DE102013102967A1 - Beleuchtungsmodul mit Lichtleitkörper und Verfahren zum Herstellen eines Beleuchtungsmoduls - Google Patents

Beleuchtungsmodul mit Lichtleitkörper und Verfahren zum Herstellen eines Beleuchtungsmoduls Download PDF

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Alexander Wilm
Thomas Schlereth
Tony Albrecht
Wolfgang Mönch
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Es wird ein Beleuchtungsmodul (1) mit einem Lichtleitkörper (3), der sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer Vorderseite (301) und einer Rückseite (302) erstreckt, und mit einer Mehrzahl von zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen optoelektronischen Bauelementen (2) angegeben, wobei der Lichtleitkörper an der Rückseite eine Mehrzahl von Ausnehmungen (31) aufweist, in denen jeweils zumindest eines der optoelektronischen Bauelemente befestigt ist, und wobei die optoelektronischen Bauelemente mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht (4) elektrisch kontaktiert sind. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Beleuchtungsmoduls angegeben.

Description

  • Es werden ein Beleuchtungsmodul mit einem Lichtleitkörper und ein Verfahren zum Herstellen eines Beleuchtungsmoduls angegeben.
  • Beim Einsatz von Leuchtdioden (LEDs) in der Allgemeinbeleuchtung muss oftmals die punktförmige Abstrahlcharakteristik der Leuchtdioden in eine flächige Form überführt werden, wobei weiterhin zur Vermeidung von Blendung zu hohe Leuchtdichten vermieden werden müssen. Hierfür können mehrere LEDs nebeneinander auf einer Leiterplatte verteilt werden, wobei ein den LEDs nachgeordnetes optisches Element die von den LEDs abgestrahlte Strahlung aufspreizt. Eine derartig hergestellte Lichtquelle ist jedoch vergleichsweise kostenintensiv.
  • Eine Aufgabe ist es, ein Beleuchtungsmodul anzugeben, das einfach und zuverlässig herstellbar ist und mit dem eine hohe Homogenität in der Leuchtdichteverteilung erzielbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein solches Beleuchtungsmodul einfach und effizient herstellbar ist.
  • Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Beleuchtungsmodul beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls weist das Beleuchtungsmodul einen Lichtleitkörper auf. Der Lichtleitkörper erstreckt sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite. Der Lichtleitkörper ist für die von dem Beleuchtungsmodul im Betrieb abzustrahlende Strahlung transparent oder zumindest transluzent. Der Lichtleitkörper enthält beispielsweise einen Kunststoff, beispielsweise PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC (Polycarbonat), oder ein Glas. Die Vorderseite und die Rückseite verlaufen insbesondere parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls weist das Beleuchtungsmodul eine Mehrzahl von zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen optoelektronischen Bauelementen auf. Die Bauelemente weisen beispielsweise einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip auf. Insbesondere können die optoelektronischen Bauelemente als ungehäuste Halbleiterchips ausgebildet sein. Das heißt, die Bauelemente selbst weisen kein den Halbleiterchip umgebendes Gehäuse auf. Die optoelektronischen Bauelemente können zur Erzeugung von Strahlung im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen die Halbleiterchips zwei Kontakte für die elektrische Kontaktierung auf derselben Seite des Halbleiterchips auf. Beispielsweise können die Halbleiterchips in Flipchip-Geometrie ausgebildet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls weist der Lichtleitkörper an der Rückseite eine Mehrzahl von Ausnehmungen auf, in denen jeweils zumindest eines der optoelektronischen Bauelemente angeordnet und insbesondere befestigt ist. Die optoelektronischen Bauelemente ragen also in vertikaler Richtung in den Lichtleitkörper hinein. Insbesondere können die Bauelemente vollständig innerhalb der Ausnehmungen angeordnet sein. Beispielsweise sind die optoelektronischen Bauelemente mittels einer Vergussmasse, die sich zwischen den optoelektronischen Bauelementen und einer Seitenfläche der jeweils zugehörigen Ausnehmung erstreckt, befestigt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls sind die optoelektronischen Bauelemente mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht elektrisch kontaktiert. Die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht kann beispielsweise durch ein Abscheideverfahren, etwa Sputtern oder Aufdampfen oder durch ein anderes Aufbringverfahren, etwa Drucken oder Stempeln, aufgebracht sein.
