DE102020124011A1 - OPTOELECTRONIC DEVICE HAVING A THREE-DIMENSIONAL BODY AND A SUPPORT ATTACHED TO THE BODY - Google Patents
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Abstract
Eine optoelektronische Vorrichtung (10) umfasst einen Körper (11) mit einer dreidimensionalen Oberfläche (14), einen Träger (12) mit Leiterbahnen, der zumindest in einem Bereich biegbar und ferner dehn- und/oder stauchbar ist und der an der dreidimensionalen Oberfläche (14) angebracht ist, und eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen (13), die zur Erzeugung von Licht ausgebildet sind und die auf dem Träger (12) angeordnet sind.An optoelectronic device (10) comprises a body (11) with a three-dimensional surface (14), a carrier (12) with conductor tracks which is bendable in at least one area and also stretchable and/or compressible and which is attached to the three-dimensional surface ( 14) is attached, and a plurality of optoelectronic components (13) which are designed to generate light and which are arranged on the carrier (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung mit einem dreidimensionalen Körper und einem an dem Körper befestigten Träger für optoelektronische Bauelemente. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen optoelektronischen Vorrichtung.The present invention relates to an optoelectronic device with a three-dimensional body and a carrier for optoelectronic components attached to the body. Furthermore, the invention relates to a method for producing such an optoelectronic device.
In herkömmlichen Beleuchtungsanwendungen können Arrays von optoelektronischen Bauelementen mit gleichen Abständen zueinander auf Leiterplatten platziert werden. Aus einem gewissen Abstand erscheinen derartige Lichtquellen für einen Betrachter homogen Licht zu erzeugen. Falls eine bestimmte Lichtverteilung gewünscht ist, kann diese durch unterschiedliche Abstände zwischen den optoelektronischen Bauelementen erzielt werden. Beispielsweise kann die lichtemittierende Ebene Bereiche mit hoher Helligkeit und Bereiche mit geringerer Helligkeit aufweisen.In conventional lighting applications, arrays of optoelectronic components can be placed on printed circuit boards with equal spacing from one another. From a certain distance, such light sources appear to an observer to produce homogeneous light. If a specific light distribution is desired, this can be achieved by different distances between the optoelectronic components. For example, the light-emitting level can have areas with high brightness and areas with lower brightness.
Es existieren jedoch auch Anwendungen, beispielsweise im Automobilbereich, bei denen optoelektronische Bauelemente auf gekrümmte Oberflächen aufgebracht werden sollen.However, there are also applications, for example in the automotive sector, in which optoelectronic components are to be applied to curved surfaces.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung zu schaffen, die einen Körper mit einer dreidimensionalen Oberfläche aufweist, wobei optoelektronische Bauelemente auf der dreidimensionalen Oberfläche angeordnet sind und die optoelektronischen Bauelemente aus der Sicht eines Betrachters eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugen. Ferner sollen ein Fahrzeug oder ein Konsumentenprodukt mit einer derartigen optoelektronischen Vorrichtung geschaffen werden. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung angegeben werden.The present invention is therefore based, inter alia, on the object of creating an optoelectronic device which has a body with a three-dimensional surface, optoelectronic components being arranged on the three-dimensional surface and the optoelectronic components generating a predetermined light distribution from the perspective of an observer. Furthermore, a vehicle or a consumer product is to be created with such an optoelectronic device. In addition, a method for producing the optoelectronic device is to be specified.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine optoelektronische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Aufgaben der Erfindung werden durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Konsumentenprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Schließlich wird eine Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.An object of the invention is solved by an optoelectronic device having the features of
Eine optoelektronische Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst einen Körper, einen Träger und eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen.An optoelectronic device according to one aspect of the present application comprises a body, a carrier and a plurality of optoelectronic components.
Der Körper weist eine Oberfläche auf, die dreidimensional ist und sich folglich im dreidimensionalen Raum erstreckt. Die Oberfläche ist zumindest teilweise nicht eben bzw. planar. Insbesondere ist die Oberfläche zumindest teilweise gekrümmt. Verteilt über die Oberfläche kann sie verschiedene Krümmungen, insbesondere verschiedene Krümmungsradien, mit insbesondere verschiedenen Ausdehnungen aufweisen. Der Körper kann aus einem geeigneten Material hergestellt sein, zum Beispiel einem Kunststoff, einem Metall oder einem anderen geeigneten Material.The body has a surface that is three-dimensional and thus extends in three-dimensional space. The surface is at least partially not level or planar. In particular, the surface is at least partially curved. Distributed over the surface, it can have different curvatures, in particular different radii of curvature, with in particular different dimensions. The body can be made of any suitable material, for example a plastic, a metal or any other suitable material.
