DE102014214854A1

DE102014214854A1 - Schaltungsträger und Halbleiter-Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE102014214854A1
Application number: DE102014214854.5A
Authority: DE
Inventors: Gertrud Kräuter; Bernd Barchmann; Matthias Loster; Florian Bösl
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-04

Abstract

Ein Schaltungsträger (6) ist zur Verwendung mit einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1) vorgesehen, wobei ein Trägerkörper (7) des Schaltungsträgers (6) ein urgeformter Kunststoffkörper ist, der Schaltungsträger (6) mindestens einen Bestückplatz (10) für eine Halbleiterlichtquelle (11) aufweist und mindestens eine Schaltungsstruktur (12–14) an dem Trägerkörper (7) angeordnet ist, welche zur elektrischen Anbindung mindestens einer Halbleiterlichtquelle (11) ausgebildet ist. Eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens einen solchen Schaltungsträger (6) auf. Ein Verfahren dient zum Herstellen eines Schaltungsträgers (6), wobei der Trägerkörper (7) des Schaltungsträgers (6) mittels eines Endlos-Kunststoff-Extrusionsablaufs hergestellt wird. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Schaltungsträger für Retrofit-Lampen im Formfaktor linearer Leuchtstofflampen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, wobei ein Trägerkörper des Schaltungsträgers ein Kunststoffkörper ist, der Schaltungsträger mindestens einen Bestückplatz für eine Halbleiterlichtquelle aufweist und mindestens eine Schaltungsstruktur an dem Trägerkörper angeordnet ist, welche zur elektrischen Anbindung mindestens einer Halbleiterlichtquelle ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit mindestens einem solchen Schaltungsträger. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schaltungsträgers. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Schaltungsträger für Retrofit-Lampen im Formfaktor linearer Leuchtstofflampen und für flächige Lichtquellen.
Heutzutage verfügbare LED-Retrofit-Lampen im Formfaktor linearer Leuchtstofflampen weisen typischerweise eine flexible, bandförmige Leiterplatte mit FR4 als Basismaterial auf, welche einseitig mit Leuchtdioden ("LEDs") bestückt wird. Die LED-Retrofit-Lampen bestehen aus einer Vielzahl von Komponenten, deren Zusammenbau einen hohen Aufwand erfordert, da sich bisher nur wenige Schritte davon automatisieren lassen. Nur ein Auftrag von Kleber oder Lotpaste, ein Bestücken der LEDs sowie ein Aushärten des Klebers bzw. ein Löten geschehen als Herstellungsschritte vollautomatisch.
Aus thermischen Gründen ist es zudem häufig erforderlich, die bandförmige FR4-Leiterplatte rückseitig auf eine Metallunterlage zu kleben. Dies kann vor oder nach einem Bestücken der LEDs erfolgen. Dieser Klebeschritt lässt sich nur mit prohibitiv hohem Aufwand automatisieren.
Ferner ist es kaum möglich, mit verfügbaren LED-Retrofit-Lampen in einem Formfaktor linearer Leuchtstofflampen ein gezieltes Abstrahlprofil oder Lichtabstrahlmuster zu erzeugen. Der Aufbau ist vielmehr planar und ermöglicht eine Variation eines Abstrahlprofils oder Lichtabstrahlmusters nur durch Vorsehen einer nachgeschalteten, z.B. in einen Kolben integrierten, Optik oder durch einen komplizierten und aufwändigen Biegevorgang der FR4-Leiterplatte.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine einfacher und preiswerter umsetzbare Möglichkeit zur stärker automatisierbaren Fertigung von Halbleiter-Leuchtvorrichtungen der betreffenden Art, insbesondere von Retrofit-Lampen, insbesondere im Formfaktor linearer Leuchtstofflampen, bereitzustellen. Diese Halbleiter-Leuchtvorrichtungen sollen insbesondere auf einfache Weise eine vielfältige Variation des Lichtabstrahlmusters ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schaltungsträger für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, wobei ein Trägerkörper des Schaltungsträgers ein urgeformter Kunststoffkörper ist, der Schaltungsträger mindestens einen Bestückplatz für eine Halbleiterlichtquelle aufweist und mindestens eine Schaltungsstruktur an dem Trägerkörper angeordnet ist, welche zur elektrischen Anbindung mindestens einer Halbleiterlichtquelle ausgebildet ist.