  • In mindestens einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls weist das Beleuchtungsmodul einen Lichtleitkörper auf, der sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite erstreckt. Das Beleuchtungsmodul weist weiterhin eine Mehrzahl von zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen optoelektronischen Bauelementen auf, wobei der Lichtleitkörper an der Rückseite eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, in denen jeweils zumindest eines der optoelektronischen Bauelemente befestigt ist. Die optoelektronischen Bauelemente sind mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht elektrisch kontaktiert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist auf der der Vorderseite des Lichtleitkörpers abgewandten Seite ein Kontaktmuster ausgebildet. Die optoelektronischen Bauelemente sind über die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht mit dem Kontaktmuster kontaktiert. Die optoelektronischen Bauelemente können beispielsweise über das Kontaktmuster zumindest teilweise elektrisch parallel oder seriell zueinander verschaltet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist das Kontaktmuster für die von den optoelektronischen Bauelementen im Betrieb emittierte Strahlung durchlässig. Beispielsweise beträgt die Transmission durch das Kontaktmuster in vertikaler Richtung mindestens 60 %. Beispielsweise enthält das Kontaktmuster ein TCO (Transparent Conductive Oxide)-Material, etwa Indiumzinnoxid (ITO) oder Zinkoxid (ZnO).
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist das Kontaktmuster für die von den optoelektronischen Bauelementen im Betrieb emittierte Strahlung zumindest bereichsweise undurchlässig. Beispielsweise ist das Kontaktmuster mittels eines Leiterrahmennetzes gebildet. Beispielsweise enthält das Kontaktmuster ein Metall, etwa Kupfer.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist das Kontaktmuster auf die Rückseite des Lichtleitkörpers aufgebracht. Beispielsweise ist das Kontaktmuster als eine Beschichtung der Rückseite des Lichtleitkörpers ausgebildet. Das Kontaktmuster kann direkt an die Rückseite des Lichtleitkörpers angrenzen. Zwischen dem Kontaktmuster und dem Lichtleitkörper befindet sich also kein weiteres Element. Das Kontaktmuster ist insbesondere nur seitlich der Ausnehmungen des Lichtleitkörpers angeordnet. Mit anderen Worten sind das Kontaktmuster und die Ausnehmungen in Draufsicht auf den Lichtleitkörper zueinander überlappungsfrei angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls weist das Beleuchtungsmodul auf der der Vorderseite des Lichtleitkörpers abgewandten Seite einen Kontaktmusterträger auf. Der Kontaktmusterträger ist insbesondere für die von den optoelektronischen Bauelementen im Betrieb emittierte Strahlung durchlässig. Beispielsweise bildet der rückseitig angeordnete Kontaktmusterträger auf einer dem Lichtleitkörper abgewandten Seite eine Strahlungsaustrittsfläche des Beleuchtungsmoduls. Insbesondere kann das Beleuchtungsmodul auf zwei gegenüber liegenden Seiten jeweils eine Strahlungsaustrittsfläche aufweisen, durch die die Strahlung insbesondere in vertikaler Richtung austritt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist das Kontaktmuster auf dem Kontaktmusterträger ausgebildet. Die elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente mit dem Kontaktmuster erfolgt über die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht. Weiterhin ist der Kontaktmusterträger mittels der elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht an dem Lichtleitkörper befestigt. Die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht kann also sowohl die Funktion einer mechanischen Verbindung zwischen dem rückseitigen Kontaktmusterträger und dem Lichtleitkörper als auch die Funktion einer elektrischen Kontaktierung zwischen dem Kontaktmuster und der elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht erfüllen. Die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht verläuft insbesondere zumindest bereichsweise in vertikaler Richtung zwischen dem Kontaktmuster und den optoelektronischen Bauelementen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist ein weiterer Lichtleitkörper auf der Vorderseite des Lichtleitkörpers angeordnet. Der Lichtleitkörper und der weitere Lichtleitkörper können bezüglich des verwendeten Materials gleichartig oder voneinander verschieden sein. Für den weiteren Lichtleitkörper