WO2019115190A1 - Leuchtdiodenbauteil und verfahren zur herstellung eines leuchtdiodenbauteils - Google Patents

Leuchtdiodenbauteil und verfahren zur herstellung eines leuchtdiodenbauteils Download PDF

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WO2019115190A1
WO2019115190A1 PCT/EP2018/082105 EP2018082105W WO2019115190A1 WO 2019115190 A1 WO2019115190 A1 WO 2019115190A1 EP 2018082105 W EP2018082105 W EP 2018082105W WO 2019115190 A1 WO2019115190 A1 WO 2019115190A1
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leds
led component
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led
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Kilian Wimmer
Bernhard Wuppinger
Markus Lechner
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Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh
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    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the present invention relates to an LED component, which has a plurality of light emitting diodes (LED, by which any type of semiconductor light sources is to be understood, including organic LED), which are arranged on a support plate. Furthermore, the invention comprises a manufacturing method of such LED components, as well as lamp modules and luminaire, which have the LED components.
  • LED light emitting diodes
  • Luminaires which have LEDs as lighting means are generally equipped with LED components which have a carrier plate on which a plurality of LEDs are arranged and are electrically contacted.
  • a different number of LEDs and different types of LEDs in different arrangements on the carrier plates are required.
  • a new type of luminaire i.d.R.
  • Object of the present invention is to provide an LED component be, which allows an individual assembly with LEDs with pre-assembled carrier plates.
  • the object is achieved by an LED component according to claim 1 and a method according to claim 17.
  • a special feature of the LED components according to the present invention is that in contrast to conventional tracks on a support plate, these tracks are replaced by tiled contact surfaces, which are placed on the relatively narrow carrier plate over a large area and spaced by joints, the provide for electrical insulation of the contact surfaces.
  • the LEDs can be individually applied to the contact surfaces in a subsequent production step such that they each bridge a gap. As a result, a variety of different configurations for LEDs can be made possible with a layout out of the tiled contact surfaces.
  • the LEDs may be applied such that a different number of LEDs are connected in series and / or in parallel, e.g. two or more LED rows are connected in parallel.
  • an individual LED component can be produced according to the specifications of the production cycle for a lamp of a desired type with the same prefabricated carrier plate.
  • the entire circuit surfaces on the support surface exclusively from the contact and LEDs and possibly additional conductor bridges is formed.
  • Other components are not necessary.
  • it can also be provided to apply the contact surfaces themselves to the insulating carrier plate with a slot machine. In this variant, even the arrangement of the Maisflä Chen can be customized for a desired light type.
  • the contact surfaces are N, S, L and / or Z-shaped and arranged along an ner direction arranged nested in a chain.
  • This type of tiling pattern of contact surfaces provides a variety of joints that can be used to form the series and / or parallel connection of the LEDs.
  • U-shaped or L-shaped contact surfaces mirror-symmetrical to each other and ver sets can be strung together one behind the other to form a chain.
  • the LEDs can bridge the joints formed perpendicular to the longitudinal direction of the chain.
  • Z-shaped contact surfaces can be formed by a string of LEDs connected in series.
  • the LEDs can be provided in particular via every second joint which runs parallel to the longitudinal extension of the chain. As a result, two parallel strands of series connected th LEDs are formed.
  • the combination of U- and S-shaped contact surfaces can also form four parallel strands of LEDs connected in series.
  • the Kunststoffflä surfaces may also be triangular, trapezoidal, circular segment-shaped and / or annular circle segment-shaped and arranged one behind the other along a circular section.
  • This Ausry tion form is particularly suitable for the formation of circular LED components, as used for example in downlights.
  • the LEDs for bridging joints are arranged, which extend in the radial direction to the circular section. This allows a series circuit of LEDs along a circle form. It is also possible to arrange a plurality of LEDs via a respective radially extending joint. This makes it possible to form several parallel and series-connected LEDs.
  • all contact surfaces are the same design and can be set up individually with a placement machine.
  • the advantage is that the right corner in various arrangements on the support plate can be anord, with the length to width ratio and the joint spacing Z it is possible to arrange n of the rectangular contact surfaces parallel to each other and with a to 90 ° turned same rectangular contact surface complete along the narrow sides. This pattern can be continued in any direction.
  • the advantage is that all contact surfaces can be identically pre-produced and yet an individual pattern of tiling-shaped contact surfaces can be formed on the support surface to provide desired configurations for parallel and series LEDs bridging selected joints.
  • only the support plate and always the same contact surfaces are prefabricated. Only with the assembly of the carrier plate itself, the pattern and the arrangement of the LEDs is set. Therefore, individual circuits for LED components can still be formed at a very late production time.
  • all contact areas or at least subgroups of a plurality of the contact areas surfaces uniformly formed.
  • the production of the contact surfaces is simplified.
  • the contact surfaces by means of a placement machine on the Trä gerization aufklebbar.
  • the pattern of the contact surfaces can be determined individually by being set up by the placement machine. It is therefore particularly suitable for contact surfaces that can be arranged in different ways with each other to form the joints for the ge wished position of the LEDs and the desired circuit of the LEDs. In particular, for the previously described rectangular contact surfaces, this constitutes an advantage because these types of contact surfaces can be arranged in very many different tile-like patterns.
  • a series scarf tion of at least four, preferably at least eight LEDs is formed.
  • Longer chains of LEDs connected in series have the advantage that the supply voltage of the LEDs is distributed via the series connection, as a result of which the LEDs can be supplied with a higher voltage.
  • a drawback to long string LED series switching is that if one LED in the row fails, the entire row fails. Therefore, it is further preferable that at least two or more rows connected in parallel are provided in the LED device.
  • the size of the con tact surfaces is at least three times as large as the area projected onto the support base of the LEDs. This has several advantages before. On the one hand makes it possible to see a different number of LEDs on the tiled contact surfaces before to achieve a desired light intensity of the LED component. Furthermore, the large contact surfaces have the advantage that they can also serve for heat dissipation. A conductor track of a conventional board is usually not appro net, a larger amount of heat, which at the position of the LED almost point-like arises, dissipate.
  • the large Kunststoffflä surfaces are suitable for evenly distributing the heat and either radiate it directly as IR radiation to deliver to the ambient air or to a nearby orderly heatsink, for example, on a heat sink, the opposite surfaces on the contact Side of the support plate is arranged to deliver.
  • a gap between two contact surfaces, which is bridged by at least one of the LEDs more than twice as long as the width of the be taken LED parallel to the longitudinal extent of the joint.
  • This configuration makes it possible, if necessary, to provide several, ie in particular at least two, LEDs in parallel over the same joint. As a result, parallel circuits can be generated easily.
  • a joint length may be n times the width of the LEDs, where n> 2.
  • the LEDs both in parallel and in series across several contact surfaces connect time.
  • the supply voltage can be divided simultaneously into several rows via several LEDs. If one However, if the single LED fails, the operation of the remaining LEDs is not affected.
  • a surface of a contact surface on the side facing away from the carrier plate is coated with a Lötstopplack, wherein the Lötstopplack is recessed on portions of the surface, in which LEDs are arranged on, wherein the surface, which took from the solder stop paint on the contact surface is greater by a multiple than the base surface, with which the one or more LEDs rest on the respective contact surface.
  • the contact surfaces are formed substantially larger than necessary for the bearing surface of the LEDs surface.
  • the large contact area would have the disadvantage that when soldering LEDs, the corresponding solder would wet the entire contact area. A precise arrangement of the LEDs would not be possible then.
  • the sections can be individually selected for later mounting of the LEDs.
  • the solder mask can be applied very easily, for example by a screen printing process. This method makes it possible to prepare the pre-fabricated with contact surfaces Trä gerplatten individually for a desired assembly with LEDs. All that needs to be done is to adapt the printing method of the solder mask to the desired arrangement of the LEDs. This is much easier compared to making a conventional printed circuit board for an individual arrangement of LEDs.
