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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens einen CoB-Bereich mit mindestens einem auf einer Leiterplatte aufgebrachten Halbleiterlichtquellen-Chip, wobei der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Chip mittels einer CoB-eigenen lichtdurchlässigen Vergussmasse bedeckt ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Leuchtmodule, insbesondere LED-Module.
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Unter einem CoB(„Chip-on-Board“)-Modul wird typischerweise eine Leiterplatte verstanden, welche an einem Bereich (CoB-Bereich) ihrer Vorderseite mit mindestens einem lichtemittierenden Halbleiterchip in Form eines LED-Chips bestückt ist. Als LED-Chips sind in diesem Sinne inbsbesondere ungehäuste LED-Chips anzusehen, d.h. ein Halbleiterelement ohne dieses umgebende Vergussmasse (typische Bespiele für gehäuste LEDs sind Radial-LEDs oder SMD-LEDs) Die LED-Chips sind häufig mit einer CoB-eigenen Vergussmasse abgedeckt, welche ein transparentes Grundmaterial mit Leuchtstoff als Füllstoff enthält. Durch den Leuchtstoff wird das von den LED-Chips emittierte Primärlicht zumindest teilweise in Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge umgewandelt. Der Leuchtstoff kann auch als Streumaterial dienen. Bei einem Betrieb des CoB-Moduls dient die vordere, freie Oberfläche der CoB-eigenen Vergussmasse als flächig abstrahlende CoB-Abstrahlflache („Lichtabstrahlfläche“). Wird das Primärlicht nur teilweise in Sekundärlicht umgewandelt, wird an der Lichtabstrahlfläche Mischlicht mit Anteilen aus Primärlicht und Sekundärlicht abgestrahlt. Das Mischlicht weist dabei einen Summenfarbort auf, dessen Position in einem Farbraum von den jeweiligen Anteilen der beitragenden Lichtfarben abhängt.
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Als Grund- oder Matrixmaterial der CoB-eigenen Vergussmasse ist transparentes Silikon bekannt. Die Materialeigenschaften des Silikons (oder eines anderen lichtdurchlässigen Matrixmaterials) zielen dabei insbesondere auf eine gute Verteilbarkeit des Leuchtstoffs als auch auf eine ausreichend hohe Fließfähigkeit, da eine Einhaltung einer gleichen Schichtdicke auf den Halbleiterlichtquellen-Chips zur Herstellung eines konstanten Summenfarborts des von der Lichtabstrahlfläche abgestrahlten Mischlichts gewünscht ist. Jedoch ist ein solches Matrixmaterial eher weich und damit wenig widerstandsfähig gegenüber einer mechanischen Beanspruchung. Dadurch kann es im Extremfall zu einer Durchdringung der CoB-eigenen Vergussmasse mit einem elektrisch leitenden Gegenstand kommen, welcher dann einen Halbleiterlichtquellen-Chip oder eine Leiterbahn berühren kann. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn die Leiterbahnen hohe Spannungen führen, z.B. bei einem Wechselstrombetrieb, insbesondere Netzbetrieb, der Halbleiterlichtquellen-Chips. Die CoB-eigene Vergussmasse bietet zudem einen häufig nicht ausreichenden Schutz gegen Umwelteinflüsse wie Schadgas, Salz, Feuchtigkeit, Staub, Fingerabdrücke usw.
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Zur Bereitstellung eines verbesserten Schutzes der CoB-Lichtabstrahlfläche ohne Beeinträchtigung der optischen Effizienz ist eine Abdeckung der Lichtabstrahlfläche durch eine transparente Glasplatte oder Kunststoffplatte aus z.B. Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA) bekannt. Jedoch ist diese Maßnahme vergleichsweise aufwändig. So müssen zur Befestigung der Platte Halterungselemente an der Leiterplatte vorgesehen werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich typischerweise ein oder mehrere Spalten zwischen der CoB-Lichtabstrahlfläche und der Platte bilden, welche durch Lichtreflexionen eine optische Effizienz mindern.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen verbesserten Schutz der CoB-Abstrahlflache ohne Beeinträchtigung der optischen Effizienz bereitzustellen.
