DE102012214491A1 - Light module and method for producing such a light module - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist, insbesondere erfindungsgemäß, ein flexibles Leuchtband mit einer flexiblen Leiterplatte, die mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden bestückt ist. Auf der Leiterplatte können zusätzlich weitere elektronische Bauteile angeordnet sein. Das Leuchtmodul ist hierbei derart mit einer Vergussmasse vergossen, dass es gegen äußere Umwelteinflüsse geschützt ist. Die Vergussmasse ist zusätzlich durch Precursor-Moleküle auf einer, mehrerer oder aller Oberflächen der vergossenen Bauteile gehaltert.Disclosed is, in particular according to the invention, a flexible light strip with a flexible printed circuit board, which is equipped with a plurality of light-emitting diodes. On the circuit board additional electronic components may be arranged in addition. The lighting module is in this case potted with a potting compound that it is protected against external environmental influences. The potting compound is additionally supported by precursor molecules on one, several or all surfaces of the potted components.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung geht aus von einem Leuchtmodul, insbesondere einem flexiblen Leuchtband, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren zur Herstellung eines derartigen Leuchtmoduls.The invention is based on a lighting module, in particular a flexible light strip, according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
In der
Die Vergussmasse aus Silikon wird beispielsweise UV-gehärtet oder thermisch gehärtet. Es hat sich gezeigt, dass bei einer UV-Härtung der Vergussmasse diese nur eine vergleichsweise geringe Adhäsion bzw. Anhaftung auf den unterschiedlichen Oberflächen des Leuchtmoduls aufweist. Löst sich die Vergussmasse dann im Einsatz des Leuchtmoduls zumindest abschnittsweise ab, so können Verunreinigungen, wie beispielsweise Staub oder Feuchtigkeit, zwischen die Vergussmasse und die elektronischen Bauteile eindringen. Gelangen die Verunreinigungen dabei in den Strahlengang der Leuchtdioden, so führt dies zu einer äußerst nachteiligen Beeinträchtigung der Leuchtqualität des Leuchtmoduls. Ablösungen der Vergussmasse im Bereich eines Strahlengangs einer Leuchtdiode führen des Weiteren häufig zur Veränderungen der Farbtemperatur dieser Leuchtdiode, da durch die Ablösung der Vergussmasse neue Grenzflächen geschaffen werden, an denen sich die von der Leuchtdiode emittierte Strahlung bricht. Ein Leuchtband mit unterschiedliche Farbtemperaturen aufweisenden Leuchtdioden vermittelt im Einsatz eine äußerst negative Anmutung.The potting compound of silicone, for example, UV-cured or thermally cured. It has been found that in the case of UV curing of the potting compound, it has only a comparatively low adhesion or adhesion to the different surfaces of the luminescent module. If the potting compound then dissolves, at least in sections, when the luminescent module is used, impurities, for example dust or moisture, can penetrate between the potting compound and the electronic components. If the impurities arrive in the beam path of the light-emitting diodes, this leads to an extremely disadvantageous impairment of the luminous quality of the light-emitting module. Detachments of the potting compound in the region of a beam path of a light-emitting diode furthermore frequently lead to changes in the color temperature of this light-emitting diode, since new patches are created by the detachment of the potting compound, at which the radiation emitted by the light-emitting diode breaks. A light strip with light-emitting diodes having different color temperatures gives a very negative impression in use.
