.
  • a material of the adhesive element or as part thereof of the optical element may comprise macrolone, silicone and / or glass.
  • Makrolon is the brand name for a developed by Bayer AG, Germany, polycarbonate, which is transparent (coloration is possible), has a very high breaking strength, is very light and also has a high degree of dimensional stability even at high temperatures. Material combinations are also possible z.
  • the material of the adhesive element or of the optical element has a lower light absorption than the potting compound.
  • the potting compound may comprise a hot-melt adhesive (also called hot-melt adhesive or hot-melt), in particular completely made thereof, since this allows a particularly simple and inexpensive production to be achieved.
  • a hot-melt adhesive also called hot-melt adhesive or hot-melt
  • the method is for producing a lighting device and comprises at least the following steps: compressing at least one adhesive element with a respective semiconductor light source mounted on the printed circuit board; and casting the printed circuit board and the at least one adhesive element.
  • Section of a lighting device according to a first embodiment 2 shows a sectional side view of a detail of a lighting device according to a second embodiment
  • 3 shows a plan view of a tool for producing a
  • FIG. 1 shows a sectional side view of a lighting device 1 according to a first embodiment in the area of a semiconductor light source in the form of a light emitting diode 2.
  • the light emitting diode 2 is on the underside on a ribbon-shaped flexible printed circuit board ('Flexband') 3 attached and radiates mainly upwards (along the z-axis).
  • the flex band 3 is fitted on one side and has a base layer 4 made of a flexible insulating circuit board material, for. B. polyimide.
  • the flex strip 3 is covered for electrical wiring of the light emitting diode 2 and possibly other electronic components on its underside with a wiring layer 5 in the form of a copper cladding.
  • An upper side 6 of the light-emitting diode 2, which also has the luminous surface, is completely and extensively covered by an adhesive element 7.
  • the adhesive element 7 projects laterally circumferentially (in a direction perpendicular to the z-axis
  • the adhesive element 7 has a lenticular part or an integral lens 8 as well as a circumferential collar-shaped part or collar 9.
  • the populated side of the flexible strip 3 is so by means of a potting compound 10 in the form of a hot melt adhesive ('hotmelt') potted that the LED 2 and a (lower) part 11 of the adhesive element 7 are embedded in the potting compound 10.
  • a free surface 12 of the potting compound 10 is higher than the upper surface 6 of the light emitting diode and higher than an embedded part 11 of the adhesive element 7. Consequently, an (upper) part 13 of the adhesive element 7 protrudes from the potting compound 10.
  • the lens 8 is from the surface 6 of the light emitting diode 2 upwardly exiting light under negligible Light absorption in the adhesive element 7 by means of the lenticular portion 8 of the adhesive element 7 is guided substantially in the upper part 13 of the adhesive element 7 and from there to the outside.
  • the collar 9 By means of the collar 9, first, a comparatively large interface or contact surface between the adhesive element 7 and the potting compound 10 is created, which improves adhesion. Secondly, a detachment or lifting of the adhesive element 7 from the light-emitting diode 2 is prevented by the potting compound located above the collar.
  • the adhesive element 7 is connected to ensure a planar connection with the light emitting diode 2 via a layer of immersion material (o. Fig.).
  • the adhesive element 7 is now executed bell-shaped, ie, that it widens from top to bottom to the flex band 3 and the light emitting diode 2 completely covers the top and side and thus completely shields from the potting compound 10. This firstly a particularly strong adhesion and thus suppression of cracking is achieved, and secondly, a thermal load the light emitting diode 2 are reduced during a hot spillage.
  • the adhesive element 7 in turn has a lenticular part 8, which emits the radiated from an upper side of the LED 2 light without or without substantial passage through the potting compound 10 to the outside.
  • the adhesive element 7 has at its lower edge an upwardly turned collar 16, which rests on the flex belt 3. First, by means of the collar 16, a crack propagation along the interface between the adhesive element 7 and the potting compound 10 can be stopped before reaching the flexible band 3, and secondly, a good positive connection of the connection between the adhesive element 7 and the potting compound 10 can be achieved.
  • the adhesive element 7 is designed as a one-piece glass body.
