DE102007003809A1

DE102007003809A1 - Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung und Leuchtdiodenanordnung

Info

Publication number: DE102007003809A1
Application number: DE102007003809A
Authority: DE
Inventors: Harald Stoyan
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Optotronic De GmbH
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: DE102007003809B4; US8637882B2; US20080087903A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung angegeben, bei dem eine Mehrzahl von LED-Modulen (110, 120, 130), die jeweils mindestens ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (1000) auf einem Trägerkörper (1300) umfassen, bereitgestellt wird; mindestens ein separat gefertigter Verbindungsträger (200) bereitgestellt wird; die LED-Module derart angeordnet werden, dass sie einander paarweise benachbart sind; und eine mechanisch stabile und elektrisch leitende Verbindung zwischen den Trägerkörpern von zwei LED-Modulen mittels des Verbindungsträgers hergestellt wird. Weiterhin wird eine mit dem Verfahren hergestellte Leuchtdiodenanordnung angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung und eine Leuchtdiodenanordnung.
Es sind lineare Leuchtdiodenanordnungen bekannt, bei denen eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs, light emitting diodes) in einer Reihe auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet ist. Die räumliche Anordnung und die elektrische Verschaltung der Leuchtdioden ist bei diesen Leuchtdiodenanordnungen durch die gemeinsame Leiterplatte fest vorgegeben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein besonders flexibles und einfach modifizierbares Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiodenanordnung sowie eine individuell konfigurierbare Leuchtdiodenanordnung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch eine Leuchtdiodenanordnung gemäß Patentanspruch 23 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Leuchtdiodenanordnung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich in die Beschreibung mit aufgenommen wird.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung gemäß der Erfindung umfasst insbesondere die Schritte:

– Bereitstellen einer Mehrzahl von LED-Modulen, die jeweils mindestens ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement auf einem Trägerkörper umfassen;
– Bereitstellen mindestens eines separat gefertigten Verbindungsträgers;
– Anordnen der LED-Module, sodass sie einander paarweise benachbart sind; und
– Herstellen einer mechanisch stabilen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Trägerkörpern von zwei LED-Modulen mittels des Verbindungsträgers.

Die Leuchtdiodenanordnung umfasst also mindestens zwei LED-Module. Die Haupterstreckungsebenen der Trägerkörper verlaufen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene oder zumindest parallel zu einer gemeinsamen Ebene. In Draufsicht auf diese Ebene sind die LED-Module in einer Reihe angeordnet. Mit anderen Worten umfasst die Leuchtdiodenanordnung eine, insbesondere lineare, Kette von LED-Modulen.
Die im Folgenden angegebenen räumlichen Beziehungen zwischen den LED-Modulen und/oder zwischen einem LED-Modul und dem Verbindungsträger sind, sofern nicht explizit anders angegeben, in Draufsicht auf die gemeinsame Ebene zu verstehen.
Ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement umfasst im vorliegenden Zusammenhang mindestens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf Basis eines anorganischen Halbleitermaterials und/oder mindestens einen Schichtstapel, der mindestens eine organische Schicht enthält, beispielsweise auf Basis mindestens eines Polymers und/oder niedermolekularen Materials („small molecules"). Der Halbleiterchip beziehungsweise der organische Schichtstapel ist dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Vorzugsweise erzeugt der Halbleiterchip beziehungsweise der Schichtstapel elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich, beispielsweise weißes Licht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Halbleiterchip beziehungsweise der Schichtstapel verkapselt, beispielsweise in einem Bauelementgehäuse.
Die folgenden Ausführungsformen sind jeweils für LED-Module mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement beschrieben. Sie gelten für LED-Module mit einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen jedoch entsprechend.
Zum Herstellen der Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten, dem ersten benachbarten, LED-Modul wird der Verbindungsträger vorzugsweise zwischen den beiden LED-Modulen angeordnet. Beispielsweise wird ein Verbindungsträger bereitgestellt, der eine vorgegebene Länge hat. Die Länge des Verbindungsträgers ist dabei insbesondere die Ausdehnung des Verbindungsträgers in Richtung von dem ersten zu dem zweiten LED-Modul nach der Anordnung zwischen den LED-Modulen.
Die im Folgenden für zwei benachbarte LED-Module und einen Verbindungsträger beschriebenen Ausführungsformen gelten bevorzugt für eine Mehrzahl von LED-Modulen und Verbindungsträgern, insbesondere für alle LED-Module und Verbindungsträger der Leuchtdiodenanordnung.
Vorteilhafterweise ist die Länge des Verbindungsträgers im Wesentlichen frei wählbar. So können mit dem Verfahren verschiedene Leuchtdiodenanordnungen mit unterschiedlichen Abständen zwischen den LED-Modulen hergestellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtdiodenanordnungen ist dazu keine komplett neue Auslegung der Leuchtdiodenanordnung erforderlich. Vielmehr werden die unterschiedlichen Leuchtdiodenanordnungen mit Vorteil in einfacher und kostengünstiger Weise aus, vorzugsweise standardisierten, Komponenten aufgebaut. Insbesondere ist nur eine geringe Anzahl unterschiedlicher Komponenten notwendig.
Ohne Änderung an den LED-Modulen selbst ist es möglich, beispielsweise Leuchtdiodenanordnungen mit einem kleinen Abstand zwischen den einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen und andere Leuchtdiodenanordnungen mit einem großen Abstand zwischen den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen herzustellen. Auch eine Leuchtdiodenanordnung, bei der die LED-Module unterschiedliche Abstände in Abhängigkeit von der Position in der Leuchtdiodenanordnung haben, ist denkbar. Da für sämtliche dieser unterschiedlichen Leuchtdiodenanordnungen zum Beispiel lediglich die Länge der Verbindungsträger geändert werden muss, ist das Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiodenanordnung mit Vorteil besonders flexibel und einfach modifizierbar.
Beispielsweise wird der bereitzustellende Verbindungsträger mit einer vorgegebenen Länge gefertigt. Alternativ kann ein Trägerband oder eine Trägerplatte bereitgestellt werden, das bzw. die insbesondere eine große Länge aufweist, und von dem bei dem Verfahren ein Teilstück mit der vorgegebenen Länge abgetrennt wird, das den Verbindungsträger darstellt oder zu diesem weiterprozessiert wird.