Beim thermischen Aushärten der Vergussmasse aus Silikon weist diese eine höhere Adhäsion im Vergleich zum UV-Aushärten auf. Allerdings gehen bei diesem Verfahren die Vorteile der UV-Aushärtung verloren. Die Vorteile der UV-Aushärtung sind beispielsweise, dass die Aushärtung in einer vergleichsweise kurzen Zeit erfolgt, dass keine thermischen Aushärteöfen notwendig sind (Aushärteöfen sind üblicherweise sehr lang, bspw. 100 m, sehr kostenintensiv und weisen einen hohen Energieverbrauch auf), dass keine unterschiedliche Ausdehnungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der Bauteile des Leuchtbands auftreten und dass eine schnelle Strangextrusion möglich ist. Somit ist das thermische Aushärten der Vergussmasse aus Silikon im Vergleich zum UV-Aushärten in der Herstellung äußerst kostenintensiv und kann zu mechanischen Spannungen zwischen den Bauteilen des Leuchtbands führen.During thermal curing of the potting compound of silicone, this has a higher adhesion compared to UV curing. However, this process loses the benefits of UV curing. The advantages of UV curing, for example, that the curing takes place in a relatively short time that no thermal curing ovens are necessary (curing ovens are usually very long, eg. 100 m, very expensive and have a high energy consumption) that no different Expansions due to different expansion coefficients of the components of the luminous band occur and that a fast extrusion of extrusions is possible. Thus, the thermal curing of the potting compound of silicone compared to UV curing in the production is extremely expensive and can lead to mechanical stresses between the components of the light strip.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstiges und eine hohe Lebensdauer und/oder eine hohe Qualität aufweisendes Leuchtmodul zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Leuchtmoduls zu schaffen.The object of the present invention is to provide a low-cost and high-life and / or high-quality lighting module. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing such a lighting module.
Die Aufgabe hinsichtlich des Leuchtmoduls wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 9.The object with regard to the light-emitting module is achieved by the features of
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Leuchtmodul vorgesehen, insbesondere ein flexibles Leuchtmodul oder ein flexibles Leuchtband, das eine, insbesondere flexible, Leiterplatte aufweist. Diese ist mit einer Vielzahl von Halbleiterdioden, insbesondere Leuchtdioden, insbesondere LEDs, und/oder elektrischen Bauteilen bestückt. Zum Schutz und/oder zum Versiegeln wird das Leuchtmodul zumindest abschnittsweise mit einer Vergussmasse oberflächlich vergossen. Um die Adhäsion der Vergussmasse zu erhöhen, sind zwischen dieser und zumindest Flächenabschnitten einer vergossenen Oberfläche des Leuchtmoduls Precursor-Moleküle vorgesehen.According to the invention, a light module is provided, in particular a flexible light module or a flexible light strip, which has a, in particular flexible, printed circuit board. This is equipped with a plurality of semiconductor diodes, in particular light-emitting diodes, in particular LEDs, and / or electrical components. For protection and / or sealing, the lighting module is at least partially shed with a potting compound on the surface. In order to increase the adhesion of the potting compound, precursor molecules are provided between the latter and at least surface sections of a potted surface of the luminescent module.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Precursor-Moleküle bzw. die Vorbeschichtungsmoleküle als Anschlussstellen für die Vergussmasse zum festen Anschließen an die zu vergießenden Oberflächen dienen. Wird als Vergussmasse beispielsweise Silikon eingesetzt, so können die Precursor-Moleküle als Anschlussstellen für Silikonketten vorgesehen sein. Durch das erfindungsgemäße Leuchtmodul mit den Precursor-Molekülen ist es durch die daraus sich ergebende hohe Adhäsion der Vergussmasse völlig ausreichend, die Vergussmasse UV-auszuhärten. Eine kostenaufwendige thermische Aushärtung zur Erhöhung der Adhäsion ist nicht notwendig. Die Precursor-Moleküle führen somit dazu, dass eine UV-gehärtete Vergussmasse, beispielsweise aus Silikon, sich in der Regel nicht mehr – wie im Stand der Technik – ablösen kann. Eine Farbtemperatur der einzelnen Leuchtdioden bleibt damit über die Lebensdauer des Leuchtmoduls im Wesentlichen gleich, was zu einem homogenen Erscheinen des Leuchtmoduls führt. Risiken wie Delamination, Korrosion oder mechanische Beschädigungen bei Temperaturschwankungen, insbesondere bei der Herstellung, werden durch das erfindungsgemäße Leuchtmodul vermieden oder zumindest signifikant reduziert.This solution has the advantage that the precursor molecules or the precoating molecules serve