DE102017130010A1

DE102017130010A1 - Led-bauteil und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE102017130010A1
Application number: DE102017130010.4A
Authority: DE
Inventors: Kilian Wimmer; Bernhard Wuppinger; Markus Lechner
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-19
Also published as: WO2019115800A2; EP3725137A2; WO2019115800A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein LED-Bauteil, welches mehrere LED aufweist, die auf einer Leiterplatte angebracht und verschaltet sind, wobei die Leiterplatte einen ersten Träger sowie auf dem Träger aufgebrachte leitende Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden mit den Anschlüssen der LED aufweist, wobei die Leiterplatte mindestens zwei Leiterbahnen aufweist und sich in dem Bereich zwischen zwei Leiterbahnen Kontaktflächen befinden, so dass diese Kontaktflächen durch individuelles elektrisches Verbinden mit einer der beiden Leiterbahnen auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden können, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft ein LED-Bauteil, welches mehrere Leuchtdioden (LED) aufweist, die auf einer Leiterplatte angebracht sind und mit Kontaktflächen auf der Leiterplatte elektrisch verbunden sind. Derartige LED-Bauteile werden insbesondere als Bestandteile von LED-Modulen verwendet, die in Leuchten, insbesondere Leuchten für die Außen- und Innenbeleuchtung, verwendet werden.
Leiterplatten werden allgemein verwendet, um elektronische Bauteile, insbesondere LED, zu einer elektrischen Schaltung zusammenzufügen. Unterschiedliche elektrische Schaltungen benötigen unterschiedliche Leiterbahnführungen, das sogenannte Layout. Leiterplatten werden überwiegend durch ein fotolithographisches Verfahren hergestellt, bei dem die Leiterbahnen aus einer leitenden Schicht, die auf einem Substrat aufgebracht ist, herausgeätzt werden. Mit diesem Verfahren lassen sich größere Serien von Leiterplatten kostengünstig herstellen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist allerdings, dass das Layout festgelegt ist und bei Änderungen des Layouts der fotolithographische Prozess neu aufgesetzt werden muss. Für kleine Serien oder bei Anwendungen, bei denen eine Flexibilität des Layouts erforderlich ist, ist diese Technik daher nicht optimal.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2016 124 559.3 wurde vorgeschlagen, zur Herstellung eines LED-Moduls Leiterflächen, welche die Kontakte für die Leuchtdioden bilden sollen, mit einer selbstklebenden Schicht zu versehen und auf einem Trägerelement durch einen Bestückungsautomaten für oberflächenmontierte Bauelemente (Surface Mounted Devices (SMD)) zu befestigen. Bei einer Weiterverfolgung dieses Gedankens ergibt sich allerdings das Problem, dass SMD-Bestückungsautomaten nur Bauteile einer bestimmten Länge handhaben können und das Anbringen von elektrischen Betriebskomponenten, wie Vorschaltgeräten, Sensoren, Controllern und dergleichen, herstellungstechnisch aufwendig ist. Insbesondere kann es bei linearen LED Modulen, bei denen LED in einer Reihe angeordnet sind, zum Erzielen einer gewünschten Vorwärtsspannung nötig sein, die Leuchtdioden in mehrere gleich lange Ketten von in Reihe geschalteten LED zu unterteilen und diese parallel zu schalten. Mit Leiterbahnen, die ein üblicher Bestückungsautomat verarbeiten kann, lassen sich nur ca. fünf Leuchtdioden überspannen, was einer Vorwärtsspannung von 15 V entspricht und nur von begrenztem Nutzen ist. Grundsätzlich ist es zwar möglich, Kontaktflächen für LED über Leitungen zu verbinden, aber dies erhöht den Herstellungsaufwand. In gleicher Weise ist das Verdrahten von elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) aufwendig, wenn diese, wie häufig der Fall, auf der Oberseite eines Geräteträgers liegen und das LED-Modul auf dessen Unterseite.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein LED-Bauteil mit einer Leiterplatte, dessen Layout einerseits längere Leiterbahnen aufweisen und andererseits unter Verwendung eines SMD-Bestückungsautomaten, wie in der deutschen Patentanmeldung 10 2016 124 559.3 vorgeschlagen, realisiert und kostengünstig hergestellt werden kann, sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein LED-Bauteil, welches mehrere LED aufweist, die auf einer Leiterplatte angebracht und verschaltet sind, wobei die Leiterplatte einen ersten Träger sowie auf dem Träger aufgebrachte leitende Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden mit den Anschlüssen der LED aufweist, wobei die Leiterplatte mindestens zwei Leiterbahnen aufweist und sich in dem Bereich zwischen zwei Leiterbahnen Kontaktflächen befinden, so dass diese Kontaktflächen durch individuelles elektrisches Verbinden mit einer der beiden Leiterbahnen auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden können.
Die Leiterbahnen sind dabei nicht durch ein Ätzverfahren hergestellt. Die Leiterbahnen können durch Verkleben, Anschmelzen oder Aufdampfen mit dem Träger verbunden sein.
Der Begriff der Leiterplatte ist in diesem Zusammenhang weit zu verstehen. Er ist insbesondere nicht auf die üblichen Standardleiterplatten beschränkt; in verschiedenen Ausführungsformen sind die erfindungsgemäß verwendeten Leiterplatten von einer Standardleiterplatte verschieden. Im Rahmen der Erfindung muss eine Leiterplatte auch nicht notwendigerweise ein separates Bauteil sein, sondern kann auch integral als Teil eines größeren Bauteils ausgebildet sein. Beispielsweise kann als Träger der Leiterplatte ein Gehäuseabschnitt einer Leuchte verwendet werden, auf dem, direkt oder unter Zwischenschaltung einer Kunststofffolie, die besagten Kontaktflächen zum Verbinden mit den Anschlüssen der LED und die Leiterbahnen aufgebracht sind. In diesem Fall bildet die Leiterplatte einen integralen Bestandteil des Leuchtengehäuses und ist mit diesem einstückig ausgebildet.
Die besagten Leiterbahnen können direkt oder indirekt, d.h. über ein Zwischenelement, wie eine isolierende Folie, mit dem Träger der Leiterplatte verbunden sein. Insbesondere können die Leiterbahnen direkt auf dem Träger verklebt, durch Anschmelzen befestigt oder aufgedampft sein. Sie können aber auch auf einem Zwischenelement, z.B. einer isolierenden Folie, wie einer Polyimidfolie, aufgebracht sein, die ihrerseits mit dem Träger verklebt oder an diesem angeschmolzen wird.
Die Leiterbahnen können insbesondere durch Verbinden von bandförmigen leitenden Elementen, z.B. Kupferbändern, Flachdrähten oder leitenden Folien, mit einem mit dem Träger zu verbindenden Zwischenelement oder mit dem Träger der Leiterplatte oder durch leitende Strukturen realisiert werden, die individuell durch ein Beschichtungsverfahren, insbesondere ein Beschichtungsverfahren, bei dem das aufzubringende Material im Ausgangszustand fest oder gasförmig ist, auf den Träger oder ein mit dem Träger verbundenes bzw. zu verbindendes Zwischenelement aufgebracht worden sind. Die Leiterbahnen können insbesondere durch Kleben oder Anschmelzen aufgebracht werden, insbesondere durch Heißprägen auf dem Träger oder einem Zwischenelement, wie einer isolierenden Folie, die mit dem Träger verbunden ist bzw. wird. Darüber hinaus sind Beschichtungsverfahren geeignet, bei denen, ausgehend von einem gasförmigen oder festen Beschichtungsmaterial, das Beschichtungsmaterial entsprechend der Geometrie der Leiterbahnen auf ein Substrat, z.B. den Träger oder eine isolierende Folie, aufgebracht wird. Dies bietet eine Alternative zu den eingangs genannten fotolithographischen Verfahren, bei denen aus einer flächig beschichteten Platte die entsprechenden Strukturen herausgeätzt werden, und ermöglicht es insbesondere, das Layout und insbesondere das Layout der Leiterbahnen flexibel zu realisieren, und ist hinsichtlich des Materialeinsatzes weniger aufwendig, da nur dort leitendes Material aufgebracht wird, wo es benötigt wird.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen sich von einem Rand der Leiterplatte zu einem anderen Rand, insbesondere dem gegenüberliegenden Rand der Leiterplatte erstrecken.
Die Leiterbahnen müssen nicht notwendigerweise gerade sein, sondern können beispielsweise auch abgewinkelt oder gekrümmt sein. In diesem Fall können sie sich z.B. auch zwischen zwei Rändern erstrecken, die einander nicht gegenüberliegen.
Die Erfindung kann vorsehen, dass sich die Leiterbahnen zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Leiterplatte über mindestens 80 % der durch diese Ränder definierten Abmessung, insbesondere über mehr als 90 % und bevorzugt über mehr als 95 % erstrecken. Diese Abmessung kann insbesondere der Abstand zwischen diesen Rändern sein. Bei gegeneinander geneigten Rändern, beispielsweise bei einer Trapezform, kann diese Abmessung jedoch auch die Länge einer sich zwischen den Rändern erstreckenden Seite der Platte oder, allgemeiner, die Länge der Strecke zwischen zwei korrespondierenden Endpunkten der beiden Ränder sein.
Die besagte, durch die Ränder definierte Abmessung kann beispielsweise, wenn die beiden einander gegenüberliegenden Ränder die Schmalseite der Leiterplatte bilden, die Länge der Leiterplatte oder, wenn die einander gegenüberliegenden Ränder die Längsseiten der Leiterplatte definieren, die Breite der Leiterplatte sein. Insbesondere wenn die Leiterplatte eine Rechteckform aufweist, können sich die Leiterbahnen zwischen den beiden Schmalseiten der Leiterplatte erstrecken. Wenn die Leiterbahnen gerade und parallel zu den Längsseiten der Leiterplatte verlaufen, kann ihre Länge mindestens 80 % der Länge der Leiterplatte, insbesondere mehr als 90 % und bevorzugt mehr als 95 % der Länge der Leiterplatte betragen.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen eine Länge von 5 cm bis 6 m, bevorzugt 20 cm bis 6 m, insbesondere 20 cm bis 2 m oder 160 cm bis 200 cm aufweisen.
Die Erfindung kann vorsehen, dass sich die Leiterbahnen über eine Länge von wenigstens vier Montageplätzen für LED erstrecken.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen direkt auf dem ersten Träger aufgebracht sind.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen auf einer isolierenden Folie aufgebracht sind, die mit dem ersten Träger verklebt ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen aus leitenden Bändern, insbesondere Kupferbändern, Flachdrähten oder leitenden Folien bestehen, die mit dem ersten Träger oder einer mit dem Träger verbundenen, insbesondere verklebten isolierenden Folie verklebt sind.
