WO2020025622A1

WO2020025622A1 - Leuchtfadenvorrichtung und verfahren zur herstellung einer leuchtfadenvorrichtung

Info

Publication number: WO2020025622A1
Application number: PCT/EP2019/070517
Authority: WO
Inventors: Florian Boesl
Original assignee: Osram Oled Gmbh
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-02-06
Also published as: DE102018118822A1; US11149908B1; US20210301988A1

Abstract

Eine Leuchtfadenvorrichtung (20) umfasst einen Träger (21), der sich in einer Längsrichtung (25) erstreckt und der eine erste Hauptoberfläche (31), eine der ersten Hauptoberfläche (31) gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche (32) und zwei die beiden Hauptoberflächen (31, 32) miteinander verbindende Seitenflächen (33, 34) aufweist,optoelektronische Bauelemente (22), die auf der ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (21) angeordnet sind,eine erste Konverterschicht (23), die auf der ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (21) angeordnet ist und die optoelektronischen Bauelemente (22) bedeckt, und eine zweite Konverterschicht (24), die auf der zweiten Hauptoberfläche (32) des Trägers (21) angeordnet ist,wobei der Träger (21) an mindestens einer Stelle (26) entlang der Längsrichtung (25) derart ausgestaltet ist, dass mindestens eine der zwei Seitenflächen (33, 34) einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche (31) von mehr als 90º einschließt, und wobei der Träger (21) an der mindestens einen Stelle (26) im Querschnitt trapezförmig ist.

Description

LEUCHTFADENVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER

LEUCHTFADENVORRICHTUNG

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deut schen Patentanmeldung Nr. 10 2018 118 822.6, die am 02. August 2018 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2018 118 822.6 wird hiermit vollständig in die vorliegende An meldung aufgenommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtfadenvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtfadenvorrich tung .

Leuchtfadenvorrichtungen, auch LED-Leuchtfäden oder LED-Fila- mente (englisch: LED filaments) genannt, sind stabförmige lichtgebende optoelektronische Vorrichtungen mit einem trans parenten Träger, auf dem optoelektronische Bauelemente, wie z. B. LEDs (englisch: light emitting diodes) , angebracht sind.

Das von Leuchtfadenvorrichtungen abgestrahlte Lichtspektrum kann Inhomogenitäten aufweisen. Insbesondere bei der Verwen dung von optoelektronischen Bauelementen, die blaues Licht emittieren, kann dieses Problem auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zu grunde, eine Leuchtfadenvorrichtung zu schaffen, die sich kos tengünstig hersteilen lässt und außerdem eine vergleichsweise hohe Farbhomogenität aufweist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtfadenvorrichtung angegeben werden.

Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Leuchtfaden vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, eine Kennzeichenbeleuch tungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtfa denvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine Leuchtfadenvorrichtung umfasst einen Träger, auch Sub strat genannt, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und der eine erste Hauptoberfläche, eine der ersten Hauptoberflä che gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche und zwei die bei den Hauptoberflächen miteinander verbindende Seitenflächen aufweist. Auf der ersten Hauptoberfläche des Trägers sind meh rere optoelektronische Bauelemente angeordnet, die dazu ausge- bildet sind, Licht zu emittieren. Ferner ist eine erste Kon verterschicht auf der ersten Hauptoberfläche des Trägers ange ordnet, die die erste Hauptoberfläche zumindest teilweise be deckt. Die erste Konverterschicht bedeckt zudem die optoelekt ronischen Bauelemente. Auf der zweiten Hauptoberfläche des Trägers ist eine zweite Konverterschicht angeordnet, welche die zweite Hauptoberfläche zumindest teilweise bedeckt.

Der Träger ist an mindestens einer Stelle entlang der Längs richtung derart ausgestaltet, dass mindestens eine der zwei Seitenflächen einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° einschließt.

An der mindestens einen Stelle entlang der Längsrichtung kann eine Schnittebene durch den Träger senkrecht zur Längsrichtung betrachtet werden. Insbesondere in dieser Schnittebene ist der Querschnitt des Trägers derart ausgestaltet, dass die mindes tens eine der zwei Seitenflächen einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° einschließt. Insbesondere ist dieser Winkel kleiner als 180°. Der Winkel kann von der Innenseite der ersten Hauptoberfläche bis zu der Innenseite der mindestens einen der zwei Seitenflä chen gemessen werden. Entlang der Längsrichtung, d. h., der Längserstreckung des Trägers, kann es mehrere Stellen geben, an denen der Quer schnitt des Trägers jeweils derart ausgestaltet ist, dass die mindestens eine der zwei Seitenflächen einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° einschließt.