Vorteilhafterweise ist der Abstand zwischen den zwei LED-Modulen im Wesentlichen frei wählbar und wird zweckmäßigerweise durch die ebenfalls praktisch frei wählbare, vorgegebene Länge des Verbindungsträgers auf den gewünschten Wert festgelegt.
Bei einer Ausführungsform wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden LED-Modulen derart hergestellt, dass das strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente des ersten LED-Moduls und das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement des zweiten LED-Moduls in Reihe geschaltet sind. Bei einer Variante dieser Ausführungsform werden drei oder mehr strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, die insbesondere auf drei oder mehr paarweise benachbarten LED-Modulen angeordnet sind, in Reihe geschaltet.
Alternativ oder zusätzlich wird bei einer Ausführungsform die elektrisch leitende Verbindung so hergestellt, dass eine Mehrzahl von LED-Modulen oder von Gruppen von LED-Modulen parallel geschaltet sind.
So wird mit dem Herstellungsverfahren eine besonders einfache Anpassung der Leuchtdiodenanordnung an eine zum Betrieb der Leuchtdiodenanordnung vorgesehene Stromversorgungsvorrichtung erzielt. Sämtliche oder zumindest ein Großteil der verwendeten LED-Module ist dabei mit Vorteil beispielsweise unabhängig von der Versorgungsspannung, die von der Stromversorgungsvorrichtung im Betrieb zur Verfügung gestellt wird. Bei dem Verfahren werden daher vorteilhafterweise Leuchtdiodenanordnungen für unterschiedliche Stromversorgungsvorrichtungen mit gleichen, insbesondere standardisierten, Komponenten – beispielsweise gleichen LED- Modulen – aufgebaut, sodass deren Herstellung in großer Stückzahl erfolgen kann und daher besonders kostengünstig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Leuchtdiodenanordnung, insbesondere jede Gruppe von LED-Modulen, höchstens drei unterschiedliche Typen von LED-Modulen, die ausgewählt sind aus der Gruppe: Startmodul, mittleres Modul und Endmodul. Anders ausgedrückt gehört jedes LED-Modul zu einer Art von gleichartig aufgebauten LED-Modulen und die Leuchtdiodenanordnung enthält vorzugsweise höchstens drei unterschiedliche Arten von LED-Modulen.
Beispielsweise umfasst die Gruppe von LED-Modulen nur ein Startmodul, ein Startmodul und ein dem Startmodul benachbartes Endmodul oder sie umfasst ein Startmodul, mindestens ein mittleres Modul und ein Endmodul. Das mittlere Modul beziehungsweise die mittleren Module ist/sind zwischen dem Startmodul und dem Endmodul angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement des Startmoduls mit einer ersten elektrischen Anschlussstelle elektrisch verbunden, die zum Anschluss an die externe Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen ist. Beispielsweise wird mittels der ersten Anschlussstelle im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung von der Stromversorgungseinrichtung eine Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt.
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement des Endmoduls ist vorzugsweise mit einer zweiten elektrischen Anschlussstelle elektrisch leitend verbunden, die ebenfalls zum Anschluss an die elektrische Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen ist. Beispielsweise ist die zweite elektrische Anschlussstelle im Betrieb mittels der Stromversorgungsvorrichtung geerdet.
Zudem ist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement des Startmoduls bzw. des Endmoduls vorzugsweise mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement des in Richtung des Endmoduls bzw. Startmoduls benachbarten LED-Moduls der Gruppe von LED-Modulen in Reihe geschaltet.
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement des mittleren Moduls ist vorzugsweise sowohl mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement des in Richtung des Startmoduls benachbarten LED-Moduls als auch mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement des in Richtung des Endmoduls benachbarten LED-Moduls in Reihe geschaltet.
Insbesondere sind also alle der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente der Gruppe von LED-Modulen in Reihe geschaltet. Umfassen die LED-Module einer Gruppe von LED-Modulen jeweils eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen so sind letztere vorzugsweise gruppenweise in Reihe geschaltet, wobei eine Gruppe von in Reihe geschalteten strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen vorzugsweise von jedem LED-Modul der Gruppe mindestens ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement enthält.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden zwei LED-Module in einem vorgegebenen Abstand einander benachbart angeordnet. Bei einem weiteren, beispielsweise anschließenden, Verfahrensschritt wird der Verbindungsträger zwischen den beiden LED-Modulen angeordnet. Die Anordnung des Verbindungsträgers erfolgt bei einer vorteilhaften Ausführungsform derart, dass ein erster Randbereich des Verbindungsträgers einem ersten Randbereich des Trägerkörpers des ersten LED-Moduls benachbart ist oder mit diesem überlappt und derart, dass ein zweiter Randbereich des Verbindungsträgers einem zweiten Randbereich des Trägerkörpers des zweiten LED-Moduls benachbart ist oder mit ihm überlappt.
Zweckmäßigerweise sind in dem ersten Randbereich und in dem zweiten Randbereich auf dem Trägerkörper und auf dem Verbindungsträger mindestens je eine elektrische Anschlussstelle, bevorzugt jedoch eine Mehrzahl von elektrischen Anschlussstellen ausgebildet.
Beispielsweise wird in dem ersten und/oder zweiten Randbereich auf dem Verbindungsträger und/oder dem Trägerkörper des ersten bzw. zweiten LED-Moduls eine Verbindungsschicht aufgebracht, die beim Herstellung der Verbindung eine Haftung zwischen dem Verbindungsträger und dem Trägerkörper oder zwischen dem Verbindungsträger bzw. dem Trägerkörper und einem separaten Verbindungsmittel vermittelt.
Bei einer Ausführungsform überlappen die ersten Randbereiche des Verbindungsträgers und des zweiten LED-Moduls und die zweiten Randbereiche des Verbindungsträgers und des ersten LED-Moduls. Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Verbindungsträger nur mit dem Trägerkörper eines der LED-Module oder mit keinem der Trägerkörper überlappt.
Letzteres ist beispielsweise zweckmäßig, wenn das Herstellen der mechanisch stabilen und/oder der elektrisch leitenden Verbindung das Herstellen einer Steckverbindung umfasst. Beispielsweise ist als Verbindungsmittel bei der Steckverbindung zur Herstellen der mechanisch stabilen und/oder elektrisch leitenden Verbindung bei einer Ausführungsform ein Stecker und eine Buchse vorgesehen, die an dem Trägerkörper eines der LED-Module und/oder an dem Verbindungsträger befestigt sind.
