DE102013220674A1 - lighting device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung. Die Leuchtvorrichtung weist ein reflektierendes Substrat mit einer Montageseite, und eine auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnete isolierende Schicht auf. Die isolierende Schicht weist eine Öffnung mit einer umlaufenden Seitenfläche auf. Die Leuchtvorrichtung weist eine umlaufende reflektierende Abdeckung im Bereich eines Rands der Öffnung der isolierenden Schicht auf, welche die umlaufende Seitenfläche der Öffnung abdeckt. Die Leuchtvorrichtung weist wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle auf, welche in einem von der reflektierenden Abdeckung umgebenen Bereich auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung.The invention relates to a lighting device. The lighting device comprises a reflective substrate having a mounting side, and an insulating layer disposed on the mounting side of the reflective substrate. The insulating layer has an opening with a circumferential side surface. The lighting device has a circumferential reflective cover in the region of an edge of the opening of the insulating layer, which covers the circumferential side surface of the opening. The lighting device has at least one semiconductor light source, which is arranged in an area surrounded by the reflective cover on the mounting side of the reflective substrate. The invention further relates to a method for producing a lighting device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, welche ein reflektierendes Substrat und wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung. The invention relates to a lighting device which has a reflective substrate and at least one semiconductor light source. The invention further relates to a method for producing a lighting device.
Eine Leuchtvorrichtung kann ein Substrat mit einer Montageseite und wenigstens eine auf der Montageseite angeordnete Halbleiter-Lichtquelle zum Abgeben einer Lichtstrahlung aufweisen. Die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle kann in Form eines Leuchtdiodenchips (LED, Light Emitting Diode) verwirklicht sein. A lighting device may comprise a substrate with a mounting side and at least one mounted on the mounting side semiconductor light source for emitting a light radiation. The at least one semiconductor light source can be realized in the form of a light-emitting diode chip (LED, light-emitting diode).
Ein oder mehrere Leuchtdiodenchips mit einem strahlungsdurchlässigen Chipsubstrat aus Saphir, bei welchen eine Lichtabgabe auch über das Saphirsubstrat erfolgen kann, können direkt auf einem hochreflektiven Substrat angeordnet werden, um eine effektive Strahlungsreflexion zu ermöglichen. Üblicherweise ist auf der Montageseite des reflektierenden Substrats zusätzlich eine isolierende Schicht angeordnet. Auf der isolierenden Schicht sind Leiterbahnen ausgebildet. Die isolierende Schicht sorgt für eine ausreichende elektrische Isolation zwischen der Leiterbahnebene und dem reflektierenden Substrat. Die isolierende Schicht weist eine Öffnung auf, wodurch ein Teil der Montageseite des reflektierenden Substrats freigestellt ist. In diesem Bereich ist der wenigstens eine lichtemittierende Halbleiterchip auf der Montageseite angeordnet. Die Öffnung der isolierenden Schicht kann ferner als Kavität zum Aufnehmen einer leuchtstoffgefüllten Vergussmasse dienen, so dass eine Konversion von Lichtstrahlung des wenigstens einen Halbleiterchips bewirkt werden kann. One or more light-emitting diode chips with a radiation-transmissive chip substrate made of sapphire, in which a light output can also take place via the sapphire substrate, can be arranged directly on a highly reflective substrate in order to enable effective radiation reflection. Usually, an insulating layer is additionally arranged on the mounting side of the reflective substrate. On the insulating layer tracks are formed. The insulating layer ensures sufficient electrical insulation between the conductor track plane and the reflective substrate. The insulating layer has an opening, whereby a part of the mounting side of the reflective substrate is released. In this area, the at least one light-emitting semiconductor chip is arranged on the mounting side. The opening of the insulating layer may also serve as a cavity for receiving a phosphor-filled potting compound, so that a conversion of light radiation of the at least one semiconductor chip can be effected.
Herkömmlicherweise ist die isolierende Schicht aus einem weißen dielektrischen Material ausgebildet. Als Dielektrikum kommt zumeist ein sogenanntes BT-Material (Bismaleimide-Triazine) zum Einsatz. Ein solches Material ist jedoch relativ teuer. Ein weiterer Nachteil ist eine relativ geringe Reflektivität. Im Betrieb der Leuchtvorrichtung kann es daher zu einer Absorption von Lichtstrahlung an einer innen liegenden Seitenfläche der Öffnung der isolierenden Schicht kommen. Dies ist mit Effizienzeinbußen verbunden. Conventionally, the insulating layer is formed of a white dielectric material. The dielectric used is usually a so-called BT material (bismaleimide triazines). However, such a material is relatively expensive. Another disadvantage is a relatively low reflectivity. During operation of the lighting device, it is therefore possible for absorption of light radiation to occur on an inner side surface of the opening of the insulating layer. This is associated with efficiency losses.