  • one or more conductor bridges may each have a joint between two adjacent bridge contact surfaces in order to complete the series and / or parallel connection of the LEDs and / or to connect the rows and / or parallel circuits to live conductors on the carrier plate.
  • the conductor bridges are preferably also applied to the contact surfaces of the carrier plate with a placement machine, possibly with the same placement machine as the LEDs.
  • conductor bridges can replace individual LEDs in a row to allow for a lower density of LEDs on the LED component.
  • the conductor bridges can also be set individually to generate various configurations of series and / or parallel circuits of the LEDs.
  • the ladder bridges can also be used to connect one or more LED rows to supply terminals on the boards.
  • the supply terminals can be attached to the edge of the board provided contact surfaces and the conductor bridges can produce from these contact surfaces an electrical connection to the contact surfaces on which the LEDs are provided lelscaria in the desired series and / or Paral.
  • the setting of the conductor bridges he allows it similar to the setting of the LEDs themselves indi viduelle a circuit on the contact surfaces vorkon Stammio ned carrier plate to realize.
  • a method for producing the LED components is further provided. This method involves providing the electrically insulating support plate with the contact surfaces thereon and disposing LEDs for bridging selected joints from adjacent contact surfaces.
  • the method further comprises arranging conductor bridges for bridging selected joints of adjacent contact surfaces.
  • the LEDs and possibly the conductor bridges can be arranged individually with a placement machine in order to realize a desired switching of the LEDs.
  • the ready provide the support plate with contact surfaces arranged thereon a loading of the carrier plate with prefabricated contact surfaces by means of a placement machines, a vapor deposition of contact surfaces on the support plate and / or printing the support plate with Kunststoffflä surfaces , eg by a screen printing process.
  • the vapor deposition and printing of the carrier plate is suitable for processes in which surfaces a large number of always identical carrier plates with contact surfaces to be produced. It is also conceivable etching the contact surfaces of a fully liquid Metallbe coating the carrier plate. However, the other methods mentioned for producing the contact surfaces are preferred according to the invention over the etching, because they allow a higher flexibility when creating desired tile pattern with clotting gerem effort.
  • the contact surfaces provided with carrier plates can then still be equipped individually with LEDs and possibly with conductor bridges.
  • the loading of the Trä carrier plate with contact surfaces by a placement machine is particularly suitable for the individual production of desired tile-like patterns of justifyflä surfaces.
  • the method is more complex compared to the other types of production of a printed circuit board, but it allows, at a very late stage of development, the Lei terplatten still to individualize.
  • This embodiment is particularly in connection with the aforementioned rectangular contact surfaces advantageous because they are intended to be arranged in different patterns on the support plate.
  • the method may further include applying a solder stopper to the contact surfaces on the opposite surface of the support plate, wherein the surface portions of the contact surfaces are not coated with solder resist which are true, LEDs, conductor bridges or other electrical Bau parts to solder in a subsequent step.
  • the orders the solder stopplacks can be done for example by a In kjet process or screen printing. This Kings nen the already provided with contact surfaces carrier plates individually for the formation of a desired interconnection of the LEDs and possibly other electronic components will be directed.
  • Fig. 1 shows a plan view of a pattern of Z-shaped
  • Fig. 2 shows a plan view of a pattern of L-shaped
  • FIG. 3 shows a plan view of a pattern of U-shaped contact surfaces and a single U-shaped contact surface and an equivalent circuit diagram.
  • Fig. 4 shows a plan view of a pattern of U-shaped
  • Fig. 5 shows a plan view of a pattern of trapezoidal
  • Fig. 6 shows a plan view of a pattern of trapezoidal
  • Fig. 7 shows a plan view of a pattern of trapezoidal
  • Fig. 8 shows a plan view of two different patterns of rectangular contact surfaces and two individual rectangular contact surfaces in different positions.
  • FIG. 9 shows a plan view of three arrangements of rectangular contact surfaces with different arrangements of LEDs and conductor bridges.
  • the contact surfaces are in the various embodiments Z-shaped, L- shaped, U-shaped, S-shaped and trapezoidal.
  • the contact surfaces are applied to a support plate (not shown in the figures) in the patterns shown.
  • the support plate is located in the image plane of Figures 1 to 7, wherein the contours of the support plate is not shown in the figures.
  • the gap between the contact surfaces in relation to the extent of the contact surfaces itself is very low in particular, only a quarter of the maximum extent of Kon contact surfaces in the direction perpendicular to the joint corresponds.
  • the con tact surfaces 10 are arranged along a straight line. According to Figure 1 are always the same Z-shaped contact surfaces arranged in a row, wherein the joints, which are aligned parallel to the longitudinal extent of the arrangement, are bridged by a respective LED 20. As a result, a simp che series connection of the LEDs 20, as shown in the equivalent circuit diagram in Figure 1, form.
  • each U-shaped contact surfaces 12 are opposite to each other and inablge nested arranged in a row. Furthermore, LEDs 20 bridge each second joint, which extends perpendicular to the Leksserstre ckung the arrangement. This results in a scarf tion of two parallel strands of LEDs 20, as shown in the set diagram. In the real circuit, the LEDs of both strands are arranged alternately. Thus, the brightness differences of the strands are less clearly visible than in an arrangement of the two LED strands one behind the other.
  • trapezoidal contact elements 14 are provided to form the tiling arrangement of the contact surfaces 14 on the carrier plate.
  • This embodiment is particularly suitable for circular Trä carrier plates. It is to be understood that instead of the trapezför shaped contact surfaces 14, for example, also Vietnameseabêtför shaped contact surfaces (ie in the manner of a pie slice) or triangular contact surfaces can be used.
  • the joints in the radial direction of the arrangement by a respective LED 20 bridged, with the exception of a radial joint, which is arranged between two contact surfaces, each of which carries a Anschlußele elements 40 for the circuit.
  • FIG. 7 shows a variant of the embodiment according to FIG. 6, wherein in this embodiment trapezoidal contact surfaces 15 are arranged along two concentric circular sections.
  • the smaller trapezoidal contact surfaces 15 are arranged ent along an inner circle portion and the larger trapezför shaped contact surfaces 16 along an outer circular portion.
  • the radial joints between the con tact surfaces 15 along the inner circular section and the ra-media joints between the contact surfaces 16 of the outer circle section are bridged by a respective LED 20.
  • FIG. 7 shows a variant of the embodiment according to FIG. 6, wherein in this embodiment trapezoidal contact surfaces 15 are arranged along two concentric circular sections.
  • the smaller trapezoidal contact surfaces 15 are arranged ent along an inner circle portion and the larger trapezför shaped contact surfaces 16 along an outer circular portion.
  • rectangular contact surfaces 17 are used to form the tiled pattern of the contact surfaces on the carrier plate.
  • the rectangular con tact surfaces can be adjacent to each other with the narrow sides or with the longitudinal sides adjacent to one another in a row, as shown in the two lower rows of FIG.
  • a special feature is the length and width of the contact surfaces 17 in relation to the joint width.
  • the width X of the con tact surface 17 in relation to the length Y of the contact surface and the distance Z of two contact surfaces 17 to each other chosen so that the relationship applies: Y 2X + Z.
  • the embodiment with the rectangular contact surfaces 17 is particularly preferred in connection with the Heinrichsver drive, in which the contact surfaces with an automatic insertion machines are applied to the support surface, similar to the subsequent LEDs themselves.
  • the rectangular contact surfaces 17 can each have an identical shape be pre-produced in large quantities and then used to form an individual pattern in piecing machines are applied to the carrier plate, for example glued.
  • the advantage is that the lay out of the assembled carrier plate can be selected solely by the activation of the placement machine.
  • customer-specific LED components can be produced, which take into account the desired arrangements of the LEDs on the carrier plate.