Die isolierende Folie kann eine Kunststofffolie, insbesondere eine Polyimidfolie, sein, die als bandförmiges Material geliefert wird, das in Längsrichtung, d.h. entlang des Bandes, elektrische Leiterbahnen aus Kupfer oder aus anderen leitfähigen Materialien aufweist. Durch Aufkleben dieser bandförmigen Folie auf den ersten Träger wird eine Leiterplatte mit einem Basislayout realisiert, das zwei oder mehr Leiterbahnen aufweist, wobei dieses Basislayout danach durch Anbringen von Kontaktflächen und leitenden Verbindungen zwischen Kontaktflächen und/oder zwischen Kontaktflächen und Leiterbahnen, bevorzugt mittels einer Bestückungsvorrichtung für oberflächenmontierte Bauelemente (SMD), ergänzt wird.
Der erste Träger ist vorzugsweise starr. Er kann auch starre und flexible Bereiche aufweisen, wobei ein starrer Bereich die besagten Leuchtdioden, Kontaktflächen und Leiterbahnen aufweist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass der erste Träger aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, Holz, Glas oder Kunststoff besteht.
Besteht der erste Träger aus einem leitenden Material, ist in der Regel eine Isolierung zwischen den Kontaktflächen und den Leiterbahnen einerseits und dem Träger andererseits vorgesehen, die vorzugsweise durch eine mit dem ersten Träger verbundene isolierende Folie, insbesondere eine Polyimidfolie, realisiert wird, die mit dem ersten Träger verbunden und vorzugsweise verklebt ist, wobei die Folie vollflächig, gegebenenfalls aber auch nur in den für die Isolierung erforderlichen Bereichen auf den Träger aufgebracht werden kann. Die Isolierung kann aber auch durch eine isolierende Beschichtung auf den entsprechenden Oberflächenbereichen des ersten Trägers realisiert werden.
Der Träger kann in einer Ausführungsform ein Stahlblech oder Stahlband, ggf. mit einer beschichteten Oberfläche sein, das auf die erforderliche Länge abgelängt wird. Gegebenenfalls kann dieses abgelängte Stahlblech oder -band dann mit einer isolierenden Kunststofffolie versehen werden, auf der gemäß bestimmten Ausführungsformen die Leiterbahnen aufgebracht werden oder bereits vorhanden sind.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Kontaktflächen durch eine SMD-Technik auf der Leiterplatte angebracht sind. Dabei sind die Kontaktflächen vorzugsweise flache leitende Bauelemente mit einer flächigen Geometrie, beispielsweise Metallplättchen, die mit der SMD-Technik durch einen Bestückungsautomaten auf dem Träger oder ein Zwischenelement aufgebracht werden. Diese Bauelemente können beispielsweise eine selbstklebende Schicht aufweisen bzw. mit einer solchen Schicht versehen werden und dann über diese Schicht mit dem ersten Träger oder einem Zwischenelement, wie einer isolierenden Folie, verbunden werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass eine oder mehrere leitende Verbindungen zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn, vorzugsweise alle leitenden Verbindungen zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn, durch SMD-Bauelemente gebildet werden, insbesondere durch als SMD-Element ausgebildete Jumper. Daneben kann, abgesehen von den elektrischen Verbindungen zwischen Kontaktflächen durch die LED, auch eine leitende Verbindung zwischen Kontaktflächen in Form von SMD-Bauelementen vorgesehen sein, die keine LED sind, z.B. für die Überbrückung eines nicht besetzten LED-Platzes zwischen zwei Kontaktflächen.
Die Jumper, auf Deutsch auch Kurzschlussbrücken genannt, stellen dabei einen Kurzschluss zwischen zwei leitenden Bereichen, im vorliegenden Fall zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn, her. Sie sind vorzugsweise als SMD-Elemente ausgeführt und können mit einem Bestückungsautomaten für SMD-Elemente zwischen zwei leitenden Bereichen eines Layouts auf einer Leiterplatte aufgesetzt werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass mehrere LED in Reihe geschaltet sind und die erste und letzte LED der Reihenschaltung mit unterschiedlichen Leiterbahnen elektrisch verbunden sind.
Auf diese Weise kann über die Leiterbahnen eine Spannung über der Reihenschaltung angelegt werden und mehrere Reihenschaltungen von LED können durch entsprechende Verbindung mit den Leiterbahnen parallel geschaltet werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass mehrere Ketten von in Reihe geschalteten LED zwischen zwei Leiterbahnen parallel geschaltet sind.
Die Erfindung kann dabei auch vorsehen, dass die Leiterplatte mehr als zwei Leiterbahnen und mehrere Ketten von in Reihe geschalteten LED aufweist und zumindest zwei dieser Ketten zwischen unterschiedlichen Paaren von Leiterbahnen geschaltet sind.
Die zwei besagten unterschiedlichen Paare von Leiterbahnen können vollständig voneinander verschieden sein oder eine Leiterbahn gemeinsam haben. Beispielsweise kann eine Leiterbahn auf Masse und die anderen Leiterplatten auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden, so dass jedes der besagten Paare die auf Masse gelegte Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn enthält, wobei bei verschiedenen Paaren diese zweite Leiterbahn verschieden ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass verschiedene Ketten von in Reihe geschalteten LED auf verschiedene Massen gelegt werden. In diesem Fall haben die besagten Paare keine Leiterbahn gemeinsam.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die besagten Leiterbahnen und die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und außerhalb dieser ersten Seite zwei oder mehr elektrisch leitende Leiterbahnen vorhanden sind, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, wobei diese weiteren, außerhalb der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen eine Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden mit einer elektrischen Vorrichtung, insbesondere einer von einer LED verschiedenen elektrischen Vorrichtung, aufweisen. Die elektrische Verbindungseinrichtung befindet sich dabei vorzugsweise am Rand der ersten Seite und kann sich dabei über den Rand der ersten Seite hinaus oder auch um diesen Rand herum erstrecken, um die Verbindung mit der besagten elektrischen Vorrichtung herzustellen.
Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine Verbindung der Schaltung mit den LED mit elektrischen Vorrichtungen, die sich nicht auf der Leiterplatte oder zumindest nicht auf deren erster Seite (Vorderseite) befinden, ohne eine zusätzliche Verdrahtung vorsehen zu müssen.
Die elektrische Vorrichtung, mit der die Leiterbahnen verbunden werden können, kann ein Funktionselement, wie ein Sensor oder Controller, ein Betriebsgerät, wie ein EVG, aber auch ein anderes LED-Modul oder eine andere Leuchte sein.
Die außerhalb der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen können von den auf der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen mechanisch und/oder elektrisch getrennt sein. Bevorzugt stellen sie jedoch eine Fortsetzung der auf der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen dar und/oder sie befinden sich auf demselben Bauelement, z.B. auf derselben isolierenden Folie.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass die besagten Leiterbahnen und die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und im Bereich der dieser ersten Seite gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte zwei oder mehr elektrisch leitende Leiterbahnen vorhanden sind, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, wobei mit den Leiterbahnen im Bereich der Rückseite eine von einer LED verschiedene elektrische Vorrichtung elektrisch verbunden ist, die vorzugsweise keine optische Funktion hat, insbesondere ein Betriebsgerät für eine Leuchte. Die Leiterbahnen auf der ersten Seite und die Leiterbahnen im Bereich der Rückseite können dabei insbesondere durch eine elektrische Verbindungseinrichtung verbunden sein, die sich über einen Rand des ersten Trägers hinaus, insbesondere um diesen herum, erstreckt. Auf diese Weise kann das Hindurchführen von Leitungen durch den ersten Träger bzw. durch die Leiterplatte hindurch vermieden werden und die Notwendigkeit des Anbringens entsprechender Bohrungen entfällt.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die elektrische Vorrichtung ein elektrisches Vorschaltgerät, ein Sensor oder ein Controller ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen im Bereich der Rückseite oder ein oder mehrere Elemente, die diese Leiterbahnen tragen, z. B. eine isolierende Folie, über ihre gesamte Länge oder über einen Teil ihrer Länge mit dem ersten Träger auf dessen Rückseite mechanisch verbunden sind.
Auch insoweit kann die Verbindung mit dem Träger auf dessen Rückseite direkt (d. h. die Leiterbahnen sind unmittelbar auf dem Träger aufgebracht) oder indirekt sein, z. B. über eine isolierende Folie (d.h. die Leiterbahnen sind auf der Folie aufgebracht), die ihrerseits mit dem Träger auf dessen Rückseite verbunden ist.
Sind die Leiterbahnen auf der Rückseite ganz mit dem ersten Träger mechanisch verbunden, sind sie gegenüber diesem ortsfest fixiert und liegen vorzugsweise, ggf. über ein zwischengeschaltetes Element, wie eine Folie, an diesem Träger an. Bei einer Verbindung über einen Teil ihrer Länge kann jedoch vorgesehen sein, dass sie über einen Teilbereich von dem ersten Träger abstehen oder von diesem wegbewegt werden können. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Leiterbahnen im Bereich der Rückseite überhaupt nicht mit der Rückseite des ersten Trägers mechanisch verbunden sind, sondern nur über eine geeignete Verbindung, beispielsweise ein Folienscharnier, mit der Vorderseite des ersten Trägers, d.h. der besagten ersten Seite, verbunden sind. Mit „Leiterbahn im Bereich der Rückseite“ ist daher nicht gemeint, dass diese Leiterbahn sich auf einer Oberfläche des ersten Trägers befinden oder dort mit ihm verbunden sein muss. Vielmehr kann sie sich auch lediglich in dem Raumbereich erstrecken, der sich an die Rückseite des ersten Trägers anschließt bzw. an diesen angrenzt, und von der Rückseite des ersten Trägers über ihre gesamte Länge oder einen Teil ihrer Länge beabstandet sein.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte auf einem zweiten Träger angebracht sind, der von dem ersten Träger verschieden ist.
Der zweite Träger kann flexibel oder starr sein oder flexible und starre Teilbereiche aufweisen. Der zweite Träger kann insbesondere auch aus einer flexiblen Folie bestehen, auf der die Leiterbahnen aufgebracht sind. Dies gestattet es, in einer Leuchte oder einem Leuchtenmodul das LED-Bauteil separat von der besagten elektrischen Vorrichtung, z.B. einem elektronischen Vorschaltgerät, anzubringen und gleichzeitig über die Leiterbahnen im Bereich der Rückseite des Trägers die elektrische Verbindung der Leiterbahnen auf der ersten Seite des Trägers mit der elektrischen Vorrichtung zu gewährleisten.