Durch das Urformen ist eine grundsätzlich freie Formgebung des Schaltungsträgers, insbesondere des mindestens einen Bestückplatzes, ohne herstellungstechnische Schwierigkeiten möglich. Die Formgebung der des Trägerkörpers ist nahezu frei gestaltbar. Dadurch können die Bestückplätze und daran anzuordnende Halbleiterlichtquellen auf vielfältige Weise, insbesondere auch individuell, ausgerichtet werden, was hochgradig variierbare Lichtabstrahlmuster auch ohne Verwendung von Optiken ermöglicht. Auch lassen sich so ohne weiteres weitere Strukturen wie Verstärkungsstrukturen, Befestigungsstrukturen usw. an dem Trägerkörper realisieren. Das Urformen lässt sich mit bekannten Herstellungsverfahren automatisch und preiswert durchführen.
Der Schaltungsträger mag auch als 'Leiterplatte' oder als 'Platine' bezeichnet werden. Der Trägerkörper mag auch als 'Grundkörper' oder 'Basiskörper' bezeichnet werden.
Der Schaltungsträger mag insbesondere eine Kombination aus dem Trägerkörper oder Basis und der mindestens einen daran angeordneten Schaltungsstruktur sein. Die Schaltungsstruktur ist insbesondere unlösbar mit dem Trägerkörper verbunden. Die Schaltungsstruktur mag beispielsweise mindestens eine Leiterbahn und/oder mindestens ein Kontaktfeld aufweisen. Die Schaltungsstruktur mag auch als 'Metallisierung' bezeichnet werden.
Unter einem 'urgeformten Kunststoffkörper' mag insbesondere ein Körper verstanden werden, welcher mittels eines Urformens eines Kunststoffs aus dessen plastischen, ungeformten Zustand hergestellt worden ist. Davon mögen insbesondere Kunststoffkörper ausgeschlossen sein, die durch Verbinden unterschiedlicher Ausgangsstoffe geformt worden sind, z.B. von Phenolharz und Papier (FR1 und FR2), Epoxidharz und Papier (FR3), Epoxidharz und Glasfasergewebe (FR4, FR5 oder CEM).
Der Trägerkörper mag mechanisch flexibel oder starr sein.
Unter einem Kunststoff mag ein reiner Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch verstanden werden.
Der Bestückplatz mag durch ein oder zwei Bereiche der Schaltungsstruktur gebildet werden, z.B. zur Verlötung der zugehörigen Halbleiterlichtquelle. Jedoch ist dies nicht zwingend notwendig, und ein Bestückplatz für eine Halbleiterlichtquelle mag auf einem nicht durch eine Schaltungsstruktur belegten Bereich des Trägerkörpers angeordnet sein. Dies mag beispielsweise der Fall sein, wenn die Halbleiterlichtquelle nur oberseitig elektrisch kontaktierbar ist, z.B. mittels zweier Bonddrähte, während ihre Auflagefläche elektrisch isoliert ist. Dies mag z.B. bei Halbleiterchips mit Saphirsubstrat der Fall sein.
Der Schaltungsträger mag auch mindestens einen Bestückplatz für ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil (z.B. einen Widerstand) aufweisen. An dem Schaltungsträger bzw. dessen Trägerkörper mögen folglich mindestens eine Halbleiterlichtquelle und/oder mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement zu einem späteren Zeitpunkt anordenbar sein oder tatsächlich angeordnet sein.
Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mag beispielsweise an eine Treiberschaltung elektrisch angebunden oder anbindbar sein, die mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement zum Ansteuern der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückbar oder bestückt ist. Die Treiberschaltung mag z.B. mit einem Sockel der Halbleiter-Leuchtvorrichtung verbindbar sein. Insbesondere mag die Treiberschaltung in zumindest einen Sockel integriert sein. Sie mag auf einer eigenständigen Treiberplatine vorhanden sein. Die Treiberschaltung, oder zumindest ein Teil davon, mag alternativ oder zusätzlich an dem Schaltungsträger angeordnet sein, z.B. an einer Rückseite des Schaltungsträgers, an welcher keine Halbleiterlichtquellen vorhanden sind. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mag aber auch direkt mit einem Sockel der Halbleiter-Leuchtvorrichtung verbindbar sein.
Insbesondere 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.
Allgemein mögen die Bestückplätze und damit auch daran angeordnete Halbleiterlichtquellen in die gleiche Richtung ausgerichtet sein, z.B. in einer gemeinsamen planen Ebene liegen. Es ist für eine Variation eines Lichtabstrahlmusters vorteilhaft, wenn zumindest zwei Bestückplätze in eine zueinander unterschiedliche Richtung ausgerichtet sind.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Trägerkörper ein bandförmiger Trägerkörper ist. Dieser eignet sich besonders zum Einsatz in rohr- bzw. röhrenförmigen Kolben, wie sie beispielsweise bei Retrofitlampen mit einem Formfaktor einer Leuchtstofflampe oder einer Linienlampe verwendet werden. Der bandförmige Trägerkörper mag insbesondere ein sich geradlinig erstreckender Körper sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Trägerkörper ein Extrusionskörper ist. Ein Extrusionskörper ermöglicht ein quasi endloses Fertigen der Schaltungsträger, was eine besonders preiswerte Herstellung erlaubt. Zudem ist das Extrudieren von Kunststoff eine etablierte, hochautomatisierbare Technologie.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Trägerkörper ein Spritzgusskörper ist, was ebenfalls eine Herstellung mittels einer etablierten, hochautomatisierbaren Fertigungstechnologie ermöglicht.
Insbesondere in Verbindung mit einem Endlos-Herstellungsverfahren (ohne jedoch darauf beschränkt zu sein) mag es für eine besonders einfache Herstellung vorteilhaft sein, dass der Trägerkörper ein profilartiger Körper ist, also entlang seiner Längserstreckung einen gleichen Querschnitt aufweist.
Es ist eine insbesondere für den Fall, dass der Trägerkörper ein profilartiger Körper ist, vorteilhafte Weiterbildung, dass mindestens eine seitliche Kante oder Rand des Trägerkörpers zur Befestigung bzw. als Befestigungsrand ausgebildet ist. Beispielsweise können parallel zu einer Längserstreckung ausgerichtete seitliche Ränder des Trägerkörpers zur Befestigung an einem Kolben ausgebildet sein, z.B. durch Vorsehen einer Längsnut. Auch können quer zu einer Längserstreckung ausgerichtete stirnseitige Ränder des Trägerkörpers zur Befestigung an einer Abdeckkappe ausgebildet sein.
Es ist eine zur Herstellung eines flächigen Lichterzeugungsbereichs, z.B. eines flächigen Lichterzeugungsmoduls oder einer flächigen "Light Engine", vorteilhafte Weiterbildung, dass der Schaltungsträger, insbesondere dessen Trägerkörper, modular mit anderen Schaltungsträgern bzw. Trägerkörpern verbindbar ist. Der modulare Aufbau wird insbesondere dadurch erreicht, dass seitliche Kanten oder Ränder des Trägerkörpers zur Befestigung bzw. als Befestigungsränder zur direkten Befestigung mit anderen Trägerkörpern ausgebildet sind. Insbesondere mag der Trägerkörper mindestens ein Paar von parallel zueinander angeordneten Rändern aufweisen (z.B. die beiden seitlichen Ränder oder die beiden stirnseitigen Ränder), die komplementär zueinander ausgebildet sind. So mag ein Rand eines solchen Paars eines ersten Trägerkörpers in Eingriff mit einem komplementär geformten Rand eines solchen Paars eines zweiten Trägerkörpers gebracht werden. Der Eingriff kann kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen. Beispielsweise mögen die Ränder eines Paar als Längsnut bzw. als Längsfeder ausgebildet sein. Zwei Trägerkörper mögen z.B. entlang zu verbindender Ränder miteinander verrastet, z.B. eingeklipst, zusammengeschoben oder eingesteckt werden und ggf. zusätzlich miteinander verklebt werden.