Bei einer anderen Ausführungsform wird eine flexible Verbindung zwischen dem Verbindungsträger und mindestens einem der benachbarten Trägerkörper, mit dem der Verbindungsträger insbesondere nicht überlappt, hergestellt. Beispielsweise wird der Verbindungsträger mittels eines Verbindungsmittels in Form eines Filmscharniers mit dem Trägerkörper verbunden. Das Filmscharnier umfasst beispielsweise eine flexible Leiterplatte und wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform so mit dem Verbindungsträger und dem Trägerkörper verbunden, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen mindestens einer elektrischen Anschlussstelle des Verbindungsträgers und einer elektrischen Anschlussstelle des Trägerkörpers hergestellt wird. Vorteilhafterweise wird auf diese Weise eine flexible Leuchtdiodenanordnungen hergestellt. Die Ausgestaltung der elektrisch leitenden Verbindung ist, zum Beispiel bei dieser Ausführungsform, auch als Krimp- oder Quetschverbindung denkbar.
Insbesondere wenn die ersten und/oder zweiten Randbereiche des Verbindungsträgers und des Trägerkörpers überlappen, überlappen zweckmäßigerweise auch mindestens je eine elektrische Anschlussstelle auf dem Trägerkörper und eine elektrische Anschlussstelle auf dem Verbindungsträger. Zweckmäßigerweise sind dabei die elektrischen Anschlussstellen auf einer Hauptfläche des Verbindungsträgers beziehungsweise des Trägerkörpers angeordnet und der Verbindungsträger wird so zwischen den beiden LED-Modulen angeordnet, dass die Hauptflächen der Trägerkörper, die die elektrischen Anschlussstellen aufweisen, und die Hauptfläche des Verbindungsträgers, die die elektrischen Anschlussstellen aufweist, einander zugewandt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsschicht elektrisch leitend. Sie enthält beispielsweise ein Lötmetall wie SnAgCu, AuSn und/oder Sn. Alternativ kann sie einen elektrisch leitfähigen Klebstoff aufweisen, zum Beispiel einen Klebstoff auf Epoxidharz-Basis, der Metall-Partikel, etwa Silber-Partikel, enthält. Bei einer Ausführungsform ist der Klebstoff mittels Beaufschlagung mit Wärme oder elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit UV-Licht, härtbar. Die elektrisch leitende Verbindungsschicht wird zweckmäßigerweise in elektrisch voneinander isolierten Teilbereichen aufgebracht oder nach dem Aufbringen zu elektrisch voneinander isolierten Teilbereichen strukturiert. Beispielsweise wird auf jeweils eine elektrische Anschlussstelle ein Teilbereich der Verbindungsschicht aufgebracht.
Mit Vorteil stellt die Verbindungsschicht auf diese Weise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer elektrischen Anschlussstelle des Trägerkörpers des ersten bzw. zweiten LED-Moduls und einer elektrischen Anschlussstelle des Verbindungsträgers her.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren ein Erwärmen und/oder Schmelzen der Verbindungsschicht. Beispielsweise erfolgt das Erwärmen und/oder Schmelzen der Verbindungsschicht mittels eines erhitzten Stempels, der in dem ersten und/oder zweiten Randbereich angeordnet und insbesondere mit dem Trägerkörper bzw. den Trägerkörpern und/oder dem Verbindungsträger in Kontakt gebracht und vorzugsweise an diese(n) angepresst wird. Für die Herstellung einer Verbindung mittels einer Verbindungsschicht, die einen Klebstoff enthält, kann auch ein Stempel zweckmäßig sein, der nicht erhitzt ist sondern der lediglich mit dem Trägerkörper bzw. den Trägerkörpern und/oder dem Verbindungsträger in Kontakt gebracht und vorzugsweise an diese(n) angepresst wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Erwärmen und/oder Schmelzen der Verbindungsschicht im ersten Randbereich mittels eines ersten erhitzten Stempels und im zweiten Randbereich mittels eines zweiten erhitzten Stempels. Beispielsweise sind die beiden Stempel auf einer gemeinsamen Halterung angeordnet.
Der Abstand zwischen den Stempeln ist zweckmäßigerweise an die Länge des Verbindungsträgers angepasst. Vorzugsweise ist der Abstand für verschiedene Längen des Verbindungsträgers einstellbar. Beispielsweise ist dazu die Halterung verstellbar ausgebildet, sodass die Stempel auf der Halterung derart verschoben werden können, dass sich ihr Abstand ändert. Alternativ kann die Halterung beispielsweise auch mehrere Befestigungsvorrichtungen aufweisen, mittels derer die Stempel an verschiedenen Positionen mit der Halterung verbunden werden können, sodass unterschiedliche Abstände einstellbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere Paare von LED-Modulen zu gleichen Zeiten verbunden. Beispielsweise wird hierzu neben dem ersten und dem zweiten erhitzten Stempel mindestens ein dritter erhitzter Stempel, insbesondere ebenfalls an der gemeinsamen Halterung, bereitgestellt und/oder mindestens ein erhitzter Stempel ist zur Erwärmung bzw. zum Schmelzen der Verbindungsschicht in einer Mehrzahl von Randbereichen, beispielsweise in einem ersten und einem zweiten Randbereich, in zwei ersten und/oder zwei zweiten Randbereichen, vorgesehen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere Leuchtdiodenanordnungen zu gleichen Zeiten hergestellt, beispielsweise indem mehrere LED-Modul-Ketten nebeneinander prozessiert werden. So ist eine besonders effiziente und kostengünstige Herstellung möglich.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Leuchtdiodenanordnung mindestens ein LED-Modul, das eine Steuervorrichtung aufweist. Insbesondere umfasst jede Gruppe von LED-Modulen ein LED-Modul, beispielsweise das Startmodul, das eine Steuervorrichtung aufweist. Die Steuervorrichtung ist zur Ansteuerung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements des LED-Moduls vorgesehen und stellt insbesondere die elektrische Verbindung zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und der ersten elektrischen Anschlussstelle her, die zum Anschluss an die externe Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung zusätzlich dazu vorgesehen, mindestens ein weiteres strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement anzusteuern, das insbesondere auf einem weiteren, vorzugsweise benachbarten, LED-Modul angeordnet ist. Beispielsweise sind die von der Steuervorrichtung angesteuerten strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente in Reihe geschaltet oder gruppenweise in Reihe geschaltet.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform weist mindestens ein LED-Modul der Leuchtdiodenanordnung einen elektrischen Anschlussbereich auf, mittels welchem der Leuchtdiodenanordnung im Betrieb elektrische Energie von einer Stromversorgungsvorrichtung zugeführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungsträger zur elektrisch leitenden Verbindung zweier benachbarter LED-Module mindestens eine Leiterbahn auf. Vorzugsweise umfasst der Verbindungsträger und/oder der Trägerkörper eine Leiterplatte, beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte (printed circuit board, PCB).
