WO2016165870A1 - Leuchtmittel mit leds - Google Patents

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WO2016165870A1
WO2016165870A1 PCT/EP2016/054353 EP2016054353W WO2016165870A1 WO 2016165870 A1 WO2016165870 A1 WO 2016165870A1 EP 2016054353 W EP2016054353 W EP 2016054353W WO 2016165870 A1 WO2016165870 A1 WO 2016165870A1
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WO
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substrate
leds
illuminant
substrate sheet
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/054353
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English (en)
French (fr)
Inventor
Krister Bergenek
Florian BÖSL
Andreas DOBNER
Tobias Schmidt
Andreas Kloss
Frank Vollkommer
Original Assignee
Osram Gmbh
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Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Priority to US15/566,540 priority Critical patent/US10655791B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/189—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components characterised by the use of a flexible or folded printed circuit
    • 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
    • F21Y2107/00—Light sources with three-dimensionally disposed 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]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0277—Bendability or stretchability details
    • H05K1/028—Bending or folding regions of flexible printed circuits
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/05—Flexible printed circuits [FPCs]
    • H05K2201/055—Folded back on itself
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a luminous means with LEDs mounted on a multilayer substrate, wherein the multilayer substrate with the LEDs is arranged in an enveloping bulb.
  • a conventional light source such as an incandescent lamp emits the light with an approximately omnidirectional light distribution, so it is simplified spoken in all directions the same amount of light emitted (for example, a shading by the base of the bulb apart).
  • an LED emits the light for itself, namely usually with a Lambertian light distribution.
  • the light or beam intensity is thus, for example, along a surface normal to a radiating surface of the LED maximum and decreases with increasing angle relative to the surface normal, in the back space no light falls.
  • lighting devices are known from the prior art, for example, in which the light emitted by an LED is redistributed with a lens, for example by a combination of light refraction and reflection (usually Total reflection).
  • a lens for example by a combination of light refraction and reflection (usually Total reflection).
  • the present invention is based on the technical problem of specifying a lamp which is advantageous over the prior art and a method for its production.
  • a luminous means having a plurality of LEDs for emitting light, a laminar multilayer substrate which is constructed at least partially between at least two outer layers between two opposite outer side surfaces, on which multilayer substrate the LEDs are mounted and which carries a printed conductor structure the LEDs are electrically conductively connected, one for the light emitted by the LEDs transmissive light envelope in which the multilayer substrate is arranged with the LEDs, and a base, with which the LEDs are electrically operatively connected via the conductor track structure, wherein the at least two substrate layers are formed from a flat substrate sheet, which is covered on itself, and wherein on a side surface of the substrate sheet, which side surface in each case at least partially forming the two outer side surfaces of the multi-layer substrate, the LEDs are mounted in such a way that at least one of the LEDs is mounted on both of the two outer side surfaces of the multi-layer substrate and a method comprising the steps:
  • a basic idea of the invention is to provide a multilayer substrate which is equipped with LEDs as a result on both sides and whose construction consists of a self-deposited substrate sheet in the production nevertheless permits one-sided equipping. Namely, it is only necessary to mount LEDs on the lateral surface of the side surfaces forming the outer side surfaces of the multi-layer substrate, which can help to reduce the complexity and complexity compared with mounting on both sides.
  • An opposite side surface of the substrate sheet is preferably free of LEDs, the substrate sheet is therefore only one side LED- equipped.
  • the multi-layer substrate formed therefrom is then equipped on both sides.
  • the lens must be additionally provided for redistributing the light in the back space.
  • the two-sided assembly in the result for example, already two opposite directions each are mainly supplied with light, depending on the configuration in detail more than two directions (see below in detail).
  • the light output in different directions is so to speak already integrated into the multi-layer substrate and the resulting relative arrangement of the LEDs, which can help reduce the number of components to be installed compared to the prior art (it is, for example, no lens required). In particular, in a mass production so. For example, effort and waste can be reduced.
  • the LED-equipped side surface of the substrate sheet can in each case completely form both mutually opposite outer side surfaces of the multilayer substrate (cf., for example, FIG. 6) or one or both thereof only proportionally (cf., for example, FIG.