Die Aufgabe wird auch durch ein aus mehreren Schaltungsträgern, insbesondere Trägerkörpern, modular zusammengesetztes System gelöst.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Trägerkörper aus einem thermisch gut leitfähigen Kunststoff besteht. Darunter mag insbesondere ein Kunststoff verstanden werden, welcher eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,8 (W/m∙K) aufweist, und zwar möglichst isotrop. Besonders vorteilhaft ist ein Kunststoff, der eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1,0 (W/m∙K), insbesondere von mindestens 1,2 (W/m∙K), insbesondere von mindestens 1,5 (W/m∙K), insbesondere von mindestens 1,7 (W/m∙K), insbesondere von mindestens 2,5 (W/m∙K), insbesondere von mindestens 3,0 (W/m∙K), aufweist. Es mag für eine einfache und besonders preiswerte Bereitstellung eines mechanisch stabilen Kunststoffs vorteilhaft sein, wenn die Wärmeleitfähigkeit 5,0 (W/m∙K) nicht überschreitet, insbesondere 6,0 (W/m∙K) nicht überschreitet. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich zwischen 1,5 und 1,9 (W/m∙K) erwiesen, insbesondere in einem Bereich zwischen 1,6 und 1,8 (W/m∙K), insbesondere von ca. 1,7 (W/m∙K). Jedoch ist die Erfindung grundsätzlich nicht auf einen der obigen Werte der Wärmeleitfähigkeit beschränkt. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass zur effektiven Wärmeableitung von der mindesten einen Halbleiterlichtquelle auf einen Kühlkörper verzichtet werden mag oder zumindest ein kleinerer Kühlkörper verwendet werden kann als bei einer Verwendung eines thermisch schlechter leitfähigen (thermisch isolierenden) Kunststoffs.
Die Wärmeleitfähigkeit mag durch Zusatz von Füllstoffen zu dem Kunststoff einstellbar sein, z.B. von Aluminiumoxid oder Bornitrid. Der Kunststoff mag beispielsweise Polybutylenterephthalat (Kurzzeichen PBT) sein, ohne darauf eingeschränkt zu sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass in dem Trägerkörper mindestens ein Einlegeteil aus Metall eingebettet ist. Dadurch kann eine besonders effektive Wärmeableitung von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle erreicht werden, beispielsweise wenn die Verwendung eines thermisch gut leitfähigen Kunststoffs dazu alleine nicht ausreicht. Das mindestens eine Einlegeteil aus Metall mag mit thermisch schlecht leitfähigem und mit thermisch gut leitfähigem Kunststoff verwendet werden. Das mindestens eine Einlegeteil mag z.B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Das mindestens eine Einlegeteil mag streifenförmig oder bandförmig sein. Es mag, z.B. von einer Rolle kommend, in einem Endlosprozess verwendet werden, z.B. mit einem Extrudiervorgang des Trägerkörpers. Dazu mag es insbesondere bereits in einem Extrudierwerkzeug mit dem Kunststoff ummantelt werden. So wird nicht nur eine festhaftende Verbindung des mindestens einen Einlegeteils mit dem Kunststoff hergestellt, sondern auch ein sehr effektiver Wärmeübergang dazwischen erreicht. Das mindestens eine Einlegeteil lässt sich mittels einer etablierten, hochautomatisierbaren Fertigungstechnologie bereitstellen und in den Trägerkörper einbetten.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass der Trägerkörper aus einem optisch reflektierenden Kunststoff besteht. Dadurch kann ohne weitere Maßnahmen eine erhöhte Lichtausbeute erreicht werden. Besonders bevorzugt ist ein hochgradig reflektierender Kunststoff mit einer Reflektivität von 90 % oder mehr. Der optisch reflektierende Kunststoff mag insbesondere diffus reflektierend sein. Dies mag z.B. durch Zusatz von weißen Pigmenten wie TiO usw. erreicht werden.
