BE1018729A5 - Led-inrichting, led en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke led-inrichting. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding betreft een lcd-inrichting voor gebruik in een buitenomgeving, omvattende minstens ‚‚n led (1) en een gietstof (2), die de led (1) afschermt overminstens een deel van zijn oppervlak. De led (1) heeft, voor een betere hechting tussen de led (1) en de gietstof (2), een met behulp van een laser opgeruwd oppervlak (4) dat minstens een deel van het contactoppervlak beslaat. Deze uitvinding betreft eveneens een led (1) met een met behulp van een laser opgeruwd oppervlak (4) en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke led (1), waarbij minstens een deel van het oppervlak van de led (1) met een laser wordt opgeruwd.

Description

LED-INR1CHTING. LED EN WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN DERGELIJKE LED-INRICHTING

Deze uitvinding betreft een led, omvattende een lichtgevende diode en een omhullend lichaam uit gietstof, dat een lensvormend gedeelte en een voetgedeelte omvat.

Deze uitvinding betreft eveneens een led-inrichting voor gebruik in een buitenomgeving, omvattende minstens één dergelijke led en omvattende een tweede gietstof die de led afschermt over een contactoppervlak dat minstens een deel van het oppervlak van het voetgedeelte van het omhullende lichaam van de led beslaat.

In led-inrichtingen voor gebruik in een buitenomgeving, dienen de leds en de eventuele bijhorende elektronische componenten afgeschermd te worden van allerlei invloeden zoals onder meer vocht.

In JP 05 067020 U is een mechanische oplossing voor dit probleem beschreven, waarbij ofwel het omhullende lichaam van deze led zodanig is aangepast dat hierin een gootvormige sleuf is aangebracht, ofwel een afscherming voor een led voorzien is van een dergelijke sleuf. In deze sleuf wordt dan een afsluitelement voor de led-inrichting aangebracht. Een dergelijke mechanische oplossing houdt bijvoorbeeld neerslag grotendeels tegen, maar kan niet vermijden dat vocht in een vochtige omgeving de elektronische componenten kan bereiken. Dit indringen van vocht is op termijn steeds fataal voor de led-inrichting. Elektrisch ontstaat oxidatie, corrosie, parallelgeleiding en uiteindelijk kortsluiting en/of doorbranden. Mechanisch kan vocht in combinatie met vriezen voor uitzettingsproblemen zorgen.

In de praktijk wordt de afscherming van de leds meestal gerealiseerd door de led-inrichting te voorzien van een tweede gietstof die de led en eventuele bijhorende elektronische componenten afschermt van deze invloeden. Afhankelijk van type led kan de led volledig afgegoten worden met de gietstof of slechts gedeeltelijk. Leds die zelf nog niet omhuld zijn met een beschermende stof, worden bij voorkeur volledig afgegoten met behulp van de gietstof om ze de nodige bescherming te bieden. Leds die reeds omhuld zijn met bijvoorbeeld een epoxyhars, worden bij voorkeur slechts gedeeltelijk afgegoten met de gietstof om te vermijden dat de brekingsindex door de gietstof beïnvloed wordt en om filtereffecten op het uitgestraalde licht te vermijden.

Vooral waar leds niet volledig afgegoten zijn, vormt de hechting tussen een led en de gietstof een zwak punt, waar bij de minste opening tussen de led en de gietstof vocht langsheen de led naar de binnenzijde van de led-inrichting kan stromen, naar de contactpunten van de led en naar eventuele bijhorende elektronische componenten toe.

De hechting tussen de leds en de gietstof is echter meestal relatief zwak, gezien de uitvoering van leds die geschikt is voor gebruik in een buitenomgeving meestal een relatief slechte hechting vertonen met verschillende mogelijke gietstoffen.

Onder invloed van omgevingsfactoren, zoals opwarmen, vriezen, trillen, enz, wordt de hechting aan spanningen onderworpen, die deze hechting verder verzwakken. Op termijn kan indringing van vocht dan ook niet langer vermeden worden.

Dit indringen van vocht is op termijn steeds fataal voor de led-inrichting. Elektrisch ontstaat oxidatie, corrosie, parallelgeleiding en uiteindelijk kortsluiting en/of doorbranden. Mechanisch kan vocht in combinatie met vriezen voor uitzettingsproblemen zorgen.

