DE102012214488B4 - Herstellen eines bandförmigen Leuchtmoduls - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Leuchtmoduls (11; 21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 91; 101; 111), aufweisend ein Leuchtband (12) mit einer bandförmigen Leiterplatte (13), an welcher eine Reihe von Lichtquellen (15), insbesondere Leuchtdioden, angeordnet ist, welches Leuchtband (12) in Polymermasse (16-18) eingebettet ist, mittels Koextrudierens des Leuchtbands (12) mit der Polymermasse (16-18), wobei das Verfahren ein Koextrudieren des Leuchtbands (12) zusammen mit mehreren räumlich strukturierten, unterschiedlichen Polymermassen (17,18) aufweist und die unterschiedlichen Polymermassen (17, 18) eine erste Polymermasse (17) und eine zweite Polymermasse (18) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polymermasse (18) in die erste Polymermasse (17) eingebettet wird, wobei die zweite Polymermasse (18) in einer im Querschnitt linsenartigen Grundform koextrudiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Leuchtmoduls, aufweisend ein Leuchtband mit einer bandförmigen Leiterplatte, an welcher eine Reihe von Lichtquellen angeordnet ist, welches Leuchtband in Polymermasse eingebettet ist, und zwar mittels Koextrudierens des Leuchtbands mit der Polymermasse. Die Erfindung betrifft ferner ein bandförmiges Leuchtmodul, welches mittels des Verfahrens hergestellt worden ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf flexible Leuchtmodule, insbesondere LED-Module.
  • Es sind Leuchtbänder mit bandförmiger, flexibler Leiterplatte bekannt, welche an ihrer Vorderseite in regelmäßigen Abständen mit Leuchtdioden bestückt sind (‚LED-Bänder‘). Sie können mit ihrer Rückseite z.B. mittels eines doppelseitigen Klebebands befestigt werden. Solche LED-Bänder sind beispielsweise als LINEARLight Flex von der Firma Osram erhältlich.
  • Zum Schutz vor äußeren Beanspruchungen ist es bekannt, solche LED-Bänder in eine schlauchartige Hülle aus transparentem Kunststoff einzubringen. Auch ist es bekannt, solche LED-Bänder in einer transparenten oder diffusen Vergussmasse aus Silikon zu vergießen. Zudem ist es bekannt, solche LED-Bänder in ein U-förmiges Profil aus Silikon einzubringen und darin mit Vergussmasse zu vergießen, z.B. transparentem oder diffusem Silikon.
  • Die Druckschrift WO 2011/110 217 A1 beschreibt eine flexible Lichtleiste mit einer flexiblen Leiterplatte. Auf der Leiterplatte sind Lichtquellen angeordnet. Das Gehäuse umfasst mindestens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, die sich entlang der flexiblen Leiterplatte erstrecken und unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Der erste und der zweite Abschnitt sind so angeordnet, dass das emittierte Licht vom zweiten Abschnitt reflektiert wird und die Hauptverteilungsrichtung des emittierten Lichts umgelenkt wird.
  • Die Druckschrift US 4 540 533 A beschreibt ein Extrusion-Verfahren zum Einkapseln von elektronischen Bauteilen, die in Form eines durchgehenden Streifens vorliegen. Die Einkapselung umfasst mindestens ein Kunststoffmaterial.
  • Die Druckschrift DE 20 2005 002 425 U1 beschreibt einen flexiblen Lichtschlauch mit Leuchtdioden und einem streifenförmigen transparenten Formteil. Das Formteil weist eine halbkreisförmige Querschnittsfläche auf, damit der Lichtschlauch ein gleichmäßiges und weiches Licht abgeben kann.
  • Die Druckschrift EP 1 730 784 B1 beschreibt ein Verfahren zur Verkapselung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung. Ein erstes Einkapselungsmaterial wird in einen reflektierenden Hohlraum einschließlich der darin befindlichen lichtemittierenden Vorrichtung abgegeben und anschließend ausgehärtet. Ein zweites Einkapselungsmaterial wird auf das ausgehärtete erste Einkapselungsmaterial verteilt. Eine Linse wird auf dem zweiten Einkapselungsmaterial positioniert und anschließend wird das zweite Einkapselungsmaterial ausgehärtet, um die Linse zu befestigen.
  • Die Druckschriften DE 10 2010 048 703 A1 , DE 696 32 848 T2 , EP 2 447 031 A1 und EP 2 484 956 A1 offenbaren weitere Beleuchtungssysteme sowie deren Herstellungsverfahren.
