EP3050408A1 - Illuminating device with a substrate body - Google Patents

Illuminating device with a substrate body

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EP3050408A1
EP3050408A1 EP14772328.2A EP14772328A EP3050408A1 EP 3050408 A1 EP3050408 A1 EP 3050408A1 EP 14772328 A EP14772328 A EP 14772328A EP 3050408 A1 EP3050408 A1 EP 3050408A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
substrate body
lighting device
surface area
plastic material
Prior art date
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Ceased
Application number
EP14772328.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias LOSTER
Gertrud KRÄUTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siteco GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP3050408A1 publication Critical patent/EP3050408A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313—Organic insulating material
    • H05K1/0353—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/036—Multilayers with layers of different types
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2201/0206—Materials
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    • H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • H05K3/202—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern using self-supporting metal foil pattern

Definitions

  • the present invention relates to aumpssvor ⁇ direction with a substrate body and an optoelectronic component thereon.
  • optoelectronic component and "LED” in the context of this disclosure refer to a radiation-emitting optoelectronic component made of a semiconducting material, for. B. on a anorga ⁇ African or organic light emitting diode.
  • the present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous lighting device with optoelectronic component.
  • this object is achieved by aadossvor ⁇ direction with a primary formed substrate body having a surface, wherein the substrate body is provided in a coating surface portion with a coating, and with an optoelectronic component which is disposed in the coating surface portion, wherein the substrate body is provided from a substrate body plastic material and thereby electrically is conductive and has a thermal conductivity of at least 5 W / mK, and wherein the coating is provided from a coating plastic material and is electrically insulating and has a coating thickness of at most 0.5 mm to heat dissipation from the compo ⁇ ment not to block in the substrate body.
  • the substrate body of the lighting device according to the invention is "urgeformt" of a plastic material (see below in detail), so, for example, an extrusion or injection molding to be.
  • plastic material may have approximately the advantage here compared to a me ⁇ -metallic material that it can be simplified terms lighter form. It may be, for example, spend less energy than for the production of a metal melt or a larger form Schatz be accessible.
  • the plastic material may bie ⁇ th in cost terms advantages.
  • a disadvantage of the plastic material may be its comparatively low thermal conductivity.
  • the thus electrically conductive substrate body is (compared to the matrix material) improved in its thermal properties and should have a thermal conductivity of at least 1 W / mK, in this order increasingly preferred at least 3 W / mK, 5 W / mK, 7 W / mK, 9 W / mK, 10 W / mK, 11 W / mK, 12 W / mK, 13 W / mK, 14 W / mK, 15 W / mK.
  • the electrical insulation of the device is used so that the coating on Example ⁇ as a printed conductor structure for the electrical contacting of the device can be provided.
  • the coating thickness is chosen to be comparatively thin, so that the heat dissipation into the substrate body is not blocked (completely interrupted), but in the ideal case only slightly deteriorated. Accordingly, the coating thickness is at most 0.5 mm, in this order ge increasingly preferably at most 0.45 mm, 0.4 mm, 0.35 mm, 0.3 mm, 0.25 mm, 0.2 mm and 0.15 mm.
  • coating thickness is taken in each case along a Norma ⁇ len to the substrate body surface area (in thickness direction) and is preferably constant over the coating surface area; otherwise “coating thickness” refers to an average of the layer thicknesses of the coating formed over the surface area of the coating, in the surface directions perpendicular to the thickness direction the areal extent of the coating is determined.
  • the coating is "electrically insulating", so for example.
  • a specific resistance of at least 10 10 ⁇ • mm / m, in this order increasingly preferably at least 10 11 ⁇ -mm / m, 10 12 ⁇ • mm / m, 10 13 ⁇ • mm / m or 10 14 ⁇ • mm / m have;. independent of possible upper limits are increasingly able to, for example, at not more than 10 25 Q-mm 2 / ni, in the ⁇ ser order preferably not more than 10 24 Q-mm 2 / m, 10 23 Q-mm 2 / m, 10 22 Q-mm 2 / m, 10 21 Q-mm 2 / m and 10 20 Q-mm 2 / m, respectively.
  • "electrically conductive” may have a resistivity of, for example, at most 10 ⁇ -mm / m, 10 ⁇ -mm / m, 10 ⁇ -mm / m, 10 3 ⁇ -mm 2 / m, 10 2 Q-mm 2 / m resp. 10 1 Q-mm 2 / m mean (possible lower limits: 5-10 -2 Q-mm 2 / m resp. 10 "1 ⁇ • mm / m).
  • Electrode conductivity of the substrate body refers to this in its entirety, that is, on the bulk material.
  • a plurality of components may also be provided on the substrate body, for example at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 components. Such a plurality of components is then preferably on a back surface of the clear ⁇ directions provided continuous, ie not interrupted, coating.
  • the or the components are "placed" in the coating surface portion, a projection of the component in thicknesses ⁇ toward the substrate body surface is thus to be fully ⁇ constantly covered by the coating.
  • the component is not necessarily disposed with respect to the thickness direction directly on the coating but it may also be an additional, the assembly of the component serving planar layer and / or a conductor track structure (see below) may be arranged between the component and coating.
  • Polypropylene for example PA6, PA66, PA10, PA11, PA12
  • polyester for example, polypropylene (PP, in particular radiation-crosslinked
  • the plastic material for example, PBT, PET, PBT / PET, PCT, ABS, ABS / PC
  • polyphenylene lensulfid LCP and / or PEEK
  • the plastic material may be provided in particular in the case of Substratkör ⁇ pers as a matrix material, into which a filling - Substance is embedded (so that the substrate body is electrically ⁇ cally conductive).
  • radiation and “light” are used synonymously throughout this disclosure and may generally include, for example, ultraviolet or infrared light; preferably, they refer to the sichtba ⁇ ren region of the spectrum.
  • a preferred embodiment relates to the degree of loading coverage of the substrate body surface by the coating, so the area ratio of the substrate body surface ⁇ (total surface area) and coating surface area.
  • the surface area of the coating surface area should be at least 30 ⁇ 6, in this order increasingly preferably at least 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90%, of the Bacvinin ⁇ size measured;
  • the Substratkör ⁇ perober Assembly is completely covered with the coating, which if necessary.
  • the coating thickness is at least 5 ⁇ m, in this sequence increasingly preferably at least 7.5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 12.5 ⁇ m, 15 ⁇ m, 17.5 ⁇ m, 20 ⁇ m, 22.5 ⁇ m, 25% ym, 27.5ym and 30 ym, respectively.
  • the coating thickness is limited for thermal reasons up, a minimum thickness for reasons of electrical insulation is preferred.
  • the pre preferably at least 30 kV / mm amount, increasingly in this order preferably at least 40 kV / mm, 50 kV / mm 60 kV / mm, 70 kV / mm , 80 kV / mm, 90 kV / mm or 95 kV / mm.
  • the "plastic materials" disclosed above can be provided as a coating material with a corresponding dielectric strength.
  • the coating can then be impact-resistant to at least 0.5 kV, 0.6 kV, 0.7 kV, 0.8 kV, 0.9 kV or 1 kV, for example.
  • the coating has a thermal conductivity of not more than 2 W / mK, in this order increasingly preferably not more than 1.8 W / mK, 1.6 W / mK, 1.4 W / mK, 1.2 W / mK or 1.1 W / mK.
  • it is not necessary to set an increased thermal conductivity specifically for the coating, but rather to determine it according to the properties of the coating plastic material itself.
  • an additional filler for increasing the thermal conductivity can be dispensed with, which results in cost savings - offers advantages (and due to the low coating thickness, the heat dissipation does not deteriorate significantly).
  • the inventively provided substrate body is or is "urgeformt", so is a solid body, which was formed from egg ⁇ nem previously usually at least temporarily shapeless material and in the course of molding was substantially brought into its final form / is, for example as an extrusion part or preferably as an injection molded part, for example, the "final shape” is not changed by the removal of a burr; "Essentially” means, for example, that the shape remains unchanged at 90%, 95% and 98 "6, respectively.
  • the coating is provided as a circuit carrier, that is, a conductor track structure is arranged on the coating.
  • the wiring pattern can be applied as part of a multi-component injection molding, for example, using as a component of the coating, and as other Kom ⁇ component about a metallizable plastic injection-sen is, which is then coated electronically and / or de-energized in a bath.
  • a carrier with the conductor track structure can be inserted and back-injected with coating and preferably substrate body in a two- or preferably three-component injection molding.