Auf den Träger sind elektrisch leitfähige Leiterbahnen aufgebracht. Der Träger mit den Leiterbahnen ist zumindest in einem Bereich biegbar bzw. flexibel. In einem unbelasteten Zustand, in dem keine Kraft auf den Träger ausgeübt wird, kann der Träger bzw. eine Hauptoberfläche des Trägers eben sein. Der Träger mit den Leiterbahnen kann in einer Richtung parallel zu der Hauptoberfläche zumindest teilweise dehnbar und/oder stauchbar sein. Dies bedeutet, dass beim Ausüben einer Kraft auf den Träger in diese Richtung sich die Dimension bzw. die Ausdehnung des Trägers vergrößert bzw. verkleinert.Electrically conductive conductor tracks are applied to the carrier. The carrier with the conductor tracks is bendable or flexible at least in one area. In an unloaded condition, where no force is applied to the beam, the beam, or a major surface of the beam, may be planar. The carrier with the conductor tracks can be at least partially stretchable and/or compressible in a direction parallel to the main surface. This means that when a force is exerted on the carrier in this direction, the dimension or expansion of the carrier increases or decreases.
Die optoelektronischen Bauelemente, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet sind, sind auf dem Träger angeordnet. Die Bieg- und Dehn- bzw. Stauchbarkeit des Trägers ermöglicht es, den Träger zusammen mit den optoelektronischen Bauelementen an der dreidimensionalen Oberfläche des Körpers anzubringen. Die optoelektronischen Bauelemente können auf dem Träger so platziert sein, dass diese nach der Befestigung an dem Körper eine gewünschte bzw. vorgegebene Lichtverteilung, beispielsweise eine homogene Lichtverteilung, erzeugen.The optoelectronic components, which are designed to generate light, are arranged on the carrier. The ability of the carrier to be bent and stretched or compressed makes it possible to attach the carrier together with the optoelectronic components to the three-dimensional surface of the body. The optoelectronic components can be placed on the carrier in such a way that, after being attached to the body, they produce a desired or specified light distribution, for example a homogeneous light distribution.
Der Träger mit den daran befestigten Leiterbahnen kann beispielsweise eine Leiterplatte, auch Leiterkarte, Platine oder PCB (englisch: printed circuit board) genannt, sein. Die Leiterplatte dient sowohl als Träger für die optoelektronischen Bauelemente als auch zur elektrischen Verbindung und Ansteuerung der optoelektronischen Bauelemente. Die Leiterplatte kann aus einem elektrisch isolierenden Basiskörper als Träger mit daran haftenden Leiterbahnen bestehen. Der elektrisch isolierende Basiskörper kann aus einem Material gefertigt sein, das eine gewünschte Bieg- und Dehn- und/oder Stauchbarkeit aufweist. Beispielsweise kann dieses Material ein thermoplastisches Polyurethan (kurz: TPU, englisch: thermoplastic polyurethane) aufweisen oder vollständig aus diesem bestehen. Der Träger kann beispielsweise auch eine Kunststofffolie oder eine Folie aus einem anderen geeigneten Material sein, auf welche die Leiterbahnen aufgebracht sind.The carrier with the conductor tracks attached to it can be, for example, a printed circuit board, also known as a circuit card, circuit board or PCB (English: printed circuit board). The printed circuit board serves both as a carrier for the optoelectronic components and for the electrical connection and control of the optoelectronic components. The printed circuit board can consist of an electrically insulating base body as a carrier with conductor tracks adhering to it. The electrically insulating base body can be made from a material that has the desired flexibility and flexibility to stretch and/or compress. For example, this material can have a thermoplastic polyurethane (TPU for short) or consist entirely of this. The carrier can also be a plastic film or a film made of another suitable material, for example, to which the conductor tracks are applied.
Die Leiterbahnen können aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder einem anderen geeigneten elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein. Damit sie bei einer Dehnung des Trägers bzw. Basiskörpers ebenfalls gedehnt werden können, können die Leiterbahnen einen Verlauf aufweisen, der eine Dehnung zumindest in eine vorgegebene Richtung zulässt. Beispielsweise können die Leiterbahnen zumindest abschnittsweise einen mäanderförmigen Verlauf aufweisen. Mit Hilfe der Leiterbahnen können die auf den Träger montierten optoelektronischen Bauelemente entweder einzeln oder in Gruppen angesteuert werden.The conductor tracks can be made of a metal or a metal alloy or another suitable electrically conductive material. So that they can also be stretched when the carrier or base body is stretched, the conductor tracks can have a course that allows stretching at least in a predetermined direction. For example, the conductor tracks can have a meandering course, at least in sections. The optoelectronic components mounted on the carrier can be controlled either individually or in groups with the aid of the conductor tracks.