  • Bei diesen Schutzausgestaltungen ist es u.a. nachteilig, dass die optischen Eigenschaften des von dem LED-Band abgestrahlten Lichts durch die Schutzumhüllung nicht oder nicht auf eine ausreichend präzise Art beeinflussbar sind, insbesondere im Hinblick auf eine Strahlformung und/oder einen ressourcenschonenden Materialeinsatz.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Leuchtmoduls, aufweisend ein Leuchtband mit einer bandförmigen Leiterplatte, an welcher eine Reihe von Lichtquellen angeordnet ist, welches Leuchtband in Polymermasse eingebettet ist, und zwar mittels Koextrudierens des Leuchtbands mit der Polymermasse. Das Verfahren weist im Speziellen auf: Koextrudieren des Leuchtbands zusammen mit mehreren räumlich strukturierten, unterschiedlichen Polymermassen. Das Leuchtband wird also insbesondere in einem gemeinsamen Extrusionsprozess erzeugt, bei dem das Leuchtband von mehreren Polymermassen gleichzeitig umgeben wird.
  • Dass die Polymermassen räumlich strukturiert sind, kann insbesondere bedeuten, dass sie ungemischt in dem Leuchtband angeordnet sind, und zwar mit einer definierten, vorbestimmten Form, insbesondere Querschnittsform.
  • Die Polymermassen können sich insbesondere durch die Art des Grundmaterials, durch das Vorhandensein eines Füllmaterials in dem Grundmaterial und/oder durch eine Art des Füllmaterials unterscheiden.
  • Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Leuchtband besonders einfach und preiswert herstellbar ist und dennoch das von dem Leuchtband abgestrahlte Licht vielgestaltig beeinflussbar ist, z.B. eine Form des Lichtabstrahlmusters und oder eine Lichteigenschaft wie eine Farbe, eine Homogenität usw. Dies wird unter anderem durch die Vielfalt einer Materialauswahl der Polymermassen und deren Formgebung ermöglicht. Insbesondere kann eine Form und/oder Materialverteilung der Polymermasse besonders präzise eingestellt werden, was beispielsweise eine Strahlformung erleichtert und/oder deren Materialeinsatz verbessert. Insbesondere kann eine besonders genaue Ausbildung des Lichtabstrahlmusters des Leuchtmoduls bei effektivem Materialeinsatz bereitgestellt werden.
  • Ein bandförmiges Leuchtmodul weist insbesondere eine Ausdehnung entlang seiner Längserstreckung auf, welche wesentlich größer ist als quer oder senkrecht zu der Längserstreckung. Die Leiterplatte ist bevorzugt eine flexible bzw. biegsame Leiterplatte, z.B. aus FR4 oder Polyimid. Das Leuchtband mag z.B. vom Typ LINEARLight Flex der Fa. Osram sein.
  • Die Lichtquellen sind bevorzugt Halbleiterlichtquellen. Bevorzugterweise sind die Halbleiterlichtquellen Leuchtdioden. Die Leuchtdioden können in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von den Leuchtdioden abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die Leuchtdioden können mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Die Leuchtdioden können in Form mindestens von einzeln gehäusten Leuchtdioden oder in Form von LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein. Die Leuchtdioden können mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator usw. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ können die Lichtquellen z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
  • Eine Wahl der Polymermasse(n) ist grundsätzlich nicht beschränkt. Die Polymermassen mögen insbesondere Silikon, Epoxidharz oder ein Polymer auf Acrylatbasis aufweisen. Die Polymermassen mögen ein Thermoplast aufweisen, z.B.: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC) und/oder thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (TPU). Die Polymermassen mögen auch PU aufweisen. Die Polymermassen sind insbesondere verformbar, insbesondere elastisch oder elastisch-plastisch verformbar.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass zumindest eine Polymermasse eine chemisch aktive und/oder UV-aushärtbare Polymermasse ist. Dadurch kann eine Aushärtung der Polymermasse ohne weitere Maßnahmen (im Fall einer chemisch aktiven Polymermasse) oder mit nur geringem Aufwand für eine UV-Bestrahlung (im Fall einer UV-aktivierbaren Polymermasse) erzeugt werden. Unter einer chemisch aktiven Polymermasse mag eine Polymermasse verstanden werden, welche ohne aktive äußere Einflüsse aushärtet, z.B. durch Reaktion mit Luftsauerstoff. Unter einer UV-aktivierbaren Polymermasse mag insbesondere eine Polymermasse verstanden werden, welche erst auf Bestrahlung mit UV-Licht hin aushärtet.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass das Koextrudieren ein Koextrudieren des Leuchtbands zusammen einer ersten, transparenten Polymermasse und einer zweiten, nicht-transparent lichtdurchlässigen Polymermasse umfasst. Durch die nicht-transparente(n) Polymermasse(n) kann insbesondere eine Lichteigenschaft geändert werden, durch die transparente(n) Polymermasse(n) insbesondere eine Strahlformung durchgeführt werden.