eignet sich insbesondere eines der im Zusammenhang mit dem Lichtleitkörper genannten Materialien. Die mechanische Verbindung zwischen dem Lichtleitkörper und dem weiteren Lichtleitkörper erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer Befestigungsschicht, die für die im Betrieb des Beleuchtungsmoduls emittierte Strahlung durchlässig ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist zwischen dem Lichtleitkörper und dem weiteren Lichtleitkörper eine Strukturierung ausgebildet. Beispielsweise weist die Strukturierung eine Mehrzahl von reflektierenden Bereichen auf. Die Strukturierung kann beispielsweise als eine bereichsweise Beschichtung des Lichtleitkörpers und/oder des weiteren Lichtleitkörpers ausgebildet sein. Beispielsweise eignet sich für die Strukturierung ein Material, das Weiß-Pigmente enthält. Die Strukturierung kann zum Beispiel aufgedruckt, aufgestempelt oder abgeschieden sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist zumindest einem der optoelektronischen Bauelemente, insbesondere jedem optoelektronischen Bauelement, ein reflektierender Bereich zugeordnet, der in Aufsicht auf das Beleuchtungsmodul mit dem Bauelement überlappt. Insbesondere überdeckt der reflektierende Bereich das jeweils zugeordnete Bauelement vollständig. Der reflektierende Bereich ist dafür vorgesehen, die von den optoelektronischen Bauelementen in vertikaler Richtung abgestrahlte Strahlung zumindest teilweise umzulenken. Mit anderen Worten sind die reflektierenden Bereiche so angeordnet, dass von den Bauelementen in vertikaler Richtung abgestrahlte Strahlung nicht direkt, also nicht ohne eine vorhergehende Umlenkung innerhalb des Lichtleitkörpers oder eine Reflexion an einer Grenzfläche des Lichtleiterkörpers aus dem Lichtleitkörper austreten kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist eine Strahlungsaustrittsfläche des Beleuchtungsmoduls mit einer Auskoppelstrukturierung versehen. Mittels der Auskoppelstrukturierung kann die Auskopplung aus dem Lichtleiter gezielt an die gegebenen Anforderungen angepasst sein. Beispielsweise kann die Auskoppelstrukturierung zur Entblendung, zur Fokussierung, zur Lichtformung, zur Einstellung einer Hauptabstrahlungsrichtung und/oder zur Lichtmischung vorgesehen sein. Die Auskoppelstrukturierung kann in lateraler Richtung regelmäßig oder unregelmäßig ausgebildet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls ist in den Ausnehmungen ein Strahlungskonversionselement angeordnet. Das Strahlungskonversionselement ist dafür vorgesehen, die von den optoelektronischen Bauelementen erzeugte Strahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung mit einer von der Peak-Wellenlänge der von den optoelektronischen Bauelementen erzeugten Strahlung verschiedenen Peak-Wellenlänge umzuwandeln. Beispielsweise ist das Strahlungskonversionselement als ein insbesondere vorgefertigtes Plättchen ausgebildet, das in der Ausnehmung angeordnet ist. Alternativ kann das Strahlungskonversionselement als eine insbesondere vorgefertigte Folie ausgebildet sein, die zumindest bereichsweise auf den Lichtleitkörper aufgebracht ist, beispielsweise mittels Auflaminierens. Alternativ kann das Strahlungskonversionselement auch als eine Beschichtung ausgebildet sein. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Abscheidung oder durch Aufdrucken auf dem Lichtleitkörper ausgebildet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls verläuft eine Hauptabstrahlungsrichtung der optoelektronischen Bauelemente in vertikaler Richtung oder im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Unter „im Wesentlichen in vertikaler Richtung“ wird eine Abweichung von höchstens 10° zur vertikalen Richtung verstanden. Die Hauptabstrahlungsrichtung ist diejenige Richtung, in der eine Winkelverteilung der von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlten Strahlung ihr Maximum aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Beleuchtungsmoduls verläuft eine Hauptabstrahlungsrichtung der optoelektronischen Bauelemente jeweils schräg zur vertikalen Richtung, beispielsweise in einem Winkel zwischen einschließlich 30° und einschließlich 90° zur vertikalen Richtung. Die Einkopplung der von den optoelektronischen Bauelementen emittierten Strahlung in den Lichtleitkörper erfolgt also überwiegend über die Seitenflächen der Ausnehmungen, also über die die Ausnehmungen in lateraler Richtung begrenzenden Flächen.
  • Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Beleuchtungsmoduls wird gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Lichtleitkörper mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen bereitgestellt. In den Ausnehmungen wird eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen angeordnet, insbesondere jeweils genau ein optoelektronisches Bauelement pro Ausnehmung. Eine elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente wird mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht hergestellt.
  • Das Herstellen der elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente erfolgt also erst, nachdem die optoelektronischen Bauelemente bereits in den Ausnehmungen angeordnet sind. Beispielsweise werden die optoelektronischen Bauelemente mittels einer Vergussmasse in den Ausnehmungen fixiert, bevor die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht auf den optoelektronischen Bauelementen ausgebildet wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die optoelektronischen Bauelemente beim Herstellen der elektrischen Kontaktierung mit einem Kontaktmuster elektrisch leitend verbunden, das auf dem Lichtleitkörper ausgebildet ist. Insbesondere ist das Kontaktmuster bereits vorhanden, bevor die optoelektronischen Bauelemente in den Ausnehmungen angeordnet werden. Die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht wird zumindest bereichsweise auf der dem Lichtleitkörper abgewandten Seite des Kontaktmusters angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Kontaktmusterträger mit einem Kontaktmuster bereitgestellt und der Kontaktmusterträger wird beim Herstellen der elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente mit der elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht an dem Lichtleitkörper befestigt. Insbesondere sind die optoelektronischen Bauelemente zum Zeitpunkt der Befestigung des Kontaktmusterträgers am Lichtleitkörper bereits an dem Lichtleitkörper befestigt. Der Kontaktmusterträger dient also im Unterschied zu einer Leiterplatte nicht als mechanischer Träger für die optoelektronischen Bauelemente, sondern lediglich als Träger für das Kontaktmuster.
  • Das beschriebene Verfahren ist zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen Beleuchtungsmoduls besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Beleuchtungsmodul beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
  • Mit dem beschriebenen Beleuchtungsmodul beziehungsweise dem Verfahren können insbesondere die folgenden technischen Effekte erzielt werden.
  • Der Lichtleitkörper kann als mechanischer Träger des Beleuchtungsmoduls dienen. Insbesondere werden die optoelektronischen Bauelemente mechanisch stabil mit dem Lichtleitkörper verbunden, bevor diese elektrisch kontaktiert werden. Auf eine Leiterplatte als mechanischen Träger kann verzichtet werden.
  • Abhängig von der gewünschten Abstrahlcharakteristik kann das Beleuchtungsmodul auf nur einer Seite oder auf zwei gegenüber liegenden Seiten in vertikaler Richtung Strahlung emittieren. Beispielsweise kann der Lichtleitkörper bereichsweise diffus oder gerichtet reflektierend beschichtet sein.
  • Mittels einer bereichsweisen Beschichtung des Lichtleitkörpers, beispielsweise auf einer Strahlungsaustrittsfläche können so genannte Hotspots, also Bereiche besonders hohe Leuchtdichte, vermieden werden.
  • Weiterhin kann mittels einer Rückreflexion der Strahlung ein Lichtrecycling in den Bauelementen erzielt werden.
  • Mittels des rückseitig angeordneten Kontaktmusterträgers kann das Kontaktmuster unabhängig von dem Lichtleitkörper vorgefertigt werden und nachfolgend über die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht an dem Lichtleitkörper befestigt werden. Mit einem optisch transparenten Kontaktmusterträger kann eine beidseitige, also vorderseitige und rückseitige, Strahlungsauskopplung in vertikaler Richtung erzielt werden.
  • Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
  • Es zeigen:
  • die 1, 2A, 3, 4, 5 und 6 jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungsmodul anhand eines schematisch in Schnittansicht dargestellten Ausschnitts;
  • 2B ein Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungsmodul in Draufsicht; und
  • die 7A bis 7C und 8A bis 8C jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Beleuchtungsmoduls anhand von jeweils schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungsmodul ist in 1 schematisch anhand eines Ausschnitts gezeigt. Das Beleuchtungsmodul 1 weist einen Lichtleitkörper 3 auf. Der Lichtleitkörper 3 erstreckt sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer Vorderseite 301 und einer Rückseite 302. Die Vorderseite und die Rückseite verlaufen parallel zueinander. Die Vorderseite 301 bildet eine Strahlungsaustrittsfläche 11 des Beleuchtungsmoduls 1.
