DE10014804A1 - Leuchtenmodul - Google Patents

Leuchtenmodul

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Johannes Hackl
Michael Waldner
Thomas Scharfenberger
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Abstract

Ein als Bauteil für Leuchten vorgesehenes Leuchtenmodul besitzt einen Träger (4), der aus Leiterbahnen (1, 2) und isolierendem Trägermaterial (3) besteht, und Leuchtdioden (5), die mit den Leiterbahnen (1, 2) elektrisch verbunden sind. Um eine höhere Leuchtdichte erzielen zu können, muß die Wärme der Leuchtdioden wirkungsvoll abgeführt werden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Leiterbahnen (1, 2) eine zur Ableitung und Abstrahlung der in den Leuchtdioden (5) entstehenden Wärme geeignete Materialstärke (8) und Abstrahlfläche aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtenmodul als Bauteil für Leuchten, mit einem aus Leiterbahnen und isolierendem Trägermaterial bestehenden Träger und mit Leuchtdioden, die mit den Leiterbahnen elektrisch verbunden sind.
Es sind bereits Leuchtenmodule bekannt, bei denen Leuchtdioden auf einer Leiterplatte montiert sind, wobei auf die Leiterplatte aufgebrachte Leiterbahnen zur elektrischen Verbindung der Leuchtdioden mit einer externen Stromversorgung dienen. Solche Leuchtenmodule werden insbesondere für die Herstellung von Leuchten für Kraftfahrzeuge verwendet. Die Leuchtdichte bekannter Leuchtenmodule ist jedoch durch ihre Fähigkeit die in den Leuchtdioden anfallende Wärme abzuführen begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leuchtenmodul anzugeben, das bei einfachem Aufbau kostengünstig herstellbar und im Hinblick auf die abzuführende Wärme verbessert ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Leiterbahnen eine zur Ableitung und Abstrahlung der in den Leuchtdioden entstehenden Wärme geeignete Materialstärke und Abstrahlfläche aufweisen. Durch diese einfache Maßnahme kann die entstehende Wärme ohne zusätzliche Kühlbleche oder ähnliche Vorrichtungen abgeführt werden. Die Leiterbahnen müssen für die elektrische Verbindung der Leuchtdioden mit einer Stromquelle ohnehin vorgesehen sein. Ihre erfindungsgemäße Ausgestaltung erfordert keine zusätzlichen Bauteile und verursacht keine wesentlichen Zusatzkosten, so daß das erfindungsgemäße Leuchtenmodul einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Leiterbahnen eine Materialstärke von 0,1 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 mm aufweisen. Bei einer derartigen Materialstärke wird die in den Leuchtdioden entstehende Wärme von den Leiterbahnen wirkungsvoll abgeleitet. Dabei liegt die erfindungsgemäße Materialstärke weit über der von Leiterbahnen auf gewöhnlichen Leiterplatten, deren maximale Dicke auf etwa 0,035 mm begrenzt ist.
Zur Verbesserung der Abstrahlwirkung wird vorgeschlagen, daß die Leiterbahnen einen oder mehrere als Abstrahlfläche dienende Abschnitte mit Abmessungen von mehreren mm bis mehreren cm aufweisen. Solche Abmessungen sind ohne besonderen Zusatzaufwand herstellbar. Sie verbessern das Abstrahlverhalten erheblich und tragen daher zur Kühlung des Leuchtenmoduls bei. Bekannte Leiterbahnen auf Leiterplatten weisen gewöhnlich solche Abmessungen nicht auf.
In Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Leiterbahnen aus einem Blech geeigneter Stärke gestanzt sind. Diese Maßnahme ist bei der erforderlichen Stärke besonders zweckmäßig. Leiterbahnen auf Leiterplatten sind nicht in der erfindungsgemäßen Stärke herstellbar.