  • the outer side surfaces of the multi-layer substrate are opposite to each other with respect to the thickness direction thereof.
  • the multi-layer substrate has a significantly greater extent in each of its plane directions, for example at least 10, 15 or 20 times (increasingly preferred in the order of the designation) extension than in the thickness direction perpendicular thereto; at a varying thickness over the multi-layer substrate, a mean formed above is considered.
  • the outer side surfaces then extend in each case in the surface directions.
  • the multilayer substrate constructed "at least in regions" from at least two substrate layers is, for example, more multilayered in an area proportion of at least 10%, 20% or 30% of its area in this order, cf. Fig. 2 in conjunction with Fig. 3 for illustration; Upper limits may (independently), for example, be at most 80% or 60%.
  • the multilayer substrate can also be constructed in its entirety, that is to say over its entire surface, in multiple layers, cf. Fig. 7 in conjunction with Fig. 6 for illustration.
  • the multi-layer substrate at least in the area which is composed of several layers of the substrate sheet, plan, so are the outer side surfaces there in each case in a plane and are spaced these planes apart by the thickness of the multilayer substrate.
  • more than two substrate layers may be formed from the substrate sheet, so it may be multiple times on itself.
  • a triple backing a at least partially constructed of four substrate layers multi-layer substrate, wherein a free of LEDs partial surface of the otherwise LED-equipped side surface then lie back on itself in the interior of the multi-layer substrate between two substrate layers.
  • exactly two substrate layers are preferably formed from the substrate sheet, but these can be supplemented by further layers (for example, a substrate explained below in detail) prior to the production of the multi-layer substrate.
  • Each of the substrate layers formed of the substrate sheet corresponds to a portion of the substrate sheet, and these portions then follow each other in the thickness direction (of the multi-layer substrate) due to the laying back of the substrate sheet.
  • the substrate layers formed from the substrate sheet then adjoin with respect to the thickness direction, for example, either directly to one another or to another layer of the multi-layer substrate, which should not comprise any air layer (but should be free thereof).
  • the substrate layers are preferably integral with each other, which is more preferable for the multi-layer substrate as a whole; Means in one piece non-destructively separable from each other (without destroying one of the substrate layers or a portion interposed therebetween with respect to the thickness direction), except for a bonding area of the substrate sheet between the substrate layers.
  • the "mounted" on the multilayer substrate LEDs are preferably soldered, at least some of the solder joints at the same time establish the electrical contact between the conductor track structure and LED and the mechanical attachment of the LED serve (in addition, but only the mechanical attachment / thermal connection serving solder joints can be provided)
  • the so-called SMD components Surface Mounted Device
  • the light source can be electrically connected via the base (from the outside in the application).
  • the LEDs are "electrically operable" connected to the base, that is to say for its connection to external connection points, preferably an electronic driver is interposed between the connection points of the base and the LEDs 100 volts), so it can be applied to the socket connection points mains voltage and this is preferably adapted with a driver electronics of the light source for the operation of the LEDs.
  • the light source is preferably designed as a light bulb replacement; the socket is preferably an Edison socket, particularly preferably with the thread identifier E27.
  • the enveloping bulb can also be clear (transparent), but preferably it is frosted, that is, for example (if the illuminant does not emit light), the multilayer substrate can be seen from the outside by the enveloping bulb at most in a shadowy manner, preferably not at all.
  • the matting can be achieved, for example, by means of scattering centers embedded in the enveloping piston material, in particular scattering particles, and / or by means of scattering centers arranged on the enveloping piston surface, for example a surface roughening and / or surface coating. Preference is given to an inside coating, that is to say a coating of the inner wall surface facing the LEDs, which, for example, can protect against scratches in the application.
  • the multilayer substrate with the LEDs is arranged in the enveloping piston in such a way that a large part of the light emitted by the LEDs passes through the enveloping piston, that is to say from inside to outside and can be used in an application.
  • “Substantial” may in this respect mean, for example, at least 70%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, a possible upper limit may, for example, be at most 99.9% previous reflection on the envelope inner wall fall and then enforce this to the outside.