  • Unter einer nicht-transparent lichtdurchlässigen Polymermasse mag insbesondere eine diffus streuende, mit Leuchtstoff (zur zumindest teilweisen Wellenlängenkonversion eines eingestrahlten Lichts in Licht insbesondere größerer Wellenlänge) versetzte und/oder eingefärbte Polymermasse verstanden werden. Dies ermöglicht eine gezielte Beeinflussung der Lichteigenschaften wie einer Farbe, einer Homogenität usw.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass zum Einsatz als Diffusor die Polymer-Grundmasse mit einem diffus streuenden Füllmaterial versetzt ist, z.B. mit weißen Partikeln aus Titanoxid, Aluminiumoxid usw., aber z.B. auch mit kleinen Hohlkugeln usw. Die Partikel mögen insbesondere einen, insbesondere mittleren, Durchmesser von 400 nm bis 800 nm aufweisen.
  • Zur Einfärbung mag Füllmaterial in Form von Farbpartikeln verwendet werden.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Leuchtband (d.h., zumindest eine Lichtabstrahlfläche der Lichtquellen) in die erste, transparente Polymermasse eingebettet wird. Dies ermöglicht eine besonders breitflächige Lichtabstrahlung, da aus den Lichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, austretendes Licht sich auch stark seitlich durch die transparente Polymermasse ausbreiten kann, bevor es auf die nicht-transparent lichtdurchlässige Polymermasse trifft. Auch wird so ein in die Lichtquelle zurückgeworfener Lichtstrom verringert. Darüber hinaus kann dadurch im Vergleich zu einem vollständig aus nicht-transparent lichtdurchlässiger Polymermasse bestehenden Leuchtmodul Füllmaterial eingespart werden.
  • Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die zweite Polymermasse als eine außenliegende Polymermasse koextrudiert wird. In anderen Worten ist die zweite eine außenliegende Polymermasse. Unter einer außenliegende Polymermasse wird insbesondere eine Polymermasse verstanden, welche eine freie Oberfläche des Leuchtbands bildet. Dabei mag nur diejenige freie Oberfläche des Leuchtbands betrachtet werden, aus welcher Licht in praktisch nutzbarer Stärke austritt.
  • Insbesondere mag eine vorgesehene Auflagefläche des Leuchtbands nicht zu der (lichtabstrahlenden) freien Oberfläche gerechnet werden. Licht, das die erste Polymermasse durchlaufen hat, durchtritt somit danach die außenliegende zweite Polymermasse. Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders einfache Strukturierung und damit Herstellung der Polymermassen bzw. eines daraus bestehenden Polymerkörpers.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die zweite Polymermasse als eine obere Lage des Leuchtmoduls koextrudiert wird. Unter einer oberen Lage kann insbesondere eine Lage verstanden werden, welche einer (unteren) Auflagefläche entgegengesetzt ist und/oder welche in einer Hauptabstrahlrichtung der Lichtquellen liegt. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass sie besonders einfach umzusetzen ist. Zudem kann so ein signifikanter bis größter Teil des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts durch die zweite Polymermasse strahlen und dort beispielsweise diffus gestreut werden. Dabei mag es ggf. einen nicht durch die zweite Polymermasse laufenden Lichtanteil geben, welcher z.B. direkt durch die erste Polymermasse nach außen tritt.
  • Es ist eine Ausgestaltung davon, dass die zweite Polymermasse sich (außenseitig) seitlich nach unten zieht. Dadurch kann ein größerer Anteil des Lichts durch die zweite Polymermasse strahlen.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung davon, dass die zweite Polymermasse sich bis zu einer Auflagefläche des Leuchtmoduls zieht. Dadurch hat sämtliches Licht, welches des Leuchtband verlässt, die zweite Polymermasse durchlaufen. Dies ist insbesondere wichtig für den Fall, dass die zweite Polymermasse Leuchtstoff aufweist, da dann sichergestellt werden kann, dass sämtliches Licht der Lichtquellen in der zweiten Polymermasse vollständig oder teilweise wellenlängenkonvertiert wird.