Zur Bildung eines Trägers für die Leuchtdioden wird empfohlen, die Leiterbahnen mit einem isolierenden Trägermaterial teilweise zu umspritzen, wobei als Trägermaterial ein für den Spritzguß geeigneter Kunststoff verwendet wird. Das Trägermaterial wird auf diese einfache Weise in die erforderliche Form gebracht und gleichzeitig mit den Leiterbahnen fest verbunden. Wenn das Trägermaterial außerdem noch elastisch ist, kann das entstehende Leuchtenmodul in die gewünschte Form gebogen bzw. an die vorgegebene Form eines Leuchtengehäuses angepaßt werden. Dies ist bei den bekannten Leuchtenmodulen nicht möglich, weil die dort verwendeten Leiterplatten keine ausreichende Elastizität aufweisen.
Der Träger kann aber auch aus einem Kunststoffrahmen bestehen, der mit den Leiterbahnen z. B. durch Nieten oder Kleben verbunden ist.
Zur zusätzlichen Verbesserung der Wärmeableitung wird vorgeschlagen, daß das Trägermaterial aus einem thermisch leitfähigen Kunststoff besteht.
Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul kann noch verbessert werden, indem der Träger auf seiner den Leuchtdioden abgewandten Rückseite mit angeformten Ankerpins zur Befestigung des Leuchtenmoduls an einem Leuchtengehäuse versehen ist. Solche Ankerpins können bei dem erfindungsgemäßen Leuchtenmodul zwanglos während des Umspritzens der Leiterbahnen mit dem Trägermaterial angeformt werden, ohne daß es zusätzlicher Arbeitsschritte bedarf. Im Gegensatz dazu müßten erforderliche Befestigungsmittel bei den bekannten Leuchtenmodulen an der Leiterplatte angebracht werden, was zusätzliche Arbeitsschritte und Kosten verursacht.
Das Leuchtenmodul kann im Hinblick auf eine verbesserte Wärmeabfuhr noch verbessert werden, indem der Träger auf seiner den Leuchtdioden abgewandten Rückseite mit einem Kühlblech versehen ist. Das Kühlblech kann ohne besonderen Zusatzaufwand beim Umspritzen der Leiterbahnen in demselben Arbeitsschritt gleich mit umspritzt werden.
Eine abgewandelte Ausführungsform des Leuchtenmoduls sieht vor, daß zumindest eine Leiterbahn von der mit den Leuchtdioden versehenen Vorderseite des Trägers ausgehend um eine Seitenkante des Trägers U-förmig umgebogen ist und sich als Kühlblech über mindestens einen Teil der Rückseite des Trägers erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist die zur Kühlung vorgesehene Leiterbahn auf der Vorderseite des Leuchtenmoduls und das zur zusätzlichen Kühlung auf der Rückseite des Leuchtenmoduls vorgesehene Kühlblech einstückig ausgebildet. Eine besondere Befestigung des Kühlblechs auf der Rückseite ist somit nicht unbedingt erforderlich, kann aber bei Bedarf trotzdem vorgesehen werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Leuchtenmoduls sieht vor, daß der Träger im wesentlichen in Form eines Rechtecks ausgestaltet und die Leuchtdioden im wesentlichen in einer Reihe angeordnet sind. Solche streifenförmigen Leuchtenmodule mit einer Reihe Leuchtdioden erfordern lediglich zwei relativ einfach ausgestaltete Leiterbahnen, die sich zu beiden Seiten der Leuchtdiodenreihe über die Länge des Rechtecks erstrecken. Aus den streifenförmigen Leuchtenmodulen lassen sich die meisten gängigen Leuchtenformen zusammensetzen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung laufen die Leiterbahnen zumindest an einer Schmalseite des Trägers in jeweils einen oder mehrere Anschlußpins aus, die seitlich über das Trägermaterial hinausragen. Durch diese Maßnahme werden Anschlußpins ohne zusätzlichen Arbeitsschritt zur Verfügung gestellt, denn die Anschlußpins werden beim Ausstanzen der Leiterbahnen ohne weiteren Aufwand erzeugt. Im Gegensatz dazu sind bei bekannten Leuchtenmodulen besondere Pins in einem zusätzlichen Arbeitsgang auf der Leiterplatte zu befestigen.