  • the rectangular contact surfaces in the longitudinal direction or in the transverse direction can be arranged side by side or arranged in any combination patterns.
  • the LEDs 20, and possibly other electrical components, in particular special simple conductor bridges for connecting two contact surfaces are preferably also tomatoes with a Be Glaungsau, applied to the contact surfaces and soldered to them. Since the tiled contact surfaces are much larger than the components réellelötenden there is also the case of an already prefabricated circuit board (ie a contact surfaces provided with contact carrier plate regardless of their production), the possibility of different electrical components, such as different sized LEDs 20 and 20 ', at different locations along the joints to install.
  • the contact surfaces are coated with a Lötstopplack, which is recessed only at selected locations at which later LEDs 20 or 20 ', Lei ter stipulaten 30 or other electrical components such as Anschlus setti 40 are to be soldered (see Figure 9).
  • the savings in Lötstopplack lay down the size, shape and position of the solder pads for mounting the electrical construction parts firmly.
  • the Lötstopplack can be done for example with a screen printing, inkjet printing or by means of a full-surface coating and subsequent selective Lackabtragen by a laser. This allows an LED component for ei ne new arrangement of LEDs 20, 20 'simply adjust by the solder stopper geometry is changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein LED-Bauteil, welches Folgendes aufweist: eine elektrisch isolierende Trägerplatte, auf welcher mehrere Kontaktflächen angeordnet sind, wobei die Kontaktflächen in einem kachelförmigen Muster auf der Trägerplatte angeordnet sind mit Fugen zwischen den Kontaktflächen, welche die Kontaktflächen elektrisch voneinander isolieren, wobei sich die Form der Kontaktflächen in dem Muster regelmäßig wiederholt und die Breite einer Fuge zwischen zwei benachbarten Kontaktflächen maximal ein Viertel der Ausdehnung der Kontaktfläche in der Richtung senkrecht zu der Fuge beträgt, und mehrere LEDs, welche jeweils eine Fuge überbrücken, wobei eine Reihen- und/oder Parallelschaltung der LEDs gebildet ist.

Description

LEUCHTDIODENBAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES
LEUCHTDIODENBAUTEILS
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Bauteil, welches mehrere Leuchtdioden (LED, worunter jede Art von Halbleiter lichtquellen zu verstehen ist, einschließlich organischer LED) aufweist, die auf einer Trägerplatte angeordnet sind. Ferner umfasst die Erfindung ein Herstellungsverfahren derartiger LED-Bauteile, sowie Leuchtenmodule und Leuchte, welche die LED-Bauteile aufweisen.
Leuchten, welche LEDs als Leuchtmittel aufweisen, sind in der Regel mit LED-Bauteilen ausgestattet, die eine Trägerplatte aufweisen, auf der mehrere LED angeordnet sind und elektrisch kontaktiert sind. Abhängig vom Leuchtentyp, insbesondere der Größe der Lichtaustrittsfläche und der für den Leuchtentyp be nötigten Gesamtlichtstärke werden eine unterschiedliche Anzahl von LEDs und unterschiedliche Typen von LEDs in verschiedenen Anordnungen auf den Trägerplatten benötigt. Für einen neuen Leuchtentyp ist daher i.d.R. auch die Entwicklung eines neuen LED-Bauteils mit einem individuellen Layout für die Anordnung der Leiterbahnen und der LEDs auf der Trägerplatte erforder lich. Dies beschränkt jedoch den Produktzyklus für neue Leuch ten, weil die Fertigung der Trägerplatten in großen Stückzah len langfristig geplant sein muss. Ferner ist eine individuel le Anpassung der Leuchten nach Kundenwünschen, z.B. mit einer größeren oder kleineren Anzahl von LEDs, nicht möglich ohne wieder neue LED-Bauteile mit entsprechenden Leiterbahnen auf der Trägerplatte zu entwickeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein LED-Bauteil be reitzustellen, welches mit vorkonfektionierten Trägerplatten eine individuelle Bestückung mit LEDs ermöglicht. Gelöst wird die Aufgabe durch ein LED-Bauteil nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 17.
Eine Besonderheit der LED-Bauteile gemäß der vorliegenden Er findung besteht darin, dass im Unterschied zu konventionellen Leiterbahnen auf einer Trägerplatte diese Leiterbahnen durch kachelförmig angeordnete Kontakt flächen ersetzt werden, die großflächig auf der verhältnismäßig schmalen Trägerplatte auf gebracht sind und durch Fugen beabstandet sind, die für eine elektrische Isolierung der Kontakt flächen sorgen. Die LEDs können in einem anschließenden Produktionsschritt individuell auf die Kontakt flächen derart aufgebracht werden, dass sie je weils eine Fuge überbrücken. Dadurch lässt sich mit einem Lay out der kachelartigen Kontakt flächen eine Vielzahl verschiede ner Konfigurationen für LEDs ermöglichen. Die LEDs können so aufgebracht werden, dass eine unterschiedliche Anzahl von LEDs in einer Reihenschaltung und/oder in einer Parallelschaltung, z.B. zwei oder mehr LED-Reihen parallel, geschaltet sind. Dadurch lässt sich mit einer gleichen vorkonfektionierten Trä gerplatte ein individuelles LED-Bauteil entsprechend den Vor gaben des Produktionszyklus für eine Leuchte eines gewünschten Typs hersteilen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die gesamte Schaltung auf der Trägerfläche ausschließlich aus den Kontakt flächen und LEDs und ggf. zusätzlichen Leiterbrücken gebildet ist. Weitere Bauteile sind nicht notwendig. Ferner kann auch vorgesehen sein, die Kontakt flächen selbst mit einem Bestü ckungsautomaten auf die isolierende Trägerplatte aufzubringen. Bei dieser Variante kann sogar die Anordnung der Kontaktflä chen individuell für einen gewünschten Leuchtentyp angepasst werden .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktflä chen N-, S-, L- und/oder Z-förmig ausgebildet und entlang ei- ner Richtung in einer Kette ineinandergeschachtelt angeordnet. Diese Art von kachelförmigen Mustern von Kontaktflächen stellt eine Vielzahl von Fugen bereit, die für die Ausbildung der Reihen- und/oder Parallelschaltung der LEDs genutzt werden können. Beispielsweise können insbesondere U-förmige oder L- förmige Kontaktflächen spiegelsymmetrisch zueinander und ver setzt hintereinander zu einer Kette aneinandergereiht sein. Die LEDs können die Fugen überbrücken, die senkrecht zur Längsrichtung der Kette gebildet sind. Bei Z-förmigen Kontakt flächen kann dadurch ein Strang von in Reihe geschalteten LEDs gebildet werden. Bei U-förmigen Kontaktflächen, die umgekehrt symmetrisch und versetzt zueinander verschachtelt sind, können die LEDs insbesondere über jede zweite Fuge, die parallel zur Längserstreckung der Kette verlaufen, vorgesehen werden. Dadurch werden zwei parallele Stränge von in Reihe geschalte ten LEDs gebildet. Durch die Kombination von U- und S-förmigen Kontaktflächen lassen sich auch vier parallele Stränge von in Reihe geschalteten LEDs bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Kontaktflä chen auch dreieckig, trapezförmig, kreissegmentförmig und/oder ringkreissegmentförmig ausgebildet sein und hintereinander entlang eines Kreisabschnitts angeordnet sein. Diese Ausfüh rungsform eignet sich besonders zur Bildung von kreisrunden LED-Bauteilen, wie sie beispielsweise in Downlights angewandt werden. Vorzugsweise sind in dieser Ausführungsform die LEDs zum Überbrücken von Fugen angeordnet, die in Radialrichtung zu dem Kreisabschnitt verlaufen. Dadurch lässt sich eine Reihen schaltung von LEDs entlang eines Kreises ausbilden. Es können auch mehrere LEDs über jeweils eine radial verlaufende Fuge angeordnet werden. Dadurch ist die Ausbildung von mehreren pa rallel und in Reihe geschalteter LEDs möglich. Bei trapezför mig oder ringkreissegmentförmigen Kontaktflächen können diese auch entlang von mehreren konzentrischen Kreisabschnitten an- geordnet werden. Dadurch lassen sich mehrere Ketten von paral lel geschalteten LEDs ausbilden. Diese Ausführungsform ist für ein rundes LED-Bauteil mit einer hohen Dichte von LEDs geeig net .