  • Für den Fall, dass das Leuchtmodul keine dedizierte Auflagefläche aufweist, kann die zweite Polymermasse auch als eine im Querschnitt geschlossen umlaufende Lage ausgebildet sein.
  • Erfindungsgemäß wird die zweite Polymermasse in die erste Polymermasse eingebettet. Dadurch kann die zweite Polymermasse besonders vielgestaltig geformt werden, da sie nicht die Form einer freien Oberfläche einnehmen muss. Die Form, insbesondere Querschnittsform, der zweiten Polymermasse ist also grundsätzlich innerhalb der ersten Polymermasse frei wählbar. Grundsätzlich mag auch die erste Polymermasse in die zweite Polymermasse eingebettet werden.
  • Erfindungsgemäß wird die zweite Polymermasse in einer im Querschnitt linsenartigen Grundform koextrudiert. Die zweite Polymermasse weist also eine im Querschnitt linsenartige Grundform auf. Dies mag eine Strahlformung, insbesondere Strahlkonzentration in eine vorbestimmte Richtung, ermöglichen, und zwar auch für eine diffus wirkende zweite Polymermasse. Unter einer linsenförmigen Grundform mag insbesondere eine Querschnittsform verstanden werden, welche eine definierte Strahlverengung oder Strahlaufweitung im Sinne einer Linse ermöglicht.
  • Die zweite Polymermasse mag insbesondere eine biplane, plankonvexe, konvex-plane, plan-konkave, konkav-plane, bikonvexe, bi-konkave, konkav-konvexe oder konvex-konkave Querschnittsform aufweisen.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass eine Grenzfläche zweier benachbarter Polymermassen im Querschnitt einen nicht konstant linearen Verlauf aufweist. Dies ermöglicht eine vielgestaltige Formung der Polymermassen und eine gezielte Beeinflussung einer Strahlformung. Unter einem nicht konstant linearen Verlauf mögen beispielsweise ein polygonzugartiger Verlauf und/oder ein zumindest abschnittsweise gekrümmter Verlauf verstanden werden. Der Verlauf mag beispielsweise in eine Richtung gekrümmt mit einem konstanten oder sich ändernden Krümmungsradius ausgebildet sein.
  • So ist es eine Weiterbildung, dass die Grenzfläche zumindest abschnittsweise gekrümmt, insbesondere konkav, ausgebildet ist. Die konkave Ausbildung entspricht einer nach außen gewölbten Grenzfläche.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass eine Grenzfläche zweier benachbarter Polymermassen im Querschnitt einen nicht-konstanten Verlauf aufweist. Unter einem nicht-konstanten Verlauf mag insbesondere ein Verlauf verstanden werden, welcher Kanten oder nicht-stetige Übergänge aufweist. Dies ermöglicht eine besonders vielfältige Formgebung und Ausgestaltung des Lichtabstrahlmusters, insbesondere auch einen Übergang zwischen unterschiedlichen Grundformen (z.B. von geradlinig zu gekrümmt usw.).
  • Es ist eine Weiterbildung, dass die Grenzfläche in Querschnittsansicht abschnittsweise gekrümmt (insbesondere konkav oder konvex) und abschnittsweise geradlinig ausgebildet ist.
  • Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die Grenzfläche in Querschnittsansicht mehrere gerade, gegeneinander angewinkelte, insbesondere rechtwinklig angewinkelte, Abschnitte aufweist (polygonzugartiger Verlauf der Grenzfläche).
  • Es ist zudem eine Weiterbildung, dass die Grenzfläche in Querschnittsansicht abschnittsweise konkav und abschnittsweise konvex ausgebildet ist, also ihre Krümmungsrichtung ändert.
  • Es ist ferner eine Weiterbildung, dass das Leuchtmodul bzw. seine Polymermasse(n) an einer außenliegenden oder freien Oberfläche (insbesondere ohne Betrachtung einer Auflagefläche, falls vorhanden) eine im Querschnitt bzw. in Querschnittsansicht zumindest abschnittsweise gekrümmte Außenkontur aufweist. Dies unterstützt eine Strahlformung des von dem Leuchtmodul abgegebenen Lichtstrahls.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Leuchtband an seiner außenliegenden Oberfläche eine im Querschnitt vollständig gekrümmte Außenkontur aufweist. Die Außenkontur mag beispielsweise eine kreissektorförmige, ovale oder parabolische Form aufweisen.