  • the substrate sheet could also be made of a metal, such as aluminum. Between the substrate sheet and the conductor track structure would be a Insulating layer arranged, such as an imide layer.
  • the substrate sheet is made of a plastic material, preferably a polyester material, more preferably polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the substrate sheet is preferably single-layered, ie monolithic with respect to its thickness direction; "Monolithic" means statistically distributed inclusions, such as particles to increase the thermal conductivity and / or reflectivity, apart in its interior free of material boundaries between different materials or materials of different
  • the substrate sheet is set back on itself by a fold line, so it is folded back on itself.
  • the fold line is a kink in the substrate sheet (with respect to its size scale macroscopic view), the radius of curvature of the connection region between the substrate layers should be as small as possible within the scope of the technically possible, for example. Less than the thickness of the multilayer substrate.
  • the fold line is preferably introduced by machine.
  • the covering of the substrate sheet on itself does not require the formation of a fold line, but in principle the connecting region can also be grasped with an arbitrarily large radius of curvature, the substrate sheet can be placed around a round pin in the connection region, for example.
  • the preferably introduced fold line runs straight over the substrate sheet, from outer edge to outer edge. It is introduced in such a way that at least one of the LEDs is arranged aside thereof; the partial surfaces of the LED-equipped side surface lying aside the fold line then each form, at least to some extent, one of the outer side surfaces, which are then respectively provided with at least one LED.
  • the multi-layer substrate has a joining connection layer between the substrate layers formed from the substrate sheet, by way of which the latter are bonded to one another in a material-locking manner.
  • An adhesive layer which holds the substrate layers together is preferred.
  • the joining layer is disposed between the substrate layers with respect to the thickness direction of the multi-layer substrate, and extends over at least 50%, preferably at least 75%, more preferably at least 90%, of a region where the multi-layer substrate is multi-layered (in the surface directions).
  • the joint layer also holds the substrate layers apart from the bonding area of the substrate sheet.
  • Two substrate layers can either be held together by a single joining compound layer, to which then border both substrate layers, or in the case of a carrier described below between the substrate layers and two joining compound layers, each between the respective substrate layer and carrier.
  • the the substrate layers holding together can either be held together by a single joining compound layer, to which then border both substrate layers, or in the case of a carrier described below between the substrate layers and two joining compound layers, each between the respective substrate layer and carrier.
  • Joining compound layer does not necessarily have to be directly adjacent to both substrate layers.
  • the substrate sheet has a thickness of at least 150 ⁇ , preferably at least 200 ym, more preferably at least 250 ym.
  • Advantageous upper limits may be, for example, at most 500 ym, preferably at most 450 ym, more preferably at most 400 ym, particularly preferably at most 350 ym, wherein the upper and lower limits may be expressly also independently of interest.
  • the preferred plastic material for example the PET
  • the inventors have found a good basic stability of the substrate sheet in the stated range, but on the other hand, they can easily rest on themselves, in particular fold, which applies in particular with the conductor track thickness disclosed below.
  • Substrate sheet thickness may be of interest, the interconnects of the wiring pattern have a thickness of at least 20 ym, preferably at least 25 ym, more preferably at least 30 ym, more preferably at least 35 ym.
  • Advantageous upper limits may, for example, be at most 100 .mu.m, preferably at most 90 .mu.m, more preferably at most 80 .mu.m, particularly preferably at most 70 .mu.m, the upper and lower limits in turn also being of interest independently of one another can.
  • the conductor track structure and the multi-layer substrate are integral with each other, so they can not be separated from each other without destroying them (without destroying part of the composite).
  • the printed conductors are also arranged on a side surface of the substrate sheet opposite to the LED-equipped side surface and the LEDs could then be connected thereto by way of pressure contacts, the printed conductors are preferably arranged on the LED-equipped side surface, particularly preferably exclusively on this side so the opposite side surface free of it).
  • the conductor tracks are preferably arranged on those partial surfaces of the LED-equipped side surfaces, which then each at least partially form one of the outer side surfaces.