Es ist zudem eine Weiterbildung, dass der Trägerkörper mindestens eine Versteifungsstruktur aufweist. Die Versteifungsstruktur mag insbesondere als länglich ausgedehnter Vorsprung ausgebildet sein. Dadurch kann der Trägerkörper, insbesondere ein bandförmiger Trägerkörper, besonders dünn und dennoch steif ausgebildet sein. Der mindestens eine Versteifungsvorsprung mag beispielsweise eine Versteifungsrippe sein, die z.B. entlang einer Längserstreckung des Trägerkörpers ausgerichtet ist.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Nichtkontaktbereich der Schaltungsstruktur oder des Schaltungsträgers mit einer reflektierenden oder reflektiven Beschichtung belegt ist. So lässt sich eine besonders hohe Lichtausbeute erreichen. Diese Ausgestaltung lässt sich mit einem reflektierenden oder einem nicht reflektierenden Kunststoff des Trägerkörpers erreichen. Die Beschichtung mag diffus oder spiegelnd reflektierend sein.
Beispielsweise mag dazu eine hochreflektive Folie auf die Schaltungsstruktur laminiert werden, welche Folie Freisparungen für Kontaktfelder wie Lötpads usw. aufweist. Die Folie mag eine Kunststofffolie sein, z.B. aus Polyester. Die Folie ist zumindest an ihrer an der Leitungsstruktur aufliegenden Unterseite elektrisch isolierend. Folgend mögen z.B. ein Lotauftrag, das Bestücken mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle sowie das Löten erfolgen. Diese Schritte sind vollautomatisierbar.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Schaltungsstruktur mittels Heißprägens auf den Trägerkörper aufgebracht worden ist. Das Heißprägen lässt sich mittels einer etablierten, hochautomatisierbaren Fertigungstechnologie durchführen. Insbesondere lässt sich dabei aus einer speziellen vollflächigen Kupferfolie in einem Arbeitsgang die Leitungsstruktur bzw. das Leiterbild heraustrennen, z.B. durch Stanzen, und fest auf den Kunststoff des Trägerkörpers aufbringen, z.B. durch Erhitzen und dadurch Anschmelzen des darunterliegenden Kunststoffs.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, die mindestens einen Schaltungsträger wie oben beschrieben aufweist.
Zumindest ein Teil der Bestückplätze des Trägerkörpers ist mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle und ggf. mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement bestückt.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Trägerkörper an einer ersten Seite (der "Vorderseite") und an einer zweiten Seite (der "Rückseite") mit jeweils mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückt ist. So lässt sich ein besonders großer Raumwinkel mit einfachen Mitteln beleuchten.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Trägerkörper nur an seiner Vorderseite mit jeweils einer Halbleiterlichtquelle bestückt ist. So lässt sich eine besonders effektive Lichtabstrahlung erreichen, insbesondere bei einer Decken- oder Wandmontage.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Halbleiter-Leuchtvorrichtung eine röhrenförmige Lampe ist. Diese mag insbesondere eine geradlinige Form aufweisen. Der mindestens eine Schaltungsträger mag dann ebenfalls linear ausgebildet sein. Eine solche Ausgestaltung ist besonders einfach und preiswert umsetzbar. Dies ist insbesondere mit Endlos-Herstellungsverfahren wie einem Extrudieren einfach durchführbar.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Halbleiter-Leuchtvorrichtung eine Retrofitlampe ist. Diese mag insbesondere als ein Ersatz einer Leuchtstofflampe oder einer Linienlampe dienen und dazu deren Formfaktor aufweisen, z.B. einer Leuchtstofflampe vom Typ T5 oder T8. Auch weist eine Retrofitlampe typischerweise mindestens einen Sockel auf, welcher in eine herkömmliche Fassung passt. Die Retrofitlampe mag insbesondere einen röhrenförmigen lichtdurchlässigen Kolben aufweisen, in welchen der Schaltungsträger eingeschoben oder eingesetzt ist.