Der Träger kann sich entlang der Längsrichtung linear erstre cken oder in sich gewunden bzw. verdrillt sein. Im Fall einer linearen Erstreckung kann der Querschnitt des Trägers an meh reren Stellen der oben genannten Bedingung genügen, d. h., die mindestens eine der zwei Seitenflächen schließt an diesen

Stellen einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° ein. In diesem Fall sind die Querschnitte weiterhin gleich orientiert, da sich der Träger linear erstreckt. Falls der Träger entlang der Längsrichtung in sich gewunden bzw. verdrillt ist und beispielsweise schrauben- oder helixförmig ausgestaltet ist, kann der Querschnitt des Trägers ebenfalls an mehreren Stellen entlang seiner Längserstreckung die ge nannte Bedingung erfüllen. In diesem Fall sind jedoch die Querschnitte des Trägers an den jeweiligen Stellen gegeneinan- der verdreht.

Weiterhin kann der Träger in einem insbesondere zusammenhängen den Bereich, derart ausgestaltet sein, dass an jeder Stelle des Bereichs die mindestens eine der zwei Seitenflächen einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° einschließt.

Dieser Bereich kann mindestens 70% oder 80% oder 90% oder 100% oder einen anderen Prozentsatz der Länge des Trägers in der Längsrichtung umfassen. Insbesondere an den beiden Endbereichen des Trägers kann der Träger jedoch auch anders ausgestaltet, um Befestigungsmöglichkeiten zu schaffen, mit denen der Träger bzw. die Leuchtfadenvorrichtung an anderen Komponenten befestigt werden kann. Der Träger ist insbesondere transparent bzw. aus einem trans parenten Material gefertigt. Entsprechende Materialien werden weiter unten genannt. Transparent bedeutet in diesem Zusammen hang, dass der Träger zumindest für einen Teil des von den optoelektronischen Bauelementen emittierten Lichts oder zumin- dest für Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich im We sentlichen transparent ist, so dass das Licht dieses Wellen längenbereichs möglichst wenig von dem Träger selbst absor biert wird. Die optoelektronischen Bauelemente können Licht im sichtbaren Bereich, Ultraviolett (UV) -Licht und/oder Infrarot (IR) -Licht emittieren .

Weiterhin können die optoelektronischen Bauelemente optoelekt- ronische Halbleiterbauelemente, insbesondere Halbleiterchips, sein. Beispielsweise können die optoelektronischen Bauelemente jeweils als Licht emittierende Diode (englisch: light emitting diode, LED), als organische Licht emittierende Diode (englisch: organic light emitting diode, OLED) , als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Die optoelektronischen Bauelemente können au ßerdem Teil einer integrierten Schaltung sein.

Neben den optoelektronischen Bauelementen können weitere Halb- leiterbauelemente und/oder andere Komponenten in die Leuchtfa denvorrichtung integriert sein.

Die erste und die zweite Konverterschicht sind dazu ausgebildet, das von den optoelektronischen Bauelementen emittierte Licht in Licht mit anderer Wellenlänge umzuwandeln bzw. zu konvertieren. Mit anderen Worten sind die Konverterschichten zur Konversion einer von den optoelektronischen Bauelementen erzeugten Primär strahlung ausgebildet. Primärstrahlung, die in die jeweilige Konverterschicht eintritt, wird von der Konverterschicht zumin- dest teilweise in eine Sekundärstrahlung umgewandelt. Dabei um fasst die Sekundärstrahlung Wellenlängen, die sich von den Wel lenlängen der Primärstrahlung unterscheiden, d. h., die größer oder kleiner als die Wellenlängen der Primärstrahlung sind. Die Konverterschichten können Konverterelemente bzw. -partikel enthalten, welche die Konversion des von den optoelektronischen Bauelementen emittierten Lichts bewirken. Die Konverterelemente bzw. -partikel können in ein anderes Material bzw. eine Matrix, beispielsweise aus Silikon, eingebettet sein.

Die Leuchtfadenvorrichtung kann genau einen Träger oder auch mehrere Träger aufweisen, die jeweils so aufgebaut sind, wie es in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, und auf die opto elektronische Bauelemente sowie eine erste und eine zweite Kon- verterschicht aufgebracht sind.

