WO2018219622A1 - Leuchtvorrichtung, scheinwerfer und verfahren - Google Patents

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    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components

Definitions

  • the invention is based on a lighting device with a printed circuit board on which a radiation source is attached and electrically contacted with a solder connection. Furthermore, the invention relates to a spotlights ⁇ fer and a method for manufacturing a Leuchtvorrich ⁇ processing.
  • LEDs light emitting diodes
  • PCB printed circuit board
  • a circuit board has an electrically conductive substrate or an electrically conductive layer, such as, for example, a copper substrate or a copper layer, in which current paths for supplying the LEDs are shaped out.
  • the circuit board may be a lacquer layer ha ⁇ ben deposited on the conductive substrate, and serves as electrical insulation.
  • the substrate may comprise a Maisticiansareal or copper complex or copper pad, which has a similarity ⁇ Liche size as the corresponding LED.
  • a chip-type LED with a cross-sectional area of 1 mm x 1 mm typically requires a paint-free zone of at least 1.05 mm x 1.05 mm.
  • the Kunststoffianssareal can not be used as cavities ⁇ Lich limiting element due to the heat spreading below the LED, because their surface area must exceed the size of the chipformigen LED clear only the paint layer can be used as a spatial limitation of floating in soldering chip ⁇ formigen LED ,
  • solder For the electrical contacting and fixing of the chip-shaped LEDs on the printed circuit board usually a solder is used. This is heated to the point that it melts and forms a kind of solder pad on which the chip-shaped LED floats after settling, until the solder is solidified after a corresponding cooling process again.
  • the invention is based on the object to sheep fen a lighting device and a headlight which are technically embodied device simple and inexpensive and has a high efficiency and / or Weni ⁇ ger annoying artifacts. Furthermore, it is the object of the invention to provide a method for producing a lighting device that is inexpensive and leads to a lighting device with a high efficiency.
  • the object with respect to the light emitting device is ge ⁇ dissolves according to the features of claim 1 with respect to the headlamp according to the features of claim 14 and as to the method according to the features of claim 15.
  • a lighting device is provided with a managerial terplatte having an electrically conductive sub ⁇ strat.
  • at least one Strah ⁇ radiation source may be mounted over an opening provided between the radiation source and the substrate, solder and electrically contacted by the special ⁇ .
  • the radiation source is fastened on a mounting surface of the substrate via the solder connection.
  • the mounting surface may in this case be at least bounded by a loading edge of the substrate in sections of a arranged on the sub ⁇ strat layer, in particular a isolati ⁇ onstik, and / or.
  • the at least one outlet clearance is then preferably connected to the mounting surface via at least one outlet opening.
  • the at least one Auslaufhoffm and / or is / are at ⁇ least one outlet opening arranged and / or designed from ⁇ that in the production of the soldered joint ei ⁇ ne defined positioning of the radiation source bezüg- borrowed or to the layer and / or takes place at the edge by the flow of the liquid solder through the at least one out ⁇ running opening in the at least one Auslauf syndromem.
  • the layer may comprise at least one Schichtöff ⁇ voltage for the at least one radiation source may be the radiation source about the aperture layer disposed on the substrate.
  • the substrate may have an edge which comprises the substrate.
  • the substrate can then be arranged like an island or a peninsula on the printed circuit board and be completely or at least partially enclosed by the edge.
  • the edge it is also conceivable that there is a plurality of substrates, wherein the island-like ⁇ substrates with each other, for example, connected via webs, and thus form a common edge.
  • a respective radiation source of at least part of the radiation sources or all of the radiation sources ⁇ a respective mounting surface or layer port may be provided. If a plurality of mounting surfaces or layer openings are provided, the above and below described embodiment for a respective mounting surface or layer opening, so also with regard to the outlet space and the outlet opening, at least a portion of the mounting surfaces or layer openings or all assembly ⁇ surface or layer openings should be provided.
  • the Strah ⁇ radiation source is preferably designed as lichtimitierende diode (LED).
  • the layer which is arranged on the substrate is preferably an insulation layer. This is applied, for example, as a paint.
  • the layer has a layer edge which delimits the layer opening and which has a support surface or contact surface for the radiation source in order to position it.
  • the radiation source can not only be defined by the arrangement and design of the at least one outlet space and the at least one outlet opening, but also defined support on the layer edge in order to Schwarzneh ⁇ a precise position.
  • the support is carried out, for example, medium ⁇ bar on the solder or directly and directly.
  • the radiation source can be supported on the edge. This is achieved by the wettability of the solder, which can not flow over the edge.
  • the radiation source may ⁇ similar support as in the above-mentioned layer edge at the edge of the substrate.
  • the film edge can support surfaces two waste or the edge of two support areas aufwei ⁇ sen. These can then be arranged such that thus a centering of the radiation source is made possible in the production of the solder joint.
  • the radiation source can then in their displacement plane, which can extend parallel to the substrate, defined to be positioned in two spatial Rich ⁇ obligations.
  • the displacement of the radiation source is so large that it reaches the edge of the layer or the border of the paint-free zone or the edge and only from the existing here bar tion, namely the layer or the edge, is stopped.
  • the positioning accuracy can be improved to almost the simple paint tolerance.
  • the radiation source is preferably free, i. in all directions approximately parallel to the substrate, movable on the mounting surface.
  • the at least one outlet space is simply designed in terms of device technology in the layer. It is also conceivable that the run-out cavities in the substrate or provided at a different location of the conductor ⁇ plate. For example, also conceivable that the outlet opening is through a recess or hole or through hole through the circuit board ge forms ⁇ , in which case the outlet chamber can be seen on a side facing away from the radiation source side of the circuit board prior ⁇ .
  • the substrate from the edge limited so vorgese ⁇ hen may be that the outlet chamber forms a part of the substrate and may thus be defined by a surface of a Substratab- section and formed.
  • the Substratab ⁇ section may be connected to a mounting surface having substrate portion via a geometric bottleneck of the substrate. This bottleneck can then form the outlet opening between the mounting surface and the discharge chamber.
  • the outlet opening ⁇ tion is simply introduced device technology in the layer edge. As a result, this can be easily designed and configured.
  • the radiation source can be moved into a corner region of the layer opening or mounting surface in the production of the solder joint.
  • the run-off areas that the radiation source ⁇ can be moved in two directions and ultimately borrowed in a corner of the lacquer-free zone or mounting surface can come to a stop. In this way, the best possible positioning accuracy is achieved.
  • a plurality of outlet openings are provided which are each connected to the layer opening or mounting surface. These are then preferably distributed asymmetrically in the circumferential direction of the layer opening or mounting surface and / or have a different opening cross-section. In this way, a displacement force can be defined defined via a respective outlet opening, which then acts on the radiation source. Thus, a defined positioning movement of the radiation source is possible.
  • a plurality of outlet spaces may be provided, which are connected via a respective outlet opening with the layer opening or Mon ⁇ days surface.
  • the outlet openings can then be asymmetrically distributed in the circumferential direction of the layer aperture or mounting surface and / or have a different size to adjust the flow characteristics defined in the direction of flow of the solder to provide then the radiation source is defined according ver ⁇ slide and to be able to move.
  • the layer opening or mounting surface or the substrate for example, has a, in particular about, rechteckei ⁇ gene or n-polygonal cross section.
  • This enables / can be easily formed, for example, a different bearing z Imaging or two support surfaces or support region or two from ⁇ support alarm z Symposiume.
  • two adjacent mutually angled edge portions of the layer edge or the edge are formed as support surfaces or support areas, resulting in a simple Zent ⁇ tion of the radiation source.
  • ei ⁇ nen different cross-section such as to provide a round cross-section, as a defined Po ⁇ tioning would be possible here.
  • the radiation source has a housing with egg ⁇ nem, in particular approximately, rectangular cross-section. This leads to a simpler centering of the radiation source.
  • a housing with egg ⁇ nem in particular approximately, rectangular cross-section.
  • the edge portions adjacent to the edge portion of the layer edge or the edge are then provided as Abstützflachen or Abstützberei ⁇ che.
  • the radiation source can then be moved by flowing the solder in the corner and defined at the layer edge or the edge abut ⁇ zen.
  • the defined positioning can then take place at the edge section or at, in particular two, other edge sections.
  • the radiation source is then precisely positioned at least in one direction.
  • outlet openings are inside ⁇ special or at least two outlet openings are provided, each in a respective edge portion of the layer edge of the polygonal, in particular rectangular, layer opening are incorporated or each extending from a respective edge portion of the edge of the polygonal, in particular quadrangular, substrate extend.
  • the edge ⁇ sections are in this case preferably adjacent.
  • the per ⁇ stays awhile outlet opening is preferably connected to a jewei- time Auslauf Hurm.
  • the radiation source can then move in two directions by flowing the solder over the two outlet openings are be ⁇ alsschlagt with a displacement force and preferably Zvi ⁇ rule in the corner area moves the both edge portions and to be positioned.