  • the conductor track structure can be introduced in such an in-mold technique, for example, by stamping or spraying in the injection mold.
  • stamping or spraying in the injection mold.
  • the coating but preferably also, the substrate body injection molded, the two are thus molded together.
  • the conductor structure may for example also in a hot-embossing process on the previously applied to the substrate body (see below) / injection molded coating are imprinted, for example from a in the embossing press to ⁇ equal stamped metal foil starting.
  • the wiring pattern may also be applied with known from the semiconductor manufacturing process, that is, by appropriate masking, for example, the wiring pattern can grow on ⁇ in exposed areas of a large surface is applied (resist) mask or a previously deposited metal layer (of the (resist) mask) can be removed, for example by etching. Also possible is a plasma deposition, again in conjunction with masking.
  • the printed conductor structure can, for example, have a thickness of the printed conductor structure of min. at least 1 ym, in this order, more preferably 2 ym, 3 ym, 4 ym, 5 ym, 6 ym, 7 ym, 8 ym, 9 ym, 10 ym, 11 ym, and 12 ym, respectively; possible upper limits (independent of the lower limits) may be, for example, 100 ym, 80 ym, 60 ym, 40 ym, 30 ym and 20 ym, respectively.
  • the substrate body has an outer surface area that opposes the device, that is, on the other side of the substrate body; in the case of a plurality of components, these are preferably arranged on one side of the substrate body and the other is a corresponding outer surface area.
  • a corresponding outer surface area is provided in a preferred embodiment as the outer surface of a luminaire.
  • the inventiveness contemporary lighting device must then so back (back with respect to the light radiation) not covered by a housing element of the luminaire ⁇ to, but is exposed. It increases the integration depth.
  • the outer surface area may also be coated, so that a part of the coating surface area may at the same time also be an outer surface area.
  • a filler may also be embedded in the plastic material of the coating and / or the substrate body, which serves to adapt the color appearance of the lighting device.
  • a filler can also be embedded in the plastic material of the substrate body and / or the coating, for example, in order to impart to the surface diffuse and / or directionally reflecting or specifically absorbing properties; a color pigment ⁇ ment is particularly preferred to be ⁇ embedded in the plastic material of the substrate body, such as titanium dioxide particles.
  • the reflectivity in the visible region of the spectrum can ⁇ , in this order with increasing preference at least 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% and 90% Betra ⁇ gene insofar example, particularly preferably based on a evenly diffuse reflection.
  • the invention also relates to a lamp with a lighting device OF INVENTION ⁇ to the invention, in particular with a just described, an outer surface of the light-providing illumination device.
  • lamp may mean a device connected directly to the power supply via a socket or a clamping / screwing / soldering contact, in which one or more lighting device (s) may be arranged and held (and electrically contacted via the lamp) ,
  • the invention relates, as already mentioned, the production of a corresponding lighting device and it should be disclosed in this regard, especially the vorste ⁇ opportunities starting called for applying the conductor pattern.
  • the substrate body is in any case urgeformt, so for example injection molded or extruded ⁇ .
  • the "injection molding” refers to a substrate ⁇ body, which is released from a cavity which flowable material has been supplied before, at least within certain limits, which is hardened in the cavity at least partially. Preferably, is supplied under elevated pressure, for example at least 1 00 bar, 50 0 bar, or 1 0 0 0 bar, possible upper limits may be about 30 0 0 bar, 250 0 bar or 2250 bar.
  • the curing can be carried out, for example, at a different hardening temperature compared to the feed temperature Trap of a thermoplastic material, for example, at lesser and in the case of a thermoset material at about hö ⁇ herer temperature.
  • the specific preparation of the sub strat emotionss independently of the coating may ⁇ example, by (at least partially) immersing the Sub ⁇ strat emotionss in a bath of the coating plastics material to be applied; Furthermore, the coating plastic material z. B. also be sprayed.
  • the coating plastic material may also be applied to the substrate body as a powder coating.
  • the coating is injection molded, and it should be the above disclosed for the injection molding of the substrate body information also disclosed in this regard.
  • the substrate body and the coating are integrally formed in a multi-component injection molding process.
  • the first cavity can ⁇ example, be applied to the substrate body-plastic material, so that the first cavity is the substrate body free ⁇ ; the surface of the substrate body (or a ent ⁇ speaking part of it) then limits the second cavity with which is supplied with the coating plastics material to cure therein to the integrally formed on the substrate body coating, at least partially (demolding is already before the complete Solidification or crosslinking possible).
  • Particularly preferred is the production of Substratkör ⁇ by and coating in the multi-component injection molding ⁇ method combined with one of the above possibilities for applying the conductor track structure.
  • the invention also relates to the use of a lighting device or a lamp equipped with such an illumination device for general lighting, in particular for illumination with a fixed lamp, preferably for the lighting of a building, such as its un ⁇ indirect environment or preferably its interior.
  • FIG. 1 shows a lighting device according to the invention in a sectional view
  • FIG. 1 shows an illumination device 1 according to the invention with an injection-molded substrate body 2.
  • a surface coating region 3 of the substrate body 2 is provided with a coating 4 made of an electrically insulating coating plastic material (PA6).
  • PA6 electrically insulating coating plastic material
  • LEDs 5 are arranged, and that is finished housed, so before each encapsulated with encapsulant ⁇ mass LED chips.
  • the LEDs 5 are provided as so-called surface mounted devices, so as SMD components.
  • the LEDs 5 At their lower surfaces facing the coating surface 6, the LEDs 5 have planar contact elements, via which they are electrically conductively connected to a conductor track structure (not shown) arranged on the coating surface 6.
  • the electrically conductive connection between the contact surface and interconnect structure is Herge ⁇ provides a conductive adhesive.
  • the interconnect structure For each LED 5, the interconnect structure provides an anode and a cathode contact, so that the LEDs 5 can thus be operated alone via the interconnect structure.
  • a driver / Control electronics are provided and equally wired via the conductor track structure with the LEDs 5.
  • the wiring pattern is first inserted tool in a form, so that it is molded to the conductor track structure during the subsequent injection molding of the coating ⁇ SEN. 4
  • the substrate body is then shaped, specifically formed on the surface of the coating 4 facing away from the conductor track structure.
  • the injection molding is advantageous; However, if only plastic were provided as a carrier material, this would have disadvantages in terms of thermal properties. During operation of the lighting device 1, the power loss of the LEDs 5 is lost as heat.
  • a plastic material with embedded carbon particles 7 is provided for the substrate body 2.
  • the electrically conductive carbon particles 7 increase the thermal conductivity of the substrate body, so that it is more than 15 W / mK.
  • the electrically insulating coating 4 of PA6 is provided without filler and accordingly has only a thermal conductivity of about 1 W / mK.
  • the coating thickness is only 10 ⁇ m, the heat dissipation into the substrate body 2 is hardly hindered. Assuming an LED area of 1 mm 2, it is possible to estimate the temperature difference that can occur across the coating 4. provides. In the case of a thermal power of 1 W, it would be approximately 10 ° C. in the case of the lighting device 1 according to the invention.
  • Figure 2 illustrates the comparison just mentioned, that is in the right half of a inventive Be ⁇ leuchtungsvorraum 1 with electrically (and thus good thermally) conductive substrate body 2 and an electrically insulating coating 4 thereon.
  • a substrate of the same total thickness is shown, which is provided continuously from the electrically and thermally insulating plastic material of the coating 4.
  • the heat is spread open to the side and thus removed more efficiently overall.

Abstract

The invention relates to an illuminating device (1) with a plastic substrate body (2). Said substrate body (2) is electrically conductive and also has improved thermal conductivity. An optoelectronic component (5) is arranged on the substrate body (2), at a distance therefrom, above an electrically insulating covering (4). The thickness of the coating is not more than 0.5 mm such that the heat dissipation into the substrate body (2) is not blocked.

Description

Beschreibung  description
Beleuchtungsvorrichtung mit Substratkörper Lighting device with substrate body
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvor¬ richtung mit einem Substratkörper und einem optoelektronischen Bauelement darauf. The present invention relates to a Beleuchtungsvor ¬ direction with a substrate body and an optoelectronic component thereon.