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens und der Leuchtdiodenanordnung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A bis 1C, schematische Draufsichten auf ein Startmodul, ein mittleres Modul und ein Endmodul für ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2A bis 2C, schematische Uraufsichten auf verschiedene Verbindungsträger für das Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3, eine schematische Draufsicht auf ein Trägerband gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
4, 5 und 6, schematische Draufsichten auf eine Leuchtdiodenanordnung bei verschiedenen Stadien des Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
7, schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiodenanordnung bei einer Variante des Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei dem Stadium von 5,
8, schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiodenanordnung bei einer weiteren Variante des Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei dem Stadium von 5,
9, schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von Leuchtdiodenanordnungen bei einem Herstellungsverfahren gemäß einer Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels,
10, schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiodenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
11, schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiodenanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
12, schematischer Querschnitt durch einen Ausschnitt aus einer Leuchtdiodenanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
13, schematischer Querschnitt durch einen Ausschnitt aus einer Leuchtdiodenanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
14A bis 14C, LED-Module für eine Leuchtdiodenanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, und
14D, Verbindungsträger für eine Leuchtdiodenanordnung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteil sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht zu betrachten, vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis beispielsweise übertrieben groß dargestellt sein.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Leuchtdiodenanordnung werden drei unterschiedliche Typen 110, 120, 130 von LED-Modulen bereitgestellt.
Die LED-Module 110, 120, 130 weisen einen Trägerkörper 1300 auf, auf dem ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 1000 befestigt ist.
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement mindestens eines LED-Moduls 110, 120, 130, vorzugsweise aller LED-Module 110, 120, 130 der Leuchtdiodenanordnung, ist beispielsweise eine Leuchtdiode. Vorliegend emittiert das Halbleiterbauelement 1000 im Betrieb elektromagnetische Strahlung, die einen weißen Farbeindruck erzeugt. Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von Halbleiterchips, die sichtbares Licht unterschiedlicher Farbe, beispielsweise roter, blauer und/oder grüner Farbe, emittieren. Vorzugsweise sind die Halbleiterchips dazu vorgesehen, beispielsweise von der Steuereinrichtung 1400, getrennt angesteuert zu werden. So wird eine Leuchtdiodenanordnung 1 erzielt, deren Farbeindruck im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 1 verändert werden kann.
Die Trägerkörper 1300 haben vorliegend in Draufsicht auf ihre Haupterstreckungsebene eine quadratische oder rechteckige Form. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks bzw. Quadrats sind in Randbereichen 1100, 1200 elektrische Anschlussstellen 1110, 1120, 1130 bzw. 1210, 1220, 1230 auf einer ersten Hauptfläche 1301 des Trägerkörpers 1300 ausgebildet.
Zwei elektrische Anschlussstellen 1110, 1130 in dem ersten Randbereich 1100 sind, beispielsweise mittels je eines elektrischen Kontaktstreifens 1401, 1402 – zum Beispiel einer Leiterbahn, elektrisch leitend mit jeweils einer elektrischen Anschlussstelle 1210, 1230 des zweiten Randbereichs 1200 verbunden. Die elektrischen Anschlussstellen 1110, 1210 und 1130, 1230 und die zugehörigen Kontaktstreifen 1401, 1402 sind dazu vorgesehen, eine Versorgungsspannung, die über einen elektrischen Anschlussbereich eines der LED-Module 110, 120, 130 der Leuchtdiodenanordnung im Betrieb von einer externen Stromversorgungsvorrichtung bereitgestellt wird, auch an den übrigen LED-Modulen 110, 120, 130 der Leuchtdiodenanordnung bereitzustellen. Vorteilhafterweise können so mehrere LED-Module oder Gruppen 140 von LED-Modulen 110, 120, 130 mit nur einem elektrischen Anschluss an eine externe Stromversorgungsvorrichtung in Parallelschaltung betrieben werden.
Das LED-Modul 110, das in 1A gezeigt ist, stellt ein Startmodul für eine Gruppe 140 von LED-Modulen 110, 120, 130 dar. Es weist beispielsweise eine Steuereinrichtung 1400 auf, die dazu vorgesehen ist, das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 1000 im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung mit Strom zu versorgen. Die Steuereinrichtung 1400 ist dazu, beispielsweise mittels einer Leiterbahn 1403, elektrisch leitend mit dem ersten Kontaktstreifen 1401 verbunden. Vorliegend ist sie auch mit dem zweiten Kontaktstreifen 1402 elektrisch leitend verbunden.
Ein erster elektrischer Anschluss des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 1000 ist mittels einer weiteren Leiterbahn 1403 an die Steuereinrichtung 1400 angeschlossen. Ein zweiter elektrischer Anschluss des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 1000 ist mit einer elektrischen Anschlussstelle 1220 im zweiten Randbereich 1200 des Trägersubstrats 1300 elektrisch leitend verbunden.
Bei dem zweiten LED-Modul, das in 1B dargestellt ist, handelt es sich um ein mittleres Modul. Es weist im Gegensatz zu dem LED-Modul 110 der 1A keine Steuereinheit 1400 auf, sondern lediglich ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 1000, das zwei elektrische Anschlüsse hat, von denen der erste mit einer elektrischen Anschlussstelle 1120 im ersten Randbereich 1100 und der zweite mit einer elektrischen Anschlussstelle 1220 des zweiten Randbereichs 1200 verbunden ist. Es besteht jedoch keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1000 und dem ersten oder dem zweiten Kontaktstreifen 1401, 1402.
Im Gegensatz dazu ist bei dem LED-Modul 130 gemäß der 1C – einem Endmodul – der zweite elektrische Anschluss des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 1000 mit dem zweiten Kontaktstreifen verbunden.