  • An der Rückseite des Lichtleitkörpers 3 ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 31 ausgebildet. Die Ausnehmungen weisen jeweils eine parallel zur Vorderseite verlaufende Bodenfläche 311 und schräg oder senkrecht zur Vorderseite 301 verlaufende Seitenflächen 310 auf. Der Lichtleitkörper 3 ist aus einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmetacrylat. Alternativ kann beispielsweise auch ein Glas Anwendung finden.
  • In den Ausnehmungen 31 ist jeweils ein optoelektronisches Bauelement 2 angeordnet. Die optoelektronischen Bauelemente sind jeweils als ungehäuste Halbleiterchips ausgebildet. Die Halbleiterchips weisen zur elektrischen Kontaktierung einen ersten Kontakt 21 und einen zweiten Kontakt 22 auf. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt sind auf derselben Seite des Halbleiterchips angeordnet. Die optoelektronischen Bauelemente 2 sind mittels einer Vergussmasse 9 an dem Lichtleitkörper 3 befestigt. Die Vergussmasse 9 grenzt zumindest bereichsweise an das optoelektronische Bauelement 2 und die Seitenfläche 310 der Ausnehmung 31 des Lichtleitkörpers 3 an. Für die Vergussmasse eignet sich beispielsweise ein Polymer-Material, etwa ein Silikon oder ein Harz oder ein Hybrid-Material mit zumindest einem Silikon und zumindest einem Harz.
  • Auf der Rückseite 302 des Lichtleitkörpers 3 ist ein Kontaktmuster 5 ausgebildet. Mittels des Kontaktmusters 5 können die optoelektronischen Bauelemente 2 zumindest teilweise parallel und/oder in Serie zueinander verschaltet sein.
  • Die Kontakte 21, 22 der optoelektronischen Bauelemente 2 sind jeweils über eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 4 mit dem Kontaktmuster 5 elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungsschicht verläuft zumindest bereichsweise auf der dem Lichtleitkörper 3 abgewandten Seite des Kontaktmusters 5. Für die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 4 eignet sich beispielsweise ein TCO-Material oder ein anderes elektrisch leitfähiges Material, das durch ein Abscheideverfahren oder ein anderes Aufbringverfahren wie beispielsweise Bedrucken oder Stempeln aufgebracht werden kann.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die optoelektronischen Bauelemente 2 eine Hauptabstrahlungsrichtung 26 auf, die in vertikaler Richtung verläuft. Die von den optoelektronischen Bauelementen 2 abgestrahlte Strahlung ist durch einen Strahlungskegel 25 veranschaulicht. Es kann jedoch auch Strahlung außerhalb des Strahlungskegels 25 durch die Seitenflächen 310 in den Lichtleitkörper 3 eingestrahlt werden.
  • Der Lichtleitkörper 3 dient als mechanischer Träger, an dem die optoelektronischen Bauelemente 2 befestigt sind. Auf eine Leiterplatte, auf der die optoelektronischen Bauelemente 2 angeordnet sind, kann verzichtet werden.
  • Das in 2A dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem anhand der 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass die optoelektronischen Bauelemente 2 als Bauelemente ausgebildet sind, die überwiegend in seitlicher Richtung Strahlung emittieren. Die Hauptabstrahlungsrichtung 26 verläuft also schräg oder senkrecht zu der vertikalen Richtung. Die Strahlungseinkopplung in den Lichtleitkörper erfolgt also überwiegend, beispielsweise zu mindestens 60 %, über die Seitenflächen 310 der Ausnehmungen 31. Durch die schräge Einkopplung in den Lichtleitkörper 3 können Wellenleitereffekte aufgrund von Totalreflexion an den Grenzflächen des Lichtleitkörpers verstärkt genutzt werden. Die Homogenität der Abstrahlung durch die Strahlungsaustrittsfläche 11 in lateraler Richtung, also in der Ebene der Vorderseite 301, kann so erhöht werden. Wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, können die Bauelemente 2 von einer Vergussmasse umgeben sein (nicht explizit dargestellt).