Eine Leuchtstoff-LED-Retrofitlampe mag beispielsweise eine Linien-Beleuchtungsstärke von 3000 lm/m aufweisen.
Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers wie oben beschrieben. Das Verfahren kann analog zu dem oben beschriebenen Schaltungsträger ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile. Das Verfahren zeichnet sich durch besonders viele automatisch durchführbare Fertigungsschritte aus.
So ist es eine Ausgestaltung, dass der Trägerkörper des Schaltungsträgers mittels eines Endlos-Kunststoff-Extrusionsablaufs hergestellt wird.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Einlegeteil während des Extrusionsablaufs von dem Kunststoff des Trägerkörpers ummantelt wird.
Insbesondere können die Verfahrensschritte: (a) Urformen des Trägerkörpers (einschließlich eines Einbettens von Einlegeteilen), (b) Aufbringen der Leitungsstruktur, (c) Aufbringen einer reflektierenden Folie auf die Leitungsstruktur, (d) Bestücken des Schaltungsträgers (insbesondere mit Halbleiterlichtquellen) in einer einzigen Fertigungsstraße vollautomatisch durchgeführt werden. Wird der Trägerkörper in Schritt (a) mittels eines (Quasi-)Endlos-Prozesses wie eines Extrudierens erzeugt, mag auch der Schritt (e) Konfektionieren des Trägerkörpers vollautomatisch durchgeführt werden. Auch kann nach Schritt (a) noch ein weiterer Schritt eines weiteren Formens des Trägerkörpers (z.B. durch Prägen, Stanzen, Trennen, Biegen usw.) vollautomatisch durchgeführt werden. Mittels dieses Schritts wird insbesondere auch dann, wenn der Trägerkörper in Schritt (a) mittels eines (Quasi-)Endlos-Prozesses wie eines Extrudierens erzeugt worden ist, eine in Längserstreckung variierbare Formbarkeit des Trägerkörpers erreicht.
Allgemein kann die Reihenfolge der Schritte, z.B. der Schritte (c), (d) und (e), auch unterschiedlich sein.
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.
1 zeigt eine Schrägansicht einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt eine Schrägansicht der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem abgenommenen Sockelelement; und
3 zeigt in Frontaldarstellung einen Schaltungsträger gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung in Form einer röhrenförmigen Lampe 1 mit einem Formfaktor einer Leuchtstofflampe, insbesondere vom Typ T5 oder T8. Sie mag auch als eine Leuchtstofflampen-Retrofitlampe bezeichnet werden.
Die Lampe 1 weist stirnseitig je zwei Sockelelemente 2 auf, welche die Lampe 1 zumindest mechanisch in einer zugehörigen Lampenfassung halten können, z.B. einer Lampenfassung vom Typ G13 oder G5. In einer Variante mögen beide Sockelelemente 2 auch einer elektrischen Kontaktierung dienen, in einer weiteren Variante mag nur eines der Sockelelemente 2 auch einer elektrischen Kontaktierung dienen. Die Sockelelemente 2 können Kontaktstifte (o. Abb.) aufweisen.
Die Sockelelemente 2 halten zwischen sich einen transparenten oder transluzenten (opaken oder diffusen) Kolben 3 mit einer geradlinigen hohlzylindrischen Grundform. Der Kolben 3 weist also im Querschnitt eine Kreisringform auf. Der Kolben 3 mag aus Kunststoff oder Glas bestehen.
An einer Innenseite 4 des Kolbens 3 sind, wie in 2 gezeigt, auf gleicher Höhe (d.h. auf einer gleichen gedachten Schnittachse liegend) zwei nach innen gerichtete, spiegelsymmetrisch zueinander zugewandte Vorsprünge 5 vorhanden. Diese Vorsprünge 5 erstrecken sich in Längsrichtung des Kolbens und dienen als Schienen zur formschlüssigen Einführung und Halterung eines Schaltungsträgers 6.
