CN105937717A - 用于制造照明模块的方法以及照明模块 - Google Patents

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Abstract

制造照明模块的方法(S1-S9)，其中提供装配有至少一个半导体光源的光源基板(S1)；在侧面由壁包围至少一个半导体光源(S2)；将至少一个预制的漫射体元件施加到至少一个半导体光源上(S3-S6)，并且将灌封料填入由壁包围的空间中直至下述高度，在所述高度下灌封半导体光源和至少一个漫射体元件的至少一部分(S7)。照明模块具有装配有至少一个半导体光源的光源基板和至少一个漫射体体积，所述漫射体体积设置在至少一个半导体光源上，其中至少一个半导体光源和漫射体体积的至少一部分从侧面用灌封料灌封，其中照明模块根据所述方法制造并且至少一个漫射体体积是预制的漫射体元件的至少一部分。本发明例如可应用于受保护的发光带、尤其LED带。

Description

用于制造照明模块的方法以及照明模块
技术领域
本发明涉及一种用于制造照明模块的方法，其中提供装配有至少一个半导体光源的光源基板，所述至少一个半导体光源在侧面由壁包围，并且至少一个漫射体体积施加到至少一个半导体光源上。本发明还涉及一种照明模块，所述照明模块具有装配有至少一个半导体光源的光源基板和至少一个漫射体体积，所述漫射体体积设置在至少一个半导体光源的光出射面上，其中至少一个半导体光源和漫射体体积的至少一部分侧面地用灌封料灌封，并且其中照明模块根据所述方法制造。本发明例如可应用于受保护的发光带、尤其LED带。
背景技术
为了制造带状的LED模块的保护外罩已知的是，具有带状的电路板的LED带和在前侧以串联的方式设置在所述LED带上的LED置入由不透明的硅树脂构成的灌封模具中并且紧接着灌封到其中。灌封料可以在多级的灌封工艺期间多层地填入、尤其首先填入包围LED的透明的灌封料，紧随其后散射光的灌封料的薄的层片。在灌封工艺中产生下述缺点：灌封料的厚度会难以精确设定、尤其是在LED之上的厚度。首先通过透明的灌封料产生的透明层片的厚度会难以精确设定。但这也引起通过灌封料向外发射的光通量的均匀性和强度的困难的设定。此外，这样的灌封工艺需要相对长的持续时间。此外，灌封模具仅能相对耗费地制造并且对于灌封料的横截面形状的改变而言必须重新制造。材料成本也是大的。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服现有技术的缺点。
该目的根据一种用于制造照明模块的方法和一种照明模块来实现。
一种用于制造照明模块的方法，其中
-提供装配有至少一个半导体光源的光源基板；
-在侧面由壁包围至少一个所述半导体光源；
-将至少一个预制的漫射体元件施加到至少一个半导体光源上；并且
-将灌封料填入由所述壁包围的空间中直至下述高度，在所述高度下灌封至少一个所述半导体光源和至少一个所述漫射体元件的至少一部分。
一种照明模块，具有：
-装配有至少一个半导体光源的光源基板；和
-至少一个漫射体体积，所述漫射体体积设置在至少一个所述半导体光源的光出射面上；
-其中，从侧面用灌封料灌封至少一个所述半导体光源和所述漫射体体积的至少一部分，
其中，
-根据上述方法制造所述照明模块，并且其中
-至少一个所述漫射体体积是预制的漫射体元件的至少一部分。优选的实施方式尤其可在下文中得出。
该目的通过一种用于制造照明模块的方法来实现，其中(a)提供一种装配有至少一个半导体光源的光源基板；(b)至少一个半导体光源在侧面由壁包围；(c)至少一个预制的漫射体元件施加在至少一个半导体光源上；和(d)灌封料填入由壁包围的空间中直至下述高度，在所述高度下既灌封至少一个半导体光源也灌封至少一个漫射体元件的至少一部分。