Im Rahmen der Herstellung wird die die Öffnung aufweisende isolierende Schicht mit Hilfe eines Klebstoffs auf das reflektierende Substrat auflaminiert. Bei diesem Prozess kann es passieren, dass ein Teil des Klebstoffs am Rand in die Öffnung hineinläuft und in diesem Bereich die Montageseite des reflektierenden Substrats bedeckt. Einflüsse wie eine Temperatur- und UV-Belastung können eine Vergilbung des hineingelaufenen Klebstoffs hervorrufen. Hierdurch kann es zu einer zusätzlichen Absorption von Lichtstrahlung kommen. Um zu vermeiden, dass Klebstoff in die Öffnung hineinläuft, kann ein „low-flow“-Klebstoff mit hoher Viskosität verwendet werden. Hierdurch lässt sich das Problem der Strahlungsabsorption nur zum Teil lösen. As part of the production, the insulating layer having the opening is laminated to the reflective substrate with the aid of an adhesive. In this process, it may happen that a part of the adhesive runs into the opening at the edge and in this area covers the mounting side of the reflective substrate. Influences such as temperature and UV exposure can cause yellowing of the adhesive that has run into it. This can lead to an additional absorption of light radiation. To avoid adhesive running into the opening, a high viscosity "low flow" adhesive can be used. This can only partially solve the problem of radiation absorption.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für eine verbesserte Leuchtvorrichtung anzugeben. The object of the present invention is to provide a solution for an improved lighting device.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is solved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Leuchtvorrichtung vorgeschlagen. Die Leuchtvorrichtung weist ein reflektierendes Substrat mit einer Montageseite, und eine auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnete isolierende Schicht auf. Die isolierende Schicht weist eine Öffnung mit einer umlaufenden Seitenfläche auf. Die Leuchtvorrichtung weist des Weiteren eine umlaufende reflektierende Abdeckung im Bereich eines Rands der Öffnung der isolierenden Schicht auf, welche die umlaufende Seitenfläche der Öffnung abdeckt. Die Leuchtvorrichtung weist ferner wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle auf, welche in einem von der reflektierenden Abdeckung umgebenen Bereich auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnet ist. According to one aspect of the invention, a lighting device is proposed. The lighting device comprises a reflective substrate having a mounting side, and an insulating layer disposed on the mounting side of the reflective substrate. The insulating layer has an opening with a circumferential side surface. The lighting device further comprises a circumferential reflective cover in the region of an edge of the opening of the insulating layer, which covers the circumferential side surface of the opening. The lighting device further comprises at least one semiconductor light source, which is arranged in an area surrounded by the reflective cover on the mounting side of the reflective substrate.
Bei der Leuchtvorrichtung kann eine Absorption von Lichtstrahlung an der innen liegenden Seitenfläche der Öffnung der isolierenden Schicht durch die in diesem Bereich ausgebildete reflektierende Abdeckung verhindert werden. Die reflektierende Abdeckung kann stattdessen eine effektive Strahlungsreflexion ermöglichen. Infolgedessen kann die Leuchtvorrichtung eine höhere Effizienz ausweisen als eine herkömmliche Leuchtvorrichtung. Möglich ist zum Beispiel eine Effizienzsteigerung bis zu 2,5%. In the lighting device, absorption of light radiation at the inner side surface of the opening of the insulating layer can be prevented by the reflective cover formed in this region. The reflective cover may instead allow for effective radiation reflection. As a result, the lighting device can exhibit higher efficiency than a conventional lighting device. For example, an increase in efficiency of up to 2.5% is possible.
Der Einsatz der reflektierenden Abdeckung zur Strahlungsreflexion bietet des Weiteren die Möglichkeit, die isolierende Schicht aus einem Material auszubilden, welches nicht mehr zwingend weiß ist oder eine gewisse Reflektivität besitzt. Das herkömmlicherweise verwendete BT-Material kann daher durch ein kostengünstigeres isolierendes Material bzw. Dielektrikum ersetzt werden. The use of the reflective cover for radiation reflection furthermore offers the possibility of forming the insulating layer from a material which is no longer necessarily white or has a certain reflectivity. The conventionally used BT material can therefore be replaced by a less expensive insulating material or dielectric.
Für die Leuchtvorrichtung können unterschiedliche Ausführungsformen in Betracht kommen, wie im Folgenden näher beschrieben wird. For the lighting device, different embodiments may be considered, as will be described in more detail below.
Die reflektierende Abdeckung kann elektrisch nicht leitfähig bzw. elektrisch isolierend sein. In einer möglichen Ausführungsform weist die reflektierende Abdeckung ein strahlungsdurchlässiges, elektrisch isolierendes Grundmaterial und darin eingebettete reflektierende Partikel auf. Hierdurch kann die Abdeckung hochreflektiv sein. Das Grundmaterial der Abdeckung kann ein temperatur- und/oder UV-stabiles Material sein, so dass eine Zersetzung und ein Vergilben mit einer hohen Zuverlässigkeit vermieden werden können. Ein Grundmaterial mit solchen Eigenschaften ist zum Beispiel Silikon. Bei den reflektierenden Partikeln kann es sich zum Beispiel um TiO2-Partikel handeln. The reflective cover may be electrically non-conductive or electrically insulating. In one possible embodiment, the reflective cover has a radiation-transmissive, electrically insulating base material and therein embedded reflective particles on. As a result, the cover can be highly reflective. The base material of the cover may be a temperature and / or UV-stable material, so that decomposition and yellowing with high reliability can be avoided. A base material with such properties is, for example, silicone. The reflective particles may be, for example, TiO 2 particles.