Der Schaltungsträger 6 weist einen mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellten und danach konfektionierten Trägerkörper 7 aus Kunststoff auf. Der Trägerkörper 7 ist bandförmig ausgebildet, wobei seitliche Kanten oder Ränder 8 davon eine zu den Vorsprüngen 5 komplementäre oder passende Form aufweisen. Der Trägerkörper 7 lässt sich also zur Montage an den Vorsprüngen 5 in den Kolben 3 einschieben und wird von ihnen quer zu einer Einschieberichtung formschlüssig gehalten.
Der Trägerkörper 7 weist an seiner Vorderseite 9 entlang seiner Längserstreckung mehrere äquidistant beabstandete Bestückplätze 10 auf, welche hier jeweils von einer Halblichtquelle in Form eines LED-Chips 11 belegt sind.
Wie wieder in Bezug auf 1 gezeigt, sind die LED-Chips 11 mittels einer Schaltungsstruktur 12 elektrisch parallel verschaltet. Die Schaltungsstruktur 12 weist dazu zwei parallel in Längsrichtung des Trägerkörpers 7 verlaufende Leiterbahnabschnitte 13 auf, von denen pro Bestückplatz 10 jeweils ein kurzer Leiterbahnabschnitte 14 zu dem jeweiligen Bestückplatz 10 abgeht. Jeder der LED-Chips 11 ist mit jeweils einem der zugehörigen kurzen Leiterbahnabschnitte 14 elektrisch verbunden, z.B. verlötet und/oder mittels eines Bonddrahts (o. Abb.) verbunden. Die längs verlaufenden Leiterbahnabschnitte 13 führen zu den Sockelelementen 2 und können mit diesen (ggf. mit einem darin integrierten Treiber) elektrisch verbunden sein.
Die Schaltungsstruktur 12 mag mittels Heißprägens auf den Trägerkörper 7 aufgebracht worden sein. Beispielsweise lässt sich die Schaltungsstruktur 12 in einem automatisierten Arbeitsgang aus einer vollflächigen Kupferfolie auf den Kunststoff des Trägerkörpers 7 aufbringen und daraus ausstanzen o.ä. Der verbleibende Teil wird durch das Heißprägen mit dem darunterliegenden, anschmelzenden Kunststoff stoffschlüssig verbunden.
Der Trägerkörper 7 besteht aus einem thermisch gut leitenden Kunststoff, z.B. PBT mit Zusatz von Aluminiumoxid, z.B. mit einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 1,7 W/(m·K). Diese kann ausreichen, um die von den LED-Chips 11 im Betrieb erzeugte Abwärme abzuleiten.
Der Kunststoff des Trägerkörpers 7 mag zudem optisch hochgradig reflektierend sein, um eine Lichtausbeute zu steigern. Dies mag z.B. durch Zusatz von Titanoxid zu dem PBT erreicht werden, um eine Reflektivität von 90% oder mehr zu erreichen.
Wie wieder in Bezug auf 2 gezeigt, sind an einer Rückseite 15 des Trägerkörpers 7 zwei sich in dessen Längserstreckung ausgerichtete Verstärkungsrippen 16 vorhanden, welche dem Trägerkörper 7 zusätzliche Stabilität verleihen.
3 zeigt in Frontaldarstellung einen Schaltungsträger 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Schaltungsträger 21 kann anstelle des Schaltungsträgers 6 verwendet werden.
Der Schaltungsträger 21 unterscheidet sich von dem Schaltungsträger 6 dadurch, dass eine Vorderseite 22 des Trägerkörpers 23 nun nicht mehr plan gestaltet ist, sondern mehrere Schrägen 24 aufweist. Diese Schrägen 24 können ebenfalls mit LED-Chips 11 belegt sein und dienen somit als Bestückplätze. So ist mit einfachen Mitteln eine homogenere Helligkeitsverteilung des von dem Schaltungsträger 21 abgestrahlten Lichtabstrahlmusters ermöglicht. Ein mittiger LED-Chip 11 mag analog zu dem Schaltungsträger 6 auf einem ebenen Teilbereich der Vorderseite 22 vorhanden sein. Von den gezeigten LED-Chips 11 mag nur ein LED-Chip 11, mögen mehrere LED-Chips 11 oder mögen alle LED-Chips 11 tatsächlich bestückt sein. Die LED-Chips 11 bilden insbesondere eine sich jeweils in Längsrichtung des Trägerkörpers 23 erstreckende Reihe, z.B. analog zu 1.