as connection points for the potting compound for firm connection to the surfaces to be potted. If, for example, silicone is used as potting compound, then the precursor molecules can be provided as connection points for silicone chains. The luminous module according to the invention with the precursor molecules, it is completely sufficient by the resulting high adhesion of the potting compound, the potting compound UV curing. Costly thermal curing to increase adhesion is not necessary. The precursor molecules thus lead to a UV-cured potting compound, such as silicone, usually no longer - as in the prior art - can replace. A color temperature of the individual light-emitting diodes thus remains over the life of the Illuminating module substantially the same, resulting in a homogeneous appearance of the light module. Risks such as delamination, corrosion or mechanical damage in the event of temperature fluctuations, in particular during production, are avoided or at least significantly reduced by the luminous module according to the invention.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Precursor-Moleküle durch ein Oberflächenbeschichten, insbesondere durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Plasmabeschichten, auf die zu vergießende Oberfläche aufgebracht. Beim Plasmabeschichten handelt es sich um ein äußerst schnelles Verfahren, wodurch eine Produktionszeit des Leuchtmoduls im Wesentlichen kaum beeinflusst wird.In a further embodiment of the invention, the precursor molecules are applied to the surface to be cast by surface coating, in particular by plasma coating known from the prior art. Plasma coating is an extremely fast process, which essentially has little effect on a production time of the lighting module.
Damit die Precursor-Moleküle fest auf der zu vergießenden Oberfläche bzw. auf den zu vergießenden Oberflächen gehaltert sind, erfolgt nach dem Oberflächenbeschichten bzw. Plasmabeschichten eine Oberflächenbehandlung bzw. eine Plasmabehandlung als Nachbehandlung.So that the precursor molecules are firmly held on the surface to be cast or on the surfaces to be cast, a surface treatment or a plasma treatment takes place after the surface coating or plasma coating as aftertreatment.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Precursor-Moleküle nach dem Plasmabeschichten und insbesondere auch nach der Plasmabehandlung und insbesondere vor dem Vergießen plasma-aktiviert. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine Adhäsion der Vergussmasse, insbesondere aus Silikon, äußerst hoch ist.In a further embodiment of the invention, the precursor molecules are plasma-activated after the plasma coating and in particular also after the plasma treatment and in particular before the casting. It has been found that, as a result, adhesion of the potting compound, in particular of silicone, is extremely high.
Bei den Precursor-Molekülen handelt es sich vorzugsweise um bifunktionale Stoffe. Beispielsweise werden als Precursor-Moleküle Hexadimethaylsilan und/oder Tetraethoxysilan eingesetzt.The precursor molecules are preferably bifunctional substances. For example, hexadimethylsilane and / or tetraethoxysilane are used as precursor molecules.
Die Halbleiterdiode kann in einem Halbleitergehäuse angeordnet sein, das beispielsweise aus PPA (Polyphthalamid) besteht, dessen Oberfläche zumindest abschnittsweise mit der Vergussmasse vergossen ist.The semiconductor diode may be arranged in a semiconductor housing, which consists for example of PPA (polyphthalamide) whose surface is encapsulated at least in sections with the potting compound.
Das Halbleitergehäuse hat im Bereich des Strahlengangs der darin angeordneten Halbleiterdiode eine Aussparung, die mit einer Vergussmasse, insbesondere aus Silikon zumindest abschnittsweise befüllt ist. Werden zwischen dieser Vergussmasse des Halbleitergehäuse und der Vergussmasse für dessen Oberfläche die erfindungsgemäßen Precursor-Moleküle eingesetzt, so erfolgt hierdurch eine äußerst hohe Haltekraft zwischen den Vergussmassen. Eine Ablösung der äußeren Vergussmasse, wie im Stand der Technik, die zu einer Veränderung der Farbtemperatur aufgrund von zusätzlich auftretenden Grenzflächen führt, wird vermieden.In the region of the beam path of the semiconductor diode arranged therein, the semiconductor housing has a recess which is filled with a potting compound, in particular of silicone, at least in sections. Be used between this potting compound of the semiconductor package and the potting compound for the surface of the precursor molecules according to the invention, this results in an extremely high holding force between the potting compounds. A replacement of the outer potting compound, as in the prior art, which leads to a change in the color temperature due to additionally occurring interfaces, is avoided.
