CN102483204A - 具有柔性印刷电路板的发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光装置(1)，具有至少一个柔性的印刷电路板(3)，该印刷电路板装配有至少一个半导体光源(2)，其中印刷电路板(3)的至少一个装配侧面上涂覆有填料(10)，该填料露出半导体光源(2)的至少一个发光面，并且其中半导体光源(2)在顶侧至少部分地被粘合件(7)覆盖，其中粘合件(7)从填料(10)中伸出并且被填料(10)粘合地在侧面包围，粘合件和半导体光源(2)相比具有和填料(10)之间更好的粘合性能。

Description

具有柔性印刷电路板的发光装置
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个柔性印刷电路板的发光装置和一种用于制造这种发光装置的方法。
背景技术
已知了装配有发光二极管的柔性印刷电路板(“
Figure BDA0000129603910000011
”柔性电路板)，利用填料将其完全挤压包封以用于IP保护。然而在此由于在填料中显著的光损失而使射束效率减小。为了不让射束效率变差，作为替代方案已知的是，填料并不超过LED的上边缘，并且LED因此和其典型地位于上方的发光面不再被填料覆盖。在这种替代方案中存在的危险是，在弯曲时在填料和LED的壳体侧面之间形成裂纹，其可能导致不密封并且使潮气、灰尘等等侵入柔性电路板中。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有柔性印刷电路板的发光装置，其在高IP保护(高IP保护等级)的情况下基本不减小射束效率。
借助于根据各个独立权利要求所述的一种发光装置和一种用于制造发光装置的方法来实现该目的。优选的实施方式可以特别地由从属权利要求中得出。
发光装置具有至少一个柔性的印刷电路板(“Flexband”柔性电路板)，该印刷电路板装配有至少一个半导体光源，其中印刷电路板的至少一个装配侧面上涂覆有填料，该填料露出半导体光源的至少一个发光面，并且其中半导体光源在顶侧至少部分地被粘合件(Haftelement)覆盖，其中粘合件(i)部分地从填料中伸出，(ii)被填料粘合地在侧面包围，并且(iii)粘合件和半导体光源相比具有和填料之间更好的粘合性能。
可能的装配的柔性电路板可以是欧司朗公司(Fa.OSRAM)的线性灯条(LINEARLight-Reihe)的柔性电路板。
半导体光源的类型基本上不被限制，然而作为发射器优选的是LED或激光二极管。半导体光源可以具有一个或多个半导体发射器。这个或这些半导体发射器可以安装在载体上，在载体上可以安装其他的电子部件，如电阻、电容器、逻辑部件等等。半导体发射器可以例如借助于通常的焊接方法安装在印刷电路板上。但半导体发射器也可以通过芯片级连接方式、如压焊(线压焊、倒装芯片压焊)等等和基板连接(“Submount”基板)，例如通过将由氮化铝(AlN)制成的基板装配上LED芯片来实现。也可以在一个印刷电路板上安装一个或多个基板。
当存在多个半导体发射器时，它们可以射出相同的颜色、例如白色，这可以实现亮度的简单的可定标性。但半导体发射器也可以至少部分地具有不同的射束颜色，例如红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)、琥珀色(A)和/或白色(W)。由此可以在一定条件下使光源的射束颜色调谐，并且可以调整任意的色点。可以特别优选的是，不同的射束颜色的半导体发射器可以产生白色的混合光。代替或除了例如基于InGaN或AlInGaP的无机发光二极管，通常也可以使用有机的LED(OLED)。也可以例如应用二极管激光器。
