WO2014026976A1 - Led-modul und verfahren zum herstellen eines led-moduls - Google Patents

Led-modul und verfahren zum herstellen eines led-moduls Download PDF

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WO2014026976A1
WO2014026976A1 PCT/EP2013/066893 EP2013066893W WO2014026976A1 WO 2014026976 A1 WO2014026976 A1 WO 2014026976A1 EP 2013066893 W EP2013066893 W EP 2013066893W WO 2014026976 A1 WO2014026976 A1 WO 2014026976A1
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WO
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led module
plastically deformable
board
band
shaped
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/066893
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Donauer
Franco Zanon
Alberto ZANOTTO
Matteo CALDON
Original Assignee
Osram Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F21S4/22—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports flexible or deformable, e.g. into a curved shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED module with a plurality of LEDs comprising a band-shaped support member comprising at least one band-shaped board element, with which the plurality of LEDs is coupled, wherein the support member is formed flexible. It also relates to a method for producing such an LED module.
  • OSRAM LinearLight Flex Protect or OSRAM LinearLight Flex. While the OSRAM LinearLight Flex is a "bare" printed circuit board with LEDs, the OSRAM LinearLight Flex Protect encapsulates the LED module to provide moisture protection.
  • OSRAM LinearLight Flex is a "bare" printed circuit board with LEDs
  • OSRAM LinearLight Flex Protect encapsulates the LED module to provide moisture protection.
  • a generic LED module allows easy installation at almost The life span is at least five times longer than that of the neon tube and the assembly is also in the smallest Environments possible. Shadow-free illumination is also ensured.
  • the bendable element itself is not bright, but serves only as a mechanical support for a sitting at the end of the gooseneck bulbs, such as an LED module or a discharge lamp.
  • the object of the present invention is to develop a generic LED module or a generic method such that further applications are opened. This object is achieved by an LED module having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 16.
  • modules are to be considered as plastically deformable, whose degree of plastic deformability, without impairing the function, permits bends of more than 90 °, preferably more than 150 ° in at least one direction, the bending radius being less than 100 times, preferably less than 100 times, more preferably less than 10 times the thickness of the elastic element and / or the LED module, but in particular less than 5 cm, particularly preferably less than 1 cm.
  • these bends more than 1 time, in particular more than 5 times possible.
  • the LED module should be bendable and dimensionally stable, that is, not recover after bending by itself. In this way, for example, a particularly simple and customer-friendly installation can be achieved.
  • An LED module according to the invention also opens up the possibility for a user to design free shapes himself by bending the LED module into the appropriate shape and the LED module maintaining this plastic deformation accordingly.
  • the LED module shines in the present case not only at the end to which the light source is attached, but over its entire length. In this way, luminaires can be designed by users themselves, with the additional advantage that the user can deform the module several times and thus make one and the same LED module accessible for other purposes. This reusability results in high cost savings for the user.
  • the present invention further solves the problem encountered in prior art LED modules known in the art which are provided with a self-adhesive backing. Due to the flexibility of LED modules known in the art where the protective material is silicone or polyurethane, these LED modules tend to come off particularly in those applications where tight angles or special tight shapes occur. In this respect, the known LED modules require a
  • Attachment structure which limits the range of potential applications.
  • an inventive LED module Due to the fact that the band-shaped support element is plastically deformable, the adhesive strength is significantly improved when providing an adhesive strip on the back side. Furthermore, a problem is eliminated, which has occurred in known from the prior art LED modules in the case of insufficient peel strength: By local detachments there were mechanical stresses in the LED module, whereby the life of the LED modules was significantly reduced. According to the invention, this goal is achieved in that the band-shaped support member is formed plastically deformable.
  • the band-shaped support member is formed plastically deformable such that it is bendable, in particular reversibly bendable, and holds the bent state independently.
  • the board element is designed such that it gives the support element the plastic deformability. Since that
  • Board element is present anyway, it can be modified in the sense of the present invention to give the LED module the desired plastic deformability.
  • the board element has a length, a width and a height, wherein the height is dimensioned such that the board element gives the plastic element the plastic deformability.
  • the height is between 100 ym and 500 ym.
  • the support element comprises a receiving element, in particular a U- or O-shaped receiving element, for the board element, wherein the support element further comprises at least one plastically deformable element.
  • at least one plastically deformable element can be arranged on the outside of the receiving element.
  • the at least one plastically deformable element is particularly preferably flat.
  • the receiving element on two side legs and a middle leg, wherein at least one plastically deformable element is arranged on the middle leg.
  • at least one plastically deformable element can be arranged within the receiving element.
  • Particularly preferred is at least one plastically deformable Element wire-shaped, in particular with a round cross-section or as a flexible sheet or gooseneck.