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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 mindestens einen CoB-Bereich mit mindestens einem auf einer Leiterplatte aufgebrachten Halbleiterlichtquellen-Chip, wobei der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Chip mittels einer CoB-eigenen lichtdurchlässigen Vergussmasse bedeckt ist und die lichtdurchlässige Vergussmasse an ihrer Lichtabstrahlfläche von einem darauf vergossenen lichtdurchlässigen Abdeckmaterial abgedeckt ist.
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Als CoB-eigene Vergussmasse werden hierbei insbesondere Vergussmassen betrachtet, die speziell zum Verguss von CoB-Chips vorgesehen sind. Weiterhin kann dies eine Vergussmasse sein, die einen COB-Bereich abdeckt und räumlich abgegrenzt ist von einer weiteren Vergussmasse, die zur Abdeckung sonstiger elektronischer Bauteile vorgesehen ist.
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Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass die Lichtabstrahlfläche durch das lichtdurchlässige Abdeckmaterial geschützt ist. Dadurch werden sowohl die CoB-eigene lichtdurchlässige Vergussmasse, der davon bedeckte mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Chip als auch ggf. unter der Lichtabstrahlfläche befindliche weitere Funktionselemente wie elektrische und elektronische Bauelemente (z.B. ohmsche Widerstände) und/oder Leiterbahnen usw. geschützt. Dadurch, dass das lichtdurchlässige Abdeckmaterial ebenfalls vergussfähig ist, liegt es als weiterer Vorteil unmittelbar bzw. spaltfrei auf der Lichtabstrahlfläche der CoB-eigenen lichtdurchlässigen Vergussmasse auf, wodurch Reflexionsverluste unterdrückt und eine hohe optische Effizienz erreicht werden. Zudem werden dabei keine Halterungselemente o.ä. benötigt, so dass diese Art des Schutzes besonders einfach, kompakt und preiswert umsetzbar ist. Die Art des Vergießens ist grundsätzlich nicht beschränkt.
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Bevorzugterweise umfasst der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Chip mindestens einen LED-Chip. Bei Vorliegen mehrerer LED-Chips 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 dem mindestens einen LED-Chip abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere LED-Chips können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Der mindestens eine LED-Chip kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LED-Chips, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LED-Chips (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Chip z.B. mindestens einen Diodenlaser-Chip aufweisen.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass der CoB-Bereich seitlich von einem Damm umgeben ist, welcher über den CoB-Bereich vorsteht, wobei das Abdeckmaterial in den Damm eingefüllt ist. Durch den Damm wird eine umlaufende seitliche Begrenzung um den CoB-Bereich erreicht, welche insbesondere dazu dienen kann, das Abdeckmaterial darin zu halten (speziell während eines Vergussvorgangs) und ein seitliches Abfließen des Abdeckmaterials zu verhindern. Da der Damm vorderseitig über den CoB-Bereich vorsteht, also in anderen Worten höher aufragt als der CoB-Bereich, kann eine minimale Schichtdicke des Abdeckmaterials auf der Vorderseite des CoB-Bereichs sichergestellt werden. Der Damm ermöglicht ferner eine vorbestimmte Einstellung der Schichtdicke über die gesamte Fläche des CoB-eigenen Vergussmaterials. Der Damm kann auch als Seitenwand oder Begrenzungsring bezeichnet werden.
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Der Damm kann zur besonders genauen Einstellung der Füllhöhe des Abdeckmaterials innenseitig eine oder mehrere Einfüllhilfen aufweisen, z.B. umlaufende Kanten, Stufen oder nach Innen ragende Vorsprünge.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass der Damm auf der Leiterplatte aufgesetzt ist, auf welcher auch der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Chip aufliegt. Dadurch kann die Leiterplatte als Positionsreferenz verwendet werden, so dass sich die Schichthöhe des Abdeckmaterials über der CoB-eigenen lichtdurchlässigen Vergussmasse mit einfachen Mitteln genau einstellen lässt. Insbesondere in diesem Fall mag die Leuchtvorrichtung ein oder das CoB-Modul selbst sein.