Die Ausgestaltung des Trägers fördert die Totalreflexion (eng lisch: total internal reflexion, TIR) des von den optoelektro nischen Bauelementen emittierten Lichts an einer oder beiden Seitenflächen des Trägers, so dass möglichst wenig Licht durch die Seitenfläche (n) austritt. Dies erhöht die Farbhomogenität des von der Leuchtfadenvorrichtung abgestrahlten Lichts und er möglicht es, den Träger aus einem kostengünstigen Material zu fertigen, wodurch die Herstellungskosten der Leuchtfadenvor- richtung reduziert werden.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die Außenseite der mindestens einen der zwei Seitenflächen an der mindestens einen Stelle teilweise oder vollständig freiliegend. Insbesondere können die Außenseiten beider Seitenflächen an der mindestens einen Stelle oder auch über einen weiteren Bereich freiliegend sein. Freiliegend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die jewei lige Außenseite nicht von einem Material, insbesondere nicht von einer der Konverterschichten oder einem anderen Konverter- material, bedeckt ist. Folglich ist die Außenseite in direktem Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre. Die Umgebungsatmosphäre kann Luft sein, kann aber auch anders zusammengesetzt sein, beispielsweise in dem Fall, in dem die Leuchtfadenvorrichtung in eine Beleuchtungsvorrichtung integriert ist, in welcher die Leuchtfadenvorrichtung sich in einer anderen Umgebungsat mosphäre als Luft, beispielsweise einer Heliumumgebung, befin det .

Ein Vorteil einer freiliegenden Außenseite von einer oder bei- den Seitenflächen besteht darin, dass von den optoelektroni schen Bauelementen während des Betriebs der Leuchtfadenvor richtung erzeugte Wärme besser an die Umgebung abgeführt wer den kann, da der Träger aus einem Material, z. B. Glas, gefer tigt sein kann, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Konverterschichten aufweist. Folglich kann die Leuchtfadenvor richtung über eine oder beide Seitenflächen des Trägers ge kühlt werden.

Die mindestens eine der zwei Seitenflächen kann an der mindes- tens einen Stelle einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche in einem Bereich von 120° bis 150° einschließen. Dieser Win kelbereich ist besonders vorteilhaft für die Totalreflexion an der Innenseite der mindestens einen der zwei Seitenflächen, so dass möglichst wenig Licht, das zuvor nicht zumindest eine der Konverterschichten durchlaufen hat, aus der Leuchtfadenvor richtung austritt.

Der Träger kann an der mindestens einen Stelle derart ausge staltet sein, dass nicht nur eine, sondern beide Seitenflächen jeweils einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° einschließen. Dieser Winkel kann für beide Seitenflä chen insbesondere in einem Bereich von 120° bis 150° liegen. Weiterhin können die jeweiligen Winkel der beiden Seitenflä chen gleich groß oder unterschiedlich groß sein.

Aufgrund der oben beschriebenen Ausgestaltung des Trägers ist die Breite der zweiten Hauptoberfläche des Trägers an der min destens einen Stelle üblicherweise größer als die Breite der ersten Hauptoberfläche, auf welche die optoelektronischen Bau- elemente montiert sind. Der Träger kann an der mindestens ei nen Stelle im Querschnitt insbesondere trapezförmig sein. In diesem Fall verlaufen die Querschnittsstrecken der beiden Hauptoberflächen parallel zueinander. Weiterhin kann das von dem Träger im Querschnitt aufgespannte Trapez gleichschenklig sein, was bedeutet, dass die Querschnittsstrecken der beiden Seitenflächen gleich lang sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die erste Konverterschicht die erste Hauptoberfläche des Trägers an der mindestens einen Stelle und gegebenenfalls ein an der mindestens einen Stelle befindliches optoelektronisches Bauelement vollständig be deckt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die zweite Konver terschicht die zweite Hauptoberfläche des Trägers an der min destens einen Stelle vollständig bedecken. Durch diese Ausge- staltung wird verhindert, dass das von den optoelektronischen Bauelementen emittierte Licht aus der Leuchtfadenvorrichtung austritt, ohne zuvor zumindest eine der Konverterschichten durchquert zu haben. Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung des Trägers kann eine Totalreflexion an der Innenseite der mindestens einen Seiten fläche auch dann erzeugt werden, wenn der Träger aus einem Ma terial gefertigt ist, das einen vergleichsweise niedrigen Bre chungsindex aufweist. Beispielsweise kann der Träger aus einem transparenten Material mit einem Brechungsindex kleiner als 1,7 gefertigt sein. Dies ermöglicht es, anstelle von Materia lien mit einem hohen Brechungsindex, wie z. B. Saphir oder ei ner Al2C>3-Keramik, vergleichsweise günstige Materialien zu verwenden .