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Kontaktflä chen auch rechteckig ausgebildet sein mit einer Breite X und einer Länge Y und können einen Fugenabstand Z zueinander auf weisen, wobei die Beziehung gilt Y = nX+(n-l)Z, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist. In dieser Ausführungs form sind insbesondere alle Kontakt flächen gleich ausgestaltet und können mit einem Bestückungsautomaten individuell aufge setzt werden. Der Vorteil besteht darin, dass sich die Recht ecke in verschiedenen Anordnungen auf der Trägerplatte anord nen lassen, wobei durch das Längen- zu Breitenverhältnis und dem Fugenabstand Z es möglich ist, n der rechteckigen Kontakt flächen parallel zueinander anzuordnen und mit einer dazu um 90° gedrehten gleichen rechteckigen Kontakt fläche entlang der Schmalseiten abzuschließen. Dieses Muster lässt sich in jeder Richtung beliebig fortsetzen. Der Vorteil besteht darin, dass alle Kontakt flächen identisch vorproduziert werden können und trotzdem ein individuelles Muster von kachelförmigen angeord neten Kontakt flächen auf der Trägerfläche ausgebildet werden kann, um gewünschte Konfigurationen für parallel und in Reihe geschalteten LEDs, die ausgewählte Fugen überbrücken, vorzuse hen. In dieser Ausführungsform sind lediglich die Trägerplatte und immer gleiche Kontakt flächen vorkonfektioniert. Erst bei der Bestückung der Trägerplatte selbst wird das Muster und die Anordnung der LEDs festgelegt. Daher lassen sich zu einem sehr späten Produktionszeitpunkt noch individuelle Schaltungen für LED-Bauteile ausbilden.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen sind alle Kontakt flächen oder wenigstens Teilgruppen von jeweils mehreren der Kontakt- flächen gleichförmig ausgebildet. Dadurch ist die Herstellung der Kontaktflächen vereinfacht. Dies gilt sowohl für Kontakt flächen, die immer in gleicher Konfiguration auf die Träger platten aufgebracht werden als auch für Kontaktflächen, die dafür bestimmt sind, in unterschiedlichen Konfigurationen auf die Trägerfläche aufgebracht zu werden. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen mittels eines Bestückungsautomaten auf die Trä gerfläche aufklebbar. In dieser Ausführungsform kann das Mus ter der Kontaktflächen durch das Aufsetzen durch den Bestü ckungsautomaten individuell bestimmt werden. Es ist daher ins besondere für Kontaktflächen geeignet, die sich in verschiede nen Weisen miteinander zur Ausbildung der Fugen für die ge wünschte Position der LEDs und die gewünschte Schaltung der LEDs anordnen lassen. Insbesondere für die vorhergehend be schriebenen rechteckigen Kontaktflächen stellt dies einen Vor teil dar, weil sich diese Art von Kontaktflächen in sehr vie len unterschiedlichen kachelartigen Mustern anordnen lassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Reihenschal tung aus wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens acht LEDs gebildet. Längere Ketten von in Reihe geschalteten LEDs haben den Vorteil, dass sich die Versorgungsspannung der LEDs über die Reihenschaltung aufteilt, wodurch die Versorgung der LEDs mit einer höheren Spannung erfolgen kann. Ein Nachteil zu lan ger LED-Reihenschaltung ist jedoch, dass bei Ausfall einer LED in der Reihe die gesamte Reihe ausfällt. Daher ist es ferner bevorzugt, dass wenigstens zwei oder mehr parallel geschaltete Reihen in dem LED-Bauteil vorhanden sind. Durch die kachelar tige Anordnung der Kontaktflächen und der Anordnung der LEDs über den Fugen kann die gewünschte Verschaltung der LEDs in Reihen und in Parallelschaltung noch bis zum Zeitpunkt der Be stückung der mit der Kontaktfläche versehenen Trägerplatte in dividuell vorgenommen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Größe der Kon taktflächen mindestens dreimal so groß wie die auf die Träger fläche projizierte Grundfläche der LEDs. Dies hat mehrere Vor teile. Zum Einen ermöglicht es, eine unterschiedliche Anzahl von LEDs auf den kachelartig angeordneten Kontakt flächen vor zusehen, um eine gewünschte Lichtstärke des LED-Bauteils zu erzielen. Ferner haben die großen Kontakt flächen den Vorteil, dass sie auch zur Wärmeableitung dienen können. Eine Leiter bahn einer herkömmlichen Platine ist i.d.R. nicht dafür geeig net, eine größere Wärmemenge, die an der Position der LED na hezu punktförmig entsteht, abzuführen. Die großen Kontaktflä chen eignen sich jedoch dafür, um die Wärme gleichmäßig zu verteilen und entweder direkt als IR-Strahlung abzustrahlen, an die Umgebungsluft abzugeben oder auf einen in der Nähe an geordneten Kühlkörper, z.B. auf einen Kühlkörper, der auf der den Kontakt flächen entgegengesetzten Seite der Trägerplatte angeordnet ist, abzugeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Fuge zwischen zwei Kontakt flächen, die von wenigstens einer der LEDs über brückt ist, mehr als doppelt so lang, wie die Breite der be treffenden LED parallel zur Längserstreckung der Fuge. Diese Konfiguration ermöglicht es, nach Bedarf auch mehrere, d.h. insbesondere wenigstens zwei, LEDs parallel über der gleichen Fuge vorzusehen. Dadurch lassen sich Parallelschaltungen ein fach erzeugen. Entsprechend kann eine Fugenlänge das n-fache der Breite der LEDs aufweist, wobei n>2 ist. Gemäß einer be vorzugten Ausführungsform überbrücken insbesondere wenigstens zwei oder mehr der LEDs parallel nebeneinander eine Fuge von zwei benachbarten Kontakt flächen . Eine solche Schaltung ermög licht es auch, die LEDs sowohl parallel als auch in Reihe über mehrere Kontakt flächen hinweg zu verschalten. In dieser Aus führungsform kann die Versorgungsspannung gleichzeitig über mehrere LEDs in parallele Reihen aufgeteilt werden. Sofern ei- ne einzelne LED ausfällt, ist jedoch der Betrieb der übrigen LEDs nicht beeinträchtigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Oberfläche einer Kontaktfläche auf der der Trägerplatte abgewandten Seite mit einem Lötstopplack überzogen, wobei der Lötstopplack auf Abschnitten der Oberfläche ausgespart ist, in welchen LEDs an geordnet sind, wobei die Oberfläche, welche von dem Lötstopp lack auf der Kontaktfläche eingenommen wird, um ein mehrfaches größer als die Grundfläche ist, mit welcher die eine oder die mehreren LEDs auf der betreffenden Kontaktfläche aufliegen. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontakt flächen wesentlich größer als für die Auflagefläche der LEDs notwendige Fläche ausgebildet sind. Dadurch ist, wie vorherge hend erwähnt, ein individuelles Anordnen der LEDs auf der mit Leiterflächen vorbestimmten Trägerplatte möglich und die Kon taktflächen können auch zum Wärmeabtransport dienen. Die große Kontaktfläche hätte jedoch den Nachteil, dass beim Auflöten von LEDs das entsprechende Lötmittel die gesamte Kontaktfläche benetzen würde. Ein präzises Anordnen der LEDs wäre dann nicht möglich. Durch einen Lötstopplack können individuell die Ab schnitte zum späteren Befestigen der LEDs ausgewählt werden. Der Lötstopplack kann sehr einfach, beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren, aufgebracht werden. Dieses Verfahren er möglicht es, die mit Kontaktflächen vorkonfektionierten Trä gerplatten individuell für eine gewünschte Bestückung mit LEDs zu präparieren. Dazu muss lediglich das Aufdruckverfahren des Lötstopplacks an die gewünschte Anordnung der LEDs angepasst werden. Dies ist im Vergleich zum Herstellen einer konventio nellen Leiterplatine für eine individuelle Anordnung von LEDs sehr viel einfacher.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können auch eine oder mehrere Leiterbrücken jeweils eine Fuge zwischen zwei benach- barten Kontaktflächen überbrücken, um die Reihen- und/oder Pa rallelschaltung der LEDs zu komplettieren und/oder um die Rei hen und/oder Parallelschaltung mit spannungsführenden Ab schnitten auf der Trägerplatte zu verbinden. Die Leiterbrücken werden vorzugsweise ebenfalls mit einem Bestückungsautomaten, ggf. mit dem gleichen Bestückungsautomaten wie die LEDs, auf die Kontaktflächen der Trägerplatte aufgebracht. Leiterbrücken können beispielsweise einzelne LEDs in einer Reihe ersetzen, um eine niedrigere Dichte von LEDs auf dem LED-Bauteil zu er möglichen. Die Leiterbrücken können auch individuell gesetzt werden, um verschiedene Konfigurationen von Reihen- und/oder Parallelschaltungen der LEDs zu generieren. Ferner können die Leiterbrücken auch dafür genutzt werden, um die ein oder meh reren LED-Reihen mit Versorgungsanschlüssen auf den Platinen zu verbinden. Beispielsweise können die Versorgungsanschlüsse an am Rand der Platine vorgesehenen Kontaktflächen angebracht sein und die Leiterbrücken können von diesen Kontaktflächen eine elektrische Verbindung zu den Kontaktflächen hersteilen, an denen die LEDs in der gewünschten Reihen- und/oder Paral lelschaltung vorgesehen sind. Das Setzen der Leiterbrücken er möglicht es ähnlich wie das Setzen der LEDs selbst eine indi viduelle Schaltung auf der mit Kontaktflächen vorkonfektio nierten Trägerplatte zu realisieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ferner ein Ver fahren zum Herstellen der LED-Bauteile vorgesehen. Dieses Ver fahren umfasst ein Bereitstellen der elektrisch isolierenden Trägerplatte mit den darauf angeordneten Kontaktflächen und ein Anordnen von LEDs zum Überbrücken ausgewählter Fugen von benachbarten Kontaktflächen .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Anordnen von Leiterbrücken zur Überbrückung von ausgewählten Fugen benachbarter Kontaktflächen . Wie vorherge- hend ausgeführt können die LEDs und ggf. die Leiterbrücken in dividuell mit einem Bestückungsautomaten angeordnet werden, um eine gewünschte Schaltung der LEDs zu realisieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsver fahrens umfasst das Bereit stellen der Trägerplatte mit darauf angeordneten Kontakt flächen ein Bestücken der Trägerplatte mit vorkonfektionierten Kontakt flächen mittels eines Bestückungs automaten, ein Aufdampfen von Kontakt flächen auf die Träger platte und/oder ein Bedrucken der Trägerplatte mit Kontaktflä chen, z.B. durch ein Siebdruckverfahren. Das Aufdampfen und Bedrucken der Trägerplatte eignet sich für Verfahren, in wel chen eine große Stückzahl von immer gleichen Trägerplatten mit Kontakt flächen hergestellt werden soll. Denkbar ist auch ein Ätzen der Kontakt flächen aus einer vollflüssigen Metallbe schichtung der Trägerplatte. Die anderen genannten Verfahren zur Herstellung der Kontakt flächen sind jedoch erfindungsgemäß gegenüber dem Ätzen bevorzugt, weil sie eine höhere Flexibili tät beim Erzeugen gewünschter kachelförmiger Muster mit gerin gerem Aufwand ermöglichen. Die mit Kontakt flächen versehenen Trägerplatten können dann immer noch individuell mit LEDs und ggf. mit Leiterbrücken bestückt werden. Das Bestücken der Trä gerplatte mit Kontakt flächen durch einen Bestückungsautomaten eignet sich insbesondere für die individuelle Herstellung von gewünschten kachelförmig angeordneten Mustern der Kontaktflä chen. Das Verfahren ist zwar aufwändiger im Vergleich zu den anderen Arten der Herstellung einer Leiterplatine, aber es er möglicht, in einem sehr späten Entwicklungsstadium, die Lei terplatten noch zu individualisieren. Diese Ausführungsform ist insbesondere in Verbindung mit den vorher genannten recht eckigen Kontakt flächen von Vorteil, weil diese dafür bestimmt sind, in verschiedenen Mustern auf der Trägerplatte angeordnet zu werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren ferner ein Aufbringen eines Löt Stopplackes auf die Kontaktflä chen auf der der Trägerplatte entgegengesetzten Oberfläche um fassen, wobei die Oberflächenabschnitte der Kontakt flächen nicht mit Lötstopplack beschichtet werden, welche dafür be stimmt sind, LEDs, Leiterbrücken oder andere elektrische Bau teile darauf in einem nachfolgenden Schritt anzulöten. Das Aufträgen den Löt stopplacks kann beispielsweise durch ein In kjet-Verfahren oder Siebdruckverfahren erfolgen. Dadurch kön nen die bereits mit Kontakt flächen versehenen Trägerplatten individuell für die Ausbildung einer gewünschten Verschaltung der LEDs sowie ggf. weiterer elektronischer Bauteile einge richtet werden. Da das Aufbringen des Löt stopplacks im Ver gleich zu dem Aufbringen der Kontakt flächen selbst sehr viel einfacher ist, ermöglicht dieses Verfahren ein Individualisie ren der LED-Bauteile zu einem verhältnismäßig späten Verfah rensschritt auch wenn immer gleiche mit Kontakt flächen konfek tionierte Trägerplatten verwendet werden.
Weiter Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor men deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren gegeben wird. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster aus Z-förmigen
Kontakt flächen sowie eine einzelne Z-förmige Kontakt fläche und ein Ersatzschaltbild.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster aus L-förmigen
Kontakt flächen sowie eine einzelne L-förmige Kontakt fläche und ein Ersatzschaltbild. Fig . 3 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster von U-förmigen Kontaktflächen sowie eine einzelne U-förmige Kontakt fläche und ein Ersatzschaltbild.
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster aus U-förmigen und
S-förmigen Kontaktflächen sowie eine einzelne S- förmige Kontaktfläche und ein Ersatzschaltbild.
Fig . 5 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster aus trapezförmigen
Kontaktflächen sowie ein einzelne trapezförmige Kon taktfläche und ein Ersatzschaltbild.
Fig . 6 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster aus trapezförmigen
Kontaktflächen und eine einzelne trapezförmige Kon taktfläche sowie ein Ersatzschaltbild.
Fig. 7 zeigt eine Aufsicht auf ein Muster aus trapezförmigen
Kontaktflächen, die entlang zweier konzentrischer Kreisen angeordnet sind, sowie zwei einzelne trapez förmige Kontaktflächen und ein Ersatzschaltbild.
Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf zwei verschiedene Muster aus rechteckförmigen Kontaktflächen sowie zwei einzelne rechteckförmige Kontaktflächen in unterschiedlichen Positionen .
Fig. 9 zeigt eine Aufsicht auf drei Anordnungen von recht eckigen Kontaktflächen mit unterschiedlichen Bestü ckungen von LEDs und Leiterbrücken.