Weiterhin werden bei dem Verfahren eine Mehrzahl von Verbindungsträgern 200 bereitgestellt. Beispielsweise hat die ein Verbindungsträger in Draufsicht auf seine Haupterstreckungsebene einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Der Verbindungsträger 200 weist in Draufsicht auf seine Haupterstreckungsebene zwei einander gegenüberliegende Randbereiche 2100, 2200 auf. Vorliegend stimmt die Seitenlänge der Seiten des Verbindungsträgers 200, die von den Randbereichen 2100, 2200 umfasst sind, mit der Seitenlänge der Seiten des Trägerkörpers 1300 eines LED-Moduls 110, 120, 130, die von den Randbereichen 1100, 1200 umfasst sind, überein.
Die Randbereiche 2100, 2200 weisen jeweils eine Mehrzahl von elektrischen Anschlussstellen 2110, 2120, 2130 und 2210, 2220, 2230 auf einer ersten Hauptfläche 201 des Verbindungsträgers 200 auf. Eine Kontaktstelle 2110, 2120, 2130 des ersten Anschlussbereichs 2100 ist jeweils mit einer Kontaktstelle 2210, 2220, 2230 des zweiten Randbereichs 2200 elektrisch leitend, etwa mit einer Leiterbahn 210, verbunden.
In Richtung vom ersten Randbereich 2100 zum zweiten Randbereich 2200 hat der Verbindungsträger 200 eine vorgegebene Länge L. Für das Verfahren sind Verbindungsträger mit verschiedenen Längen L geeignet. So zeigt 2A beispielsweise einen Verbindungsträger 200 mit einer Länge L 20 mm, die Länge L des Verbindungsträgers der 2B beträgt L = 30 mm, und die Länge L des Verbindungsträgers 200 gemäß 2C beträgt 40 mm. Verbindungsträger mit anderen Längen L, beispielsweise 10 mm, 14 mm, 15 mm oder 50 mm, sind ebenfalls denkbar.
Statt eines Verbindungsträgers 200 mit einer vorgegebenen Länge L kann auch eine Trägerplatte oder ein Trägerband 20, das beispielsweise eine Mehrzahl von elektrischen Verbindungsmitteln wie Leiterbahnen aufweist, bereitgestellt werden (vergleiche 3). Von dem Trägerband oder der Trägerplatte 20 werden dann in einem Verfahrensschritt einzelne Verbindungsträger 200 einer vorgegebenen Länge L abgetrennt. Das Trägerband bzw. die Trägerplatte 20 wird in einer beliebigen, insbesondere großen Länge hergestellt, sodass eine große Anzahl von Verbindungsträgern 200 aus einem Trägerband bzw. einer Trägerplatte 20 hergestellt werden können, was auch als "Endlosverfahren" bekannt ist.
Bei einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden zwei LED-Module 110, 130 so angeordnet, dass ihre Haupterstreckungsebenen zumindest im Wesentlichen parallel sind und der zweite Randbereich 1200 des ersten der beiden LED-Module 110 dem ersten Randbereich 1100 des zweiten der beiden LED-Module 130 benachbart ist (vgl. 4). Der Verbindungsträger 200 wird anschließend zwischen den beiden LED-Modulen 110, 130 derart angeordnet, dass seine Haupterstreckungsebene ebenfalls im Wesentlichen parallel zu den Haupterstreckungsebenen der LED-Module 110, 130 ist. Weiterhin erfolgt die Anordnung so, dass die zweiten Randbereiche 1200, 2200 des ersten LED-Moduls 110 und des Verbindungsträgers 200 und die ersten Randbereiche 1100, 2100 des zweiten LED-Moduls 130 und des Verbindungsträgers 200 überlappen und die elektrischen Anschlussstellen 1110, 1120, 1130 und 2110, 2120, 2130 bzw. 1210, 1220, 1230 und 2210, 2220, 2230 einander zugewandt sind und ebenfalls in Draufsicht auf die Haupterstreckungsebenen überlappen. Der Verbindungsträger 200 ist in der 4 also gegenüber der Darstellung in 2A um 180° um die Achse A gedreht und die ersten Hauptflächen 1301, 201 der Trägerkörper 1300 und des Verbindungsträgers 200 sind einander zugewandt.
Auf den elektrischen Anschlussstellen 2110, 2120, 2130, 2210, 2220, 2230 ist in den Randbereichen 2100, 2200 des Verbindungsträgers 200 vorliegend eine Verbindungsschicht angeordnet. Auch auf den elektrischen Anschlussstellen 1110, 1120, 1130 des ersten Randbereichs 1100 und auf den elektrischen Anschlussstellen 1210, 1220, 1230 des zweiten Randbereichs 1200 der Trägerkörper 1300 ist vorliegend eine Verbindungsschicht angeordnet. Nach dem Herstellen der Verbindung zwischen dem Verbindungsträger 200 und dem ersten und zweiten LED-Modul 110, 130 vermitteln die Verbindungsschichten die Haftung zwischen dem Verbindungsträger und den LED-Modulen. Vorzugsweise handelt es sich um elektrisch leitende Verbindungsschichten, etwa Zinnschichten und/oder Lotschichten, die beispielsweise SnAgCu oder AuSn aufweisen. Die Dicke der Verbindungsschichten beträgt beispielsweise jeweils zwischen 10 und 100 μm, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Anschließend werden die Verbindungsschichten geschmolzen und insbesondere miteinander verschmolzen, indem sie mittels zweier erhitzter Stempel 310, 320 erwärmt werden (5). Der erste Stempel 310 ist dabei so positioniert, dass er den zweiten Randbereich 1200, 2200 zumindest teilweise, bevorzugt jedoch vollständig, in Draufsicht auf die Haupterstreckungsebenen der LED-Module 110, 130 und des Verbindungsträgers 200 bedeckt. Entsprechend bedeckt der zweite Stempel 320 den ersten Randbereich 2100, 1100.
Vorliegend befindet sich der Verbindungsträger 200 während des Herstellens der Verbindung zwischen dem Stempel 310, 320 und dem LED-Modul 110, 130. Alternativ kann sich auch das LED-Modul 110, 130 zwischen dem Verbindungsträger 200 und dem erhitzten Stempel 310, 320 befinden.