Der Träger kann insbesondere aus Glas gefertigt sein, welches einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 haben kann. Weiterhin kann der Träger aus einem geeigneten transparenten Kunststoff mit einem Brechungsindex kleiner als 1,7 gefertigt sein, z. B. aus Polycarbonat. Bei der Auswahl des Materials für den Träger ist zu beachten, dass das Material idealerweise über eine hohe thermische Leitfähigkeit verfügen sollte, um für eine ausrei chende Kühlung der Leuchtfadenvorrichtung zu sorgen.

Die optoelektronischen Bauelemente können dazu ausgebildet sein, blaues Licht zu erzeugen. Blaues Licht hat eine Wellen länge ungefähr im Bereich von 450 nm bis 490 nm.

Insbesondere für blaues Licht kann Phosphor als Konverter ein gesetzt werden, um aus dem blauen Licht weißes Licht zu erzeu gen. Die erste Konverterschicht und/oder die zweite Konverter schicht können daher Phosphor aufweisen. Insbesondere in Form von Partikeln kann Phosphor in eine Matrix, beispielsweise eine Silikonmatrix, eingebettet sein.

Eine Beleuchtungsvorrichtung kann eine oder mehrere der

Leuchtfadenvorrichtungen, wie sie in der vorliegenden Anmel dung beschrieben sind, enthalten. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eingesetzt werden zur Beleuchtung von Gebäuden, Räumen, insbesondere Wohn- und/oder Arbeitsräumen, Außenbereichen, Fahrzeugen, Geräten oder sonstigen geeigneten Gegenständen o- der Räumlichkeiten.

Insbesondere kann die Leuchtfadenvorrichtung in Beleuchtungs vorrichtungen eingesetzt werden, welche die äußere Form einer herkömmlichen Glühlampe, auch Glühfadenlampe, Glühlicht oder Glühbirne genannt, aufweisen, wobei das Licht nicht von einer Glühwendel, sondern von einer oder mehreren der Leuchtfaden vorrichtungen erzeugt wird.

Weiterhin können eine oder mehrere Leuchtfadenvorrichtungen in eine Kennzeichenbeleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge in tegriert sein. Eine Kennzeichenbeleuchtungsvorrichtung dient insbesondere dem Zweck, die Ablesbarkeit eines Kraftfahrzeug kennzeichens bei Dunkelheit zu gewährleisten. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwa gen, einen Bus, ein Motorrad oder ein sonstiges Kraftfahrzeug handeln .

Ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtfadenvorrichtung um fasst das Bereitstellen eines Trägers, der sich in einer Längsrichtung erstreckt und der eine erste Hauptoberfläche, eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche und zwei die beiden Hauptoberflächen miteinan der verbindende Seitenflächen aufweist. Der Träger ist an min destens einer Stelle entlang der Längsrichtung derart ausge staltet, dass mindestens eine der zwei Seitenflächen einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche von mehr als 90° ein schließt. Weiterhin umfasst das Verfahren das Anordnen von optoelektronischen Bauelementen auf der ersten Hauptoberfläche des Trägers, das Aufbringen einer ersten Konverterschicht auf der ersten Hauptoberfläche des Trägers und den optoelektroni schen Bauelementen und das Aufbringen einer zweiten Konverter schicht auf der zweiten Hauptoberfläche des Trägers.

Das Verfahren zur Herstellung einer Leuchtfadenvorrichtung kann die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Leuchtfadenvorrich tung aufweisen. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch: Fig. 1A eine Darstellung eines nicht erfindungsge mäßen Ausführungsbeispiels einer Leuchtfa denvorrichtung;

Fig. 1B eine Darstellung der Farbhomogenität der in Fig. 1A dargestellten Leuchtfadenvor richtung;

Fig. 2A eine Darstellung eines weiteren nicht er findungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer LeuchtfadenVorrichtung;

Fig. 2B eine Darstellung der Farbhomogenität der in Fig. 2A dargestellten Leuchtfadenvor richtung;

Fig. 3A eine Darstellung eines erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiels einer Leuchtfadenvor richtung in einem Querschnitt entlang der Erstreckung der Leuchtfadenvorrichtung in einer Längsrichtung;

Fig. 3B eine Darstellung der Leuchtfadenvorrich tung aus Fig. 3A in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung;

Fig. 3C eine Darstellung der Farbhomogenität der in Fig. 3A und 3B dargestellten Leuchtfa denvorrichtung; und Fig. 4 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung einer Leuchtfadenvorrichtung. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die bei gefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Be schreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifi sche Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert wer den können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschauli chung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und struktu relle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungs beispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Be schreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzu- fassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist .

Fig. 1A zeigt schematisch eine Leuchtfadenvorrichtung 10 in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der Leuchtfa denvorrichtung 10.

Die Leuchtfadenvorrichtung 10 enthält einen Träger 11 und meh rere LED-Halbleiterchips 12, die auf der Oberseite des Trägers 11 angeordnet sind. In Fig. 1A ist einer der LED-Halbleiter- chips 12 dargestellt. Auf die Ober- und Unterseite des Trägers 11 sind ferner eine erste Konverterschicht 13 bzw. eine zweite Konverterschicht 14 aufgebracht. Der Träger 11 ist aus Glas mit einem Brechungsindex von 1,5 gefertigt und weist einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Die LED-Halbleiterchip 12 erzeugen blaues Licht. Idealerweise sollte das von den LED-Halbleiterchips 12 erzeugte blaue Licht zumindest eine der Konverterschichten 13, 14 durchlaufen, damit das blaue Licht in weißes Licht umgewandelt werden kann.

Jedoch kann der Fall auftreten, dass von den LED-Halbleiterchips 12 emittiertes Licht seitlich direkt aus dem Träger 11 austritt, ohne eine der Konverterschichten 13, 14 durchlaufen zu haben bzw. mit nur einer sehr kurzen Wegstrecke durch die Konverter schicht 13. Der Brechungsindexunterschied von Glas (n = 1,5) zu Luft (n = 1) reicht in diesem Fall nicht aus, um das direkte blaue Licht an der Grenzfläche von Glas und Luft zu reflektie- ren . Beispielhaft ist ein derartiger Lichtstrahl 16, der an der Grenzfläche von Glas und Luft keine Totalreflexion erfährt, in Fig. 1A dargestellt.

In Fig. 1B ist die Farbe des von der Leuchtfadenvorrichtung 10 emittierten Lichts in der Einheit CIE-x gegen einen Winkel auf getragen, der eine radiale Position um den in Fig. 1A gezeigten Querschnitt der Leuchtfadenvorrichtung 10 angibt. Fig. 1B lässt sich entnehmen, dass es zwei Bereiche 17, 18 gibt, in denen die Farbhomogenität gering ist, da in diesen Bereichen das von den LED-Halbleiterchips 12 generierte Licht direkt durch die Sei tenflächen des Trägers 11 austritt und das Lichtspektrum in diesen Bereichen folglich einen sehr hohen Anteil blauen Lichts enthält . Fig. 2A zeigt schematisch eine Leuchtfadenvorrichtung 19 in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der Leuchtfa denvorrichtung 19. Die Leuchtfadenvorrichtung 19 ist in weiten Teilen identisch mit der in Fig. 1A dargestellten Leuchtfaden vorrichtung 10. Der einzige Unterschied besteht darin, dass in der Leuchtfadenvorrichtung 19 der Träger 11 nicht aus Glas, sondern einem Material mit einem höheren Brechungsindex, bei spielsweise einem Brechungsindex von 1,75, gefertigt ist. Ein derartiger Brechungsindex kann mit einer Al2C>3-Keramik oder Saphir erzielt werden.

Der höhere Brechungsindexunterschied an der Grenzfläche zwi schen dem Träger 11 und der die Leuchtfadenvorrichtung 19 um gebenden Luft gewährleistet eine an der Grenzfläche stattfin dende Totalreflexion. Beispielhaft ist dies anhand des Licht- Strahls 16 gezeigt.

Folglich verlässt nur ein geringer Anteil blauen Lichts die Leuchtfadenvorrichtung 19. Dies erhöht die Farbhomogenität des von der Leuchtfadenvorrichtung 19 emittierten Lichts, wie sich Fig. 2B entnehmen lässt.

Fig. 3A zeigt schematisch eine Leuchtfadenvorrichtung 20 als ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Die Leuchtfadenvor richtung 20 weist einen Träger 21, mehrere optoelektronische Bauelemente in Form von LED-Halbleiterchips 22, eine erste

Konverterschicht 23 und eine zweite Konverterschicht 24 auf.