该方法具有下述优点：不需要灌封模具来成形漫射体元件。因此也省去灌封模具的维护(例如耗费的清洁)和产品特定的工具成本。此外，通过使用不同的预制的漫射体元件可以实现快速的类型转换(尤其在不更换壁的情况下实现)，使得尤其因此也能够实现特别快速的产品改型。线性的和面状的照明模块(例如两个或多个轨道并行地)能够在相同的设备上制成，这可实现更快速的并行的制造过程。能够实现花丝(filigran)的构型，所述花丝的构型仅取决于组装件(LED、组件等)的尺寸。与纯粹的灌封工艺相比，也获得更低的材料成本，例如因为在所述灌封工艺中透明的层厚度非常大并且每个产品单元需要非常多的材料。而在本方法中填入的灌封料并不需要如此精确的填入并且也能够由更多样性的(尤其还廉价的)材料制造。
预制的漫射体元件与灌封料共同形成用于装配的电路板基板的保护外罩(例如防湿气、ESD、异物、机械作用等)。
一个改进方案是：照明模块、尤其其光源基板除了至少一个半导体光源之外还具有至少一个电的和/或电子的构件。尤其如果照明模块、尤其其光源基板具有电路，那么其也可以称作“光引擎”。所述电路例如能够是驱动器或用来运行至少一个半导体光源的驱动器的部件。
优选地，至少一个半导体光源包括至少一个发光二极管。在存在多个发光二极管的情况下，所述发光二极管能够以相同的颜色或以不同的颜色发光。颜色能够是单色的(例如红色、绿色、蓝色等)或多色的(例如白色)。由至少一个发光二极管放射的光也能够是红外光(IR-LED)或紫外光(UV-LED)。多个发光二极管能够产生混合光；例如白色的混合光。至少一个发光二极管能够包含至少一种用于波长转换的发光材料(转换LED)。发光材料能够替选地或附加地远离发光二极管设置(远程荧光粉，“Remote Phosphor”)。至少一个发光二极管能够以单独封装的发光二极管的形式或以LED芯片的形式存在。多个LED芯片能够被安装在共同的基板(“Submount”底座)上。至少一个发光二极管能够装配有至少一个独有的和/或共同的光学装置，例如至少一个菲涅尔透镜、准直仪等，以进行射束引导。替代或附加于无机发光二极管，例如基于InGaN或AlInGaP的无机发光二极管，通常也能够使用有机发光二极管(OLED、例如聚合物OLED)。替选地，至少一个半导体光源能够具有例如至少一个二极管激光器。用于波长转换的发光材料也能够位于至少一个二极管激光器的下游，例如在LARP(激光激发远程荧光粉，“Laser Activated Remote Phosphor”)装置中。
光源基板的形状和至少一个半导体光源的设置方式原则上是任意的。因此，光源基板能够具有在俯视图中为矩形的、六角形的、圆形的、椭圆形或带状等的基本形状。
尤其，至少一个半导体光源可以仅在前侧设置在光源基板上，因为那么光源基板的背侧能够用作为支承面。
一个改进方案是：所装配的光源基板是电路板组(Nutzen)或总电路板，所述电路板组或所述总电路板能够划分为多个电路板。这可实现特别简单的制造。除在电路板组中使用所述方法之外，也能够与已经分割的光源基板一起使用(例如与具有带状的电路板的已经制成的发光带一起使用)。
光源基板例如可以具有带有基于环氧树脂的基础材料(例如FR4)、带有陶瓷的基础材料(例如氧化铝或氮化钛)或带有由塑料构成的基础材料的电路板。光源基板可以是刚性的或柔性的。光源基板的形状在对其前侧的俯视图中不受限制并且能够例如构成为带状的、矩形的、六边形的、圆形的、自由形状等。装配有LED芯片的带状的光源基板例如可以德国欧司朗公司(Fa.Osram，Deutschland)的“LINEARLight”或“PrevaLED”产品系列的范围获得。