Stand der Technik Gegenwärtig entwickelte optoelektronische Lichtquellen können sich gegenüber konventionellen Glüh- oder auch Leuchtstofflampen durch eine verbesserte Energieeffizienz auszeichnen. Die Begriffe „optoelektronisches Bauelement" und „LED" beziehen sich im Rahmen dieser Offenbarung auf ein Strahlung emittierendes optoelektronisches Bauelement aus einem halbleitenden Material, z. B. auf eine anorga¬ nische oder auch organische Leuchtdiode. PRIOR ART Currently developed optoelectronic light sources can be distinguished from conventional incandescent or even fluorescent lamps by improved energy efficiency. The terms "optoelectronic component" and "LED" in the context of this disclosure refer to a radiation-emitting optoelectronic component made of a semiconducting material, for. B. on a anorga ¬ African or organic light emitting diode.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte Beleuchtungs- Vorrichtung mit optoelektronischem Bauelement anzugeben. The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous lighting device with optoelectronic component.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe eine Beleuchtungsvor¬ richtung mit einem urgeformten Substratkörper mit einer Oberfläche, wobei der Substratkörper in einem Beschich- tungs-Oberflächenbereich mit einer Beschichtung versehen ist, und mit einem optoelektronischen Bauelement, das in dem Beschichtungs-Oberflächenbereich angeordnet ist, wobei der Substratkörper aus einem Substratkörper- Kunststoffmaterial vorgesehen ist und dabei elektrisch leitfähig ist und eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/mK hat, und wobei die Beschichtung aus einem Be- schichtungs-Kunststoffmaterial vorgesehen ist und dabei elektrisch isolierend ist und eine Beschichtungsdicke von höchstens 0,5 mm hat, um eine Wärmeabfuhr von dem Bauele¬ ment in den Substratkörper nicht zu blockieren. According to the invention this object is achieved by a Beleuchtungsvor ¬ direction with a primary formed substrate body having a surface, wherein the substrate body is provided in a coating surface portion with a coating, and with an optoelectronic component which is disposed in the coating surface portion, wherein the substrate body is provided from a substrate body plastic material and thereby electrically is conductive and has a thermal conductivity of at least 5 W / mK, and wherein the coating is provided from a coating plastic material and is electrically insulating and has a coating thickness of at most 0.5 mm to heat dissipation from the compo ¬ ment not to block in the substrate body.
Der Substratkörper der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist aus einem Kunststoffmaterial „urgeformt" (siehe unten im Detail) , kann also beispielsweise ein Extrusions- oder Spritzgussteil sein. Die Verwendung von Kunststoffmaterial kann dabei im Vergleich zu einem me¬ tallischen Material etwa den Vorteil haben, dass es sich vereinfacht gesprochen leichter formen lässt. Es kann beispielsweise weniger Energie als für die Herstellung einer Metallschmelze aufzuwenden sein bzw. auch ein größerer Formenschatz zugänglich werden. Im Übrigen kann das Kunststoffmaterial auch in Kostenhinsicht Vorteile bie¬ ten . The substrate body of the lighting device according to the invention is "urgeformt" of a plastic material (see below in detail), so, for example, an extrusion or injection molding to be. The use of plastic material may have approximately the advantage here compared to a me ¬-metallic material that it can be simplified terms lighter form. It may be, for example, spend less energy than for the production of a metal melt or a larger form Schatz be accessible. Incidentally, the plastic material may bie ¬ th in cost terms advantages.
Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung kann es allerdings zur Dissipation einer Verlustleistung kommen, sodass sich das Bauelement aufheizt. Insoweit kann ein Nachteil des Kunststoffmaterials in seiner vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit liegen. Erste Versuche der Erfinder gingen deshalb dahin, die Wärmeleitfähigkeit des Sub- stratkörpers durch einen Füllstoff zu erhöhen, der die elektrisch isolierenden Eigenschaften des Substratkörpers unbeeinträchtigt lassen sollte. In the operation of the lighting device, however, it may lead to the dissipation of power loss, so that heats up the device. In that regard, a disadvantage of the plastic material may be its comparatively low thermal conductivity. Initial attempts by the inventors were therefore to increase the thermal conductivity of the substrate body by means of a filler which should leave the electrically insulating properties of the substrate body undisturbed.
Insofern wäre z. B. hexagonales Bornitrid als Zusatz denkbar; dessen Herstellung kann jedoch aufwendig und dessen Verwendung als Füllstoff damit kostenintensiv sein, was insbesondere in der Massenfertigung nicht trag¬ bare Mehrkosten bedeuten würde. In this respect, z. B. hexagonal boron nitride conceivable as an additive; However, its production can be costly and its use as a filler so costly what would not mean contract ¬ face additional costs especially in mass production be.
Die Erfinder haben festgestellt, dass deshalb in der Ge¬ samtschau ein anderer Ansatz Vorteile bietet, auch wenn er letztlich die zusätzliche isolierende Beschichtung er¬ forderlich macht. Es wird also ein elektrisch leitfähiger Füllstoff, beispielsweise elektrisch leitfähige Füller¬ partikel aus z. B. Kohlenstoff, in das Kunststoffmaterial des Substratkörpers eingebettet. Der somit elektrisch leitfähige Substratkörper ist (gegenüber dem Matrixmaterial) auch in seinen thermischen Eigenschaften verbessert und soll eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/mK, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 3 W/mK, 5 W/mK, 7 W/mK, 9 W/mK, 10 W/mK, 11 W/mK, 12 W/mK, 13 W/mK, 14 W/mK, 15 W/mK, haben. The inventors have found that, therefore, in ge ¬ velvet another approach offers advantages, even if he ultimately makes the additional insulating coating he ¬ required. It is therefore an electrically conductive filler, for example, electrically conductive filler ¬ particles of z. As carbon, embedded in the plastic material of the substrate body. The thus electrically conductive substrate body is (compared to the matrix material) improved in its thermal properties and should have a thermal conductivity of at least 1 W / mK, in this order increasingly preferred at least 3 W / mK, 5 W / mK, 7 W / mK, 9 W / mK, 10 W / mK, 11 W / mK, 12 W / mK, 13 W / mK, 14 W / mK, 15 W / mK.
Dabei gibt es verschiedene elektrisch leitfähige Füll¬ stoffe, die im Vergleich bspw. einfach herstellbar bzw. breit und damit kostengünstig verfügbar sein können, ins¬ besondere Kohlenstoff-basierte Strukturen. Die auf dem Substratkörper (zumindest bereichsweise) vor¬ gesehene Beschichtung dient der elektrischen Isolation des Bauelements, sodass auf der Beschichtung beispiels¬ weise eine Leiterbahnstruktur zur elektrischen Kontaktie- rung des Bauelements vorgesehen werden kann. Die Be- schichtungsdicke ist vergleichsweise dünn gewählt, sodass die Wärmeabfuhr in den Substratkörper nicht blockiert (gänzlich unterbrochen) , sondern im Idealfall nur geringfügig verschlechtert wird. Dementsprechend beträgt die Beschichtungsdicke höchstens 0,5 mm, in dieser Reihenfol- ge zunehmend bevorzugt höchstens 0,45 mm, 0,4 mm, 0,35 mm, 0,3 mm, 0,25 mm, 0,2 mm bzw. 0,15 mm. There are various electrically conductive fillers ¬ materials which, for example in comparison. Simple to produce and wide and thus may be available at low cost, to ¬ special carbon-based structures. On the substrate body (at least partially) in front ¬ seen coating the electrical insulation of the device is used so that the coating on Example ¬ as a printed conductor structure for the electrical contacting of the device can be provided. The coating thickness is chosen to be comparatively thin, so that the heat dissipation into the substrate body is not blocked (completely interrupted), but in the ideal case only slightly deteriorated. Accordingly, the coating thickness is at most 0.5 mm, in this order ge increasingly preferably at most 0.45 mm, 0.4 mm, 0.35 mm, 0.3 mm, 0.25 mm, 0.2 mm and 0.15 mm.
Die Beschichtungsdicke wird jeweils entlang einer Norma¬ len auf die Substratkörperoberfläche genommen (in Dicken- richtung) und ist vorzugsweise über den Beschichtungs- Oberflächenbereich konstant; anderenfalls bezieht sich „Beschichtungsdicke" auf einen über den Beschichtungs- Oberflächenbereich gebildeten Mittelwert der Schichtdicken der Beschichtung . In den zur Dickenrichtung senk- rechten Flächenrichtungen bestimmt sich die Flächenausdehnung der Beschichtung. The coating thickness is taken in each case along a Norma ¬ len to the substrate body surface area (in thickness direction) and is preferably constant over the coating surface area; otherwise "coating thickness" refers to an average of the layer thicknesses of the coating formed over the surface area of the coating, in the surface directions perpendicular to the thickness direction the areal extent of the coating is determined.
