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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen Träger, an welchem angeordnet sind: mindestens eine Halbleiterlichtquelle und einen die die mindestens eine Halbleiterlichtquelle seitlich umlaufend umgebenden Damm, welcher Damm mindestens eine Strukturierung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen mindestens einer Halbleiterlichtquelle auf einen Träger und Aufbringen eines die mindestens eine Halbleiterlichtquelle seitlich umlaufend umgebenden Damms auf den Träger. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LED-Module und LED-Light Engines.
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Es ist ein Leuchtmodul der eingangs genannten Art bekannt, bei dem von dem Damm umgebene Halbleiterlichtquellen in Form von LED-Chips von mehreren lichtdurchlässigen Lagen von Vergussmasse bedeckt sind. Die Lagen mögen z.B. eine Leuchtstofflage mit jeweils mindestens einem wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff, eine Diffusorlage, oder eine als Linse dienende Lage aufweisen.
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Eine erste, die LED-Chips direkt bedeckende Lage mag z.B. eine Leuchtstofflage sein, welche das von den LED-Chips emittierte Primärlicht teilweise in Sekundärlicht größerer Wellenlänge umwandelt. Auf der Leuchtstofflage kann sich eine Diffusorlage zur Streuung des durch sie hindurchlaufenden Mischlichts aus Primärlicht und Sekundärlicht befinden. Die Leuchtstofflage reicht an der Innenseite des Damms bis zu einer stufigen Stoppkante, darüber beginnt die Diffusorlage. Die Stoppkante dient dazu, ein Hochkriechen des Materials der Leuchtstofflage an der Innenseite des Damms über die Stoppkante hinaus zu verhindern. An eine Maßhaltigkeit des Damms werden hohe Anforderungen gestellt, da z.B. eine Höhe der Leuchtstofflage einen starken Einfluss auf die Lichtanteile von Primärlicht und Sekundärlicht ausübt.
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Es ist bekannt, den Damm als fertiges Spritzgussteil aus Silikon herzustellen. Nachteilig hierbei sind hohe Kosten aufgrund der hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit des Damms und der Kantenqualität (z.B. an einen minimalen Radius usw.) der umlaufenden Stoppkanten bzw. Stufen. So ist eine Auflösung bei der Formgebung mittels eines zugehörigen Werkzeugs eher gering. Außerdem muss bei sich ändernder Geometrie des Damms jedes Mal ein dafür passendes Spritzgusswerkzeug beschafft werden, was hohe Kosten verursacht.
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Alternativ ist es bekannt, den Damm mit den Lagen in Schichtbauweise aufzubauen. Dazu werden die Lagen zusammen mit jeweils zugehörigen Schichten des Damms in nacheinander folgenden Arbeitsschritten aufeinander gestapelt, also z.B. Dammschicht 1 mit Lage 1, dann Dammschicht 2 mit Lage 2 usw. Dadurch können sich insbesondere bei komplexeren Vergussvarianten (z.B. bei mehreren Vergusslagen) und/oder bei großen Flächen Probleme in Bezug auf eine Stabilität und eine Maßhaltigkeit des Vergusses ergeben. Zudem kann es zu einer Dejustage der Dammschichten zueinander und/oder zu Höhenschwankungen bei den einzelnen Dammschichten kommen. Außerdem mag Material oberer Schichten auf die darunter liegenden Vergussflächen verlaufen. Die mögliche Form des Damms hängt darüber hinaus stark von dessen Materialeigenschaften und einer Benetzung auf dem Substrat ab. Aufgrund des Herstellungsprozesses des Dammes sind keine scharfen Kanten realisierbar, welche ein definiertes Stoppen des Vergusses ermöglichen. Dies spielt vor allem bei kleineren lichtemittierenden Flächen eine Rolle.
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US 2006/0226759 A1 offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, umfassend ein lichtemittierendes Element zum Aussenden von Primärlicht und eine Wellenlängen-Umwandlungseinheit zum Absorbieren eines Teils des Primärlichts und Aussenden von Sekundärlicht, das eine Wellenlänge aufweist, die länger ist als die des Primärlichts, wobei die Wellenlängen-Umwandlungseinheit mehreren Arten von Leuchtstoffen mit unterschiedlichen Lichtabsorptionseigenschaften umfasst und wobei mindestens einer der Leuchtstoffe das Sekundärlicht mindestens eines anderen der Leuchtstoffe absorbieren kann.