Ferner können Kontaktelemente an dem Träger bzw. Basiskörper befestigt sein, auf welche die optoelektronischen Bauelemente montiert werden. Die Kontaktelemente sind mit den Leiterbahnen in einer gewünschten Weise verbunden. Die Kontaktelemente können beispielsweise Lötflächen oder Lötpads sein und können aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder einem anderen geeigneten elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein. Die optoelektronischen Bauelemente können beispielsweise auf die Kontaktelemente gelötet werden. Die Kontaktelemente können so ausgebildet sein, dass sie in dem Bereich, in dem sie auf dem Träger bzw. Basiskörper angebracht sind, eine Dehnung des Trägers bzw. Basiskörpers unterbinden. Dies verhindert eine Dehnung des Trägers bzw. Basiskörpers in den Bereichen, in denen die optoelektronischen Bauelemente auf den Träger bzw. Basiskörper montiert sind.Furthermore, contact elements can be attached to the carrier or base body, on which the optoelectronic components are mounted. The contact elements are connected to the conductor tracks in a desired manner. The contact elements can be soldering surfaces or soldering pads, for example, and can be made of a metal or a metal alloy or another suitable electrically conductive material. The optoelectronic components can be soldered onto the contact elements, for example. The contact elements can be designed in such a way that they prevent the carrier or base body from stretching in the region in which they are attached to the carrier or base body. This prevents the carrier or base body from stretching in the areas in which the optoelectronic components are mounted on the carrier or base body.
Die Firma CONTAG AG aus 13581 Berlin, Deutschland stellt bieg- und dehn- bzw. stauchbare Leiterplatten her, die für die in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Anwendung eingesetzt werden können. Das Dokument „Product information - Stretchable printed circuit boards“, in dem die Eigenschaften der von der Firma CONTAG AG hergestellten bieg- und dehn- bzw. stauchbaren Leiterplatten beschrieben sind, findet sich im Internet unter folgender Adresse: http://www.contag.eu/uploads/pi ti/stretchable printed _circuitboards.pdf. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.The company CONTAG AG from 13581 Berlin, Germany manufactures flexible and stretchable or compressible printed circuit boards that can be used for the application described in the present application. The document "Product information - Stretchable printed circuit boards", in which the properties of the flexible and stretchable or compressible printed circuit boards manufactured by CONTAG AG are described, can be found on the Internet at the following address: http://www.contag .eu/uploads/pi ti/stretchable printed _circuitboards.pdf. The disclosure content of this document is hereby incorporated into the disclosure content of the present application.
Die optoelektronischen Bauelemente können Halbleiterelemente, insbesondere Halbleiterchips, sein. Die optoelektronischen Bauelemente können beispielsweise als Leuchtdioden (englisch: light emitting diode; kurz: LED), als organische Leuchtdioden (englisch: organic light emitting diode; kurz: OLED), als Licht emittierende Transistoren oder als organische Licht emittierende Transistoren ausgebildet sein.The optoelectronic components can be semiconductor elements, in particular semiconductor chips. The optoelectronic components can be embodied, for example, as light-emitting diodes (LED), as organic light-emitting diodes (OLED), as light-emitting transistors or as organic light-emitting transistors.
Ferner können die optoelektronischen Bauelemente als CSP (chip scale package; deutsch: Gehäuse in der Größenordnung des Die) oder als pLEDs, d. h. Mikro-LEDs, ausgeführt sein. Eine µLED verfügt über ein nur sehr dünnes Substrat oder gar kein Substrat, was es ermöglicht, die µLED mit kleinen lateralen Ausdehnungen, insbesondere im µm-Bereich, herzustellen.Furthermore, the optoelectronic components as a CSP (chip scale package; German: Housing in the order of the Die) or as pLEDs, i. H. Micro-LEDs, be running. A µLED has only a very thin substrate or no substrate at all, which makes it possible to produce the µLED with small lateral dimensions, especially in the µm range.
Die optoelektronischen Bauelementen sind dazu ausgebildet, Licht zu emittieren. In der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Licht“ nicht nur Licht im sichtbaren Bereich verstanden, sondern auch elektromagnetische Strahlung in benachbarten Wellenlängenbereichen, insbesondere im Ultraviolett- und Infrarot-Bereich. Es kann daher auch vorgesehen sein, dass die optoelektronischen Bauelemente zusätzlich oder alternativ zu sichtbarem Licht auch Ultraviolett (UV)-Licht und/oder Infrarot (IR)-Licht emittieren.The optoelectronic components are designed to emit light. In the present application, the term “light” is understood not only as light in the visible range, but also as electromagnetic radiation in adjacent wavelength ranges, in particular in the ultraviolet and infrared range. Provision can therefore also be made for the optoelectronic components to also emit ultraviolet (UV) light and/or infrared (IR) light in addition or as an alternative to visible light.
Die optoelektronische Vorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die optoelektronischen Bauelemente mit vorgegebenen Abständen voneinander auf dem Träger angeordnet sind.The optoelectronic device can be configured in such a way that the optoelectronic components are arranged on the carrier at predetermined distances from one another.
Zumindest ein Teil der optoelektronischen Bauelemente oder auch alle der optoelektronischen Bauelemente können einen definierten Abstand, insbesondere den gleichen Abstand, zu den jeweils benachbarten optoelektronischen Bauelementen aufweisen.At least some of the optoelectronic components or also all of the optoelectronic components can have a defined distance, in particular the same distance, from the respectively adjacent optoelectronic components.
Der Träger kann an der dreidimensionalen Oberfläche mittels eines Klebstoffs oder eines mechanischen Befestigungsmittels, beispielsweise eines Klemmmittels, befestigt sein.The carrier may be attached to the three-dimensional surface by means of an adhesive or a mechanical attachment means such as a clamp.