Neben der Halbleiterdiode und der Leiterplatte können auch elektronische Bauteile auf der Leiterplatte angeordnet sein, deren Oberflächen zumindest abschnittsweise mit der Vergussmasse vergossen sind. Denkbar ist auch, das komplette Leuchtmodul mit einer Vergussmasse vollständig zu vergießen.In addition to the semiconductor diode and the printed circuit board and electronic components can be arranged on the circuit board, the surfaces of which are encapsulated at least in sections with the potting compound. It is also conceivable to completely shed the complete light module with a potting compound.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Leuchtmoduls werden folgende Schritte ausgeführt:
- – Aufbringen der Precursor-Moleküle zumindest auf einer, auf mehreren oder auf allen zu vergießenden Oberflächen des Leuchtmoduls, beispielsweise durch Plasmabeschichten,
- – Vergießen zumindest einer oder mehrerer Oberflächen des Leuchtmoduls mit einer Vergussmasse.
- Applying the precursor molecules at least on one, on several or on all surfaces of the luminous module to be cast, for example by plasma coating,
- - Pouring at least one or more surfaces of the light module with a potting compound.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden nach dem Aufbringen bzw. nach dem Plasmabeschichten und vor dem Vergießen die Precursor-Moleküle plasmabehandelt und plasmaaktiviert. Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise einfach und kostengünstig durch drei in Fertigungsrichtung gesehen hintereinander angeordnete Plasmadüsen erfolgen.In a further method step, the precursor molecules are plasma-treated and plasma-activated after application or after plasma coating and before casting. Such a method can be carried out, for example, simply and cost-effectively by means of three plasma nozzles arranged one behind the other in the direction of production.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Gemäß
Das Leuchtband
Um das Leuchtband
In der
Durch die erfindungsgemäße Precursor-Moleküle
Offenbart ist, insbesondere erfindungsgemäß, ein flexibles Leuchtband mit einer flexiblen Leiterplatte, die mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden bestückt ist. Auf der Leiterplatte können zusätzlich weitere elektronische Bauteile angeordnet sein. Das Leuchtmodul ist hierbei derart mit einer Vergussmasse vergossen, dass es gegen äußere Umwelteinflüsse geschützt ist. Die Vergussmasse ist zusätzlich durch Precursor-Moleküle auf einer, mehrerer oder aller Oberflächen der vergossenen Bauteile gehaltert.Disclosed is, in particular according to the invention, a flexible light strip with a flexible printed circuit board, which is equipped with a plurality of light-emitting diodes. On the circuit board additional electronic components may be arranged in addition. The lighting module is in this case potted with a potting compound that it is protected against external environmental influences. The potting compound is additionally supported by precursor molecules on one, several or all surfaces of the potted components.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leuchtbandlight strip
- 22
- Leiterplattecircuit board
- 44
- Leuchtdiodeled
- 66
- elektronisches Bauteilelectronic component
- 88th
- HalbleitergehäuseSemiconductor packages
- 1010
- LichtaustrittsabschnittLight output section
- 1212
- Vergussmassepotting compound
- 1414
- Oberflächesurface
- 1616
- Oberflächesurface
- 1818
- Oberflächesurface
- 2020
- Precursor-MolekülPrecursor molecule
- 2222
- Verbindungsstellejunction
- 2424
- Silikonkettesilicone chain
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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