  • In 2B ist ein Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsmoduls 1 in Draufsicht gezeigt. Das Beleuchtungsmodul weist exemplarisch eine runde Form mit einer mittigen Aussparung 12 auf. Das Beleuchtungsmodul 1 kann aber auch eine andere Grundform, beispielsweise eine ovale oder anderweitig gekrümmte Form oder eine mehreckige Grundform, beispielsweise eine rechteckige Grundform aufweisen. In dem Lichtleitkörper 3 sind, wie im Zusammenhang mit 2A beschrieben, optoelektronische Bauelemente 2 angeordnet, die überwiegend in lateraler Richtung Strahlung in den Lichtleitkörper 3 einkoppeln. Die optoelektronischen Bauelemente 2 sind in Form zweier konzentrisch verlaufender Ringe angeordnet, wobei die Hauptabstrahlungsrichtungen der optoelektronischen Bauelemente des äußeren Rings in radialer Richtung zum Zentrum des Beleuchtungsmoduls 1 hin verlaufen, während die optoelektronischen Bauelemente 2 im inneren Ring in radialer Richtung vom Zentrum weg abstrahlen. Es hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Anordnung eine in lateraler Richtung homogene Abstrahlung durch die Vorderseite des Beleuchtungsmoduls erzielt werden kann. Die Anzahl der optoelektronischen Bauelemente und deren Anordnung sowie die Form des Lichtleitkörpers können jedoch in weiten Grenzen variiert werden.
  • Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist das Kontaktmuster 5 nicht direkt auf dem Lichtleitkörper 3 ausgebildet, sondern auf einem rückseitigen Kontaktmusterträger 38. Der Kontaktmusterträger 38 ist vorzugsweise ebenfalls transparent oder zumindest transluzent für die von den optoelektronischen Bauelementen 2 emittierte Strahlung ausgebildet. Insbesondere eignet sich eines der im Zusammenhang mit dem Lichtleitkörper 3 genannten Materialien. Bei einem strahlungsdurchlässigen Kontaktmusterträger 38 kann der Kontaktmusterträger 38 eine Strahlungsaustrittsfläche bilden, so dass das Beleuchtungsmodul entlang der vertikalen Richtung durch zwei parallel zueinander angeordnete Strahlungsaustrittsflächen Strahlung emittieren kann.
  • Das Kontaktmuster 5 kann beispielsweise auf dem Kontaktmusterträger 38 abgeschieden oder anderweitig aufgebracht sein.
  • Der Kontaktmusterträger 38 dient im Unterschied zu einer Leiterplatte nicht der mechanischen Befestigung der optoelektronischen Bauelemente 2, sondern lediglich als Träger für das Kontaktmuster 5. Das Kontaktmuster 5 kann so unabhängig von dem Lichtleitkörper 3 ausgebildet und nachfolgend über die Verbindungsschicht 4 mit den bereits am Lichtleitkörper 3 befestigten optoelektronischen Bauelementen 2 verbunden werden.
  • Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit 2A beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die Strahlungsaustrittsfläche 11 eine Auskoppelstrukturierung 6 auf. Abhängig von der gewünschten Abstrahlcharakteristik des Beleuchtungsmoduls kann die Auskoppelstrukturierung zur Vermeidung von Hotspots, zur Lichtformung, etwa zur Fokussierung oder zur Einstellung der Abstrahlungsrichtung des Beleuchtungsmoduls 1 und/oder zur verbesserten Lichtmischung in dem Lichtleitkörper 3 ausgebildet sein. Die Auskoppelstrukturierung 6 kann regelmäßig oder unregelmäßig ausgebildet sein. Für die Auskoppelstrukturierung eignet sich beispielsweise eine Strukturierung in Form von Vertiefungen und Erhebungen oder eine Auskoppelstrukturierung in Form einer auf die Vorderseite 301 aufgebrachten Beschichtung.
  • Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist das Beleuchtungsmodul 1 einen weiteren Lichtleitkörper 35 auf.
