DE102004033533A1 - Leuchteinheit mit integrierter Platine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit, die eine elektrische Leiterbahnen aufweisende, mit mindestens einem lichtemittierenden Chip bestückte Platine und mindestens einen, einen lichtemittierenden Chip oder eine Gruppe von lichtemittierenden Chips kontaktierend umgebenden Lichtverteilkörper umfasst, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Dazu besteht der Lichtverteilkörper aus einem Thermoplast. Er ragt durch mindestens einen Durchbruch der Platine hindurch und liegt sowohl an der Bestückungsseite als auch an der der Bestückungsseite abgewandten anderen Seite der Platine an. Die minimale Querschnittsfläche eines einzelnen Durchgriffsstegs beträgt mindestens 10% der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers an der Bestückungsseite und am lichtemittierenden Chip. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchteinheit entwickelt, die auf Dauer mit einem lichtemittierenden Chip hoher Leistung betrieben werden kann, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit, die eine elektrische Leiterbahnen aufweisende, mit mindestens einem lichtemittierenden Chip bestückte Platine und mindestens einen, einen lichtemittierenden Chip oder eine Gruppe von lichtemittierenden Chips kontaktierend umgebenden Lichtverteilkörper umfasst sowie ein Verfahren ihrer Herstellung.
  • Elemente der Erfindung sind aus der JP 61 001 067 A bekannt. Die Platine ist mit einem Lichtverteilkörper aus einem Harz umgeben, der die Platine durch schmale Durchbrüche hindurch umgreift. Bei der Herstellung unterliegt das Harz einer starker Schrumpfung. Seine Zugfestigkeit ist gering. Sowohl bei der Herstellung als auch beim Betrieb, beispielsweise mit einem lichtemittierenden Chip hoher Leistung, können so mechanische Beanspruchungen auftreten. Beispielsweise bricht der Lichtverteilkörper auseinander. Die Leuchteinheit versagt.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, eine Leuchteinheit mit integrierter Platine zu entwickeln, die auf Dauer mit einem lichtemittierenden Chip hoher Leistung betrieben werden kann sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu besteht der Lichtverteilkörper aus einem Thermoplast. Er ragt durch mindestens einen Durchbruch der Platine mit zumindest einem Durchgriffssteg hindurch und liegt sowohl an der Bestückungsseite als auch an der der Bestückungsseite abgewandten anderen Seite der Platine an. Die minimale Querschnittsfläche eines einzelnen Durchgriffsstegs beträgt mindestens 10% der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers an der Bestückungsseite und am lichtemittierenden Chip. Die minimale Abmessung der Querschnittsfläche ist mindestens ein Fünftel der maximalen Abmessung der Querschnittsfläche und die Anlagefläche des Lichtverteilkörpers an der anderen Seite der Platine beträgt mindestens 75% der Querschnittsfläche.
    •
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
  • 1: Längsschnitt einer Leuchteinheit;
  • 2: Teilquerschnitt einer Leuchteinheit nach 1;
  • 3: Teildraufsicht einer Leuchteinheit nach 1;
  • 4: Längsschnitt einer Leuchteinheit mit einer gitterförmigen Platine;
  • 5: Teilquerschnitt einer Leuchteinheit nach 4;
  • 6: Teildraufsicht einer Leuchteinheit nach 4.
  • Die 1 bis 3 zeigen eine Leuchteinheit (10) mit einer integrierten Platine (20). Auf der Platine (20) sitzen bei spielsweise zwei lichtemittierende Chips (40). Jeder dieser lichtemittierenden Chips (40) ist z.B. von einem an der Platine (20) befestigten Lichtverteilkörper (50) umgeben. Ein Lichtverteilkörper (50) kann auch mehrere lichtemittierende Chips (40), z.B. eine Gruppe lichtemittierender Chips (40), umgeben.
