CN102203504A - 用于制造柔性的发光带的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造柔性的发光带(1)的方法，所述发光带具有设计成用于弯曲的基底(2)，所述基底(2)用于配备光源、尤其是发光二极管(5)，其中所述方法具有从连续半成品(18)中分离出所述发光带(1)的步骤，并且所述连续半成品(18)包括至少一个玻璃纤维复合层(3)。柔性的照明装置(1)尤其能够借助该方法制造，并且装备有设计成用于弯曲的基底(2)，基底(2)用于配备光源(5)，其中所述基底(2)用至少一个玻璃纤维复合层(3)制造，并且所述照明装置(1)是无接缝的。

Description

用于制造柔性的发光带的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造柔性的发光带的方法，以及一种具有设计成用于弯曲的且用于配备发光二极管而设有的基底的柔性的照明装置。

背景技术

带状的柔性的LED载体是众所周知的。因此，由德国OSRAM公司提供商品名为“LINEARLight Flex”的具有自粘贴的背面的柔性的可分离的LED模块。其基底基于聚酰亚胺制造。模块由10个长度为140mm的LED组成。一卷的总长度为8.40m。

此外，在基底中使用聚酰亚胺薄膜的一层或多层的薄的柔性电路板也是已知的。为此应用目的提供的聚酰亚胺例如由DuPont公司以商品名“Kapton”进行销售。在柔性电路板中，分别由聚酰亚胺薄膜和环氧树脂层组成的多个层对经常重叠地堆叠。经常也设有铜层，所述铜层的通常的铜厚度为大约18μm。铜层提高了基底的挠曲性。达到35μm的更大的铜厚度被认为适合实际使用。70μm的铜厚度被视为是最有意义的，此外，铜厚度使柔性电路板变得刚性，使得该柔性电路板此后不再称为柔性。用于单层的聚酰亚胺(PI)层的典型的基底厚度在100μm和150μm的范围内，其中单个层的厚度典型地在25μm和35μm之间。用柔性电路板构成的所谓的柔性电路尽管较昂贵，但是能够通过折叠成最紧密的结构以节省空间的方式使用。用于持续的负荷的柔性的连接，例如在喷墨打印机中，同样也经常构成为聚酰亚胺薄膜电路板。但是，如果在电路板中仅需要非持久地柔性的区域，例如以便允许在狭窄的结构空间条件下的装配，那么建议，通过铣削使电路板的由多个半固化片构成的层堆除了一些层外逐渐变细，或者使具有空出的区域的预冲压的半固化片逐渐变细。逐渐变细的区域典型地设置有持久柔性的漆层，并且于是能够偶尔弯曲。已知聚酯(尤其是聚苯二甲酸乙二醇酯，PET)作为替代聚酰亚胺的材料，其中聚酰亚胺被视为较高质量的解决方案。在耐温性、介电强度和形状稳定性方面，聚酰亚胺明显优于聚酯。

挠性的发光带例如也由德国“electronic service willms”公司以商品名“LED-Flex-Strip HV”进行销售。这些发光带以板块法制造，并且不超过60cm的长度。为了制造长于60cm的发光带，各个发光带必须相互连接且电接触。LED-Flex-Strip HV具有大约25mm的最小曲率半径。

由Lamitec-Dielektra GmbH公司以商品名“15193-Flex20 Laminat”提供具有高延展性(HD)铜的柔性的FR4系统，以用于借助刚柔电路板用于所谓的“装配弯曲”。FR4层具有由玻璃纤维组织和环氧树脂组成的复合物。最小的曲率半径为4mm。确保了在通常状态FR4过程下的可加工性。15193-Flex 20-Laminat可作为板料或以具有带有单侧或双侧的铜覆层的FR4层的剪裁获得。标准的铜厚度为18μm、35μm和70μm。FR4层的厚度为75μm或125μm。弯曲循环的次数取决于曲率半径，并且对于4mm的曲率半径而言，弯曲循环的次数为10和100之间，其中较大的层压材料厚度允许较多次的弯曲。