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Allgemein mag die Leuchtvorrichtung ein CoB-Modul sein, bei dem nach Fertigstellung des CoB-Bereichs das Abdeckmaterial hinzugefügt wird. Dies kann z.B. ein Aufsetzen oder Befestigen des Damms auf bzw. an der Leiterplatte umfassen.
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Es ist eine alternative Weiterbildung, dass die Leuchtvorrichtung mindestens ein CoB-Modul aufweist. Dies mag insbesondere eine Leuchtvorrichtung umfassen, welche mindestens ein vorgefertigtes CoB-Modul aufweist. Das CoB-Modul mag dabei beispielsweise auf einer Unterlage der Leuchtvorrichtung angeordnet sein, z.B. mit der Rückseite seiner Leiterplatte an der Unterlage befestigt sein, z.B. daran verklebt sein. Der Damm mag dann insbesondere das gesamte CoB-Modul seitlich umfassen. Dies weist den Vorteil auf, dass nicht nur die Lichtabstrahlfläche des CoB-Moduls durch das Abdeckmaterial geschützt wird, sondern auch alle anderen freiliegenden Flächen des CoB-Moduls. So können beispielsweise außerhalb des CoB-Bereichs befindliche Bauteile (z.B. elektrische und/oder elektronische Bauelemente wie Treiberbausteine und/oder Leiterplatte) des CoB-Moduls mit dem Abdeckmaterial vergossen werden, was eine Berührsicherheit usw. weiter erhöht.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass sich die Brechungsindizes des Abdeckmaterials und der CoB-eigenen lichtdurchlässigen Vergussmasse gleichen. Dadurch werden Reflexionsverluste an der Grenzfläche zwischen Abdeckmaterial und Vergussmasse besonders klein gehalten. Dass sich die Brechungsindizes gleichen, mag insbesondere umfassen, dass der Werts des Brechungsindex des Abdeckmaterials um nicht mehr als 10% vom Wert des Brechungsindex der CoB-eigenen Vergussmasse abweicht, insbesondere um nicht mehr als 5%, insbesondere um nicht mehr als 2%, insbesondere um nicht mehr als 1%. Insbesondere mögen die beiden Brechungsindizes identisch oder praktisch identisch sein.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial eine größere Härte aufweist als die CoB-eigene lichtdurchlässige Vergussmasse. So kann ein besonders guter Schutz gegenüber einer mechanischen Beanspruchung des Abdeckmaterials erreicht werden. Das Abdeckmaterial kann so auch besonders dünn gehalten werden. Zudem tendieren härtere Materialien dazu, eine geringere Klebrigkeit aufzuweisen. Durch die größere Härte kann somit einer Verschmutzung einer freien lichtabstrahlenden Oberfläche der Leuchtvorrichtung vorgebeugt werden, insbesondere durch daran anhaftende Flusen und Staubteilchen. Ferner tendieren härtere Materialien dazu, eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischen Umwelteinflüssen aufzuweisen.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial (22) eine Härte nach Shore-A von mindestens 60, insbesondere von mindestens 70, aufweist.
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Die Härte nach Shore-A der CoB-eigenen lichtdurchlässigen Vergussmasse beträgt hingegen nicht mehr als 30, insbesondere nicht mehr als 20.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Damm den CoB-Bereich seitlich spaltbehaftet umgibt. So kann der Damm einfach um den CoB-Bereich herum angeordnet werden, z.B. auf eine Unterlage aufgesetzt werden, auf welcher auch der CoB-Bereich aufliegt. Der Spalt kann bei Einfüllen des Abdeckmaterials in den Damm in den Spalt einfließen und den Damm so seitlich gegen den CoB-Bereich fixieren.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung einen Deckel mit einer Lichtdurchlassöffnung aufweist, welche Lichtdurchlassöffnung sich vor der Lichtabstrahlfläche des CoB-Bereichs befindet und wobei ein Rand der Lichtdurchlassöffnung oberhalb einer dem Deckel zugewandten Vorderseite des Damms verläuft. Bei einer Draufsicht von oben in die Lichtdurchlassöffnung ragt der Damm also seitlich umlaufend in die Lichtdurchlassöffnung hinein und erstreckt sich auch seitlich umlaufend außerhalb der Lichtdurchlassöffnung. Eine senkrechte Projektion der Kontur der Lichtdurchlassöffnung verläuft in noch anderen Worten also auf dem Damm. Bei einem hohlzylinderförmigen Damm und einer kreisförmigen Lichtdurchlassöffnung befindet sich der Rand der Lichtdurchlassöffnung also oberhalb der kreisringförmigen Deckfläche des Damms. Dadurch kann nach Aufsetzen des Deckels beabstandet oder spaltbehaftet zu dem Damm (der Damm berührt also den Deckel nicht) einfach Dichtmaterial in den Spalt zwischen dem Deckel und dem Damm gegeben werden, wodurch dieser Spalt zuverlässig abgedichtet wird.