  • Das hier als Platine (20) bezeichnete Bauteil kann z.B. eine biegesteife oder biegeweiche Folie, eine Platte aus faserverstärktem Kunststoff oder aus einem aus elektrisch nichtleitenden Werkstoffen aufgebauten Verbundwerkstoff, eine Metallplatine mit isolierter Oberfläche, ein Keramikplatine, etc. sein. Auf ihrer Bestückungsseite (21), auf der der lichtemittierende Chip (40) angeordnet ist und/oder auf ihrer unbestückten Seite (22) sind hier nicht dargestellte elektrische Leiterbahnen aufgebracht oder auflaminiert.
  • Die Platine (20) weist beispielsweise vier Durchbrüche (23) auf. Diese Durchbrüche (23) sind z.B. parabelförmig gekrümmte Langlöcher (25, 26), deren Breite etwa ein Viertel ihrer Länge beträgt. Die Breite der Langlöcher (25, 26) ist beispielsweise größer als die Länge der Diagonalen eines der hier als quadratisch dargestellten lichtemittierenden Chips (40). Je zwei dieser Langlöcher (25, 26) sind symmetrisch zueinander angeordnet, wobei die jeweilige Symmetrieebene den Mittelpunkt (41) der Oberfläche (42) eines lichtemittierenden Chips (40) enthält. Die Platine (20) kann beispielsweise auch drei Durchbrüche (23) aufweisen, von denen z.B. zwei symmetrisch zum lichtemittierenden Chip (40) und das dritte an beliebiger anderer Stelle in der Nähe des Chips (40) liegt. Dir Durchbrüche (23) können auch einen rechteckigen, kreisförmigen, etc. Querschnitt haben.
  • Der einzelne lichtemittierende Chip (40) ist beispielsweise ein Halbleiterchip anorganischer oder organischer Art und kann eine hohe Lichtstärke entwickeln. Er ist mit den elektrischen Leiterbahnen der Platine (20) elektrisch leitend verbunden. Außerdem besteht eine thermisch leitende Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Chip (40) und der Platine (20). Er kann in der Draufsicht auch rechteckig, rund, sechseckig, etc. sein.
  • Der einzelne Lichtverteilkörper (50) ist ein beispielsweise vollständig transparenter Körper, der aus einem z.B. homogenen Thermoplast, beispielsweise aus PMMA, Polycarbonat, Polysulfon, etc. besteht. Er umfasst z.B. einen an der Bestückungsseite (21) der Platine (20) anliegenden Lichtverteilabschnitt (61) und einen auf der z.B. unbestückten Unterseite (22) anliegenden Befestigungsabschnitt (63). Die Konturen der Anlagenflächen des Lichtverteilkörpers (50) auf den beiden Seiten (21, 22) der Platine sind kongruent zueinander und liegen einander gegenüber.
  • Der Lichtverteilabschnitt (61) umfasst einen Zylinder (64), einen Lichtumlenkkörper (65) und eine optische Linse (66). Seine Höhe normal zur Platine (20) beträgt mindestens die Platinenstärke. Im Ausführungsbeispiel ist die Höhe etwa das Fünffache der Platinenstärke.
  • Der Zylinder (64) steht beispielsweise senkrecht auf der Platine (20). Seine Leitkurve, die in einer Ebene parallel zur Platine (20) liegt, ist zusammengesetzt aus einem Parabelabschnitt und einer Geraden. Die Länge des Zylinders (64) entspricht der Höhe des lichtemittierenden Chips (40). Der lichtemittierende Chip (40) liegt mit seinem Mittelpunkt (41) auf der Normalen im Brennpunkt des Parabelabschnitts.
  • Der Lichtumlenkkörper (65) hat beispielsweise die Gestalt eines Halbparaboloids, z.B. eines Rotationsparaboloids oder eines elliptischen Paraboloids. Er steht auf dem Zylinder (64), wobei die jeweiligen Oberflächen ineinander übergehen. Der Mittelpunkt (41) der Oberfläche (42) des lichtemittierenden Chips (40) liegt z.B. im Brennpunkt des Halbparaboloids. Der Lichtumlenkkörper (65) weist eine annährend senkrecht zur Platine (20) stehende optische Linse (66) auf. Diese optische Linse (66) kann beispielsweise eine Sammellinse, eine Streulinse, etc. sein.