  • the outlet openings are formed, for example, in the middle of the edge sections or offset from the center.
  • outlet openings arranged eccentrically they are preferably approximated to each other or toward the corner area ⁇ arranged. It is also conceivable that two or ⁇ least two outlet openings are provided at an angle deviating from the rectangular shape form of the layer, or opening of the edge.
  • the substrate can each have an outlet opening on ⁇ .
  • the respective outlet opening is preferably connected to a respective outlet space.
  • Two adjacent outlet openings in this case preferably have accorded greater cross section than the other or the respective white ⁇ direct outlet openings. Due to the larger cross-section ⁇ an increased flow rate of the solder, and an increased flow rate of the solder is reached, whereby the forces acting on the radiation source displacement forces are increased for positioning the radiation source.
  • the force or forces generated by the smaller outlet openings, or through the klei ⁇ nere outlet opening can be used for the stabilization of the radiation source in order to prevent, for example, tilting of the radiation source.
  • a larger amount of solder can flow through the zuslegili ⁇ chen outlet openings, whereby a total solder thickness can be advantageously reduced as needed.
  • Two adjacent discharge space ⁇ comprise in this embodiment preferably egg ⁇ NEN larger cross section than the other outlet space or respective said further outlet spaces on.
  • the outlet openings are provided at a shape deviating from the angular shape of the layer opening o- the edge.
  • the outlet chamber or at least one outlet chamber or ⁇ least a part of the discharge spaces or all of the spill areas to which or to which defines the radiation source be ⁇ is moved can be widened by the layer ⁇ opening or from the mounting surface in a direction away. As a result of this widening, the flow resistance after the outlet opening is lower than in the outlet opening.
  • the outlet chamber or the off ⁇ continuous space to which or to which the radiation source is moved de ⁇ finiert, taper in a direction away from the layer, or opening of the mounting surface.
  • ⁇ by a space-saving design of the outlet ⁇ space or the outlet spaces can be formed.
  • the solder for the solder joint preferably has a comparatively low viscosity, which improves flow of the solder into the outlet space or the outlet spaces. sert.
  • the solder preferably has viscosity-reducing additives which can be mixed therewith.
  • the surface which is wetted by the solder or over which the solder flows is comparatively smooth.
  • a flow rate of the solder can be increased, which is advantageous for the displacement of the radiation ⁇ source.
  • the surface, in particular the substrate, which is wetted by the solder or the solder flows, at least in sections, with a ⁇ material is coated, which leads to an increase in the wettability.
  • the surface insbeson ⁇ particular it can be provided that the surface/2017in- in an outlet chamber or several or all of the outlet areas is least partially coated with the material.
  • the substrate is preferably formed of copper, resulting in a high electrical conductivity.
  • On the substrate at least on the side of the radiation source for example, additionally applied or introduced or formed a layer.
  • a layer On the substrate at least on the side of the radiation source, for example, additionally applied or introduced or formed a layer.
  • the radiation source is, for example, with a Kontak- t istsfeld or copper pad of Soldered substrate.
  • the ⁇ ses may be greater than or equal to the layer port or the mounting surface.
  • the layer opening is preferably arranged completely above the contacting field or surrounds the contacting field. This leads to a secure contacting of Strahlungsquel ⁇ le.
  • the lighting device is part of a bill ⁇ thrower. This can be used in particular for effect lighting. In this area, high effi ⁇ Enzen are required, so a use of the lighting device fiction, contemporary ⁇ ⁇ in this area is particularly be vorzugt.
  • a light emitting diode (LED) or light emitting diode may be in the form of at least one individually packaged LED or in the form of at least one LED chip having one or more light emitting diodes.
  • Multiple LED chips on a common substrate ( "submount") to be assembled advantage and form an LED or individually or in common ⁇ sam for example, on a circuit board (for example, FR4, metal ⁇ core board, etc.) be attached ( "CoB” Chip on board).
  • the at least one LED can be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, for example with at least one Fresnel lens or a collimator.
  • inorganic LEDs for example based on AlInGaN or InGaN or AlInGaP, or also ⁇ ganic LEDs (OLEDs, such as polymer OLEDs) are generally used.
  • OLEDs such as polymer OLEDs
  • the LED chips can be directly emitting or have a having stored phosphor.
  • the light emitting component may be a laser diode or a laser diode array. It is also conceivable to provide an OLED luminous layer or a plurality of OLED luminous layers or an OLED luminous area.
  • the emission waves ⁇ lengths of the light emitting components may be in the ult ⁇ ravioletten, visible or infrared spectral range.
  • the light-emitting components may be zusharm ⁇ Lich equipped with its own converter.
  • Working vorzugt the LED chips emit white light in geNorm ⁇ th ECE white field of the automotive industry, for example, realized by a blue emitter and a yellow / green converter.
  • the term "about” may mean, for example, that a deviation in the customary tolerances or up to 5% may be present.
  • a method of fabricating a light emitting device is provided according to one or more of theticiange ⁇ Henden aspects that the following steps can alswei- sen:
  • the solder is preferably formed as a solder paste or as a solder pad or as a solder deposit.
  • the temperature is raised above the melting temperature, which depends on the solder used.
  • the melting of the solder is then ⁇ on the basis of the comparatively small dimensions quasi homo ⁇ gene in the entire solder, providing a nearly instantaneous solid-liquid transition is achieved.
  • the melting or fusing of the solder is carried out with egg nem process, in which thermal energy in the solder is a ⁇ engageable.
  • an oven is vorgese ⁇ hen for this purpose.
  • FIG. 6 is a plan view of a detail of a light ⁇ device according to anotherspecsbei ⁇ game and 7 is a perspective longitudinal section of the luminous ⁇ device of FIG. 6th
  • a lighting device 1 is shown, which is part of a headlamp 2.
  • This has a managerial terplatte 4, a section of which is shown in FIG 1, a substrate 6, forming a layer of the conductor plate ⁇ . 4
  • the substrate 6 is used for electrical contacting of a radiation source in the form of a light-emitting diode (LED) 8.
  • the chip-like LED 8 is in this case soldered to the substrate 6 on a mounting surface 7 of the substrate 6.
  • a layer in the form of a lacquer-like insulating layer 10 is placed on ⁇ .
  • the layer opening 12 leads to a ⁇ accessibility to the substrate 6, so that the LED may be soldered to 8 with the sub ⁇ strat. 6
  • Both the LED 8 and the layer opening 12 have a, in particular approximately, rectangular cross section.
  • the layer 12 thus opening has a quadrangular border layer 14. In one corner ⁇ region 16 of the edge layer 14 an outlet opening is introduced 18th About this is an outlet clearance 20, which is formed in the insulating layer 10, connected to the layer opening 12.
  • the LED 8 is arranged on a fixed Lot 21. After melting the solder this then flows through the outlet opening 18 in the outlet space 20, whereby a flow direction 22 is achieved. Due to the flowing solder 21, the LED 8 is moved in a direction of movement 24 which is approximately in line with the direction of flow. tion 22 coincides and points in the corner area. The LED 8 is thus pulled by the solder 21 in the corner region 16 ge ⁇ . A displacement movement of the LED 8 is then limited by the layer edge 14. In this case, it forms two support surfaces 26, 28 extending away from the outlet opening 18, against which the cuboidal LED 8 is supported in a defined manner and centered. The support he ⁇ follows this directly or via the Lot 21 between the support surfaces 26, 28 and the LED 8.
  • a paint-free zone in the form of the layer opening 12 is provided according to Figure 1, which is connected to an asymmetrically arranged paint-free Auslauf syndromem 20.
  • ⁇ with a solder flow in a particular preferential direction can take place, and the LED 8 are moved to the edges of the paint-free zone.
  • two discharge spaces 30, 32 are provided. These are each connected via an outlet ⁇ opening 34, 36 with the layer opening 12.
  • a respective outlet opening 34, 36 is in a respective supporting surface 26, 28 of the edge layer 14 is ⁇ introduced.
  • the support surfaces 26, 28 are in this case, insbeson ⁇ particular perpendicular to each other, angled.
  • solder 21 flows into a respective discharge space 30 and 32.
  • the solder 21, which flows into the discharge space 30, has a first direction of movement 38 and the solder 21 which flows into the second discharge space 32 a movement direction 40.
  • the direction of movement 24 of the LED 8 is then vectorially composed of these twofoldsrichtunten 38 and 40, which are arranged approximately perpendicular to each other are.
  • the LED 8 is also moved according to Figure 2 in a corner until the LED 8 is supported on the Abstützflä- Chen 26 and 28.
  • Figure 3 shows the light emitting device 1, wherein the difference in the bottom to the foregoing embodiments, four From ⁇ running chambers 30, 32, 42 and 44 are provided.
  • a jeweili ⁇ ger outlet chamber 30, 32, 42 and 44 is in this case introduced in a per ⁇ stays awhile layer side of edge fourteenth
  • the configuration and arrangement of the outlet chambers 30 and 32 with their outlet ports 34, 36 here corresponds to the ⁇ tama of Figure 2.