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US 2007/0284563 A1 offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, die mindestens drei Leuchtdioden mit unterschiedlichen Emissions-Peakwellenlängen aufweist, um Primärlicht in eine blauen, grünen oder roten Wellenlängenbereich zu emittieren, und ein Wellenlängen-Umwandlungsmittel zum Umwandeln von Primärlicht in Sekundärlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die lichtemittierende Vorrichtung hat eine hohe Farbtemperatur von 2.000 bis 8.000 K oder 10.000 K und einem hohen Farbwiedergabeindex von 90 oder mehr und strahlt gelb-grünes Licht oder orangefarbenes Licht mit einem breiten Emissions-Wellenlängenbereich aus.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Damm mit einer Stoppkante bereitzustellen, welcher eine hohe Maßhaltigkeit aufweist und preiswert herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen Träger, an welchem angeordnet sind:
mindestens eine Halbleiterlichtquelle und ein die mindestens eine Halbleiterlichtquelle seitlich umlaufend umgebender Damm vorhanden sind, welcher Damm mindestens eine Strukturierung aufweist, wobei die mindestens eine Strukturierung durch Materialabtragung in den Damm eingebracht worden ist.
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Dies ergibt den Vorteil, dass der Damm (z.B. wie ein Halbzeug) zunächst ohne feine Strukturierung, aber dafür mit vergleichsweise geringen Kosten und mit hoher Maßhaltigkeit vorfertigbar ist, da er eine vergleichsweise einfache Grundform aufweist. Zudem ist der Damm in einem einzigen Arbeitsschritt herstellbar. Die Einbringung der Strukturierung(en) durch nachträgliche Materialabtragung des Damms kann mit einem vergleichsweise geringen Aufwand erreicht werden. Insbesondere ist eine Geometrieänderung der Innenseite des Damms so vergleichsweise einfach mit gleichem Werkzeug umsetzbar. Zudem können durch den nachträglichen Materialabtrag genauere Strukturen und/oder geringere Toleranzen erreicht werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Leuchtvorrichtung ein Modul oder eine „Light Engine“ ist.
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Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese 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 der mindestens einen Leuchtdiode 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 mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. 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 kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Der Träger mag beispielsweise ein plattenförmiger Träger sein, insbesondere ein kreisscheibenförmiger Träger. Der Träger mag insbesondere eine Leiterplatte sein.
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Der Damm mag auch als Ring bezeichnet werden. Der Damm oder Ring mag z.B. einen kreisförmigen, ovalen, eckigen, freiförmigen usw. Verlauf aufweisen.
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Der Damm mag insbesondere aus Kunststoff bestehen, beispielsweise aus Polymeren wie Silikon, Epoxy, PPT, PET usw., z.B. auch aus Polybutylenterephthalat (PBT) oder PBT-Blends, die z.B. unter dem Namen „Pocan“ von der Fa. Lanxess erhältlich sind. Die Ausgestaltung als Kunststoffdamm weist den Vorteil einer einfachen und preiswerten Herstellung, eines geringen Gewichts und einer hohen mechanischen und chemischen Beständigkeit auf.