  • Zumindest ein gekrümmter Abschnitt mag konvex oder konkav ausgebildet sein.
  • Auch mag das Leuchtband an seiner außenliegenden Oberfläche eine im Querschnitt zumindest abschnittweise geradlinige Außenkontur aufweisen. Beispielsweise mag die Außenkontur mehrere gerade, gegeneinander angewinkelte, insbesondere rechtwinklig angewinkelte, Abschnitte aufweisen. Beispielsweise mag das Leuchtband eine im Querschnitt dreieckige, rechteckige oder noch mehreckigere Grundform aufweisen.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein bandförmiges Leuchtmodul, welches mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist. Das Leuchtmodul kann analog zu dem Verfahren ausgebildet sein und die gleichen Vorteile aufweisen.
  • Das Leuchtmodul weist insbesondere ein Leuchtband mit einer bandförmigen Leiterplatte auf, an deren Vorderseite eine Reihe von Lichtquellen angeordnet ist, wobei das Leuchtband von Polymermasse umgeben ist und die Polymermasse mindestens zwei unterschiedliche Polymermassen aufweist. Zudem ist das Leuchtmodul zusammen mit den Polymermassen mittels eines gemeinsamen Koextrusionsverfahrens hergestellt worden.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass das fertige Leuchtmodul zerstörungsfrei biegsam ist.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
    • 1 zeigt im Querschnitt senkrecht zu seiner Längserstreckung ein Leuchtband;
    • 2 zeigt in Draufsicht einen Längsausschnitt des Leuchtbands;
    • 3-10 zeigen im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung verschiedene Leuchtmodule mit einer ersten und einer zweiten Polymermasse, wobei die zweite Polymermasse eine außenliegende Polymermasse ist;
    • 11-12 zeigen im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung weitere Leuchtmodule mit einer ersten und einer zweiten Polymermasse, wobei die zweite Polymermasse eine eingebettete Polymermasse ist; und
    • 13-16 zeigen im Querschnitt weitere mögliche Formen der eingebetteten zweiten Polymermasse der Leuchtmodule gemäß 11 oder 12.
  • 1 zeigt im Querschnitt senkrecht zu seiner Längserstreckung L (siehe auch 2) ein längliches, bandförmiges Leuchtmodul 11. Das Leuchtmodul 11 weist ein Leuchtband in Form eines LED-Bands 12 auf. Die Längserstreckung L liegt senkrecht zur Bildebene. Das LED-Band 12 weist eine bandförmige flexible Leiterplatte 13 mit darauf an einer Vorderseite 14 in Reihe angebrachten Lichtquellen in Form von LED-Chips 15, z.B. weiß leuchtenden LED-Chips, auf. Eine Rückseite 19 des LED-Bands 12 ist nicht mit LED-Chips 15 bestückt. Das LED-Band 12 ist in 2 in Draufsicht auf die Vorderseite 14 gezeigt.
  • Das LED-Band 12 ist hier beispielhaft vollständig in Polymermasse bzw. einen daraus bestehenden Polymerkörper 16 eingebettet. Der Polymerkörper 16 weist mindestens eine erste Polymermasse 17 und eine zweite Polymermasse 18 auf, welche sich unterscheiden und in dem Polymerkörper 16 räumlich strukturiert sind, also räumlich getrennt bzw. nicht vermischt.
  • Allgemein können die erste Polymermasse 17 und die zweite Polymermasse 18 aus dem gleichen Grundmaterial und vorhandenen oder unterschiedlichem Füllmaterial und/oder aus einem unterschiedlichen Grundmaterial (und ggf. unterschiedlichem Füllmaterial) bestehen.
  • Zur Herstellung des Leuchtbands 11 bzw. seiner Einbettung in den Polymerkörper 16 bzw. die Polymermasse(n) 17, 18 wird ein Koextrusionsverfahren verwendet. Bei dem Koextrudieren werden beide Polymermassen 17 und 18 insbesondere in einem Arbeitsschritt mit dem LED-Band 12 zusammengebracht.