  • the thickness of the conductor tracks is taken separately along the thickness direction of the multi-layer substrate, on both outer side surfaces. In the case of a varying thickness, an average formed over the multi-layer substrate is considered.
  • the multi-layer substrate has a carrier which is arranged at least in regions between the substrate layers (with respect to the thickness direction of the remaining substrate); the carrier is part of the multi-layer substrate.
  • a grid as a carrier is conceivable, a continuous with respect to its surface directions (uninterrupted) trained flat carrier is preferred, such as a plate.
  • Its perpendicular to the surface directions generally taken as an average, preferably constant, thickness may, for example, at least 0.5 mm, preferably at least 1 mm, more preferably at least 1.5 mm, more preferably at least 2 mm, be possible, with possible upper limits (thereof independently), for example, at most 5 mm, 4 mm or 3 mm (in the order of naming increasingly preferred).
  • the support has a higher flexural rigidity than the substrate sheet per se, for example at least 2, 4, 6, 8 or 10 times higher.
  • a rigid support may also be provided, however, upper limits may, for example, lie for at most 1,000 or 500 times the bending stiffness of the substrate sheet per se.
  • the support is preferably made of metal, particularly preferably of aluminum, which, in addition to mechanical stabilization, can also improve the heat dissipation of the LEDs. In general, however, the mechanical stabilization could, for example, also be achieved with a plastic carrier of corresponding rigidity.
  • the support is "flat", so in each of its surface directions has a considerably larger, for example. By at least 15-, 20- or 25-fold (in the order of naming increasingly preferred), extension than in the perpendicular to the thickness direction (with varying thickness, an average value is considered).
  • the carrier should, for example, extend over at least 60%, 70%, 80% or 90% of the area of the area of the multi-layer substrate that is constructed in multiple layers from the substrate sheet.
  • the carrier is preferably a part of the whole plan.
  • the substrate sheet and the carrier are integrally separable from each other, that is, non-destructively (without destroying one or a layer therebetween).
  • the carrier and the substrate sheet are placed against one another as previously separate parts, wherein preferably each of the substrate layers is bonded to the carrier with a material-bonding joint connection, preferably an adhesive compound, particularly preferably a large-area adhesive film.
  • the layer sequence is then: substrate layer, adhesive film, carrier, adhesive film, substrate layer.
  • the assembly of the substrate sheet with the carrier can, for example, also be carried out in a tape or reel process (reel to reel).
  • the multi-layer substrate is subdivided into at least two partial regions, wherein in each case adjacent partial regions are connected to each other via a respective bridge region formed from the substrate sheet.
  • Each of the subregions should, for example, occupy at least 5%, preferably at least 10%, of the total area of the multilayer substrate; possible upper limits are, for example, at most 80% or 60%. Preferred upper limits for the
  • the number of partial areas of the multi-layer substrate can, for example, be at most 15, preferably at most 10, partial areas.
  • the multi-layer substrate is preferably flat in each subarea. The tilting relates to each next adjacent subareas, überohnbenbarbarte subregions can then, for example, also again have the same orientation, see. Fig.
  • An area normal to a subarea should include an area normal to a "tilted" subarea, for example an angle of at least 10 °, preferably at least 20 °, more preferably at least 30 °, with possible upper limits eg. At most 170 °, preferably at most 160 °, more preferably at most 150 °, are considered surface normal to the same outer side surface.
  • Subregions is formed from the substrate sheet, preferably from only one substrate layer, that is, the substrate sheet in the bridge region is therefore preferably not covered on itself.
  • the bridge region is formed exclusively with the substrate sheet.
  • the partial regions are preferably formed by folding the substrate sheet, preferably a respective fold line extends in a respective bridge region.
  • At least one of the LEDs which in turn is arranged in one of the partial regions, is another of the partial regions in such a way associated with that fall on the other portion of at least 10%, preferably at least 15%, more preferably at least 20%, of the light emitted by the LED light and reflected thereon.
  • the multi-layer substrate serves as a reflector at the same time. With the reflection of a part of the light is redistributed, which can serve, for example, a homogenization of the light distribution in the far field.