  • the receiving element may be filled with a transparent material, in particular silicone or PVC or polyurethane.
  • a transparent material in particular silicone or PVC or polyurethane.
  • the at least one plastically deformable element and / or the board element may comprise copper or aluminum.
  • the at least one plastically deformable element has a coefficient of elasticity of 50 to 150 kN / mm 2 at 20 ° C, in particular from 50 to 130 kN / mm 2 at 20 ° C, on. This ensures that, with a suitably selected yield strength, a not too great force is required for deformation of the element, whereby the shape once achieved by plastic deformation is nevertheless retained and does not deform again, for example due to the inherent weight of the module.
  • the yield strength of the material of the plastically deformable element is preferably chosen so that a deformation of the LED module by hand is still possible.
  • the elongation at fracture of the material of the plastically deformable element as well as the maximum stress of the material are to be chosen depending on the geometry of the element and the LED module such that they be exceeded in any area of the material volume at a normal deformation. In this way, a permanent plastic deformability is provided, without causing breakage or damage to the plastically deformable element.
  • the LED module usually has at least a first and a second voltage connection for the supply.
  • the at least one plastically deformable element is thus coupled to the first and the second voltage connection, so that the LED module can also be used for the transmission of power. This is particularly advantageous for long LED modules. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the board element and at least one plastically deformable element are extruded together to produce the band-shaped support element.
  • a protective material in particular a so-called IP material (Ingress Protection)
  • IP material IP material
  • the protective material is preferably transparent.
  • a plastically deformable element is first coupled to a receiving element for producing the band-shaped carrier element, the coupling in particular comprising gluing.
  • the board element with the receiving element also in particular by gluing coupled.
  • a protective material in particular transparent silicone, is applied at least to the board element, in particular by casting.
  • Receiving element are provided. Then, the board element is then coupled to the receiving element, in particular by gluing. Subsequently, a protective material, in particular transparent silicone, is applied again, at least to the board element, in particular by casting.
  • a protective material in particular transparent silicone
  • Fig. 1 in a schematic representation a first
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second
  • Embodiment of an LED module according to the invention shows a schematic illustration of a first example of an application of an LED module according to the invention
  • Fig. 4 is a schematic representation of a second
  • FIG. 5 is a schematic representation of a view from below (FIG. 5a) and from above (FIG. 5b) of an embodiment of an LED module according to the invention
  • FIG. 6 shows two schematic representations for illustrating the production of an LED module according to a first exemplary embodiment of a method according to the invention for producing an LED module by extrusion
  • FIG. 7 is a schematic representation of production steps of a second embodiment of a method according to the invention.
  • Fig. 8 shows two further application examples of an LED module according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an LED module 10 according to the invention in cross-sectional view.
  • This comprises a band-shaped, that is elongate, board element 12, on which a plurality of LEDs 14 are arranged.
  • This may be, for example, a populated printed circuit board (assembled PCB - Printed Circuit Board).
  • a U-shaped receiving element which consists in particular of silicone or plastic, is denoted by 16 and serves to receive the assembled printed circuit board 12.
  • the U-shaped receiving element 16 is provided with a transparent material 18, which is for example silicone or PVC or Polyurethane can act poured out.
  • a plastically deformable element 20 is mounted, which consists in particular of aluminum or copper.
  • the combination of the elements by the reference numerals 12, 16, 18, 20 referred to as a support member 22. That is, it can be provided that the support element 22 is fitted later only with the LEDs 14, in particular in embodiments in which there is no casting with a material 18.
  • the stiffness of a module 10 that is, the resistance of the module to deformation by a force or a torque, depends on the materials used, in particular their coefficient of elasticity and yield strength, as well as the processing as well as the geometry of the module 10. While a known flexible LED module based on its molding materials used a low
  • Materials with a higher coefficient of elasticity such as aluminum (70 kN / mm 2 at 20 ° C) or copper (100 to 130 kN / mm 2 at 20 ° C) are more resistant to deformation.
  • plastic deformation or plasticity describe the ability of solid materials to permanently deform under the action of force and to maintain this shape after exposure. For example, a thin metal wire is bendable in all directions and has a high plasticity.
  • the plastically deformable element 20 can be glued to the U-shaped receiving element 16.
  • the plastically deformable element 20 can also be designed as a gooseneck, which supports the U-shaped receiving element 16 from the rear.
  • an adhesive tape may be attached to facilitate the assembly of an LED module 10 according to the invention.
  • the length of an LED module 10 according to the invention can be in particular up to 100 m.
  • the height of the board element of Fig. 1 is usually 18 to 75 ym.
  • the plastically deformable element 20 is designed as a round metal wire, which is arranged within the U-shaped receiving element 16 and cast into the U-shaped receiving element 16 by means of the transparent material 18 is.