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Es ist eine zur Erreichung einer hohen Lichtausbeute und Effizienz bevorzugte Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial transparentes Material aufweist oder ist. Beispielsweise mag das Abdeckmaterial transparentes Silikon sein.
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Es ist eine zur Erhöhung einer Homogenität des abgestrahlten Lichts bevorzugte Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial transparentes Grund- oder Matrixmaterial aufweist, in welchem Streupartikel als Füllmaterial verteilt sind. Die Streupartikel können beispielsweise Weißpigmente, eingeschlossene Luftblasen oder kleine Hohlkugeln, z.B. aus Glas, sein. Die Streupartikel mögen insbesondere nicht wellenlängenumwandelnde Streupartikel sein, also nicht auch als Leuchtstoff dienen.
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Es ist eine zur Erhöhung einer Lebensdauer des Abdeckmaterials bevorzugte Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial hitze- und blaulichtstabiles Material aufweist oder ist.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial Silikon aufweist oder ist. Silikon ist preiswert, unschädlich, transparent erhältlich, vergussfähig sowie hitze- und blaulichtstabil. Das Abdeckmaterial mag also aus transparentem Silikon mit oder ohne Streupartikeln bestehen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Silikon selbsthaftendes Silikon ist. Dadurch brauchen die zu bedeckenden Oberflächen, insbesondere die Vergussmasse des CoB-Bereichs, nicht vorbehandelt zu werden, um eine gute Haftung des Silikons daran zu gewährleisten. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die CoB-eigene lichtdurchlässige Vergussmasse Silikon ist oder als Grundmaterial aufweist.
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Für den Fall, dass das Silikon nicht selbsthaftend ist oder das Abdeckmaterial kein silikonbasiertes Abdeckmaterial ist, wird es bevorzugt, dass die Lichtabstrahlfläche des CoB-Bereichs bzw. die CoB-eigene Vergussmasse plasmavorbehandelt wird oder ist. Beispielsweise können eine N2-Plasmabehandlung oder eine Plasmabeschichtung mit z.B. Hexadimethylsilan-Precursor im Falle von nichtselbsthaftenden Silikonen und eine O2-Plasmabehandlung im Falle von nicht silikonbasierten Abdeckmaterialien vorgenommen werden.
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Das Abdeckmaterial ist nicht auf Silikon beschränkt. So mag das Abdeckmaterial z.B. auch Polyacryl-Polyurethan-Copolymer, ABS und/oder PMMA sein oder aufweisen.
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Es ist eine für eine gute Haftung und einen geringen Materialmismatch bevorzugte Weiterbildung, dass das Abdeckmaterial und das CoB-eigene Vergussmaterial aus dem gleichen Grundmaterial oder Materialtyp bestehen, z.B. beide Silikon aufweisen. Dabei mag das Grundmaterial, z.B. Silikon, der beiden Materialien variiert sein, z.B. weiches Silikon für das CoB-eigene Vergussmaterial und härteres Silikon für das Abdeckmaterial sein.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial eine Schichtdicke zwischen einem und zehn Millimetern aufweist. Dies stellt einen bevorzugten Kompromiss zwischen einem geringen Materialvolumen, insbesondere einer geringen Schichtdicke, und einer ausreichenden Schutzwirkung dar.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Abdeckmaterial eine gekrümmte freie Oberfläche aufweist. Die freie Oberfläche mag beispielsweise eine konvex oder konkav ausgebildete Oberfläche sein. Durch die gekrümmte Oberfläche mag das Abdeckmaterial eine Linsenfunktion zur Strahlformung des durch das Abdeckmaterial hindurchlaufenden Lichts erhalten.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Damm eine Wandstärke zwischen einem und zehn Millimetern aufweist.