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Das Aufbringen des Damms auf dem Träger kann beispielsweise in einem Schritt durch Dispensieren, Jetten, Drucken oder Vergießen („Molden“) erreicht werden. Auch mag der Damm beispielsweise ähnlich einem Halbzeug vorgefertigt werden, z.B. in einer Spritzgussanlage, und folgend an dem Träger befestigt werden, z.B. durch Aufkleben oder Anschweißen.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Materialabtragung eine Laserablation umfasst. Die mindestens eine Strukturierung kann also durch Laserbestrahlung des zunächst noch nicht behandelten Damms erzeugt werden. Die Laserablation weist den Vorteil auf, dass sie ohne weitere Präparation des Damms durchführbar ist, geringe Kosten verursacht und eine hohe Auflösung zeigt. So ist beispielsweise aufgrund der hohen Auflösung eine genaue und prozesssichere Einstellung eines lateralen Abstands, eines Aspektverhältnisses von Tiefe zu Breite sowie einer geringe Kantenrundheit der Strukturierung erreichbar, z.B. einer Stoppkante.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Materialabtragung eine mechanische Materialabtragung umfasst, insbesondere durch Mikrobearbeitung, z.B. durch eine Mikrospanung oder eine Mikrofräsung. Die mechanische Materialabtragung weist den Vorteil auf, dass sie an nahezu jedem Material durchgeführt werden kann und z.B. nicht von dessen optischen Eigenschaften abhängt.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Materialabtragung eine chemische Materialabtragung umfasst. Sie mag z.B. mit lithografischen Methoden durchgeführt werden.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Strukturierung mindestens eine umlaufende Stoppkante aufweist, welche sich zumindest an einer der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zugewandten Innenseite des Damms befindet. Dadurch lässt sich eine Höhe einer Lage aus Vergussmaterial innerhalb des Damms bzw. in einem von dem Damm umschlossenen Bereich genau einstellen. Ein Hochkriechen von Vergussmaterial an dem Damm wird vermieden. Durch die nachträgliche Materialabtragung, insbesondere Laserbearbeitung, lassen sich insbesondere eine Höhe oder Tiefe, eine Breite und/oder eine Steigung der Stoppkante variieren, z.B. durch eine Einstellung mindestens eines Laserparameters für einen oder verschiedene Lasertypen.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens eine umlaufende Stoppkante als eine Stufe ausgebildet ist. Eine Stufe mag besonders einfach ausgebildet werden.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mindestens eine umlaufende Stoppkante als ein Graben oder Nut ausgebildet ist, insbesondere als ein umlaufender Graben oder als eine Ringnut. Insbesondere mag dann ein oberer Rand einer inneren Wand des Grabens als die Stoppkante dienen. Ein Graben weist den Vorteil auf, dass er diejenige Lage, deren Material in den Graben eingebracht worden ist, dadurch besonders fest und sicher hält. Der Graben mag insbesondere als eine Ankerstruktur dienen, welche beispielsweise dazu dient, eine Befestigung zwischen dem Damm und einer in dem Graben eingefüllten Lage zu verstärken.
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Es ist eine alternative oder zusätzliche Weiterbildung, dass die mindestens eine Strukturierung (insbesondere ein Graben) als eine Ankerstruktur oder Befestigungsstruktur für ein weiteres, vorgefertigtes Bauteil ausgeformt ist, z.B. für einen Reflektor, eine Blende oder eine Linse. Die Strukturierung kann also insbesondere auch eine mechanische Funktion aufweisen. Dadurch kann eine Befestigung von weiteren Bauteilen an dem Damm (z.B. auch an dessen Oberseite und/oder an dessen Außenseite) auf einfache und preiswerte Weise erreicht werden.
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Es ist außerdem eine weitere Ausgestaltung, dass die Innenseite des Damms vor dessen Strukturierung senkrecht ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders flexible Formgestaltung der Innenseite. Insbesondere mag dabei ein Teil der Oberseite des noch nicht strukturierten Damms so weit abgetragen werden, dass daraus eine, insbesondere schräge, Innenwand entsteht.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Innenseite des Damms als eine sich in Richtung des Trägers verbreiternde Schräge ausgebildet ist. Dabei braucht weniger Material von dem Damms abgetragen zu werden als beispielsweise bei einer senkrechten Innenseite.
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Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass der Damm mit mindestens zwei Lagen aus lichtdurchlässigem Vergussmaterial verfüllt ist, wobei aufeinander folgende Lagen an der Innenseite des Damms an einer Stoppkante voneinander getrennt sind. Jedoch ist die Erfindung nicht auf zwei Stoppkanten und/oder zwei lichtdurchlässigen Lagen beschränkt, sondern mag auch drei, vier, fünf usw. Stoppkanten und/oder lichtdurchlässige Lagen aufweisen.
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Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass eine an eine Stoppkante angrenzende obere Lage sich bis in den Graben erstreckt. Die darunterliegende („untere“) Lage wird hingegen an der innenseitigen Wand des Grabens aufgehalten bzw. gestoppt.
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Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass sich mindestens eine Strukturierung, insbesondere mindestens eine Stoppkante, an einer Oberseite und/oder an einer Außenseite mindestens eines Damms befindet. Die obigen Ausführungen zur Strukturierung einer Innenseite des Damms gelten analog für eine Strukturierung an der Oberseite und/oder an der Außenseite.