粘合件从填料中伸出意味着，其部分地位于填料的表面下方并且因此利用该部分嵌入填料中，并且部分地位于填料的表面上方。因此，位于填料的表面下方的部分被填料包围，更确切地说至少在侧面被包围。由于粘合件至少部分地覆盖半导体光源，因此半导体光源可以位于填料的表面下方；因此换而言之，填料可以向上超过半导体光源。
和半导体光源相比，粘合件具有和填料之间更好的粘合性能，由此与在填料和发光元件之间的粘合性能相比，可以抑制在填料和粘合件之间的边界面上形成裂纹，因此在更加强烈地弯曲时也可以维持可靠的IP保护，更确切地说，填料不会影响发光效率。
粘合件可以有利地完全覆盖相应的半导体光源的顶面。由此在需要弯曲的情况下实现粘合件的特别小的形变。此外如以下进一步设计的那样，粘合件可以设计用于引导光线。随后还特别简单地控制。
然而也可以可替换地使用并未完全覆盖相应的半导体光源的顶面的粘合件，例如环形的粘合件。这种粘合件的优点在于，其可以在外侧包围半导体发光元件的发光面，并且发光面在此是暴露的，因此此外在填料的、仅仅在粘合件和填料之间的表面上具有更好的粘合性能，但同时光并不被覆盖半导体光源的材料吸收。
粘合件可以有利地具有被填料覆盖的侧面的凸起。由此由于增大了总的边界面而改善了和填料的粘合性能。此外简化了粘合件的使用。
粘合件可以有利地在侧面至少部分地相对于填料覆盖相应的半导体光源。由此可以进一步改善深层区域中的粘合，并且由此当表面裂纹已经存在时使裂纹不易沿着填料的边界面扩张到深处。
有利地，粘合件的、在侧面覆盖相应的半导体光源的区域的壁厚在大多数情况下为0.2mm至1mm。
为了避免裂纹扩张直至印刷电路板，可以特别有利的是，粘合件在侧面完全覆盖相应的半导体光源。此外如果填料是热熔胶材料，那么由此还可以在浇注时针对液态的填料保护半导体光源。
为了使裂纹不沿着在粘合件和填料之间的边界面扩张到深处，可以特别有利的是，粘合件具有环绕的、向上拱起的凸起或凸缘(“Hutkragen”)。然后可以借助于凸缘使裂纹尖端终止，因此可以显著地防止填料由印刷电路上脱离。此外在粘合件和填料之间可以得到形状配合良好的连接。
该用于实现简单制造的凸缘可以有利地位于粘合件的下边缘处。
为了获得紧凑的结构和特别小的光损失，有利的是，粘合件具有光学元件、特别是透镜，该光学元件在光学方面连接在半导体光源下游。光学元件例如可以用于导光或用于保护(保护透镜、遮盖透镜)。光学元件可以特别地覆盖半导体光源的(多个)发光面。光学元件可以有利地是粘合件的集成的或一体的组成部分。
以有利的方式，粘合件或作为其一部分的光学元件借助于浸渍材料(英语：“index-matching material折射率匹配的材料”)和半导体光源连接，这是因为由此可以减小在光学元件的表面上的菲涅耳反射。
以有利的方式，粘合件或作为其一部分的光学元件的材料是模克隆(Makrolon)树脂、硅树脂和/或玻璃。模克隆是德国Bayer股份公司研发的聚碳酸脂的商标，它是透光的(其中可以是单色的)，具有非常高的断裂强度，非常轻，并且此外也在高温时具有非常高的形状稳定性。也可以将材料组合，例如在模克隆薄膜下面设置玻璃透镜。提到的材料特别好地和由所谓的Hotmelt(热熔胶)构成的填料粘合。特别地，粘合件或光学元件的材料具有比填料更小的光吸收性。
以有利的方式，填料可以是热粘合材料(也称为热熔胶材料或Hotmelt)，特别地完全由此构成，这是因为因此可以实现特别简单并且成本低廉的制造。
这种方法用于制造发光装置并且具有至少包括以下步骤：将至少一个粘合件和相应固定在印刷电路板上的半导体光源压在一起；和对装配的印刷电路板和至少一个粘合件进行浇注注。
可以有利的是，在这些步骤之前的步骤是将至少一个粘合件插入模具中。
但也可以有利的是，在这些步骤之前或进而同时执行的步骤是将至少一个粘合件放置在所属的半导体光源上。
附图说明
在以下的附图中根据实施例对本发明示意性地详细说明。在此为了清楚起见，相同的或作用相同的元件具有相同的参考标号。
图1作为截面图在侧视图中示出了根据第一实施方式的发光装置的截面；