  • the Auslaufhoffm 42 is able to dress the other hand ⁇ ner than the discharge spaces 30 is formed, and the 32nd He is in this case the discharge chamber 30 opposite. His Auslauf ⁇ ff ⁇ voltage 46 is also smaller than the outlet openings 34, 36.
  • the Auslaufhoffm 44 which is disposed opposite from the off ⁇ overflow space 32, is still less than the be ⁇ already smaller Auslaufhoffm 42. Further, its outlet opening 48 is also smaller than the Auslauföff ⁇ voltage 46. Due to the size of the outlet chambers 30, 32, 42 and 44, the maximum quantity of solder can be adjusted, the rin ⁇ can as be introduced. Due to the size of the outlet ⁇ openings 34, 36, 46 and 48, a Lotmen ⁇ genstrom is further adjustable. As a result of the larger outlet openings 34 and 36 and the larger outlet spaces 30 and 32, more solder 21 flows into the outlet spaces 30 and 32 in a shorter time compared to the outlet spaces 42 and 44.
  • the LED 8 is moved in the direction of movement 24, although forces counteract, which are formed by flow of solder into the outlet spaces 42 and 44. However, these forces are smaller than those due to the flow of the solder 21 into the outlet spaces 30 and 32 on the LED 8 kenden forces. The smaller forces are used to Stabili ⁇ tion of movement of the LED 8. In addition, perform the additional outlet spaces 42 and 44 to a gleichffleßi ⁇ Geren flow of the solder from the layer opening 14. Further, through the plurality of outlet chambers 30, 32, 42 and 4 the amount of solder flowing away increases.
  • the LED 8 is Darge ⁇ provides, in a state in which the LED in the substrate plane with respect to the layer edge 14 twisted at an undesirable angle of approximately 15 ° in a pick and place process 8 WUR deposited ⁇ de.
  • a state is then shown in the Lot 21 has flowed into the outlet spaces 30 and 32, which overall the LED 8 is moved into the corner and after automatic centering on the targeted BEWE ⁇ tion against the two to the outlet spaces 30 and 32 on ⁇ adjacent support surfaces is supported on the layer edge 14 from ⁇ .
  • the LED 8 is now aligned as desired paral ⁇ lel to the support surfaces.
  • the LED 8 has thus ge ⁇ rotates around the above-mentioned angle of approximately 15 °.
  • FIG. 5 shows, in a simplified perspective longitudinal section, a section of the lighting device 1 from FIG. 1.
  • the substrate 6 is arranged on the printed circuit board 4.
  • the layer 10 is provided with the layer opening 12.
  • the LED 8 is fixed on the substrate 6 with the solder 21.
  • the support surface 26 is shown as a surface approximately perpendicular to the substrate 6. It is also conceivable that the support surface is curved, so for example as a surface that extends starting from the substrate 6 in ei ⁇ ner direction away from the LED 8 like a curve.
  • the LED 8 is supported by means of the solder 21 or directly on the support surface 26.
  • FIG. 6 shows a further lighting device 50.
  • a substrate 52 with an edge 54 is fixed on the printed circuit board 4.
  • the substrate 52 is formed here- in island-like, in which case the edge 54 is fully formed continuously ⁇ circumferentially.
  • the substrate 52 has a mounting surface 56 on which the LED 8 is arranged on a solder ⁇ , wherein the mounting surface 56 is bounded by the edge 54. From a corner region of the quadrangular mounting surface 56, an outlet opening 58, which is connected to an outlet chamber 60, extends. Both the outlet opening and the outlet space 60 are part of the substrate 52 and covered by the edge 54.
  • the outlet ⁇ opening 58 is formed by a geometric narrowing of the sub strats between the region with the outlet space 60 and the mounting surface 56th
  • the Auslauf syndromem 60 is formed ⁇ 52 is by a surface portion of the substrate.
  • the substrate may be formed evacuate ⁇ with an outlet chamber or several outlet, and an outlet opening or plurality of geometric calculations Auslauföff- according as shown in Figures 2 and 3. 7 shows a perspective longitudinal section of an off ⁇ section of the lighting device 50 of Figure 6.
  • the circuit board 4, the substrate 52 and the LED 8 can be seen, which is on the solder 21 on the substrate 52 ⁇ arranged.
  • the solder 21 can not flow over the edge 54, which is why the LED 8 supported on the edge 54 via the Lot 21 and a defined position einneh ⁇ men can.
  • a lighting device with a conductor ⁇ plate.
  • This has one or more conductive Abschnit ⁇ te.
  • a conductive portion of a light emit ⁇ animal diode (LED) via a soldered connection is electrically contacted and fixed.
  • the conductor plate ⁇ a varnish-like insulating film and / or the conductive portion has an edge.
  • Its mountings ⁇ supply area of the LED is connected via an outlet opening with egg ⁇ nem outlet chamber, thus defining in the manufacture ge ⁇ molten solder can flow.
  • the arrangement and / or configuration of the outlet opening is in this case such that a preferred direction of movement of the LED is formed in order to position this defined.

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Abstract

Offenbart ist eine Leuchtvorrichtung (1) mit einer Leiterplatte (4). Diese hat einen oder mehrere leitfähige Abschnitte (6). Auf einem leitfähigen Abschnitt (Montagefläche 7) ist eine Licht emittierende Diode (LED) (8) über eine Lötverbindung elektrisch kontaktiert und befestigt. Des Weiteren weist die Leiterplatte eine lackförmige Isolationsschicht (10) auf und/oder der leitfähige Abschnitt hat eine Kante. Der Befestigungsbereich der LED ist über eine Auslauföffnung (18) mit einem Auslaufraum (20) verbunden, damit bei der Herstellung geschmolzenes Lot (21) definiert abfließen kann. Die Anordnung und/ oder Ausgestaltung der Auslauföffnung erfolgt hierbei derart, dass eine bevorzugte Bewegungsrichtung (24) der LED ausgebildet wird, um diese definiert zu positionieren.

Description

LEUCHTVORRICHTUNG, SCHEINWERFER UND VERFAHREN
BESCHREIBUNG
Die Erfindung geht aus von einer Leuchtvorrichtung mit einer Leiterplatte, auf der mit einer Lötverbindung eine Strahlungsquelle befestigt und elektrisch kontaktiert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Scheinwer¬ fer und ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrich¬ tung .
Für viele Applikationen ist eine genaue Ausrichtung einer Lichtquelle bezüglich einer nachgeschalteten, das Licht weiterverarbeitenden Optik notwendig, insbesondere bezüg¬ lich der optischen Hauptachse der Optik, wenn diese als Projektionsoptik eingesetzt ist. Dadurch können Effi¬ zienzverluste und Artefakte, wie beispielsweise Inhomoge- nitäten in der Färb- und Intensitätsverteilung reduziert werden .
Ist ein Modul mit Licht emittierenden Dioden (LEDs) vor¬ gesehen, welches mehrere auf einer Leiterplatte oder ei¬ nem „printed circuit board (PCB) " angeordnete chipförmige LEDs aufweist, ist es üblicherweise erforderlich, dass die einzelnen chipförmigen LEDs des Moduls mit geringer Positioniertoleranz jeweils zueinander und bezüglich der Leiterplatte ausgerichtet sind.
Im Stand der Technik werden zur Positionierung von LEDs auf einer Leiterplatte üblicherweise sogenannte „Pick & Place Verfahren" eingesetzt. Hierbei werden die chipför¬ migen LEDs aufgenommen und mit einer vergleichsweise ho¬ hen Genauigkeit, wie beispielsweise einer Toleranz von maximal 25 pm, auf der Leiterplatte abgesetzt. Eine der- artige Positioniergenauigkeit ist für viele Anwendungen jedoch nicht ausreichend oder wird durch den sich an¬ schließenden Lotprozess wieder reduziert.