  • Der weitere Lichtleitkörper 35 ist mittels einer Befestigungsschicht 82 an der Vorderseite 301 des Lichtleitkörpers 3 befestigt. Für die Befestigungsschicht eignet sich beispielsweise eine strahlungsdurchlässige Klebeschicht. Zwischen dem Lichtleitkörper 3 und dem weiteren Lichtleitkörper 35 ist eine Strukturierung 8 mit einer Mehrzahl von reflektierenden Bereichen 81 ausgebildet. Die reflektierenden Bereiche überlappen in Aufsicht auf das Beleuchtungsmodul 1 jeweils mit einem der optoelektronischen Bauelemente 2. Mittels der reflektierenden Bereiche wird vermieden, dass von den optoelektronischen Bauelementen 2 in vertikaler Richtung abgestrahlte Strahlung direkt aus dem Beleuchtungsmodul 1 austritt. Die Entstehung von Hotspots an der Strahlungsaustrittsfläche 11 direkt über den optoelektronischen Bauelementen 2 kann so vermieden werden. An den reflektierenden Bereichen 81 reflektierte Strahlung kann nach Mehrfachreflexionen an den Grenzflächen des Lichtleitkörpers 3 aus dem Beleuchtungsmodul 1 austreten. Für die reflektierenden Bereiche 81 eignet sich beispielsweise eine bereichsweise aufgebrachte Beschichtung, etwa eine Beschichtung, die Weißpigmente enthält. Eine derartige Beschichtung kann die auftreffende Strahlung mit einer hohen Reflektivität diffus reflektieren. Als Weißpigment eignet sich beispielsweise Titanoxid.
  • Die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Leiterrahmennetzstruktur ausgebildet, die auf die Rückseite des Lichtleitkörpers 3 aufgebracht ist. Es kann aber auch eine wie im Zusammenhang mit 1 beschriebene elektrisch leitfähige Verbindungsschicht Anwendung finden.
  • Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist zwischen dem optoelektronischen Bauelement 2 und dem Lichtleitkörper 3 ein Strahlungskonversionselement 7 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bedeckt das Strahlungskonversionselement 7 die Bodenfläche 311 und die Seitenflächen 310 der Ausnehmung 31. Das Strahlungskonversionselement kann beispielsweise als eine Beschichtung des Lichtleitkörpers oder als eine auf den Lichtleitkörper 3 auflaminierte Folie ausgebildet sein. Alternativ kann als Strahlungskonversionselement 7 auch ein Plättchen Anwendung finden, das in die Ausnehmung 31 eingelegt ist. Mittels des Strahlungskonversionselements kann von den optoelektronischen Bauelementen 2 emittierte Primärstrahlung zumindest teilweise in Sekundärstrahlung mit einer Peak-Wellenlänge umgewandelt werden, die von der Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung verschieden ist. Alternativ oder ergänzend kann bereits das optoelektronische Bauelement 2 selbst mit einem Strahlungskonversionselement versehen sein. Ein Strahlungskonversionselement eignet sich selbstverständlich auch für die weiteren vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
  • Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren ist in den 7A bis 7C schematisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird exemplarisch ein Beleuchtungsmodul ausgebildet, das wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben ausgeführt ist.
  • Ein Lichtleitkörper 3 wird bereitgestellt. Der Lichtleitkörper weist auf einer einer Vorderseite 301 gegenüber liegenden Rückseite 302 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 31 auf. Auf der Rückseite 302 ist ein Kontaktmuster 5 ausgebildet (7A). Das Kontaktmuster 5 ist ausschließlich außerhalb der Ausnehmungen 31 ausgebildet. Die Seitenflächen 310 und die Bodenflächen 311 der Ausnehmungen sind frei von dem Kontaktmuster 5.
  • In den Ausnehmungen wird jeweils ein optoelektronisches Bauelement 2 angeordnet (7B). In Draufsicht auf den Lichtleitkörper 3 sind die Bauelemente und das Kontaktmuster überlappungsfrei nebeneinander angeordnet.
  • Die optoelektronischen Bauelemente werden mittels einer Vergussmasse 9 in den Ausnehmungen 31 befestigt (7C). Nach der mechanischen Befestigung der optoelektronischen Bauelemente 2 werden die Kontakte 21, 22 des optoelektronischen Bauelements 2 jeweils mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht 4 mit dem Kontaktmuster 5 elektrisch leitend kontaktiert. Das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht 4 kann beispielsweise durch ein Abscheideverfahren, etwa Aufdampfen oder Aufsputtern, mittels Bedruckens oder Stempelns erfolgen. Die elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente 2 erfolgt also erst, nachdem die optoelektronischen Bauelemente 2 bereits an dem Lichtleitkörper 3 mechanisch stabil befestigt sind. Insbesondere sind die Bauelemente auch bereits mit der Vergussmasse 9 versehen, bevor die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht aufgebracht wird. Die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht wird insbesondere auch bereichsweise auf der Vergussmasse aufgebracht.