侧面的壁或壁部环绕地包围所装配的光源基板。所述壁或壁部例如可以作为阻挡部(Damm)或作为预制的框架存在。阻挡部例如能够通过分配(Dispensieren)来制造。壁可以施加在光源基板上。替选地，壁可以设置在光源基板旁边并且进而也从侧面包围光源基板。壁可以为了制造照明模块而被分离或者可以(作为整体或至少部分地)保留作为照明模块的一部分。
所装配的光源基板处于由壁包围的空间中。壁尤其具有下述高度，所述高度对应于紧接着待填入空间中的灌封料的灌封高度或者比灌封高度更高。壁可以在其朝向所装配的光源基板的内侧上具有至少一个止动棱边以精确地到达填充高度。在俯视图中壁的形状原则上是不受限制的并且可以例如是环状的或矩形的。
一个改进方案是：壁由硅树脂或聚氨酯、PUR构成。
除了照明模块的显著简化的安装之外，漫射体元件的预制允许其更廉价并且更精确的制造。
将漫射体元件施加在至少一个半导体光源上可实现漫射体元件的简单的操作和精确的定位。此外，在漫射体元件和至少一个半导体光源之间成泡的风险是非常低的。
一个改进方案是：灌封料构成为是反射的、尤其是漫反射的。为此，能够为灌封料添加白色颜料如氧化钛粉末、氧化铝粉末等。灌封料的反射的设计方案可实现尤其高的光输出和仅通过漫射体元件实现的向外的有针对性的光放射。但是灌封料也能够例如是透明的。灌封料也可以是(非白色)彩色的。
通过选择(灌封)高度引起：漫射体元件不完全地由灌封料覆盖进而由至少一个半导体光源放射的光通过漫射体元件即使在没有穿透灌封料的情况下也能够向外放射。
一个设计方案是：由壁包围的空间用灌封料灌封至至少一个漫射体元件的上侧或灌封至至少一个漫射体元件的上侧的侧边缘。由此，(尤其与进行反射的灌封料一起)可实现仅穿过上侧的光放射。尤其，灌封料因此可以填入通过壁包围的空间中，使得露出漫射体元件的上侧。
又一设计方案是：所述灌封料尤其与在传统的方法中用于灌封LED的灌封料相比是低粘度的。在一个设计方案中粘度为大约1mPa·s至1000mPa·s、尤其为大约10mPa·s至1000mPa·s。由于低的粘度，灌封料是自流平的(selbstnivellierend)。
紧随填入所述灌封料，硬化灌封料、尤其在电路板组中硬化灌封料。硬化例如可以通过设定温度、空气湿度和/或持续时间和/或通过用紫外光辐照等被影响。硬化尤其发生至使得随后的操作是可行的。
灌封料例如可以具有硅树脂、聚氨酯、聚氨酯-聚酰胺、PUR-PA等或由其构成。尤其，这样的材料(例如双组分硅树脂)是遇热极快速地硬化的，更确切地说在低的温度下(自大约100℃起)开始硬化。例如在双组分聚氨酯的情况下甚至能够以放热的方式调节硬化。
一个改进方案是：预制的漫射体元件直接地(即无增附剂等)施加到至少一个半导体光源上。那么在至少一个半导体光源上直至足够用于填入灌封料的固定已经可以通过预制的漫射体元件本身的粘性或“Stickiness(滞性)”实现。
对于将预制的漫射体元件特别牢固的和/或精确限定地固定在至少一个半导体光源上有利的设计方案是：将至少一个预制的漫射体元件粘贴在至少一个半导体光源上。
所属的增附剂或粘附剂、尤其胶粘剂的施加例如能够通过逐点地分配粘附剂来施加到至少一个半导体光源的后续用作为支承面的表面上。这产生的优点是：粘贴工艺是特别简单的，粘附剂仅施加在其需要用于粘附的位置处，并且此外存在尤其低的关于起泡的工艺风险。
此后，漫射体元件可以层压到至少一个半导体光源的涂覆有粘附剂的表面上。粘附剂可以紧接着被完全硬化或部分硬化。
另一设计方案是：将高粘度的胶粘剂用作为粘附剂，尤其是具有在大约100000mPa·s和500000mPa·s之间的粘度的胶粘剂。胶粘剂例如可以是硅树脂、PUR、PUR-PA等。