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Der Damm mag aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus weißem oder lichtdurchlässigem, z.B. transparentem, Kunststoff.
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Das Material des Damms ist bevorzugt preiswert, unschädlich, hitzestabil und/oder blaulichtstabil. Das Material des Damms mag beispielsweise Silikon oder Polyacryl-Polyurethan-Copolymer sein oder aufweisen.
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Es ist zur sicheren Befestigung oder Verbindung des Abdeckmaterials mit dem Damm bevorzugt, dass das Material des Damms und das Abdeckmaterial gleich oder ähnlich sind. Unter einem ähnlichen Material mag z.B. ein gleicher Material-Grundtyp (z.B. Silikon in variierter Ausführung, z.B. weich bzw. hart) oder z.B. ein gleiches Grundmaterial bei unterschiedlichem (einschließlich keinem) Füllstoff verstanden werden.
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Die Leuchtvorrichtung mag eine Lampe, eine Leuchte oder ein Modul („Leuchtmodul“) sein.
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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 Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
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2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung in Form eines Leuchtmoduls 11. Das Leuchtmodul 11 weist einen CoB-Bereich 12 mit einer plattenförmigen Leiterplatte 13 auf. An der der Vorderseite 16 der Leiterplatte 13 befinden sich mehrere Halbleiterlichtquellen-Chips in Form von LED-Chips 17. Eine solche Anordnung wird auch als „Chip-on-Board“- oder „CoB“-Anordnung bezeichnet. Das Leuchtmodul 11 kann auch als „CoB-Modul“ bezeichnet werden. Die Leiterplatte 13 mag als Grundmaterial beispielsweise übliches Platinen-Grundmaterial wie FR4 usw. oder einen Grundkörper aus Keramik aufweisen. Die Leiterplatte 13 mag auch eine Metallkernplatine sein.
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Die LED-Chips 17 sind von einem CoB-eigenen Ring 18 mit hohlzylindrischer Grundform umgeben, der stirnseitig auf der Leiterplatte 13 befestigt ist. In den Ring 18 ist Vergussmasse 19 so eingefüllt ist, dass sie die LED-Chips 17 bedeckt. Die Vergussmasse 19 weist ein transparentes Matrixmaterial, hier: Silikon, auf, das mit Leuchtstoff als Füllmaterial versetzt ist. Die LED-Chips 17 strahlen hier rein beispielhaft blaues (Primär-)Licht ab sein, während der Leuchtstoff das blaue Primärlicht bei seinem Durchlauf teilweise in gelbes (Sekundär-)Licht umwandelt. An der vorderseitigen Oberfläche der Vergussmasse 19, die im Folgenden als „Lichtaustrittsfläche“ 20 bezeichnet wird, tritt gemischtes blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht als Nutzlicht aus. Um einen gewünschten (Summen-)Farbort des Mischlichts möglichst genau zu erreichen, ist eine genaue Einstellung der Schichtdicke der Vergussmasse 19 oberhalb der LED-Chips 17 wichtig. Die Einstellung der Dicke der Vergussmasse 19 als auch ihre Materialeigenschaften wie die Härte sind also durch den Wunsch nach Erreichung des Farborts dominiert, nicht durch den Wunsch nach Erreichung einer guten Schutzfunktion. So ist das Silikon der Vergussmasse 19 in der Regel weich und empfindlich gegenüber einer mechanischen Beanspruchung.
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Der CoB-Bereich 12 wiederum ist seitlich umlaufend von einem Damm 21 mit hohlzylindrischer Grundform umgeben, und zwar spaltbehaftet durch einen (Ring-)Spalt 15. Nach vorne steht der Damm 21 über die Vergussmasse 19 bzw. deren Lichtaustrittsfläche 20 vor. Der Damm 21 weist eine Wandstärke oder Dicke in einem Bereich zwischen einem und zehn Millimetern auf. Eine Höhe des Damms liegt bevorzugt ebenfalls zwischen einem und zehn Millimetern.