Der Träger 21 erstreckt sich in eine in Fig. 3A eingezeichnete Längsrichtung 25. Die LED-Halbleiterchips 22 sind auf den Trä- ger 21 mit einem Abstand in der Längsrichtung 25 zwischen be nachbarten LED-Halbleiterchips 22 montiert. Der Abstand zwi schen jeweils benachbarten LED-Halbleiterchips 22 kann bei spielsweise gleich groß sein. In Fig. 3B ist der Querschnitt der Leuchtfadenvorrichtung 20 an einer in Fig. 3A gezeigten Stelle 26 entlang der Längsrich tung 25 dargestellt. Der in Fig. 3B dargestellte Querschnitt erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung 25. Der Träger 21 weist eine erste Hauptoberfläche 31, eine der ersten Hauptoberfläche 31 gegenüberliegende zweite Hauptober fläche 32 und zwei die beiden Hauptoberflächen 31, 32 mitei nander verbindende Seitenflächen 33, 34 auf. Die LED-Halb- leiterchips 22 sind auf die erste Hauptoberfläche 31 des Trä gers 21 montiert.

Der Träger 21 ist aus Glas oder einem anderen transparenten Material gefertigt, das beispielsweise einen Brechungsindex kleiner als 1,7 aufweist.

Die LED-Halbleiterchips 22 emittieren blaues Licht. Die erste und zweite Konverterschicht 23, 24 enthalten Phosphorpartikel als Konversionsstoff in einer Silikonmatrix.

Die erste Konverterschicht 23 ist auf die erste Hauptoberflä che 31 des Trägers 21 aufgebracht und bedeckt die erste Haupt oberfläche 31 sowie die Halbleiterchips 22. An der Stelle 26 und auch an weiteren Stellen entlang der Längsrichtung 25 be deckt die erste Konverterschicht 23 die erste Hauptoberfläche 31 des Trägers 21 vollständig, d. h., die erste Konverter schicht 23 reicht von einer Außenkante der ersten Hauptober fläche 31 bis zu der gegenüberliegenden Außenkante der ersten Hauptoberfläche 31. An die Außenkanten der ersten Hauptober fläche 31 stoßen die Seitenflächen 33 bzw. 34.

Die zweite Konverterschicht 24 ist auf die zweite Hauptober fläche 32 des Trägers 21 aufgebracht und bedeckt die zweite Hauptoberfläche 32. An der Stelle 26 und auch an weiteren Stellen entlang der Längsrichtung 25 bedeckt die zweite Kon verterschicht 24 die zweite Hauptoberfläche 32 des Trägers 21 vollständig, d. h., die zweite Konverterschicht 24 reicht von einer Außenkante der zweiten Hauptoberfläche 32 bis zu der ge genüberliegenden Außenkante der zweiten Hauptoberfläche 32. An die Außenkanten der zweiten Hauptoberfläche 32 stoßen die Sei tenflächen 33 bzw. 34.

Die erste und die zweite Konverterschicht 23, 24 haben im Querschnitt jeweils die Form eines Kreissegments, sie können aber auch andere Formen annehmen.

Die beiden Seitenflächen 33, 34 des Trägers sind freiliegend und nicht mit Konvertermaterial bedeckt.

Wie sich Fig. 3B entnehmen lässt, ist der Querschnitt des Trä gers 21 an der Stelle 26 senkrecht zur Längsrichtung 25 trapez förmig ausgebildet. Die beiden Hauptoberflächen 31, 32 verlau fen parallel zueinander, wobei die zweite Hauptoberfläche 32 breiter als die erste Hauptoberfläche 31 ist.

Die Seitenfläche 33 schließt einen Winkel o<i mit der ersten Hauptoberfläche 31 ein. Die Seitenfläche 34 schließt einen Win kel ot2 mit der ersten Hauptoberfläche 31 ein. Die Winkel o<i und ot2 werden jeweils von der Innenseite der ersten Hauptoberfläche 31 bis zu der Innenseite der jeweiligen Seitenfläche 33 bzw. 34 gemessen. Beide Winkel o<i und ot2 sind jeweils größer als 90°, was bedeutet, dass die Seitenflächen 33 und 34 nicht wie in Fig. 1A und 2A senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 31 orientiert sind, sondern eine Schräge aufweisen.

Insbesondere liegen die Winkel o<i und co jeweils in einem Bereich von 120° bis 150°. Weiterhin sind die Winkel o<i und co in dem in Fig. 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel gleich groß. Es ist auch möglich, die beiden Winkel o<i und co unterschiedlich groß auszugestalten.

Der Träger 21 kann an weiteren Stellen entlang der Längsrich tung 25 wie oben beschrieben und in Fig. 3B schematisch darge- stellt ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Träger 21 über einen zusammenhängenden Bereich die beschriebene Ausgestaltung aufweisen .