Darüber hinaus gibt es noch ein weiteres Problem, das die genaue Positionierung der LEDs auf der Leiterplatte be¬ hindert. Als wesentliche Bestandteile weist eine Leiter¬ platte ein elektrisch leitfähiges Substrat oder eine elektrisch leitfähige Schicht, wie beispielsweise ein Kupfersubstrat oder eine Kupferschicht, auf, in der Strombahnen zur Versorgung der LEDs herausgeformt sind. Des Weiteren kann die Leiterplatte eine Lackschicht ha¬ ben, die auf dem leitfähigen Substrat abgeschieden wird und als elektrische Isolation dient. Zum Verlöten einer jeweiligen LED kann das Substrat ein Kontaktierungsareal oder Kupferareal oder Kupferpad aufweisen, das eine ähn¬ liche Größe wie die entsprechende LED hat. Auf dem Kon¬ taktierungsareal kann die LED dann positioniert werden, wobei die Positionierungsgrenzen dann durch das Kontak- tierungsareal realisiert sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kontaktierungsareal zur Wärmespreizung deutlich größer als die entsprechende LED ist. Eine Ver¬ schiebung der LED bei der Montage ist hierbei dann durch die Schichtöffnung der Lackschicht begrenzt. In dem Be¬ reich, in dem die LEDs auf der Leiterplatte abgesetzt werden und mit dem Substrat kontaktiert werden sollen, darf demnach keine Lackschicht vorhanden sein. Um zu ver¬ hindern, dass Kontaktierungsprobleme auftreten, muss die¬ se lackfreie Zone mindestens um die Größenordnung der Lacktoleranzen größer sein als die Größe der chipförmigen LED. Beispielsweise erfordert eine chipförmige LED mit einer Querschnittsfläche von 1 mm x 1 mm typischerweise eine lackfreie Zone von mindestens der Größe 1,05 mm x 1,05 mm. Insbesondere wenn aufgrund der Wärmespreizung unterhalb der LED nicht das Kontaktierungsareal als räum¬ lich begrenzendes Element genutzt werden kann, weil deren Flächenausdehnung die Größe der chipformigen LED deutlich überschreiten muss, kann lediglich die Lackschicht als räumliche Begrenzung der beim Löten aufschwimmenden chip¬ formigen LED eingesetzt werden.
Zur elektrischen Kontaktierung und Fixierung der chipför- migen LEDs auf der Leiterplatte wird üblicherweise ein Lot verwendet. Dies wird soweit erhitzt, dass es schmilzt und eine Art Lot-Kissen bildet, auf dem die chipförmige LED nach dem Absetzen schwimmt, solange bis das Lot nach einem entsprechenden Abkühlungsvorgang wieder erstarrt ist.
Bisher wurde versucht, die Positioniergenauigkeit der LEDs auf der Leiterplatte durch möglichst kleine Schicht¬ öffnungen der Lackschicht bzw. möglichst geringe Lotmen¬ gen zu erhöhen. Beide Ansätze sind jedoch in ihren Mög- lichkeiten begrenzt, da die Gefahr einer schlechten elektrischen und thermischen Verbindung von den LEDs und der Leiterplatte steigt, indem entweder die chipförmige LED teilweise auf der Lackschicht angeordnet wird oder die Lotmenge zu gering ist. Bei Anwendungen mit einzelnen LEDs könnte eine nachträgliche Justierung des Moduls be¬ ziehungsweise der zugehörigen Optik relativ zueinander ein Stück weit Abhilfe schaffen, was allerdings aufwendig und kostenintensiv ist. Außerdem ist dies kaum noch mög¬ lich bei Anwendungen wie im Bereich der Effektbeleuch- tung, in denen Module einige 10 LEDs bis über 100 LEDs aufweisen können. Hierbei können dann die Abweichungen zwischen den LEDs nicht mehr nachträglich kompensiert werden .
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtvorrichtung und einen Scheinwerfer zu schaf- fen, die vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig ausgestaltet sind und eine hohe Effizienz und/oder weni¬ ger störende Artefakte aufweist. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung zu schaffen, das kostengünstig ist und zu einer Leuchtvorrichtung mit einer hohen Effizienz führt .
Die Aufgabe hinsichtlich der Leuchtvorrichtung wird ge¬ löst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist eine Leuchtvorrichtung mit einer Lei- terplatte vorgesehen, die ein elektrisch leitfähiges Sub¬ strat aufweist. Auf diesem kann zumindest eine Strah¬ lungsquelle über eine zwischen der Strahlungsquelle und dem Substrat vorgesehene Lötverbindung befestigt und ins¬ besondere elektrisch kontaktiert sein. Die Strahlungs- quelle ist hierbei auf einer Montagefläche des Substrats über die Lötverbindung befestigt. Die Montagefläche kann hierbei zumindest abschnittsweise von einer auf dem Sub¬ strat angeordneten Schicht, insbesondere einer Isolati¬ onsschicht, und/oder von einer Kante des Substrats be- grenzt sein. Vorteilhafterweise ist zumindest ein Aus- laufraum oder eine Auslaufzone für ein flüssiges Lot aus¬ gebildet. Flüssiges Lot tritt bei der Herstellung der Lötverbindung auf. Der zumindest eine Auslaufräum ist dann vorzugsweise mit der Montagefläche über zumindest eine AuslaufÖffnung verbunden. Vorteilhafterweise ist der zumindest eine Auslaufräum und/oder ist/sind die zumin¬ dest eine AuslaufÖffnung derart angeordnet und/oder aus¬ gestaltet, dass bei der Herstellung der Lötverbindung ei¬ ne definierte Positionierung der Strahlungsquelle bezüg- lieh oder an der Schicht und/oder an der Kante durch das Fließen des flüssigen Lots durch die zumindest eine Aus¬ lauföffnung in den zumindest einen Auslaufräum erfolgt.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein Lotauslaufprozess bei der Herstellung der Leuchtvorrichtung gezielt zur Er- höhung einer Positioniergenauigkeit ausgenutzt wird, in¬ dem zumindest eine Lot-Auslaufzone derart ausgestaltet wird, dass sich eine Vorzugsrichtung für den Lot- Auslaufprozess ergibt und die Strahlungsquelle entspre¬ chend in dieser Vorzugsrichtung verschoben und positio- niert werden kann. Mit dem Auslaufräum kann des Weiteren überschüssiges Lot abfließen, was der Reduktion der Lot¬ dicke zugutekommt und somit den thermischen Widerstand als auch die Verkippung der Strahlungsquelle reduziert. Beispielsweise kann beim Auslaufen des Lots in den zumin- dest einen Auslaufraum sich die Strahlungsquelle in Rich¬ tung des AuslaufStromes mitbewegen, wobei dies erfin¬ dungsgemäß zur Positionierung der Strahlungsquelle ausge¬ nutzt wird. Somit führt die erfindungsgemäße Leuchtvor¬ richtung vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig zu einer erhöhten Positioniergenauigkeit und damit in ei- ner Applikation zu einer verbesserten Effizienz, sowie einer Reduktion von störenden Artefakten.
Mit Vorteil kann die Schicht zumindest eine Schichtöff¬ nung für die zumindest eine Strahlungsquelle aufweisen, wobei die Strahlungsquelle über die Schichtöffnung auf dem Substrat angeordnet sein kann.
Alternativ oder zusätzlich zur Schicht kann das Substrat, wie vorstehend bereits erwähnt, eine Kante haben, die das Substrat umfasst. Das Substrat kann dann inselartig oder halbinselartig auf der Leiterplatte angeordnet sein und von der Kante vollständig oder zumindest abschnittsweise umfasst sein. Beispielsweise ist auch denkbar, dass eine Mehrzahl von Substraten vorgesehen ist, wobei die insel¬ artigen Substrate miteinander, beispielsweise über Stege, verbunden sind und somit eine gemeinsame Kante ausbilden.
Es ist denkbar auch mehrere Strahlungsquellen vorzusehen, wobei dann für eine jeweilige Strahlungsquelle zumindest eines Teils der Strahlungsquellen oder aller Strahlungs¬ quellen eine jeweilige Montagefläche oder Schichtöffnung vorgesehen sein kann. Sind mehrere Montageflächen oder Schichtöffnungen vorgesehen, so soll die vorstehend und nachstehend erläuterte Ausgestaltung für eine jeweilige Montagefläche oder Schichtöffnung, also auch hinsichtlich Auslaufraum und AuslaufÖffnung, zumindest eines Teils der Montageflächen oder Schichtöffnungen oder aller Montage¬ fläche oder Schichtöffnungen vorgesehen sein. Die Strah¬ lungsquelle ist vorzugsweise als lichtimitierende Diode (LED) ausgestaltet. Bei der Schicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, handelt es sich vorzugsweise um eine Isolationsschicht. Diese ist beispielsweise als Lack aufgebracht.
Mit Vorteil hat die Schicht einen Schichtrand, der die Schichtöffnung begrenzt und der eine Abstützflache oder Anlagefläche für die Strahlungsquelle hat, um diese zu positionieren. Somit kann die Strahlungsquelle nicht nur durch die Anordnung und Ausgestaltung des zumindest einen Auslaufraums und der zumindest einen AuslaufÖffnung defi- niert bewegt werden, sondern sich auch definiert an dem Schichtrand abstützen, um eine genaue Position einzuneh¬ men. Die Abstützung erfolgt dabei beispielsweise mittel¬ bar über das Lot oder unmittelbar und direkt.