Die Beschichtung ist „elektrisch isolierend", soll also bspw. einen spezifischen Widerstand von mindestens 1010 Ω•mm /m, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 1011 Ω-mm /m, 1012 Ω• mm /m, 1013 Ω•mm /m bzw . 1014 Ω•mm /m haben; davon unabhängig können mögliche Obergrenzen beispielsweise bei höchstens 1025 Q-mm2/ni, in die¬ ser Reihenfolge zunehmend bevorzugt bei höchstens 1024 Q-mm2/m, 1023 Q-mm2/m, 1022 Q-mm2/m, 1021 Q-mm2/m bzw. 1020 Q-mm2/m, liegen. The coating is "electrically insulating", so for example. A specific resistance of at least 10 10 Ω • mm / m, in this order increasingly preferably at least 10 11 Ω-mm / m, 10 12 Ω • mm / m, 10 13 Ω • mm / m or 10 14 Ω • mm / m have;. independent of possible upper limits are increasingly able to, for example, at not more than 10 25 Q-mm 2 / ni, in the ¬ ser order preferably not more than 10 24 Q-mm 2 / m, 10 23 Q-mm 2 / m, 10 22 Q-mm 2 / m, 10 21 Q-mm 2 / m and 10 20 Q-mm 2 / m, respectively.
Im Falle des Substratkörpers kann „elektrisch leitfähig" andererseits einen spezifischen Widerstand von beispiels- weise höchstens 10 Ω-mm /m, 10 Ω-mm /m, 10 Ω-mm /m, 103 Q-mm2/m, 102 Q-mm2/m bzw. 101 Q-mm2/m meinen (mögliche Untergrenzen: 5-10-2 Q-mm2/m bzw. 10"1 Ω•mm /m) . DieOn the other hand, in the case of the substrate body, "electrically conductive" may have a resistivity of, for example, at most 10 Ω-mm / m, 10 Ω-mm / m, 10 Ω-mm / m, 10 3 Ω-mm 2 / m, 10 2 Q-mm 2 / m resp. 10 1 Q-mm 2 / m mean (possible lower limits: 5-10 -2 Q-mm 2 / m resp. 10 "1 Ω • mm / m). The
„elektrische Leitfähigkeit" des Substratkörpers bezieht sich auf diesen im Gesamten, also auf das Volumenmaterial . "Electrical conductivity" of the substrate body refers to this in its entirety, that is, on the bulk material.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Substratkörper- /Beschichtungskombination kann von einem kostenintensiven elektrisch isolierenden und zugleich gut wärmeleitenden Füllstoff abgesehen werden; aufgrund der elektrisch isolierenden Beschichtung bedingt dies keine Einschränkung bei der Anordnung/Kontaktierung des Bauelements. Generell können auf dem Substratkörper auch eine Mehrzahl Bauelemente vorgesehen sein, beispielsweise mindestens 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, bzw. 10 Bauelemente. Eine solche Mehrzahl Bauelemente ist dann vorzugsweise auf einer hin¬ sichtlich der Flächenrichtungen durchgehenden, also nicht unterbrochenen, Beschichtung vorgesehen. Das bzw. die Bauelemente sind in dem Beschichtungs-Oberflächenbereich „angeordnet", eine Projektion des Bauelements in Dicken¬ richtung auf die Substratkörperoberfläche soll also voll¬ ständig von der Beschichtung bedeckt sein. Das Bauelement ist hinsichtlich der Dickenrichtung nicht notwendigerweise unmittelbar auf der Beschichtung angeordnet, sondern es kann zwischen Bauelement und Beschichtung etwa auch eine zusätzliche, der Montage des Bauelements dienende flächige Schicht und/oder eine Leiterbahnstruktur (siehe unten) angeordnet sein. Due to the substrate body / coating combination according to the invention can of a costly be electrically insulating and at the same time good heat-conducting filler apart; Due to the electrically insulating coating, this does not restrict the arrangement / contacting of the device. In general, a plurality of components may also be provided on the substrate body, for example at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 components. Such a plurality of components is then preferably on a back surface of the clear ¬ directions provided continuous, ie not interrupted, coating. The or the components are "placed" in the coating surface portion, a projection of the component in thicknesses ¬ toward the substrate body surface is thus to be fully ¬ constantly covered by the coating. The component is not necessarily disposed with respect to the thickness direction directly on the coating but it may also be an additional, the assembly of the component serving planar layer and / or a conductor track structure (see below) may be arranged between the component and coating.
Als „Kunststoffmaterial" (des Substratkörpers und/oder der Beschichtung) kann beispielsweise Polypropylen (PP, insbesondere strahlenvernetzt), Polyamid (zum Beispiel PA6, PA66, PA10, PA11, PA12), insbesondere hochtempera- turbeständiges Polyamid wie PPA oder PA46, Polyester (zum Beispiel PBT, PET, PBT/PET, PCT, ABS, ABS/PC), Polypheny- lensulfid, LCP und/oder PEEK vorgesehen sein. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere im Falle des Substratkör¬ pers als Matrixmaterial vorgesehen sein, in das ein Füll- stoff eingebettet ist (sodass der Substratkörper elekt¬ risch leitfähig wird) . Soweit im Rahmen dieser Offenbarung auf die Ausbreitung von Strahlung bzw. Licht Bezug genommen wird, soll dies selbstverständlich nicht implizieren, dass zur Erfüllung des Gegenstands auch eine entsprechende Ausbreitung er- folgen muss; die Beleuchtungsvorrichtung soll lediglich für eine entsprechende Ausbreitung ausgelegt sein. Die Begriffe „Strahlung" und „Licht" werden im Rahmen dieser Offenbarung synonym verwendet und können im Allgemeinen beispielsweise auch ultraviolettes oder infrarotes Licht umfassen; vorzugsweise beziehen sie sich auf den sichtba¬ ren Bereich des Spektrums. Polypropylene (for example PA6, PA66, PA10, PA11, PA12), in particular high-temperature-resistant polyamide such as PPA or PA46, polyester (for example, polypropylene (PP, in particular radiation-crosslinked) can be used as the "plastic material" (of the substrate body and / or of the coating). for example, PBT, PET, PBT / PET, PCT, ABS, ABS / PC), polyphenylene lensulfid, LCP and / or PEEK are provided. the plastic material may be provided in particular in the case of Substratkör ¬ pers as a matrix material, into which a filling - Substance is embedded (so that the substrate body is electrically ¬ cally conductive). As far as reference is made in the context of this disclosure to the propagation of radiation or light, this of course does not imply that a corresponding propagation must also be carried out to fulfill the object; the lighting device should be designed only for a corresponding spread. The terms "radiation" and "light" are used synonymously throughout this disclosure and may generally include, for example, ultraviolet or infrared light; preferably, they refer to the sichtba ¬ ren region of the spectrum.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, wobei auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den ver- schiedenen Anspruchskategorien unterschieden wird und die Offenbarung sowohl hinsichtlich der Beleuchtungsvorrichtung als auch deren Herstellung bzw. Verwendung betreffend zu lesen ist. Further preferred embodiments can be found in the dependent claims and the description below, wherein furthermore no further distinction is made between the different categories of claims and the disclosure is to be read concerning both the lighting device and its manufacture or use.