  • Bei dem in den 8A bis 8C dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Beleuchtungsmoduls wird ein Beleuchtungsmodul ausgebildet, das wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben ausgebildet ist. Im Unterschied zu dem in den 7A bis 7C beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Lichtleitkörper 3 mit den Ausnehmungen 31 frei von einem elektrischen Kontaktmuster(8A). Das elektrische Kontaktmuster 5 ist, wie in 8B dargestellt, auf einem separat vorgefertigten Kontaktmusterträger 38 ausgebildet. Nach der Befestigung der optoelektronischen Bauelemente 2 an dem Lichtleitkörper 3 werden die optoelektronischen Bauelemente 2 über eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 4 jeweils mit den zugeordneten Bereichen des Kontaktmusters 5 elektrisch leitend verbunden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also die elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente 2 erst, nachdem die Bauelemente bereits an dem Lichtleitkörper 3 befestigt sind. Das fertig gestellte Beleuchtungsmodul ist in 8C dargestellt.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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 den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (15)

  1. Beleuchtungsmodul (1) mit einem Lichtleitkörper (3), der sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer Vorderseite (301) und einer Rückseite (302) erstreckt, und mit einer Mehrzahl von zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen optoelektronischen Bauelementen (2), wobei der Lichtleitkörper an der Rückseite eine Mehrzahl von Ausnehmungen (31) aufweist, in denen jeweils zumindest eines der optoelektronischen Bauelemente befestigt ist, und wobei die optoelektronischen Bauelemente mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht (4) elektrisch kontaktiert sind.
  2. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei auf der der Vorderseite des Lichtleitkörpers abgewandten Seite ein Kontaktmuster (5) ausgebildet ist, mit dem die optoelektronischen Bauelemente über die elektrisch leitfähige Verbindungsschicht kontaktiert sind.
  3. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 2, wobei das Kontaktmuster für die von den optoelektronischen Bauelementen im Betrieb emittierte Strahlung durchlässig ist.
  4. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kontaktmuster auf die Rückseite des Lichtleitkörpers aufgebracht ist.
  5. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Beleuchtungsmodul auf der der Vorderseite des Lichtleitkörpers abgewandten Seite einen Kontaktmusterträger (38) aufweist, auf dem das Kontaktmuster ausgebildet ist.
  6. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 5, wobei der Kontaktmusterträger für die von den optoelektronischen Bauelementen im Betrieb emittierte Strahlung durchlässig ist.
  7. Beleuchtungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein weiterer Lichtleitkörper (35) auf der Vorderseite des Lichtleitkörpers angeordnet ist.
  8. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 7, wobei zwischen dem Lichtleitkörper und dem weiteren Lichtleitkörper eine Strukturierung (8) mit einer Mehrzahl von reflektierenden Bereichen (81) ausgebildet ist.
  9. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 8, wobei jedem optoelektronischen Bauelement ein reflektierender Bereich zugeordnet ist, der in Aufsicht mit Bauelement überlappt und die von dem optoelektronischen Bauelement in vertikale Richtung abgestrahlte Strahlung zumindest teilweise umlenkt.
  10. Beleuchtungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Strahlungsaustrittsfläche (11) des Beleuchtungsmoduls mit einer Strukturierung versehen ist.
  11. Beleuchtungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Ausnehmungen ein Strahlungskonversionselement (7) angeordnet ist.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Beleuchtungsmoduls (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Lichtleitkörpers (3) mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen (31); b) Anordnen einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen (2) in den Ausnehmungen; c) Herstellen einer elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht (4).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die optoelektronischen Bauelemente in Schritt c) mit einem Kontaktmuster (5) elektrisch leitend verbunden werden, das auf dem Lichtleitkörper ausgebildet ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Kontaktmusterträger (38) mit einem Kontaktmuster (5) bereitgestellt wird und der Kontaktmusterträger in Schritt c) mit der elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht an dem Lichtleitkörper befestigt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem ein Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wird.
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