  • Der Lichtverteilabschnitt (61) kann ohne Lichtumlenkkörper (65) ausgeführt sein. Er kann beispielsweise eine einfache optische Linse umfassen.
  • Der Befestigungsabschnitt (63) umfasst z.B. einen plattenartigen Umgriff (56). Dieser weist beispielsweise eine konstante Materialstärke auf, die z.B. der Stärke der Platine (20) entspricht. Gegebenenfalls können am Befestigungsabschnitt (63) auch Leisten angeordnet sein, die z.B. normal zur Unterseite (22) der Platine hervorragen.
  • Der Lichtverteilabschnitt (61) und der Befestigungsabschnitt (63) sind beispielsweise mittels zweier Durchgriffsstege (52, 54) miteinander verbunden, die jeweils durch ein Langloch (25, 26) der Platine (20) hindurchragen. Die Durchgriffsstege (52, 54) sind beispielsweise symmetrisch zueinander angeordnet, wobei die Symmetrieebene den Mittelpunkt (41) des lichtemittierenden Chips (40) enthält.
  • Weist die Platine (20) mehrere Durchbrüche (23) in der Nähe des lichtemittierenden Chips (40) auf, können der Lichtverteilabschnitt (61) und der Befestigungsabschnitt (63) auch über mehrere Durchgriffsstege (52, 54) miteinander verbunden sein.
  • Diese Durchgriffsstege (52, 54) haben beispielsweise entlang ihrer Höhe normal zur Platine (20) – diese entspricht der Stärke der Platine (20) – eine konstante Querschnittsfläche (53, 55), die der Querschnittsfläche der Langlöcher (25, 26) entspricht. Die Querschnittsfläche (53, 55) eines Durchgriffsstegs (52, 54) beträgt in der Darstellung der Figuren 1 – 3 etwa 28% der Anlagefläche, mit der der Lichtverteilkörper (50) an der Bestückungsseite (21) der Platine (20) und an der Oberfläche (42) des lichtemittierenden Chips (40) anliegt. Beispielsweise weisen die Durchgriffsstege (52, 54) an den Übergängen zum Lichtverteilabschnitt (61) und zum Befestigungsabschnitt (63) Entlastungskehlen auf.
  • Die Querschnittsfläche (53, 55) kann beispielsweise zwischen 10% und 60% der obengenannten Anlagefläche variieren.
  • Die zur Umgebung (1) gerichteten äußeren Oberflächen (67, 68, 69) des Lichtverteilabschnitt (61), des Befestigungsabschnitts (63) und der Durchgriffsstege (52, 54) gehen ineinander über.
  • Der Umgriff (56) verbindet hier beide Durchgriffsstege (52, 54) miteinander. Die Anlagefläche des Umgriffs (56) an der unbestückten Seite (22) entspricht im hier dargestellten Ausführungsbeispiel etwa der dreifachen Querschnittsfläche (53, 55) eines Durchgriffsstegs (52, 54).
  • Zur Herstellung der Leuchteinheit (10) wird beispielsweise zunächst die z.B. gestanzte Platine (20) mit den lichtemittie renden Chips (40) bestückt und die beiden Teile (20, 40) elektrisch und thermisch leitend miteinander verbunden.
  • Die bestückte Platine (20) wird nun z.B. in eine hier nicht dargestellte Spritzgießform eingesetzt. Die Einspritzöffnungen der Spritzgießform befinden sich beispielsweise auf der unbestückten Seite (22) der Platine (20) und sind z.B. normal zur Unterseite (22) ausgerichtet. Das Zentrum des Spritzgießstrahls liegt dann beispielsweise im Bereich unterhalb des Chips. z.B. unterhalb des geometrischen Zentrums der Durchbrüche (23) innerhalb der Spritzgießform.