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Insbesondere mag die Leuchtvorrichtung mindestens zwei ineinander gesetzte, z.B. konzentrisch zueinander angeordnete, Dämme aufweisen, die insbesondere an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Die Dämme weisen insbesondere einen unterschiedlichen Durchmesser auf. Dadurch können auf einfache Weise Halbleiterlichtquellen mit unterschiedlichen Lagen überdeckt werden, z.B. mit unterschiedlichen Leuchtstofflagen für unterschiedliche Halbleiterlichtquellen. Eine Außenseite eines inneren Rings mag dann z.B. zu einer Innenseite eines äußeren benachbarten Rings entsprechende Stoppkanten aufweisen, um zwischen diesen beiden Ringen eine Leuchtstoffschicht einzubringen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass ein innerer Ring eine geringere Höhe aufweist als ein dazu äußerer Ring, so dass mindestens eine gemeinsame lichtdurchlässige Lage über alle Halbleiterlichtquellen innerhalb des äußeren Rings aufbringbar ist, z.B. eine gemeinsame Streulage. Insbesondere mag ein innerer Ring eine geringere Höhe aufweisen als mindestens eine Stoppkante an einer Innenseite des dazu äußeren Rings, so dass die gemeinsame Lage an dieser Stoppkante aufhaltbar ist. Bei dieser Leuchtvorrichtung kann also Licht unterschiedlicher Farbe oder spektraler Zusammensetzung aus unterschiedlichen Bereichen, insbesondere Ringbereichen, abgestrahlt werden.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen mindestens einer Halbleiterlichtquelle auf einen Träger; Aufbringen eines die mindestens eine Halbleiterlichtquelle seitlich umlaufend umgebenden Damms auf den Träger; und Abtragen von Material des Damms an seiner der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zugewandten Innenseite.
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Das Verfahren kann analog zu der Leuchtvorrichtung ausgestaltet werden und weist die gleichen Vorteile auf.
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Die ersten beiden Aufbringungsschritte können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass durch das Abtragen des Materials des Damms mindestens eine Stoppkante eingebracht wird.
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Beispielsweise mag das Verfahren auch den folgenden Schritt aufweisen: Verfüllen des Damms mit mindestens zwei Lagen aus lichtdurchlässigem Vergussmaterial, wobei das Vergussmaterial in einen Graben der Stoppkante eingebracht wird. Dadurch wird eine besonders feste Verbindung erreicht.
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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.
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1 zeigt als Schnittdarstellungen in Seitenansicht Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt als Schnittdarstellungen in Seitenansicht Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt als Schnittdarstellungen in Seitenansicht Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
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4 zeigt als Schnittdarstellungen in Seitenansicht Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt fünf Verfahrensschritte S11 bis S15 eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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In einem ersten Verfahrensschritt S11 wird auf einer Oberseite 2 eines Trägers 3 ein Damm 4 noch in seiner Grundform aufgebracht, d.h. noch ohne eine Strukturierung. Dies hat den Vorteil, dass der Damm-Aufbringungs-Prozess nur einmal durchgeführt zu werden braucht. Das Aufbringen des Damms 4 kann beispielsweise in einem Schritt durch Dispensen, Jetten, Drucken oder Vergießen („Molden“) auf dem Träger 3 erreicht werden. Auch mag der Damm 4 beispielsweise ähnlich einem Halbzeug vorgefertigt werden, z.B. in einer Spritzgussanlage, und folgend an der Oberseite 2 befestigt werden, z.B. durch Aufkleben oder Anschweißen. Der Damm 4 weist hier im Querschnitt eine abgerundete „U“-Form auf, deren Innenseite 5 annähernd senkrecht ist. Der Damm 4 besteht vorzugsweise aus Silicon oder „Pocan“.
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Der Träger 3 mag beispielsweise eine Platte sein, z.B. in Form einer Kreisscheibe oder einer eckigen, insbesondere rechteckigen, insbesondere quadratischen Platte, und z.B. als Leiterplatte ausgebildet sein. An seiner Oberseite 2 sind in einem zentralen Bereich mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von LED-Chips 7 angeordnet. Der Damm 4 umgibt die LED-Chips 7 seitlich umlaufend. Die LED-Chips 7 strahlen hier rein beispielshaft blaues Primärlicht ab.