  • a main propagation direction of the light emitted from the LED may be tilted from the main propagation direction of the reflected light, for example, by the amount of at least 20 °, preferably at least 30 °, more preferably at least 40 °, with possible upper limits (thereof independently), for example, at most 120 °, preferably at most 110 °, more preferably at most 100 °, can lie. Preference may be a diffuse reflection. In each case, that direction is considered as the "main direction of propagation" of the respective light, which results as an average of all the directional vectors along which the respective light propagates. In this averaging, each directional vector is weighted with the light intensity associated with it (each direction into which the directional vector) propagating respective light can be described as a vector to which a light intensity can be assigned).
  • the reflection can, for example, also take place on a reflection layer applied to the substrate sheet, preferably the substrate sheet itself is reflective, for example due to embedded reflection particles.
  • the reflectance in the reflective subregion should, for example, be at least 80%, in this order increasingly preferably at least 85%, 90% or 95% (averaged over the visible spectral range from 380 ⁇ to 780 ⁇ ); an upper limit may, for example, be 99.9%.
  • the further substrate is also a multi-layer substrate formed from the substrate sheet, and all information disclosed with respect to the first multi-layer substrate should also be disclosed regarding the second multi-layer substrate as well; Reference will now be made to the "further substrate” in the following:
  • the multilayer substrate and the further substrate are "composed", ie, as previously separate parts joined together.
  • at least one of the substrates is provided with a slot passing through it in the thickness direction into which the other is inserted.
  • both substrates are each provided with a slot which penetrates the respective substrate in the thickness direction.
  • the respective slot extends in one of the surface directions from an outer edge to a point on the respective substrate.
  • the slots each have a straight Extension (in the slot direction), perpendicular to the respective thickness direction, and the substrates are then inserted into each other in the slot direction.
  • Multilayer substrate (ie the first substrate) is then arranged in the slot in the other substrate, and vice versa.
  • An arrangement is preferred such that the slot direction extends in each case parallel to an envelope piston longitudinal axis referred to below, the slots particularly preferably coinciding therewith.
  • the multi-layer substrate is slotted and the further substrate (which may also be slotted in turn, see the front) inserted into this slot.
  • the slot can then preferably be arranged in a region of the multilayer substrate in which only a single substrate layer is formed from the substrate sheet, which is therefore not multilayered.
  • an arrangement of the slot in the multilayer region of the multilayer substrate formed from the substrate sheet may also be preferred;
  • the slot then passes through the at least two substrate layers in the thickness direction. This can offer advantages in terms of stability.
  • the multi-layer substrate and the further substrate extend at least with those areas in which the LEDs are arranged, obliquely to each other, preferably at right angles to each other. Due to this arrangement, the LED main propagation directions are one of the LEDs of the multi-layer substrate and one of the LEDs further Substrate to each other by preferably at least 80 °, more preferably at least 85 °, and (independently) tilted by preferably at most 100 °, more preferably at most 95 °.
  • each of the LEDs may be associated with at least one such pair with one of the LEDs of the respective other substrate.
  • the multi-layer substrate is assembled with a reflector which is free of LEDs, on which therefore no LEDs are provided.
  • the reflector and / or the multilayer substrate is provided with a slot in which the respective other individual part (multilayer substrate or reflector) is inserted.
  • both are slotted and the reflector is inserted into the multi-layer substrate, and vice versa.
  • the configuration of the slot reference is made to the above disclosure of the slotted substrate, which should also be disclosed for the reflector.
  • the reflector should, for example, have an (over the visible spectral range averaged) reflectivity of at least in this order increasingly preferred 80 90% or 95%; an upper limit can, for example, be at most 99.9%.
  • the reflector is preferably combined with an overall multi-layer substrate, more preferably in a rectangular arrangement (the reflector and the multi-layer substrate intersect at right angles).
  • the four quadrants thus formed is then preferably at least one of the LEDs on at least 20%, in this order increasingly preferably at least 25%, 30%, 35% or 40%, of the total light emitted therefrom fall onto the reflector and are reflected therefrom.
  • the reflector redistributes the light into the originally scarcely or not at all supplied surface directions of the multilayer substrate.