Ferner können die optoelektronischen Bauelemente auf den Träger gelötet oder geklebt sein.Furthermore, the optoelectronic components can be soldered or glued onto the carrier.
Die optoelektronische Vorrichtung kann insbesondere in Beleuchtungseinheiten oder Displays, d. h. Anzeigegeräte, die beispielsweise zur Informationsdarstellung genutzt werden, oder andere geeignete Anwendungen integriert sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Anwendung, beispielsweise die Beleuchtungseinheit oder das Display, eine zumindest teilweise gebogene oder gekrümmte Form aufweist. Bei einer Ausgestaltung als Display kann dieses je nach Abstand der optoelektronischen Bauelemente voneinander eine niedrige, mittlere oder hohe Auflösung aufweisen.The optoelectronic device can be used in particular in lighting units or displays, i. H. Display devices that are used, for example, to display information, or other suitable applications can be integrated. This is particularly advantageous when the application, for example the lighting unit or the display, has an at least partially bent or curved shape. In the case of an embodiment as a display, this can have a low, medium or high resolution depending on the distance between the optoelectronic components.
Die optoelektronische Vorrichtung kann weiterhin als Akzentbeleuchtung, insbesondere als Instrumentenbeleuchtung, eingesetzt werden. Die dreidimensionale Lichtverteilung kann derart gewählt werden, dass in der Nähe des Instruments zur Erzielung eines Kontrasts eine niedrigere Helligkeit herrscht und entfernt vom Instrument die Helligkeit höher ist.The optoelectronic device can also be used as accent lighting, in particular as instrument lighting. The three-dimensional light distribution can be chosen in such a way that a lower brightness is used in the vicinity of the instrument to achieve a contrast prevails and the brightness is higher away from the instrument.
Ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Aspekt der Anmeldung umfasst eine optoelektronische Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Die optoelektronische Vorrichtung kann im Inneren des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise kann die optoelektronische Vorrichtung als Ambientebeleuchtung dienen. Dies ermöglicht es, die Ambientebeleuchtung in einer gewünschten dreidimensionalen Ausformung herzustellen und dennoch eine vorgegebene, beispielsweise homogene, Lichtverteilung zu erzielen. Weiterhin kann die optoelektronische Vorrichtung in einem in das Fahrzeug integrierten Display eingesetzt werden. A vehicle according to a further aspect of the application includes an optoelectronic device as described above. The optoelectronic device can be arranged inside the vehicle. For example, the optoelectronic device can serve as ambient lighting. This makes it possible to produce the ambient lighting in a desired three-dimensional shape and still achieve a predetermined, for example homogeneous, light distribution. Furthermore, the optoelectronic device can be used in a display integrated into the vehicle.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Anmeldung ist ein Konsumentenprodukt (englisch: consumer product) vorgesehen, das die in dieser Anmeldung beschriebene optoelektronische Vorrichtung umfasst. In dem Konsumentenprodukt kann die optoelektronische Vorrichtung beispielsweise zur Beleuchtung oder als Display oder zu einem anderen Zweck dienen.According to yet another aspect of the application, there is provided a consumer product comprising the optoelectronic device described in this application. In the consumer product, the optoelectronic device can serve, for example, for lighting or as a display or for another purpose.
Weiterhin ist es auch denkbar, die optoelektronische Vorrichtung in eine Industrieanwendung zu integrieren.Furthermore, it is also conceivable to integrate the optoelectronic device into an industrial application.
Ein Verfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung dient zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung, beispielsweise einer optoelektronischen Vorrichtung, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben wird.A method according to a further aspect of the present application serves to produce an optoelectronic device, for example an optoelectronic device as is described in this application.
Gemäß dem Verfahren wird ein Körper mit einer dreidimensionalen Oberfläche bereitgestellt. Ferner wird eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet sind, auf einem Träger mit auf den Träger aufgebrachten Leiterbahnen angeordnet. Der Träger ist zumindest in einem Bereich biegbar und ferner in diesem Bereich dehn- und/oder stauchbar. Nach der Montage der optoelektronischen Bauelemente wird der Träger auf die dreidimensionale Oberfläche des Körpers aufgebracht und dort insbesondere angebracht bzw. befestigt. Insbesondere wird der Träger derart auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht, dass er sich an die Form der Oberfläche anpasst bzw. eng an dieser anliegt.According to the method, a body with a three-dimensional surface is provided. Furthermore, a plurality of optoelectronic components, which are designed to generate light, are arranged on a carrier with conductor tracks applied to the carrier. The carrier can be bent at least in one area and can also be stretched and/or compressed in this area. After the assembly of the optoelectronic components, the carrier is applied to the three-dimensional surface of the body and, in particular, attached or fastened there. In particular, the carrier is applied to the surface of the body in such a way that it adapts to the shape of the surface or is in close contact with it.
Der Träger kann beim Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche des Körpers gedehnt und insbesondere gebogen werden. Das Dehnen des Trägers kann unmittelbar während des Aufbringens auf den Körper oder kurz vorher erfolgen.The carrier can be stretched and in particular bent when the carrier is applied to the three-dimensional surface of the body. The stretching of the backing can occur immediately during application to the body or just before.
