DE102013109890A1 - Flexibles LED-Lichtquellenmodul - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles LED-Lichtquellenmodul, umfassend: ein flexibles lichtdurchlässiges Substrat (1), das eine obere Oberfläche (11) und eine untere Oberfläche aufweist; eine biegsame Antriebsleitung (2), die auf der oberen Oberfläche (11) des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats (1) angeordnet ist; mindestens eine LED (3), die auf der oberen Oberfläche (11) des flexiblen lichtdurchlässigen Substrate (1) angeordnet und an die biegsame Antriebsleitung (2) angeschlossen ist; und eine flexible lichtdurchlässige Deckplatte (4), die die LED (3) und die biegsame Antriebsleitung (2) abdeckt. Somit wird ein dünnes, flexibles LED-Lichtquellenmodul realisiert, das ein- oder doppelseitig leuchten kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Verkapselung, insbesondere ein dünnes, flexibles LED-Lichtquellenmodul, das biegsam ist und ein- oder doppelseitig leuchten kann.
  • Lichtemittierende Dioden (LED) sind energiesparend, langlebig und geringvolumig; aufgrund dieser Vorteile ersetzen sie allmählich die herkömmlichen Lichtquellen und werden in verschiedenen Gebieten angewendet. Gegenwärtig werden LEDs vor allem unter zwei Gesichtspunkten entwickelt, nämlich als Lichtquelle mit großer Gleichmäßigkeit und als Lichtquelle mit großer Helligkeit.
  • Im Gebiet der Beleuchtung kann eine Vielzahl von LED-Lichtquellen durch ununterbrochene Anordnung ein Lichtquellenmodul bilden, das als ein biegsames gestaltet wird und so bei der Gebäudedekoration oder allgemeiner Beleuchtung angewendet wird. Beispielsweise ist aus der TW M316972 eine leuchtende Lichtleiste bekannt, bei der es sich um eine leuchtende LED-Leiste handelt, die eine innere Befestigungsbasis, eine LED-Reihe und einen äußeren Befestigungskörper umfasst, wobei die LED-Leuchteinheit an einen Leitungssatz angeschlossen ist und die leuchtende LED-Leiste durch eine flexible gedruckte Leiterplatte biegsam gemacht wird.
  • Des Weiteren ist aus der TW 558803 und TW 558804 eine biegsame Leuchtvorrichtung und ein Verfahren für diese bekannt, wobei eine Vielzahl von LEDs, Widerständen und Leitungen zuerst zusammengeschweißt wird, weiter an einer vorgefertigten inneren Befestigungsbasis befestigt wird und schließlich zum elektrischen Anschließen an eine Hauptleitung in der Befestigungsbasis gebracht wird. Das o. g. biegsame Lichtquellenmodul wird gewöhnlich dadurch hergestellt, dass LED-Elemente im Sauterdurchmesser (englisch: sauter mean diameter, SMD)-Verfahren mit einem flexiblen Substrat verbunden werden. Diese Methode zur Montage und Befestigung hat jedoch den Nachteil, dass die Größe, die Abmessung, der Leuchtwinkel und die Perspektive der LEDs nur eingeschränkt berücksichtigt werden können, sodass eine ein- oder doppelseitig leuchtende, gleichmäßige flächige Lichtquelle nicht realisierbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch Verkapseln geformtes flexibles LED-Lichtquellenmodul zu schaffen, mit dem die beim Stand der Technik genannten Mängel behoben werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein flexibles LED-Lichtquellenmodul, umfassend: ein flexibles lichtdurchlässiges Substrat, das eine obere und eine untere Oberfläche aufweist; eine biegsame Antriebsleitung, die auf der oberen Oberfläche des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats angeordnet ist; mindestens eine LED, die auf der oberen Oberfläche des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats angeordnet und an die biegsame Antriebsleitung angeschlossen ist; und eine flexible lichtdurchlässige Deckplatte, die die LED und die biegsame Antriebsleitung abdeckt.