Eine bevorzugte Ausführungsform betrifft den Grad der Be- deckung der Substratkörperoberfläche durch die Beschich- tung, also das Flächenverhältnis von Substratkörper¬ oberfläche (Gesamtflächeninhalt) und Beschichtungs- Oberflächenbereich . Dabei soll sich der Flächeninhalt des Beschichtungs-Oberflächenbereichs auf mindestens 30 ~6 , in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % bzw. 90 %, des Gesamtflächenin¬ halts bemessen; besonders bevorzugt ist die Substratkör¬ peroberfläche vollständig mit der Beschichtung bedeckt, was ggfs. das Aufbringen der Beschichtung vereinfachen kann, etwa beim Tauchen in einem Bad (siehe unten) . Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Beschichtungsdicke mindestens 5 ym, in dieser Reihen¬ folge zunehmend bevorzugt mindestens 7,5 ym, 10 ym, 12,5 ym, 15 ym, 17,5 ym, 20 ym, 22,5 ym, 25 ym, 27,5ym bzw. 30 ym. Soweit die Beschichtungsdicke aus thermischen Gründen nach oben begrenzt ist, ist eine Mindestdicke aus Gründen der elektrischen Isolation bevorzugt. A preferred embodiment relates to the degree of loading coverage of the substrate body surface by the coating, so the area ratio of the substrate body surface ¬ (total surface area) and coating surface area. In this case, the surface area of the coating surface area should be at least 30 ~ 6, in this order increasingly preferably at least 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90%, of the Gesamtflächenin ¬ size measured; Particularly preferably, the Substratkör ¬ peroberfläche is completely covered with the coating, which if necessary. Can simplify the application of the coating, such as when immersed in a bath (see below). In a further preferred embodiment, the coating thickness is at least 5 μm, in this sequence increasingly preferably at least 7.5 μm, 10 μm, 12.5 μm, 15 μm, 17.5 μm, 20 μm, 22.5 μm, 25% ym, 27.5ym and 30 ym, respectively. As far as the coating thickness is limited for thermal reasons up, a minimum thickness for reasons of electrical insulation is preferred.
Ebenfalls in dieser Hinsicht von Interesse ist die Durch¬ schlagsfestigkeit des Beschichtungsmaterials , die vor- zugsweise mindestens 30 kV/mm betragen soll, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 40 kV/mm, 50 kV/mm 60 kV/mm, 70 kV/mm, 80 kV/mm, 90 kV/mm bzw. 95 kV/mm. Als Beschichtungsmaterial mit einer entsprechenden Durchschlagsfestigkeit kann beispielsweise eines der vor- stehend offenbarten „Kunststoffmaterialien" vorgesehen sein . Also in this respect, is of interest which is to through ¬ impact strength of the coating material, the pre preferably at least 30 kV / mm amount, increasingly in this order preferably at least 40 kV / mm, 50 kV / mm 60 kV / mm, 70 kV / mm , 80 kV / mm, 90 kV / mm or 95 kV / mm. For example, one of the "plastic materials" disclosed above can be provided as a coating material with a corresponding dielectric strength.
In Verbindung mit einer vorstehend genannten Mindestdicke kann die Beschichtung dann beispielsweise bis mindestens 0,5 kV, 0,6 kV, 0,7 kV, 0,8 kV, 0,9 kV bzw. 1 kV durch- schlagsfest sein. In conjunction with a minimum thickness mentioned above, the coating can then be impact-resistant to at least 0.5 kV, 0.6 kV, 0.7 kV, 0.8 kV, 0.9 kV or 1 kV, for example.
In bevorzugter Ausgestaltung hat die Beschichtung eine Wärmeleitfähigkeit von nicht mehr als 2 W/mK, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt nicht mehr als 1,8 W/mK, 1,6 W/mK, 1,4 W/mK, 1,2 W/mK bzw 1,1 W/mK. In diesem Fall muss für die Beschichtung also nicht eigens eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit eingestellt werden, sondern bestimmt sich diese nach den Eigenschaften des Beschichtungs- Kunststoffmaterials selbst. Anders ausgedrückt kann so auf einen zusätzlichen Füllstoff zur Erhöhung der thermi- sehen Leitfähigkeit verzichtet werden, was in Kostenhin- sieht Vorteile bietet (und aufgrund der geringen Be- schichtungsdicke die Wärmeabfuhr nicht wesentlich verschlechtert) . In a preferred embodiment, the coating has a thermal conductivity of not more than 2 W / mK, in this order increasingly preferably not more than 1.8 W / mK, 1.6 W / mK, 1.4 W / mK, 1.2 W / mK or 1.1 W / mK. In this case, it is not necessary to set an increased thermal conductivity specifically for the coating, but rather to determine it according to the properties of the coating plastic material itself. In other words, an additional filler for increasing the thermal conductivity can be dispensed with, which results in cost savings - offers advantages (and due to the low coating thickness, the heat dissipation does not deteriorate significantly).
Der erfindungsgemäß vorgesehene Substratkörper ist bzw. wird „urgeformt", ist also ein fester Körper, der aus ei¬ nem zuvor in der Regel zumindest zeitweise formlosen Stoff geformt und im Zuge des Formens im Wesentlichen in seine Endform gebracht wurde/wird, beispielsweise als Extrusionsteil oder vorzugsweise als Spritzgussteil. Die „Endform" wird beispielsweise nicht durch das Entfernen eines Grats verändert; „im Wesentlichen" meint etwa, dass die Form zu 90 %, 95 % bzw, 98 "6 unverändert bleibt. The inventively provided substrate body is or is "urgeformt", so is a solid body, which was formed from egg ¬ nem previously usually at least temporarily shapeless material and in the course of molding was substantially brought into its final form / is, for example as an extrusion part or preferably as an injection molded part, for example, the "final shape" is not changed by the removal of a burr; "Essentially" means, for example, that the shape remains unchanged at 90%, 95% and 98 "6, respectively.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Beschichtung als Schaltungsträger vorgesehen, ist also auf der Beschich- tung eine Leiterbahnstruktur angeordnet. In a preferred embodiment, the coating is provided as a circuit carrier, that is, a conductor track structure is arranged on the coating.
Die Leiterbahnstruktur kann beispielsweise im Rahmen eines Mehrkomponentenspritzgusses aufgebracht werden, wobei als eine Komponente die Beschichtung und als andere Kom¬ ponente etwa ein metallisierbarer Kunststoff spritzgegos- sen wird, der anschließend elektronisch und/oder stromlos in einem Bad beschichtet wird. In ein Spritzgusswerkzeug kann auch ein Träger mit der Leiterbahnstruktur eingelegt und mit Beschichtung und vorzugsweise Substratkörper in einem Zwei- bzw. vorzugsweise Drei-Komponeten- Spritzgussverfahren hinterspritzt werden. The wiring pattern can be applied as part of a multi-component injection molding, for example, using as a component of the coating, and as other Kom ¬ component about a metallizable plastic injection-sen is, which is then coated electronically and / or de-energized in a bath. In an injection molding tool and a carrier with the conductor track structure can be inserted and back-injected with coating and preferably substrate body in a two- or preferably three-component injection molding.
Die Leiterbahnstruktur kann bei einer solchen In-mold Technik beispielsweise auch durch Stempeln oder Sprühen in das Spritzgusswerkzeug eingebracht werden. Generell wird vorzugsweise nicht nur die Beschichtung, sondern auch der Substratkörper spritzgegossen, werden die beiden also aneinander angeformt. The conductor track structure can be introduced in such an in-mold technique, for example, by stamping or spraying in the injection mold. Generally, not only the coating, but preferably Also, the substrate body injection molded, the two are thus molded together.
Die Leiterbahnstruktur kann beispielsweise auch in einem Heißprägeverfahren auf die zuvor auf den Substratkörper aufgebrachte (siehe unten) / spritzgegossene Beschichtung aufgeprägt werden, etwa von einer in der Prägepresse zu¬ gleich gestanzten Metallfolie ausgehend. The conductor structure may for example also in a hot-embossing process on the previously applied to the substrate body (see below) / injection molded coating are imprinted, for example from a in the embossing press to ¬ equal stamped metal foil starting.
Es ist auch möglich, die Leiterbahnstruktur durch Laser- Direkt-Strukturierung aufzubringen, wobei ein Laserstrahl auf der Oberfläche der Beschichtung die Leiterbahnstruktur „schreibt" und dabei in der Beschichtung eingebettete Keime für die nachfolgende Metallisierung freilegt. It is also possible to apply the conductor track structure by laser direct structuring, wherein a laser beam "writes" the conductor track structure on the surface of the coating, thereby exposing embedded microorganisms in the coating for subsequent metallization.
Andererseits kann die Leiterbahnstruktur auch mit aus der Halbleiterherstellung bekannten Verfahren aufgebracht werden, also durch entsprechende Maskierung, wobei in freigelegten Bereichen einer großflächig aufgebrachten (Lack)maske beispielsweise die Leiterbahnstruktur auf¬ wachsen kann oder eine zuvor abgeschiedene Metallschicht (unter der (Lack)maske) entfernt werden kann, beispiels- weise durch Ätzen. Ebenfalls möglich ist eine Plasmaab- scheidung, wiederum in Verbindung mit einer Maskierung. On the other hand, the wiring pattern may also be applied with known from the semiconductor manufacturing process, that is, by appropriate masking, for example, the wiring pattern can grow on ¬ in exposed areas of a large surface is applied (resist) mask or a previously deposited metal layer (of the (resist) mask) can be removed, for example by etching. Also possible is a plasma deposition, again in conjunction with masking.