Aufgrund des Dehnens des Trägers beim Aufbringen auf den Körper unterscheiden sich zumindest einige der Abstände zwischen den einzelnen optoelektronischen Bauelementen nach dem Aufbringen von den entsprechenden Abständen vor dem Aufbringen. Insbesondere können einige der Abstände zwischen den einzelnen optoelektronischen Bauelementen nach dem Aufbringen größer sein als vor dem Aufbringen.Due to the stretching of the carrier when it is applied to the body, at least some of the distances between the individual optoelectronic components after the application differ from the corresponding distances before the application. In particular, some of the distances between the individual optoelectronic components can be larger after the application than before the application.
Wenn die optoelektronischen Bauelemente auf den Träger montiert werden, kann sich der Träger in einem nicht gedehnten bzw. gestauchten und nicht gebogenen, d. h. im Wesentlichen in einem planaren bzw. ebenen Zustand befinden. Bei der Platzierung der optoelektronischen Bauelemente auf dem Träger kann die spätere Dehnung bzw. Stauchung und insbesondere Biegung des Trägers berücksichtigt werden. Folglich können die optoelektronischen Bauelemente in einem Raster auf den Träger montiert werden, welches nicht dem tatsächlich gewünschten Raster entspricht. Erst durch die Dehnung bzw. Stauchung des Trägers beim Aufbringen auf den Körper werden das gewünschte Raster und die gewünschte Lichtverteilung erzielt.If the optoelectronic components are mounted on the carrier, the carrier can be in a non-stretched or compressed and non-bent, ie. H. are essentially in a planar state. When placing the optoelectronic components on the carrier, the subsequent expansion or compression and in particular the bending of the carrier can be taken into account. Consequently, the optoelectronic components can be mounted on the carrier in a grid that does not correspond to the actually desired grid. The desired grid and the desired light distribution are only achieved by stretching or compressing the carrier when it is applied to the body.
Gemäß einer Ausgestaltung wird eine Lichtverteilung vorgegeben, welche die optoelektronischen Bauelemente nach dem Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche des Körpers erzeugen sollen. Anhand der gewünschten Lichtverteilung werden die Positionen der optoelektronischen Bauelemente auf der dreidimensionalen Oberfläche bestimmt, insbesondere berechnet. Die optoelektronischen Bauelemente werden so auf der dreidimensionalen Oberfläche positioniert, dass sie nach der Montage des Trägers die vorgegebene Lichtverteilung erzeugen. Anschließend werden die Positionen der optoelektronischen Bauelemente auf dem flachen Träger, d. h., die Positionen der optoelektronischen Bauelemente vor dem Aufbringen des Trägers auf den Körper, derart bestimmt, insbesondere berechnet, dass die optoelektronischen Bauelemente nach dem Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche die zuvor bestimmten Positionen annehmen und demnach die gewünschte Lichtverteilung erzeugen. Bei dem letzten Schritt wird die Dehnung bzw. Stauchung des Trägers beim Aufbringen auf den Körper berücksichtigt.According to one configuration, a light distribution is specified which the optoelectronic components are intended to generate after the carrier has been applied to the three-dimensional surface of the body. The positions of the optoelectronic components on the three-dimensional surface are determined, in particular calculated, on the basis of the desired light distribution. The optoelectronic components are positioned on the three-dimensional surface in such a way that they produce the specified light distribution after mounting the carrier. Subsequently, the positions of the optoelectronic components on the flat carrier, i. That is, the positions of the optoelectronic components before the carrier is applied to the body are determined, in particular calculated, in such a way that the optoelectronic components assume the previously determined positions after the carrier is applied to the three-dimensional surface and accordingly generate the desired light distribution. In the last step, the stretching or compression of the carrier when it is applied to the body is taken into account.
Zumindest ein Teil der optoelektronischen Bauelemente oder auch alle der optoelektronischen Bauelemente können gemäß einer Ausgestaltung derart auf den Träger montiert werden, dass sie vor dem Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche einen zumindest teilweise unterschiedlichen Abstand voneinander aufweisen und nach dem Aufbringen einen definierten Abstand, insbesondere den gleichen Abstand, voneinander aufweisen. Insbesondere können die optoelektronischen Bauelemente in einem nicht-konstanten oder nicht-regelmäßigen Raster auf den Träger montiert werden und nach dem Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche des Körpers können die optoelektronischen Bauelemente aufgrund der Dehnung bzw. Stauchung des Trägers in einem konstanten oder regelmäßigen Raster mit definierten Abständen, insbesondere gleichen Abständen, zu den jeweils benachbarten optoelektronischen Bauelementen angeordnet sein, so dass sie beispielsweise eine homogene Lichtverteilung erzeugen.According to one configuration, at least some of the optoelectronic components or also all of the optoelectronic components can be mounted on the carrier in such a way that they have an at least partially different distance from one another before the carrier is applied to the three-dimensional surface and after the application a defined distance, in particular the same distance from each other. In particular, the optoelectronics Mechanical components are mounted on the carrier in a non-constant or irregular grid and after the carrier has been applied to the three-dimensional surface of the body, the optoelectronic components can be mounted in a constant or regular grid with defined distances due to the expansion or compression of the carrier , In particular the same distances, be arranged to the respectively adjacent optoelectronic components, so that they produce, for example, a homogeneous light distribution.