Ist das Substrat von der Kante begrenzt, so kann sich die Strahlungsquelle an der Kante abstützen. Dies wird durch die Benet zungsfähigkeit des Lots erreicht, das nicht über die Kante fließen kann. Somit kann sich die Strahlungs¬ quelle ähnlich wie beim oben stehend angeführten Schichtrand an der Kante des Substrats abstützen. In weiterer Ausgestaltung kann der Schichtrand zwei Ab- stützflächen oder die Kante zwei Abstützbereiche aufwei¬ sen. Diese können dann derart angeordnet sein, dass damit eine Zentrierung der Strahlungsquelle bei der Herstellung der Lötverbindung ermöglicht ist. Die Strahlungsquelle kann dann in ihrer Verschiebeebene, die sich parallel zum Substrat erstrecken kann, definiert in beiden Raumrich¬ tungen positioniert werden. Vorzugsweise ist dann die Verschiebung der Strahlungsquelle so groß, dass diese den Schichtrand oder die Umrandung der lackfreien Zone oder die Kante erreicht und erst von der hier vorhandenen Bar- riere, nämlich der Schicht oder der Kante, gestoppt wird. Dadurch kann die Positioniergenauigkeit auf nahezu die einfache Lacktoleranz verbessert werden.
Im nicht verlöteten Zustand ist die Strahlungsquelle vor- zugsweise frei, d.h. in alle Richtungen etwa parallel zum Substrat, auf der Montagefläche bewegbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der zumindest eine Auslaufraum vorrichtungstechnisch einfach in der Schicht ausgebildet. Denkbar wäre auch, dass der Auslauf- räum im Substrat oder an einer anderen Stelle der Leiter¬ platte vorgesehen ist. Beispielsweise wäre auch denkbar, dass die AuslaufÖffnung auch durch eine Aussparung oder Bohrung oder Durchgangsbohrung durch die Leiterplatte ge¬ bildet ist, wobei dann der Auslaufraum auf einer von der Strahlungsquelle wegweisenden Seite der Leiterplatte vor¬ gesehen sein kann.
Ist das Substrat von der Kante begrenzt, so kann vorgese¬ hen sein, dass der Auslaufraum einen Teil des Substrats bildet und somit durch eine Oberfläche eines Substratab- Schnitts begrenzt und gebildet sein kann. Der Substratab¬ schnitt kann mit einem die Montagefläche aufweisenden Substratabschnitt über eine geometrische Engstelle des Substrats verbunden sein. Diese Engstelle kann dann die AuslaufÖffnung zwischen der Montagefläche und dem Aus- laufräum bilden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Auslauföff¬ nung vorrichtungstechnisch einfach in den Schichtrand eingebracht ist. Hierdurch kann diese einfach ausgebildet und ausgestaltet werden. Vorzugsweise sind zumindest zwei AuslaufÖffnungen vorge¬ sehen, die derart angeordnet sind, dass die Strahlungs¬ quelle in zwei Richtungen mit einer Verschiebekraft, durch das in die AuslaufÖffnungen fließenden Lots, beauf- schlagt ist. Hierdurch kann die Strahlungsquelle in einen Eckbereich der Schichtöffnung oder Montagefläche bei der Herstellung der Lötverbindung bewegt werden. Somit können die Auslaufzonen so angeordnet sein, dass die Strahlungs¬ quelle in zwei Richtungen bewegt werden kann und letzt- lieh in einer Ecke der lackfreien Zone oder Montagefläche zum Stillstand kommen kann. Auf diese Weise wird eine bestmögliche Positioniergenauigkeit erreicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von AuslaufÖffnungen vorgesehen, die jeweils mit der Schichtöffnung oder Montagefläche verbunden sind. Diese sind dann vorzugsweise asymmetrisch in Umfangsrichtung der Schichtöffnung oder Montagefläche verteilt und/oder weisen einen unterschiedlichen Öffnungsquerschnitt auf. Hierdurch kann über eine jeweilige AuslaufÖffnung eine Verschiebekraft definiert ausgebildet werden, die dann auf die Strahlungsquelle wirkt. Somit ist eine definierte Positionierbewegung der Strahlungsquelle ermöglicht. Wür¬ de dagegen eine symmetrische Anordnung der AuslaufÖffnun¬ gen an den Seiten der Schichtöffnung oder Montagefläche vorgesehen sein, die jeweils gleich groß sind, könnte dies dazu führen, dass die Hauptrichtung des fließenden Lots erratisch ist, sodass die Strahlungsquelle in unter¬ schiedliche Richtungen bewegt wird, was zu einer Undefi¬ nierten Positionierung der Strahlungsquelle führen könn- te. Die Strahlungsquelle würde dann nicht zu einer ge¬ wünschten Position bewegt werden, sondern sich undefi- niert lateral verschieben und/oder verdrehen. Durch die asymmetrische Anordnung der AuslaufÖffnungen wird dies vorteilhafterweise vermieden.
Bei der weiteren bevorzugten Ausführungsform können eine Mehrzahl von Auslaufräumen vorgesehen sein, die über eine jeweilige AuslaufÖffnung mit der Schichtöffnung oder Mon¬ tagefläche verbunden sind. Die AuslaufÖffnungen können dann asymmetrisch in Umfangsrichtung der Schichtöffnung oder Montagefläche verteilt sein und/oder eine unter- schiedliche Größe aufweisen, um die Fließeigenschaften in Fließrichtung des Lots definiert einzustellen, um eben dann die Strahlungsquelle entsprechend definiert ver¬ schieben und positionieren zu können.
Die Schichtöffnung oder Montagefläche oder das Substrat hat beispielsweise einen, insbesondere etwa, rechteckei¬ gen oder n-eckigen Querschnitt. Hierdurch kann/können auf einfache Weise beispielsweise eine Abstüt zfläche oder zwei Abstützflächen oder ein Abstützbereich oder zwei Ab¬ stüt zbereiche gebildet werden. Vorzugsweise sind dann zwei benachbarte zueinander angewinkelte Randabschnitte des Schichtrands oder der Kante als Abstützflächen oder Abstützbereiche ausgebildet, was zu einer einfachen Zent¬ rierung der Strahlungsquelle führt. Denkbar ist auch, ei¬ nen anderen Querschnitt, wie beispielsweise einen runden Querschnitt, vorzusehen, da auch hier eine definierte Po¬ sitionierung möglich wäre.
Vorzugsweise hat die Strahlungsquelle ein Gehäuse mit ei¬ nem, insbesondere etwa, rechteckigen Querschnitt. Dies führt zu einer einfacheren Zentrierung der Strahlungs- quelle. Selbstverständlich ist auch eine andere Form, wie beispielsweise eine runde Form, denkbar und für eine de¬ finierte Positionierung geeignet.