Het doel van deze uitvinding is dan ook te voorzien in een led volgens de kop van de eerste conclusie waarmee een betere afsluiting van een led-inrichting kan bekomen worden en een led-inrichting volgens de kop van de tweede conclusie, met een betere hechting tussen de led en de gietstof, die op een industriële manier bekomen kan worden. Een bijkomend doel van deze uitvinding is te voorzien in een werkwijze waarmee dergelijke leds vervaardigd kunnen worden.

Dit doel van de uitvinding wordt bereikt door te voorzien in een led, omvattende een lichtgevende diode en een omhullend lichaam uit gietstof, dat een lensvormend gedeelte en een voetgedeelte omvat, waarbij minstens een deel van het oppervlak van het voetgedeelte een met behulp van een laser opgeruwd oppervlak is.

Het doel van de uitvinding wordt daarnaast bereikt door te voorzien in een led-inrichting voor gebruik in een buitenomgeving, omvattende minstens één led, omvattende een lichtgevende diode en een omhullend lichaam uit gietstof, dat een lensvormend gedeelte en een voetgedeelte omvat, en omvattende een tweede gietstof, die de led afschermt over een contactoppervlak dat minstens een deel van het oppervlak van het voetgedeelte van het omhullende lichaam van de led beslaat, waarbij deze led een led volgens deze uitvinding is zoals hierboven beschreven, waarbij het met behulp van een laser opgeruwde oppervlak minstens een deel van het contactoppervlak beslaat.

Dankzij de laserbehandeling van het oppervlak wordt dit oppervlak enerzijds vrijgemaakt van onreinheden, wat de hechting reeds aanzienlijk verbetert, doordat de gietstof enkel aan de led kan hechten en niet langer ook aan onreinheden. Anderzijds wordt het oppervlak tegelijkertijd ook opgeruwd, wat het contactoppervlak tussen de led en de gietstof aanzienlijk vergroot en dus de hechting verder verbetert. Ook wordt dankzij het opgeruwde oppervlak een hechting in verschillende richtingen tussen de led en de gietstof bekomen.

Bij voorkeur is het opgeruwd oppervlak hierbij groter of gelijk aan het contactoppervlak, zodat de hechting over een zo groot mogelijk oppervlak kan plaatsvinden.

Het oppervlak van de led kan eventueel ook naast dit contactoppervlak minstens gedeeltelijk opgeruwd worden, waar men minstens een gedeelte diffuus licht wenst te bekomen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn, waar men in een bepaalde richting slechts een beperkte lichtuitstraling wenst, terwijl men in een andere richting maximale lichtuitstraling wenst te bekomen. De lichtuitstraling kan op deze manier ook gegradeerd worden, door het oppervlak geleidelijk aan meer of minder op te ruwen met de laser.

Het opruwen van het oppervlak van een led voor een dergelijke led-inrichting kan op verschillende manieren uitgevoerd worden. Bij een specifieke uitvoeringsvorm van een dergelijke led-inrichting omvat het opgeruwd oppervlak van de led insnijdingen volgens een lijnenpatroon, meer specifiek volgens een patroon met evenwijdige lijnen en nog meer specifiek volgens een ruitpatroon. Even goed kan de opruwing bijvoorbeeld uit aangebrachte punten opgebouwd zijn. Waar het oppervlak opgeruwd wordt met evenwijdige lijnen volgens een ruitpatroon dient de laser in meerdere richtingen ten opzichte van de led verplaatst te worden. Even goede hechtresultaten kunnen echter bekomen worden met een patroon opgebouwd uit evenwijdige lijnen waarbij het aantal bewegingen van de laser ten opzichte van de led beperkt wordt ten opzichte van een ruitpatroon.

De gietstof van een led-inrichting volgens deze uitvinding is meer specifiek PUR of silicone of epoxy. Even goed kan dit uit eender ander geschikt materiaal bestaan.

Specifieke uitvoeringsvormen van led-inrichtingen volgens deze uitvinding zijn een beeldscherm of een videopaneel of een reclamepaneel of een verkeersbord. Even goed kan een led-inrichting volgens deze uitvinding voor andere toepassingen ingezet worden, zoals bijvoorbeeld voor verlichting.