发明内容

本发明的目的是，提供一种柔性的照明装置，所述照明装置特别是环保的且可靠的，并且尤其是用于较大的长度。

该目的借助于用于制造如相应的独立权利要求所述的发光带和柔性的照明装置的方法得以实现。优选的实施形式尤其可由从属权利要求获得。

该方法实现用于制造具有设计成用于弯曲的且用于配备光源而设有的基底的柔性的发光带。该方法具有从连续半成品中分离出发光带的步骤。“连续半成品”理解为如下用于制造发光带的半成品其长度实际上不是很长，因为其比典型的发光带的长度长得多。连续半成品具有至少一个玻璃纤维复合层。

使用玻璃纤维复合材料所获得的优点是，与用于聚酰亚胺或聚酯相比，能够在较低的温度的情况下进行基底的制造，并且因此能够较节省能量地进行基底的制造。玻璃纤维复合材料也可更好地得到再利用。此外，在使用聚酰亚胺的情况下能够直至3％的吸水性对于玻璃纤维复合材料而言是低的，这与使用聚酰亚胺相比获得更好的抗侵蚀或抗分解保护。因此提高了可靠性。通过使用连续半成品，尤其是在所谓的“卷装进出”法方面，进一步提高了可靠性，因为在此能够避免在板块制造法中出现的最大60cm的受限的长度。为了制造长于60cm的长度的发光带，各个发光带必须相互连接且电接触。但是，通过连续半成品能够在没有额外耗费的情况下制造长于60cm的长度的无接缝的发光带，这可实现小的曲率半径，最小化制造缺陷且成本更低。

连续半成品最好在其进一步加工成柔性的发光带之前以卷的形式(连续卷)提供。这样的卷可简单地运输，并且可在没有特别的机械耗费的情况下供使用。

尤其优选发光二极管作为光源，因为这些发光二极管使高的照明强度与相对低的放热相结合，并且此外是紧凑的且耐用的。此外，发光二极管可简单地自动装配。

尤其优选的方法是，在所述方法中，在分离步骤期间，可从连续半成品中分离出多个发光带。连续半成品尤其在其宽度上具有多个区域，所述区域与待分离的不同的基底或发光带相关联。因此，连续半成品最好具有多个并排的可分离的基底或发光带(经装配的基底)。因此，能够达到具有高的生产量和低的生产成本的加工。

优选的方法是，在所述方法中，至少一个发光带已装配地从连续半成品中分离出。这具有的优点是，能够大规模地在连续半成品上进行装配，这允许特别经济的加工。

但是同样优选的方法是，在所述方法中，至少一个发光带未装配地从连续半成品中分离出，即从连续半成品中分离出至少一个基底。那么，这能够随后装配成发光带。

连续半成品能够具有非结构化的铜覆层，所述铜覆层在处理过程中才被涂覆。但是，为了简单的分离和低成本的工作位置，优选的是，连续半成品具有至少一个结构化的铜覆层。

为了简单地提供发光带，优选的是，发光带的分离步骤在(根据预先确定的长度)隔开至少一个发光带的步骤之后。

为了特别简单地应用于大的长度或面积，尤其优选的是，发光带具有至少1m的长度(在至少1m的长度的情况下隔开)，尤其是在1m和20m之间的长度。因此，在导电性能保持在非临界的情况下，明显降低了安装耗费。但是显而易见，较大的长度也是可能的，需要时使用较强的电源。

此外，优选的方法是，在所述方法中，连续半成品具有在100mm和400mm之间的宽度。

如前述权利要求中任一项所述的方法，在所述方法中，发光带具有在5mm和40mm之间的带宽度。

根据上述方法制造柔性的照明装置。

柔性的照明装置，尤其是如果其根据上述方法装置，那么配备有设计成用于弯曲的基底，所述基底用于装配光源。在此，“设计成用于弯曲”是指，相应的对象为此设计和设置成被弯曲。与如现有技术中的照明装置不同，基底由玻璃纤维复合物制造。使用玻璃纤维复合材料所获得的优点是，与用于聚酰亚胺或聚酯相比，能够在更低的温度的情况下进行基底的制造，并且因此能够更节省能量地进行基底的制造。玻璃纤维复合材料也可更好地得到再利用。此外，在使用聚酰亚胺的情况下能够直至3％的吸水性对于玻璃纤维复合材料而言是低的，这与使用聚酰亚胺相比获得更好的抗侵蚀或抗分解保护。因此提高了可靠性。此外，照明装置无接缝地构成，这例如能够通过应用例如卷装进出过程的“连续”制造过程来实现。