图2作为截面图在侧视图中示出了根据第二实施方式的发光装置的截面；
图3在俯视图中示出了用于制造发光装置的模具。
具体实施方式
图1作为截面图在侧视图中，在发光二极管2形式的半导体光源的区域中示出了根据第一实施方式的发光装置1。发光二极管2在底侧固定在带状的柔性印刷电路板(“柔性电路板Flexband”)3上，并且主要向上(沿着z轴线)发光。柔性电路板3在一侧被装配并且具有由柔性绝缘的印刷电路板材料、例如聚酰亚胺制成的基层4。为了将发光二极管2和可能的其他电子元件进行电接线，柔性电路板3在其底侧涂覆有铜覆盖层形式的接线层5。发光二极管2的顶面6也具有发光面，该顶面完全并且平面地被粘合件7覆盖。粘合件7在侧面环绕地(在垂直于z轴线的(x，y)-平面中)经过发光二极管2伸出。更确切地说，粘合件7具有透镜形的部件或集成的透镜8和环绕的凸缘形的部件或者说凸缘9。柔性电路板3的装配侧面借助于热粘合材料(“Hotmelt”)形式的填料10被这样浇注，即发光二极管2和粘合件7的(下面的)部件11嵌入填料10中。换而言之，填料10的自由表面12高于发光二极管的上表面6并且高于粘合件7的嵌入的部件11。因此粘合件7的(上面的)部件13由填料10中伸出。
借助于透镜8，由发光二极管2的表面6向上射出的光在忽略粘合件7中的光吸收的情况下借助于粘合件7的透镜形的部件8主要导入粘合件7的上方部件13中，并且由此处继续向外传导。借助于凸缘9首先实现在粘合件7和填料10之间的相比较大的边界面或接触面，这改善了粘合性能。其次，通过位于凸缘上的填料防止粘合件7从发光二极管2上脱落或取下。为了确保和发光二极管2的平面的连接，粘合件7通过由浸渍材料(未示出)制成的层连接。
当发光装置1沿着其纵向延伸部(沿着x轴线)弯曲时，在上表面上形成能导致裂纹形成的拉应力。基于相比较不易出现裂纹的填料10，优选地在填料10和粘合件7之间的边界面14上形成裂纹。然而由于粘合件7和填料10之间的粘合性能比类似结构中的发光二极管2和填料10之间的粘合性能更好，因此可以避免形成裂纹并且进而损坏发光装置1。总而言之，因此可以实现较高的IP保护，而基本上不会使射束效率减小。
图2作为截面图在侧视图中示出了根据第二实施方式的发光装置15的截面。和在图1中示出的第一实施例相反，现在粘合件7设计为钟状，即其由上向下扩张直至柔性电路板3，并且在上方和侧面完全遮盖发光二极管2并且进而使其和填料10完全隔离。由此首先实现了特别强的粘合性能并且因此避免形成裂纹，并且其次可以在热浇注期间减小发光二极管2的热负载。粘合件7又具有透镜形的部件8，该部件将由LED2的表面射出的光没有或基本没有中断地经过填料10向外发出。粘合件7在其下边缘上具有向上翻卷的凸缘16，该凸缘放置在柔性电路板3上。借助于凸缘16可以首先在到达柔性电路板3之前终止沿着粘合件7和填料10之间的边界面的裂纹扩展，并且其次可以因此实现在粘合件7和填料10之间的连接的良好的形状配合。粘合件7设计为一体的玻璃体。
透镜8可以由和粘合件7的剩余部分一样的材料制成，粘合件7因此特别由一种单一的材料或复合材料制成，或者是作为由不同于粘合件7的剩余部分的材料体积组成的体积，粘合件7因此特别由不同的材料组分制成。粘合件7的、在发光二级管2一侧的在不同于凸缘16的区域中的壁厚d在此为0.2mm至1mm。
图3在俯视图中示出了用于制造发光装置的模具17，在此示例性地根据图1中的发光装置进行说明。模具17具有用于插入发光带3的槽18。在槽18中引入了凹进处19，可以将粘合件7利用那个(上面的)部件插入其中，该部件应伸出填料。为了制造发光装置，装配有LED 2的柔性电路板3颠倒地、即利用装配有LED 2的侧面在指向模具17的方向上这样插入槽18中，即LED 2放置在粘合件7上。以下将温暖的热粘合材料经过喷嘴20导向到槽18，如通过箭头表明的。在热粘合材料冷却后，使发光装置和模具17分离。