Deze uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een led, een led-inrichting en werkwijzen volgens deze uitvinding. De bedoeling van deze beschrijving is uitsluitend verduidelijkende voorbeelden te geven en om verdere voordelen en bijzonderheden van deze uitvinding aan te duiden, en kan dus geenszins geïnterpreteerd worden als een beperking van het toepassingsgebied van de uitvinding of van de in de conclusies opgeëiste octrooirechten.

In deze gedetailleerde beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen, waarbij in: - figuur 1 een led volgens de stand van de techniek in vooraanzicht is weergegeven; - figuur 2 de led uit figuur 1 in bovenaanzicht is weergegeven; - figuur 3 schetsmatig een led in vooraanzicht is weergegeven, die gedeeltelijk is afgeschermd door een gietstof; - figuur 4 schetsmatig een cohesieve breuk is weergegeven, bij een led in gietstof zoals afgebeeld in figuur 3; - figuur 5 schetsmatig een adhesieve breuk is weergegeven, bij een led in gietstof zoals afgebeeld in figuur 3; - figuur 6 schetsmatig in bovenaanzicht is weergegeven hoe met behulp van een laser een led zoals afgebeeld in figuur 1 en 2 wordt opgeruwd volgens deze uitvinding; - figuur 7 schetsmatig in vooraanzicht een led is weergegeven, die voorzien is van een opgeruwd oppervlak.

In figuren 1 en 2 is een led (1) volgens de stand van de techniek weergegeven, die als basis wordt genomen om een led (1) volgens deze uitvinding te bekomen, die deel kan uitmaken van een led-inrichting volgens deze uitvinding.

Dergelijke led-inrichting volgens deze uitvinding kan bijvoorbeeld een beeldscherm zijn of een videopaneel of een reclamepaneel of een verkeersbord of een verlichting, enz.

De led (1) zoals afgebeeld in figuur 1 en 2 heeft in bovenaanzicht een ovalen vorm, maar zou evengoed bijvoorbeeld rond uitgevoerd kunnen zijn of in eender welke vorm.

Om deze led (1) in te werken in een led-inrichting volgens deze uitvinding, waarbij deze slechts gedeeltelijk wordt ingegoten met gietstof (2), wordt bij voorkeur een led (1) ingezet die reeds omhuld is met bijvoorbeeld een epoxyhars als beschermende stof tegen omgevingsinvloeden. Wanneer deze led (1) niet met een dergelijke beschermende stof omhuld is, wordt deze bij voorkeur volledig ingegoten in de gietstof (2). In dit laatste geval wordt de brekingsindex echter beïnvloed door de gietstof (2) en wordt het uitgestraalde licht door deze gietstof (2) gefilterd.

In figuur 3 is deze led (1) afgebeeld, ingegoten in gietstof (2). De hechtzones (3) tussen deze led (1) en de gietstof (2) zijn hierbij volgens de stand van de techniek zwakke verbindingen. Deze gietstof (2) kan bijvoorbeeld specifiek uit PUR of uit silicone of uit epoxy, of eender welke geschikte stof bestaan.

Om de sterkte of zwakte van een verbinding tussen materialen te bepalen, kan men onder verschillende omstandigheden het percentage aan adhesie breuken of cohesie breuken nagaan. Om de hechting tussen de led (1) en de gietstof (2) te controleren wordt een kracht uitgeoefend op de led (1) tot een breuk optreedt.

Bij een verbinding tussen verschillende materialen, zoals hier tussen de led (1) en de gietstof (2) is een ideale breuk een cohesie breuk. Dit betekent dat een breuk steeds optreedt in het zwakste van de verbonden materialen. De verbinding is dan ook sterker dan het zwakste van de verbonden materialen. Hier treedt een cohesie breuk op in de gietstof (2) als zwakste materiaal, zoals afgebeeld in figuur 4. Dit is gemakkelijk visueel waar te nemen als er een stuk van het ene materiaal op het andere materiaal te vinden is en/of omgekeerd.