  • Beim Spritzgießen strömt der Spritzgießwerkstoff senkrecht auf die Unterseite (22) der Platine (20). Der Spritzgießstrahl strömt dann z.B. das geometrische Zentrum der Durchbrüche (23), beispielsweise den Schwerpunkt der Durchbrüche (23), an. Er trifft dort auf die Platine (20), die für den anströmenden Spritzgießwerkstoffstrom einen Stromteiler bildet. Der Spritzgießwerkstoff verteilt sich z.B. gleichmäßig auf beide Durchbrüche (23) und baut den Lichtverteilkörper (50) auf beiden Seiten der Platine (20) auf.
  • Beim Einspritzen des Thermoplasts wird die in der Spritzgießform befindliche Luft verdrängt und/oder abgesaugt. Die Spritzgießform wird in der Gestalt des Lichtverteilkörpers (50) auf der Platine (20) abgebildet.
  • Gegebenfalls kann der Spritzgießwerkstoff mittels strömungsleitender Erhöhungen oder Vertiefungen an der Spritzgießform und/oder der Platine (20) geführt werden.
  • Durch das Hintergreifen wird der Lichtverteilkörper (50) fest mit der Platine (20) verbunden und ist von dieser nur unter Zerstörung lösbar.
  • Die so hergestellte Leuchteinheit (10) kann nun aus der Spritzgießform entnommen werden. Gegebenenfalls kann die Herstellung auch in zwei oder mehr räumlich und/oder zeitlich getrennten Fertigungsstufen erfolgen.
  • Beim Trocknen und Erkalten des Lichtverteilkörpers (50) werden auf die Durchgriffsstege (52, 54) Zugkräfte ausgeübt. Diese Kräfte sind beispielsweise normal zur Bestückungsseite (21) der Platine (20) gerichtet. Die Durchgriffsstege (52, 54) werden gedehnt. Diese Dehnung ist aber u.a. wegen der großen Querschnittsfläche (53, 55) erheblich geringer als die Bruchdehnung, die beispielsweise bei PMMA bei 5,5% liegt. Die große Anlagefläche des Umgriffs (56) verhindert zudem die Bildung von Kerbrissen. Bei der weiteren Abkühlung werden die im Werkstoff entstehenden Zugspannungen z.B. nicht abgebaut und führen beispielsweise zu Eigenspannungen im Werkstoff. Die Vergleichsspannung dieser Eigenspannungen ist erheblich geringer als die Elastizitätsgrenze des Werkstoffs, bis zu der der Werkstoff ohne bleibende plastische Verformung gedehnt wird.
  • Beim Betrieb der Leuchteinheit (10) kann beispielsweise jeder lichtemittierende Chip (40) elektrisch einzeln angesteuert werden. Es können aber auch alle lichtemittierenden Chips (40) gemeinsam betrieben werden. Auch eine Ansteuerung der lichtemittierenden Chips (40) in Gruppen ist denkbar.
  • Das vom lichtemittierenden Chip (40) abgestrahlte Licht wird z.B. durch Totalreflexion im Lichtverteilkörper (50) in Richtung der optischen Linse (66) gelenkt und durch diese hindurch in die Umgebung (1) abgestrahlt.
  • Beim Betrieb des oder der lichtemittierenden Chips (40) entsteht eine große Wärmemenge. Ein Teil dieser Wärme wird z.B. über die thermisch leitende Verbindung zur Platine (20) abgeleitet. Ein anderer Teil führt zu einer Erwärmung des Lichtverteilkörpers (50). Der Lichtverteilkörper (50) und die Platine (20) dehnen sich – je nach ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten und Temperaturdifferenzen – aus.
  • In der Leuchteinheit (10) ist die Platine (20) fest in den Lichtverteilkörper (50) eingespannt. Dehnt sich die Platine (20) beim Erwärmen aus, verhindert der Lichtverteilkörper (50) eine Verformung der Platine (20).