  • the reflector is preferably an overall planar part and may generally be provided, for example, also of metal. Preference is given to a plastic material, which is further optimized in its reflectivity due to embedded inclusions, preferably reflection particles.
  • the reflector can be provided, for example, of polybutylene terephthalate (PBT).
  • the multilayer substrate with the LEDs is arranged in the enveloping piston such that the LED main propagation directions are at an angle of at least 80 °, preferably at least 85 °, with a longitudinal direction parallel to the envelope piston longitudinal axis pointing from the base towards the enveloping piston °, and not more than 100 °, preferably not more than 95 °; Particularly preferably, the main LED propagation directions are perpendicular to the envelope piston longitudinal direction.
  • the envelope piston longitudinal axis passes through the base;
  • the enveloping piston is rotationally symmetric about the longitudinal axis, particularly preferably rotationally symmetrical. At least two of the LEDs should be arranged accordingly, preferably at least four of the LEDs; It may also be preferred that all arranged on the multi-layer substrate LEDs are arranged accordingly.
  • At least one of the LEDs is arranged such that its LED main propagation direction is aligned with the envelope bulb.
  • the corresponding LED is thus arranged on a partial region of the multi-layer substrate, which is tilted accordingly with respect to the remaining multi-layer substrate.
  • a surface normal to this subarea, namely to the side surface on which the LED is arranged, is thus correspondingly less tilted compared to the enveloping piston longitudinal direction (at most 10 °, compare the above degree specifications with respect to further preferred values).
  • This subarea is preferably flat for itself.
  • a corresponding subregion is partially separated from the remaining substrate sheet by means of a parting line penetrating the substrate sheet in its thickness direction, that is to say it is still connected to it over a bridge region.
  • a bridge region as a hinge of the sub-area is then tilted relative to the rest of the multi-layer substrate accordingly.
  • the light distribution of the luminous means is homogenized in such a way that during a rotation about the envelope piston longitudinal axis (at an elevation angle of 90 °, ie perpendicular to the Hüllkolben longitudinal direction) measured light intensity shows at most a small variation.
  • each luminous intensity value taken on this circulation should account for at least 30%, preferably at least 25%, of a maximum value of the luminous intensity taken on the circulation.
  • the light intensity preferably also shows a correspondingly small fluctuation under other (per revolution but always constant) elevation angles.
  • a nonzero luminous intensity is preferably measured which is preferably at least 10%, more preferably at least 20% or 30% of one maximum light intensity.
  • the critical angle is increasingly preferably greater than 90 °, 100 °, 110 °, 120 °, 130 °, 140 °, 150 ° or 160 °; at angles greater than 170 °, the light intensity can be zero.
  • a first one of the LEDs is disposed on one side surface thereof and a second one of the LEDs on the opposite side surface, preferably a third of the LEDs together with the first LED on the same side surface and along with the second one of the LEDs, a fourth of the LEDs is arranged on the same side surface, the width / length data refers to an overall planar multi-layer substrate.
  • a heat sink is in direct thermal contact with the circuit board provided which either itself forms an outer surface of the luminous means or is provided in direct thermal contact with a part of the luminous means, preferably a housing part which is separate from the base (see below), which forms an outer surface of the luminous means.
  • the thermal resistance R th of the heat sink depends, for example, on the thermal conductivity of the heat sink material and its connection, but should be at most 25 K / W, with at most 20 K / W, 15 K / W, 10 K / W or 5 K / W are more, in the order of naming increasingly preferred upper limits.
  • a thermal contact resistance between the printed circuit board and the heat sink should preferably be rather small, ie, for example, not more than 50%, 40%, 30%, 20% or 10% of the thermal resistance R th of the heat sink; The same applies to any thermal contact resistance to the part forming the outer surface of the luminous means (as far as it does not form the heat sink itself).
  • a metal is preferred, such as aluminum, but may, for example, also a thermally conductive plastic, so as a plastic material with embedded to increase the thermal conductivity particles may be provided.
  • “In direct thermal contact” means at best with a material-bonding connection layer between, for example a solder layer, preferably directly adjacent to one another
  • the heat sink to the outside, for heat dissipation
  • the housing part and the heat sink are further preferably held with an interference fit (press fit) to each other, so the heat sink is pressed into the housing part.