柔性的照明装置优选的是，在所述照明装置中，玻璃纤维复合层的玻璃纤维复合物为玻璃树脂复合物，为了低成本地制造，尤其为玻璃纤维环氧树脂复合物。但是为了提高温度稳定性，使用双马来酰亚胺三嗪树脂(BT树脂)或聚酰亚胺树脂(PI树脂)也是有利的。

为了减少在至少一个玻璃纤维/树脂复合层中的脆的材料比例，尤其优选的是，玻璃纤维复合物为具有小于50％且大于30％的玻璃纤维比例的玻璃树脂复合物，尤其是具有在30％和45％之间的，特别是35％的玻璃纤维比例的玻璃树脂复合物。

柔性的照明装置优选的是，所述照明装置装配有至少一个作为光源的发光二极管，因为因此获得特别明亮的且相对低地放热的照明装置。但是也可使用其它光源，如其它的半导体发光元件(例如激光二极管)，或者其它的灯类型。

为了改善形状保持性，优选的基底具有由延展性材料、最好是如铝或(优选)铜的金属组成的至少一层。金属层能够位于玻璃纤维复合层内。但是优选的是，至少一个玻璃纤维复合层用铜层涂覆，因为这一方面可实现单层的玻璃纤维复合层，并且另一方面允许简单的制造。此外，为了制造带状导线、接触区等，然后能够简单地使铜层结构化，例如蚀刻。与为涂覆的玻璃纤维复合物相比，保留的铜表面还提高了形状保持特性。在此目标是，保留尽可能大部分的铜表面，这也保持导电阻力小。在两侧涂覆的情况下，能够使一个或两个铜层结构化。铜层最好由高延展性的铜(HD铜)组成。

玻璃纤维复合层的厚度最好在70μm和125μm之间。

延展性的金属层的厚度最好在18μm和70μm之间。

同样优选的是，基底的总厚度在70μm和140μm之间。

此外优选的是，玻璃纤维复合层的厚度和延展性的金属层的厚度大约相等。由于相同的厚度，实现了增加的柔韧性和交变弯曲稳定性。

此外，柔性的照明装置优选的是，在所述照明装置中，至少一个玻璃纤维复合层在两侧分别用铜层涂覆，因为因此获得特别好的形状保持性。那么尤其优选的是，铜层借助于至少一个金属化通孔连接，因为因此一方面获得起作用的双层电路板，并且另一方面，金属化通孔能够提高基底的稳定性。

为了良好的导电性和简单的塑性变形，金属化通孔最好构成为金属金属化通孔。

为了在符合实际的边界条件下使用，优选的是，最小的曲率半径小于2cm，尤其是小于1cm，特别是小于5mm，并且尤其特别是大约4mm。

为了达到柔性的使用和即便在不同的用途的情况下的长的使用寿命，优选的是，照明装置或者其基底在丧失功能的情况下经受多次弯曲循环。弯曲循环的次数最好是至少50次，较好地是至少100次，更好地是至少200次。

为了达到多种使用可能性，特别优选的是，柔性的照明装置构成为发光带，即具有远小于其长度的宽度。在此，长度与宽度的最小比例优选为3∶1。

为了在具有低的结构深度的同时毫无问题地设置构件，优选的是，发光带的宽度在5mm和40mm之间。

所述基底特性(例如层构造、材料组分、尺寸等)也能够视为连续半成品的特性。

附图说明

在下面的附图中借助实施例示意地且更准确地说明本发明。在此，为了更清楚，相同的或相同作用的元件设置有相同的附图标记。

图1A示出根据第一实施形式发光带的部分的侧剖视图；

图1B示出根据第二实施形式发光带的部分的侧剖视图；

图1C示出根据第三实施形式发光带的部分的侧剖视图；

图1D示出根据第四实施形式发光带的部分的侧剖视图；

图2示出弯曲的发光带的侧剖视图；

图3示出在制造发光带时用于发光带和不同阶段的生产线的俯视图。

具体实施方式

图1A作为剖视图在侧视图中示出根据第一实施形式发光带1的纵向剖切部分。发光带1具有带有玻璃纤维/环氧树脂复合层3的基底2，铜层4借助于热压印涂覆在所述玻璃纤维/环氧树脂复合层上。在铜层上安装有为发光二极管5的形式和用于使发光二极管5工作的构件6形式的功能构件5、6，如驱动模块、电阻器、电容器等。构件6构成为表面贴装器件(SMD；Surface Mounted Devices)。