Die Erfindung kann dabei vorsehen, dass der zweite Träger über eine flexible mechanische Verbindung mit dem ersten Träger verbunden ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die elektrische Vorrichtung im Bereich der Rückseite der Leiterplatte an dem zweiten Träger befestigt ist.
Der zweite Träger kann insbesondere die isolierende Folie sein, über welche die Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte mit dem ersten Träger verbunden sind, insbesondere eine Folie, auf der die Leiterbahnen vorab schon aufgebracht sind, oder eine Folie, auf welche Leiterbahnen aufgeklebt oder anderweitig aufgebracht werden. Bei dieser Ausführungsform kann die Folie selbst eine flexible Verbindung mit der elektrischen Vorrichtung herstellen. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass diese Folie im Bereich der Rückseite der Leiterplatte auf einem weiteren Träger, beispielsweise einer starren Platte, befestigt, insbesondere verklebt ist, an dem die elektrische Vorrichtung befestigt oder mit dem sie elektrisch verbunden sein kann. Der weitere Träger kann wieder aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, Holz, Glas oder Kunststoff bestehen.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen auf einer isolierenden Folie aufgebracht sind, die mit dem ersten Träger auf der ersten Seite verklebt ist, wobei die isolierende Folie sich um einen Rand der Leiterplatte herum in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstreckt. Hierbei können sich insbesondere in einer Ausführungsform auch die Leiterbahnen auf der Folie um den Rand der Leiterplatte herum in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstrecken.
Die Erfindung kann dabei vorsehen, dass die isolierende Folie mit dem ersten Träger auf dessen Rückseite ganz oder teilweise verklebt ist.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass die isolierende Folie mit einem im Bereich der Rückseite des ersten Trägers befindlichen weiteren, vorzugsweise starren Träger auf derjenigen Seite des weiteren Trägers ganz oder teilweise verklebt ist, die von dem ersten Träger abgewandt ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass eine oder mehrere Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte einteilig mit Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte ausgebildet sind, so dass sie sich durchgängig von der ersten Seite in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstrecken.
Die Erfindung kann vorsehen, dass eine oder mehrere Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte sich nicht über die Ränder der ersten Leiterplatte hinaus erstrecken, also auf die erste Seite der Leiterplatten beschränkt sind und jeweils mit einer Leiterbahn auf der Rückseite durch ein Verbindungselement, das an einem Rand der Leiterplatte vorgesehen ist und den Rand der Leiterplatte übergreift, elektrisch verbunden sind.
Das Verbindungselement kann beispielsweise ein Draht oder ein Leiterband sein, der jeweils mit der Leiterbahn auf der Vorderseite und der Leiterbahn auf der Rückseite verlötet oder anderweitig leitend verbunden ist. Das Verbindungselement könnte beispielsweise auch eine Klemme oder ein Stecker sein, der mit Steckelementen auf der Vorder- und Rückseite der Leiterplatte zusammenwirkt, die ihrerseits jeweils mit einer der beiden Leiterbahnen leitend verbunden sind. Ein einziges Verbindungselement kann auch mehrere Leiterbahnen auf der Vorderseite mit den entsprechenden Bahnen auf der Rückseite elektrisch verbinden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass der erste Träger einen oder mehrere flexible Teilbereiche und einen oder mehrere starre Teilbereiche aufweist, die besagten Leiterbahnen und die besagten LED in einem ersten starren Bereich des ersten Trägers angeordnet sind und außerhalb dieses ersten starren Bereich, vorzugsweise in einem zweiten starren Bereich, zwei oder mehr elektrisch leitende Leiterbahnen vorhanden sind, die mit den Leiterbahnen in dem ersten starren Bereich elektrisch verbunden sind, wobei diese weiteren, außerhalb des ersten starren Bereichs befindlichen Leiterbahnen eine Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden mit einer elektrischen Vorrichtung, insbesondere einer von einer LED verschiedenen elektrische Vorrichtung, aufweisen.
Vorzugsweise erstrecken sich die Leiterbahnen von dem ersten starren Bereich in einen zweiten starren Bereich, wo die besagte Verbindungsvorrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass der erste Träger einen oder mehrere flexible Teilbereiche und einen oder mehrere starre Teilbereiche aufweist, die besagten Leiterbahnen und die besagten LED in einem ersten starren Bereich des ersten Trägers angeordnet sind und in einem zweiten starren Bereich zwei oder mehr elektrisch leitende Leiterbahnen vorhanden sind, die mit den Leiterbahnen in dem ersten starren Bereich elektrisch verbunden sind, wobei mit den Leiterbahnen in dem zweiten starren Bereich eine von einer LED verschiedene elektrische Vorrichtung elektrisch verbunden ist, die vorzugsweise keine optische Funktion hat, insbesondere ein Betriebsgerät für eine Leuchte.
Dabei kann insbesondere der erste Träger in einem flexiblen Bereich umgebogen sein, so dass sich der zweite starre Bereich im Bereich der Rückseite des ersten starren Bereichs befindet. Die Leiterbahnen können sich insbesondere durchgängig von dem ersten starren Bereich in den zweiten starren Bereich erstrecken.
Der erste Träger kann dabei gegebenenfalls auch eine Starrflex-Platte sein. Starrflex-Platten bestehen aus einer Kombination von flexiblen und starren Leiterplatten, wobei in der Regel die starren Bereiche die Bauelemente einer Schaltung aufnehmen, während die flexiblen Teile die elektrische Verbindung zwischen den starren Teilen herstellen. Derartige Platten können aus mehreren Schichten bestehen, von denen eine oder mehrere aus einem starren Material und eine oder mehrere aus einem flexiblen Material bestehen. Durch Entfernen oder Aussparen einer starren Schicht in einem bestimmten Bereich können flexible Bereiche erzeugt werden, in denen die Platte verformt, insbesondere gebogen werden kann.
Die Erfindung kann vorsehen, dass eine oder mehrere Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte sich nicht über die Ränder des ersten starren Bereichs hinaus erstrecken, also auf den ersten starren Bereich der Leiterplatte beschränkt sind, und jeweils mit einer Leiterbahn in dem zweiten starren Bereich durch ein Verbindungselement, das an einem Rand des ersten starren Bereichs vorgesehen ist und in dem ersten starren Bereich mit einer Leiterbahn verbunden ist, elektrisch verbunden ist.
Das Verbindungselement kann beispielsweise ein Draht oder ein Leiterband sein, der in den jeweiligen starren Bereichen mit der Leiterbahn verlötet oder anderweitig leitend verbunden ist, aber auch eine Klemme oder ein Stecker, wie vorangehend beschrieben.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die LED und die Kontaktflächen freiliegen und/oder das LED-Bauteil keine weitere mit dem ersten Träger, der Folie und/oder den LED verbundene Schicht aufweist, durch welche hindurch im Betrieb Licht der LED austritt.
Die Erfindung kann vorsehen, dass Teile der Kontaktflächen und/oder der Leiterbahnen mit einem Lötstopplack bedeckt sind.
Die Erfindung stellt auch eine Anordnung von mehreren LED-Bauteilen wie vorangehend beschrieben zur Verfügung, bei der mindestens zwei Leiterbahnen eines ersten LED-Bauteils über eine elektrische Verbindungseinrichtung jeweils mit einer entsprechenden Leiterbahn eines zweiten LED-Bauteils elektrisch verbunden sind.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass jede der beiden besagten Leiterbahnen des ersten Bauteils auf dem gleichen elektrischen Potential wie die entsprechende Leiterbahn des zweiten LED-Bauteils liegt. Sofern zweckmäßig oder erforderlich, kann auf diese Weise auch durch Wahl eines elektrischen Verbindungselements mit einem geeigneten Widerstand ein vorbestimmter Spannungsabfall zwischen einer Leiterbahn des ersten LED-Bauteils und einer korrespondierenden Leiterbahn des zweiten LED-Bauteils realisiert werden.
Mittels dieser Anordnung ist es möglich, eine Spannungsversorgung nur an oder für eines der LED-Bauteile vorzusehen und aufgrund der Verschaltung der jeweiligen Leiterbahnen die weiteren LED-Bauteile der Anordnung über dieses LED-Bauteil mit Spannung nach Art einer Master-Slave-Schaltung zu versorgen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die besagten zwei Leiterbahnen des ersten LED-Bauteils mit den korrespondierenden Leiterbahnen des zweiten LED-Bauteils über eine Folie verbunden sind, die zwei elektrisch leitende Leiterbahnen aufweist, welche jeweils eine Leiterbahn des ersten LED-Bauteils und die hierzu korrespondierende Leiterbahn des zweiten LED-Bauteils kontaktieren.
Die Folie kann dabei durch Verkleben an dem ersten und zweiten LED-Bauteil fixiert werden, so dass der Kontakt zwischen den entsprechenden Leiterbahnen gewährleistet ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil ein LED-Bauteil mit Leiterbahnen außerhalb der ersten Seite ist, dessen Leiterbahnen mit einem elektronischen Vorschaltgerät verbunden sind, wobei das zweite LED-Bauteil über das erste LED-Bauteil mit der Spannung des elektronischen Vorschaltgeräts versorgt wird.
In gleicher Weise kann auch eine Anordnung von LED-Modulen oder LED-Leuchten, die ein erfindungsgemäßes LED-Bauteil aufweisen, realisiert werden, bei der nur ein Modul oder eine Leuchte ein elektronisches Vorschaltgerät aufweist und die anderen Module bzw. Leuchten über dieses erste Modul bzw. diese erste Leuchte mit Spannung versorgt werden. Ebenso kann auf diese Weise eine Anordnung realisiert werden, bei der ein LED-Modul oder eine LED-Leuchte eine signalgebende elektrische Vorrichtung, wie einen Controller oder einen Sensor, aufweist und die Signale dieser Vorrichtung den anderen LED-Modulen bzw. LED-Leuchten über die jeweiligen, miteinander verbundenen Leiterbahnen der entsprechenden LED-Bauteile zugeführt werden.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Herstellen eines LED-Bauteils, welches mehrere Leuchtdioden (LED) aufweist, die auf einer Leiterplatte angebracht und verschaltet sind, zur Verfügung, welches umfasst:

- Aufbringen von zwei oder mehr Leiterbahnen auf einem ersten Träger,
- Aufbringen von Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen der LED auf dem ersten Träger, vorzugsweise zwischen zwei Leiterbahnen,
- Anbringen von LED auf der Leiterplatte, derart, dass ihre Anschlüsse jeweils mit einem Kontaktelement verbunden sind,
- elektrisches Verbinden einer mit einer LED verbundenen Kontaktfläche mit einer der Leiterbahnen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass zwei mit einer LED verbundenen Kontaktflächen mit verschiedenen Leiterbahnen elektrisch verbunden werden. Das Aufbringen der Leiterbahnen auf den ersten Träger kann in der vorangehend beschriebenen Weise geschehen.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen und die Kontaktflächen unmittelbar auf den ersten Träger aufgebracht werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Leiterbahnen auf einem Zwischenelement angebracht sind oder werden, das mit dem Träger zumindest auf einer ersten Seite des Trägers verbunden, vorzugsweise verklebt ist, die der Seite der Leiterplatte entspricht, auf der die besagten LED angebracht werden und welche der Vorderseite des Bauteils entspricht.
Das Aufbringen der Leiterbahnen auf den ersten Träger bzw. das Zwischenelement kann in der vorangehend beschriebenen Weise, insbesondere durch Kleben, Aufdampfen, Anschmelzen, insbesondere Heißprägen und dergleichen, erfolgen.
Die Geometrie der Leiterbahnen und ihre Anordnung auf der Leiterplatte kann dabei den vorangehend für das LED-Bauteil beschriebenen Geometrien entsprechen. Insbesondere können sich die aufgebrachten Leiterbahnen über die gesamte Länge oder Breite der Leiterplatte oder auch nur über einen Teilbereich von mindestens 80 % derselben erstrecken. Die Länge der Leiterbahnen kann insbesondere 5 cm bis 6 m, vorzugsweise 20 cm bis 2 m, insbesondere 120 cm bis 200 cm betragen. Sie kann auch in einem Bereich von 150 cm bis 200 cm liegen. Die Leiterbahnen können insbesondere auf einer isolierenden Folie aufgebracht sein, die mit dem ersten Träger verklebt wird.
Die Erfindung kann vorsehen, dass eine mit einer oder mehreren Leiterbahnen versehene Folie mit dem Träger zumindest auf dessen erster Seite verklebt wird und danach Kontaktelemente zwischen den Leiterbahnen auf die Folie aufgebracht werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass leitende Bänder, insbesondere Kupferbänder, Flachdrähte oder leitende Folien, mit der isolierenden Folie verklebt werden, wobei die isolierende Folie mit dem ersten Träger vor oder nach dem Aufkleben dieser leitenden Bänder verklebt werden kann. Dabei ist es insbesondere auch möglich, bereits auf der Folie vorhandene Leiterbahnen durch weitere Leiterbahnen zu ergänzen, die in besagter Weise mit der isolierenden Folie verklebt werden.
Dementsprechend ist es möglich, zunächst den ersten Träger mit der isolierenden Folie zu versehen und danach die leitenden Bänder darauf aufzukleben und die Kontaktflächen auf der Folie aufzubringen, oder die isolierende Folie mit den darauf aufgebrachten leitenden Bändern an dem ersten Träger anzubringen und danach die Kontaktflächen aufzubringen.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die Kontaktflächen durch eine Bestückungsvorrichtung für oberflächenmontierte Bauelemente (Surface Mounted Devices) aufgebracht werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass eine oder mehrere leitende Verbindungen zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn, vorzugsweise alle leitenden Verbindungen zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn, durch SMD-Bauelemente gebildet werden, insbesondere durch als SMD-Element ausgebildete Jumper.
Das Verfahren kann ferner vorsehen:

- elektrisches Verbinden von Kontaktflächen mit Leuchtdioden derart, dass eine Reihenschaltung der Leuchtdioden gebildet wird, die jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktflächen geschaltet sind, und
- elektrisches Verbinden der ersten und letzten Kontaktfläche der Reihenschaltung von LED mit unterschiedlichen Leiterbahnen.

Das Verfahren kann vorsehen:

- Bilden von mehreren Ketten von in Reihe geschalteten LED durch elektrisches Verbinden der LED mit zugehörigen Kontaktflächen und
- elektrisches Verbinden von mehreren dieser Ketten in Parallelschaltung zwischen zwei Leiterbahnen.

Das Verfahren kann vorsehen:

- elektrisches Verbinden von mehreren LED über die ihnen zugeordneten Kontaktflächen derart, dass mehrere Ketten von in Reihe geschalteten LED gebildet werden, und
- Verschalten zumindest zweier dieser Ketten zwischen zwei unterschiedlichen Paaren von Leiterbahnen.

Die Erfindung kann vorsehen, dass die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet werden und das Verfahren umfasst:

- Vorsehen von zwei oder mehr elektrisch leitenden Leiterbahnen außerhalb dieser ersten Seite, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind,
- Versehen der außerhalb der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen mit einer Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden mit einer elektrischen Vorrichtung, insbesondere einer von einer LED verschiedenen elektrischen Vorrichtung.

Die außerhalb der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen können von den auf der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen mechanisch und/oder elektrisch getrennt sein. Bevorzugt stellen sie jedoch eine Fortsetzung der auf der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen dar und/oder sie befinden sich auf demselben Bauelement, z.B. auf derselben isolierenden Folie.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die besagten Leiterbahnen und die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und das Verfahren umfasst:

- Vorsehen von zwei oder mehr elektrisch leitenden Leiterbahnen im Bereich der der ersten Seite gegenüberliegenden Rückseite, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind,
- elektrisches Verbinden der Leiterbahnen im Bereich der Rückseite mit einer von einer LED verschiedenen elektrischen Vorrichtung, die vorzugsweise keine optische Funktion hat, insbesondere einem Betriebsgerät für eine Leuchte.

Das Verfahren kann auch vorsehen:

- Anbringen von Leiterbahnen auf einem zweiten Träger im Bereich der Rückseite der Leiterplatte, die der ersten Seite, auf der die besagten LED angebracht werden, gegenüberliegt, derart, dass die Leiterbahnen auf dem zweiten Träger mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, und
- elektrisches Verbinden einer von einer LED verschiedenen elektrischen Vorrichtung mit Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte.

Das Verfahren kann auch vorsehen:

- Vorsehen von Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte, die ganz oder teilweise mit dem Träger der Leiterplatte mechanisch verbunden sind und mit Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte elektrisch verbunden sind, und
- elektrisches Verbinden einer von einer LED verschiedenen elektrischen Vorrichtung mit Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte.

Die Erfindung kann vorsehen, dass der zweite Träger über eine flexible mechanische Verbindung mit dem ersten Träger verbunden ist oder wird.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die besagten Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte auf einer isolierenden Folie aufgebracht sind oder werden, wobei das Verfahren umfasst:

- Verkleben der isolierenden Folie mit dem ersten Träger derart, dass ein Teil dieser isolierenden Folie über den Rand des ersten Trägers vorsteht, und
- Umfalten der isolierenden Folie derart, dass sich der umgebogene Teil der Folie in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstreckt.