Der erhitzte Stempel 310, 320 wird an den Verbindungsträger 200 bzw. das LED-Modul 110, 130 angepresst. So wird vorteilhafterweise ein besonders guten Wärmeübergang erzielt und die Verbindungsschichten werden schnell geschmolzen. Zudem wird durch das Anpressen des Stempels 310, 320 mit Vorteil eine besonders passgenaue und stabile Verbindung zwischen dem Verbindungsträger 200 und dem LED-Modul 110 bzw. 130 hergestellt.
Die Stempel 310, 320 werden beispielsweise mittels einer Widerstandsheizung erhitzt, die elektrischen Strom mittels eines insbesondere ohmschen Widerstands in Wärme umwandelt und zum Beispiel im Inneren der Stempel angeordnet ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform weisen der Verbindungsträger 200 und/oder mindestens einer der Trägerkörper 1300 eine Verbindungsschicht auf, die einen elektrisch leitfähigen Klebstoff wie Silberleitkleber, insbesondere also einen mit Silberpartikeln gefüllten Epoxidharzklebstoff, aufweist. Bei dieser Ausführungsform kann ebenfalls ein Stempel 310, 320 vorgesehen sein, mittels dem beispielsweise der Verbindungsträger 200 und das/die LED-Modul(e) 110, 130 aneinandergepresst werden. Der Stempel 310, 320 braucht bei dieser Ausführungsform nicht erhitzt zu sein, jedoch kann auch ein erhitzter Stempel 310, 320 vorgesehen sein, beispielsweise zum thermischen Härten des Klebstoffs.
Vorliegend sind die Stempel 310, 320 dazu vorgesehen, einen ersten und einen zweiten Randbereich 1100, 2100 und 1200, 2200 zu gleichen Zeiten zu verbinden. Jeder der Stempel 310, 320 umfasst dazu zwei Stempelstreifen 3110, 3120 bzw. 3210, 3220, deren Abstand so gewählt ist, dass er dem Abstand zwischen dem ersten Randbereich 1100 und dem zweiten Randbereich 1200 eines LED-Moduls 110, 120, 130 entspricht.
Der Abstand zwischen dem ersten Stempel 310 und dem zweiten Stempel 320 ist vorliegend für verschiedene Längen L, L' des Verbindungsträgers 200 einstellbar (vergleiche 5 und 7). So sind Leuchtdiodenanordnungen mit unterschiedlichen Abständen der LED-Module 110, 120, 130 mit denselben Stempeln 310, 320, also beispielsweise in derselben Produktionsanlage herstellbar ohne dass aufwendige Änderungen an letzterer notwendig sind.
Der Abstand zwischen den erhitzten Stempeln 310, 320 ist beispielsweise durch Verschieben der Stempel 310, 320 auf einer Halterung 300 einstellbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand zwischen zwei Stempeln eingestellt werden, indem eine variable Anzahl von Stempeln benutzt wird, wobei beispielsweise ein Stempel an einer vorgegebenen Position der Halterung befestigt wird oder weggelassen wird. Beispielsweise haben der erste Stempel 310 und der zweite Stempel 320 einen Abstand, der zur Herstellung einer Verbindung mittels eines Verbindungsträgers 220 mit einer ersten Länge L', beispielsweise 50 mm, geeignet ist. Zur Herstellung einer Leuchtdiodenanordnung, mit Verbindungsträgern einer Länge L von beispielsweise 14 mm wird zwischen dem ersten Stempel 310 und dem zweiten Stempel 320 ein dritter erhitzter Stempel 330 angeordnet (siehe 8), sodass der Abstand zwischen dem ersten Stempel 310 und dem dritten Stempel 330 und der Abstand zwischen dem dritten Stempel 330 und dem zweiten Stempel 320 zur Verwendung mit Verbindungsträgern 200 mit einer Länge L von beispielsweise 14 mm geeignet ist.
Die Herstellung der mechanisch stabilen und elektrisch leitenden Verbindung wird mit weiteren LED-Modulen 110, 120, 130 und weiteren Verbindungsträgern 200 so oft wiederholt, bis die Leuchtdiodenanordnung 1 mit der gewünschten Anzahl von LED-Modulen 110, 120, 130 fertig gestellt ist.
Die mit dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellte Leuchtdiodenanordnung 1 ist in 6 gezeigt. Sie umfasst Gruppen 140 von LED-Modulen 110, 120, 130. Bei der Leuchtdiodenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst jede Gruppe von LED-Modulen ein Startmodul 110, das vorliegend neben dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1000 die Steuervorrichtung 1400 umfasst und ein Endmodul 130, dessen strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 1000 elektrisch leitend mit dem zweiten Kontaktstreifen 1402 verbunden ist. Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 1000 des Endmoduls 130 ist mittels des Verbindungsträgers 200 und mittels der mittleren elektrischen Anschlussstellen 1120, 2120, 2220 und 1220 sowie mit Leiterbahnen 1403 elektrisch leitend mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1000 des Startmoduls verbunden. Die beiden Halbleiterbauelemente 1000 sind also in Reihe geschaltet.
Zudem sind die ersten Kontaktstreifen 1401 der LED-Module 110, 120, 130 mittels der Verbindungsträger 200 elektrisch leitend verbunden. Ebenso sind die zweiten elektrischen Kontaktstreifen 1402 der LED-Module 110, 120, 130 elektrisch leitend miteinander verbunden. Auf diese Weise sind die einzelnen Gruppen 140 von LED-Modulen 110, 120, 130 parallel geschaltet.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens werden eine Mehrzahl von Leuchtdiodenanordnungen 1 zu gleichen Zeiten hergestellt. Dies erfolgt beispielsweise, indem eine Mehrzahl von Leuchtdiodenanordnungen 1 beim Herstellen der mechanisch stabilen und elektrisch leitfähigen Verbindung nebeneinander, also senkrecht zur Richtung der Ketten von LED-Modulen, angeordnet wird (9). Beispielsweise erstrecken sich der erste und der zweite erhitzte Stempel 310, 320 über mehrere Leuchtdiodenanordnungen 1, sodass beim Anpressen der Stempel 310, 320 mittels der Halterung 300 Verbindungsträger von mehreren Leuchtdiodenanordnungen mit den jeweils benachbarten LED-Modulen verbunden werden.