  • the lens 8 may be made of the same material as the rest of the adhesive element 7, the adhesive element 7 thus consist in particular of a single material or composite material or consist as a volume of a different material volume from the rest of the adhesive element 7, the adhesive element 7 thus in particular of different material components consist.
  • a wall thickness d of the adhesive element 7 at the side of the light-emitting diode 2 in a different region from the collar 16 is in this case 0.2 mm to 1 mm.
  • 3 shows a plan view of a tool 17 for producing a lighting device, explained here by way of example with reference to the lighting device of FIG.
  • the tool 17 has a groove 18 for inserting the light strip 3.
  • recesses 19 are introduced, in which the adhesive element 7 can be inserted with that (upper) part, which is to protrude beyond the potting compound.
  • a flexible band 3 equipped with LEDs 2 is placed upside down, ie, with the side equipped with the LEDs 2 pointing in the direction of the workpiece 17, inserted into the channel 18 such that the LEDs 2 come to rest on the adhesive element 7.
  • the warm hot-melt adhesive is conducted via Anspritzdome 20 to the channel 18, as indicated by the arrow.
  • the lighting device is separated from the tool 17.
  • the adhesive elements can also be placed directly on the folded Flexband, which has the advantage that the Flexband 3 need not be reversed.
  • printed circuit boards equipped with light sources on both sides can also be further processed to illuminate lighting devices on both sides.

Landscapes

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Abstract

Die Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens eine flexible Leiterplatte (3) auf, die mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (2) bestückt ist, wobei mindestens eine bestückte Seite der Leiterplatte (3) mit einem Vergussmaterial (10) belegt ist, welches zumindest eine Abstrahlfläche der Halbleiterlichtquelle (2) freilässt, und wobei die Halbleiterlichtquelle (2) zumindest teilweise von einem Haftelement (7) oberseitig abgedeckt ist, wobei das Haftelement (7) aus der Vergussmasse (10) ragt, von der Vergussmasse (10) haftend seitlich umgeben ist und eine bessere Haftung mit der Vergussmasse (10) aufweist als die Halbleiterlichtquelle (2).

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung mit einer flexiblen Leiterplatte Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit mindestens einer flexiblen Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leuchtvorrichtung.
Es sind mit Leuchtdioden bestückte flexible Leiterplatten ( ' Flexbänder ' ) bekannt, die zum IP-Schutz vollständig mit Vergussmasse umspritzt worden sind. Jedoch geht dabei aufgrund von signifikanten Lichtverlusten in der Vergussmasse Strahlungseffizienz verloren. Um die Strahlungseffizienz nicht zu verschlechtern, ist es als Alternative bekannt, dass die Vergussmasse die Oberkante der LED(s) nicht überragt und die LED(S) somit mit ihrer typischen obenliegenden Leuchtfläche nicht mehr von der Vergussmasse bedeckt ist bzw. sind. Bei dieser Alternative besteht dafür die Gefahr, dass sich bei einer Biegung Risse zwischen der Vergussmasse und der Ge- häuseseite der LED bilden, welche zu Undichtigkeiten und einem Eindringen von Feuchtigkeit, Staub usw. in das Flexband führen können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leucht- Vorrichtung mit eine flexiblen Leiterplatte bereitzustellen, welche bei hohem IP-Schutz (hohe IP-Schutzklasse) keine wesentliche Verminderung der Strahlungseffizienz aufweist.
Diese Aufgabe wird mittels einer Leuchtvorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung nach dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar . Die Leuchtvorrichtung weist mindestens eine flexible Leiterplatte ('Flexband') auf, die mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückt ist, wobei mindestens eine bestückte Seite der Leiterplatte mit einem Vergussmaterial belegt ist, welches zumindest eine Abstrahlfläche der Halbleiterlichtquelle freilässt, und wobei die Halbleiterlichtquelle zumindest teilweise von einem Haftelement abgedeckt ist, wobei das Haftelement (i) teilweise aus der Vergussmasse ragt, (ii) von der Vergussmasse haftend seitlich umgeben ist und (iii) eine bessere Haftung mit der Vergussmasse aufweist als die Halbleiterlichtquelle . Ein mögliches bestücktes Flexband kann ein Flexband der LI- NEARLight-Reihe der Fa. OSRAM sein.