Bezug nehmend auf die Figuren 1 bis 7 werden verschiedene Aus führungsformen von kachelförmigen Mustern von Kontaktflächen 10 bis 13 eines LED-Bauteils erläutert. Die Kontakt flächen sind in den verschiedenen Ausführungsformen Z-förmig, L- förmig, U-förmig, S-förmig und trapezförmig ausgebildet. Die Kontakt flächen werden auf einer Trägerplatte (in den Figuren nicht dargestellt) in den dargestellten Mustern aufgebracht. Die Trägerplatte befindet sich in der Bildebene der Figuren 1 bis 7, wobei die Umrisse der Trägerplatte in den Figuren nicht dargestellt ist.
Mit den unterschiedlich geformten Kontakt flächen, welche bei spielsweise aus Kupfer oder einem anderen Metall gebildet sein kann, wird eine kachelartige Anordnung der Kontakt flächen er reicht, wobei die Fuge zwischen den Kontakt flächen im Verhält nis zur Ausdehnung der Kontakt flächen selbst sehr gering ist, insbesondere nur ein Viertel der maximalen Ausdehnung der Kon taktflächen in der Richtung senkrecht zu der Fuge entspricht.
In den Ausführungsformen gemäß Figuren 1 bis 4 sind die Kon taktflächen 10 entlang einer graden Reihe angeordnet. Gemäß Figur 1 sind immer gleiche Z-förmige Kontakt flächen in einer Reihe angeordnet, wobei die Fugen, welche parallel zur Längserstreckung der Anordnung ausgerichtet sind, von jeweils einer LED 20 überbrückt werden. Dadurch lässt sich eine einfa che Reihenschaltung der LEDs 20, wie im Ersatzschaltbild in Figur 1 dargestellt, ausbilden.
In der Ausführungsform nach Figur 2 sind L-förmige Kontaktflä chen 11 spiegelsymmetrisch zueinander in einer Reihe angeord net, wobei die Fugen zwischen den Kontakt flächen 11 parallel zu der Längserstreckung der Reihe von jeweils einer LED 20 überbrückt werden. Auch bei dieser Anordnung entsteht, ähnlich wie in Figur 1 eine Reihenschaltung von LEDs 20, wie im Er satzschaltbild dargestellt. Im Vergleich zu der Anordnung ge mäß Figur 1 können die LEDs jedoch in einem größeren Abstand angeordnet werden, so dass sich eine geringere Dichte von LEDs 20 entlang der Reihe ergibt. Ein Vorteil der Anordnung der LEDs auf den L-förmigen oder Z- förmigen Kontakt flächen 10, 11 besteht ferner auch darin, dass benachbarte LEDs 20 in der Reihe jeweils um 180° gedreht sind, d.h. die Anode und die Kathode benachbarter LEDs 20 sind umge kehrt. Dadurch werden mögliche baubedingte Asymmetrien in der Lichtverteilung der einzelnen LEDs 20 über die ganze Reihe ausgeglichen. Dieser Vorteil wird allgemein dadurch erzielt, dass die LEDs immer auf Fugen angeordnet sind, die sich in Längsrichtung der kachelförmigen Anordnung von Kontakt flächen erstrecken .
In der Ausführungsform nach Figur 3 sind jeweils U-förmige Kontakt flächen 12 entgegengesetzt zueinander und ineinanderge schachtelt in einer Reihe angeordnet. Ferner überbrücken LEDs 20 jeweils jede zweite Fuge, welche senkrecht zur Längserstre ckung der Anordnung verläuft. Dadurch ergibt sich eine Schal tung aus zwei parallelen Strängen von LEDs 20, wie in dem Er satzschaltbild dargestellt. In der realen Schaltung sind die LEDs beider Stränge alternierend angeordnet. Somit werden die Helligkeitsunterschiede der Stränge weniger deutlich sichtbar als bei einer Anordnung der zwei LED-Stränge hintereinander.
Gemäß der Ausführungsform nach Figur 3 sind, ähnlich wie in Figur 3, U-förmige Kontakt flächen 12 entgegengesetzt zueinan der ineinandergeschachtelt in Reihe angeordnet. Dazwischen sind ferner jeweils zwei spiegelsymmetrische S-förmige Kon taktflächen 13 vorgesehen. Durch das Anordnen von LEDs 20, die jede zweite Fuge überbrücken, die senkrecht zu der Längser streckung der Anordnung verläuft, werden vier parallele Reihen von LEDs 20 gebildet, wie im Ersatzschaltbild dargestellt.
Bei allen Ausführungsformen gemäß Figuren 1 bis 4 ist zu ver stehen, dass sich die Anordnung für eine beliebige Anzahl von LEDs sich fortsetzen kann. Ferner ist es möglich auch zusätz liche LEDs, beispielsweise parallel zu den dargestellten LEDs auf einer entsprechenden längeren Fuge, anzuordnen. Dadurch ergeben sich weitere Schaltungsmöglichkeiten, insbesondere weitere LED-Reihen, die parallel und in Reihe zu der jeweils dargestellten LED-Reihe geschaltet ist. Beispielsweise lässt sich in der Ausführungsform gemäß Figur 4 jeweils noch eine LED parallel zu den LEDs anordnen, welche eine Fuge zwischen jeweils zwei U-förmigen Kontaktelementen überbrücken. Dadurch würde sich eine fünfte Reihe von LEDs ergeben, die parallel und in Reihe mit den LEDs, welche bereits die Fugen U-förmigen Kontaktelemente überbrücken, angeordnet ist.
In der Ausführungsform nach Figuren 5 und 6 sind trapezförmige Kontaktelemente 14 vorgesehen, um die kachelförmige Anordnung der Kontaktflächen 14 auf der Trägerplatte zu bilden. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für kreisrunde Trä gerplatten. Es ist zu verstehen, dass anstelle der trapezför migen Kontaktflächen 14 beispielsweise auch kreisabschnittför mige Kontaktflächen (d.h. in der Art eines Tortenstücks) oder dreieckförmige Kontaktflächen verwendet werden können. In der Ausführungsform nach Figur 5 werden die Fugen in radialer Richtung der Anordnung durch jeweils eine LED 20 überbrückt, mit Ausnahme von einer radialen Fuge, welche zwischen zwei Kontaktflächen angeordnet ist, die jeweils ein Anschlussele mente 40 für die Schaltung tragen. Dadurch wird eine Reihe von LEDs 20 zwischen den zwei Anschlusselementen gebildet, wie in dem Ersatzschaltbild dargestellt. Die Figur 6 zeigt eine Vari ante dieser Anordnung, wobei jeweils zwei LEDs 20 nebeneinan der auf den radialen Fugen angeordnet sind. Dadurch ergeben sich zwei Reihen von parallel und in Reihe geschalteten LEDs 20, wie im Ersatzschaltbild dargestellt. Es ist zu verstehen, dass in der Ausführungsform nach Figur 6 auch noch weitere LEDs hinzugefügt werden können, um eine dritte oder weitere LED-Reihe hinzuzufügen.