Leuchtenmodule, bei denen die Leiterbahn mit den Leuchtdioden durch Löten verbunden sind, können dadurch noch verbessert werden, daß zwischen dem Bereich des Lötpunktes und dem weiteren Verlauf der Leiterbahn eine eingeprägte Kerbe als Fließstop für das flüssige Lot vorgesehen ist. Beim Löten hat nämlich das Lot die Tendenz, sich über eine möglichst große Fläche der Leiterbahn zu verbreiten. Gewünscht ist jedoch nur die Benetzung des Bereichs um den Lötpunkt herum. Um das Lot daran zu hindern, auch anderen Bereiche der Leiterbahn zu benetzen, ist es bekannt, die nicht zu benetzenden Bereiche der Leiterbahn durch einen Lack oder eine Kunststoffbeschichtung abzudecken. Für die Auftragung des Lacks ist jedoch ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich, wodurch die Fertigungskosten ansteigen. Im Gegensatz dazu kann die bei der Erfindung als Fließstop vorgesehene Kerbe auf einfache Weise beim Ausstanzen der Leiterbahn gleich mit eingeprägt werden, ohne daß hierfür ein besonderer Arbeitsschritt erforderlich wäre. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, beim Umspritzen der Leiterbahnen mit Kunststoff gleichzeitig eine als Fließstop dienende Kunststoffbeschichtung vorzunehmen.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung des vorbeschriebenen Leuchtenmoduls, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
  • - Die Leiterbahnen werden aus einem Blech ausgestanzt, wobei Verbindungsstege zur vorläufigen mechanischen Verbindung der Leiterbahnen stehen gelassen werden.
  • - Die Leiterbahnen werden mit Kunststoff teilweise umspritzt und somit eine bleibende mechanische Verbindung zwischen den Leiterbahnen hergestellt, wobei die Leiterbahnen auf der für die Befestigung der Leuchtdioden vorgesehenen Seite ganz oder teilweise frei von Kunststoff bleiben.
  • - Die Verbindungsstiege werden entfernt, vorzugsweise durch Stanzen, und die Leuchtdioden werden an den Leiterbahnen befestigt, vorzugsweise verlötet.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren, bei dem die Verbindungsstege nach dem Befestigen der Leuchtdioden entfernt werden.
Die Verbindungsstege sorgen zunächst für einen Zusammenhalt der beim fertigen Leuchtenmodul notwendigerweise getrennten Leiterbahnen, so daß deren spätere Position zueinander fixiert ist. Nach dem Umspritzen mit elektrisch nicht leitendem Kunststoff können die vorläufigen Verbindungsstege entfernt werden, da ja jetzt der Kunststoff als Trägermaterial für eine mechanische Verbindung der Leiterbahnen sorgt. Auf der einen Seite müssen die Leiterbahnen zumindest bereichsweise frei von Kunststoff sein, damit sie hier in elektrischen Kontakt mit den darauf zu befestigenden Leuchtdioden treten können. In der Regel ist das Wärmeabstrahlverhalten der Leiterbahnen um so besser, je größer die von Kunststoff unbedeckt Fläche ist.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist einerseits für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls gut geeignet und besteht andererseits aus wenigen einfachen Verfahrensschritten. Bekannte Herstellungsverfahren für bekannte Leuchtenmodule eignen sich nicht für die Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtenmodule. Dies gilt insbesondere für die Leiterplattentechnik, welche zur Erzeugung der erfindungsgemäßen dicken Leiterbahnen ungeeignet ist.