Das reflektierende Substrat kann in gezielter Weise zum Ermöglichen einer effektiven Strahlungsreflexion im Bereich der Montageseite ausgebildet sein. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das reflektierende Substrat eine Spiegelschicht und eine auf der Spiegelschicht angeordnete dielektrische Schicht zur Reflexionsverstärkung aufweist. Die dielektrische Schicht bildet die Montageseite des reflektierenden Substrats. Die Spiegelschicht kann zum Beispiel eine metallische Schicht, beispielsweise eine Silberschicht sein. Bei der dielektrischen Schicht kann es sich zum Beispiel um ein Schichtsystem aus Oxiden handeln. Die dielektrische Schicht kann gleichzeitig als Schutzschicht dienen, um eine Korrosion der Spiegelschicht zu verhindern. Neben diesen Schichten kann das reflektierende Substrat eine metallische Trägerschicht aufweisen. Die Trägerschicht kann zum Beispiel eine Aluminiumschicht sein. Die vorgenannten Schichten können in Form eines Schichtenstapels vorliegen. Anstelle der vorgenannten Materialien können auch andere Materialien zum Einsatz kommen. Es ist zum Beispiel möglich, dass die Spiegelschicht als hochreflektive Keramik, zum Beispiel aus Al2O3, ausgebildet ist. The reflective substrate may be designed in a targeted manner for enabling effective radiation reflection in the area of the mounting side. In this sense, according to a further embodiment, it is provided that the reflective substrate has a mirror layer and a reflection-enhancing dielectric layer arranged on the mirror layer. The dielectric layer forms the mounting side of the reflective substrate. The mirror layer may, for example, be a metallic layer, for example a silver layer. The dielectric layer may be, for example, a layer system of oxides. The dielectric layer can simultaneously serve as a protective layer to prevent corrosion of the mirror layer. In addition to these layers, the reflective substrate may have a metallic carrier layer. The carrier layer may be, for example, an aluminum layer. The aforementioned layers may be in the form of a layer stack. Instead of the aforementioned materials, other materials may be used. It is possible, for example, for the mirror layer to be in the form of highly reflective ceramic, for example of Al 2 O 3.
Die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle befindet sich innerhalb der Öffnung der isolierenden Schicht und ist von der reflektierenden Abdeckung umschlossen. Die reflektierende Abdeckung, welche beabstandet zu der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle vorliegen kann, weist eine geschlossene umlaufende Struktur auf. Die Form der reflektierenden Abdeckung kann sich nach der Form der Öffnung der isolierenden Schicht richten. The at least one semiconductor light source is located within the opening of the insulating layer and is enclosed by the reflective cover. The reflective cover, which may be spaced from the at least one semiconductor light source, has a closed circumferential structure. The shape of the reflective cover may depend on the shape of the opening of the insulating layer.
Es ist zum Beispiel möglich, dass die Öffnung der isolierenden Schicht in der Aufsicht eine kreisförmige Kontur aufweist. In dieser Ausgestaltung kann die umlaufende Seitenfläche der Öffnung eine gekrümmte und vollständig umlaufende Fläche sein. Die die Seitenfläche bedeckende reflektierende Abdeckung kann in dieser Ausgestaltung in der Aufsicht eine Kreisringform besitzen. For example, it is possible for the opening of the insulating layer to have a circular contour in plan view. In this embodiment, the circumferential side surface of the opening may be a curved and completely circumferential surface. The reflective cover covering the side surface may have a circular ring shape in plan view in this embodiment.
Alternativ kann die Öffnung der isolierenden Schicht in der Aufsicht auch eine andere Kontur, zum Beispiel eine vieleckige bzw. rechteckige Kontur, aufweisen. Auf diese Weise kann sich die umlaufende Seitenfläche aus mehreren bzw. vier aneinandergrenzenden Teilflächen (Seitenflanken) zusammensetzen. In dieser Ausgestaltung kann die die Seitenfläche bedeckende reflektierende Abdeckung in der Aufsicht eine einem Vieleck bzw. Rechteck entsprechende geschlossene Form bzw. Rahmenform, gegebenenfalls mit abgerundeten Ecken, aufweisen. Alternatively, the opening of the insulating layer in the plan view also have a different contour, for example a polygonal or rectangular contour. In this way, the circumferential side surface of several or four adjoining partial surfaces (side edges) composed. In this embodiment, the reflective cover covering the side surface can have, in plan view, a closed shape or frame shape corresponding to a polygon or rectangle, optionally with rounded corners.
Im Querschnitt kann die reflektierende Abdeckung eine höckerförmige Struktur aufweisen. Die Bedeckung bzw. Umhüllung des Rands der Öffnung der isolierenden Schicht durch die reflektierende Abdeckung kann nicht konform sein, so dass die reflektierende Abdeckung eine variable, nicht gleichmäßige Dicke aufweisen kann. In cross section, the reflective cover may have a hump-shaped structure. The covering of the edge of the opening of the insulating layer by the reflective cover may not be compliant, so that the reflective cover may have a variable, non-uniform thickness.