  • the plastically deformable element 20 may also be designed differently, for example, flat or rectangular.
  • the plastically deformable element 20 may be formed for example by a thick strand or a gooseneck.
  • the plastic deformability is achieved in that the board element 12 is made thicker than usual.
  • the height in this embodiment is preferably between 100 ym and 500 ym.
  • An adhesive tape may be arranged on the rear side of the U-shaped receiving element 16 in order to facilitate the assembly of an LED module 10 according to the invention.
  • the plastically deformable elements 20 used in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 can be used to increase the carrying capacity or for further electrical contacting and wiring.
  • the plastically deformable element 20 can be used as a return conductor when the LEDs 14 of the LED module 10 are connected in series, for example.
  • a corresponding insulation is to be provided for this purpose.
  • the plastically deformable elements 20 also serve by their thermal conductivity for cooling the corresponding LED module 10th FIGS. 3 and 4 show possible applications of an LED module 10 according to the invention.
  • Typical applications of an LED module 10 according to the invention are, for example, self-supporting and at the same time self-luminous structures, for example floor or table lamps, whereby in particular a new type of luminaire in freeform geometries is simpler, more cost-effective and with smaller space can be designed.
  • FIG. 4 shows by way of example a coiled helix which has been formed from an LED module 10 according to the invention.
  • This product is self-supporting and can, for example, be placed on the ground as a light or suspended from a ceiling.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of an embodiment of an LED module 10 according to the invention, in which three semi-rigid metal wires 20 are coupled to the board element 12, by pouring into a transparent material 18.
  • the metal wires 20 are arranged on the back of the board element 12 so that the optical properties are not affected.
  • Fig. 6 shows two schematic sketches to illustrate an embodiment of a manufacturing method according to the invention.
  • the board element 12 is arranged thereon with LEDs 14 together with the metal wires 20 in a protective material 18 and extruded at the same time.
  • the protective material 18 is preferably transparent.
  • plastically deformable elements in particular metal wires 20, inside or outside of an egg ⁇ shaped receiving element 16, which preferably consists of silicone, glued. Subsequently, the board element is glued to the U-shaped receiving member 16 and finally potted the surface with a protective material.
  • Fig. 7 is already equipped with plastically deformable elements 20, in particular metal wires
  • Receiving element 16 is provided, in which plastically deformable elements 20, in particular metal wires, are arranged. In this case, this basic structure is already plastically deformable.
  • the board element 12 comprising the LEDs 14 is glued to the receiving element 16, see Fig. 7b, and finally the surface with protective material 18 shed, see Fig. 7c.
  • the protective material 18 is again preferably transparent.
  • An inventive LED module may further be provided on its back with an adhesive strip to facilitate the assembly of an LED module 10 according to the invention.
  • FIGS. 8 a and 8 b show two further applications of an LED module 10 according to the invention.
  • the LED module 10 has mechanical, electrical and thermal improvements as a result of the measures according to the invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul (10) mit einem bandförmigen Tragelement (22), das mindestens ein bandförmiges Platinenelement (12) umfasst, mit dem eine Vielzahl von LEDs (14) gekoppelt ist, wobei das Tragelement (22) biegsam ausgebildet ist und das bandförmige Tragelement (22) weiterhin plastisch verformbar ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines derartigen LED-Moduls (10).

Description

Beschreibung
LED-Modul und Verfahren zum Herstellen eines LED-Moduls
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul mit einer Vielzahl von LEDs umfassend ein bandförmiges Tragelement, das mindestens ein bandförmiges Platinenelement umfasst, mit dem die Vielzahl von LEDs gekoppelt ist, wobei das Tragelement biegsam ausgebildet ist. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen LED-Moduls.
Stand der Technik
Gattungsgemäße LED-Module sind beispielsweise unter der Bezeichnung OSRAM LinearLight Flex Protect beziehungsweise OSRAM LinearLight Flex bekannt. Während es sich beim OSRAM LinearLight Flex um eine „nackte", mit Bauelementen bestückte Leiterplatte mit LEDs handelt, ist beim OSRAM LinearLight Flex Protect das LED-Modul vergossen, so dass ein Schutz gegen Feuchtigkeit erzielt wird. Derartige Module werden beispielsweise in der Lichtwerbung, insbesondere in der Außenanwendung eingesetzt. Bisher wurden bei derartigen Anwendungen zur Erzeugung von Leuchtbuchstaben insbesondere klassische Neonröhren eingesetzt, mit all ihren Nachteilen wie komplizierter Hochvolt-Installation, kurzer Lebensdauer und einer nicht unerheblichen Wartungsintensität. Ein gattungsgemäßes LED-Modul ermöglicht hingegen eine einfache Montage bei nahezu keinem Sicherheitsrisiko. Die Lebensdauer ist mindestens fünfmal so lang wie die der Neonröhre und die Montage ist auch in kleinsten Umgebungen möglich. Eine schattenfreie Ausleuchtung ist ebenso gesichert.