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In einem folgenden Schritt S12 wird Material des Damms 4 von oben mittels Laserablation A lokal abgetragen, hier: an der Innenseite 5 des Damms 4. Dadurch werden eine untere Stoppkante 8 und eine obere Stoppkante 9 erzeugt. Die Stoppkanten 8 und 9 sind zumindest ungefähr stufenförmig oder terrassenförmig ausgebildet, weisen also insbesondere zumindest ungefähr eine ebene, horizontale Oberseite auf.
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In einem folgenden Schritt S13 wird der Raum innerhalb des Damms 4 bis zu der unteren Stoppkante 8 aufgefüllt, z.B. mit einer Leuchtstoff-Vergussmasse, so dass eine untere Leuchtstofflage 11 erzeugt wird. Durch die untere Stoppkante 8 wird sichergestellt, dass das Material der Leuchtstofflage 11 nicht an der Innenseite 5 über die Stoppkante 8 des Damms hochkriecht.
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Die Leuchtstofflage 11 mag z.B. ein vergussfähiges, lichtdurchlässiges Matrixmaterial (z.B. transparentes Material wie transparentes Silikon) aufweisen, in welchem Leuchtstoff in Pulverform als Füllmaterial verteilt ist. Der Leuchtstoff mag z.B. das von den LED-Chips 7 abgestrahlte Primärlicht teilweise in gelbes Sekundärlicht umwandeln, so dass an der oberen Oberfläche der Leuchtstofflage 11 ein blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht entsteht. Aufgrund eine ggf. ungleichmäßigen Verteilung der Leuchtstoff-Pulverpartikel und eines unterschiedlich langen Wegs des Primärlichts durch die Leuchtstofflage 11 mag das blau-gelbe Mischlicht an der oberen Oberfläche der Leuchtstofflage 11 noch eine signifikante Variation in den Anteilen von Primärlicht und Sekundärlicht als auch in seiner lokalen Helligkeit aufweisen.
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Daher wird in einem folgenden Schritt S14 auf die Leuchtstofflage 11 eine Diffusorlage 12 aufgebracht, um das von der oberen Oberfläche der Leuchtstofflage 11 abgestrahlte und durch die Diffusorlage 12 hindurchlaufende Licht zu streuen und dadurch bezüglich seiner Farbe und/oder seiner Helligkeit zu homogenisieren.
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In einem folgenden Schritt S15 wird auf die Diffusorlage 12 noch eine transparente Schutzlage 13 aufgebracht, welche bis zum oberen Rand des Damms 4 reicht, und zwar dort bis zu einer durch die Laserablation erzeugten Kante 14. Diese Kante 14 mag ebenfalls als Stoppkante angesehen werden und dabei helfen, ein überfließen des Materials der Schutzlage 13 aus dem Damm 4 heraus zu vermeiden. Die Schutzlage 13 mag zusätzlich oder alternativ als optisches Durchlichtelement dienen, z.B. als eine Linse.
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Die nun grundsätzlich fertige Leuchtvorrichtung 1 kann zusätzlich z.B. mit einem Gehäuse usw. versehen werden.
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2 zeigt fünf Verfahrensschritte S21 bis S25 eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die fünf Verfahrensschritte S21 bis S25 ähneln den fünf Verfahrensschritte S11 bis S15.
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In Schritt 22 sind jedoch nun an der Innenseite 22 des Damms 23 drei Stoppkanten erzeugt worden, nämlich eine untere Stoppkante 24, eine mittlere Stoppkante 25 und eine obere Stoppkante 26. Die Leuchtstofflage 11 wird in Schritt S13 aufgebracht und reicht bis zu der unteren Stoppkante 24. Die Diffusorlage 12 wird in Schritt S13 aufgebracht und reicht bis zu der mittleren Stoppkante 25. Die Schutzlage 13 wird in Schritt S25 aufgebracht und reicht bis zu der oberen Stoppkante 26. Die Schutzlage 13 erreicht jedoch den oberen Rand des Damms 23 nicht mehr.