Een slechte breuk is een adhesie breuk. Hierbij breekt de verbinding tussen de beide materialen in het hechtvlak, zoals afgebeeld in figuur 5. Visueel kan men dit waarnemen doordat beide materialen vrijwel onbeschadigd zijn bij het lostrekken. Adhesieve breuken worden als nefast beschouwd, aangezien ze getuigen van een zwakke verbinding tussen de materialen. De verbinding is zwakker dan elk van beide materialen afzonderlijk.

In figuur 6 is schematisch voorgesteld hoe een led (1) volgens de uitvinding wordt opgeruwd met behulp van een laser. De laserstraal (7) wordt volgens deze afgebeelde werkwijze heen en/of weer bewogen ten opzichte van de led (1) en naar boven en/of onder ten opzichte van de led (1). Bij ronde of ovale leds (1) kan op deze manier het volledige oppervlak van de led (1) bewerkt worden. Dergelijke leds (1) kunnen voor bewerking eventueel ook reeds op een printbord aangebracht zijn. Bij andere vormen van leds (1), waar de laserstraal (7) niet het volledige oppervlak kan bereiken, kan het nodig zijn om de led (1) ook rond zijn as te laten bewegen terwijl eventueel ook de laserstraal (7) heen en/of weer bewogen wordt ten opzichte van de led (1). Ook bij ronde en ovalen leds (1) kan deze led (1) echter om zijn as bewogen worden, hoewel dit niet noodzakelijk is om het oppervlak ervan op te ruwen. Alle mogelijke bewegingen van de laserstraal (7) ten opzichte van de led (1) en van de led (1) zijn dus mogelijk om tot een voor de hechting geschikt patroon te komen. Dit geschikt patroon kan afhankelijk zijn van de gebruikte led (1) en van de gebruikte gietstof (2). Een dergelijk patroon kan bijvoorbeeld opgebouwd zijn uit afzonderlijke puntjes of uit een lijnenpatroon zoals bijvoorbeeld een ruitpatroon, enz. Waar het oppervlak opgeruwd wordt met evenwijdige lijnen volgens een ruitpatroon dient de laser in meerdere richtingen ten opzichte van de led (1) verplaatst te worden. Even goede hechtresultaten kunnen worden bekomen met een patroon opgebouwd uit evenwijdige lijnen waarbij het aantal bewegingen van de laser ten opzichte van de led (1) beperkt wordt ten opzichte van een ruitpatroon.

Met behulp van de laser worden op deze manier de op het oppervlak eventueel aanwezige onzuiverheden weggebrand. Dit verbetert de hechting tussen de led (1) en de gietstof (2) aanzienlijk, doordat de gietstof (2) nu enkel aan de led (1) kan hechten en niet langer aan eventuele onzuiverheden. Daarnaast wordt het gladde oppervlak van de led (1) opgeruwd door de laserstraal (7). Het contactoppervlak tussen de led (1) en de gietstof (2) wordt hierbij vergroot en hechting wordt in verschillende richtingen gerealiseerd.

Om de hechting over de volledige led (1) te verbeteren, wordt deze bij voorkeur behandeld op alle plaatsen die bereikbaar zijn door de gietstof (2), zoals afgebeeld is in figuur 7. Bij de minste opening tussen de led (1) en de gietstof (2) kan namelijk vocht langsheen de led (1) naar de binnenzijde van de led-inrichting stromen, naar de contactpunten van de led (1) en naar eventuele bijhorende elektronische componenten toe. De arcering op de led (1) in figuur 7 toont het opgeruwde oppervlak (4). De hoogte van dit opgeruwde oppervlak (4) is hierbij minstens de hoogte tot waar de led (1) omhuld zal worden met de gietstof (2).

Zoals in de algemene beschrijving vermeld, kan het opgeruwde oppervlak ook groter uitgevoerd worden dan de plaatsen die bereikbaar zijn door de gietstof (2). Dit kan bijvoorbeeld waar men minstens een gedeelte diffuus licht wenst te bekomen.

Goede hechtresultaten tussen led (1) en gietstof (2) worden bekomen na een behandeling van het oppervlak van de led (1) met behulp van een C02-laser.