Ein derartiges Modul ist jedoch nicht nur in der Lichtwerbung einsetzbar, sondern auch überall dort, wo es staubig werden kann und Wert auf zuverlässige Beleuchtung gelegt wird, beispielsweise an bestimmten Arbeitsplätzen. Es ist eine große Auswahl an Farben und Längen für die meisten Vorhaben verfügbar.
Weiterhin gibt es auf dem Markt Module und Leuchten mit verformbaren Eigenschaften, beispielsweise mit einem Schwanenhals (gewendelter Metallschlauch) . Das biegbare Element ist hier allerdings selbst nicht leuchtend, sondern dient nur als mechanischer Träger für ein am Ende des Schwanenhalses sitzendes Leuchtmittel, beispielsweise ein LED-Modul oder eine Entladungslampe.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes LED-Modul beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnet werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein LED-Modul mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 16.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich weitere Anwendungsmöglichkeiten dadurch eröffnen lassen, wenn das LED-Modul ohne Schädigung, insbesondere ohne wesentliche Beeinträchtigung der elektrischen oder optischen Funktion, plastisch verformbar bereitgestellt wird. Als plastisch verformbar sind insbesondere Module anzusehen, deren Grad der plastischen Verformbarkeit ohne Beeinträchtigung der Funktion dabei in zumindest einer Richtung Biegungen von mehr als 90°, bevorzugt mehr als 150° ermöglichen, wobei der Biegeradius weniger als das lOOOfache, bevorzugt weniger als das lOOfache, besonders bevorzugt weniger als das lOfache der Dicke des elastischen Elements und/oder des LED-Moduls beträgt, insbesondere aber weniger als 5cm, besonders bevorzugt weniger als 1 cm. Bevorzugt sind diese Biegungen mehr als 1 Mal, insbesondere mehr als 5 Mal möglich.
Mit anderen Worten soll das LED-Modul biegbar und formstabil sein, das heißt, sich nach dem Verbiegen nicht von selbst zurückformen. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine besonders einfache und kundenfreundliche Installation erzielen. Ein erfindungsgemäßes LED-Modul eröffnet einem Anwender auch die Möglichkeit, freie Formen selbst zu gestalten, indem er das LED-Modul in die entsprechende Form biegt und das LED-Modul diese plastische Verformung entsprechend beibehält. Im Gegensatz zu bekannten Leuchten mit Schwanenhals leuchtet jedoch vorliegend das LED-Modul nicht nur an dem Ende, an dem das Leuchtmittel angebracht ist, sondern über seine gesamte Länge. Auf diese Weise lassen sich Leuchten von Anwendern selbst gestalten, wobei überdies der Vorteil besteht, dass der Anwender das Modul mehrmals verformen kann und somit ein und dasselbe LED-Modul anderen Einsatzzwecken zugänglich machen kann. Aus dieser Wiederverwendbarkeit resultiert eine hohe Kostenersparnis für den Anwender. Die vorliegende Erfindung löst weiterhin das Problem, das bei aus dem Stand der Technik bekannten, oben erwähnten LED-Modulen auftritt, die mit einer selbstklebenden Rückseite ausgestattet sind. Aufgrund der Flexibilität der aus dem Stand der Technik bekannten LED-Module, bei denen das Schutzmaterial aus Silikon oder Polyurethan besteht, tendieren diese LED-Module dazu, sich abzulösen insbesondere in den Anwendungsfällen, bei denen enge Winkel oder spezielle enge Formen auftreten. Insofern benötigen die bekannten LED-Module eine
Befestigungsstruktur, was den Bereich potentieller Anwendungen limitiert.
Auch diese Probleme werden durch ein erfindungsgemäßes LED-Modul überwunden. Aufgrund dessen, dass das bandförmige Tragelement plastisch verformbar ausgebildet ist, wird die Haftfestigkeit bei Vorsehen eines Klebestreifens auf der Rückseite deutlich verbessert. Weiterhin wird ein Problem beseitigt, das bei aus dem Stand der Technik bekannten LED-Modulen im Falle nicht ausreichender Ablösefestigkeit aufgetreten ist: Durch lokale Ablösungen kam es zu mechanischen Spannungen im LED-Modul, wodurch die Lebensdauer der LED-Module deutlich reduziert wurde. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass das bandförmige Tragelement plastisch verformbar ausgebildet ist.