一个改进方案是：胶粘剂和漫射体元件由相同的基础材料构成，例如由硅树脂、PUR或PUR-PA等构成，因为这样能够尽可能地避免材料不匹配并且实际上也不会产生进行反射的边界面。对于防止材料不匹配的一个有利的、替选的或附加的改进方案是：低粘度的灌封料和漫射体元件由相同的基础材料构成，例如由硅树脂、PUR或PUR-PA等构成。
例如线性的或有轮廓的漫射体元件能够粘贴到半导体光源的相应的排上。在此，具有所属的光源基板的半导体光源可以仍存在于电路板组中。
又一设计方案是：漫射体元件是挤出的漫射体元件。这产生下述优点：漫射体元件可显著地更便宜地制造，因为挤出材料比灌封料便宜很多。此外，通过使用经挤出的漫射体元件，在半导体光源之上的漫射体元件的尺寸，尤其关于透明的区域的必要的厚度方面的尺寸能够比经由灌封工艺更显著精确地设定。此外，散射光的填充材料(扩散颗粒)的浓度以及透明的区域和散射光的区域的层厚度能够容易地设定。以小的耗费在电路板组中进行的工艺也是可行的。挤出方法尤其具有用来创建复杂的形状和用来加工脆性的以及软质的材料的可能性。挤出的漫射体元件尤其能够是长形的元件。
此外，一个设计方案是：漫射体元件是具有至少一个透明的区域和至少一个散射光的区域的多区域本体。这样的漫射体元件能够例如借助共挤出制造。其一个设计方案是：将透明的区域施加到至少一个半导体光源上。
又一设计方案是：批量生产灌封的本体。因此能够由借助所述方法制造的部件以简单的方式制造多个半导体模块。通过如下设计方案获得尤其简单的制造，即所装配的光源基板是电路板组。在这种情况下，批量生产尤其包括将电路板组的共同的光源基板分开。尤其能够制造多个带状的照明模块。
该目的也通过照明模块实现，所述照明模块借助所述方法如上面描述的那样制造。照明模块能够与所述方法类似地设计并且获得相同的优点。
因此，照明模块能够具有装配有至少一个半导体光源的光源基板和至少一个漫射体体积，所述漫射体体积设置在至少一个半导体光源的光出射面上，其中至少一个半导体光源和漫射体体积的至少一部分从侧面用灌封料灌封，并且其中至少一个漫射体体积是预制的漫射体元件的至少一部分。
一个设计方案是：照明模块是受保护的发光带。其尤其具有至少一个装配有至少一个半导体光源的、带状的光源基板(狭义中的发光带)，在所述光源基板上安置一个或多个漫射体元件。
附图说明
结合下面的实施例的示意性描述更清晰和更明确地理解本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现所述特性、特征和优点的类型和方式，所述实施例结合用附图详细阐述。在此，为了概览性，相同的或起相同作用的元件能够设有相同的附图标记。
图1作为剖视图示出制造至少一个第一照明模块的中间状态的前视图；
图2作为剖视图示出制造至少一个第一照明模块的另一中间状态的前视图；
图3作为剖视图示出制造至少一个第一照明模块的又一中间状态的前视图；
图4作为剖视图示出已制成的第一照明模块的前视图；
图5作为剖视图示出另一已制成的第一照明模块的前视图；
图6作为剖视图示出制造第二照明模块的中间状态的前视图；
图7作为剖视图示出已制成的第二照明模块的前视图；和
图8作为剖视图示出制造至少一个第三照明模块的中间状态的前视图。
具体实施方式
图1作为剖视图示出制造至少一个第一照明模块1的中间状态的前视图。
在所述中间状态中，在步骤S1中提供在前侧装配有呈LED 2的形式的多个半导体光源的、呈电路板3的形式的光源基板。LED 2在上侧具有光放射面2a。
电路板3首先以其背侧置于平坦的、平面的底板U上。所述电路板例如可以借助抽吸或借助负压保持在底板U上。
此外，在紧随提供的步骤S2中，例如通过分配硅树脂或聚氨酯，在电路板3的前侧的边缘区域处制造向前或向上延伸的、环绕闭合的壁4。替选地，可以将壁4作为预制的框架安置到电路板3上。