Mit Vorteil ist eine, insbesondere eine einzige, Auslauf¬ öffnung im Eckbereich der eckigen, insbesondere vierecki- gen, Schichtöffnung oder Montagefläche vorgesehen. Somit kann auf einfache Weise ein asymmetrischer Lotfluss ge¬ schaffen werden, der zu einer definierten Positionierung der Strahlungsquelle führt. Vorzugsweise sind die zum Eckbereich benachbarten Randabschnitte des Schichtrands oder der Kante dann als Abstützflachen oder Abstützberei¬ che vorgesehen. Somit kann die Strahlungsquelle dann durch Fließen des Lots in den Eckbereich bewegt werden und sich definiert am Schichtrand oder der Kante abstüt¬ zen. Alternativ ist denkbar, die, insbesondere einzige, AuslaufÖffnung in einen Randabschnitt der eckigen, insbe¬ sondere viereckigen Schichtöffnung oder Montagefläche vorzusehen. Die definierte Positionierung kann dann an dem Randabschnitt oder an, insbesondere zwei, anderen Randabschnitten erfolgen. Die Strahlungsquelle ist dann zumindest bezüglich einer Richtung genau positioniert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, sind, ins¬ besondere genau oder zumindest, zwei AuslaufÖffnungen vorgesehen, die jeweils in einen jeweiligen Randabschnitt des Schichtrands der eckigen, insbesondere viereckigen, Schichtöffnung eingebracht sind oder die sich jeweils von einem jeweiligen Randabschnitt der Kante des eckigen, insbesondere viereckigen, Substrats erstrecken. Die Rand¬ abschnitte sind hierbei vorzugsweise benachbart. Die je¬ weilige AuslaufÖffnung ist vorzugsweise mit einem jewei- ligen Auslaufräum verbunden. Die Strahlungsquelle kann dann in zwei Richtungen durch ein Fließen des Lots über die beiden AuslaufÖffnungen mit einer Verschiebekraft be¬ aufschlagt werden und vorzugsweise in den Eckbereich zwi¬ schen den beiden Randabschnitten bewegt und positioniert werden. Die AuslaufÖffnungen sind beispielsweise mittig der Randabschnitte oder versetzt zur Mitte ausgebildet. Sind die AuslaufÖffnungen außermittig angeordnet, so sind sie vorzugsweise aneinander angenähert bzw. hin zum Eck¬ bereich angeordnet. Denkbar ist auch, dass zwei oder zu¬ mindest zwei AuslaufÖffnungen bei einem von der eckigen Form abweichenden Form der Schichtöffnung oder der Kante vorgesehen sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin¬ dung können drei oder vier Randabschnitte des Schichtrands der eckigen, insbesondere viereckigen, Schichtöffnungen oder der Kante des eckigen, insbesondere viereckigen, Substrats jeweils eine AuslaufÖffnung auf¬ weisen. Die jeweilige AuslaufÖffnung ist vorzugsweise mit einem jeweiligen Auslaufräum verbunden. Zwei benachbarte AuslaufÖffnungen weisen hierbei vorzugsweise einen größe- ren Querschnitt als die weitere oder die jeweiligen wei¬ teren AuslaufÖffnungen auf. Durch den größeren Quer¬ schnitt ist eine erhöhte Fließgeschwindigkeit des Lots und eine erhöhte Durchflussmenge des Lots erreicht, womit die auf die Strahlungsquelle wirkenden Verschiebekräfte zur Positionierung der Strahlungsquelle erhöht sind. Die durch die kleineren AuslaufÖffnungen oder durch die klei¬ nere AuslaufÖffnung entstehenden Kraft oder Kräfte können für die Stabilisierung der Strahlungsquelle eingesetzt werden, um beispielsweise ein Verkanten der Strahlungs- quelle zu verhindern. Außerdem kann durch die zusätzli¬ chen AuslaufÖffnungen eine größere Lotmenge abfließen, wodurch insgesamt eine Lotdicke vorteilhafterweise bei Bedarf verringert werden kann. Zwei benachbarte Auslauf¬ räume weisen bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ei¬ nen größeren Querschnitt als der weitere Auslaufraum oder die jeweiligen weiteren Auslaufräume auf. Somit kann mehr Lot in diese größeren Auslaufräume einströmen und die Strahlungsquelle somit länger mit einer Verschiebekraft in diese Richtung beaufschlagt werden, was letztendlich zur gewünschten Positionierung der Strahlungsquelle führt. Da drei oder vier Auslaufräume vorgesehen sind, kann dennoch eine große Menge an Lot abgeführt werden. Denkbar ist auch, dass die AuslaufÖffnungen bei einem von der eckigen Form abweichenden Form der Schichtöffnung o- der Kante vorgesehen sind. Der Auslaufraum oder zumindest ein Auslaufraum oder zu¬ mindest ein Teil der Auslaufräume oder alle Auslaufräume, zu dem oder zu denen die Strahlungsquelle definiert be¬ wegt ist, können in einer Richtung weg von der Schicht¬ öffnung oder von der Montagefläche verbreitert sein. Durch diese Aufweitung ist der Strömungswiderstand nach der AuslaufÖffnung geringer als in der AuslaufÖffnung . Denkbar ist auch, dass sich der Auslaufraum oder die Aus¬ laufräume, zu dem oder zu denen die Strahlungsquelle de¬ finiert bewegt ist, in einer Richtung weg von der Schichtöffnung oder der Montagefläche verjüngen. Hier¬ durch kann eine platzsparende Ausgestaltung des Auslauf¬ raums oder der Auslaufräume ausgebildet werden.
Vorzugsweise weist das Lot für die Lotverbindung eine vergleichsweise geringe Viskosität auf, was ein Fließen des Lots in den Auslaufraum oder die Auslaufräume verbes- sert . Vorzugsweise hat hierbei das Lot Viskositätsverrin- gernde Zusätze, die diesem beigemischt werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Oberfläche, die vom Lot benetzt ist oder über die das Lot fließt, vergleichsweise glatt ist. Jedoch kann eine Fließgeschwindigkeit des Lots erhöht werden, was für die Verschiebung der Strahlungs¬ quelle vorteilhaft ist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche, insbesondere das Substrat, die vom Lot benetzt ist oder über die das Lot fließt, zumin¬ dest abschnittsweise mit einem Material beschichtet ist, das zu einer Erhöhung der Benetzbarkeit führt. Insbeson¬ dere kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche in einem Auslaufraum oder mehreren oder allen Auslaufräumen zumin- dest abschnittsweise mit dem Material beschichtet ist.
Das Substrat ist vorzugsweise aus Kupfer gebildet, was zu einer hohen elektrischen Leitfähigkeit führt. Auf das Substrat zumindest auf Seiten der Strahlungsquelle kann beispielsweise zusätzlich eine Schicht aufgebracht oder eingebracht oder ausgebildet sein. Bei dieser handelt es sich beispielsweise um eine zinnhaltige und/oder silber¬ haltige und/oder goldhaltige Schicht und/oder um eine ENEPIG-Schicht (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold-Schicht) Die Strahlungsquelle ist beispielsweise mit einem Kontak- tierungsfeld oder Kupferpad des Substrats verlötet. Die¬ ses kann größer oder gleich groß wie die Schichtöffnung oder die Montagefläche sein. Die Schichtöffnung ist dabei vorzugsweise vollständig oberhalb des Kontaktierungsfelds angeordnet oder umgreift das Kontaktierungsfeld . Dies führt zu einer sicheren Kontaktierung der Strahlungsquel¬ le.
Vorzugsweise ist die Leuchtvorrichtung Teil eines Schein¬ werfers. Dieser kann insbesondere für eine Effektbeleuch- tung eingesetzt sein. In diesem Bereich sind hohe Effizi¬ enzen erforderlich, weswegen ein Einsatz der erfindungs¬ gemäßen Leuchtvorrichtung in diesem Bereich besonders be¬ vorzugt ist .
Alternativ ist denkbar, den Scheinwerfer oder die Leucht- Vorrichtung für Entertainmentbeleuchtungen, Architain- mentbeleuchtungen, Allgemeinbeleuchtungen, medizinische und therapeutische Beleuchtungen, Beleuchtungen für den Gartenbau oder für Beleuchtungen in der Fahrzeugtechnik einzuset zen . Eine Licht emittierende Diode (LED) oder Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED- Chips auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") mon- tiert sein und eine LED bilden oder einzeln oder gemein¬ sam beispielsweise auf einer Platine (z.B. FR4, Metall¬ kernplatine, etc.) befestigt sein ("CoB" = Chip on Board) . Die mindestens eine LED kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung aus- gerüstet sein, beispielsweise mit mindestens einer Fres- nel-Linse oder einem Kollimator. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch or¬ ganische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs ) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vor- gelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die lichtemittierende Komponente eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein. Denkbar ist auch eine OLED- LeuchtSchicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder ei- nen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellen¬ längen der lichtemittierenden Komponenten können im ult¬ ravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die lichtemittierenden Komponenten können zusätz¬ lich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Be- vorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im genorm¬ ten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter.
Der Begriff „etwa" kann beispielweise bedeuten, dass eine Abweichung in den fachüblichen Toleranzen oder von bis zu 5% vorhanden sein kann.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorherge¬ henden Aspekte vorgesehen, dass folgende Schritte aufwei- sen kann:
Anordnung der Strahlungsquelle auf dem Lot in der
Schichtöffnung oder auf der Montagefläche des Sub strats ,
- Erhitzen und Schmelzen des Lots und
Fließen des flüssigen Lots über die zumindest eine
AuslaufÖffnung in dem zumindest einen Auslaufraum, wobei die Strahlungsquelle mitbewegt und definiert positioniert wird. Im festen Zustand ist das Lot vorzugsweise als Lotpaste oder als Lotkissen oder als Lotdepot ausgebildet.
Zum Schmelzen des Lots wird die Temperatur über die Schmelztemperatur hochgefahren, die abhängig vom verwen- deten Lot ist. Das Schmelzen des Lots erfolgt dann auf¬ grund der vergleichsweise kleinen Abmessungen quasi homo¬ gen im gesamten Lot, womit ein nahezu instantaner fest- flüssig-Übergang erreicht wird.
Das Schmelzen oder Aufschmelzen des Lots erfolgt mit ei- nem Prozess, bei dem thermische Energie in das Lot ein¬ bringbar ist. Insbesondere ist hierfür ein Ofen vorgese¬ hen .
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: Fig. 1 bis 3 jeweils in einer Draufsicht einen Ausschnitt einer Leuchtvorrichtung gemäß einem jeweiligen Ausführungsbeispiel ,
Fig. 4a und 4b jeweils in einer Draufsicht einen Aus¬ schnitt einer Leuchtvorrichtung gemäß einem weite- ren Ausführungsbeispiel, wobei unterschiedliche
Verfahrensschritte eines erfindungsgenäßen Verfah¬ rens zum Herstellen der Leuchtvorrichtung ersicht¬ lich sind,
Fig. 5 in einem perspektivischen Längsschnitt die Leucht- Vorrichtung aus Figur 1,
Fig. 6 in einer Draufsicht einen Ausschnitt einer Leucht¬ vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbei¬ spiel und Fig. 7 in einem perspektivischen Längsschnitt die Leucht¬ vorrichtung aus Fig. 6.