Weiterhin kann der Träger mindestens einen Bereich aufweisen, in dem der Träger beim Aufbringen auf die dreidimensionale Oberfläche des Körpers nicht gedehnt oder gestaucht und insbesondere nicht gebogen wird, weil beispielsweise die Oberfläche des Körpers in diesem Bereich eben ist. In diesem Fall kann das Raster, in dem die optoelektronischen Bauelemente auf den Träger in diesem Bereich montiert werden, dem gewünschten Raster, das für die gewünschte Lichtverteilung benötigt wird, entsprechen.Furthermore, the carrier can have at least one area in which the carrier is not stretched or compressed when it is applied to the three-dimensional surface of the body and in particular is not bent because, for example, the surface of the body is flat in this area. In this case, the grid in which the optoelectronic components are mounted on the carrier in this area can correspond to the desired grid that is required for the desired light distribution.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die in einem ersten Bereich des Trägers angeordneten optoelektronischen Bauelemente vor dem Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche eine höhere Dichte aufweisen als die in einem zweiten Bereich des Trägers angeordneten optoelektronischen Bauelemente. Eine höhere Dichte bedeutet, dass sich innerhalb einer Flächeneinheit eine größere Zahl von optoelektronischen Bauelementen befindet. Ferner kann der erste Bereich des Trägers nach dem Aufbringen des Trägers auf die dreidimensionale Oberfläche stärker gedehnt sein als der zweite Bereich des Trägers. Dadurch können sich die Dichten der optoelektronischen Bauelemente in den ersten und zweiten Bereichen ausgleichen, sodass nach dem Aufbringen des Trägers auf den Körper die Dichten in beiden Bereichen beispielsweise gleich groß sein können.According to a further configuration, the optoelectronic components arranged in a first region of the carrier can have a higher density than the optoelectronic components arranged in a second region of the carrier before the carrier is applied to the three-dimensional surface. A higher density means that there is a larger number of optoelectronic components within a unit area. Furthermore, after the carrier has been applied to the three-dimensional surface, the first region of the carrier can be stretched more than the second region of the carrier. As a result, the densities of the optoelectronic components in the first and second regions can balance out, so that after the carrier has been applied to the body, the densities in both regions can be the same, for example.
Die optoelektronischen Bauelemente können auf den Träger gelötet oder geklebt werden. Beispielsweise kann ein niederschmelzendes Lot verwendet werden, insbesondere ein Lot wie es in dem oben erwähnten Dokument „Product information - Stretchable printed circuit boards“ der Firma CONTAQ AG beschrieben ist. Insbesondere kann die Montage der optoelektronischen Bauelemente mittels SMD (englisch: surface-mounted device, deutsch: oberflächenmontiertes Bauelement)-Standardprozessen erfolgen.The optoelectronic components can be soldered or glued onto the carrier. For example, a low-melting solder can be used, in particular a solder as described in the above-mentioned document “Product information—Stretchable printed circuit boards” from CONTAQ AG. In particular, the optoelectronic components can be assembled by means of standard SMD (surface-mounted device) processes.
SMD-Bauelemente weisen keine Anschlussdrähte auf, die durch Löcher in dem Träger bzw. der Leiterplatte geführt werden müssen. Vielmehr werden SMD-Bauelemente auf eine Hauptoberfläche des Trägers bzw. der Leiterplatte aufgesetzt und danach mit dieser Hauptoberfläche verlötet.SMD components do not have any connection wires that have to be routed through holes in the carrier or the printed circuit board. Rather, SMD components are placed on a main surface of the carrier or the printed circuit board and then soldered to this main surface.
Nach der Montage der optoelektronischen Bauelemente auf einer Hauptoberfläche des Trägers wird der Träger mit seiner anderen Hauptoberfläche auf die dreidimensionale Oberfläche des Körpers aufgebracht und anschließend an dem Körper befestigt. Der Träger wird derart auf den Körper aufgebracht und dabei in bestimmten Bereich derart gedehnt und/oder gestaucht, dass sich danach jedes optoelektronische Bauelement an einer vorgegebenen Position befindet, sodass alle optoelektronischen Bauelemente zusammen die gewünschte Lichtverteilung auf dem Körper erzielen können. Der Träger kann beispielsweise an die dreidimensionale Oberfläche geklebt oder dort mechanisch befestigt werden, beispielsweise mittels eines Klemmmittels.After the optoelectronic components have been mounted on one main surface of the carrier, the carrier is applied with its other main surface to the three-dimensional surface of the body and then attached to the body. The carrier is applied to the body and stretched and/or compressed in certain areas such that each optoelectronic component is then in a predetermined position, so that all optoelectronic components together can achieve the desired light distribution on the body. The carrier can, for example, be glued to the three-dimensional surface or mechanically fastened there, for example by means of a clamping means.