Die reflektierende Abdeckung kann innerhalb der Öffnung auf dem reflektierenden Substrat bzw. auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnet sein. Abhängig von der Herstellung der Leuchtvorrichtung kann in diesem Bereich auch ein Klebstoff vorhanden sein, welcher die Montageseite des reflektierenden Substrats bedeckt. Hierbei kann die reflektierende Abdeckung den Klebstoff bedecken, so dass eine Strahlungsabsorption an dem Klebstoff vermieden werden kann. The reflective cover may be disposed within the opening on the reflective substrate or on the mounting side of the reflective substrate. Depending on the production of the lighting device, an adhesive may also be present in this area, which covers the mounting side of the reflective substrate. In this case, the reflective cover can cover the adhesive, so that a radiation absorption on the adhesive can be avoided.
Die reflektierende Abdeckung kann auch außerhalb der Öffnung der isolierenden Schicht vorliegen. In einer solchen Ausgestaltung kann die reflektierende Abdeckung im Bereich des Rands der Öffnung auf einer der Montageseite abgewandten Seite der isolierenden Schicht angeordnet sein. Hierdurch kann eine Strahlungsabsorption an der isolierenden Schicht mit einer hohen Zuverlässigkeit vermieden werden. The reflective cover may also be present outside the opening of the insulating layer. In such an embodiment, the reflective cover may be arranged in the region of the edge of the opening on a side of the insulating layer facing away from the mounting side. As a result, radiation absorption on the insulating layer can be avoided with high reliability.
In einer weiteren Ausführungsform überragen die isolierende Schicht und die reflektierende Abdeckung die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle. Diese Ausgestaltung, welche ein in der Herstellung der Leuchtvorrichtung durchgeführtes Vergießen bzw. Verfüllen im Bereich der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle ermöglicht, kann im Hinblick auf die im Folgenden beschriebene Ausführungsform in Betracht kommen. In a further embodiment, the insulating layer and the reflective cover project beyond the at least one semiconductor light source. This refinement, which makes it possible to cast or fill in the region of the at least one semiconductor light source in the production of the lighting device, may be considered with regard to the embodiment described below.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung eine Vergussmasse auf, von welcher die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle umhüllt ist. Die Vergussmasse kann zumindest an die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle, an die Montageseite des reflektierenden Substrats und an die reflektierende Abdeckung angrenzen. Die Vergussmasse, welche die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle und die isolierende Schicht überragen kann, kann eine leuchtstoffgefüllte Vergussmasse sein. Mit der leuchtstoffgefüllten Vergussmasse kann eine Konversion von Lichtstrahlung der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle bewirkt werden. In a further embodiment, the lighting device has a potting compound, from which the at least one semiconductor light source is enveloped. The potting compound may adjoin at least the at least one semiconductor light source, the mounting side of the reflective substrate, and the reflective cover. The potting compound, which may project beyond the at least one semiconductor light source and the insulating layer, may be a phosphor-filled potting compound. With the phosphor-filled potting compound, a conversion of light radiation of the at least one semiconductor light source can be effected.
Bei der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle kann es sich um einen Leuchtdiodenchip handeln. Der Leuchtdiodenchip kann ein Volumenemitter sein und ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat, zum Beispiel aus Saphir, aufweisen. Das strahlungsdurchlässige Chipsubstrat kann eine Rückseite des Leuchtdiodenchips bilden. Im Bereich der Vorderseite kann der Leuchtdiodenchip eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung und zwei Vorderseitenkontakte aufweisen. Der Leuchtdiodenchip kann mit dem strahlungsdurchlässigen Chipsubstrat auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnet sein. Eine Lichtabgabe kann nicht nur über die Vorderseite, sondern auch über andere Seiten bzw. über das strahlungsdurchlässige Chipsubstrat erfolgen. The at least one semiconductor light source may be a light-emitting diode chip. The light-emitting diode chip can be a volume emitter and have a radiation-transmissive chip substrate, for example of sapphire. The radiation-transmissive chip substrate can form a rear side of the light-emitting diode chip. In the region of the front side, the light-emitting diode chip may have a semiconductor layer sequence with an active zone for generating radiation and two front side contacts. The light-emitting diode chip can be arranged with the radiation-transmissive chip substrate on the mounting side of the reflective substrate. A light emission can be done not only on the front side, but also on other sides or on the radiation-permeable chip substrate.