Wenn die mit den erfindungsgemäßen Leuchtenmodulen zu bestückenden Leuchten aufgrund ihrer Formgebung gebogene Leuchtenmodule benötigen, kann das erfindungsgemäße Verfahren durch einen weiteren Verfahrensschritt ergänzt werden, in welchem die Leuchtmodule anschließend durch Biegen in eine vorbestimmte Form gebracht werden. Bei herkömmlichen Leuchtenelementen ist die Formenvielfalt der damit auszustattenden Leuchten begrenzt, denn die Leiterplatten der Leuchtenelemente können nicht wesentlich gebogen werden. Im Gegensatz dazu erlaubt die vorliegende Erfindung beliebige gebogene Flächenelemente herzustellen, die insbesondere bei exotischen Lampenformen, zum Beispiel Designerleuchten Anwendung finden dürften.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Leuchtdioden durch SMD-Löttechnik an den Leiterbahnen befestigt werden, wobei die Leiterbahnen zuerst mit einer Lötpaste versehen, dann mit den Leuchtdioden bestückt werden und das eigentliche Verlöten durch anschließendes Einbringen des Leuchtenmoduls in einen Schmelzofen erfolgt. Die SMD-Löttechnik erlaubt das Befestigen der Leuchtdioden auf der Leiterbahnfläche von einer Seite aus, ohne daß eine Bohrung zur anderen Seite oder ein Verlöten auf der anderen Seite erforderlich wäre. Dies ist hier von besonderem Vorteil, weil die Rückseite der Leiterbahnen mit Kunststoff umspritzt und deshalb schwer zugänglich ist.
Das Herstellungsverfahren kann durch die Maßnahme noch verbessert werden, daß bei Umspritzen der Leiterbahnen mit Kunststoff aus dem Trägermaterial Ankerpins für die Befestigung des Leuchtenmoduls in einem Leuchtengehäuse ausgeformt werden. Auf diese Weise können die Ankerpins ohne besonderen Verfahrensschritt erzeugt werden.
In einer Variante ist vorgesehen, dass die Leiterbahnen seitliche Laschen aufweisen, die um eine Seitenkante des Trägers umgebogen sind und als Befestigungsanker für die Befestigung des Leuchtmoduls dienen.
In analoger Weise können die als Fließstop für flüssiges Lot bestimmten Kerben in die Leiterbahnen beim Ausstanzen der Leiterbahnen gleich mit eingeformt werden, ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich wäre. Dies wirkt sich besonders günstig auf die Herstellungskosten aus.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Leiterbahnen mit seitlichen Verlängerungen, die als zusätzliches Kühlblech dienen, ausgestanzt werden und daß die Verlängerungen nach dem Umspritzen der Leiterbahnen mit Kunststoff und dem Entfernen der vorläufigen Verbindungsstege auf die Rückseite des Leuchtenmoduls umgebogen werden. Diese Maßnahmen erfordern lediglich einen zusätzlichen Aufwand zum Umbiegen der als Kühlblech dienenden Verlängerungen, während die Kühlbleche selbst ohne zusätzlichen Aufwand gleich beim ohnehin erforderlichen Ausstanzen der Leiterbahnen erzeugt werden.
Eine wesentliche Verbesserung des Herstellungsverfahrens im Hinblick auf einen kostengünstigen und automatisierten Ablauf läßt sich dadurch erzielen, daß die Leiterbahnen aus einem beliebig langen ("endlosen") Blechstreifen derart ausgestanzt werden, daß zwei seitliche gelochte Transportstreifen entstehen, die durch die Leiterbahnen miteinander verbunden sind und die ihrerseits die Leiterbahnen miteinander zu einer Kette verbinden, daß die Leiterbahnen anschließend mittels der Transportstreifen durch weitere Bearbeitungsstationen transportiert werden, wo sie mit Kunststoff umspritzt und mit Leuchtdioden bestückt werden, und daß in einer anschließenden Bearbeitungsstation die Verbindungsstege und Transportstreifen durch Stanzen entfernt werden.