Das beschriebene Herstellungsverfahren der optoelektronischen Vorrichtung ermöglicht es, eine beliebige Lichtverteilung auf der dreidimensionalen Oberfläche des Körpers zu erzeugen. Die anfängliche Anordnung der optoelektronischen Bauelemente auf dem Träger im ebenen bzw. flachen, d. h. zweidimensionalen Zustand kann so berechnet werden, dass die optoelektronischen Bauelemente nach der Befestigung des Trägers an dem Körper und der damit einhergehenden Streckung des Trägers die gewünschte Lichtverteilung erzeugen. Ferner können die Form und/oder der Verlauf der Leiterbahnen auf dem Träger so berechnet werden, dass sie die optoelektronischen Bauelemente in der gewünschten Weise kontaktieren und außerdem eine Dehnung und/oder Stauchung des Trägers zulassen.The manufacturing method described for the optoelectronic device makes it possible to generate any light distribution on the three-dimensional surface of the body. The initial arrangement of the optoelectronic components on the carrier in the planar or flat, i. H. two-dimensional state can be calculated so that the optoelectronic components produce the desired light distribution after the attachment of the carrier to the body and the associated stretching of the carrier. Furthermore, the shape and/or the course of the conductor tracks on the carrier can be calculated in such a way that they contact the optoelectronic components in the desired manner and also allow the carrier to be stretched and/or compressed.
Für die Dehnung und/oder Stauchung des Trägers kann ein maximaler Wert vorgegeben sein. Beispielsweise kann vorgegeben sein, dass der Träger nicht mehr als 10% oder 20% oder 30% gedehnt werden darf. Ferner kann vorgegeben sein, dass der Träger nicht mehr als 10% oder 20% oder 30% gestaucht werden darf. Falls festgestellt wird, dass der Träger bei einer bestimmten Lichtverteilung mehr gedehnt und/oder gestaucht werden müsste, als es der maximale Dehnungswert oder der maximale Stauchungswert zulassen, können zusätzliche optoelektronische Bauelemente oder weniger optoelektronische Bauelemente auf dem Träger eingeplant werden, um den maximalen Dehnungswert bzw. den maximalen Stauchungswert nicht zu überschreiten.A maximum value can be specified for the stretching and/or compression of the carrier. For example, it can be specified that the carrier must not be stretched more than 10% or 20% or 30%. Furthermore, it can be stipulated that the carrier may not be compressed more than 10% or 20% or 30%. If it is determined that the carrier would have to be stretched and/or compressed more than the maximum stretching value or the maximum compression value allows for a certain light distribution, additional optoelectronic components or fewer optoelectronic components can be planned on the carrier in order to achieve the maximum stretching value or the maximum compression value .not to exceed the maximum compression value.
Um Faltenbildung beim Aufbringen des Trägers auf den Körper zu vermeiden, sollte der Träger im ungedehnten Zustand kleinere Abmessungen als die Oberfläche, auf der der Träger aufgebracht werden soll, aufweisen.In order to avoid wrinkling when the support is applied to the body, the support should have, in its unstretched state, dimensions smaller than the surface to which the support is to be applied.
Falls die dreidimensionale Oberfläche des Körpers konkav, d. h. nach innen gekrümmt ist, kann ein Werkzeug verwendet werden, um den Träger an die Oberfläche zu drücken und so Faltenbildung zu vermeiden.If the three-dimensional surface of the body is concave, ie inwardly curved, a tool can be used to press the wearer against the surface to avoid wrinkling.
Für die Berechnung der Platzierung der optoelektronischen Bauelemente und die Form und/oder den Verlauf der Leiterbahnen auf dem Träger kann eine CAD (englisch: computer-aided design, deutsch: rechnerunterstütztes Konstruieren)-Software oder eine „Ray tracing“ (Strahlverfolgung)-Software eingesetzt werden.CAD (computer-aided design) software or ray tracing software can be used to calculate the placement of the optoelectronic components and the shape and/or course of the conductor tracks on the carrier be used.
Das beschriebene Herstellungsverfahren der optoelektronischen Vorrichtung ist kostengünstig, da sich der Träger bzw. die Leiterplatte während der Montage der optoelektronischen Bauelemente im ebenen Zustand befindet und daher Standardverfahren für die Leiterplattenherstellung und Bestückung verwendet werden können.The manufacturing method described for the optoelectronic device is inexpensive, since the carrier or the printed circuit board is in the flat state during the assembly of the optoelectronic components and standard methods for the printed circuit board production and assembly can therefore be used.
Weiterhin kann sich der Träger perfekt an die gekrümmte Oberfläche des Körpers anpassen, wodurch eine gute Ausrichtung und thermische Kopplung der optoelektronischen Bauelemente erzielt wird.Furthermore, the carrier can adapt perfectly to the curved surface of the body, as a result of which good alignment and thermal coupling of the optoelectronic components is achieved.