Die Erfindung kann vorsehen, dass die isolierende Folie nach dem Umfalten mit dem ersten Träger auf dessen Rückseite ganz oder teilweise verklebt wird.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die isolierende Folie nach dem Umfalten mit einem im Bereich der Rückseite des ersten Trägers befindlichen zweiten Träger auf derjenigen Seite des zweiten Trägers ganz oder teilweise verklebt wird, die von dem ersten Träger abgewandt ist.
Wie vorangehend beschrieben, können dabei die Leiterbahnen auf der ersten Seite und die Leiterbahnen auf der Rückseite einteilig miteinander ausgebildet sein, so dass sie sich durchgängig von der ersten Seite in dem Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstrecken. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass auf der ersten Seite im Bereich der Rückseite jeweils separate Leiterbahnen vorgesehen werden, die dann durch ein Verbindungselement, das am Rand der Leiterplatte vorgesehen ist und den Rand der Leiterplatte übergreift, elektrisch verbunden werden.
Die Erfindung kann vorsehen, dass die elektrische Vorrichtung im Bereich der Rückseite der Leiterplatte an dem zweiten Träger befestigt wird.
Die übrigen vorangehend beschriebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen LED-Bauteils lassen sich in entsprechender Anwendung der vorangehend beschriebenen Verfahren herstellen.
Durch das Verwenden von leitenden SMD Elementen, die mit einer Bestückungsvorrichtung für oberflächenmontierte Bauelemente (SMD) angebracht werden können, entfällt das Erfordernis des Anbringen von Klemmen an den entsprechenden Kontaktflächen eines zusätzlichen Verdrahtungsschritts zur Verbindung mit den Leiterbahnen. Die Kontaktflächen können bei dieser Vorgehensweise auf einfache Rechtecke reduziert werden. Unterschiedliche Schaltungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von parallel geschalteten LED-Ketten können auf Basis der gleichen Vormaterialien (Träger, Polyimidfolie, leitende Kontaktelemente als Kontaktflächen) erstellt werden. Damit wird wiederum der Werkzeugaufwand deutlich verringert (z.B. ist kein Stanzwerkzeug erforderlich) und eine Mengenbündelung erreicht.
In der Ausführungsform, bei der die Leiterbahnen zu einem elektronischen Vorschaltgerät im Bereich der Rückseite der Leiterplatte führen, wird die Verschaltung des Vorschaltgeräts vereinfacht. Anstelle einer aufwendigen Verdrahtung und ggf. dem Durchstanzen der Leiterplatte, um Leitungen auf die Rückseite der Leiterplatte zu führen, werden die Leiterbahnen des LED-Moduls direkt zu dem Vorschaltgerät geführt, womit mindestens zwei Klemmen (plus und minus) auf dem LED-Bauteil und damit in einer Leuchte entfallen, die dieses Bauteil aufweist. Ebenso entfallen die entsprechenden Leitungen, so dass die Anzahl der Komponenten des LED-Bauteils und damit auch einer entsprechenden Leuchte insgesamt reduziert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von beispielhaften Ausführungsformen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