Bevorzugt ist dabei das bandförmige Tragelement derart plastisch verformbar ausgebildet, dass es verbiegbar, insbesondere reversibel verbiegbar, ist und den gebogenen Zustand selbständig hält. Gemäß einer ersten Variante ist das Platinenelement derart ausgebildet, dass es dem Tragelement die plastische Verformbarkeit verleiht. Da das
Platinenelement ohnehin vorhanden ist, kann es im Sinne der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, um dem LED-Modul die gewünschte plastische Verformbarkeit zu verleihen. In diesem Zusammenhang weist das Platinenelement eine Länge, eine Breite und eine Höhe auf, wobei die Höhe derart bemessen ist, dass das Platinenelement dem Tragelement die plastische Verformbarkeit verleiht. Besonders bevorzugt liegt die Höhe zwischen 100 ym und 500 ym.
Gemäß einer zweiten Variante umfasst das Tragelement ein Aufnahmeelement , insbesondere ein U- oder O-förmiges Aufnahmeelement , für das Platinenelement, wobei das Tragelement weiterhin mindestens ein plastisch verformbares Element umfasst. Dabei kann mindestens ein plastisch verformbares Element an der Außenseite des Aufnahmeelements angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist dabei das mindestens eine plastisch verformbare Element flach ausgebildet. Dadurch ändert sich das äußere Erscheinungsbild des LED-Moduls nahezu nicht, so dass das optische Erscheinungsbild des LED-Moduls nicht nachteilig beeinflusst wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aufnahmeelement zwei Seitenschenkel und einen Mittelschenkel auf, wobei mindestens ein plastisch verformbares Element am Mittelschenkel angeordnet ist. Dabei kann mindestens ein plastisch verformbares Element innerhalb des Aufnahmeelements angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist mindestens ein plastisch verformbares Element drahtförmig ausgebildet, insbesondere mit rundem Querschnitt oder als biegsames Blech oder als Schwanenhals .
Das Aufnahmeelement kann mit einem transparenten Material, insbesondere Silikon oder PVC oder Polyurethan, ausgegossen sein. Auf diese Weise kann auch bei einem erfindungsgemäßen LED-Modul eine Anwendung in feuchter Umgebung ermöglicht werden. Hierdurch eröffnen sich Anwendungsmöglichkeiten im Außenbereich oder an entsprechenden Arbeitsplätzen.
Das mindestens eine plastisch verformbare Element und/oder das Platinenelement kann Kupfer oder Aluminium umfassen .
Besonders bevorzugt weist das mindestens eine plastisch verformbare Element einen Elastizitätskoeffizienten von 50 bis 150 kN/mm2 bei 20°C, insbesondere von 50 bis 130 kN/mm2 bei 20°C, auf. Dadurch ist sichergestellt, dass bei entsprechend gewählter Streckgrenze, eine nicht zu große Kraft zur Verformung des Elements erforderlich ist, wobei dennoch die einmal durch plastische Verformung erreichte Form gehalten wird und sich nicht beispielsweise durch das Eigengewicht des Moduls wieder verformt .
Die Streckgrenze des Werkstoffs des plastisch verformbaren Elements ist dabei bevorzugt so gewählt, dass eine Verformung des LED-Moduls von Hand noch möglich ist. Die Bruchdehnung des Werkstoffs des plastisch verformbaren Elements wie auch die Maximalspannung des Werkstoffs sind dabei in Abhängigkeit von de Geometrie des Elements und des LED-Moduls so zu wählen, dass diese in keinem Bereich des Materialvolumens bei einer bestimmungsgemäßen Verformung überschritten werden. Auf diese Weise wird eine dauerhafte plastische Verformbarkeit bereitgestellt, ohne dass es zu einem Bruch oder Schädigungen an dem plastisch verformbaren Element kommt.
Das LED-Modul weist zur Versorgung üblicherweise mindestens einen ersten und einen zweiten Spannungsanschluss auf. Besonders bevorzugt ist damit das mindestens eine plastisch verformbare Element mit dem ersten und dem zweiten Spannungsanschluss gekoppelt, so dass auch das LED-Modul zur Übertragung von Strom genutzt werden kann. Dies ist insbesondere bei langen LED-Modulen von Vorteil. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße LED-Modul vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines LED- Moduls .