  • Bei der Erwärmung der Platine (20) und/oder des Lichtverteilkörpers (50) können zusätzliche Belastungen – beispielsweise als Wechselbelastungen – auf die Durchgriffsstege (52, 54) wirken. Dies sind dann beispielsweise zusätzliche Zugspannungen, die zumindest annähernd in die gleiche Richtung wirken wie die durch den Herstellungsprozess aufgebrachten Eigenspannungen. Die Vergleichsspannung der Überlagerung dieser Spannungen ist aufgrund des großen Querschnitts des einzelnen Durchgriffsstegs (52, 54) niedriger als die Elastizitätsgrenze des Werkstoffs. Gleichzeitig verhindert das Widerstandsmoment der jeweiligen Querschnittsfläche (53, 55), das durch das Verhältnis der Abmessungen der Querschnittsfläche (53, 55) bestimmt wird, einen Bruch oder eine bleibende Verformung der Durchgriffsstege (52, 54) aufgrund von Biegung oder Scherung. So tritt selbst bei einem schrägen Kraftangriff auf die Durchgriffsstege (52, 54), z.B. verursacht durch die Erwärmung beim Betrieb der Leuchteinheit (10), keine bleibende Verformung auf. Ebenso wird ein Ablösen des Lichtverteilkörpers (50) und/oder des lichtemittierenden Chips (40) von der Platine (20) durch das Hintergreifen des Lichtverteilkörpers (50) um die Platine (20) verhindert. Der Chip (40), der Lichtver teilkörper (50) und die Platine (20) werden mechanisch zueinander fixiert, so dass die Ausrichtung des lichtemittierenden Chips (40) zum Lichtverteilkörper (50) und somit die optischen Eigenschaften der Leuchteinheit auf Dauer erhalten bleiben.
  • Der Lichtverteilkörper (50) kann auf der Bestückungsseite (21) eine andere Gestalt aufweisen. So kann beispielsweise die optische Linse (66) parallel zur Bestückungsseite (21) der Platine (20) liegen oder in einer zur Platine (20) geneigten Ebene liegen. Der Lichtverteilkörper (50) kann auch auf beiden Seiten (21, 22) der Platine (20) einen ähnliche oder die gleiche Gestalt haben.
  • Zwischen dem Lichtverteilabschnitt (61) und dem Befestigungsabschnitt (63) können ein oder mehrere Durchgriffsstege (52, 54) angeordnet sein. Jeder dieser Durchgriffsstege (52, 54) kann beispielsweise eine runden, rechteckigen, dreieckigen, trapezförmigen, etc. Querschnittsfläche (53, 55) aufweisen. Die einzelne Querschnittsfläche (53, 55) beträgt dann mindestens 10% der Summe der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) an der Bestückungsseite (21) und der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) am lichtemittierenden Chip (40).
  • Der Befestigungsabschnitt (63) kann beispielsweise mehrere einzelne Umgriffe (56) aufweisen. Die Anlagefläche jedes dieser Umgriffe (56) beträgt dann beispielsweise 75% der Querschnittsfläche (53, 55) des jeweiligen Durchgriffsstegs (52, 54).
  • In den 4 – 6 ist eine Leuchteinheit mit einer gitterförmigen Platine (20) dargestellt. Der Lichtverteilkörper (50) entspricht in seinen äußeren Abmessungen dem in den 1 – 3 dargestellten Lichtverteilkörper (50).
  • Die hier beispielsweise rechteckige Platine (20) umfasst einen Rahmen (24), dessen Längsseiten durch Platinenstege (31) miteinander verbunden sind. Auf den Platinenstegen (31) sitzt jeweils ein lichtemittierender Chip (40). Der Rahmen (24) und die Platinenstege (31) begrenzen die Durchbrüche (23).
  • Der Querschnitt der Platinenstege (31), vgl. 5, ist beispielsweise oval, wobei die maximale Breite des einzelnen Platinenstegs (31) in der zur Bestückungsseite (21) parallelen Mittenlängsebene der Platine (20) liegt. Der einzelne Platinensteg (31) hat in diesem Ausführungsbeispiel etwa die anderthalbfache Breite des lichtemittierenden Chips (40). Der Querschnitt des Platinenstegs (31) kann auch rechteckig, dreieckig, etc. sein.