Figur 7 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach Figur 6, wobei in dieser Ausführungsform trapezförmige Kontaktflächen 15, löentlang zweier konzentrischer Kreisabschnitte angeordnet sind. Die kleineren trapezförmigen Kontaktflächen 15sind ent lang eines inneren Kreisabschnitts und die größeren trapezför migen Kontaktflächen 16 entlang eines äußeren Kreisabschnitts angeordnet. Ferner sind die radialen Fugen zwischen den Kon taktflächen 15 entlang des inneren Kreisabschnitts und den ra dialen Fugen zwischen den Kontaktflächen 16 des äußeren Kreis abschnitts durch jeweils eine LED 20 überbrückt. Dadurch ergibt sich eine Schaltung von zwei parallelen Reihen von LEDs 20, die jeweils an den Kontaktflächen, an welchen die An schlusselemente 40 vorgesehen sind, verbunden sind, wie in dem Ersatzschaltbild dargestellt. Auch in dieser Ausführungsform ist zu verstehen, dass, entsprechend der Ausführungsform in Figur 6, auch weitere LEDs auf den radialen Fugen hinzugefügt werden können. Dadurch ergibt sich eine Schaltung von ggf. noch weiteren parallelen LED-Reihen, die ferner in Reihe zu den vorhandenen LED-Reihen geschaltet sind. Ferner kann diese Ausführungsform auch ergänzt werden um weitere größere trapez förmige Kontaktflächen, die entlang einem weiteren größeren konzentrischen Kreisabschnitt um die in Figur 7 dargestellte Anordnung vorgesehen sind. Dadurch lässt sich eine größere kreisförmige Trägerplatte bestücken und mit entsprechend mehr LEDs versehen.
Bezug nehmend auf die Figur 8 wird eine weitere Ausführungs form beschrieben, bei welcher rechteckförmige Kontaktflächen 17 benutzt werden, um das kachelförmige Muster der Kontaktflä chen auf der Trägerplatte zu bilden. Die rechteckförmigen Kon taktflächen können mit den Schmalseiten aneinander angrenzend oder mit den Längsseiten aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet werden, wie in den zwei unteren Reihen der Figur 8 dargestellt. Eine Besonderheit besteht in der der Länge und Breite der Kontakt flächen 17 in Bezug auf die Fugenbreite. In der dargestellten Ausführungsform ist die Breite X der Kon taktfläche 17 im Verhältnis zu der Länge Y der Kontakt fläche und dem Abstand Z zweier Kontakt flächen 17 zueinander so aus gewählt, dass die Beziehung gilt: Y = 2X+Z . Dadurch kann je weils eine Kontakt fläche 17 in Längsrichtung über oder unter zwei Kontakt flächen 17 angeordnet werden, die in Längsrichtung aneinander angrenzen und einen Fugenabstand Z zueinander bil den. Dadurch lassen sich auch regelmäßige Muster bilden, bei welcher eine Reihe von Kontakt flächen, die mit der Schmalseite aneinander angrenzen, über oder unter einer Reihe von Kontakt flächen angeordnet ist, die mit jeweils ihrer Längsseite anei nander angrenzen. Es ergibt sich dadurch eine Vielzahl von möglichen Anordnungen der LEDs über die Fugen sowohl innerhalb der Reihen als auch zwischen den Reihen der in Längs- bzw. in Querrichtung angeordneten Kontakt flächen 17. Es kann auch vor gesehen sein, dass sich eine Kontakt fläche in Längsrichtung über drei oder mehr Breiten von Kontakt flächen in Querrichtung erstreckt. Allgemein ist daher die Länge Y, die Breite X und der Fugenabstand Z so ausgebildet, dass die Beziehung gilt: Y = n(X+Z)-Z, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist .
Die Ausführungsform mit den rechteckigen Kontakt flächen 17 ist insbesondere bevorzugt in Verbindung mit dem Herstellungsver fahren, bei welchem die Kontakt flächen mit einem Bestückungs automaten auf die Trägerfläche aufgebracht werden, ähnlich wie anschließend die LEDs selbst. Die rechteckigen Kontakt flächen 17 können in jeweils identischer Form in großer Menge vorpro duziert werden und anschließend zur Ausbildung eines individu ellen Musters in verschiedenen Konfigurationen mittels des Be- stückungsautomaten auf der Trägerplatte aufgebracht werden, z.B. verklebt werden. Der Vorteil besteht darin, dass das Lay out der bestückten Trägerplatte alleine durch die Ansteuerung des Bestückungsautomaten ausgewählt werden kann. Dadurch las sen sich kundenspezifisch LED-Bauelemente hersteilen, die den gewünschten Anordnungen der LEDs auf der Trägerplatte Rechnung tragen. Abhängig von der Anzahl und dem gewünschten Abstand der LEDs können die rechteckigen Kontaktflächen in Längsrich tung oder in Querrichtung nebeneinander angeordnet werden oder in beliebigen Kombinationsmustern angeordnet werden. Da die Kontaktflächen erst mit dem Bestückungsautomaten auf die Trä gerplatte aufgebracht werden (sogenannte Pick and Place Layout Technology) muss keine individuelle Schablone für das Layout einer Leiterplatte (d.h. eine mit Kontaktflächen versehenen Trägerplatte) hergestellt werden wie im Vergleich zum Auftrag von Leiterbahnen z.B. im Siebdruck-/Schablonendruckverfahren mittels leitfähiger Pasten. Dies senkt die Werkzeugkosten und ermöglicht dadurch ein individuelles Anpassen der LED-Bauteile nach kundenspezifischen Vorgaben.
Die LEDs 20, sowie ggf. weitere elektrische Bauteile, insbe sondere einfache Leiterbrücken zum Verbinden zweier Kontakt flächen werden vorzugsweise ebenfalls mit einem Bestückungsau tomaten, auf die Kontakt flächen aufgebracht und mit diesen verlötet. Da die kachelförmig angeordneten Kontakt flächen sehr viel größer sind als die darauf anzulötenden Bauteile, ergibt sich auch bei einer bereits vorgefertigten Leiterplatte (d.h. einer mit Kontakt flächen versehenen Trägerplatte unabhängig von deren Herstellungsart) die Möglichkeit, verschiedene elektrische Bauteile, z.B. unterschiedlich große LEDs 20 und 20', an unterschiedlichen Stellen längs der Fugen anzubringen. Hierzu ist es vorgesehen, dass die Kontakt flächen mit einem Lötstopplack überzogen werden, welcher nur an ausgewählten Stellen ausgespart ist, an denen später LEDs 20 oder 20', Lei- terbrücken 30 oder andere elektrische Bauteile wie Anschlus selemente 40 angelötet werden sollen (siehe Figur 9) . Die Aus sparungen im Lötstopplack legen dabei die Größe, die Form und die Position der Lötpads zur Anbringung der elektrischen Bau teile fest. Der Lötstopplack kann beispielsweise mit einem Siebdruck, einem Inkjet-Druck oder mittels einer vollflächigen Lackierung und anschließendem selektiven Lackabtragen durch einen Laser erfolgen. Damit lässt sich ein LED-Bauteil für ei ne neue Anordnung von LEDs 20, 20' einfach anpassen, indem die Löt Stopplackgeometrie geändert wird. Dies kann entsprechend über ein neues Werkzeug im Fall von Siebdruck (neues Sieb) ge schehen, oder durch Änderung des digitalen Datensatzes im Fall des Ink jet-Drucks oder im Fall einer Vollflächenlackierung und anschließendem selektiven Abtragen mittels eines Lasers. All gemein kann in allen vorgehend genannten Ausführungsformen der Kontakt flächengeometrien dadurch die LED-Position entlang der Fuge zwischen zwei Kontakt flächen festgelegt werden. Ebenso lässt sich über die Änderung der Löt Stopplackgeometrie die Verschaltung der LED-Module ändern, indem zusätzliche Ausspa rungen für Leiterbrücken 30 geschaffen werden. Allgemein kön nen die Leiterbrücken zusätzlich zu den LEDs 20, 20' verwendet werden, um die Anzahl der Parallelstränge der LEDs sowie die Anzahl der LEDs innerhalb der Stränge zu variieren. Ferner kann durch die Löt Stopplackgeometrie auch die Position von weiteren Anschlusselementen 40 vorgegeben werden, wie in der Figur 9 an der jeweils linken Kontakt fläche dargestellt.