1 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED-Bauteils mit einer einzigen LED-Kette.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines LED-Bauteils gemäß der Ausführungsform der 1, wobei ein Teil des Bauteils umgebogen ist.
3 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes LED-Bauteil mit mehreren LED-Ketten.
4 zeigt ein zugehöriges Schaltbild.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen LED-Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der zwei LED-Bauteile in Form einer Master-Slave-Schaltung verbunden sind.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED-Bauteils, bei dem eine einzige LED-Kette vorgesehen ist. Das Bauteil weist zwei starre Träger 1 und 3 in Form einer Platte auf, die aus Aluminium, Stahl oder einem anderen leitenden Material besteht und bei diesem Ausführungsbeispiel eine Rechteckform hat. Auf die beiden Träger ist eine durchgängige Polyimidfolie 5 aufgeklebt, sodass die beiden Träger 1 und 3 durch diese Polyimidfolie mechanisch verbunden werden, wobei zwischen den Trägern 1 und 3 ein Spalt 7 verbleibt, der von der Polyimidfolie 5 überbrückt wird. Auf diese Weise wird eine flexible mechanische Verbindung zwischen den Trägern 1 und 3 generiert. Der Träger 3 kann dabei, wie aus 2 ersichtlich, umgebogen werden, sodass er sich im Bereich der Rückseite des Trägers 1 befindet.
Auf der Polyimidfolie sind Bahnen 9a und 9b aus einem leitenden Material, beispielsweise Kupfer, aufgeklebt. Diese erstrecken sich auf dem ersten Träger 1 zu dem in der Zeichnung linken Rand des Trägers 1 und darüber hinaus, überbrücken den Spalt 7 und setzen sich auf dem zweiten Träger 3 fort. Dadurch werden nicht nur Leiterbahnen gebildet, mit denen sich die Anschlüsse von Leuchtdioden auf unterschiedliche Potentiale legen lassen, sondern es wird auch eine leitende Verbindung zu dem zweiten Träger 3 geschaffen, sodass elektrische Vorrichtungen oder Bauelemente auf dem Träger 3 von dem Träger 1 aus mit Strom versorgt werden können oder umgekehrt. Die Kupferbänder 9a und 9b sind in gleicher Weise wie die Polyimidfolie 5 flexibel und biegbar, sodass auch nach dem Umfalten des zweiten Trägers 3, wie in 2 dargestellt, eine durchgängige leitende Verbindung von dem Träger 1 zu dem Träger 3 besteht.
Auf der Polyimidfolie 5 sind ferner in einer SMD-Technik vier Metallplättchen 11a, 11b, 11c und 11d zwischen den beiden Leiterbahnen 9a und 9b aufgeklebt, welche Kontaktflächen für die Verschaltung von drei LED 13a, 13b und 13 c bilden. Die Metallplättchen 11a - 11d wurden dabei durch eine SMD-Bestückungsvorrichtung auf die mit den Leiterbahnen 9a und 9b versehene Folie 5 aufgebracht. Die LED 13a - 13c sind SMD-Bauelemente, die mit einem Bestückungsautomaten auf die Metallplättchen 11a - 11d so aufgesetzt wurden, dass sie jeweils den Spalt zwischen zwei benachbarten Metallplättchen 11a - 11d überbrücken und ihre Anschlüsse jeweils mit einem der beiden Metallplättchen elektrisch verbunden sind. Die inneren Metallplättchen 11b und 11c sind jeweils mit einem Anschluss von zwei benachbarten LED verbunden, sodass eine Reihenschaltung erzeugt wird. Das Metallplättchen 11a ist über ein leitendes SMD-Bauelement 15a, z. B. einen Jumper, mit der Leiterbahn 9a verbunden und das Metallplättchen 11d ist über ein leitendes Bauelement 15b, beispielsweise einen Jumper, mit der anderen Leiterbahn 9b elektrisch verbunden. Dadurch ist die Reihenschaltung der LED 13a - 13c zwischen den Leiterbahnen 9a und 9b geschaltet ist. Dementsprechend können die in Reihe geschalteten LED 13a - 13c durch Anlegen einer Spannung zwischen den beiden Leiterbahnen 9a und 9b betrieben werden.
Anstelle der leitenden SMD-Bauelemente 15a und 15b können auch SMD-Widerstände, die einen Spannungsabfall zwischen den Leiterbahnen 9a, 9b und den entsprechenden Metallplättchen 11a bzw. 11d erzeugen, vorzugsweise SMD-Widerstände mit einem geringen Widerstand, vorgesehen sein, wenn dies aufgrund der Spezifikation des LED-Bauteils zweckmäßig oder geboten ist. Ein solcher Widerstand kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn LED-Ketten unterschiedlicher Länge zwischen den gleichen Leiterbahnen parallel geschaltet sind. Anstelle eines Widerstands kann auch eine Diode, insbesondere eine als SMD-Bauelement ausgebildete Diode, verwendet werden, die einen entsprechenden Spannungsabfall erzeugen, was insbesondere dafür vorgesehen sein kann, um die Vorwärtsspannung unterschiedlich langer parallel geschalteter LED-Ketten auf ein Niveau zu bringen. Dabei kann auch ein leitendes SMD-Bauelement 15a, 15b durch eine SMD-Diode und das andere leitende SMD-Bauelement durch einen SMD-Widerstand ersetzt werden oder ein leitendes SMD-Bauelement 15a, 15b kann auch durch eine Kombination eines SMD-Widerstands und einer SMD-Diode ersetzt werden.
Durch Wiederholen der vorangehend beschriebenen Schaltung kann eine Parallelschaltung von mehreren Ketten von in Reihe geschalteten LED realisiert werden. Dies ist in 3 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 sind wieder die Kontaktflächen 11a - 11d, die die Kontaktflächen überbrückenden LED 13a bis 13c und die leitenden Verbindungselemente 15a und 15b vorhanden, welche die Kontaktflächen 11a und 11d mit den Leiterbahnen 9a und 9b verbinden. 3 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel, bei dem, im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform, die Metallplättchen 11a - 11d, welche die Kontaktflächen für die LED 13a - 13c und die leitenden Bauelemente 15 a und 15 b bilden, eine unterschiedliche Breite aufweisen. Insbesondere sind die Kontaktflächen 11 a und 11d, die nur mit einer einzigen LED (13a bzw. 13c) verbunden sind, schmäler als die dazwischenliegenden Metallplättchen 11b und 11c.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die vorangehend angesprochene Parallelschaltung mehrerer LED-Ketten realisiert. Konkret sind außer der Kette der in Reihe geschalteten LED 13a bis 13c zwei weitere Ketten von in Reihe geschalteten LED 20a, 20b, 20c bzw. 22a, 22b und 22c zwischen den beiden Leiterbahnen 9a und 9b parallel geschaltet. Für diese weiteren Ketten sind auf der Polyimidfolie 5 jeweils vier aufeinanderfolgende, voneinander beabstandete Metallplättchen 24a bis 24d bzw. 26a bis 26d vorgesehen. Die LED 20a - 20c bzw. 22a - 22c sind jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Metallplättchen angebracht, sodass eine Reihenschaltung der LED 20a - 20c bzw. 22a - 22c realisiert wird. Diese Reihenschaltungen von LED sind zwischen den Leiterbahnen 9a und 9b parallel geschaltet, indem jeweils das erste und das letzte Metallplättchen (24a und 24d bzw. 26a und 26d) und damit auch die mit ihnen elektrisch verbundenen LED 20a und 20c bzw. 22a und 22c über leitende SMD-Elemente 30a und 30b bzw. 32a und 32b mit der Leiterbahn 9a bzw. 9b verbunden sind. Die Parallelschaltung von LED-Ketten kann, wie in 3 angedeutet, beliebig fortgesetzt werden. Ein entsprechendes elektrisches Schaltbild ist in 4 gezeigt, wobei dort noch eine vierte LED-Kette aus Leuchtdioden 34a, 34b und 34c gezeigt ist. Wenn, wie in 4 durch die Anschlüsse 36 und 38 angedeutet, die beiden Leiterbahnen 9a und 9b auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden, werden die LED-Ketten parallel betrieben.
5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED-Bauteils 40, auf dessen Rückseite ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) 42 angebracht ist, wobei dieses LED-Bauteil 40 mit einem weiteren LED-Bauteil 44 nach Art einer Master-Slave-Schaltung verbunden ist.
Das LED-Bauteil 40 ist wie das in 1 oder 3 gezeigte LED-Bauteil aufgebaut, d. h. es weist zwei Träger auf, die über eine Polyimidfolie 50, die auf die beiden Träger aufgeklebt ist, verbunden sind. Auf der Polyimidfolie 50 sind Leiterbahnen 51 aufgeklebt, welche sich von dem ersten Träger bis auf den zweiten Träger erstrecken und dadurch die beiden Bereiche des LED-Bauteils, die den beiden Trägern entsprechen, zusätzlich zu der mechanischen Verbindung durch die Folie 50 elektrisch verbinden. In der schematischen Darstellung der 5 sind die beiden Träger nicht separat dargestellt, sondern lediglich als eine einzige Trägervorrichtung 52 dargestellt. Die Zeichnung der 5 zeigt, dass sich die Polyimidfolie um das in der Zeichnung linke Ende dieser Trägervorrichtung 52 herum auf dessen Rückseite erstreckt. Auf der Vorder- oder Oberseite des LED-Bauteils 40 sind, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt, LED 54 vorgesehen, die in geeigneter Weise, beispielsweise wie in 3 dargestellt, miteinander verschaltet sind. Auf der Unter- oder Rückseite weist am Ende der Folie 50 die Leiterbahn 51 ein freies Ende 56 auf, das über einen Steckverbinder 58 mit dem elektronischen Vorschaltgerät 42 verbunden ist, das sich im Bereich der Rückseite des LED-Bauteils 40 befindet. Aufgrund der Verbindung über die Leiter 56 und Steckverbinder 58 kann das EVG 42 eine geeignete Spannung auf die Leiterbahnen auf der Unterseite des LED-Bauteils 40 aufgeben, die sich um den Rand der Trägervorrichtung herum auf die Oberseite erstrecken, sodass die LED 54 auf der Vorderseite des Bauteils 40 dementsprechend über diese Leiterbahnen mit der Spannung des EVG versorgt werden.
Das zweite LED-Bauteil 44 ist ebenfalls wie vorangehend beschrieben aus einem Träger 70 und einer aufgeklebten Polyimidfolie 72 aufgebaut, auf der sich zwei Leiterbahnen 73 bis zu dem in der Zeichnung linken Rand des Trägers 70 erstrecken. Auf der Polyimidfolie 72 sind LED 74 montiert, die in geeigneter Weise mit diesen Leiterbahnen 73 elektrisch verbunden sind. Die Schaltungen der LED-Bauteile 40 und 44 sind grundsätzlich unabhängig voneinander insofern, als alle elektrischen Bauelemente auf den Leiterplatten zwischen den jeweiligen Leiterbahnen der beiden Bauteile geschaltet sind, über die eine geeignete Spannung aufgegeben werden kann. Die beiden Leiterbahnen der LED-Bauteile 40 und 44 sind jedoch jeweils durch einen elektrischen Leiter 80 miteinander verbunden, der den Spalt zwischen den beiden LED-Bauteilen 40 und 44 überbrückt und eine elektrische Verbindung zwischen den einander entsprechenden Leiterbahnen auf den LED-Bauteilen 40 und 44 herstellt. Auf diese Weise wird die Spannung, welche zwischen den Leiterbahnen 51 des LED-Bauteils 40 aufgegeben wird, auch zwischen den Leiterbahnen 73 des LED-Bauteils 44 aufgegeben, sodass dieses in einem Master-Slave-Modus betrieben werden kann. Der Leiter 80 kann auch durch eine isolierende Folie realisiert werden, auf der in gleichem Abstand wie bei den LED-Bauteilen 40 und 44 zwei elektrische Leiterbahnen vorhanden sind und die so über den Zwischenraum zwischen den Trägern 52 und 70 gelegt wird, dass ihre Leiterbahnen mit den jeweils entsprechenden Leiterbahnen der LED-Bauteile 40 und 44 in elektrischem Kontakt stehen. Die Folie selbst kann in geeigneter Weise, insbesondere durch Verkleben, fixiert werden, so dass die elektrische Verbindung zwischen den beiden LED-Bauteilen 40 und 44 dauerhaft gewahrt wird.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren jeweiligen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Träger
3: Träger
5: Polyimidfolie
7: Spalt
9a, 9b: Leiterbahn
11a, 11b, 11c, 11d: Metallplättchen
13a, 13b, 13c: Leuchtdiode
15a, 15b: leitendes SMD-Element
20a, 20b, 20c: Leuchtdiode
22a, 22b, 22c: Leuchtdiode
24a, 24b, 24c, 24d: Metallplättchen
26a, 26b, 26c, 26d: Metallplättchen
30a, 30b: leitendes SMD-Element
32a, 32b: leitendes SMD-Element
34a, 34b, 34c: Leuchtdiode
36: Anschluss
38: Anschluss
40: LED-Bauteil
42: elektronisches Vorschaltgerät
44: LED-Bauteil
50: Polyimidfolie
51: Leiterbahn
52: Trägervorrichtung
54: Leuchtdiode
56: elektrischer Leiter
58: Steckverbinder
70: Träger
72: Polyimidfolie
73: Leiterbahn
74: Leuchtdiode
80: elektrischer Leiter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016124559 [0003]