  • An das Koextrudieren kann sich allgemein ein Schritt eines Aushärtens des Polymerkörpers 16 anschließen. Dabei kann zumindest eine der Polymermassen 17, 18 passiv aushärtbar sein (z.B. durch Reaktion mit Luftsauerstoff) oder aktiv aushärtbar sein (z.B. durch Bestrahlung mit UV-Licht oder mittels einer Wärmebehandlung). Zum schnelleren Aushärten mag zumindest eine Polymermasse 17, 18 bzw. das entsprechende Grundmaterial einen das Aushärten beschleunigenden Füllstoff, z.B. ein mit Luftsauerstoff reagierendes oder UV-aktivierbares Vernetzungsmittel, aufweisen.
  • 3 zeigt im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung in höherer Detaillierung ein Leuchtmodul 21 mit einer ersten, transparenten Polymermasse 17 und einer zweiten, diffus streuenden Polymermasse 18. Die erste Polymermasse 17 mag z.B. aus transparentem Silikon (ohne Füllmaterial) bestehen und die zweite Polymermasse 18 aus Silikon mit Streupartikeln (z.B. Titanoxid oder Siliziumoxid, z.B. mit einem Durchmesser zwischen 400 und 800 nm) als Füllmaterial. Das LED-Band 12 ist in die erste, transparente Polymermasse 17 eingebettet. Ein durch die Polymermassen 17, 18 gebildeter Polymerkörper 22 weist eine rechteckige Grundform auf und damit eine ebensolche Außenkontur 25 auf.
  • Die Lichtabstrahlung der LED-Chips 15 geschieht aufgrund ihrer Natur als Lambertsche Strahler nach oben in einen oberen Halbraum, wobei hier eine Hauptabstrahlrichtung H mit dem größten Lichtstrom in der gewählten Ansicht senkrecht nach oben zeigt. Ggf. an der diffus streuenden zweiten Polymermasse 18 zurückgestrahltes Licht ist vernachlässigbar und wird zudem teilweise durch das LED-Band 12 blockiert. Folglich kann eine der Rückseite 19 der Leiterplatte 13 gegenüberliegende ebene Fläche des Leuchtmoduls 21 bzw. der ersten Polymermasse 17 als (untere) Auflagefläche 23 vorgesehen sein.
  • Die zweite Polymermasse 18 liegt als außenliegende, ebene Schicht oder Lage auf der ersten Polymermasse 17 auf. Eine Grenzfläche 24 der beiden Polymermassen 17, 18 entspricht also einer Oberseite der ersten Polymermasse 17 und einer Unterseite der zweiten Polymermasse 18. Der Verlauf der Grenzfläche 24 in dem gezeigten Querschnitt ist geradlinig.
  • Bei einem Betrieb des Leuchtmoduls 21 durchstrahlt das von den LED-Chips 15 emittierte Licht zunächst die erste Polymermasse 17 und dann teilweise oberseitig die schichtartig außenliegende zweite Polymermasse 18. Bei Durchgang durch die zweite Polymermasse 18 wird das Licht diffus gestreut. Die zweite Polymermasse 18 wirkt in anderen Worten als ein den LED-Chips 15 optisch nachgeschalteter Diffusor. Auf eine (verlustbehaftete) diffuse Streuung von seitlich direkt aus der ersten Polymermasse 17 austretendem Licht wird z.B. aufgrund einer geringen Lichtstärke und/oder bereits schräger Richtung verzichtet.
  • Es wird besonders bevorzugt, wenn sich das Leuchtmodul 21 zerstörungsfrei biegen lässt, insbesondere elastisch oder elastisch-plastisch. Das Leuchtmodul 21 mag also insbesondere ein flexibles Leuchtmodul 21 sein.
  • Allgemein können eine absolute Höhe und/oder eine relative Höhe und/oder Breite der Abmessungen der ersten Polymermasse 17 und der zweiten Polymermasse 18 präzise variiert und eingestellt werden.
  • 4 zeigt im Querschnitt ein weiteres Leuchtmodul 31, das ähnlich zu dem Leuchtmodul 21 ausgebildet ist. Jedoch erstreckt sich hier die zweite Polymermasse 18 des Polymerkörpers 32 seitlich nach unten. Dadurch kann im Vergleich zum Leuchtmodul 21 auch noch schräger von den LED-Chips 15 abgestrahltes Licht gestreut werden. Die zugehörige Grenzfläche 33 weist hier einen nicht-konstanten, polygonzugartigen Verlauf auf.