玻璃纤维/环氧树脂复合层3由35％的玻璃纤维和65％的环氧树脂组成的混合物构成，这表现出比这些组分的1∶1混合更低的断裂倾向。玻璃纤维/环氧树脂复合层具有0.3％的典型的吸水性、具有大约为200的相比耐漏电起痕指数(CTI，Comparative Tracking Index)值的耐漏电起痕性、大约4mm的最小曲率半径和在材料失效前50至200次弯曲过程的交变弯曲稳定性。玻璃纤维/环氧树脂复合层3在z维度上的厚度最好在70μm和125μm之间，在这里为70μm。

铜层4由厚度最好为18μm和70μm之间的，在这里为70μm的高延展性的铜组成。由于玻璃纤维/环氧树脂复合层3和铜层4的厚度(在z维度上)相同，实现了增加的柔韧性和交变弯曲稳定性。为了功能构件5、6接线，铜层在其厚度上结构化，以用于插入带状导线。因此柔韧性和交变弯曲稳定性略微降低，但此外由于保留的大的铜表面，进一步得到改善。为了保持铜层4的低的体积损失，用于结构化而引入的沟槽尽可能薄地构成。

基底3能够用作用于具有低的吸水性和增加的耐漏电起痕性的“连续的”基本层压材料。相对地，使用玻璃纤维/环氧树脂复合层3所获得的优点是，与用于聚酰亚胺或聚酯相比，能够在较低的温度下进行基底2的制造，并且因此能够较节省能量地进行基底的制造。玻璃纤维/环氧树脂复合层3也可更好地得到再利用。基底沿着y维度的宽度最好在5mm和40mm之间。

图1B示出根据第二实施形式的发光带7的类似于图1A的图示。与第一实施形式相比，发光带现在附加地在其背面用类似正面的铜层4的铜层9涂覆。材料和厚度尤其相同，即最好在70μm和80μm之间，在这里为70μm，而玻璃纤维/环氧树脂复合层3的厚底最好在40μm和70μm之间，在这里为70μm。因此在这里，玻璃纤维/环氧树脂复合层3从两侧涂覆，并且由于两个铜层4、9，具有在此增加的耐漏电起痕性。背面的铜层9同样能够结构化，并且甚至被装配(未示出)，但是在该实施例中，仅用于调节发光带7的变形特性。

图1C示出根据第三实施形式的发光带10的类似于图1A的图示。与第二实施形式相比，在这里示例地示出金属的金属化通孔(“通孔”)12。金属化通孔12例如能够通过借助导电糊膏或电镀填充穿过玻璃纤维/环氧树脂复合层3的引线的方式来形成。因此，首先达到较复杂的接线(线路复杂性)，并且也进一步增加耐漏电起痕性。

图1D示出根据第四实施形式的发光带13的类似于图1A的图示。与第三实施形式相比，现在从外部在两个铜层4、9上分别施加柔性的绝缘层15。绝缘层15通过例如由聚酰亚胺或环氧树脂组成的柔性的防焊漆或相应的覆膜产生。因此尤其实现侵蚀保护，并且也提高了CTI值和抗击穿强度。

图2示出如上述实施例中的一个的弯曲的发光带1；7；10；13的侧剖视图，所述发光带装配有发光二极管5和驱动模块6。发光带1；7；10；13围绕杆16弯曲，所述杆具有4mm的半径r，因此这相当于发光带1；7；10；13的弯曲的曲率半径。发光带1；7；10；13为此设计成，在该弯曲情况下仍完全起作用。