Während bei der Leuchtdiodenanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jede Gruppe 140 von LED-Modulen 110, 120, 130 nur ein Startmodul 110 und ein Endmodul 130 umfasst, umfasst eine Gruppe 140 von LED-Modulen 110, 120, 130 bei der Leuchtdiodenanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 10 dargestellt ist, zusätzlich ein mittleres LED-Modul 120. Die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 1000 des Startmoduls 110, des mittleren Moduls 120 und des Endmoduls 130 sind mittels der zwei Verbindungsträger 200, 200' in Reihe geschaltet.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist auf die Steuereinheit 1400 verzichtet. Statt dessen ist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 1000 des Startmoduls 110 mittels einer Leiterbahn 1403 direkt mit dem ersten Kontaktstreifen 1401 elektrisch leitend verbunden.
Die Längen L, L' der Verbindungsträger 200 und 200' sind vorliegend unterschiedlich. Die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 100 beispielsweise benachbarter LED-Module 110, 120, 130 haben also bei der vorliegenden Leuchtdiodenanordnung 1 unterschiedliche Abstände.
Bei der Leuchtdiodenanordnung 1 gemäß dem in 11 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel umfasst jede Gruppe 140 von LED-Modulen eine Mehrzahl, vorliegend zwei, mittlere LED-Module 120. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 1000 einer Gruppe 140 von LED-Modulen 110, 120, 130 in Reihe geschaltet.
Im Gegensatz zu der Leuchtdiodenanordnung 1 gemäß der vorangehenden Ausführungsbeispiele überlappen die Verbindungsträger 200 bei dem vierten Ausführungsbeispiel nicht mit den LED-Modulen 110, 120, 130, zwischen denen sie angeordnet sind (vgl. 12). Vielmehr sind sie von diesen beabstandet, so dass zwischen einen Trägerkörper 1300 und einem benachbarten Verbindungsträger 200 ein Spalt 6 verbleibt. In dem ersten Randbereich 1100 des Trägerkörpers 1300, dem Spalt 6 und dem zweiten Randbereich 2200 des Verbindungsträgers 200 bzw. in dem zweiten Randbereich 1200 des Trägerkörpers 1300, dem Spalt 6 und dem ersten Randbereich 2100 des Verbindungsträgers 200 ist ein Verbindungsmittel 5, vorliegend ein Filmscharnier, angeordnet. Die erste Hauptfläche 1301 des Trägerkörpers 1300 und die erste Hauptfläche 201 des Verbindungsträgers 200 sind bei diesem Ausführungsbeispiel dem Filmscharnier 5 – und nicht einander – zugewandt.
Das Filmscharnier 5 umfasst beispielsweise eine flexible Leiterplatte, die mit elektrisch leitenden Strukturen wie Leiterbahnen bedruckt ist, die je eine elektrische Anschlussstelle 1110, 1120, 1130 des ersten Randbereichs 1100 des Trägerkörpers 1300 mit einer elektrischen Anschlussstelle 2210, 2220, 2230 des zweiten Randbereichs 2200 des Verbindungsträgers 200 bzw. je eine elektrische Anschlussstelle 1210, 1220, 1230 des zweiten Randbereichs 1200 des Trägerkörpers 1300 mit einer elektrischen Anschlussstelle 2110, 2120, 2130 des ersten Randbereichs 2100 des Verbindungsträgers 200 elektrisch leitend verbinden.
Die Herstellung der mechanisch stabilen und elektrisch leitenden Verbindung erfolgt beispielsweise – wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen – in den Randbereichen 1100, 1200, 2100, 2200 mittels eines oder mehrerer erhitzter Stempel 310, 320, 330.
Die LED-Module 110, 120, 130 der Leuchtdiodenanordnung 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind nicht mittels eines Prozesses verbunden, der das Schmelzen einer Verbindungsschicht umfasst. Statt dessen ist, wie in 13 schematisch dargestellt, zwischen einander benachbarten Randbereichen 1200, 2200 bzw. 1100, 2100 des LED-Moduls 110, 120, 130 und des Verbindungsträgers 200 eine Steckverbindung 5 ausgebildet (vgl. 12). Die Randbereiche 1200, 2100 bzw. 1100, 2200 greifen in Vertiefungen 50 des Steckverbinders 5 ein. In den Vertiefungen 50 sind beispielsweise mechanische Befestigungsmittel 510, etwa Rasten, vorgesehen, die in Vertiefungen in dem Trägerkörper 1300 bzw. dem Verbindungsträger 200 eingreifen, wie im rechten Bereich der 13 beispielhaft dargestellt. Die elektrisch leitende Verbindung ist vorliegend mittels metallischer Federn 520 hergestellt, die elektrische Anschlussbereiche 2210, 2220, 2230 bzw. 2110, 2120, 2130 des Verbindungsträgers 200 und elektrische Anschlussbereiche 1110, 1120, 1130 bzw. 1210, 1220, 1230 des Trägerkörpers 1300 miteinander elektrisch leitend verbinden.
LED-Module 110, 120, 130 für eine Leuchtdiodenanordnung 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel sind in den 14A, 14B und 14C gezeigt. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen enthält jedes LED-Modul 110, 120, 130 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl, beispielsweise drei, strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 1000.
Das in 14A gezeigte LED-Modul 110 ist ein Startmodul und weist eine Steuereinheit 1400 auf, die beispielsweise dazu vorgesehen ist, die drei auf dem LED-Modul angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 1000 anzusteuern.
Die Randbereiche 1100, 1200 der LED-Module 110, 120, 130 weisen zusätzliche elektrische Anschlussstellen 1140, 1150, 1240, 1250 auf, sodass jedes der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 1000 einzeln elektrisch kontaktiert werden kann.