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Der Damm 21 ist mit lichtdurchlässigem, hier: transparentem, Abdeckmaterial 22 bis über die Lichtaustrittsfläche 20 verfüllt. Eine Schichtdicke des Abdeckmaterials 22 über der Lichtaustrittsfläche 20 liegt in einem Bereich zwischen einem und zehn Millimetern.
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Das Abdeckmaterial 22 ist insbesondere vergussfähig, so dass es beim Einfüllen in den Innenraum des Damms 21 einfach in den Spalt 15 eindringen und den Damm 21 damit seitlich gegen den CoB-Bereich 12 fixieren kann. Das Abdeckmaterial 22 ist hier ebenfalls als Silikon gewählt, allerdings in einer nach dem Aushärten größeren Härte als das Silikon der Vergussmasse 19. Das Abdeckmaterial 22 ermöglicht dadurch einen besseren Schutz des CoB-Bereichs 12 insbesondere gegenüber einer äußeren mechanischen Beanspruchung.
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Das Abdeckmaterial 22 mag aus nicht streuendem Silikon bestehen, um eine besonders hohe Lichtausbeute zu erreichen. Das Abdeckmaterial 22 mag aber auch gezielt eingebrachte Streupartikel oder Streuzentren in einer Silikonmatrix aufweisen, um eine Lichthomogenität zu erhöhen.
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Die Verwendung des gleichen Grundmaterials oder Materialtyps (hier: Silikon) sowohl für die CoB-eigene Vergussmasse 19 als auch für das Abdeckmaterial 22 weist den Vorteil auf, dass (falls überhaupt) ein nur geringer Materialmismatch auftritt und zudem eine besonders gute Verbindbarkeit beider Materialien ermöglicht wird. Eine gute Verbindbarkeit wird insbesondere dann erreicht, wenn das Silikon des Abdeckmaterials 22 selbsthaftend ist. Ein weiterer Vorteil besteht in einem zumindest ähnlichen, insbesondere praktisch gleichen, Brechungsindex, wodurch sich Reflexionsverluste gering halten lassen.
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Das Leuchtmodul 11 weist ferner einen auf die Leiterplatte 13 randseitig aufgesetzten Deckel 24 auf, welcher eine mittige kreisförmige Lichtdurchlassöffnung 25 aufweist. Die Lichtdurchlassöffnung 25 befindet sich vorderseitig vor der Lichtabstrahlfläche 20 des CoB-Bereichs 12, wobei ein Rand 26 der Lichtdurchlassöffnung 25 oberhalb einer dem Deckel 24 zugewandten Vorderseite in Form einer ringförmigen Stirnseite 27 des Damms 21 verläuft. Dabei verbleibt in der Höhe ein geringer Spalt 28 zwischen der vorderen Stirnseite 27 des Damms 21 und dem Deckel 24. Dies erlaubt ein sicheres Aufsetzen des Deckels 24 auf die Leiterplatte 13. Der Spalt 28 lässt sich nach Aufsetzen des Deckels 24 durch Einbringen einer Dichtmasse 29 abdichten.
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Durch dieses Abdichten wird auch ein durch die Leiterplatte 13, den Damm 21 und den Deckel 24 gebildeter Hohlraum 30 gegen die äußere Umgebung abgedichtet. Im Bereich des Hohlraums 30 und also außerhalb des Damms 21 sind auf der Vorderseite 16 der Leiterplatte 13 elektrische und/oder elektronische Bauelemente 31 angeordnet. Diese können z.B. einem elektrischen Anschluss des Leuchtmoduls 11 dienen (z.B. ein elektrischer Stecker) oder zum Betreiben der LED-Chips 17 (z.B. zumindest als ein Teil einer Ansteuer- oder Treiberelektronik) vorgesehen sein. Die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente 31 sind elektrisch mit den LED-Chips 17 über geeignete Leiterbahnen (o. Abb.) verbunden.