Die Art der Halbleiter-Lichtquelle ist grundsätzlich nicht beschränkt, jedoch wird als Emitter eine LED oder eine Laser- diode bevorzugt. Die Halbleiter-Lichtquelle kann ein oder mehrere Halbleiter-Emitter aufweisen. Der oder die Halbleiter-Emitter können auf einem Träger aufgebracht sein, auf dem auf weitere elektronische Bausteine wie Widerstände, Kondensatoren, Logikbausteine usw. montiert sein können. Die HaIb- leiter-Emitter können beispielsweise mittels herkömmlicher Lötverfahren auf der Leiterplatte aufgebracht sein. Die Halbleiter-Emitter können aber auch durch Chip-Level- Verbindungsarten, wie Bonden (Drahtbonden, Flip-Chip-Bonden) usw. mit einem Substrat verbunden sein ( "Submount") , z. B. durch Bestückung eines Substrats aus AlN mit LED-Chips. Auch können ein oder mehrere Submounts auf einer Leiterplatte montiert sein.
Bei Vorliegen mehrerer Halbleiter-Emitter können diese in der gleichen Farbe strahlen, z. B. weiß, was eine einfache Skalierbarkeit der Helligkeit ermöglicht. Die Halbleiter-Emitter können aber zumindest teilweise auch eine unterschiedliche Strahlfarbe aufweisen, z. B. rot (R), grün (G), blau (B) , bernstein (A) und / oder weiß (W) . Dadurch kann ggf. eine Strahlfarbe der Lichtquelle durchgestimmt werden, und es kann ein beliebiger Farbpunkt eingestellt werden. Insbesondere kann es bevorzugt sein, wenn Halbleiter-Emitter unterschied- licher Strahlfarbe ein weißes Mischlicht erzeugen können. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs) einsetzbar. Auch können z. B. Diodenlaser verwendet werden.
Dass das Haftelement aus der Vergussmasse ragt, bedeutet, dass es teilweise unterhalb einer Oberfläche der Vergussmasse liegt und folglich mit diesem Teil in die Vergussmasse einge- bettet ist und teilweise oberhalb der Oberfläche der Vergussmasse liegt. Der unterhalb der Oberfläche der Vergussmasse liegende Teil ist somit von der Vergussmasse umgeben, und zwar zumindest seitlich. Da das Haftelement die Halbleiterlichtquelle zumindest teilweise überdeckt, kann die Halblei- terlichtquelle also unterhalb der Oberfläche der Vergussmasse liegen; kann die Vergussmasse in anderen Worten also nach o- ben über die Halbleiterlichtquelle reichen.
Dadurch, dass das Haftelement eine bessere Haftung mit der Vergussmasse aufweist als die Halbleiterlichtquelle, kann eine Rissbildung an der Grenzfläche zwischen Vergussmasse und Haftelement im Vergleich zur Haftung zwischen Vergussmasse und Leuchtelement unterdrückt werden, wodurch ein zuverlässigerer IP-Schutz auch bei stärkeren Biegungen aufrechterhalten werden kann, und zwar ohne dass die Vergussmasse die Leuchteffizienz beeinträchtigt.
Das Haftelement kann vorteilhafterweise eine Oberseite der jeweiligen Halbleiterlichtquelle vollständig überdecken. Da- durch wird eine besonders geringe Verformung des Haftelements unter einer Biegebeanspruchung erreicht. Zudem kann, wie weiter unter ausgeführt, das Haftelement zur Lichtführung ausgestaltet werden. Es ist dann ferner besonders einfach handhabbar .
Jedoch kann alternativ auch ein die Oberseite der jeweiligen Halbleiterlichtquelle nicht vollständig überdeckendes Haft- element vorteilhaft verwendet werden, z. B. ein ringförmiges Haftelement. Ein solches Haftelement besitzt den Vorteil, dass es die Leuchtfläche des Halbleiterleuchtelements außenseitig umgeben kann und die Leuchtfläche dabei freiliegt, so dass weiterhin eine verbesserte Haftung an der Oberfläche der Vergussmasse nur zwischen dem Haftelement und der Vergussmasse vorliegt, aber gleichzeitig keine Lichtabsorption durch ein die Halbleiterlichtquelle abdeckendes Material stattfindet.