Die erfindungsgemäßen Transportstreifen erlauben den einfachen Transport der Leiterbahnen bzw. der halbfertigen Leuchtenmodule durch die verschiedenen Bearbeitungsstationen, wobei das Einpassen und Justieren der zu behandelnden Gegenstände in den Arbeitsstationen verblüffend einfach wird. Auf ebenso verblüffend einfache Weise werden die Transportstreifen im letzten Arbeitsgang beim Ausstanzen der Verbindungsstege entfernt, ohne daß dafür ein zusätzlicher Aufwand erforderlich wäre.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls mit Blick auf die Vorderseite;
Fig. 2 dasselbe Leuchtenmodul mit Blick auf die Rückseite;
Fig. 3 ein Zwischenprodukt bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls, nämlich ein Blechstreifen, aus dem bereits zwei seitliche gelochte Transportstreifen und die Leiterbahnen ausgestanzt sind;
Fig. 4 eine Ansicht eines weiteren Zwischenprodukts, bei dem bereits die Leiterbahnen mit Leuchtdioden bestückt und mit Kunststoff umspritzt sind.
Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Leuchtenmodul besitzt zwei im wesentlichen streifenförmige Leiterbahnen 1, 2, die sich über die gesamte Länge des in wesentlichen rechteckförmigen Leuchtenmoduls erstrecken. Die Leiterbahnen 1, 2 werden mechanisch von einem Trägermaterial 3 zusammengehalten. Die Leiterbahnen 1, 2 und das Trägermaterial 3 bilden zusammen einen Träger 4 für vier Leuchtdioden 5, die auf der in Fig. 1 gezeigten Vorderseite des Leuchtenmoduls in einer Reihe angeordnet und an den Leiterbahnen 1, 2 durch Löten befestigt sind.
Die Befestigung der Leuchtdioden erfolgt durch SMD-Löttechnik, bei der die Leiterbahnen 1, 2 zuerst mit einer Lötpaste versehen, dann mit den Leuchtdioden 5 bestückt und anschließend durch die Infrarotstrahlung eines nicht gezeigten Schmelzofens erhitzt werden, so daß die Lötpaste schmilzt und sich mit den Leiterbahnen 1, 2 einerseits und den Anschlußkontakten 6, 7 der Leuchtdioden 5 andererseits verbinden.
Die Leiterbahnen 1, 2 haben eine Materialstärke 8 von 0,5 mm, wodurch sie die während des Betriebs in den Leuchtdioden 5 entstehende Wärme aufnehmen und besonders gut ableiten können. Die Wärme verteilt sich daher schnell über relativ große Bereiche der Leiterbahnen 1, 2. Andererseits besitzen die Leiterbahnen 1, 2 relativ große Oberflächen mit Abmessungen 9, die im Bereich zwischen einigen mm und cm liegen. Eine typischen Breite 9 einer Leiterbahn 1, 2 beträgt etwa 1 cm. Aufgrund der großen Flächen kann die von den Leiterbahnen 1, 2 abgeleitete Wärme durch Strahlung wirkungsvoll an die Umgebung abgegeben werden. Die Leiterbahnen 1, 2 dienen also nicht nur zur Stromversorgung der Leuchtdioden 5, sondern auch als Radiator zur Abstrahlung der Abwärme. Die mit den Leuchtdioden 5 versehene Seite der Leiterbahnen 1, 2 bleibt zur besseren Wärmeabstrahlung frei. Die Leiterbahnen 1, 2 sind von dem Trägermaterial 3 nur von Ihrer Rückseite her umspritzt.