Claims

LED-Bauteil, welches mehrere LED aufweist, die auf einer Leiterplatte angebracht und verschaltet sind, wobei die Leiterplatte einen ersten Träger sowie auf dem Träger aufgebrachte leitende Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden mit den Anschlüssen der LED aufweist, wobei die Leiterplatte mindestens zwei Leiterbahnen aufweist und sich in dem Bereich zwischen zwei Leiterbahnen Kontaktflächen befinden, so dass diese Kontaktflächen durch individuelles elektrisches Verbinden mit einer der beiden Leiterbahnen auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden können, wobei die Leiterbahnen durch Verkleben, Anschmelzen oder Aufdampfen unmittelbar auf dem Träger oder Verkleben oder Anschmelzen eines Zwischenelements zum Tragen einer oder mehrerer Leiterbahnen mit dem Träger verbunden sind.
LED-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahnen zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rändern der Leiterplatte über mindestens 80 % des Abstands dieser Ränder voneinander erstrecken.
LED-Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen eine Länge von 5 cm bis 6 m aufweisen.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen direkt auf dem ersten Träger aufgebracht sind.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen auf einer isolierenden Folie aufgebracht sind, die mit dem ersten Träger verklebt ist.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen aus leitenden Bändern bestehen, die mit dem ersten Träger oder einer mit dem Träger verbundenen Folie verklebt sind.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen durch eine SMD-Technik auf der Leiterplatte angebracht sind.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere leitende Verbindungen zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn durch SMD-Bauelemente gebildet werden.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LED in Reihe geschaltet sind und die erste und letzte LED der Reihenschaltung mit unterschiedlichen Leiterbahnen elektrisch verbunden sind.
LED-Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ketten von in Reihe geschalteten LED zwischen zwei Leiterbahnen parallel geschaltet sind.
LED-Bauteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte mehr als zwei Leiterbahnen und mehrere Ketten von in Reihe geschalteten LED aufweist und zumindest zwei dieser Ketten zwischen unterschiedlichen Paaren von Leiterbahnen geschaltet sind.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Leiterbahnen und die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und außerhalb dieser ersten Seite zwei oder mehr elektrisch leitende Leiterbahnen vorhanden sind, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, wobei diese weiteren, außerhalb der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen eine Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden mit einer elektrischen Vorrichtung aufweisen.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet dass die besagten Leiterbahnen und die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und im Bereich der dieser ersten Seite gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte zwei oder mehr elektrisch leitende Leiterbahnen vorhanden sind, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, wobei mit den Leiterbahnen im Bereich der Rückseite eine elektrische Vorrichtung elektrisch verbunden ist.
LED-Bauteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Vorrichtung ein elektrisches Vorschaltgerät, ein Sensor oder ein Controller ist.
LED-Bauteil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte auf einem zweiten Träger angebracht sind, der von dem ersten Träger verschieden ist.
LED-Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Träger über eine flexible mechanische Verbindung mit dem ersten Träger verbunden ist.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen auf einer isolierenden Folie aufgebracht sind, die mit dem ersten Träger auf der ersten Seite verklebt ist, wobei die isolierende Folie sich um einen Rand der Leiterplatte herum in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstreckt.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte einteilig mit Leiterbahnen im Bereich der Rückseite der Leiterplatte ausgebildet sind, so dass sie sich durchgängig von der ersten Seite in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstrecken.
LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte sich nicht über die Ränder der ersten Leiterplatte hinaus erstrecken und jeweils mit einer Leiterbahn auf der Rückseite durch ein Verbindungselement, das an einem Rand der Leiterplatte vorgesehen ist und den Rand der Leiterplatte übergreift, elektrisch verbunden sind.
Anordnung von mehreren LED-Bauteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Leiterbahnen eines ersten LED-Bauteils über eine elektrische Verbindungseinrichtung jeweils mit einer entsprechenden Leiterbahn eines zweiten LED-Bauteils elektrisch verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil ein LED-Bauteil nach Anspruch 12 oder 13 ist, dessen Leiterbahnen mit einem elektronischen Vorschaltgerät verbunden sind, wobei das zweite LED-Bauteil über das erste LED-Bauteil mit der Spannung des elektronischen Vorschaltgeräts versorgt wird.
Verfahren zum Herstellen eines LED-Bauteils, welches mehrere Leuchtdioden (LED) aufweist, die auf einer Leiterplatte angebracht und verschaltet sind, welches umfasst: - Aufbringen von zwei oder mehr Leiterbahnen auf einem ersten Träger durch Aufkleben, Anschmelzen oder Aufdampfen unmittelbar auf den ersten Träger oder Verkleben oder Anschmelzen eines Zwischenelements zum Tragen einer oder mehrerer Leiterbahnen, - Aufbringen von Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen der LED auf dem ersten Träger, vorzugsweise zwischen zwei Leiterbahnen, - Anbringen von LED auf der Leiterplatte, derart, dass ihre Anschlüsse jeweils mit einem Kontaktelement verbunden sind, - elektrisches Verbinden einer mit einer LED verbundenen Kontaktfläche mit einer der Leiterbahnen.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen und die Kontaktflächen unmittelbar auf den ersten Träger aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen auf einem Zwischenelement angebracht sind oder werden, das mit dem Träger zumindest auf einer ersten Seite des Trägers verbunden ist oder wird, welche der Seite der Leiterplatte entspricht, auf der die LED angebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer oder mehreren Leiterbahnen versehene Folie mit dem Träger zumindest auf dessen besagter erster Seite verklebt wird und danach Kontaktelemente zwischen den Leiterbahnen auf die Folie aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass leitende Bänder mit der isolierenden Folie verklebt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen durch eine Bestückungsvorrichtung für oberflächenmontierte Bauelemente (Surface Mounted Devices) aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere leitende Verbindungen zwischen einer Kontaktfläche und einer Leiterbahn durch SMD-Bauelemente gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, gekennzeichnet durch das Bilden von mehreren Ketten von in Reihe geschalteten LED durch elektrisches Verbinden der LED mit zugehörigen Kontaktflächen und elektrisches Verbinden von mehreren dieser Ketten in Parallelschaltung zwischen zwei Leiterbahnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, gekennzeichnet durch das elektrische Verbinden von mehreren LED über die ihnen zugeordneten Kontaktflächen derart, dass mehrere Ketten von in Reihe geschalteten LED gebildet werden, und Verschalten zumindest zweier dieser Ketten zwischen zwei unterschiedlichen Paaren von Leiterbahnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet werden und das Verfahren umfasst: - Vorsehen von zwei oder mehr elektrisch leitenden Leiterbahnen außerhalb dieser ersten Seite, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, - Versehen der außerhalb der ersten Seite befindlichen Leiterbahnen mit einer Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden mit einer elektrischen Vorrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Leiterbahnen und die besagten LED auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet sind und das Verfahren umfasst: - Vorsehen von zwei oder mehr elektrisch leitenden Leiterbahnen im Bereich der der ersten Seite gegenüberliegenden Rückseite der Leiterplatte, die mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite elektrisch verbunden sind, - elektrisches Verbinden der Leiterbahnen im Bereich der Rückseite mit einer elektrischen Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch das Anbringen von Leiterbahnen auf einem zweiten Träger im Bereich der Rückseite der Leiterplatte, die der ersten Seite, auf der die besagten LED angebracht werden, gegenüberliegt, derart, dass die Leiterbahnen auf dem zweiten Träger mit den Leiterbahnen auf der ersten Seite des ersten Trägers elektrisch verbunden sind, und durch das elektrische Verbinden einer elektrischen Vorrichtung mit Leiterbahnen auf dem zweiten Träger im Bereich der Rückseite der Leiterplatte.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Träger über eine flexible mechanische Verbindung mit dem ersten Träger verbunden ist oder wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Leiterbahnen auf der ersten Seite der Leiterplatte auf einer isolierenden Folie aufgebracht sind oder werden, wobei das Verfahren umfasst: - Verkleben der isolierenden Folie mit dem ersten Träger verklebt wird, derart, dass ein Teil dieser isolierenden Folie über den Rand des ersten Trägers vorsteht, und - Umfalten der isolierenden Folie derart, dass sich der umgebogene Teil der Folie in den Bereich der Rückseite der Leiterplatte erstreckt.