Im Fall einer fehlerhaften Montage kann der Träger mit den optoelektronischen Bauelementen wieder von dem Körper getrennt und durch einen anderen Träger ersetzt werden.In the event of incorrect assembly, the carrier with the optoelectronic components can be separated from the body again and replaced by another carrier.
Die optoelektronische Vorrichtung weist eine hohe Energieeffizienz auf, da sie keine zusätzlichen Lichtabsorber benötigt, um die gewünschte Lichtverteilung zu erzielen.The optoelectronic device has a high level of energy efficiency since it does not require any additional light absorbers in order to achieve the desired light distribution.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:
-
1 eine Darstellung einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2A bis2D Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3A eine Darstellung der Positionen von optoelektronischen Bauelementen auf einem ebenen Träger; und -
3B eine Darstellung der Positionen der optoelektronischen Bauelemente nach dem Aufbringen des Trägers auf eine gekrümmte Oberfläche.
-
1 a representation of an optoelectronic device according to an embodiment; -
2A until2D Representations of a method for producing an optoelectronic device according to an embodiment; -
3A a representation of the positions of optoelectronic components on a flat carrier; and -
3B a representation of the positions of the optoelectronic components after the application of the carrier to a curved surface.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. Because components of example embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope. It is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, insofar as this is appropriate.
Der Körper 11 hat an seiner Oberseite eine gekrümmte, dreidimensionale Oberfläche 14, auf welcher die Leiterplatte 12 befestigt ist.The
Damit die Leiterplatte 12 auf der gekrümmten Oberfläche 14 befestigt werden kann, ist die Leiterplatte 12 biegsam und zumindest in einer Richtung parallel zu ihrer Hauptoberfläche dehnbar und/oder stauchbar. Die Dehnung der Leiterplatte 12 ist in
Die LEDs 13 sind auf die dem Körper 11 abgewandte Hauptoberfläche der Leiterplatte 12 montiert.The
Zunächst wird die Leiterplatte 12 bereitgestellt, die in
In einer vergrößerten Darstellung ist in
Die Leiterplatte 12 umfasst einen elektrisch isolierenden Basiskörper 22 mit daran haftenden elektrisch leitenden Leiterbahnen 23 und Kontaktelementen 24. Die Leiterbahnen 23 und insbesondere die Kontaktelemente 24 können auf beiden Hauptoberflächen der Leiterplatte 12 oder nur auf einer der Hauptoberflächen angebracht sein.The
Der elektrisch isolierende Basiskörper 22 ist aus einem Material, beispielsweise TPU, gefertigt, das eine gewünschte Bieg- und Dehn- bzw. Stauchbarkeit hat.The electrically insulating
Die Leiterbahnen 23 weisen einen Verlauf bzw. eine Form auf, der bzw. die eine Dehnung und/oder Stauchung zumindest in eine vorgegebene Richtung zulassen. Wie in dem vergrößerten Ausschnitt 21 in
In
In
Während des Aufbringens der Leiterplatte 12 auf die dreidimensionale Oberfläche 14 des Körpers 11 wird die Leiterplatte 12 gebogen und gedehnt (vgl. Pfeile 15), wodurch sich die Abstände zwischen den LEDs 13 verändern. Die LEDs 13 können beispielsweise derart auf die Leiterplatte 12 montiert sein, dass sie nach der Befestigung der Leiterplatte 12 an dem Körper 11 gleiche Abstände zu den jeweils benachbarten LEDs 13 aufweisen, so dass eine homogene Lichtverteilung erzeugt wird.During the application of the printed
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1111
- Körperbody
- 1212
- Leiterplattecircuit board
- 1313
- LEDLEDs
- 1414
- Oberflächesurface
- 1515
- Pfeilarrow
- 2020
- Ausschnittcutout
- 2121
- Ausschnittcutout
- 2222
- Basiskörperbase body
- 2323
- Leiterbahntrace
- 2424
- Kontaktelementcontact element
Claims (16)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102020124011.2A DE102020124011A1 (en) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | OPTOELECTRONIC DEVICE HAVING A THREE-DIMENSIONAL BODY AND A SUPPORT ATTACHED TO THE BODY |
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DE102020124011.2A DE102020124011A1 (en) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | OPTOELECTRONIC DEVICE HAVING A THREE-DIMENSIONAL BODY AND A SUPPORT ATTACHED TO THE BODY |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020124011A1 true DE102020124011A1 (en) | 2022-03-17 |
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ID=80351537
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US9651231B2 (en) | 2012-10-04 | 2017-05-16 | Guardian Industries Corp. | Laminated LED array and/or products including the same |
WO2018075292A1 (en) | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Apple Inc. | Electronic devices with soft input-output components |
DE102018124751A1 (en) | 2018-10-08 | 2020-04-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component |
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2020
- 2020-09-15 DE DE102020124011.2A patent/DE102020124011A1/en active Pending
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Title |
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CONTAG AG: Product information: Stretchable printed circuit boards. Berlin, [2018] (Ausgabestand: B). S. 1-4. - Firmenschrift. URL: http://www.contag.eu/uploads/pi_ti/pi_stretchable_printed_circuit_boards_b.pdf [abgerufen am 2020-09-30] |
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