Das Haftelement kann vorteilhafterweise einen von der Vergussmasse bedeckten seitlichen Vorsprung aufweisen. Dadurch wird die Haftung mit der Vergussmasse aufgrund einer größeren gemeinsamen Grenzfläche verbessert. Zudem wird eine Handha- bung des Haftelements erleichtert.
Das Haftelement kann vorteilhafterweise die jeweilige Halbleiterlichtquelle seitlich zumindest teilweise gegenüber der Vergussmasse abdecken. Dadurch kann ein Haftung in Tiefenbe- reichen weiter verbessert werden und so eine Rissausbreitung in die Tiefe entlang der Grenzfläche der Vergussmasse bei bereits vorliegenden Oberflächenrissen erschweren.
Vorteilhafterweise kann eine Wanddicke eines die jeweilige Halbleiterlichtquelle seitlich abdeckenden Bereichs des Haftelements größtenteils 0,2 mm bis 1 mm betragen.
Es kann zur Verhinderung einer Rissausbreitung bis zur Leiterplatte besonders vorteilhaft sein, wenn das Haftelement die jeweilige Halbleiterlichtquelle seitlich vollständig abdeckt. Ferner kann dadurch die Halbleiterlichtquelle auch während des Vergießens gegen das flüssige Vergussmaterial geschützt werden, insbesondere, falls das Vergussmaterial ein Schmelzklebstoff ist.
Zum Stoppen einer Rissausbreitung in die Tiefe entlang der Grenzfläche zwischen Haftelement und Vergussmasse kann es be- sonders vorteilhaft sein, wenn das Haftelement einen umlaufenden, nach oben gebogenen Vorsprung oder Kragen ('Hutkragen') aufweist. Eine Rissspitze kann dann mittels des Kragens gestoppt werden, so dass ein Abheben der Vergussmasse von der Leiterbahn stark behindert werden kann. Zudem ergibt sich eine gute formschlüssige Verbindung zwischen dem Haftelement und der Vergussmasse.
Dabei kann dieser Kragen zur einfachen Herstellung vorteil- hafterweise an einem unteren Rand des Haftelements vorhanden sein .
Es kann zur Erreichung einer kompakten Bauweise und eines besonders geringen Lichtverlusts vorteilhaft sein, wenn das Haftelement ein optisches Element, insbesondere Linse, aufweist, welches der Halbleiterlichtquelle optisch nachgeschaltet ist. Das optische Element kann z. B. zur Strahlführung oder zum Schutz (Schutzlinse, Abdecklinse) dienen. Das optische Element kann insbesondere die Lichtabstrahlfläche (n) der Halbleiterlichtquelle überdecken. Das optische Element kann vorteilhafterweise ein integraler oder einstückiger Bestandteil des Haftelements sein.
Vorteilhafterweise kann das Haftelement oder als Teil davon das optische Element mittels eines Immersionsmaterials (engl. ' index-matching material ' ) mit der Halbleiterlichtquelle verbunden sein, da so eine Fresnel'sche Reflektion an der Oberfläche des optischen Elements verringert werden kann. Vorteilhafterweise kann ein Material des Haftelements oder als Teil davon des optischen Elements Makrolon, Silikon und / oder Glas aufweisen. Makrolon ist der der Markenname für ein von der Bayer AG, Deutschland, entwickeltes Polycarbonat, welches transparent ist (wobei eine Einfärbung möglich ist) , eine sehr hohe Bruchfestigkeit aufweist, sehr leicht ist und zudem auch bei hohen Temperaturen ein hohes Maß an Formstabilität aufweist. Es sind auch Materialkombinationen möglich, z. B. ein Vorsehen einer Glaslinse unter einer Makrolonfolie . Die genannten Materialien haften besonders gut mit einer Vergussmasse aus sog. Hotmelt. Insbesondere weist das Material des Haftelements oder des optischen Elements eine geringere Lichtabsorption auf als die Vergussmasse.