Jedenfalls wird bzw. ist die Leiterbahnstruktur vorzugs¬ weise direkt auf die Beschichtung aufgebracht, also bei¬ spielsweise direkt abgeschieden bzw. aufgewachsen. Es soll also kein weiteres Material zuvor auf die Beschich¬ tung aufgebracht sein, was die Herstellung vereinfachen und Kosten senken helfen kann. In any event is or is the wiring pattern preference ¬ as applied directly to the coating, thus playing either directly deposited or grown at ¬. So it should be applied to the Beschich ¬ tion no further material previously, which can simplify the production and reduce costs.
Die Leiterbahnstruktur kann beispielsweise eine in Dickenrichtung genommene Leiterbahnstruktur-Dicke von min- destens 1 ym, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt 2 ym, 3 ym, 4 ym, 5 ym, 6 ym, 7 ym, 8 ym, 9 ym, 10 ym, 11 ym, bzw. 12 ym haben; mögliche (von den Untergrenzen unabhängige) Obergrenzen können beispielsweise bei 100 ym, 80 ym, 60 ym, 40 ym, 30 ym bzw. 20 ym liegen. The printed conductor structure can, for example, have a thickness of the printed conductor structure of min. at least 1 ym, in this order, more preferably 2 ym, 3 ym, 4 ym, 5 ym, 6 ym, 7 ym, 8 ym, 9 ym, 10 ym, 11 ym, and 12 ym, respectively; possible upper limits (independent of the lower limits) may be, for example, 100 ym, 80 ym, 60 ym, 40 ym, 30 ym and 20 ym, respectively.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Substratkörper einen Außen-Oberflächenbereich, der dem Bauelement entgegengesetzt liegt, also auf der anderen Seite des Substratkörpers; im Falle einer Mehrzahl Bauelemente sind diese vorzugsweise auf einer Seite des Substratkörpers angeordnet und ist die andere ein entsprechender Außen- Oberflächenbereich . Jedenfalls ist ein entsprechender Außen-Oberflächenbereich in bevorzugter Ausgestaltung als Außenoberfläche einer Leuchte vorgesehen. Die erfindungs- gemäße Beleuchtungsvorrichtung muss dann also rückseitig (rückseitig bezogen auf die Lichtabstrahlrichtungen) nicht mit einem Gehäuseelement der Leuchte abgedeckt wer¬ den, sondern liegt frei. Es wird die Integrationstiefe erhöht . Der Außen-Oberflächenbereich kann dabei selbstverständlich auch beschichtet sein, ein Teil des Beschichtungs- Oberflächenbereichs kann also zugleich auch Außen- Oberflächenbereich sein. Im Allgemeinen auch unabhängig von der Ausgestaltung als Leuchten-Außenoberfläche, vor- zugsweise in Kombination damit, kann in das Kunststoffma- terial der Beschichtung und/oder des Substratkörpers auch ein Füllstoff eingebettet sein, der einer Anpassung des farblichen Erscheinungsbilds der Beleuchtungsvorrichtung dient . Ferner kann in das Kunststoffmaterial des Substratkörpers und/oder der Beschichtung bspw. auch ein Füllstoff eingebettet sein, um der Oberfläche diffuse und/oder gerichtet reflektierende oder gezielt absorbierende Eigenschaften zu verleihen; besonders bevorzugt wird dazu ein Farbpig¬ ment in das Kunststoffmaterial des Substratkörpers einge¬ bettet, etwa Titandioxid-Partikel. Die Reflektivität im sichtbaren Bereich des Spektrums kann insoweit beispiels¬ weise in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindes- tens 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % bzw. 90 % betra¬ gen, besonders bevorzugt bezogen auf eine gleichmäßig diffuse Reflexion. In a preferred embodiment, the substrate body has an outer surface area that opposes the device, that is, on the other side of the substrate body; in the case of a plurality of components, these are preferably arranged on one side of the substrate body and the other is a corresponding outer surface area. In any case, a corresponding outer surface area is provided in a preferred embodiment as the outer surface of a luminaire. The inventiveness contemporary lighting device must then so back (back with respect to the light radiation) not covered by a housing element of the luminaire ¬ to, but is exposed. It increases the integration depth. Of course, the outer surface area may also be coated, so that a part of the coating surface area may at the same time also be an outer surface area. In general, regardless of the design as a luminaire outer surface, preferably in combination therewith, a filler may also be embedded in the plastic material of the coating and / or the substrate body, which serves to adapt the color appearance of the lighting device. In addition, a filler can also be embedded in the plastic material of the substrate body and / or the coating, for example, in order to impart to the surface diffuse and / or directionally reflecting or specifically absorbing properties; a color pigment ¬ ment is particularly preferred to be ¬ embedded in the plastic material of the substrate body, such as titanium dioxide particles. The reflectivity in the visible region of the spectrum can ¬, in this order with increasing preference at least 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% and 90% Betra ¬ gene insofar example, particularly preferably based on a evenly diffuse reflection.
Die Erfindung betrifft auch eine Leuchte mit einer erfin¬ dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere mit einer eben beschriebenen, eine Außenoberfläche der Leuchte zur Verfügung stellenden Beleuchtungsvorrichtung. „Leuchte" kann beispielsweise eine über eine Steckdose oder einen Klemm-/Schraub-/Lötkontakt direkt mit dem Stromnetz verbundene Vorrichtung meinen, in welcher dann eine bzw. mehrere Beleuchtungsvorrichtung (en) angeordnet und gehalten (und über die Leuchte elektrisch kontaktiert) sein können. The invention also relates to a lamp with a lighting device OF INVENTION ¬ to the invention, in particular with a just described, an outer surface of the light-providing illumination device. For example, "lamp" may mean a device connected directly to the power supply via a socket or a clamping / screwing / soldering contact, in which one or more lighting device (s) may be arranged and held (and electrically contacted via the lamp) ,
Die Erfindung betrifft, wie bereits eingangs erwähnt, auch die Herstellung einer entsprechenden Beleuchtungs- Vorrichtung, und es sollen insbesondere auch die vorste¬ hend zur Aufbringung der Leiterbahnstruktur genannten Möglichkeiten in dieser Hinsicht offenbart sein. The invention relates, as already mentioned, the production of a corresponding lighting device and it should be disclosed in this regard, especially the vorste ¬ opportunities starting called for applying the conductor pattern.
Der Substratkörper wird jedenfalls urgeformt, also bei¬ spielsweise spritzgegossen oder extrudiert. Das „Spritzgießen" bezieht sich dabei auf einen Substrat¬ körper, der von einer Kavität freigegeben wird, welcher zuvor zumindest innerhalb gewisser Grenzen fließfähiges Material zugeführt wurde, das in der Kavität zumindest teilweise erhärtet ist. Vorzugsweise wird unter erhöhtem Druck zugeführt, beispielsweise bei mindestens 1 00 bar, 50 0 bar, bzw. 1 0 0 0 bar; mögliche Obergrenzen können etwa bei 30 0 0 bar , 250 0 bar oder 2250 bar liegen. Das Härten kann beispielsweise bei einer gegenüber der Zuführtempe- ratur anderen Härtetemperatur erfolgen, im Falle eines thermoplastischen Materials beispielsweise bei geringerer und im Falle eines duroplastischen Materials etwa bei hö¬ herer Temperatur. The substrate body is in any case urgeformt, so for example injection molded or extruded ¬ . The "injection molding" refers to a substrate ¬ body, which is released from a cavity which flowable material has been supplied before, at least within certain limits, which is hardened in the cavity at least partially. Preferably, is supplied under elevated pressure, for example at least 1 00 bar, 50 0 bar, or 1 0 0 0 bar, possible upper limits may be about 30 0 0 bar, 250 0 bar or 2250 bar.The curing can be carried out, for example, at a different hardening temperature compared to the feed temperature Trap of a thermoplastic material, for example, at lesser and in the case of a thermoset material at about hö ¬ herer temperature.