Die Leiterbahnen 1, 2 ragen über die Schmalseiten 10, 11 des Leuchtenmoduls jeweils hinaus und bilden Vorsprünge 14, 15, die zur Befestigung des Leuchtenmoduls in einer nicht gezeigten Leuchte bestimmt sind. Der Vorsprung 14 ist mit drei noch weiter vorstehenden Anschlußpins 16 versehen, die zum elektrischen Anschluß der Leiterbahn 1 dienen. Dasselbe gilt für die beiden vorspringenden Anschlußpins 17 des Vorsprungs 15 in Bezug auf die Leiterbahn 2.
Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, ist der Träger 4 des Leuchtenmoduls auf seiner Rückseite mit vier Ankerpins 18 versehen, die in das Trägermaterial 3 eingeformt sind. Die Ankerpins 18 dienen ebenfalls zur Befestigung des Leuchtenmoduls in einer nicht gezeigten Leuchte und sind zum Einrasten in entsprechenden Öffnungen des Leuchtengehäuses bestimmt. Dieselbe Funktion haben umgebogene Laschen 12 der Leiterbahnen 1, 2.
Das Trägermaterial 3 besteht aus einem thermisch besonders leitfähigen Kunststoff, der außerdem elastisch ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Leuchtenmodul zu biegen, um es aus seiner im wesentlichen streifenförmigen geraden Grundform heraus an die Form der Leuchte anzupassen, in die es eingebaut werden soll.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des vorbeschriebenen Leuchtenmoduls beginnt mit der Herstellung der Leiterbahnen 1, 2, die aus einem "endlosen" Blechstreifen ausgestanzt werden. Wie man in Fig. 3 erkennt, bleiben nach dem ersten Stanzvorgang von dem ursprünglichen Blechstreifen nicht nur die Leiterbahnen 1, 2, sondern auch zwei seitliche, mit Transportlöchern 19 versehene Transportstreifen 20, 21 stehen, welche noch mit den unfertigen Leiterbahnen 1, 2 mechanisch verbunden sind. Weiterhin sind die Leiterbahnen 1, 2 noch mit jeweils mehreren Verbindungsstegen 22 untereinander vorläufig verbunden, um eine mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Verbindungsstege 22 werden in einem späteren Verfahrensschritt entfernt, wodurch die Leiterbahnen 1, 2 elektrisch, aber auch mechanisch getrennt werden.
Die durch die Transportstreifen 20, 21 zu einer Kette verbundenen Paare von Leiterbahnen 1, 2 werden mittels der Transportstreifen 20, 21 durch die weiteren Bearbeitungsstationen, die im einzelnen hier nicht dargestellt sind, transportiert. In einem zweiten Fertigungsschritt werden die Leiterbahnen 1, 2 mit einem als Trägermaterial 3 dienenden Kunststoff umspritzt. Dabei wird eine dauerhafte mechanische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 1, 2 hergestellt. Die für die Bestückung mit den Leuchtdioden 5 vorgesehene Seite der Leiterbahnen 1, 2 bleibt frei von Kunststoff.
Im unteren Teil von Fig. 4 ist der Fertigungszustand nach dem Umspritzen der Leiterbahnen 1, 2 mit dem Trägermaterial 3 dargestellt. Hier erkennt man auch schon die für die Befestigung der Leuchtdioden 5 vorgesehenen Kontaktbereiche, welche mit Kerben 23 versehen sind. Die Kerben 23 werden beim ersten Stanzvorgang in die Leiterbahnen 1, 2 mit eingeprägt. Sie dienen als Fließstop für das flüssige Lot im nachfolgenden Arbeitsgang.
Im nachfolgenden Arbeitsgang werden die Leiterbahnen 1, 2 mit den Leuchtdioden 5 bestückt und diese festgelötet. Der zugehörige Fertigungszustand ist im oberen Teil von Fig. 4 dargestellt. Anschließend werden in einer weiteren, nicht gezeigten Bearbeitungsstation die Verbindungsstege 22 zwischen den Leiterplatten 1, 2 ausgestanzt und die Transportstreifen 20, 21 entfernt.