Vorteilhafterweise kann die Vergussmasse einen Heißklebstoff (auch Schmelzklebstoff oder Hotmelt genannt) aufweisen, insbesondere vollständig daraus bestehen, da sich so eine beson- ders einfache und preiswerte Herstellung erreichen lässt.
Das Verfahren dient zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung und weist mindestens die folgenden Schritte auf: Zusammendrücken mindestens eines Haftelements mit einer jeweiligen auf der Leiterplatte befestigten Halbleiterlichtquelle; und Vergießen der bestückten Leiterplatte und des mindestens einen Haftelements .
Es kann vorteilhaft sein, wenn diesen Schritten ein Schritt eines Einlegens mindestens eines Haftelements in ein Werkzeug vorangeht .
Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn diesen Schritten ein Schritt eines Aufsetzens mindestens eines Haftelements auf eine zugehörige Halbleiterlichtquelle vorangeht oder damit gleichzeitig ausgeführt wird.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
FIG 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen
Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; FIG 2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; FIG 3 zeigt in Aufsicht ein Werkzeug zum Herstellen einer
Leuchtvorrichtung .
FIG 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform im Be- reich einer Halbleiterlichtquelle in Form einer Leuchtdiode 2. Die Leuchtdiode 2 ist unterseitig auf einer bandförmigen flexiblen Leiterplatte ('Flexband') 3 befestigt und strahlt hauptsächlich nach oben (entlang der z-Achse) ab. Das Flexband 3 ist einseitig bestückt und weist eine Basislage 4 aus einem flexiblen isolierenden Leiterplattenmaterial auf, z. B. Polyimid. Das Flexband 3 ist zur elektrischen Verdrahtung der Leuchtdiode 2 und ggf. weiterer elektronischer Bauelemente an seiner Unterseite mit einer Verdrahtungslage 5 in Form einer Kupferkaschierung belegt. Eine Oberseite 6 der Leuchtdiode 2, welche auch die Leuchtfläche aufweist, ist vollständig und flächig von einem Haftelement 7 abgedeckt. Das Haftelement 7 ragt seitlich umlaufend (in einer zur z-Achse senkrechten
(x,y) -Ebene) über die Leuchtdiode 2 heraus. Das Haftelement 7 weist genauer gesagt einen linsenförmigen Teil bzw. eine in- tegrale Linse 8 auf als auch einen umlaufenden kragenförmigen Teil bzw. Kragen 9. Die bestückte Seite des Flexbands 3 ist mittels einer Vergussmasse 10 in Form eines Heißklebstoffs ( 'Hotmelt ' ) so vergossen, dass die Leuchtdiode 2 und ein (unterer) Teil 11 des Haftelements 7 in die Vergussmasse 10 ein- gebettet sind. In anderen Worten steht eine freie Oberfläche 12 der Vergussmasse 10 höher als die obere Oberfläche 6 der Leuchtdiode und höher als ein eingebetteter Teil 11 des Haftelements 7. Folglich ragt ein (oberer) Teil 13 des Haftelements 7 aus der Vergussmasse 10 heraus.
Mittels der Linse 8 wird aus der Oberfläche 6 der Leuchtdiode 2 nach oben austretendes Licht unter vernachlässigender Lichtabsorption im Haftelement 7 mittels des linsenförmigen Teils 8 des Haftelements 7 im Wesentlichen in den oberen Teil 13 des Haftelements 7 geleitet und von dort weiter nach Außen. Mittels des Kragens 9 wird erstens eine vergleichsweise große Grenzfläche oder Kontaktfläche zwischen dem Haftelement 7 und der Vergussmasse 10 geschaffen, was eine Haftung verbessert. Zweitens wird durch die über dem Kragen befindliche Vergussmasse eine Ablösung oder ein Abheben des Haftelements 7 von der Leuchtdiode 2 verhindert. Das Haftelement 7 ist zur Sicherstellung einer flächigen Verbindung mit der Leuchtdiode 2 über eine Schicht aus Immersionsmaterial (o. Abb.) verbunden .