Im Betrieb der Leuchtvorrichtung kann die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle eine primäre Lichtstrahlung emittieren. Bei einer Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung mit einer leuchtstoffgefüllten Vergussmasse kann die primäre Lichtstrahlung der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle wenigstens teilweise in eine oder mehrere sekundäre Lichtstrahlungen konvertiert werden. Auf diese Weise kann eine Mischstrahlung erzeugt werden. Beispielsweise kann die primäre Lichtstrahlung eine blaue Lichtstrahlung sein, welche mit Hilfe der leuchtstoffgefüllten Vergussmasse in eine oder mehrere Lichtstrahlungen im grünen bis roten Spektralbereich konvertiert wird, um eine weiße Mischstrahlung zu erzeugen. Die Mischstrahlung kann über die Vergussmasse abgegeben werden. During operation of the lighting device, the at least one semiconductor light source can emit primary light radiation. In one embodiment of the lighting device with a phosphor-filled potting compound, the primary light radiation of the at least one semiconductor light source can be at least partially converted into one or more secondary light radiations. In this way, a mixed radiation can be generated. For example, the primary light radiation can be a blue light radiation, which is converted with the aid of the phosphor-filled potting compound into one or more light radiations in the green to red spectral range in order to produce a white mixed radiation. The mixed radiation can be delivered via the potting compound.
Bei der Leuchtvorrichtung kann ein Strahlungsanteil, welcher in Richtung der Montageseite des reflektierenden Substrats abgestrahlt wird, an dem reflektierenden Substrat reflektiert werden. Ein in Richtung der isolierenden Schicht bzw. in Richtung der Seitenfläche der Öffnung der isolierenden Schicht abgestrahlter Strahlungsanteil kann an der reflektierenden Abdeckung reflektiert werden. Hieraus resultiert die hohe Effizienz der Leuchtvorrichtung. Bei einer Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung mit einer leuchtstoffgefüllten Vergussmasse können jeweils primäre, gestreute und konvertierte Strahlungsanteile reflektiert werden. In the lighting device, a radiation component, which is emitted in the direction of the mounting side of the reflective substrate, may be reflected on the reflective substrate. A radiation component emitted in the direction of the insulating layer or in the direction of the side surface of the opening of the insulating layer can be reflected on the reflective cover. This results in the high efficiency of the lighting device. In one embodiment of the lighting device with a phosphor-filled potting compound each primary, scattered and converted radiation components can be reflected.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung einen auf der isolierenden Schicht angeordneten Rahmen auf. Der Rahmen kann die reflektierende Abdeckung umgeben. Des Weiteren kann der Rahmen zu der reflektierenden Abdeckung beabstandet sein. Die oben erwähnte Vergussmasse ist in einem von dem Rahmen umschlossenen Bereich angeordnet. Der Rahmen kann als Damm dienen, und eine seitliche Begrenzung bei einem in der Herstellung der Leuchtvorrichtung durchgeführten Verfüllen mit der Vergussmasse zur Verfügung stellen. In a further embodiment, the lighting device has a frame arranged on the insulating layer. The frame may surround the reflective cover. Furthermore, the frame may be spaced from the reflective cover. The above-mentioned potting compound is disposed in an area enclosed by the frame. The frame can serve as a dam, and provide a lateral boundary at a performed in the manufacture of the lighting fixtures with the potting compound.
Der Rahmen kann dasselbe Material bzw. dieselbe Materialzusammensetzung wie die reflektierende Abdeckung aufweisen. Auf diese Weise kann Lichtstrahlung mit einer hohen Effektivität an dem Rahmen reflektiert werden. The frame may have the same material or material composition as the reflective cover. In this way, light radiation with high efficiency can be reflected on the frame.
Es ist auch möglich, die reflektierende Abdeckung selbst als Damm zum Bereitstellen einer seitlichen Begrenzung bei einem in der Herstellung der Leuchtvorrichtung durchgeführten Verfüllen mit der Vergussmasse einzusetzen, so dass die Verwendung eines zusätzlichen Rahmens entfallen kann. In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die reflektierende Abdeckung eine Ausnehmung umschließt, innerhalb derer die Vergussmasse angeordnet ist. It is also possible to use the reflective cover itself as a dam for providing a lateral boundary in a filling carried out in the manufacture of the lighting device with the potting compound, so that the use of an additional frame can be omitted. In this sense, it is provided according to a further embodiment that the reflective cover encloses a recess, within which the potting compound is arranged.