Im Allgemeinen von der spezifischen Herstellung des Sub- stratkörpers unabhängig kann die Beschichtung beispiels¬ weise durch (zumindest teilweises) Eintauchen des Sub¬ stratkörpers in ein Bad des Beschichtungs- Kunststoffmaterials aufgebracht werden; ferner kann das Beschichtungs-Kunststoffmaterial z. B. auch aufgesprüht werden. Das Beschichtungs-Kunststoffmaterial kann auch als Pulverbeschichtung auf den Substratkörper aufgebracht sein . In general, the specific preparation of the sub stratkörpers independently of the coating may ¬ example, by (at least partially) immersing the Sub ¬ stratkörpers in a bath of the coating plastics material to be applied; Furthermore, the coating plastic material z. B. also be sprayed. The coating plastic material may also be applied to the substrate body as a powder coating.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die Beschichtung spritzgegossen, und es sollen die vorstehend für das Spritzgießen des Substratkörpers offenbarten Angaben auch in dieser Hinsicht offenbart sein. Besonders bevorzugt werden der Substratkörper und die Beschichtung in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren aneinander angeformt. In a preferred embodiment, the coating is injection molded, and it should be the above disclosed for the injection molding of the substrate body information also disclosed in this regard. Particularly preferably, the substrate body and the coating are integrally formed in a multi-component injection molding process.
Es kann also beispielsweise einer ersten Kavität zumin- dest teilweise fließfähiges Kunststoffmaterial zugeführt werden und darin zumindest teilweise härten, wobei das in der Kavität geformte Teil dann eine zweite Kavität mit begrenzt, der wiederum zumindest teilweise fließfähiges Kunststoffmaterial zugeführt wird, das darin zumindest teilweise aushärtet. Der ersten Kavität kann beispiels¬ weise das Substratkörper-Kunststoffmaterial zugeführt werden, sodass die erste Kavität den Substratkörper frei¬ gibt; die Oberfläche des Substratkörpers (bzw. ein ent¬ sprechender Teil davon) begrenzt dann die zweite Kavität mit, der das Beschichtungs-Kunststoffmaterial zugeführt wird, um darin zu der an den Substratkörper angeformten Beschichtung auszuhärten, jedenfalls teilweise (ein Entformen ist bereits vor dem vollständigen Erstarren bzw. Vernetzen möglich) . Besonders bevorzugt ist die Herstellung von Substratkör¬ per und Beschichtung im Mehrkomponenten-Spritzguss¬ verfahren kombiniert mit einer der vorstehend genannten Möglichkeiten zur Aufbringung der Leiterbahnstruktur. Thus, for example, it is possible to supply at least partially flowable plastic material to a first cavity be hardened therein and at least partially, wherein the formed in the cavity part then limits a second cavity, which in turn is at least partially flowable plastic material is supplied, which cures therein at least partially. The first cavity can ¬ example, be applied to the substrate body-plastic material, so that the first cavity is the substrate body free ¬; the surface of the substrate body (or a ent ¬ speaking part of it) then limits the second cavity with which is supplied with the coating plastics material to cure therein to the integrally formed on the substrate body coating, at least partially (demolding is already before the complete Solidification or crosslinking possible). Particularly preferred is the production of Substratkör ¬ by and coating in the multi-component injection molding ¬ method combined with one of the above possibilities for applying the conductor track structure.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Beleuch- tungsvorrichtung bzw. einer Leuchte mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung zur Allgemeinbeleuchtung, insbesondere zur Beleuchtung mit einer ortsfesten Leuchte, vorzugsweise zur Beleuchtung eines Gebäudes, etwa dessen un¬ mittelbaren Umfelds bzw. vorzugsweise dessen Inneren. The invention also relates to the use of a lighting device or a lamp equipped with such an illumination device for general lighting, in particular for illumination with a fixed lamp, preferably for the lighting of a building, such as its un ¬ indirect environment or preferably its interior.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und in dieser Form offenbart sein sollen. Im Einzelnen zeigt: BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments, wherein the individual features may also be essential to the invention in another combination and should be disclosed in this form. In detail shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung; 1 shows a lighting device according to the invention in a sectional view;
Fig. 2 die Wärmeabfuhr von einem Bauelement in schemati- scher Darstellung. 2 shows the heat dissipation of a component in a schematic representation.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einem spritzgegossenen Substratkörper 2. Ein Oberflächen-Beschichtungsbereich 3 des Substratkörpers 2 ist mit einer Beschichtung 4 aus einem elektrisch isolie- renden Beschichtungs-Kunststoffmaterial (PA6) versehen. Auf der Beschichtung 4 sind LEDs 5 angeordnet, und zwar fertig gehäuste, also zuvor jeweils für sich mit Verguss¬ masse umhüllte LED-Chips. Die LEDs 5 sind als sogenannte Surface Mounted Devices vorgesehen, also als SMD- Bauteile. FIG. 1 shows an illumination device 1 according to the invention with an injection-molded substrate body 2. A surface coating region 3 of the substrate body 2 is provided with a coating 4 made of an electrically insulating coating plastic material (PA6). On the coating 4 LEDs 5 are arranged, and that is finished housed, so before each encapsulated with encapsulant ¬ mass LED chips. The LEDs 5 are provided as so-called surface mounted devices, so as SMD components.
An ihren der Beschichtungsoberfläche 6 zugewandten Unterseiten weisen die LEDs 5 flächige Kontaktelemente auf, über die sie mit einer auf der Beschichtungsoberfläche 6 angeordneten (nicht dargestellten) Leiterbahnstruktur elektrisch leitend verbunden sind. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen Kontaktfläche und Leiterbahnstruktur ist dabei über einen leitfähigen Klebstoff herge¬ stellt. At their lower surfaces facing the coating surface 6, the LEDs 5 have planar contact elements, via which they are electrically conductively connected to a conductor track structure (not shown) arranged on the coating surface 6. The electrically conductive connection between the contact surface and interconnect structure is Herge ¬ provides a conductive adhesive.
Je LED 5 stellt die Leiterbahnstruktur einen Anoden- und einen Kathodenkontakt zur Verfügung, sodass die LEDs 5 also allein über die Leiterbahnstruktur betrieben werden können. Auf dem Substratkörper 2 bzw. der Beschichtung 4 kann für den Betrieb der LEDs 5 ferner auch eine Treiber- /Steuerelektronik vorgesehen und gleichermaßen über die Leiterbahnstruktur mit den LEDs 5 verdrahtet werden. For each LED 5, the interconnect structure provides an anode and a cathode contact, so that the LEDs 5 can thus be operated alone via the interconnect structure. On the substrate body 2 or the coating 4 can also be for the operation of the LEDs 5 also a driver / Control electronics are provided and equally wired via the conductor track structure with the LEDs 5.
Zur Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß Figur 1 wird zunächst die Leiterbahnstruktur in ein Form- Werkzeug eingelegt, sodass beim anschließenden Spritzgie¬ ßen der Beschichtung 4 diese an die Leiterbahnstruktur angeformt wird. In einem weiteren Spritzgussschritt wird dann der Substratkörper geformt, und zwar an die der Leiterbahnstruktur abgewandte Oberfläche der Beschichtung 4 angeformt. Mit einem entsprechenden Herstellungsverfahren kann auch ein hoher Durchsatz möglich sein, was insbesondere in der Massenfertigung Vorteile bietet. For the manufacture of the lighting device 1 according to Figure 1, the wiring pattern is first inserted tool in a form, so that it is molded to the conductor track structure during the subsequent injection molding of the coating ¬ SEN. 4 In a further injection molding step, the substrate body is then shaped, specifically formed on the surface of the coating 4 facing away from the conductor track structure. With a corresponding manufacturing method, a high throughput may be possible, which offers advantages, especially in mass production.
Insoweit ist das Spritzgießen von Vorteil; wäre jedoch allein Kunststoff als Trägermaterial vorgesehen, hätte dies hinsichtlich der thermischen Eigenschaften Nachteile. Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 1 fällt an den LEDs 5 nämlich Verlustleistung als Wärme ab. In that regard, the injection molding is advantageous; However, if only plastic were provided as a carrier material, this would have disadvantages in terms of thermal properties. During operation of the lighting device 1, the power loss of the LEDs 5 is lost as heat.
Erfindungsgemäß ist deshalb für den Substratkörper 2 ein Kunststoffmaterial mit darin eingebetteten Kohlenstoff- Partikeln 7 vorgesehen. Die elektrisch leitfähigen Kohlenstoff-Partikel 7 erhöhen die thermische Leitfähigkeit des Substratkörpers, sodass diese bei mehr als 15 W/mK liegt . Therefore, according to the invention, a plastic material with embedded carbon particles 7 is provided for the substrate body 2. The electrically conductive carbon particles 7 increase the thermal conductivity of the substrate body, so that it is more than 15 W / mK.