  • 5 zeigt im Querschnitt ein weiteres Leuchtmodul 41, das ähnlich zu dem Leuchtmodul 31 ausgebildet ist. Jedoch erstreckt sich hier die zweite Polymermasse 18 des Polymerkörpers 42 seitlich nach unten bis zu der Auflagefläche 23. Dadurch läuft sämtliches von den LED-Chips 15 abgestrahltes Licht bzw. von dem Leuchtmodul 41 abgegebenes Nutzlicht durch die zweite Polymermasse 18. Dies ist besonders vorteilhaft, falls die zweite Polymermasse 18 Leuchtstoff aufweist, da dann eine (teilweise oder vollständige) Wellenlängenkonversion für sämtliches Nutzlicht sichergestellt werden kann. Die zugehörige Grenzfläche 43 weist auch hier einen nicht-konstanten, polygonzugartigen Verlauf auf.
  • 6 zeigt im Querschnitt noch ein weiteres Leuchtmodul 51, das ähnlich zu dem Leuchtmodul 41 ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu ist nun die Grenzfläche 53 des Polymerkörpers 52 zwischen der ersten Polymermasse 17 und der zweiten Polymermasse 18 gekrümmt ausgebildet, nämlich nach außen/oben aufgewölbt bzw. in Bezug auf die zweite, nicht-transparent lichtdurchlässige Polymermasse 18 konkav gekrümmt. Die zweite Polymermasse 18 ist hier also oberseitig konkav-plan ausgebildet. Die Grenzfläche 53 weist also auch hier einen nicht-konstanten Verlauf auf, da sie beim Übergang von den Seitenflächen zur Oberseite die Grundform von geradlinig zu gekrümmt bzw. umgekehrt ändert.
  • 7 zeigt im Querschnitt noch ein weiteres Leuchtmodul 61, das ähnlich zu dem Leuchtmodul 51 ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu ist nun die Grenzfläche 63 des Polymerkörpers 62 in die andere Richtung gekrümmt ausgebildet, nämlich nach innen/unten gewölbt bzw. in Bezug auf die zweite, nicht-transparent lichtdurchlässige Polymermasse 18 konvex gekrümmt. Die zweite Polymermasse 18 ist hier also oberseitig konvex-plan ausgebildet.
  • 8 zeigt im Querschnitt ein Leuchtmodul 71, das dem Leuchtmodul 41 ähnlich ist. Im Gegensatz zu dem Leuchtmodul 41 ist jedoch nun die zweite Polymermasse 18 nicht eckig U-förmig ausgebildet, sondern abgerundet U-förmig, z.B. im Querschnitt ringsektorförmig. Eine Grenzfläche 73 zwischen den beiden Polymermassen 17 und 18 des Polymerkörpers 72 und eine oberseitige Außenkontur 74 der zweiten Polymermasse 18 sind folglich gekrümmt, insbesondere kreissektorförmig, ausgebildet. Die zweite Polymermasse 18 ist dadurch in Lichtausbreitungsrichtung konkav-konvex ausgebildet, die erste Polymermasse 17 plan-konvex.
  • 9 zeigt im Querschnitt ein Leuchtmodul 81 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, das dem Leuchtmodul 71 ähnlich ist. Die Grenzfläche 83 zwischen den beiden Polymermassen 17 und 18 des Polymerkörpers 82 ist jedoch nun teilweise gekrümmt und teilweise, hier: in einem mittigen Bereich 84, im Querschnitt geradlinig ausgebildet.
  • 10 zeigt im Querschnitt ein Leuchtmodul 91, das dem Leuchtmodul 81 ähnlich ist. Die Grenzfläche 93 zwischen den beiden Polymermassen 17 und 18 des Polymerkörpers 92 ist jedoch nun teilweise in eine Richtung gekrümmt und teilweise, hier: in dem mittigen Bereich 84, in die andere Richtung gekrümmt. Die Krümmungsradien in die beiden Richtungen können gleich sein oder sich unterscheiden.
  • 11 zeigt im Querschnitt ein Leuchtmodul 101. Hierbei ist die zweite, nicht-transparente Polymermasse 18 in die erste, transparente Polymermasse 17 des Polymerkörpers 102 eingebettet und also im Querschnitt davon vollständig umgeben. Während die erste Polymermasse 17 eine im Querschnitt rechteckige Form aufweist, ist die zweite Polymermasse 18 linsenförmig mit einer bi-konvexen Grundform ausgebildet.