  • Das erfindungsgemäße flexible LED-Lichtquellenmodul weist folgende Vorteile auf:
    • 1. eine dünne Lichtquelle und ein Schaltkreis werden mittels des biegsamen oberen und unteren Substrats verkapselt und geformt, wodurch ein dünnes flexibles LED-Lichtquellenmodul realisiert wird, das aufgrund seiner biegsamen Eigenschaft bei Beleuchtungen verschiedener Art, Hintergrundbeleuchtungen oder weiteren passenden Gebieten angewendet werden kann; und
    • 2. es kann zusätzlich ein Streuungsmittel in das flexible lichtdurchlässige Substrat oder in die flexible lichtdurchlässige Deckplatte hinzugefügt werden und wahlweise kann zusätzlich eine Reflexionsschicht an der flexiblen lichtdurchlässigen Deckplatte angeordnet werden, um ein ein- oder doppelseitiges gleichmäßiges Leuchten zu ermöglichen.
  • Im Folgenden werden die eingesetzten technischen Inhalte, Maßnahmen und Funktionen der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls im Schnitt,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls im Schnitt,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls im Schnitt,
  • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls im Schnitt, und
  • 5 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen planaren Lampe.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls 100, das ein flexibles lichtdurchlässiges Substrat 1, eine biegsame Antriebsleitung 2, mindestens eine LED 3 und eine flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 umfasst.
  • Das flexible lichtdurchlässige Substrat 1 ist biegsam und aus lichtdurchlässigem Material, z. B. Polyethylen-Terephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) oder Polyimid (PI), hergestellt, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das flexible lichtdurchlässige Substrat 1 aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt und weist eine Dicke von vorzugsweise weniger als 1 mm auf.
  • Das flexible lichtdurchlässige Substrat 1 weist eine obere und eine untere Oberfläche auf. Die Antriebsleitung 2 wird dadurch geformt, dass ein biegsamer leitfähiger Werkstoff auf die obere Oberfläche 11 des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 gedruckt wird, wobei der biegsame leitfähige Werkstoff Silberpaste (Füllstoff) sein kann, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. So wird die Antriebsleitung 2 beim Biegen des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 nicht unterbrochen.
  • Die LED 3 ist auf der oberen Oberfläche 11 des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 angeordnet und an die Antriebsleitung 2 elektrisch angeschlossen. Bei der LED 3 handelt es sich um eine LED mit einem lichtdurchlässigen Substrat, z. B. einem Saphirstein- oder Sic-Substrat, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Des Weiteren ist die äußere Oberfläche der LED 3 von einer Fluoreszenzschicht 31 umhüllt, die eine Lichtquelle unterschiedlicher Farblichter bereitstellt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind drei LEDs 3 vorgesehen, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und die Anzahl der LEDs nach konkretem Bedarf variierbar ist. Die LEDs 3 sind beabstandet an der Antriebsleitung 2 angeordnet und mit ihrem Positiv- und Negativpol an die Antriebsleitung 2 angeschlossen, sodass sie elektrisch eingeschaltet werden. Alternativ sind in einer weiteren Ausführung mehrere metallische Unterlagen (nicht dargestellt) auf der oberen Oberfläche 11 des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 angeordnet, wobei die Anzahl der metallischen Unterlagen der Anzahl der LEDs entsprechen soll, wobei die LEDs 3 jeweils auf den metallischen Unterlagen angeordnet sind; alternativ sind am Rand des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 mehrere leitfähige Verbindungsunterlagen (nicht dargestellt) angeordnet, wobei die LEDs 3 über mehrere Lötdrähte (nicht dargestellt) mit ihrem Positiv- und Negativpol jeweils an die leitfähigen Verbindungsunterlagen angeschlossen werden und somit elektrisch eingeschaltet werden.
  • Die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 ist an der oberen Oberfläche 11 des flexiblen lichtdurchlässigen Substrate 1 angeordnet und deckt die LEDs 3 und die Antriebsleitung 2 ab; die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 ist aus hochlichtdurchlässigem Kunststoff hergestellt, z. B. wärmehärtendem oder thermoplastischem Kunststoff, der mindestens Epoxid, Polystyrol (PS), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylatharz, Silicon oder deren Kombinationen einschließt, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Material der flexiblen lichtdurchlässigen Deckplatte 4 nach Bedarf des Produkts variierbar.
  • Des Weiteren kann die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 ferner eine Vielzahl von gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilten Streupartikeln 5 umfassen, wobei die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 dadurch gefertigt werden kann, dass im Herstellungsprozess Partikel mit hohem Brechungsindex oder nicht-transparente Partikel mit hohem Reflexionsindex in ein hoch-lichtdurchlässiges Harz eingemischt werden, sodass das Licht verstreut ausgestrahlt wird, um die Gleichmäßigkeit der Lichtquelle zu vergrößern, wobei es bemerkenswerterweise am besten ist, wenn der Brechungsindex des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 und der Brechungsindex der flexiblen lichtdurchlässigen Deckplatte 4 möglichst beieinander liegen. Dadurch kann der interne Verlust des flexiblen LED-Lichtquellenmoduls gemäß diesem Ausführungsbeispiel verringert werden, um den Absaugwirkungsgrad des externen Lichts zu erhöhen.