此外，在步骤S3中将具有光放射面2a的LED 2的上侧用高粘度的增附剂5涂覆，例如用粘度在大约100000mPa·s和500000mPa·s之间、例如用硅树脂、PUR、PUR-PA等涂覆。
此外，在步骤S4中制备多个(在此：三个)通过共挤出预制的漫射体元件6。漫射体元件6是有轮廓的元件，所述有轮廓的元件在前视图中示出轮廓。其纵轴线与图像面垂直地延伸。在此，轮廓是矩形的。漫射体元件6具有朝向LED 2的、矩形的透明(子)区域7和设置在其上侧上的、层状的散射光的(子)区域8。
在步骤S5中，漫射体元件6以其下侧安置并且压紧到LED 2的设有增附剂5的上侧上。因此得出在图2中示出的状态。漫射体元件6能够例如沿着其纵轴线形成三排，其中所述漫射体元件分别安置在由多个(例如等距分布的)LED 2构成的排上。
在紧接着的步骤S6中，使得增附剂5硬化。
如在图3中示出的，在步骤S7中，将具有大约10mPa·s至1000mPa·s的范围中的粘度的低粘度的灌封料9填入到通过壁4和电路板3形成的模中，更确切地说覆盖至漫射体元件6的上边缘或上侧，而不覆盖其上侧。由此，LED 2和漫射体元件6在侧面由灌封料9覆盖。在此，灌封料9例如是硅树脂、PUR或PUR-PA，被添加给呈例如二氧化钛粉末形式的白色颜料。因此，灌封料9是漫散射的并且防止穿过所述灌封料的侧面的光放射。这引起至少实际上穿过漫射器元件6的上侧的完全的光放射。由LED2放射的光首先通过灌封料9并且此外通过散射光的区域8散射，由此产生向外放射的光的高度均匀的分布。
在下一步骤S8中，使得灌封料9至少部分地硬化。
批量生产步骤或分离步骤S9能够紧接于此。其中可以将灌封的本体2至9分离，例如平行于漫射体元件6来条状地或带状地分离。所述分离例如可以通过借助于切割刀T的切削过程实现。分离步骤S9也可以包括脱离底板U和壁4。
在步骤S9之后存在多个第一照明模块10(图4)和11(图5)。照明模块10是具有漫射体元件6和一排LED 2的受保护的发光带。照明模块11是具有两个平行伸展的漫射体元件6和LED 2的两个相应平行伸展的排的受保护的发光带。
图6作为剖视图示出制造第二照明模块12的与图3类似的中间状态的前视图，所述第二照明模块在图7中示出。照明模块12和其制造与图1至5中的照明模块1的区别在于，在此，使用仅一个并且此外已经以其最终形状存在的电路板13并且不以电路板组制造。由此能够放弃批量生产步骤S9。因此，照明模块12能够简单地通过剥离底板U和必要时剥离壁4来提供。
图8作为剖视图与图3类似地示出制造至少一个第三照明模块14的中间状态的前视图。为此，这里纯示例性地存在三个不同的有轮廓的漫射体元件15、16和17。
漫射体元件15与漫射体元件6的区别在于，透明的区域18目前具有在横截面中倾斜的形状，使得包围所述透明的区域的灌封料9具有对于光放射有效的形状。
漫射体元件16与漫射体元件6的区别在于，尤其也与散射光的区域20相比，透明的区域19目前是明显更窄的。这可实现向外放射的光的更有效的均匀化。
漫射体元件17与漫射体元件6的区别在于，所述漫射体元件17不具有透明的区域，而是仅还具有散射光的区域21。
如通过切割刀T表明的那样，能够通过分离来提供三个不同的照明模块，尽管所述照明模块以相同的工艺流程制造。
虽然通过所示出的实施例详尽地阐明和描述本发明的细节，但本发明不局限于此，并且其他的变型形式能够由本领域技术人员从中推导出，而不会脱离本发明的保护范围。
因此照明模块不需要是带状的或条状的。
一般而言，“一”、“一个”等能够理解为单个或多个，尤其就“至少一个”或“一个或多个”等而言，只要这不是明确排除的、例如通过“刚好一个”等表述明确排除。
数字说明也能够准确地包括所给出的数字和常见的公差范围，只要这不是明确排除的。