  • Die Durchbrüche (23) umfassen beispielsweise drei annähernd rechteckige Stanzlöcher (28, 29) mit abgerundeten Ecken. Die Querschnittsfläche der kleinen Stanzlöcher (28) beträgt etwa das doppelte der Fläche des Platinenstegs (31) auf der Bestückungsseite (21). Die Querschnittsfläche des großen Stanzloches (29) beträgt etwa das Vierfache dieser Fläche.
  • Der einzelne Durchgriffssteg (52, 54) liegt an der gewölbten Flanke (32) des Platinensteg (31) an. Seine Querschnittsfläche ist über die Länge des Durchgriffsstegs (52, 54) nicht konstant. Sie weist beim Übergang zum Lichtverteilabschnitt (61) und zum Befestigungsabschnitt (63) ein Maximum und in der Mitte ein Minimum auf. Die minimale Querschnittsfläche (53, 55) des Durchgriffsstegs (52, 54) in einer Ebene parallel zur Bestückungsseite (21) beträgt hier etwa 120 der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) am der Bestückungsseite (21) des Platinenstegs (31) und am lichtemittierenden Chip (40).
  • Die beiden Durchgriffsstege (52, 54) sind symmetrisch zueinander angeordnet. Die Symmetrieebene schneidet den lichtemittierenden Chip (40). Die zumindest annähernd dreieckigen Querschnittsflächen (53, 55) der beiden Durchgriffsstege (52, 54) sind gleich groß. Ihre kürzeste Abmessung beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 68% der maximalen Abmessung.
  • Die Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) an der unbestückten Seite (22) der Platine (20) beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 80% der Querschnittsfläche (53, 55) des einzelnen Durchgriffsstegs (52, 54). Diese Anlagefläche liegt der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) auf der Bestückungsseite (21) gegenüber. Diese äußeren Konturen der beiden Anlageflächen sind zumindest annähernd gleich groß.
  • Die Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) an der unbestückten Seite (22) der Platine (20) kann beispielsweise bis zu etwa 120 der Querschnittsfläche (53, 55) des einzelnen Durchgriffsstegs (52, 54) betragen.
  • Die Herstellung und der Betrieb dieser Leuchteinheit (10) erfolgt, wie im Zusammenhang mit den 1 – 3 beschrieben. Auch bei dieser Leuchteinheit (10) sind die Lichtverteilkörper (50) mit der Platine (20) mechanisch fest miteinander verbunden. Ein Ablösen des Lichtverteilkörpers (50) und/oder des lichtemittierenden Chips (40) von der Platine (20) wird konstruktiv durch die Durchgriffsstege (52, 54) verhindert.
    • 1
    Umgebung
    10
    Leuchteinheit
    20
    Platine
    21
    Bestückungsseite, Oberseite
    22
    Unterseite von (20), andere Seite, ggf. unbestückt
    23
    Durchbrüche
    24
    Rahmen
    25
    Langloch
    26
    Langloch
    28
    Stanzloch
    29
    Stanzloch
    31
    Platinenstege
    32
    Flanken von (31)
    40
    lichtemittierende Chips
    41
    Mittelpunkt von (42)
    42
    Oberfläche von (40)
    50
    Lichtverteilkörper
    52
    Durchgriffssteg
    53
    Querschnittsfläche
    54
    Durchgriffssteg
    55
    Querschnittsfläche
    56
    Umgriff
    61
    Lichtverteilabschnitt von (50)
    63
    Befestigungsabschnitt
    64
    Zylinder
    65
    Lichtumlenkkörper
    66
    optische Linse
    67
    Oberfläche von (61)
    68
    Oberfläche von (52, 54)
    69
    Oberfläche von (56)

Claims (11)

  1. Leuchteinheit, die eine elektrische Leiterbahnen aufweisende, mit mindestens einem lichtemittierenden Chip bestückte Platine und mindestens einen, einen lichtemittierenden Chip oder eine Gruppe von lichtemittierenden Chips kontaktierend umgebenden Lichtverteilkörper umfasst, – wobei der Lichtverteilkörper (50) aus einem Thermoplast besteht, – wobei der Lichtverteilkörper (50) durch mindestens einen Durchbruch (23) der Platine (20) mit zumindest einem Durchgriffssteg (52, 54) hindurchragt und sowohl an der Bestückungsseite (21) als auch an der der jeweiligen Bestückungsseite (21) abgewandten anderen Seite (22) der Platine (20) anliegt, – wobei die minimale Querschnittsfläche (53, 55) eines einzelnen Durchgriffsstegs (52, 54) mindestens 10% der Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) an der Bestückungsseite (21) und am lichtemittierenden Chip (40) beträgt, – wobei die minimale Abmessung der Querschnittsfläche (53, 55) mindestens ein Fünftel der maximalen Abmessung der Querschnittsfläche (53, 55) ist, und – wobei die Anlagefläche des Lichtverteilkörpers (50) an der anderen Seite (22) der Platine (20) mindestens 75% der Querschnittsfläche (53, 55) beträgt.