Der Verbindungsträger 200 (vergleiche 14D) weist ebenfalls zusätzliche elektrische Anschlussstellen 2140, 2150, 2240 und 2250 auf, sodass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen jeder der elektrischen Anschlussstellen 1110, 1120, 1130, 1140, 1150 des ersten Randbereichs 1100 eines LED-Moduls 110, 120, 130 und der elektrischen Anschlussstellen 1210, 1220, 1230, 1240, 1250 des zweiten Randbereichs 1200 eines benachbarten LED-Moduls 110, 120, 130 hergestellt wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung mit den Schritten – Bereitstellen einer Mehrzahl von LED-Modulen (110, 120, 130), die jeweils mindestens ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (1000) auf einem Trägerkörper (1300) umfassen; – Bereitstellen mindestens eines separat gefertigten Verbindungsträgers (200); – Anordnen der LED-Module, so dass sie einander paarweise benachbart sind; und – Herstellen einer mechanisch stabilen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Trägerkörpern von zwei LED-Modulen mittels des Verbindungsträgers.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verbindungsträger (200) mit einer vorgegebenen Länge (L) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des Verbindungsträgers (200) ein Abtrennen eines Teilstücks einer vorgegebenen Länge (L) von einem Trägerband oder einer Trägerplatte umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei dem der Abstand zwischen zwei benachbarten LED-Modulen nach dem Herstellen der Verbindung durch die Länge (L) des Verbindungsträgers (200) bestimmt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die elektrisch leitende Verbindung derart hergestellt wird, dass eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen (1000) in Reihe geschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die elektrisch leitende Verbindung derart hergestellt wird, dass eine Mehrzahl von LED-Modulen (110, 120, 130) parallel geschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein erstes und ein zweites LED-Modul (110, 120, 130) in einem vorgegebenen Abstand angeordnet werden und der Verbindungsträgers (200) zwischen den beiden LED-Modulen angeordnet wird, derart dass nach dem Anordnen der LED-Module und des Verbindungsträgers ein erster Randbereich (1100, 2100) des zweiten LED-Moduls und des Verbindungsträgers einander benachbart sind oder überlappen und derart dass ein zweiter Randbereich (1200, 2200) des ersten LED-Moduls einander benachbart sind oder überlappen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Herstellen der Verbindung das Herstellen einer Steckverbindung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Verbindungsträger (200), der Trägerkörper (1300) des ersten LED-Moduls (110, 120, 130) und/oder der Trägerkörper des zweiten LED-Moduls in dem ersten und dem zweiten Randbereich (1100,2100 und 1200, 2200) eine Verbindungsschicht aufweist, die zur Vermittlung einer Haftung zwischen dem Verbindungsträger und dem Trägerkörper vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Herstellen der Verbindung ein Erwärmen und/oder Schmelzen der Verbindungsschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Herstellen der Verbindung einen Klebeprozess umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Verbindungsschicht einen elektrisch leitfähigen Klebstoff enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Herstellen der Verbindung einen Lötprozess umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das Erwärmen und/oder Schmelzen der Verbindungsschicht mittels eines erhitzten Stempels erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Erwärmen und/oder Schmelzen der Verbindungsschicht in dem ersten Randbereich (1100, 2100) mittels eines ersten erhitzten Stempels (320) erfolgt und das Erwärmen der Verbindungsschicht in dem zweiten Randbereich (1200, 2200) mittels eines zweiten erhitzten Stempels (310) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Abstand der beiden Stempel (310, 320) an die Länge (L) des Verbindungsträgers (200) angepasst ist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Abstand der beiden Stempel (310, 320) für verschiedene Längen (L) einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die beiden Stempel (310, 320) auf einer gemeinsamen Halterung (300) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18, bei dem die mechanisch stabile und elektrisch leitende Verbindung mittels eines Filmscharniers (5) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Filmscharnier (5) eine flexible Leiterplatte umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem mehrere Paare von LED-Modulen (110, 120, 130) zu gleichen Zeiten verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem mehrere Leuchtdiodenanordnungen zu gleichen Zeiten hergestellt werden.
Leuchtdiodenanordnung mit einer Mehrzahl von LED-Modulen (110, 120, 130), bei der – die LED-Module einander paarweise benachbart sind; – jedes LED-Modul mindestens ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (1000) auf einem Trägerkörper (1300) umfasst; und – die Trägerkörper von je zwei benachbarten LED-Modulen mittels eines separat gefertigten Verbindungsträgers (200) mechanisch stabil aneinander befestigt und elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 23, bei dem der Abstand zwischen zwei benachbarten LED-Modulen (110, 120, 130) durch eine Länge (L) des Verbindungsträgers (200) vorgegeben ist.
Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 24, bei dem die Länge (L) des Verbindungsträgers (200) frei wählbar ist.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei der der Verbindungsträger in einem ersten Randbereich (1200/2100) an den Trägerkörper (1300) eines der LED-Module (110, 120, 130) angrenzt oder mit diesem überlappt.
Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 26, bei der der Verbindungsträger in einem zweiten Randbereich (1100/2200) an den Trägerkörper (1300) eines weiteren der LED-Module (110, 120, 130) angrenzt oder mit diesem überlappt.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, bei der die LED-Module (110, 120, 130) in einer Reihe angeordnet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, bei der mindestens ein LED-Modul (110) eine Steuervorrichtung (1400) umfasst, die zur Ansteuerung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (1000) vorgesehen ist.
Leuchtdiodenanorndung nach Anspruch 29, bei der die Steuervorrichtung (1400) zusätzlich dazu vorgesehen ist, mindestens ein weiteres strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (1000) anzusteuern.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, bei der zwei strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente (1000) in Reihe geschaltet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 31, bei der die zwei Halbleiterbauelemente (1000) auf benachbarten LED-Modulen (110, 120, 130) angeordnet sind.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 32, bei der mindestens ein LED-Modul (110, 120, 130) einen elektrischen Anschlussbereich (1100, 1200) aufweist, mittels welchem der Leuchtdiodenanordnung im Betrieb elektrische Energie zugeführt wird.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 33, bei der der Verbindungsträger (200) mindestens eine Leiterbahn zur elektrisch leitenden Verbindung der LED-Module (110, 120, 130) aufweist.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 34, bei der der Träger (1300) und/oder der Verbindungsträger (200) eine Leiterplatte umfasst.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 35, bei der der Verbindungsträger (200) mit dem Trägerkörper (1300) mindestens eines der LED-Module (110, 120, 130) verlötet und/oder verklebt ist.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 36, bei der die mechanisch stabile und elektrisch leitende Verbindung flexibel ist.
Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 37, bei der der Verbindungsträger (200) mit dem Trägerkörper (1300) mindestens eines der LED-Module (110, 120, 130) mittels eines Filmscharniers verbunden ist.
Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 38, bei der jedes LED-Modul (110, 120, 130) zu einer Art von LED-Modulen gehört, die gleichartig aufgebaut sind, und die höchstens drei unterschiedliche Arten von LED-Modulen umfasst.