可替换地，粘合件也可以直接安装在装配的柔性电路板上，这是有利的，即无需翻转柔性电路板3。
当然，本发明并不限于示出的实施例。因此在两侧装配有光源的印刷电路板也可以进一步加工成在两侧发光的发光装置。
参考标号表
1发光装置
2发光二级管
3柔性电路板
4基层
5接线层
6发光二极管的表面
7粘合件
8透镜
9凸缘
10填料
11粘合件的下面的部件
12填料的自由表面
13粘合件的(上面的)部件
14在填料和粘合件之间的边界面
15发光装置
16凸缘
17模具
18槽
19凹进处
20喷嘴
d壁厚

Claims (13)

1.一种发光装置(1；15)，具有至少一个柔性的印刷电路板(3)，所述印刷电路板装配有至少一个半导体光源(2)，其中
-所述印刷电路板(3)的至少一个装配侧面上涂覆有填料(10)，所述填料露出所述半导体光源(2)的至少一个发光面，并且其中
-所述半导体光源(2)在顶侧至少部分地被粘合件(7)覆盖，其中所述粘合件(7)部分地从所述填料(10)中伸出并且被所述填料(10)粘合地在侧面包围，所述粘合件和所述半导体光源(2)相比具有和所述填料(10)之间更好的粘合性能。
2.根据权利要求1所述的发光装置(1；15)，其中所述粘合件(7)完全覆盖相应的所述半导体光源(2)的顶面(6)。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置(1；15)，其中所述粘合件(7)具有被所述填料(10)覆盖的侧面的凸起(9；16)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(15)，其中所述粘合件(7)在侧面至少部分地相对于所述填料(10)覆盖、特别是完全覆盖相应的所述半导体光源(2)。
5.根据权利要求3或4所述的发光装置(15)，其中所述粘合件(7)具有环绕的、向上拱起的凸起(16)。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的发光装置(15)，其中所述粘合件(7)的、在侧面覆盖相应的所述半导体光源(2)的区域的壁厚(d)至少在大多数情况下为0.2mm至1mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(1；15)，其中所述粘合件(7)具有光学元件(8)、特别是透镜，所述光学元件在光学方面连接在所述半导体光源(2)下游。
8.根据权利要求7所述的发光装置(1；15)，其中所述光学元件(8)借助于浸渍材料和所述半导体光源(2)连接。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的发光装置(1；15)，其中所述光学元件(8)的材料包括模克隆、硅树脂和/或玻璃。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(1；15)，其中所述填料(10)是热粘合材料。
11.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(1；15)的方法，其中所述方法至少包括以下步骤：
-将至少一个粘合件(7)和相应固定在印刷电路板(3)上的半导体光源(2)压在一起；和
-对装配的所述印刷电路板(3)和至少一个所述粘合件(7)进行浇注。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法事先包括以下步骤：
-将至少一个所述粘合件(7)插入模具(17)中。
13.根据权利要求11所述的方法，所述方法附加地包括以下步骤：
-将至少一个所述粘合件(7)放置在所属的半导体光源(2)上。
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