图3示出在制造发光带时用于发光带1；7；10；13和不同阶段的生产线17的俯视图。首先将作为连续带提供的半成品18插入自动能够装配机19中。半成品19具有与随后的发光带1；7；10；13的基底相同的基底2；8；11；14，但是具有较大的宽度dV，所述宽度最好在300mm和400mm之间。在基底2；8；11；14上平行地施加有多个结构化的铜层4，所述铜层相当于随后的发光带1；7；10；13的铜层4。在自动装配机19内，铜层4在一道工序中装配，并且传递给分离站20。在分离站20中，将发光带1；7；10；13以厚度dB从已装配的半成品19中分离出，例如通过切割过程。发光带1；7；10；13的优选的长度大于40cm，尤其是大于60cm。

显而易见，本发明不局限于所示实施例。

因此，层也能够由多个单个层或单个薄膜构成。

多个玻璃纤维/环氧树脂复合层能够与多个金属层以不受限制的顺序相互堆叠。

半成品例如也能够整面地借助涂覆覆盖。

附图标记列表

1    发光带

2    基底

3    玻璃纤维/环氧树脂复合层

4    铜层

5    发光二极管

6    构件

7    发光带

8    基底

9    铜层

10   发光带

11   基底

12   金属化通孔

13   发光带

14   基底

15   绝缘层

16   杆

17   生产线

18   半成品

19   自动装配机

20   分离站

dB   发光带的宽度

dV   半成品的宽度

r    曲率半径

Claims (15)

1.一种用于制造柔性的发光带(1；7；10；13)的方法，所述柔性的发光带(1；7；10；13)具有设计成用于弯曲的基底(2；8；11；14)，所述基底(2；8；11；14)用于配备光源、尤其是发光二极管(5)，其中

-所述方法具有从连续半成品(18)中分离出所述发光带(2；8；11；14)的步骤；并且

-所述半成品(18)具有至少一个玻璃纤维复合层(3)。

2.如权利要求2所述的方法，其中在分离步骤期间，从所述连续半成品(18)中分离出多个发光带(1；7；10；13)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个发光带(1；7；10；13)未装配地从所述连续半成品(18)中分离出。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个发光带(1；7；10；13)已装配地从所述连续半成品(18)中分离出。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述半成品具有至少一个结构化的铜覆层。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法在所述发光带(1；7；10；13)的分离步骤后，具有至少一个发光带(1；7；10；13)的分开步骤。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述半成品(18)具有在100mm和400mm之间的宽度(dV)。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发光带(1；7；10；13)具有在5mm和40mm之间的宽度(dB)。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发光带(1；7；10；13)具有至少1m的长度，尤其是在1m和20m之间的长度。

10.一种柔性的照明装置(1；7；10；13)，所述柔性的照明装置(1；7；10；13)根据前述权利要求中任一项所述的方法制造。

11.一种柔性的照明装置(1；7；10；13)，尤其是如权利要求10所述的柔性的照明装置，具有设计成用于弯曲的基底(2；8；11；14)，所述基底(2；8；11；14)用于装配光源(5)，其中所述基底(2；8；11；14)借助至少一个玻璃纤维复合层(3)制造，并且所述照明装置(1；7；10；13)是无接缝的。

12.如权利要求11所述的柔性的照明装置(1；7；10；13)，其中所述玻璃纤维复合层(3)具有玻璃树脂复合物，所述玻璃树脂复合物具有小于50％且大于30％的玻璃纤维比例，尤其是具有在30％和45％之间的玻璃纤维比例，特别是35％的玻璃纤维比例。

13.如权利要求11或12中任一项所述的柔性的照明装置(1；7；10；13)，其中所述至少一个玻璃纤维复合层(3)用至少一个铜层(4、9)涂覆。

14.如权利要求11至13中任一项所述的柔性的照明装置(10；13)，其中所述至少一个玻璃纤维复合层(3)在两侧分别用铜层(4、9)涂覆，并且所述铜层(4、9)借助于至少一个金属化通孔(12)连接。

15.如权利要求13或14中任一项所述的柔性的照明装置(1；7；10；13)，其中所述玻璃纤维复合层(3)的厚度相当于铜层(4、9)的厚度。

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