Wie oben angegeben wurde, ermöglicht die reflektierende Abdeckung eine Ausgestaltung der isolierenden Schicht aus einem kostengünstigen Material. Es kann zum Beispiel in Betracht kommen, die isolierende Schicht aus einem kostengünstigen und im Leiterplattenbereich eingesetzten isolierenden Basismaterial, auch als Prepreg-Material bezeichnet, auszubilden. Das Prepreg-Material kann ein Trägermaterial, zum Beispiel in Form eines Gewebes, und ein Harzmaterial aufweisen. Mögliche Trägermaterialien sind zum Beispiel Papier und/oder Glasfasergewebe. Mögliche Harzmaterialien sind zum Beispiel Epoxidharz oder Phenolharz. Bei dem Prepreg-Material kann es sich zum Beispiel um ein FR4-, FR2- oder CEM-Material handeln. As stated above, the reflective cover enables a configuration of the insulating layer of a low-cost material. It may, for example, be considered to form the insulating layer from a cost-effective insulating base material used in the printed circuit board area, also referred to as prepreg material. The prepreg material may comprise a carrier material, for example in the form of a fabric, and a resin material. Possible carrier materials are, for example, paper and / or glass fiber fabric. Possible resin materials are, for example, epoxy resin or phenolic resin. The prepreg material may be, for example, an FR4, FR2 or CEM material.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung auf der isolierenden Schicht angeordnete Leiterbahnen auf. Über die Leiterbahnen kann die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle mit elektrischer Energie versorgt werden. Eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen und der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle kann über Bonddrähte verwirklicht sein. Bei einer möglichen Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung mit mehreren Halbleiter-Lichtquellen können diese ebenfalls über Bonddrähte elektrisch miteinander verbunden sein. Der oben erwähnte Rahmen und/oder die reflektierende Abdeckung können bereichsweise auch auf den Leiterbahnen angeordnet sein. In a further embodiment, the lighting device has conductor tracks arranged on the insulating layer. About the conductor tracks, the at least one semiconductor light source can be supplied with electrical energy. An electrical connection between the conductor tracks and the at least one semiconductor light source can be realized via bonding wires. In a possible embodiment of the lighting device with a plurality of semiconductor light sources, these can also be electrically connected to one another via bonding wires. The above-mentioned frame and / or the reflective cover may also be arranged in regions on the conductor tracks.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung vorgeschlagen. Die Leuchtvorrichtung weist den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau entsprechend einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen auf. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines reflektierenden Substrats mit einer Montageseite und ein Anordnen einer isolierenden Schicht auf der Montageseite des reflektierenden Substrats. Die isolierende Schicht weist eine Öffnung mit einer umlaufenden Seitenfläche auf. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden einer umlaufenden reflektierenden Abdeckung im Bereich eines Rands der Öffnung der isolierenden Schicht, welche die umlaufende Seitenfläche der Öffnung abdeckt. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Anordnen wenigstens einer Halbleiter-Lichtquelle auf der Montageseite des reflektierenden Substrats. According to a further aspect of the invention, a method for producing a lighting device is proposed. The lighting device has the structure described above or a structure according to one or more of the above-mentioned embodiments. The method includes providing a reflective substrate with a mounting side and disposing an insulating layer on the mounting side of the reflective substrate. The insulating layer has an opening with a circumferential side surface. The method further comprises forming a circumferential one reflective cover in the region of an edge of the opening of the insulating layer, which covers the circumferential side surface of the opening. The method further comprises arranging at least one semiconductor light source on the mounting side of the reflective substrate.
Die auf diese Weise ausgebildete Leuchtvorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Effizienz aus. Im Betrieb der Leuchtvorrichtung kann Lichtstrahlung mit einer hohen Effektivität an der Montageseite des reflektierenden Substrats und an der reflektierenden Randabdeckung reflektiert werden. Des Weiteren kann die isolierende Schicht aus einem kostengünstigen Material bzw. einer kostengünstigen Materialzusammensetzung ausgebildet sein. The lighting device formed in this way is characterized by a high efficiency. During operation of the lighting device, light radiation can be reflected with high efficiency on the mounting side of the reflective substrate and on the reflective edge cover. Furthermore, the insulating layer may be formed from a low-cost material or a low-cost material composition.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung das Durchführen eines Dosierverfahrens. Hierbei kann ein die Abdeckung bildendes Material mit einer hohen Genauigkeit im Bereich des Rands der Öffnung aufgebracht werden. Bei dem Dosierverfahren kann zum Beispiel ein Nadeldosierer zum Einsatz kommen. In one possible embodiment of the method, forming the reflective cover comprises performing a dosing process. In this case, a material forming the cover can be applied with high accuracy in the region of the edge of the opening. In the metering process, for example, a needle dispenser can be used.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung das Durchführen eines Druckverfahrens. Hierdurch kann die Abdeckung ebenfalls mit einer hohen Genauigkeit im Bereich des Rands der Öffnung ausgebildet werden. Das Druckverfahren kann zum Beispiel mit Hilfe einer geeigneten Druckvorrichtung durchgeführt werden, welche Tröpfchen eines die Abdeckung bildenden Materials ausstößt (Jetting). Möglich ist es auch, das Drucken unter Verwendung einer geeigneten Druckform durchzuführen. Hierbei kann eine Schablonendruckform oder eine Siebdruckform verwendet werden. In another embodiment, forming the reflective cover includes performing a printing process. As a result, the cover can also be formed with high accuracy in the region of the edge of the opening. The printing process may be carried out, for example, by means of a suitable printing device which ejects droplets of a material forming the cover (jetting). It is also possible to perform printing using a suitable printing form. Here, a stencil printing form or a screen printing form can be used.