Het vermogen van de laser dient hierbij zodanig ingesteld te worden dat de led (1) slechts oppervlakkig behandeld wordt. Bij te hoge vermogens kan anders beschadiging van de led (1) optreden. Er is hierbij een range van vermogens gekoppeld aan de snelheid van behandelen van het oppervlak van de led (1) die tot goede resultaten leiden. Traag met de laserstraal (7) over het oppervlak van de led (1) bewegen met een relatief laag vermogen stemt hierbij overeen met snel over dit oppervlak lopen met een relatief hoog vermogen. De instelwaarden hangen hierbij ook af van het materiaal waaruit de led (1) vervaardigd is en de oppervlaktebehandelingen die deze led (1) reeds kreeg.

Testen werden uitgevoerd om de sterkte van de hechting tussen gietstof (2) en een led (1) volgens deze uitvinding na te gaan. Voor deze testen werd het contactoppervlak tussen de led (1) en de gietstof (2) van de led (1) opgeruwd met een C02-laser. Hierbij werden 300dpi aan 55mm2 per seconde op het oppervlak van de led (1) aangebracht met een laserstraal (7) met een vermogen van 40 Watt.

Zowel bij breuktesten onmiddellijk na het gieten en uitharden van de gietstof (2) rond de led (1), als bij breuktesten na verouderingsbehandelingen volgens IEC 60068-2-1, IEC 60068-2-2, IEC 60068-2-67 en IEC 60068-2-14, werden met een dergelijke oppervlaktebehandeling 100% adhesieve breuken bekomen.

Breuktesten na andere uitgeteste behandelingsmethoden van de led (1) voor het gieten en uitharden van de gietstof (2) zoals bijvoorbeeld het reinigen van de led (1) met oplosmiddelen zoals isopropylalcohol, methylethylketon, NaOH oplossing tot 29% (met aansluitend reiniging met water) of het opruwen van de led (1) met schuurpapier of nog het aanbrengen van een coating op de led (1) op basis van een acrylgroep als tussenlaag door middel van een atmosferische plasmabehandeling met stikstofgas en toevoeging van alkylphenolethoxylate (APEO) en Hydrox Ethyl Acrylate (HEA) of nog een forensische plasmabehandeling van de led (1), of nog een plasmabehandeling van de led (1) in vacuüm met toevoeging van bijvoorbeeld zuurstofgas, of nog het reinigen van de led (1) met zeepoplossingen, enz. vertoonden slechts 0 tot 50% adhesieve breuken.

Het handmatig opschuren van de led (1) en daarna reinigen levert iets hogere percentages aan adhesieve breuken, maar deze percentages vertonen weinig herhaalbaarheid. Dit handmatig opschuren en daarna reinigen is namelijk onvoldoende te controleren zodat de reproductiviteit sterk beperkt is. Bovendien is dit een vrij omslachtige methode die moeilijk industrieel ingezet kan worden.

Claims (6)

1. Led (1), omvattende een lichtgevende diode en een omhullend lichaam uit gietstof, dat een lensvormend gedeelte en een voetgedeelte omvat, met het kenmerk dat minstens een deel van het oppervlak van het voetgedeelte (4) een met behulp van een laser opgeruwd oppervlak (4) is.

2. Led-inrichting voor gebruik in een buitenomgeving, omvattende minstens één led (1), omvattende een lichtgevende diode en een omhullend lichaam uit gietstof, dat een lensvormend gedeelte en een voetgedeelte omvat, en omvattende een tweede gietstof (2), die de led (1) afschermt over een contactoppervlak dat minstens een deel van het oppervlak van het voetgedeelte van het omhullende lichaam van de led beslaat, met het kenmerk dat deze led (1) een led (1) is volgens conclusie 1, waarbij het met behulp van een laser opgeruwde oppervlak (4) minstens een deel van het contactoppervlak beslaat.

3. Led-inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het opgeruwd oppervlak (4) groter of gelijk is aan het contactoppervlak.

4. Led-inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat het opgeruwd oppervlak (4) insnijdingen omvat volgens een lijnenpatroon, meer specifiek volgens een patroon met evenwijdige lijnen en nog meer specifiek volgens een ruitpatroon.

5. Led-inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de genoemde gietstof (2) polyurethaan is of silicone of epoxy.

6. Led-inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze een beeldscherm is of een videopaneel of een reclamepaneel of een verkeersbord.