Im unteren Teil von Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt. Zwei modifizierte Leiterbahnen 24, 25 unterscheiden sich von den oben genannten Leiterbahnen 1, 2 dadurch, daß sie seitliche Verlängerungen 26, 27 aufweisen, die sich in die ansonsten freien Zwischenräume zwischen aufeinander folgenden Leiterbahnpaaren erstrecken. Die Verlängerungen 26, 27 sind einstückig mit den modifizierten Leiterbahnen 24, 25 ausgestaltet und werden zusammen mit diesen im ersten Stanzvorgang erzeugt. Sie dienen als zusätzlichen Kühlbleche für die Rückseite des fertigen Leuchtenmoduls. Die weitere Fertigung erfolgt im wesentlichen wie bereits beschrieben, jedoch schließt sich nach den oben beschriebenen Arbeitsschritten noch ein weiterer Arbeitsschritt an, der darin besteht, die Verlängerungen 26, 27 entsprechend der in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile 28, 29 U-förmig umzubiegen, so daß sie die Rückseite des Leuchtenmoduls bedecken.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die in den Leuchtdioden 5 entstehende Wärme von den Leiterbahnen 24, 25 nicht nur auf der Vorderseite des Leuchtenmoduls, sondern auch auf dessen Rückseite abgestrahlt wird. Die Kühlwirkung kann dadurch erheblich verbessert werden. Eine weitere Verbesserung der Kühlwirkung könnte darin bestehen, daß die rückseitigen Verlängerungen 26, 27 der Leiterbahnen 24, 25 in thermischem Kontakt mit dem Leuchtengehäuse stehen und somit eine wirkungsvolle Ableitung der Wärme erfolgen kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Leiterbahn
2
Leiterbahn
3
Trägermaterial
4
Träger
5
Leuchtdiode
6
Anschlußkontakt
7
Anschlußkontakt
8
Materialstärke
9
Abmessung
10
Schmalseite
11
Schmalseite
12
Laschen
14
Vorsprung
15
Vorsprung
16
Anschlußpins
17
Anschlußpins
18
Ankerpins
19
Transportlöcher
20
Transportstreifen
21
Transportstreifen
22
Verbindungsstege
23
Kerben
24
Leiterbahn
25
Leiterbahn
26
Verlängerung
27
Verlängerung
28
Pfeil
29
Pfeil

Claims (23)

1. Leuchtenmodul als Bauteil für Leuchten, mit einem aus Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) und isolierendem Trägermaterial (3) bestehenden Träger (4) und mit Leuchtdioden (5), die mit den Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) eine zur Ableitung und Abstrahlung der in den Leuchtdioden (5) entstehenden Wärme geeignete Materialstärke (8) und Abstrahlfläche aufweisen.
2. Leuchtenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) eine Materialstärke (8) von 0,1 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 mm aufweisen.
3. Leuchtenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) einen oder mehrere als Abstrahlfläche dienende Abschnitte mit Abmessungen (9) von mehreren mm bis mehreren cm aufweisen.
4. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) aus einem Blech geeigneter Stärke gestanzt sind.
5. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (3) ein für den Spritzguß geeigneter Kunststoff ist und daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) von dem isolierenden Trägermaterial (3) teilweise umspritzt sind.
6. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (3) elastisch ist.
7. Leuchtenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem Kunststoffrahmen besteht, der mit den Leiterbahnen verbunden ist, vorzugsweise durch Nieten oder Kleben.
8. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (3) aus einem thermisch leitfähigen Kunststoff besteht.
9. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) auf seiner den Leuchtdioden (5) abgewandten Rückseite mit angeformten Ankerpins (18) zur Befestigung des Leuchtenmoduls an einem Leuchtengehäuse versehen ist.
10. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen seitliche Laschen (12) aufweisen, die um eine Seitenkante des Trägers (4) umgebogen sind und als Befestigungsanker für die Befestigung des Leuchtenmoduls dienern.
11. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) auf seiner den Leuchtdioden (5) abgewandten Rückseite mit einem Kühlblech (26, 27) versehen ist.
12. Leuchtenmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlblech vom Trägermaterial zumindest teilweise umspritzt ist.
13. Leuchtenmodul nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Leiterbahn (24, 25) von der mit den Leuchtdioden (5) versehenen Vorderseite des Trägers (4) ausgehend um eine Seitenkante des Trägers (4) U-förmig umgebogen ist und sich als Kühlblech (26, 27) über mindestens einen Teil der Rückseite des Trägers (4) erstreckt.
14. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) im wesentlichen in Form eines Rechtecks ausgestaltet und die Leuchtdioden (5) im wesentlichen in einer Reihe angeordnet sind.
15. Leuchtenmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) zumindest an einer Schmalseite (10) des Trägers (4) in jeweils einen oder mehrere Anschlußpins (16, 17) auslaufen, die seitlich über das Trägermaterial (3) hinausragen.
16. Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) mit den Leuchtdioden (5) durch Löten verbunden sind und daß zwischen dem Bereich des Lötpunktes und dem weiteren Verlauf der Leiterbahn (1, 2, 24, 25) eine eingeprägte Kerbe (23) als Fließstop für das flüssige Lot vorgesehen ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtenmoduls gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
  • - Die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) werden aus einem Blech ausgestanzt, wobei Verbindungsstege (22) zur vorläufigen mechanischen Verbindung der Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) stehen gelassen werden.
  • - Die Leiterbahnen werden mit Kunststoff (3) teilweise umspritzt und somit eine bleibende mechanische Verbindung zwischen den Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) hergestellt, wobei die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) auf der für die Befestigung der Leuchtdioden (5) vorgesehenen Seite ganz oder teilweise frei von Kunststoff (3) bleiben.
  • - Die Verbindungsstege (22) werden entfernt, vorzugsweise durch Stanzen, und die Leuchtdioden (5) werden an den Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) befestigt, vorzugsweise verlötet, wobei die Verbindungsstege (22) auch nach dem Befestigen der Leuchtdioden (5) entfernt werden können.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtenmodule anschließend durch Biegen in eine vorbestimmte Form gebracht werden.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (5) durch SMD-Löttechnik an den Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) befestigt werden, wobei die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) zuerst mit einer Lötpaste versehen, dann mit den Leuchtdioden (5) bestückt werden und das eigentliche Verlöten durch anschließendes Einbringen des Leuchtenmoduls in einen Schmelzofen erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umspritzen der Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) mit Kunststoff (3) aus dem Trägermaterial (3) Ankerpins (18) für die Befestigung des Leuchtenmoduls in einem Leuchtengehäuse angeformt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausstanzen der Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) die als Fließstop für flüssiges Lot bestimmten Kerben (23) eingeformt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (24, 25) mit seitlichen Verlängerungen (26, 27), die als zusätzliches Kühlblech dienen, ausgestanzt werden und daß die Verlängerungen (26, 27) nach dem Umspritzen der Leiterbahnen (24, 25) mit Kunststoff (3) und dem Entfernen der vorläufigen Verbindungsstege (22) auf die Rückseite des Leuchtenmoduls umgebogen werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) aus einem beliebig langen Blechstreifen derart ausgestanzt werden, daß zwei seitliche gelochte Transportstreifen (20, 21) entstehen, die durch die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) miteinander verbunden sind und die ihrerseits die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) miteinander zu einer Kette verbinden, daß die Leiterbahnen (1, 2, 24, 25) anschließend mittels der Transportstreifen (20, 21) durch weitere Bearbeitungsstationen transportiert werden, wo sie mit Kunststoff (3) umspritzt und mit Leuchtdioden (5) bestückt werden, und daß in einer anschließenden Bearbeitungsstation die Verbindungsstege (22) und die Transportstreifen (20, 21) durch Stanzen entfernt werden.
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