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Die Stoppkanten 24, 25, 26 sind nun als Gräben 27, 28 bzw. 29 oder Ringnuten ausgebildet. Genauer gesagt bildet ein oberer Rand einer inneren Wand des Grabens 27 bis 29 die jeweilige Stoppkante 24, 25 bzw. 26. Das Material der direkt oberhalb der unteren Stoppkante 24 angeordneten Diffusorlage 12 ist auch in den zugehörigen Graben 27 eingeflossen. Der Graben 27 dient dann als eine Ankerstruktur, welche dazu dient, eine Befestigung zwischen dem Damm 23 und der Diffusorlage 12 zu verstärken. Analog dient der Graben 28 als eine Ankerstruktur, welche dazu dient, eine Befestigung zwischen dem Damm 23 und der Schutzlage 13 zu verstärken.
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Der noch freie Graben 29 kann beispielsweise zur Befestigung noch einer weiteren Lage oder eines externen Bauteils verwendet werden.
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3 zeigt fünf Verfahrensschritte S31 bis S35 eines Verfahrens zum Herstellen einer dritten Leuchtvorrichtung 31 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Verfahrensschritte S31 bis S35 ähneln den fünf Verfahrensschritte S21 bis S25.
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Jedoch weist der Damm 32 nun eine Querschnittsform auf, welche rechteckig mit einer ebenen, horizontalen Oberseite 33 und innenseitig einer sich in Richtung des Trägers 3 verbreiternden Schräge 34 ausgebildet ist
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In Schritt S32 sind in dieser Schräge 34 nur zwei als umlaufende Gräben ausgebildete Stoppkanten erzeugt worden, nämlich eine untere Stoppkante 35 eines Grabens 36 und eine obere Stoppkante 37 eines Grabens 38.
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Das Material der direkt oberhalb der unteren Stoppkante 35 angeordneten Diffusorlage 12 ist auch in den zugehörigen Graben 36 eingeflossen, das Material der direkt oberhalb der oberen Stoppkante 37 angeordneten Schutzlage 13 ist auch in den zugehörigen Graben 38 eingeflossen. Die Schutzlage 13 reicht bis zur horizontalen Oberseite 33, wobei der Knick zwischen der Oberseite 33 und der Schräge 34 auch eine Stoppkante darstellen kann.
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4 zeigt als Schnittdarstellungen in Seitenansicht vier Verfahrensschritte S41 bis S44 eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung 41 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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In einem ersten Verfahrensschritt S41 werden auf einer Oberseite 2 eines Trägers 3 ein innerer Damm 42i und ein dazu beispielhaft konzentrisch angeordneter äußerer Damm 42o mit größerem Durchmesser noch in ihrer Grundform aufgebracht, d.h. noch ohne eine Strukturierung, z.B. ähnlich zu dem Damm 4 aus 1. Auch hier braucht der Damm-Aufbringungs-Prozess nur einmal durchgeführt zu werden. Das Aufbringen der Dämme 42i und 42o kann beispielsweise in einem Schritt durch Dispens(ier)en, Jetten, Drucken oder Vergießen („Molden“) auf dem Träger 3 erreicht werden. Die Dämme 42i und 42o bestehen vorzugsweise aus Silikon oder „Pocan“.
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An einer Oberseite 2 des Trägers 3 sind zwei verschiedene Arten von Halbleiterlichtquellen in Form von unterschiedlichen LED-Chips 7 angeordnet, nämlich in einem zentralen Bereich mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von ersten LED-Chips 7b, die Primärlicht einer ersten Farbe abstrahlen, z.B. blau. Der innere Damm 42i umgibt die ersten LED-Chips 7a seitlich umlaufend. Auf der Oberfläche 2 des Trägers 3 zwischen dem inneren Damm 42i und dem äußeren Damm 42o sind mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von zweiten LED-Chips 7b angeordnet, die Primärlicht einer zweiten Farbe abstrahlen, z.B. rot, grün oder bernsteinfarben. Der äußere Damm 42a ist höher als der innere Damm 42i.