附图标记
1 照明模块
2 发光二极管
2a LED的光放射面
3 电路板
4 壁
5 增附剂
6 漫射体元件
7 漫射体元件的透明区域
8 漫射体元件的散射光的区域
9 灌封料
10 照明模块
11 照明模块
12 照明模块
13 电路板
14 照明模块
15 漫射体元件
16 漫射体元件
17 漫射体元件
18 透明的区域
19 透明的区域
20 散射光的区域
21 散射光的区域
S1-S9 方法步骤
T 切割刀
U 底板

Claims (12)

1.一种用于制造照明模块(1，10，11；12；14)的方法(S1-S9)，其中
-提供装配有至少一个半导体光源(2)的光源基板(3；13)(S1)；
-在侧面由壁(4)包围至少一个所述半导体光源(3；13)(S2)；
-将至少一个预制的漫射体元件(6；15-17)施加到至少一个半导体光源(2)上(S3-S6)；并且
-将灌封料(9)填入由所述壁(4)包围的空间中直至下述高度，在所述高度下灌封至少一个所述半导体光源(2)和至少一个所述漫射体元件(6；15-17)的至少一部分(S7)。
2.根据权利要求1所述的方法(S1-S9)，其中用所述灌封料(9)灌封由所述壁(4)包围的空间直至至少一个所述漫射体元件(6；15-17)的上侧。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)，其中所述灌封料(9)是低粘度的，所述灌封料尤其具有在大约10mPa·s至1000mPa·s的范围中的粘度。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)，其中将至少一个预制的所述漫射体元件(6；15-17)粘贴到至少一个半导体光源(2)上(S3-S6)。
5.根据权利要求4所述的方法(S1-S9)，其中将高粘度的胶粘剂用作为粘附剂(5)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)，其中所述漫射体元件(6；15-17)是挤出的漫射体元件。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)，其中所述漫射体元件(6；15-16)是具有至少一个透明的区域(7；18；19)和至少一个散射光的区域(8；20)的多区域本体。
8.根据权利要求7所述的方法(S1-S9)，其中将所述透明的区域(7；18；19)施加到至少一个所述半导体光源(2)上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)，其中批量生产灌封的本体(2-9)(S9)。
10.根据权利要求9所述的方法(S1-S9)，其中所装配的所述光源基板(2，3)是电路板组。
11.一种照明模块(1，10，11；12；14)，具有：
-装配有至少一个半导体光源(2)的光源基板(3；13)；和
-至少一个漫射体体积，所述漫射体体积设置在至少一个所述半导体光源(2)的光出射面(2a)上；
-其中，从侧面用灌封料(9)灌封至少一个所述半导体光源(2)和所述漫射体体积的至少一部分，
其中，
-根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)制造所述照明模块(1，10，11；12；14)，并且其中
-至少一个所述漫射体体积是预制的漫射体元件(6；15-17)的至少一部分。
12.根据上述权利要求中任一项所述的照明模块(1，10，11；12；14)，其中所述照明模块(1，10，11；12；14)是发光带。
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