Die elektrisch isolierende Beschichtung 4 aus PA6 ist oh- ne Füllstoff vorgesehen und hat dementsprechend nur eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 1 W/mK. Da die Beschichtungs- dicke allerdings nur 10 ym beträgt, wird die Wärmeabfuhr in den Substratkörper 2 kaum gehindert. Unter Annahme einer LED-Fläche von 1 mm2 kann die Temperaturdifferenz ab- geschätzt werden, die sich über die Beschichtung 4 ein- stellt. Im Falle einer thermischen Leistung von 1 W läge sie bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 bei ca. 10 °C. The electrically insulating coating 4 of PA6 is provided without filler and accordingly has only a thermal conductivity of about 1 W / mK. However, since the coating thickness is only 10 μm, the heat dissipation into the substrate body 2 is hardly hindered. Assuming an LED area of 1 mm 2, it is possible to estimate the temperature difference that can occur across the coating 4. provides. In the case of a thermal power of 1 W, it would be approximately 10 ° C. in the case of the lighting device 1 according to the invention.
Würde hingegen der Substratkörper 2 vollständig aus dem für die Beschichtung 4 vorgesehenen Kunststoffmaterial ohne Füllstoff gefasst, würde sich bei einer Substratkör¬ perdicke von 1 mm eine Temperaturdifferenz von etwa 1.000 °C einstellen. Conversely, if the substrate body 2 is completely taken out of the coating provided for the 4 plastic material without filler would occur a temperature difference of about 1000 ° C at a Substratkör ¬ perdicke of 1 mm.
Mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 ist also eine gute thermische Anbindung der LEDs 5 realisiert und zugleich deren elektrische Isolation gewährleistet, und zwar ohne den Einsatz eines aufwendigen wärmeleitfä- higen und dabei elektrisch isolierenden Füllstoffs. With the lighting device 1 according to the invention, therefore, a good thermal connection of the LEDs 5 is realized and at the same time ensures their electrical insulation, without the use of a complex thermally conductive and thereby electrically insulating filler.
Figur 2 illustriert den eben genannten Vergleich, zeigt also in der rechten Bildhälfte eine erfindungsgemäße Be¬ leuchtungsvorrichtung 1 mit elektrisch (und damit gut thermisch) leitfähigem Substratkörper 2 und elektrisch isolierender Beschichtung 4 darauf. In der linken Bildhälfte ist zum Vergleich ein Substrat gleicher Gesamtdi- cke dargestellt, das durchgehend aus dem elektrisch und thermisch isolierenden Kunststoffmaterial der Beschichtung 4 vorgesehen ist. In dem erfindungsgemäßen Substratkörper 2 wird die Wärme im Gegensatz dazu gut zur Seite hin aufgespreizt und damit insgesamt effizienter abge- führt. Figure 2 illustrates the comparison just mentioned, that is in the right half of a inventive Be ¬ leuchtungsvorrichtung 1 with electrically (and thus good thermally) conductive substrate body 2 and an electrically insulating coating 4 thereon. In the left-hand half of the figure, for comparison, a substrate of the same total thickness is shown, which is provided continuously from the electrically and thermally insulating plastic material of the coating 4. In contrast to this, in the substrate body 2 according to the invention the heat is spread open to the side and thus removed more efficiently overall.

Claims

Ansprüche  claims
Beleuchtungsvorrichtung (1) mit Lighting device (1) with
einem urgeformten Substratkörper (2) mit einer Oberfläche, wobei der Substratkörper in einem Beschich- tungs-Oberflächenbereich (3) mit einer Beschich- tung (4) versehen ist, und a preshaped substrate body (2) having a surface, the substrate body being provided with a coating (4) in a coating surface area (3), and
einem optoelektronischen Bauelement (5) , das in dem Beschichtungs-Oberflächenbereich (3) angeordnet ist, wobei der Substratkörper (2) aus einem Substratkörper-Kunststoffmaterial vorgesehen ist und dabei elektrisch leitfähig ist und eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/mK hat, an optoelectronic component (5) which is arranged in the coating surface area (3), wherein the substrate body (2) is provided from a substrate body plastic material and is electrically conductive and has a thermal conductivity of at least 5 W / mK,
und wobei die Beschichtung (4) aus einem Beschich- tungs-Kunststoffmaterial vorgesehen ist und dabei elektrisch isolierend ist und eine Beschichtungsdi- cke von höchstens 0,5 mm hat, um eine Wärmeabfuhr von dem Bauelement (5) in den Substratkörper (2) nicht zu blockieren. and wherein the coating (4) is provided of a coating plastic material and is electrically insulating and has a coating thickness of at most 0.5 mm in order to prevent heat dissipation from the component (5) into the substrate body (2) to block.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Substratkörperoberfläche einen Gesamt¬ flächeninhalt hat und der Beschichtungs- Oberflächenbereich (3) einen Beschichtungs- Oberflächenbereich-Flächeninhalt hat, wobei sich der Beschichtungs-Oberflächenbereich-Flächeninhalt auf mindestens 30 % des Gesamtflächeninhalts bemisst. Lighting device (1) according to claim 1, wherein the substrate body surface has a total ¬ surface area and the coating surface area (3) has a coating surface area area, wherein the coating surface area surface area measured at least 30% of the total surface area.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Beschichtungsdicke mindestens 5 ym beträgt . Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Beschichtungsmate- rial eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 30 kV/mm hat. Lighting device (1) according to claim 1 or 2, wherein the coating thickness is at least 5 ym. Lighting device (1) according to one of the preceding claims, in which the coating material has a dielectric strength of at least 30 kV / mm.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Beschichtung eine Wärmeleitfähigkeit von nicht mehr als 2 W/mK hat. A lighting device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the coating has a thermal conductivity of not more than 2 W / mK.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüchen, bei welcher die Beschichtung (4) als Schaltungsträger vorgesehen ist, also auf der Beschichtung eine Leiterbahnstruktur angeordnet ist. Lighting device (1) according to one of the preceding claims, wherein the coating (4) is provided as a circuit carrier, that is arranged on the coating a conductor track structure.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Substratkörper (2) und die Beschichtung (4) in einem Mehr-Komponenten- Spritzgussverfahren aneinander angeformt sind. Lighting device (1) according to one of the preceding claims, wherein the substrate body (2) and the coating (4) are integrally formed in a multi-component injection molding process.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Substratkörper (2) einen Außen-Oberflächenbereich hat, der dem Bauelement (5) entgegengesetzt liegt, wobei der Außen- Oberflächenbereich als Außenoberfläche einer Leuchte vorgesehen ist. A lighting device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the substrate body (2) has an outer surface area opposed to the device (5), the outer surface area being provided as an outer surface of a luminaire.
9. Leuchte mit einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche. 9. luminaire with a lighting device (1) according to one of the preceding claims.
Verfahren zum Herstellen einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Substratkörper (2) aus dem Substratkörper-Kunststoffmaterial urgeformt wird. A method of manufacturing a lighting device (1) according to any one of the preceding claims, wherein in which the substrate body (2) is formed from the substrate body plastic material.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Be- Schichtung durch zumindest eines von Tauchen, Sprühen und Pulverbeschichten aufgebracht wird. 11. The method of claim 10, wherein the coating is applied by at least one of dipping, spraying and powder coating.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Beschichtung spritzgegossen wird. The method of claim 10 or 11, wherein the coating is injection molded.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Substratkörper (2) ein spritzgegossener Substratkörper (2) ist, wobei der Substratkörper (2) und die Beschichtung (4) in einem Mehr-Komponenten- Spritzgussverfahren aneinander angeformt werden. The method of claim 12, wherein the substrate body (2) is an injection-molded substrate body (2), wherein the substrate body (2) and the coating (4) are molded together in a multi-component injection molding process.
Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für eine Leuchte, insbe¬ sondere zur Allgemeinbeleuchtung, insbesondere zur Beleuchtung mit einer ortsfesten Leuchte, insbesondere zur Beleuchtung eines Gebäudes, insbesondere zur Innenbeleuchtung eines Gebäudes. Use of a lighting device (1) according to one of claims 1 to 8 for a luminaire, in particular ¬ for general lighting, in particular for lighting with a stationary lamp, in particular for illuminating a building, in particular for the interior lighting of a building.
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