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In einem folgenden Schritt S42 wird Material der Dämme 42i und 42o von oben mittels Laserablation A lokal abgetragen, und zwar an der Innenseite 43 des inneren Damms 42i, an einer Außenseite 44 des inneren Damms 42i und an einer Innenseite 45 des äußeren Damms 42o. Dadurch werden eine Stoppkante 46 an der Innenseite 43 des inneren Damms 42i, eine Stoppkante 47 an der Außenseite 44 des inneren Damms 42i und eine zu der Stoppkante 47 auf gleicher Höhe an der Innenseite 45 des äußeren Damms 42o angebrachte Stoppkante 48 erzeugt. Die Stoppkante 47 und die Stoppkante 48 befinden sich auf gleicher Höhe. Die Stoppkanten 46, 47 und 48 sind ungefähr stufenförmig oder terrassenförmig ausgebildet, weisen also insbesondere zumindest ungefähr eine ebene, horizontale Oberseite auf.
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Auch eingezeichnet ist die Möglichkeit, mindestens eine Stoppkante an der Außenseite des äußeren Damms 42o zu erzeugen.
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In einem folgenden Schritt S43 wird der Raum innerhalb des inneren Damms 42i bis zu der Stoppkante 46 aufgefüllt, z.B. mit einer Leuchtstoff-Vergussmasse, so dass eine Leuchtstofflage 49 erzeugt wird. Durch die Stoppkante 46 wird sichergestellt, dass das Material der Leuchtstofflage 49 nicht an der Innenseite 43 über die Stoppkante 46 des inneren Damms 42i hochkriecht. Vorher, gleichzeitig oder nachher wird der ringförmige Raum zwischen dem inneren Damm 42i und dem äußeren Damm 42o bis zu den Stoppkanten 47 und 48 aufgefüllt, z.B. mit einer Leuchtstoff-Vergussmasse, einer transparenten Masse oder einer streuenden Masse, so dass eine lichtdurchlässige Lage 50 erzeugt wird. Durch die Stoppkanten 47 und 48 wird sichergestellt, dass das Material der Lage 50 nicht an der Außenseite 44 des inneren Damms 42i und an der Innenseite 45 des äußeren Damms 42o über die Stoppkante 47 bzw. die Stoppkante 48 hochkriecht.
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Es wird in einem folgenden Schritt S44 auf die Leuchtstofflage 49 und auf die Lage 50 eine gemeinsame Diffusorlage 51 aufgebracht, um das von den oberen Oberflächen der Leuchtstofflage 49 und der Lage 50 abgestrahlte und durch die Diffusorlage 12 hindurchlaufende Licht zu streuen und dadurch bezüglich seiner Farbe und/oder seiner Helligkeit zu homogenisieren.
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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.
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So mögen bei Vorliegen mehrerer voneinander getrennter Bereiche, wie z.B. in 4 gezeigt, die Bereiche gleiche Halbleiterlichtquellen, insbesondere LED-Chips, aufweisen, die aber bereichsabhängig von unterschiedlichen Leuchtstofflagen belegt sind, z.B. mit einem blau-rot-konvertierenden Leuchtstoff.
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Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtvorrichtung
- 2
- Oberseite eines Trägers
- 3
- Träger
- 4
- Damm
- 5
- Innenseite des Damms
- 7
- LED-Chip
- 8
- untere Stoppkante
- 9
- obere Stoppkante
- 11
- Leuchtstofflage
- 12
- Diffusorlage
- 13
- Schutzlage
- 14
- Kante
- 21
- Leuchtvorrichtung
- 22
- Innenseite des Damms
- 23
- Damm
- 24
- untere Stoppkante
- 25
- mittlere Stoppkante
- 26
- obere Stoppkante
- 27
- Graben der unteren Stoppkante
- 28
- Graben der mittleren Stoppkante
- 29
- Graben der oberen Stoppkante
- 31
- Leuchtvorrichtung
- 32
- Damm
- 33
- Oberseite
- 34
- Schräge
- 35
- untere Stoppkante
- 36
- Graben der unteren Stoppkante
- 37
- obere Stoppkante
- 38
- Graben der oberen Stoppkante
- A
- Laserablation
- S12–S15
- Schritte zum Herstellen der Leuchtvorrichtung 1
- S21–S25
- Schritte zum Herstellen der Leuchtvorrichtung 21
- S31–S25
- Schritte zum Herstellen der Leuchtvorrichtung 31
- S41–S44
- Schritte zum Herstellen der Leuchtvorrichtung 41
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0226759 A1 [0006]
- US 2007/0284563 A1 [0007]