Neben den oben genannten Schritten kann das Verfahren weitere Schritte umfassen. Hierunter fällt zum Beispiel ein Ausbilden einer die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle umhüllenden Vergussmasse. Zuvor kann ein die reflektierende Abdeckung umschließender Rahmen auf der isolierenden Schicht ausgebildet werden, welcher als seitliche Begrenzung für ein Verfüllen mit der Vergussmasse dienen kann. Es ist möglich, die reflektierende Abdeckung und den Rahmen in einem gemeinsamen Verfahren (zum Beispiel Dosieren oder Drucken), oder auch nacheinander auszubilden. Alternativ kann das Ausbilden des Rahmens entfallen, und kann die reflektierende Abdeckung selbst zum Bereitstellen einer seitlichen Begrenzung eingesetzt werden. In addition to the above steps, the method may include further steps. This includes, for example, forming a potting compound surrounding the at least one semiconductor light source. Previously, a frame enclosing the reflective cover can be formed on the insulating layer, which can serve as a lateral boundary for filling with the potting compound. It is possible to form the reflective cover and the frame in a common process (for example, dosing or printing), or also in succession. Alternatively, the formation of the frame may be omitted, and the reflective cover itself may be used to provide a lateral boundary.
Die isolierende Schicht kann mit Leiterbahnen auf einer Seite der isolierenden Schicht bereitgestellt werden. In dieser Hinsicht ist ein weiterer möglicher Schritt des Verfahrens ein Drahtbondprozess, in welchem die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle an die Leiterbahnen angeschlossen wird. Bei mehreren Halbleiter-Lichtquellen können diese ebenfalls in dem Drahtbondprozess untereinander elektrisch verbunden werden. The insulating layer may be provided with traces on one side of the insulating layer. In this regard, another possible step of the method is a wire bonding process in which the at least one semiconductor light source is connected to the traces. In the case of a plurality of semiconductor light sources, these can likewise be electrically connected to one another in the wire bonding process.
Das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung kann zum Beispiel vor dem Anordnen der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle auf der Montageseite des reflektierenden Substrats durchgeführt werden. Das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung kann auch danach und vor dem Drahtbondprozess, oder nach dem Drahtbondprozess erfolgen. The formation of the reflective cover may be performed, for example, prior to arranging the at least one semiconductor light source on the mounting side of the reflective substrate. The formation of the reflective cover can also take place after and before the wire bonding process or after the wire bonding process.
Die Schritte des Verfahrens können in einer geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden. In Betracht kommt zum Beispiel der im Folgenden beschriebene Verfahrensablauf. The steps of the method may be performed in a suitable order. Considered, for example, the procedure described below.
Die isolierende Schicht kann mit der Öffnung und mit Leiterbahnen auf einer Seite der isolierenden Schicht bereitgestellt werden, und in einem Laminierungsprozess auf dem reflektierenden Substrat angeordnet werden. Nach dem Laminierungsprozess kann die reflektierende Abdeckung im Bereich des Rands der Öffnung der isolierenden Schicht ausgebildet werden. Hieran anschließend kann die wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnet, und in einem nachfolgenden Drahtbondprozess an die Leiterbahnen angeschlossen werden. Bei mehreren Halbleiter-Lichtquellen können diese in dem Drahtbondprozess untereinander elektrisch verbunden werden. Im Anschluss hieran kann das Ausbilden der Vergussmasse erfolgen. Hierfür kann zuvor der Rahmen auf der isolierenden Schicht erzeugt werden. The insulating layer may be provided with the opening and conductive traces on one side of the insulating layer, and disposed on the reflective substrate in a lamination process. After the lamination process, the reflective cover may be formed in the region of the edge of the opening of the insulating layer. Following this, the at least one semiconductor light source can be arranged on the mounting side of the reflective substrate, and connected to the conductor tracks in a subsequent wire bonding process. In the case of a plurality of semiconductor light sources, these can be electrically connected to one another in the wire bonding process. Following this, the formation of the potting compound can take place. For this purpose, the frame can first be produced on the insulating layer.
In einem alternativen Verfahrensablauf kann das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung nach dem Anordnen der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle auf der Montageseite des reflektierenden Substrats und vor dem Durchführen des Drahtbondprozesses durchgeführt werden. In einem weiteren möglichen Verfahrensablauf kann das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung nach dem Anordnen der wenigstens einen Halbleiter-Lichtquelle auf der Montageseite des reflektierenden Substrats und nach dem Durchführen des Drahtbondprozesses durchgeführt werden. Diese Variante kann zum Beispiel in Betracht kommen, wenn die reflektierende Abdeckung gleichzeitig als Damm zum Bereitstellen einer seitlichen Begrenzung für das Verfüllen mit der Vergussmasse dient. In an alternative methodology, the formation of the reflective cover may be performed after arranging the at least one semiconductor light source on the mounting side of the reflective substrate and before performing the wire bonding process. In another possible process flow, the formation of the reflective cover may be performed after arranging the at least one semiconductor light source on the mounting side of the reflective substrate and after performing the wire bonding process. This variant can be considered, for example, if the reflective cover serves at the same time as a dam to provide a lateral boundary for filling with the potting compound.
Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens besteht des Weiteren die Möglichkeit, eine Vielzahl an Leuchtvorrichtungen in paralleler Weise zu fertigen. Hierbei kann eine isolierende Schicht mit mehreren Öffnungen für die einzelnen Leuchtvorrichtungen bereitgestellt und auf dem reflektierenden Substrat angeordnet werden. Hieran können sich weitere Fertigungsschritte anschließen, um einen zusammenhängenden Verbund aus mehreren Leuchtvorrichtungen zu erzeugen. Unter anderen kann jeweils im Bereich des Rands der einzelnen Öffnungen der isolierenden Schicht eine reflektierende Abdeckung ausgebildet werden, und kann innerhalb jeder Öffnung wenigstens eine Halbleiter-Lichtquelle auf der Montageseite des reflektierenden Substrats angeordnet werden. Nach einem Fertigstellen der Leuchtvorrichtungen kann der zusammenhängende Verbund in separate Leuchtvorrichtungen vereinzelt werden. Furthermore, with regard to the manufacturing method, it is possible to produce a plurality of lighting devices in a parallel manner. Here, an insulating layer with a plurality of openings for the individual lighting devices may be provided and on the reflective substrate to be ordered. This can be followed by further manufacturing steps to produce a coherent composite of several lighting devices. Among others, a reflective cover may be formed in each case in the region of the edge of the individual openings of the insulating layer, and inside each opening at least one semiconductor light source may be arranged on the mounting side of the reflective substrate. After completing the lighting devices, the coherent composite can be separated into separate lighting devices.
Es wird darauf hingewiesen, dass oben in Bezug auf die Leuchtvorrichtung genannte Merkmale und Details auch bei dem Herstellungsverfahren zur Anwendung kommen können. It should be noted that features and details mentioned above with respect to the lighting device can also be used in the manufacturing process.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen. The above-explained and / or reproduced in the dependent claims advantageous embodiments and refinements of the invention can - except for example in cases of clear dependencies or incompatible alternatives - individually or in any combination with each other are used.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the schematic drawings. Show it:
Auf der Grundlage der folgenden schematischen Figuren werden Ausführungsformen von Leuchtvorrichtungen
Das hochreflektive Substrat
Das reflektierende Substrat
Die Leuchtvorrichtung
Die isolierende Schicht
Ein weiterer Bestandteil der Leuchtvorrichtung
Im Querschnitt weist die den Randbereich der Öffnung
Die reflektierende Abdeckung
Die isolierende Schicht
Die Verwendung der reflektierenden Randabdeckung
In
Die Leuchtvorrichtung
Bei den lichtemittierenden Halbleiterchips
Die Halbleiterchips
Eine weitere Komponente der Leuchtvorrichtung
In einem von dem Rahmen
Bei der Vergussmasse
Im Betrieb der Leuchtvorrichtung
Das reflektierende Substrat
Im Folgenden wird ein mögliches Fertigungsverfahren zum Herstellen der Leuchtvorrichtung
Anschließend bzw. nach einem Erkalten der isolierenden Schicht
Dieser Vorteil trifft in gleicher Weise auf ein weiteres mögliches Verfahren zu, in welchem das Ausbilden der reflektierenden Abdeckung
Nachfolgend bzw. nach einem Aushärten der isolierenden Abdeckung
Im Anschluss hieran wird der Rahmen
Es ist möglich, mehrere der in
Die Leuchtvorrichtung
Bei der Leuchtvorrichtung
Im Folgenden wird ein mögliches Fertigungsverfahren zum Herstellen der Leuchtvorrichtung
Die Verwendung der reflektierenden Abdeckung
Die Messergebnisse
Die beiden anderen Messergebnisse
Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Beispielsweise kann die Spiegelschicht
In einer weiteren Abwandlung kann die isolierende Schicht
In einer weiteren möglichen Abwandlung kann eine Leuchtvorrichtung mit lediglich einem einzelnen Halbleiterchip
Des Weiteren wird auf die Möglichkeit hingewiesen, oben beschriebene Fertigungsprozesse gegebenenfalls in einer anderen Reihenfolge durchzuführen. In dieser Hinsicht ist es zum Beispiel denkbar, bei der Leuchtvorrichtung
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100, 101 100, 101
- Leuchtvorrichtung lighting device
- 110 110
- Substrat substratum
- 111 111
- Trägerschicht backing
- 112 112
- Spiegelschicht mirror layer
- 113 113
- Dielektrische Schicht Dielectric layer
- 115 115
- Montageseite mounting side
- 120 120
- Isolierende Schicht Insulating layer
- 121 121
- Öffnung opening
- 122 122
- Seitenfläche side surface
- 130 130
- Leiterbahn conductor path
- 140 140
- Reflektierende Abdeckung Reflective cover
- 142 142
- Grundmaterial base material
- 143 143
- Partikel particle
- 149 149
- Rahmen frame
- 150 150
- Halbleiterchip Semiconductor chip
- 155 155
- Bonddraht bonding wire
- 160 160
- Vergussmasse potting compound
- 181, 182 181, 182
- Messergebnis measurement result
- 191, 192 191, 192
- Messergebnis measurement result
- F F
- Relativer Lichtstrom Relative luminous flux
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310220674 DE102013220674A1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310220674 DE102013220674A1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | lighting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013220674A1 true DE102013220674A1 (en) | 2015-04-16 |
Family
ID=52737955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310220674 Withdrawn DE102013220674A1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | lighting device |
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Country | Link |
---|---|
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