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Obwohl die Leuchtvorrichtung 11 hier mit einem Abdeckmaterial 22 gezeigt ist, dessen vordere, freie Oberfläche 32 plan ist, ist die Leuchtvorrichtung 11 nicht darauf beschränkt. So kann die freie Oberfläche 32 z.B. zumindest teilweise nicht-plan ausgebildet sein, z.B. gekrümmt ausgebildet sein, beispielsweise konvex oder konkav gekrümmt sein.
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2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 41 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die Leuchtvorrichtung 41 weist eine unterseitige Unterlage 42 auf, an deren Vorderseite mittig ein CoB-Modul 43 befestigt ist. Das CoB-Modul 43 weist ähnlich dem Leuchtmodul 11 aus 1 einen CoB-Bereich 12 mit einer plattenförmigen Leiterplatte 13, z.B. aus FR4, auf. An der Vorderseite 16 der Leiterplatte 13 befinden sich auch hier mehrere Halbleiterlichtquellen-Chips in Form von LED-Chips 17. Die LED-Chips 17 sind auch hier von einem CoB-eigenen Ring 18 mit hohlzylindrischer Grundform umgeben, der stirnseitig auf der Leiterplatte 13 befestigt ist. In den Ring 18 ist Vergussmasse 19 so eingefüllt ist, dass sie die LED-Chips 17 bedeckt. Die Vergussmasse 19 weist auch hier ein transparentes Matrixmaterial aus Silikon auf, das mit Leuchtstoff als Füllmaterial versetzt ist. An der Lichtaustrittsfläche 20 tritt dann ebenfalls Mischlicht als Nutzlicht aus.
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Das CoB-Modul 43 ist seitlich umlaufend von einem Damm 44 mit hohlzylindrischer Grundform umgeben, und zwar spaltbehaftet zu der Leiterplatte 13 durch einen Spalt 45. Nach vorne steht der Damm 44 über die Vergussmasse 19 bzw. deren Lichtaustrittsfläche 20 des CoB-Moduls 43 vor. Eine Höhe des Damms 44 liegt bevorzugt zwischen einem und zehn Millimetern, zuzüglich der Höhe der Leiterplatte 13. Der Damm 44 ist mit transparentem Abdeckmaterial 22 bis über die Lichtaustrittsfläche 20 verfüllt. Eine Schichtdicke des Abdeckmaterials 22 über der Lichtaustrittsfläche 20 liegt auch hier in einem Bereich zwischen einem und zehn Millimetern. Das Abdeckmaterial 22 ist hier ebenfalls als vergleichsweise hartes Silikon gewählt.
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Das Abdeckmaterial 22 deckt im Gegensatz zu 1 nun auch die restliche Leiterplatte 13 ab und schützt so auch die darauf angeordneten funktionalen Elemente wie Leiterbahnen, elektrische und/oder elektronische Bauelemente 31 usw. Da Silikon preiswert ist, erhöht die Nutzung eines größeren Materialvolumens daran die Kosten der Leuchtvorrichtung 41 nicht wesentlich. Auf einen Deckel mag nun verzichtet werden.
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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 mag das Abdeckmaterial ganz allgemein alternativ zu Streupartikeln anderes Füllmaterial aufweisen. So mag kann das Abdeckmaterial ganz allgemein auch Leuchtstoff aufweisen.
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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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- 11
- Leuchtmodul
- 12
- CoB-Bereich
- 13
- Leiterplatte
- 15
- Spalt
- 16
- Vorderseite der Leiterplatte
- 17
- LED-Chip
- 18
- CoB-eigener Ring
- 19
- Vergussmasse des CoB-Bereichs
- 20
- Lichtaustrittsfläche
- 21
- Damm
- 22
- Abdeckmaterial
- 24
- Deckel
- 25
- Lichtdurchlassöffnung des Deckels
- 26
- Rand der Lichtdurchlassöffnung
- 27
- ringförmige Stirnseite des Damms
- 28
- Spalt zwischen Damm und Deckel
- 29
- Dichtmasse
- 30
- Hohlraum
- 31
- elektrisches und/oder elektronisches Bauelement
- 32
- freie Oberfläche des Abdeckmaterials
- 41
- Leuchtvorrichtung
- 42
- Unterlage
- 43
- CoB-Modul
- 44
- Damm
- 45
- Spalt