Der Trägerkörper 23 weist zudem zwei sich in seiner Längserstreckung in dem Kunststoff eingebettete Einlegeteile 25 aus Metall auf. Die Einlegeteile 25 mögen beispielsweise Kupfer- oder Aluminium-Streifen sein, welche während des Extrusionsablaufs mit dem Kunststoff umgeben worden sind.
Um die Lichtausbeute noch weiter zu steigern, ist zudem die Schaltungsstruktur 26 (von der hier nur ausgewählte Leiterbahnen 27 gezeigt sind) außerhalb der LED-Chips 11 mit einer reflektierenden Folie 28 belegt.
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.
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.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Lampe
2: Sockelelement
3: Kolben
4: Innenseite des Kolbens
5: Vorsprung
6: Schaltungsträger
7: Trägerkörper
8: Seitlicher Rand des Trägerkörpers
9: Vorderseite des Trägerkörpers
10: Bestückplatz
11: LED-Chip
12: Schaltungsstruktur
13: Leiterbahnabschnitt
14: Leiterbahnabschnitt
15: Rückseite des Trägerkörpers
16: Verstärkungsrippe
21: Schaltungsträger
22: Vorderseite des Trägerkörpers
23: Trägerkörper
24: Schräge
25: Einlegeteil
26: Schaltungsstruktur
27: Leiterbahn
28: Reflektierende Folie

Claims

Schaltungsträger (6; 21) für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1), wobei – ein Trägerkörper (7; 23) des Schaltungsträgers (6; 21) ein urgeformter Kunststoffkörper ist, – der Schaltungsträger (6; 21) mindestens einen Bestückplatz (10; 10, 24) für eine Halbleiterlichtquelle (11) aufweist und – mindestens eine Schaltungsstruktur (12–14; 26, 27) an dem Trägerkörper (7; 23) angeordnet ist, welche zur elektrischen Anbindung mindestens einer Halbleiterlichtquelle (11) ausgebildet ist.
Schaltungsträger (6; 21) nach Anspruch 1, wobei der Trägerkörper (7; 23) ein bandförmiger Trägerkörper ist.
Schaltungsträger (6; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trägerkörper (7; 23) ein Extrusionskörper ist.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Trägerkörper ein Spritzgusskörper ist.
Schaltungsträger (6; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trägerkörper (7; 23) aus einem thermisch leitfähigen Kunststoff besteht.
Schaltungsträger (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Trägerkörper (23) mindestens ein Einlegeteil (25) aus Metall eingebettet ist.
Schaltungsträger (6; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trägerkörper (7; 23) aus einem optisch reflektierenden Kunststoff besteht.
Schaltungsträger (6; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungsstruktur (12–14; 26, 27) mittels Heißprägens auf den Trägerkörper (7; 23) aufgebracht worden ist.
Schaltungsträger (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Nichtkontaktbereich (27) der Schaltungsstruktur (26, 27) oder des Schaltungsträgers (6; 21) mit einer reflektierenden Beschichtung (28) belegt ist.
Schaltungsträger (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein seitlicher Rand des Trägerkörpers (7; 23) als ein Befestigungsrand (8) ausgebildet ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1), aufweisend mindestens einen Schaltungsträger (6; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1) eine röhrenförmige Lampe ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Halbleiter-Leuchtvorrichtung (1) eine Retrofitlampe ist.
Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers (6; 21) nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Trägerkörper (7; 23) des Schaltungsträgers (6; 21) mittels eines Endlos-Kunststoff-Extrusionsablaufs hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 zum Herstellen eines Schaltungsträgers (21) nach Anspruch 6, wobei das mindestens eine Einlegeteil (25) während des Extrusionsablaufs von dem Kunststoff des Trägerkörpers (23) ummantelt wird.