  • 12 zeigt im Querschnitt ein Leuchtmodul 111, das ähnlich zu dem Leuchtmodul 101 ist. Allerdings ist hier die freie Oberfläche bzw. Außenkontur 74 der ersten Polymermasse 17 (außerhalb des planen Auflagebereichs 23) des Polymerkörpers 112 gekrümmt ausgebildet.
  • Die eingebettete zweite Polymermasse 18, z.B. für die Leuchtmodule 101 oder 111 mag vielgestaltige Querschnittsformen aufweisen, z.B. eine rechteckige Grundform (13), eine plan-konkave Grundform (14), eine plankonvexe Grundform (15) oder eine bi-konkave Grundform (16) u.v.m.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • So können in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Seiten der außenliegenden zweiten Polymermasse nicht, teilweise oder ganz heruntergezogen sein. Beispielsweise mag die außenliegende zweite Polymermasse der Leuchtmodule 51 und 61 auch nicht oder nur teilweise heruntergezogen sein, oder die außenliegende zweite Polymermasse der Leuchtmodule 71 bis 91 mag ganz bis zur Auflagefläche heruntergezogen sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Leuchtmodul
    12
    LED-Band
    13
    Leiterplatte
    14
    Vorderseite der Leiterplatte
    15
    LED-Chip
    16
    Polymerkörper
    17
    erste Polymermasse
    18
    zweite Polymermasse
    19
    Rückseite der Leiterplatte
    21
    Leuchtmodul
    22
    Polymerkörper
    23
    Auflagefläche
    24
    Grenzfläche
    25
    Außenkontur
    31
    Leuchtmodul
    32
    Polymerkörper
    33
    Grenzfläche
    41
    Leuchtmodul
    42
    Polymerkörper
    43
    Grenzfläche
    51
    Leuchtmodul
    52
    Polymerkörper
    53
    Grenzfläche
    61
    Leuchtmodul
    62
    Polymerkörper
    63
    Grenzfläche
    71
    Leuchtmodul
    72
    Polymerkörper
    73
    Grenzfläche
    74
    Außenkontur
    81
    Leuchtmodul
    82
    Polymerkörper
    83
    Grenzfläche
    84
    mittiger Bereich
    91
    Leuchtmodul
    92
    Polymerkörper
    93
    Grenzfläche
    101
    Leuchtmodul
    102
    Polymerkörper
    111
    Leuchtmodul
    102
    Polymerkörper
    H
    Hauptabstrahlrichtung
    L
    Längserstreckung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Leuchtmoduls (11; 21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 91; 101; 111), aufweisend ein Leuchtband (12) mit einer bandförmigen Leiterplatte (13), an welcher eine Reihe von Lichtquellen (15), insbesondere Leuchtdioden, angeordnet ist, welches Leuchtband (12) in Polymermasse (16-18) eingebettet ist, mittels Koextrudierens des Leuchtbands (12) mit der Polymermasse (16-18), wobei das Verfahren ein Koextrudieren des Leuchtbands (12) zusammen mit mehreren räumlich strukturierten, unterschiedlichen Polymermassen (17,18) aufweist und die unterschiedlichen Polymermassen (17, 18) eine erste Polymermasse (17) und eine zweite Polymermasse (18) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polymermasse (18) in die erste Polymermasse (17) eingebettet wird, wobei die zweite Polymermasse (18) in einer im Querschnitt linsenartigen Grundform koextrudiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Koextrudieren ein Koextrudieren des Leuchtbands (12) zusammen mit einer ersten, transparenten Polymermasse (17) und einer zweiten, nicht-transparent lichtdurchlässigen Polymermasse (18) umfasst.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leuchtband (12) in die erste Polymermasse (17) eingebettet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die zweite Polymermasse (18) als eine außenliegende Polymermasse koextrudiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zweite Polymermasse (18) als eine obere Lage des Leuchtmoduls (21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 91) koextrudiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Polymermasse (18) sich seitlich nach unten zieht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zweite Polymermasse (18) sich bis zu einer Auflagefläche (23) des Leuchtmoduls (41; 51; 61) zieht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Grenzfläche (33; 43; 53; 63; 83; 93) zweier benachbarter Polymermassen (17, 18) im Querschnitt einen nicht-konstanten Verlauf aufweist.
  9. Bandförmiges Leuchtmodul (11; 21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 91; 101; 111), wobei das Leuchtmodul mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.
  10. Leuchtmodul (11; 21; 31; 41; 51; 61; 71; 81; 91; 101; 111) nach Anspruch 9, wobei das Leuchtmodul biegsam ist.
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