Bei einer Biegung der Leuchtvorrichtung 1 entlang ihrer Läng- serstreckung (entlang der x-Achse) bilden sich an der oberen Oberfläche Zugspannungen, die zu einer Rissbildung führen können. Dabei wird eine Rissbildung aufgrund der vergleichsweise rissunanfälligen Vergussmasse 10 vorzugsweise an einer Grenzfläche 14 zwischen der Vergussmasse 10 und dem Haftele- ment 7 auftreten. Da jedoch die Haftung zwischen dem Haftelement 7 und der Vergussmasse 10 besser ist als zwischen der Leuchtdiode 2 und der Vergussmasse 10 in einem ähnlichen Aufbau, kann eine Rissbildung und damit Beschädigung der Leuchtvorrichtung 1 unterdrückt werden. Insgesamt kann somit ein hoher IP-Schutz ohne wesentliche Verminderung der Strahlungseffizienz erreicht werden.
FIG 2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung 15 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Gegensatz zu der in FIG 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist nun das Haftelement 7 glockenförmig ausgeführt, d. h., dass es sich von oben nach unten zum Flexband 3 hin aufweitet und die Leuchtdiode 2 vollständig oben und seitlich überdeckt und damit vollständig von der Vergussmasse 10 abschirmt. Dadurch wird erstens eine besonders starke Haftung und folglich Unterdrückung einer Rissbildung erreicht, und zweitens kann eine thermische Belastung der Leuchtdiode 2 während eines Heissvergießens vermindert werden. Das Haftelement 7 weist wiederum einen linsenförmigen Teil 8 auf, welcher das von einer Oberseite der LED 2 abgestrahlte Licht ohne oder ohne wesentlichen Durchgang durch die Vergussmasse 10 nach außen abgibt. Das Haftelement 7 weist an seinem unteren Rand einen nach oben umgeschlagenen Kragen 16, der auf dem Flexband 3 aufliegt. Mittels des Kragens 16 kann erstens eine Rissausbreitung entlang der Grenzfläche zwischen dem Haftelement 7 und der Vergussmasse 10 vor Erreichen des Flexbands 3 gestoppt werden, und zweitens kann so eine gute Formschlüssigkeit der Verbindung zwischen dem Haftelement 7 und der Vergussmasse 10 erreicht werden. Das Haftelement 7 ist als einstückiger Glaskörper ausgeführt. Die Linse 8 kann aus dem gleichen Material wie der Rest des Haftelements 7 bestehen, das Haftelement 7 also insbesondere aus einem einzigen Material oder Materialverbund bestehen oder als Volumen aus einem vom Rest des Haftelements 7 unterschiedlichen Materialvolumen bestehen, das Haftelement 7 also insbesondere aus verschiedenen Materialkomponenten bestehen. Eine Wandstärke d des Haftelements 7 seitlich der Leuchtdiode 2 in einem vom Kragen 16 unterschiedlichen Bereich beträgt hier 0,2 mm bis 1 mm. FIG 3 zeigt in Aufsicht ein Werkzeug 17 zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, hier beispielhaft anhand der Leuchtvorrichtung aus FIG 1 erklärt. Das Werkzeug 17 weist eine Rinne 18 zum Einlegen des Leuchtbands 3 auf. In die Rinne 18 sind Vertiefungen 19 eingebracht, in welche das Haftelement 7 mit demjenigen (oberen) Teil eingelegt werden kann, welcher über die Vergussmasse herausragen soll. Zum Herstellen der Leuchtvorrichtung wird ein mit LEDs 2 bestücktes Flexband 3 kopfüber, d. h., mit der mit den LEDs 2 bestückten Seite in Richtung des Werkstücks 17 weisend, so in die Rinne 18 eingelegt, dass die LEDs 2 auf dem Haftelement 7 zum Liegen kommen. Im Folgenden wird der warme Heißklebstoff über Anspritzdome 20 zur Rinne 18 geleitet, wie durch den Pfeil angedeutet. Nach Abkühlen des Heißklebstoffs wird die Leuchtvorrichtung vom Werkzeug 17 getrennt.