  • So kann ein Teil des von den LEDs 3 ausgestrahlten Lichts L1 nach außen die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 durchdringen und einen austretenden Lichtstrahl L2 bilden; ein weiteres Teil des Lichts L1 bildet durch das metallische Reflektieren der Reflexionsschicht 7 ein reflektiertes Licht L3 und wird über das flexible lichtdurchlässige Substrat 1 nach außen ausgestrahlt. Somit wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein dünnes, flexibles LED-Lichtquellenmodul 100 realisiert, das doppelseitig gleichmäßig leuchten kann.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 2 zeigt eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls, wobei der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel darin besteht, dass beim flexiblen LED-Lichtquellenmodul 100a gemäß diesem Ausführungsbeispiel das ausgestrahlte Farblicht durch Einmischen von Fluoreszenzpulver 6 verschiedener Farben in die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4' geregelt wird. Mit anderen Worten enthält die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4' gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilte Streupartikel 5 und Fluoreszenzpulver 6; somit ist nicht mehr erforderlich, dass die äußere Oberfläche der LEDs 3 von einer Fluoreszenzschicht 31 umhüllt wird.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • 3 zeigt eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls, wobei der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel darin besteht, dass das flexible LED-Lichtquellenmodul 100b gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Reflexionsschicht 7 umfasst und die Streupartikel 7 im flexiblen lichtdurchlässigen Substrat 1 verteilt sind; mit anderen Worten enthält das flexible lichtdurchlässige Substrat 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilte Streupartikel 5.
  • Genauer gesagt handelt es sich bei der Reflexionsschicht 7 um eine Werkstoffschicht mit hohem Reflexionsindex, die durch Laminieren, Auftragen oder Spritzmetallisieren an der Außenseite der flexiblen lichtdurchlässigen Deckplatte 4 gebildet wird, wobei die Bildungsweise der Reflexionsschicht 7 in der vorliegenden Erfindung jedoch nicht eingeschränkt ist. So kann ein kleiner Teil des von den LEDs 3 ausgestrahlten Lichts L1 nach außen die flexible lichtdurchlässige Deckplatte 4 durchdringen und bildet so das austretende Licht L2, während das Meiste des Lichts L1 durch das metallische Reflektieren der Reflexionsschicht 7 das reflektierte Licht L3 bildet und über das flexible lichtdurchlässige Substrat 1 nach außen. ausgestrahlt wird. Somit wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein dünnes, flexibles LED-Lichtquellenmodul 100b realisiert, das einseitig gleichmäßig leuchten kann. Erwähnenswert ist, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der Lichtdurchdringung und -Reflexion durch Einstellen der Dicke der Reflexionsschicht 7 gesteuert werden kann.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • 4 zeigt eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen flexiblen LED-Lichtquellenmoduls, wobei der Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel darin besteht, dass beim flexiblen LED-Lichtquellenmodul 100c gemäß diesem Ausführungsbeispiel das ausgestrahlte Farblicht durch Einmischen von Fluoreszenzpulver 6 verschiedener Farben in das flexible lichtdurchlässige Substrat 1' geregelt wird. Mit anderen Worten enthält das flexible lichtdurchlässige Substrat 1' gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilte Streupartikel 5 und Fluoreszenzpulver 6; somit ist nicht mehr erforderlich, dass die äußere Oberfläche der LEDs 3 von einer Fluoreszenzschicht 31 umhüllt wird.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • 5 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen planaren Lampe, bei der ein aus Aluminium stranggepresster Rahmen 8 am äußersten Rand des flexiblen LED-Lichtquellenmoduls 100 angeordnet ist und einen Teil des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats 1 sowie einen Teil der flexiblen lichtdurchlässigen Deckplatte 4 umhüllt. Genauer gesagt umhüllt der aus Aluminium stranggepresste Rahmen 8 die nicht-optische Seite des flexiblen LED-Lichtquellenmoduls 100, um eine erfindungsgemäße doppelseitig gleichmäßig leuchtende planare Lampe zu bilden; zudem kann die planare Lampe ferner mindestens eine Lichtleiterplatte umfassen, die an der optischen Seite des flexiblen LED-Lichtquellenmoduls 100 angeordnet ist, um der planaren Lampe unterschiedliche optische Effekte zuzuweisen.