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zur Herstellung des bandförmigen Tragelements das Platinenelement und mindestens ein plastisch verformbares Element gemeinsam extrudiert werden. Dabei kann die Extrusion in einem Schutzmaterial, insbesondere einem so genannten IP-Material (Ingress Protection), erfolgen, wobei das Schutzmaterial bevorzugt transparent ausgebildet ist. Bei einer Herstellungsvariante wird zur Herstellung des bandförmigen Tragelements zunächst ein plastisch verformbares Element mit einem Aufnahmeelement gekoppelt, wobei das Koppeln insbesondere Kleben umfasst. Anschließend wird das Platinenelement mit dem Aufnahmeelement , ebenfalls insbesondere durch Kleben, gekoppelt. Schließlich wird ein Schutzmaterial, insbesondere transparentes Silikon, zumindest auf das Platinenelement, insbesondere durch Vergießen, aufgebracht. Alternativ kann bereits ein mindestens ein plastisch verformbares Element umfassendes
Aufnahmeelement bereitgestellt werden. Dann wird anschließend das Platinenelement mit dem Aufnahmeelement gekoppelt, insbesondere durch Kleben. Anschließend wird wieder ein Schutzmaterial, insbesondere transparentes Silikon, zumindest auf das Platinenelement, insbesondere durch Vergießen, aufgebracht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED- Moduls;
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED- Moduls; Fig. 3 in schematischer Darstellung ein erstes Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED- Moduls;
Fig. 4 in schematischer Darstellung ein zweites
Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-
Moduls;
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Ansicht von unten (Fig. 5a) sowie von oben (Fig. 5b) auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED- Moduls;
Fig. 6 zwei schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Herstellung eines LED-Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines LED-Moduls durch Extrusion;
Fig. 7 in schematischer Darstellung Herstellungsschritte eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 8 zwei weitere Anwendungsbeispiele eines erfindungsgemäßen LED-Moduls.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 in Querschnittansicht. Dieses umfasst ein bandförmiges, das heißt längliches Platinenelement 12, auf dem eine Vielzahl von LEDs 14 angeordnet sind. Dabei kann es sich beispielsweise um eine bestückte Leiterplatte (assembled PCB - Printed Circuit Board) handeln. Ein U-förmiges Aufnahmeelement , das insbesondere aus Silikon oder Kunststoff besteht, ist mit 16 bezeichnet und dient der Aufnahme der bestückten Leiterplatte 12. Das U-förmige Aufnahmeelement 16 ist mit einem transparenten Material 18, bei dem es sich beispielsweise um Silikon oder PVC oder Polyurethan handeln kann, ausgegossen. An der Außenseite des Mittelschenkels des U-förmigen Aufnahmeelements 16 ist ein plastisch verformbares Element 20 angebracht, das insbesondere aus Aluminium oder Kupfer besteht. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Kombination der Elemente mit den Bezugsziffern 12, 16, 18, 20 als Tragelement 22 bezeichnet. Das heißt es kann vorgesehen sein, dass das Tragelement 22 erst nachträglich mit den LEDs 14 bestückt wird, insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen kein Vergießen mit einem Material 18 vorliegt.
Die Biegsamkeit und Formstabilität werden vorliegend erreicht durch die plastische Verformbarkeit des Moduls 10. Die Steifigkeit eines Moduls 10, das heißt der Widerstand des Moduls gegen Verformung durch eine Kraft oder ein Drehmoment, hängt von den verwendeten Materialien, insbesondere deren Elastizitätskoeffizient und Streckgrenze, ab sowie weiterhin von der Verarbeitung als auch von der Geometrie des Moduls 10. Während ein bekanntes flexibles LED-Modul basierend auf seinen eingesetzten Formmaterialien ein niedriges
Elastizitätsmodul von ca. 1 bis 5 kN/mm2 bei 20°C und aufweist und damit relativ leicht seine Form ändert und beispielsweise durch Eigengewicht in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann, kann durch den Einsatz von Materialien mit einem höheren Elastizitätskoeffizienten, beispielsweise Aluminium (70 kN/mm2 bei 20°C) oder Kupfer (100 bis 130 kN/mm2 bei 20°C), einer Verformung mehr Widerstand entgegengesetzt werden. Dabei beschreiben die Begriffe plastische Verformung oder Plastizität die Fähigkeit fester Stoffe sich unter einer Krafteinwirkung bleibend zu verformen und diese Form nach der Einwirkung beizubehalten. Ein dünner Metalldraht ist beispielsweise in alle Richtungen biegbar und besitzt eine hohe Plastizität.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann das plastisch verformbare Element 20 an das U-förmige Aufnahmeelement 16 geklebt werden. Das plastisch verformbare Element 20 kann auch als Schwanenhals ausgeführt werden, das das U-förmige Aufnahmeelement 16 von hinten stützt.
Auf der Rückseite des plastisch verformbaren Elements 20 kann ein Klebeband angebracht sein, um die Montage eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 zu erleichtern. Die Länge eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 kann insbesondere bis zu 100 m betragen. Die Höhe des Platinenelements von Fig. 1 beträgt üblicherweise 18 bis 75 ym.
Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 ist das plastisch verformbare Element 20 als runder Metalldraht ausgeführt, der innerhalb des U-förmigen Aufnahmeelements 16 angeordnet ist und mittels des transparenten Materials 18 in das U-förmige Aufnahmeelement 16 eingegossen ist. Anstelle der dargestellten kreisrunden Ausführungsform kann das plastisch verformbare Element 20 auch anders, beispielsweise flach oder rechteckig, ausgeführt sein.
Das plastisch verformbare Element 20 kann beispielsweise durch eine dicke Litze oder einen Schwanenhals gebildet sein .
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die plastische Verformbarkeit dadurch erreicht, dass das Platinenelement 12 dicker ausgeführt wird als sonst üblich. Wenn das Platinenelement 12 eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, dann beträgt die Höhe bei dieser Ausführungsform bevorzugt zwischen 100 ym und 500 ym.
Auf der Rückseite des U-förmigen Aufnahmeelements 16 kann ein Klebeband angeordnet sein, um die Montage eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 zu erleichtern.
Die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 verwendeten plastisch verformbaren Elemente 20 können zur Erhöhung der Tragfähigkeit beziehungsweise zur weiteren elektrischen Kontaktierung und Verdrahtung verwendet werden. Beispielsweise kann das plastisch verformbare Element 20 als Rückleiter verwendet werden, wenn die LEDs 14 des LED-Moduls 10 beispielsweise in Serie geschaltet sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist hierzu eine entsprechende Isolierung vorzusehen. Die plastisch verformbaren Elemente 20 dienen überdies durch ihre Wärmeleitfähigkeit zur Kühlung des entsprechenden LED- Moduls 10. Die Figuren 3 und 4 zeigen Anwendungsmöglichkeiten eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10. Typische Anwendungen eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 sind beispielsweise selbsttragende und gleichzeitig selbstleuchtende Strukturen, beispielsweise Steh- oder Tischleuchten, wodurch insbesondere eine neue Art von Leuchten in Freiformgeometrien einfacher, kostengünstiger und mit geringerem Bauraum entworfen werden können.
Aus dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt sich die Verbiegbarkeit eines erfindungsgemäßen LED- Moduls 10. Biegeradien von bis zu 2 cm sind möglich.
Fig. 4 zeigt in beispielhafter Weise eine gewendelte Helix, die aus einem erfindungsgemäßen LED-Modul 10 gebildet wurde. Dieses Produkt ist selbsttragend und kann beispielsweise als Leuchte auf den Boden gestellt oder hängend an einer Decke montiert werden.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10, bei dem drei halbsteife Metalldrähte 20 mit dem Platinenelement 12 gekoppelt sind, und zwar durch Eingießen in ein transparentes Material 18. Die Metalldrähte 20 sind auf der Rückseite des Platinenelements 12 angeordnet, so dass die optischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Fig. 6 zeigt zwei schematische Skizzen zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Dabei wird das Platinenelement 12 mit darauf angeordneten LEDs 14 zusammen mit den Metalldrähten 20 in einem Schutzmaterial 18 gemeinsam und gleichzeitig extrudiert. Das Schutzmaterial 18 ist bevorzugt transparent ausgebildet.
Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden plastisch verformbare Elemente, insbesondere Metalldrähte 20, innerhalb oder außerhalb eines ei¬ förmigen Aufnahmeelements 16, welches bevorzugt aus Silikon besteht, verklebt. Anschließend wird das Platinenelement auf das U-förmige Aufnahmeelement 16 geklebt und schließlich die Oberfläche mit einem Schutzmaterial vergossen.
Gemäß einem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird bereits ein mit plastisch verformbaren Elementen 20, insbesondere Metalldrähten, ausgestattetes
Aufnahmeelement 16 bereitgestellt, in dem plastisch verformbare Elemente 20, insbesondere Metalldrähte, angeordnet sind. In diesem Fall ist diese Basisstruktur bereits plastisch verformbar. In den nachfolgenden Herstellungsschritten wird das Platinenelement 12, das die LEDs 14 umfasst, auf das Aufnahmeelement 16 aufgeklebt, siehe Fig. 7b, und schließlich die Oberfläche mit Schutzmaterial 18 vergossen, siehe Fig. 7c. Das Schutzmaterial 18 ist wiederum bevorzugt transparent ausgebildet .
Ein erfindungsgemäßes LED-Modul kann weiterhin an seiner Rückseite mit einem Klebestreifen versehen sein, um die Montage eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10 zu erleichtern .
Fig. 8a und 8b zeigen zwei weitere Anwendungsfälle eines erfindungsgemäßen LED-Moduls 10. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen das LED-Modul 10 mechanische, elektrische und thermische Verbesserungen aufweist.
Die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können miteinander in beliebiger Zusammenstellung kombiniert werden.