Zahlreiche Modifikationen in vorhergehend dargestellten Aus führungsformen können im Rahmen der Erfindung, welche durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, vorgenommen werden. Insbesondere sind eine Vielzahl verschiedener Muster kachelar tig angeordneter Kontakt flächen auf der Trägerplatte möglich. Ferner kann die Herstellung der Trägerplatten mit den Kontakt flächen auch durch konventionelle Verfahren, wie z.B. Ätzen oder direktes Bedrucken der Trägerplatten erfolgen. Dies ist bevorzugt, wenn eine große Anzahl von immer gleichen Leiter platten (d.h. Trägerplatten mit bereits darauf angeordneten Kontakt flächen) benötigt werden, während für individualisierte Leiterplatten das Aufbringen der Kontakt flächen mit den Bestü ckungsautomaten von Vorteil ist. Die Herstellungsverfahren der Leiterplatten sowie das Verfahren zur Bestückung der Leiter platten mit LEDs und ggf. weiterer elektrischer Bauteile ins besondere Leiterbrücken entsprechend der auf Verfahren bezoge- nen Ansprüche, bildet daher ebenfalls Gegenstand der vorlie genden Erfindung.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Z-förmige Kontakt fläche
11 L-förmige Kontakt fläche
12 U-förmige Kontakt fläche
13 S-förmige Kontakt fläche
14 trapezförmige Kontakt fläche
15 trapezförmige Kontakt fläche 16 trapezförmige Kontakt fläche
17 rechteckige Kontakt fläche
20, 20' LED
30 Leiterbrücke
40 Anschlusselement

Claims

ANSPRÜCHE
1. LED-Bauteil, welches Folgendes aufweist:
eine elektrisch isolierende Trägerplatte, auf welcher meh rere Kontakt flächen (10-17) angeordnet sind,
wobei die Kontakt flächen (10-17) in einem kachelförmigen Muster auf der Trägerplatte angeordnet sind mit Fugen zwi schen den Kontakt flächen (10-17), welche die Kontaktflä chen (10-17) elektrisch voneinander isolieren,
wobei sich die Form der Kontakt flächen in dem Muster re gelmäßig wiederholt und die Breite einer Fuge zwischen zwei benachbarten Kontakt flächen maximal ein Viertel der Ausdehnung der Kontakt fläche in der Richtung senkrecht zu der Fuge beträgt,
und mehrere LEDs (20, 20'), welche jeweils eine Fuge über brücken, wobei eine Reihen- und/oder Parallelschaltung der LEDs (20, 20') gebildet ist.
2. LED-Bauteil nach Anspruch 1, wobei die Kontakt flächen (10- 13) U-, S-, L- und/oder Z-förmig ausgebildet sind und ent lang einer Richtung ineinandergeschachtelt angeordnet sind .
3. LED-Bauteil nach Anspruch 2, wobei die U-förmigen oder L- förmigen Kontakt flächen (11, 12) spiegelsymmetrisch und versetzt zueinander in einer Kette aneinandergereiht sind, und insbesondere Fugen in Längsrichtung der Kette durch LEDs (20) überbrückt sind.
4. LED-Bauteil nach Anspruch 2, wobei S-förmige und U-förmige
Kontakt flächen (12, 13) entlang einer Kette ineinanderge schachtelt sind und insbesondere Fugen in Richtung senk- recht zur Längserstreckung der Kette durch LEDs (20) über brückt werden.
5. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktflächen (14, 15, 16) dreieckig, trapezförmig, kreissegmentförmig und/oder ringkreissegmentförmig ausge bildet sind und hintereinander entlang eines Kreisab schnitts angeordnet sind.
6. LED-Bauteil nach Anspruch 5, wobei Fugen in Radialrichtung des Kreisabschnitts durch LEDs (20) überbrückt sind, wobei an den Fugen jeweils eine oder jeweils mehrere LEDs (20) zwei benachbarte Kontaktflächen (14) überbrücken.
7. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktflächen (17) rechteckig mit einer Breite X und einer Länge Y ausgebildet sind und mit einem Fugenabstand Z zueinander aufweisen, und die Beziehung gilt
Y = nX+ (n-1 ) Z, wobei n eine ganze Zahl oder größer oder gleich 2 ist.
8. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Kontaktflächen (10-17) oder Teilgruppen der Kontakt flächen jeweils gleichförmig ausgebildet sind.
9. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktflächen (10-17) mittels eines Bestückungsauto maten auf die Trägerplatte aufklebbar sind.
10. LED-Bauteil, wobei eine Reihenschaltung aus wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens acht LEDs (20, 20') gebildet ist .
11. LED-Bauteil nach Anspruch 10, wobei wenigstens zwei, drei, vier oder mehr LED-Reihen parallel geschaltet sind.
12. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe der Kontaktfläche (10-17) mindestens dreimal so groß ist, wie die auf die Trägerplatte projizierte Grund fläche der LEDs (20, 20 ') .
13. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Fuge zwischen zwei Kontaktflächen, die von wenigstens einer der LEDs überbrückt ist, mehr als doppelt so lang ist, wie die Breite der betreffenden LED parallel zur Längserstreckung der Fuge.
14. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr der LEDs (20) parallel nebeneinander eine Fuge von zwei benachbarten Kontaktflächen (10-17) überbrü cken .
15. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche einer Kontaktfläche (10-17) auf der der Trägerplatte abgewandten Seite mit einem Lötstopplack überzogen ist und der Lötstopplack auf Abschnitten der Oberfläche der Kontaktfläche ausgespart ist, an welcher LEDs (20, 20') angeordnet sind, wobei die Oberfläche, wel che von dem Lötstopplack auf der Kontaktfläche (10-17) eingenommen wird, um ein mehrfaches größer als die Grund fläche ist, mit welcher die eine oder mehreren LEDs (20, 20') auf der betreffenden Kontaktfläche aufliegen.
16. LED-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere Leiterbrücken (30) jeweils eine Fuge zwischen zwei benachbarten Kontaktflächen (10-17) überbrü- cken, um die Reihen- und/oder Parallelschaltung der LEDs zu komplettieren und/oder um die Reihen- und/oder Paral lelschaltung mit spannungsführenden Abschnitten auf der Trägerplatte zu verbinden.
17. Verfahren zum Herstellen eines LED-Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst :
Bereit stellen der elektrisch isolierenden Trägerplatte mit den darauf angeordneten Kontakt flächen (10-17); und
Anordnen von LEDs (20, 20') zum Überbrücken ausgewählter
Fugen von benachbarten Kontakt flächen (10-17) .
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren ferner ein Anordnen von Leiterbrücken (30) zur Überbrückung von aus gewählten Fugen benachbarter Kontakt flächen umfasst.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Bereitstel len der Trägerplatte mit darauf angeordneten Kontaktflä chen (10-17) eines oder mehreres von Folgendem umfasst: Bestücken der Flächen mit vorkonfektionierten Kontaktflä chen mittels eines Bestückungsautomaten,
Ätzen der Kontaktflächen aus einer flächigen Metallbe schichtung der Trägerplatte,
Aufdampfen von Kontaktflächen auf die Trägerplatte, und Bedrucken der Trägerplatte mit den Kontaktflächen, z.B. durch Siebdruck.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Verfahren ferner ein Aufbringen eines Löt stopplacks auf die Kontakt flächen (10-17) auf der der Trägerplatte entge gengesetzten Oberfläche umfasst, z.B. durch ein Siebdruck verfahren, wobei Oberflächenabschnitte der Kontakt flächen nicht mit Lötstopplack beschichtet werden, welche dafür bestimmt sind, LEDs (20, 20'), Leiterbrücken (30) oder an dere elektronische Bauteile (40) darauf in einem nachfol genden Schritt anzulöten.
PCT/EP2018/082105 2017-12-14 2018-11-21 Leuchtdiodenbauteil und verfahren zur herstellung eines leuchtdiodenbauteils WO2019115190A1 (de)

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