Die in Fig. 3B gezeigte Ausgestaltung des Trägers 21 ist inso- fern vorteilhaft, als dass Licht, das von dem LED-Halbleiterchip 22 direkt in Richtung einer der Seitenflächen 33, 34 abgestrahlt wird, auf die jeweilige Seitenfläche 33, 34 unter einem für eine Totalreflexion günstigen Winkel fällt. Eine Totalreflexion kann an der Grenzfläche zwischen dem Träger 21 und der Umgebungsatmosphäre dann stattfinden, wenn der Ein fallswinkel einen bestimmten Wert, den sogenannten Grenzwinkel der Totalreflexion, überschreitet. Der Einfallswinkel wird ge gen die Flächennormale gemessen. Bei einer Glas/Luft-Grenzflä- che beträgt der Grenzwinkel der Totalreflexion ca. 42°.

In Fig. 3B ist beispielhaft ein Lichtstrahl 35 dargestellt, der von dem LED-Halbleiterchip 22 direkt zur Seitenfläche 34 des Trägers 21 verläuft und auf die Seitenfläche 34 unter einem Einfallswinkel ß trifft, der größer als 42° ist. An der Seiten fläche 34 findet demnach eine Totalreflexion statt, so dass der Lichtstrahl 35 von der Innenseite der Seitenfläche 34 in Rich tung der zweiten Konverterschicht 24 reflektiert wird. Die an den Innenseiten der Seitenflächen 33, 34 stattfindende

Totalreflexion bewirkt, dass nur wenig blaues Licht durch die Seitenflächen 33, 34 des Trägers 21 austritt. Wie sich Fig. 3C entnehmen lässt, wird dadurch die Farbhomogenität des von der Leuchtfadenvorrichtung 20 emittierten Lichts deutlich erhöht, obwohl der Träger 21 aus Glas oder einem anderen Material mit einem vergleichsweise niedrigen Brechungsindex hergestellt wurde .

Glas ist kostengünstiger als eine Keramik oder Saphir mit einem höheren Brechungsindex herstellbar. Außerdem kann Glas leichter bearbeitet werden, da es nicht so hart ist wie Saphir und ein Glaspanel einfacher in Einzelsubstrate trennbar ist.

Die Leuchtfadenvorrichtung 20 kann insbesondere in Beleuch- tungsvorrichtungen oder Kennzeichenbeleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.

Der Grenzwinkel a_min für die Winkel cg und cg, ab dem eine To talreflexion stattfindet, hängt vom Brechungsindex ni des Trä- germaterials ab. Für den Fall, dass das umgebende Medium einen Brechungsindex von n2 = 1,0, wie z. B. Luft, hat, ergeben sich folgende Grenzwinkel ß_min und a_min für den Winkel ß bzw. die Winkel cg und cg: ni ßmin Oimin

1.1 65 155

1.2 56 146

1.3 50 140

1.4 46 136

1.5 42 132

1.6 39 129

1.7 36 126

1.8 34 124

1.9 32 122

2,0 30 120

In Fig. 4 ist schematisch ein Verfahren 40 zur Herstellung der in Fig. 3A und 3B dargestellten Leuchtfadenvorrichtung 20 dar gestellt . In einem Schritt 41 wird Träger 21 hergestellt. Der Träger 21 kann beispielsweise aus einem größeren Glaspanel geschnitten werden oder der Träger 21 kann formgepresst werden. Die Sei tenflächen 33, 34 des Trägers 21 weisen vorzugsweise eine ge ringe Rauigkeit auf, um eine Totalreflexion zu ermöglichen. Beispielsweise weist der Träger 21 eine Länge von ca. 30 mm bis ca. 45 mm auf. Die Breite und Dicke des Trägers 21 können beispielsweise ca. 2 mm bzw. ca. 0,9 mm betragen. Der Träger 21 kann außerdem an seinen Enden mit Endkontakten aus Edel- stahl versehen werden.

In einem Schritt 42 werden die LED-Halbleiterchips 22 auf die erste Hauptoberfläche 31 des Trägers 21 montiert. In einem Schritt 43 werden die LED-Halbleiterchips 22 mit Bonddrähten untereinander sowie mit den Endkontakten

elektrisch verbunden.