  • Im Vergleich zu den herkömmlichen biegsamen LED-Leuchtmodulen weist das erfindungsgemäße flexible LED-Lichtquellenmodul folgende Eigenschaften und Funktionen auf:
    • 1. eine dünne Lichtquelle und ein Schaltkreis werden mittels des biegsamen oberen und unteren Substrats verkapselt und geformt, wodurch ein dünnes flexibles LED-Lichtquellenmodul realisiert wird, das aufgrund seiner biegsamen Eigenschaft bei Beleuchtungen verschiedener Art, Hintergrundbeleuchtungen oder weiteren passenden Gebieten angewendet werden kann;
    • 2. es kann zusätzlich ein Streuungsmittel in das flexible lichtdurchlässige Substrat oder in die flexible lichtdurchlässige Deckplatte hinzugefügt werden und wahlweise kann zusätzlich eine Reflexionsschicht an der flexiblen lichtdurchlässigen Deckplatte angeordnet werden, um ein ein- oder doppelseitiges gleichmäßiges Leuchten zu ermöglichen; und
    • 3. das Verhältnis der Lichtdurchdringung und -Reflexion kann durch Einstellen der Dicke der Reflexionsschicht gesteuert werden, um eine breitere Anwendung des flexiblen LED-Lichtquellenmoduls zu ermöglichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 100a–c
    flexibles LED-Lichtquellenmodul
    1, 1'
    flexibles lichtdurchlässiges Substrat
    11
    obere Oberfläche
    2
    biegsame Antriebsleitung
    3
    LED
    31
    Fluoreszenzschicht
    4, 4'
    flexible lichtdurchlässige Deckplatte
    5
    Streupartikel
    6
    Fluoreszenzpulver
    7
    Reflexionsschicht
    8
    aus Aluminium stranggepresster Rahmen
    L1
    einfallendes Licht
    L2
    austretendes Licht
    L3
    reflektiertes Licht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • TW 316972 M [0003]
    • TW 558803 [0004]
    • TW 558804 [0004]

Claims (10)

  1. Flexibles LED-Lichtquellenmodul, umfassend: – ein flexibles lichtdurchlässiges Substrat (1), das eine obere Oberfläche (11) und eine untere Oberfläche aufweist; – eine biegsame Antriebsleitung (2), die auf der oberen Oberfläche (11) des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats (1) angeordnet ist; – mindestens eine LED (3), die auf der oberen Oberfläche (11) des flexiblen lichtdurchlässigen Substrats (1) angeordnet und an die biegsame Antriebsleitung (2) angeschlossen ist; und – eine flexible lichtdurchlässige Deckplatte (4), die die LED (3) und die biegsame Antriebsleitung (2) abdeckt.
  2. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible lichtdurchlässige Substrat (1) eine Vielzahl von gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilten Streupartikeln (5) enthält.
  3. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche der LEDs (3) von einer Fluoreszenzschicht (31) umhüllt wird.
  4. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible lichtdurchlässige Substrat (1) eine Vielzahl von gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilten Streupartikeln (5) und Fluoreszenzpulver (6) enthält.
  5. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible LED-Lichtquellenmodul (100b) ferner eine Reflexionsschicht (7) umfasst, die die flexible lichtdurchlässige Deckplatte (4) abdeckt.
  6. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible lichtdurchlässige Deckplatte (4) eine Vielzahl von gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilten Streupartikeln (5) enthält.
  7. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche der LEDs (3) von einer Fluoreszenzschicht (31) umhüllt wird.
  8. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible lichtdurchlässige Deckplatte (4) eine Vielzahl von gleichmäßig oder nicht gleichmäßig verteilten Streupartikeln (5) und Fluoreszenzpulver (6) enthält.
  9. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible lichtdurchlässige Substrat (1) aus Kunststoff hergestellt ist.
  10. LED-Lichtquellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible lichtdurchlässige Deckplatte (4) aus hochlichtdurchlässigem Kunststoff hergestellt ist.
DE102013109890.8A 2013-09-10 2013-09-10 Flexibles LED-Lichtquellenmodul Ceased DE102013109890A1 (de)

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