Alternativ können die Haftelemente auch direkt auf das be- stückte Flexband aufgesetzt werden, was den Vorteil hat, dass das Flexband 3 nicht umgedreht zu werden braucht.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können auch beidseitig mit Lichtquellen bestückte Leiterplatten zu beidseitig leuchtenden Leuchtvorrichtungen weiterverarbeitet werden .
Bezugszeichenliste
1 Leuchtvorrichtung
2 Leuchtdiode
3 Flexband
4 Basislage
5 Verdrahtungslage
6 Oberseite der Leuchtdiode
7 Haftelement
8 Linse
9 Kragen
10 Vergussmasse
11 unterer Teil des Haftelements
12 freie Oberfläche der Vergussmasse
13 (oberer) Teil des Haftelements
14 Grenzfläche zwischen Vergussmasse und Haftelement
15 Leuchtvorrichtung
16 Kragen
17 Werkzeug
18 Rinne
19 Vertiefung
20 Anspritzdom
d Wandstärke

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtvorrichtung (1;15), aufweisend mindestens eine flexible Leiterplatte (3) , die mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (2) bestückt ist, wobei
- mindestens eine bestückte Seite der Leiterplatte (3) mit einem Vergussmaterial (10) belegt ist, welches zumindest eine Abstrahlfläche der Halbleiterlichtquelle (2) freilässt, und wobei
- die Halbleiterlichtquelle (2) zumindest teilweise von einem Haftelement (7) oberseitig abgedeckt ist, wobei das Haftelement (7) teilweise aus der Vergussmasse
(10) ragt, von der Vergussmasse (10) haftend seitlich umgeben ist und eine bessere Haftung mit der Verguss- masse (10) aufweist als die Halbleiterlichtquelle
(2) .
2. Leuchtvorrichtung (1;15) nach Anspruch 1, bei der das Haftelement (7) eine Oberseite (6) der jeweiligen HaIb- leiterlichtquelle (2) vollständig überdeckt.
3. Leuchtvorrichtung (1;15) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Haftelement (7) einen von der Vergussmasse (10) bedeckten seitlichen Vorsprung (9; 16) aufweist.
4. Leuchtvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Haftelement (7) die jeweilige Halbleiterlichtquelle (2) seitlich zumindest teilweise gegenüber der Vergussmasse (10) abdeckt, insbesondere vollständig abdeckt.
5. Leuchtvorrichtung (15) nach Anspruch 3 oder 4, bei der das Haftelement (7) einen umlaufenden, nach oben gebogenen Vorsprung (16) aufweist.
6. Leuchtvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei der eine Wanddicke (d) eines die jeweilige Halb- leiterlichtquelle (2) seitlich abdeckenden Bereichs des Haftelements (7) zumindest größtenteils 0,2 mm bis 1 mm beträgt .
7. Leuchtvorrichtung (1;15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Haftelement (7) ein optisches Element (8), insbesondere Linse, aufweist, welches der Halbleiterlichtquelle (2) optisch nachgeschaltet ist.
8. Leuchtvorrichtung (1;15) nach Anspruch 7, bei der das optische Element (8) mittels eines Immersionsmaterials mit der Halbleiterlichtquelle (2) verbunden ist.
9. Leuchtvorrichtung (1;15) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der ein Material des optischen Elements (8)
Makrolon, Silikon und / oder Glas aufweist.
10. Leuchtvorrichtung (1;15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vergussmasse (10) einen Heißkleb- Stoff aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung (1;15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- Zusammendrücken mindestens eines Haftelements (7) mit einer jeweiligen auf der Leiterplatte (3) befestigten Halbleiterlichtquelle (2); und
- Vergießen der bestückten Leiterplatte (3) und des mindestens einen Haftelements (7) .
12. Verfahren nach Anspruch 11, welches vorher den folgenden Schritt aufweist:
Einlegen mindestens eines Haftelements (7) in ein Werkzeug (17) .
13. Verfahren nach Anspruch 11, welches zusätzlich den folgenden Schritt aufweist: Aufsetzen mindestens eines Haftelements (7) auf eine zugehörige Halbleiterlichtquelle (2).
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