In einem Schritt 44 werden die erste und die zweite Konverter- Schicht 23, 24 auf den Träger 21 aufgebracht.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 LeuchtfadenVorrichtung

11 Träger

12 LED-Halbleiterchip

13 erste Konverterschicht

14 zweite Konverterschicht 16 Lichtstrahl

17 Bereich

18 Bereich

19 Leuchtfaden_Vorrichtung

20 Leuchtfaden_Vorrichtung 21 Träger

22 LED-Halbleiterchip 23 erste Konverterschicht

24 zweite Konverterschicht

25 Längsrichtung

26 Stelle

31 erste Hauptoberfläche 32 zweite Hauptoberfläche

33 Seitenfläche

34 Seitenfläche

35 Lichtstrahl

40 Verfahren

41 Schritt

42 Schritt

43 Schritt

44 Schritt

Claims

ANSPRÜCHE

1. Leuchtfadenvorrichtung (20) mit

einem Träger (21), der sich in einer Längsrichtung

(25) erstreckt und der eine erste Hauptoberfläche (31), eine der ersten Hauptoberfläche (31) gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche (32) und zwei die beiden Haupt oberflächen (31, 32) miteinander verbindende Seitenflä chen (33, 34) aufweist,

optoelektronischen Bauelementen (22), die auf der ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (21) angeordnet sind,

einer ersten Konverterschicht (23), die auf der ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (21) angeordnet ist und die optoelektronischen Bauelemente (22) bedeckt, und einer zweiten Konverterschicht (24), die auf der zwei ten Hauptoberfläche (32) des Trägers (21) angeordnet ist, wobei der Träger (21) an mindestens einer Stelle (26) entlang der Längsrichtung (25) derart ausgestaltet ist, dass mindestens eine der zwei Seitenflächen (33, 34) ei nen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche (31) von mehr als 90° einschließt, und

wobei der Träger (21) an der mindestens einen Stelle

(26) im Querschnitt trapezförmig ist.

2. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei eine Außenseite der mindestens einen der zwei Seitenflächen (33, 34) an der mindestens einen Stelle (26) zumindest teilweise freiliegend ist.

3. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, wo bei die mindestens eine der zwei Seitenflächen (33, 34) an der mindestens einen Stelle (26) einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche (31) in einem Bereich von 120° bis 150° einschließt.

4. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei der Träger (21) an der mindestens einen Stelle (26) derart ausgestaltet ist, dass beide Seitenflächen (33, 34) jeweils einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche (31) von mehr als 90° einschlie ßen .

5. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die erste Konverterschicht (23) die erste Hauptoberfläche (31) des Trägers (21) an der mindestens einen Stelle (26) vollständig bedeckt und/o der die zweite Konverterschicht (24) die zweite Haupt oberfläche (32) des Trägers (21) an der mindestens ei nen Stelle (26) vollständig bedeckt.

6. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei der Träger (21) aus einem Material mit einem Brechungsindex kleiner als 1,7 gefertigt ist. 7. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei der Träger (21) aus Glas oder ei nem Kunststoff gefertigt ist.

Leuchtfadenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die optoelektronischen Bauelemente (22) dazu ausgebildet sind, blaues Licht zu erzeugen.

9. Leuchtfadenvorrichtung (20) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die erste Konverterschicht (23) und/oder die zweite Konverterschicht (24) Phosphor auf weist .

10. Beleuchtungsvorrichtung mit einer oder mehreren Leucht fadenvorrichtungen (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche .

11. Kennzeichenbeleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahr zeug mit einer oder mehreren Leuchtfadenvorrichtungen (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 12. Verfahren (40) zur Herstellung einer Leuchtfadenvor

richtung (20), mit folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Trägers (21), der sich in einer Längsrichtung (25) erstreckt und der eine erste Haupt oberfläche (31), eine der ersten Hauptoberfläche (31) gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche (32) und zwei die beiden Hauptoberflächen (31, 32) miteinander ver bindende Seitenflächen (33, 34) aufweist, wobei der Träger (21) an mindestens einer Stelle (26) entlang der Längsrichtung (25) derart ausgestaltet ist, dass min- destens eine der zwei Seitenflächen (33, 34) einen Win kel mit der ersten Hauptoberfläche (31) von mehr als 90° einschließt, und wobei der Träger (21) an der min destens einen Stelle (26) im Querschnitt trapezförmig ist,

Anordnen von optoelektronischen Bauelementen (22) auf der ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (21),

Aufbringen einer ersten Konverterschicht (23) auf der ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (21) und den optoelektronischen Bauelementen (22), und

Aufbringen einer zweiten Konverterschicht (24) auf der zweiten Hauptoberfläche (32) des Trägers (21) .

13. Verfahren (40) nach Anspruch 12, wobei eine Außenseite der mindestens einen der zwei Seitenflächen (33, 34) an der mindestens einen Stelle (26) zumindest teilweise freiliegend bleibt.

14. Verfahren (40) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die min destens eine der zwei Seitenflächen (33, 34) an der mindestens einen Stelle (26) einen Winkel mit der ers ten Hauptoberfläche (31) in einem Bereich von 120° bis 150° einschließt.