  2. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Lichtverteilkörpers (50) auf der Seite (22) der Platine mindestens der Stärke der Platine (20) entspricht.
  3. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtverteilkörper (50) mindestens zwei Durchgriffsstege (52, 54) umfasst, die jeweils durch einen separaten Durchbruch (23) hindurchragen.
  4. Leuchteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgriffsstege (52, 54) symmetrisch zueinander angeordnet sind, wobei die Symmetrieebene den lichtemittierenden Chips (40) schneidet.
  5. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bestückungsseite (21) die Höhe des Lichtverteilkörpers normal zur Platine (20) mindestens dem Zweifachen der Stärke der Platine (20) entspricht.
  6. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Anlagenflächen auf der Bestückungsseite (21) und der Seite (22) zueinander zumindest annähernd kongruent sind.
  7. Leuchteinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen an der Platine (20) räumlich einander gegenüberliegen.
  8. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (53, 55) über die Länge des Durchgriffsstegs (52, 54) ein Minimum aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer spritzgießtechnisch hergestellten Leuchteinheit, mit mindestens einem Lichtverteilkörper (50), der zumindest bereichsweise eine mit einem Chip (40) oder einer Chipgruppe bestückte Platine (20) auf der Bestückungsseite (21) und der Platinenunterseite (22) umfasst und die Platine (20) in der Nähe des Chips (40) oder der Chipgruppe mindestens zwei Durchbrüche (23) aufweist, wobei der mit den Durchbrüchen (23) versehene Bereich der Platine (20) vom Lichtverteilkörper (50) durchdrungen ist, – wobei der Spritzgießwerkstoff die Platine (20) auf der Unterseite (22) normal zu dieser anströmt, und – wobei das Zentrum des Spritzgießstrahls im Bereich unterhalb des Chips (40) liegt und sich der Werkstoffstrom an der Platine (20) teilt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzgießwerkstoff mittels strömungsleitender Erhöhungen oder Vertiefungen geführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzgießstrahl zumindest annähernd das geometrische Zentrum der Durchbrüche (23) innerhalb der Spritzgießform anströmt.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611067A (ja) * 1984-06-13 1986-01-07 Stanley Electric Co Ltd プリント基板に装着されたｌｅｄチツプのモ−ルド方法
JPH0730152A (ja) * 1993-07-09 1995-01-31 Mitsubishi Cable Ind Ltd 基板に実装された電子部品のモールド方法およびそのモールド用基板構造
DE10243247A1 (de) * 2002-09-17 2004-04-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leadframe-basiertes Bauelement-Gehäuse, Leadframe-Band, oberflächenmontierbares elektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611067A (ja) * 1984-06-13 1986-01-07 Stanley Electric Co Ltd プリント基板に装着されたｌｅｄチツプのモ−ルド方法
JPH0730152A (ja) * 1993-07-09 1995-01-31 Mitsubishi Cable Ind Ltd 基板に実装された電子部品のモールド方法およびそのモールド用基板構造
DE10243247A1 (de) * 2002-09-17 2004-04-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leadframe-basiertes Bauelement-Gehäuse, Leadframe-Band, oberflächenmontierbares elektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung

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