Gemäß Figur 1 ist eine Leuchtvorrichtung 1 dargestellt, die Teil eines Scheinwerfers 2 ist. Diese hat eine Lei- terplatte 4, von der gemäß Figur 1 ein Ausschnitt gezeigt ist, mit einem Substrat 6, das eine Schicht der Leiter¬ platte 4 bildet. Das Substrat 6 dient zur elektrischen Kontaktierung einer Strahlungsquelle in Form einer Licht emittierenden Diode (LED) 8. Die chipartige LED 8 ist hierbei auf einer Montagefläche 7 des Substrats 6 mit dem Substrat 6 verlötet. Auf dem Substrat 6 ist eine Schicht in Form einer lackförmigen Isolationsschicht 10 aufge¬ bracht. Diese hat eine Schichtöffnung 12, die einen grö¬ ßeren Querschnitt als die LED 8 hat, womit die LED 8 im nicht verlöteten Zustand in der Schichtöffnung 12 frei beweglich ist. Die Schichtöffnung 12 führt zu einer Zu¬ gänglichkeit zum Substrat 6, damit die LED 8 mit dem Sub¬ strat 6 verlötet werden kann. Sowohl die LED 8 als auch die Schichtöffnung 12 weisen einen, insbesondere etwa, rechteckförmigen Querschnitt auf. Die Schichtöffnung 12 hat somit einen viereckigen Schichtrand 14. In einem Eck¬ bereich 16 des Schichtrands 14 ist eine AuslaufÖffnung 18 eingebracht. Über diese ist ein Auslaufräum 20, der in der Isolationsschicht 10 ausgebildet ist, mit der Schichtöffnung 12 verbunden.
Bei der Herstellung der Leuchtvorrichtung 1 wird die LED 8 auf einem festen Lot 21 angeordnet. Nach dem Schmelzen des Lots fließt dieses dann über die AuslaufÖffnung 18 in den Auslaufraum 20, womit eine Fließrichtung 22 erreicht wird. Durch das fließende Lot 21 wird die LED 8 in einer Bewegungsrichtung 24 bewegt, die etwa mit der Fließrich- tung 22 übereinstimmt und in den Eckbereich weist. Die LED 8 wird somit von dem Lot 21 in den Eckbereich 16 ge¬ zogen. Eine Verschiebebewegung der LED 8 wird dann durch den Schichtrand 14 begrenzt. Dieser bildet dabei zwei sich von der AuslaufÖffnung 18 weg erstreckende Abstütz- flächen 26, 28 aus, an denen sich die quaderförmige LED 8 definiert abstützt und zentriert wird. Die Abstützung er¬ folgt hierbei direkt oder über das Lot 21 zwischen den Abstützflächen 26, 28 und der LED 8. Somit ist gemäß Figur 1 eine lackfreie Zone in Form der Schichtöffnung 12 geschaffen, die mit einem asymmetrisch angeordneten lackfreien Auslaufräum 20 verbunden ist. So¬ mit kann ein Lotfluss in eine bestimmte Vorzugsrichtung erfolgen, und die LED 8 bis an die Ränder der lackfreien Zone bewegt werden.
Gemäß 2 sind im Unterschied zur Figur 1 zwei Auslaufräume 30, 32 vorgesehen. Diese sind jeweils über eine Auslauf¬ öffnung 34, 36 mit der Schichtöffnung 12 verbunden. Eine jeweilige AuslaufÖffnung 34, 36 ist dabei in eine jewei- lige Abstützfläche 26, 28 der Schichtrands 14 einge¬ bracht. Die Abstützflächen 26, 28 sind hierbei, insbeson¬ dere rechtwinklig zueinander, angewinkelt.
Bei der Herstellung der Leuchtvorrichtung 1 gemäß Figur 2 fließt Lot 21 in einen jeweiligen Auslaufräum 30 und 32. Das Lot 21, das in den Auslaufraum 30 fließt, hat eine erste Bewegungsrichtung 38 und das Lot 21, das in den zweiten Auslaufraum 32 fließt, hat eine Bewegungsrichtung 40. Die Bewegungsrichtung 24 der LED 8 setzt sich dann vektoriell aus diesen beiden Bewegungsrichtunten 38 und 40 zusammen, die etwa senkrecht zueinander angeordnet sind. Somit wird die LED 8 auch gemäß Figur 2 in einen Eckbereich bewegt bis die LED 8 sich an den Abstützflä- chen 26 und 28 abstützt.
Figur 3 zeigt die Leuchtvorrichtung 1, bei der im Unter- schied zu den vorhergehenden Ausführungsformen vier Aus¬ laufräume 30, 32, 42 und 44 vorgesehen sind. Ein jeweili¬ ger Auslaufraum 30, 32, 42 und 44 ist hierbei in eine je¬ weilige Schichtseite des Schichtrands 14 eingebracht. Die Ausgestaltung und Anordnung der Auslaufräume 30 und 32 mit ihren AuslaufÖffnungen 34, 36 entspricht hierbei den¬ jenigen aus Figur 2. Der Auslaufräum 42 ist dagegen klei¬ ner als die Auslaufräume 30 und 32 ausgebildet. Er liegt hierbei dem Auslaufräum 30 gegenüber. Seine AuslaufÖff¬ nung 46 ist ebenfalls kleiner als die AuslaufÖffnungen 34, 36. Der Auslaufräum 44, der gegenüberliegend vom Aus¬ laufraum 32 angeordnet ist, ist noch kleiner als der be¬ reits kleinere Auslaufräum 42. Des Weiteren ist seine AuslaufÖffnung 48 ebenfalls kleiner als die Auslauföff¬ nung 46. Durch die Größe der Auslaufräume 30, 32, 42 und 44 kann die maximale Lotmenge eingestellt werden, die da¬ rin eingebracht werden kann. Durch die Größe der Auslauf¬ öffnungen 34, 36, 46 und 48 ist des Weiteren ein Lotmen¬ genstrom einstellbar. Durch die größeren AuslaufÖffnungen 34 und 36 und die größeren Auslaufräume 30 und 32 fließt somit mehr Lot 21 in kürzerer Zeit in die Auslaufräume 30 und 32 im Vergleich zu den Auslaufräumen 42 und 44. Somit wird die LED 8 in die Bewegungsrichtung 24 bewegt, obwohl Kräfte entgegenwirken, die durch Fließen von Lot in die Auslaufräume 42 und 44 ausgebildet werden. Diese Kräfte sind allerdings kleiner als die durch das Fließen des Lots 21 in die Auslaufräume 30 und 32 auf die LED 8 wir- kenden Kräfte. Die kleineren Kräfte dienen zur Stabili¬ sierung der Bewegung der LED 8. Des Weiteren führen die zusätzlichen Auslaufräume 42 und 44 zu einem gleichmäßi¬ geren Abfließen des Lots aus der Schichtöffnung 14. Des Weiteren kann durch die Vielzahl von Auslaufräumen 30, 32, 42 und 4 die Menge des weg fließenden Lots erhöht werden .
Gemäß Figur 4a ist die LED 8 in einem Zustand darge¬ stellt, in dem die LED 8 in einem Pick & Place Prozess in der Substratebene gegenüber dem Schichtrand 14 um einen unerwünschten Winkel von etwa 15° verdreht abgesetzt wur¬ de. In Figur 4b ist dann ein Zustand gezeigt, bei dem Lot 21 in die Auslaufräume 30 und 32 geflossen ist, womit insgesamt die LED 8 in den Eckbereich bewegt ist und nach automatischer Zentrierung über die zielgerichtete Bewe¬ gung gegen die beiden an die Auslaufräume 30 und 32 an¬ grenzenden Abstützflächen sich an dem Schichtrand 14 ab¬ stützt. Hierdurch ist die LED 8 nun wie gewünscht paral¬ lel zu den den Abstützflächen ausgerichtet. Die LED 8 wurde somit um den oben erwähnten Winkel von etwa 15° ge¬ dreht .