Claims

Ansprüche
LED-Modul (10) mit einer Vielzahl von LEDs (14) umfassend :
- ein bandförmiges Tragelement (22), das mindestens ein bandförmiges Platinenelement (12) umfasst, mit dem die Vielzahl von LEDs (14) gekoppelt ist, wobei das Tragelement (22) biegsam ausgebildet ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass das bandförmige Tragelement (22) weiterhin plastisch verformbar ausgebildet ist. 2. LED-Modul (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das bandförmige Tragelement (22) derart plastisch verformbar ausgebildet ist, dass es verbiegbar, insbesondere reversibel verbiegbar, ist und den gebogenen Zustand selbständig hält.
LED-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Platinenelement (12) derart ausgebildet ist, dass es dem Tragelement (22) die plastische Verformbarkeit verleiht.
4. LED-Modul (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Platinenelement (12) eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, wobei die Höhe derart bemessen ist, dass das Platinenelement (12) dem Tragelement
(22) die plastische Verformbarkeit verleiht. LED-Modul (10) nach einem der vorhergeh' Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe zwischen 100 μιη und 500 μιη beträgt.
LED-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Tragelement (22) ein Aufnahmeelement (16), insbesondere ein U- oder O-förmiges Aufnahmeelement (16), für das Platinenelement (12) umfasst, wobei das Tragelement (22) weiterhin mindestens ein plastisch verformbares Element (20) umfasst.
7. LED-Modul (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein plastisch verformbares Element (20) an der Außenseite des Aufnahmeelements (16) angeordnet ist.
8. LED-Modul (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein plastisch verformbares Element (20) flach ausgebildet ist.
LED-Modul (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
dass das Aufnahmeelement (16) zwei Seitenschenkel und einen Mittelschenkel aufweist, wobei mindestens ein plastisch verformbares Element (20) am Mittelschenkel angeordnet ist.
10. LED-Modul (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein plastisch verformbares Element (20) innerhalb des Aufnahmeelements (16) angeordnet ist .
LED-Modul (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein plastisch verformbares Element (20) drahtförmig ausgebildet ist, insbesondere mit runden Querschnitt oder als biegsames Blech oder als Schwanenhals .
LED-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Aufnahmeelement (16) mit einem transparenten Material (18) , insbesondere Silikon oder PVC oder Polyurethan, ausgegossen ist.
13. LED-Modul (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein plastisch verformbares Element
(20) und/oder das Platinenelement (12) Kupfer oder Aluminium umfasst.
LED-Modul (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein plastisch verformbares Element (20) einen Elastizitätskoeffizienten von 50 bis 150 kN/mm bei 20°C, insbesondere von 50 bis 130 kN/mm bei 20°C, aufweist.
LED-Modul (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass das LED-Modul (10) mindestens einen ersten und einen zweiten Spannungsanschluss aufweist, wobei das mindestens eine plastisch verformbare Element (20) mit dem ersten und dem zweiten Spannungsanschluss gekoppelt ist. 16. Verfahren zum Herstellen eines LED-Moduls (10), das eine Vielzahl von LEDs (14) und ein bandförmiges Tragelement (22) mit mindestens einem bandförmigen Platinenelement (12) umfasst, mit dem die Vielzahl von LEDs (14) gekoppelt ist, wobei das Tragelement (22) biegsam ausgebildet ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass das bandförmige Tragelement (22) weiterhin plastisch verformbar ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung des bandförmigen Tragelements (22) das Platinenelement (12) und mindestens ein plastisch verformbares Element (20) gemeinsam extrudiert werden.
Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion in einem Schutzmaterial (18) , insbesondere einem transparenten Schutzmaterial, erfolgt .
Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung des bandförmigen Tragelements (22) folgende Schritte ausgeführt werden:
a) Koppeln mindestens eines plastisch verformbaren Elements (20) mit einem Aufnahmeelement (16), insbesondere durch Kleben;
b) Koppeln des Platinenelements (12) mit dem Aufnahmeelement (16), insbesondere durch Kleben; und
c) Aufbringen eines Schutzmaterials (18) , insbesondere transparentes Silikon, zumindest auf das Platinenelement (12) , insbesondere durch Vergießen .
Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung des bandförmigen Tragelements (22) folgende Schritte ausgeführt werden:
a) Bereitstellen eines mindestens ein plastisch verformbares Element (20) umfassenden Aufnahmeelements (16) ;
b) Koppeln des Platinenelements (12) mit dem Aufnahmeelement (16), insbesondere durch Kleben; und
c) Aufbringen eines Schutzmaterials (18) , insbesondere transparentes Silikon, zumindest auf das Platinenelement (12) , insbesondere Vergießen .
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