Figur 5 zeigt vereinfacht in einem perspektivischen Längsschnitt einen Ausschnitt der Leuchtvorrichtung 1 aus Figur 1. Wie vorstehend erläutert ist auf der Leiterplat- te 4 das Substrat 6 angeordnet. Auf diesem ist die Schicht 10 mit der Schichtöffnung 12 vorgesehen. Über die Schichtöffnung 12 ist die LED 8 auf dem Substrat 6 mit dem Lot 21 befestigt. In Figur 5 ist die Abstüt zfläche 26 als eine zum Substrat 6 etwa senkrecht ausgebildete Flä- che eingezeichnet. Es ist auch denkbar, dass die Abstütz- fläche kurvenartig ausgebildet ist, also beispielsweise als Fläche, die sich ausgehend von dem Substrat 6 in ei¬ ner Richtung weg von der LED 8 kurvenartig erstreckt. Zum Positionieren stützt sich die LED 8 über das Lot 21 oder direkt an der Abstüt zflache 26 ab. In Figur 6 ist eine weitere Leuchtvorrichtung 50 gezeigt. Im Unterschied zu den oben stehend erläuterten Ausfüh¬ rungsformen ist hierbei keine Lackschicht vorgesehen. Stattdessen ist auf der Leiterplatte 4 ein Substrat 52 mit einer Kante 54 festgelegt. Das Substrat 52 ist hier- bei inselartig ausgebildet, wobei dann die Kante 54 voll¬ ständig umlaufend ausgebildet ist. Das Substrat 52 hat eine Montagefläche 56 auf der die LED 8 über ein Lot an¬ geordnet ist, wobei die Montagefläche 56 von der Kante 54 begrenzt ist. Von einem Eckbereich der viereckigen Monta- gefläche 56 aus erstreckt sich eine AuslaufÖffnung 58, die mit einem Auslaufräum 60 verbunden ist. Sowohl die AuslaufÖffnung, als auch der Auslaufraum 60 sind Teil des Substrats 52 und von der Kante 54 umfasst. Die Auslauf¬ öffnung 58 ist durch eine geometrische Verengung des Sub- strats zwischen dem Bereich mit dem Auslaufraum 60 und der Montagefläche 56 gebildet. Der Auslaufräum 60 ist durch einen Oberflächenabschnitt des Substrats 52 ausge¬ bildet. Bei der Herstellung fließt dann das flüssige Lot in den Auslaufraum 60, womit die LED 8 entsprechend der Figur 1 in den Eckbereich der Montagefläche 56 bewegt wird, bis sich die LED 8 an der Kante 54 über das Lot ab¬ stützt und nicht mehr weiter bewegt wird. Alternativ kann das Substrat mit einem Auslaufraum oder mehreren Auslauf¬ räumen und einer AuslaufÖffnung oder mehreren Auslauföff- nungen geometrisch entsprechend wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ausgebildet sein. Figur 7 zeigt im perspektivischen Längsschnitt einen Aus¬ schnitt der Leuchtvorrichtung 50 aus Figur 6. Hierbei sind die Leiterplatte 4, das Substrat 52 und die LED 8 erkennbar, die über das Lot 21 auf dem Substrat 52 ange¬ ordnet ist. Das Lot 21 kann hierbei nicht über die Kante 54 fließen, weswegen sich die LED 8 an der Kante 54 über das Lot 21 abstützen und eine definierte Position einneh¬ men kann.
Offenbart ist eine Leuchtvorrichtung mit einer Leiter¬ platte. Diese hat einen oder mehrere leitfähige Abschnit¬ te. Auf einem leitfähigen Abschnitt ist eine Licht emit¬ tierende Diode (LED) über eine Lötverbindung elektrisch kontaktiert und befestigt. Des Weiteren weist die Leiter¬ platte eine lackförmige Isolationsschicht auf und/oder der leitfähige Abschnitt hat eine Kante. Der Befesti¬ gungsbereich der LED ist über eine AuslaufÖffnung mit ei¬ nem Auslaufraum verbunden, damit bei der Herstellung ge¬ schmolzenes Lot definiert abfließen kann. Die Anordnung und/oder Ausgestaltung der AuslaufÖffnung erfolgt hierbei derart, dass eine bevorzugte Bewegungsrichtung der LED ausgebildet wird, um diese definiert zu positionieren.
BEZUGSZEICHENLISTE
Leucht orrichtung 1; 50
Scheinwerfer 2
Leiterplatte 4
Substrat 6; 52
Montagefläche 7; 56
LED
IsolationsSchicht 10
Schichtöffnung 12
Schichtrand 14
Eckbereich 16
AuslaufÖffnung 18; 34, 36; 46, 48;
Lot 21
Auslaufraum 20; 30, 32; 42, 44;
Fließrichtung 22
Bewegungsrichtung 24; 38, 40
Abstütz fläche 26, 28
Kante 54

Claims

ANSPRÜCHE
Leuchtvorrichtung mit einer Leiterplatte (4), die ein elektrisch leitfähiges Substrat (6; 52) aufweist, das eine Montagefläche (7; 56) hat, auf der zumindest ei¬ ne Strahlungsquelle (8) über eine zwischen der Strah¬ lungsquelle (8) und der Montagefläche (7; 56) vorge¬ sehene Lötverbindung befestigt ist, wobei die Monta¬ gefläche (7; 56) zumindest abschnittsweise durch eine auf dem Substrat (6; 52) angeordnete Schicht (10) und/oder durch eine Kante (54) des Substrats (6; 52) begrenzt ist, wobei zumindest ein Auslaufraum (20; 30, 32; 42, 44) für ein flüssiges Lot (21) ausgebil¬ det ist, das bei der Herstellung der Lötverbindung vorgesehen ist, wobei der zumindest eine Auslaufraum
(20; 30, 32; 42, 44; 60) mit der Montagefläche (7; 56) über zumindest eine AuslaufÖffnung (18; 34, 36; 46, 48; 58) verbunden ist, wobei die zumindest eine AuslaufÖffnung (20; 30, 32; 42, 44; 58) und/oder der zumindest eine Auslaufraum (20; 30, 32; 42, 44; 60) derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist/sind, dass bei der Herstellung der Lötverbindung eine defi¬ nierte Positionierung der Strahlungsquelle (8) bezüg¬ lich der Schicht (10) und/oder bezüglich der Kante
(54) durch das Fließen des flüssigen Lots (21) durch die zumindest eine AuslaufÖffnung (20; 30, 32; 42, 44; 58) in den zumindest einen Auslaufraum (20; 30, 32; 42, 44; 60) erfolgt.
2. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Auslauf¬ raum (20; 30, 32; 42, 44; 60) und/oder die Auslauf- Öffnung (20; 30, 32; 42, 44; 58) von dem Substrat (6; 52) begrenzt ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schicht (10) zumindest eine Schichtöffnung (12) für die zumindest eine Strahlungsquelle (8) hat, über die die Strahlungsquelle (8) auf dem Substrat (6) ange¬ ordnet ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Schicht (10) einen Schichtrand (14) aufweist, der die Schichtöffnung (12) begrenzt und der eine Abstützflä- che (26, 28) für die Strahlungsquelle (8) bildet, um diese zu positionieren.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schichtrand (14) zwei Abstützflachen (26, 28) zur Zentrierung der Strahlungsquelle (8) bei der Herstel¬ lung der Lötverbindung aufweist.
6. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei der zumindest eine Auslaufräum (20; 30, 32; 42, 44) in der Schicht (10) ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei die zumindest eine AuslaufÖffnung (20; 30, 32; 42, 44) in dem Schichtrand (14) oder einen Schichtrand (14) eingebracht ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei zumindest zwei AuslaufÖffnungen (34, 36) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass die Strahlungsquelle (8) in zwei Richtungen mit einer Verschiebekraft beaufschlagt ist und hierdurch in ei¬ nen Eckbereich der Montagefläche (7; 56) bei der Her- Stellung der Lötverbindung bewegt ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei eine Mehrzahl von AuslaufÖffnungen (34, 36; 46, 48) vorgesehen sind, die jeweils mit der Montagefläche (7; 56) verbunden sind, wobei diese asymmetrisch in Umfangsrichtung der Montagefläche (7; 56) verteilt sind und/oder wobei diese einen unter¬ schiedlichen Öffnungsquerschnitt haben.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei eine Mehrzahl von Auslaufräumen (30, 32; 42, 44) vorgesehen ist, die über eine jeweilige AuslaufÖffnung (34, 36; 46, 48) mit der Montagefläche (7; 56) verbunden sind, wobei die Auslaufräume (30, 32; 42, 44) asymmetrisch in Umfangsrichtung der Mon¬ tagefläche (7; 56) verteilt sind und/oder eine unter¬ schiedliche Größe aufweisen.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei die Montagefläche (7; 56) einen ecki¬ gen Querschnitt hat und/oder wobei die Strahlungs¬ quelle (8) ein Gehäuse mit einem eckigen Querschnitt hat .
12. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Aus¬ lauföffnung (18; 58) im Eckbereich der eckigen Monta¬ gefläche (7; 56) vorgesehen ist.
13. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei zwei AuslaufÖffnungen (34, 36) vorgesehen sind, die jeweils in einen jeweiligen Randabschnitt der eckigen Montagefläche (7; 56) eingebracht sind, wobei die Randabschnitte benachbart sind.
14. Scheinwerfer mit einer Leuchtvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung ge¬ mäß einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Schritten:
- Anordnung der Strahlungsquelle (8) auf das feste oder nicht flüssige Lot (21) auf der Montagefläche (7; 56),
- Erhitzen und Schmelzen des Lots (21), wodurch eine schwimmende Anordnung der Strahlungsquelle (8) er¬ reicht wird,
- Fließen des flüssigen Lots (21) über die zumindest eine AuslaufÖffnung (18; 34, 36; 46, 48; 58) in den zumindest einen Auslaufraum (18; 34, 36; 46, 48; 60), wobei die Strahlungsquelle (8) mitbewegt und definiert positioniert wird.
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