  • the enveloping bulb can be made of a plastic material, which can offer cost advantages.
  • the enveloping bulb does not have to provide a closed gas volume (with thermally conductive gas), which can help reduce the effort.
  • the enveloping bulb does not have to hermetically seal the volume with the printed circuit board on its own and also together with the base and / or a housing part, it can in any case be completed so far that the penetration of dust can be prevented.
  • the thermal concept thus allows, for example, to dispense with ventilation slots and the like, which could otherwise allow contamination entry.
  • the outer bulb is preferably free of (inside and outside volume connecting) slots.
  • the printed circuit board and the heat sink are directly adjacent to each other and they have a contact surface to each other, the surface area is at least as large as occupied by LEDs surface portion of the two side surfaces of the circuit board.
  • the base areas of the LEDs arranged on the printed circuit board are summed and the contact surface between the heat sink and the printed circuit board should correspond at least to this summed area.
  • the contact surface is preferred in divide a plurality of spaced-apart partial surfaces (which, for example, each formed by a spring, see below), wherein the partial surfaces are then further preferably divided into equal proportions on the side surfaces of the circuit board.
  • the "footprint" of an LED is taken on a vertical projection of the LED in a plane perpendicular to the thickness of the printed circuit board.
  • the contact surface, the circuit board and heatsink to each other should, for example, in this order increasingly preferred at least 4 mm 2 , 8 mm 2 , 12 mm 2 , 16 mm 2 or 20 mm 2 make up. Possible upper limits are (independent of the lower limits) z. B. at most 80 mm 2 or 60 mm 2
  • the heat sink is located on the opposite side surfaces of the circuit board each directly with a spring, preferably each with at least two springs, more preferably exactly two springs.
  • the circuit board is frictionally held between the springs, each forming a partial surface of the contact surface; For moving the circuit board along the envelope piston longitudinal axis so a certain amount of force is required, the circuit board can, for example. At least against a gravity-related slipping out of force-locking be held (parallel to the direction of gravity parallel envelope piston longitudinal axis).
  • the respective partial surface of the contact surface may have an area of, for example, in this order increasingly preferably at least 2 mm 2 , 3 mm 2 , 4 mm 2 , 5 mm 2 , 6 mm 2 , 7 mm 2 , 8 mm 2 and 9 mm 2 respectively.
  • Possible upper limits may, for example, be at most 20 mm 2 or 15 mm 2 .
  • each spring it is preferred for each spring that a contact region of the spring forming the contact surface is closer to the LEDs than a deformation region of the spring whose elastic deformation in any case causes the majority of the contact force.
  • the spring thus extends with the pressure region towards the LEDs and thus away from the base in the light source.
  • the respective partial surface can be arranged as close as possible to the LED, which helps to improve the heat dissipation.
  • at least the first and second LEDs preferably also the third and fourth LEDs
  • have a smallest distance of not more than 15 mm, 10 mm or 5 mm from their respective associated partial surface of the contact surface Possible lower limits may be, for example, at least 0.5 mm or 1 mm.
  • a reflection region rising away from the printed circuit board can be provided following the pressure region (going from the deformation region to the pressing region), onto which a portion of the light emitted by the respective LED falls and is reflected with a directional component along the Hüllkolben- longitudinal axis.
  • the proportion of the incident and reflected light can, for example, at at least 5% or 10% (and not more than 30% or 20%).
  • the heat sink is composed of at least two parts, preferably exactly two parts, wherein the heat sink parts enclose the circuit board together, in relation to a circulation around the envelope piston longitudinal axis.
  • Complement means, for example, at most connected to each other via a force, form and / or material connection.
  • the heat sink parts are assembled to the circuit board, that with the assembly of the heat sink this also already has its position on the circuit board (ie as then
  • the heat sink after assembly in the housing part (see front) is preferably inserted, preferably pressed, so has the heat sink relative to the housing part Excessive, to then be held with an oversize fit in it.
  • the enveloping piston is placed on the housing part, preferably as a monolithic part of its own with a movement along the envelope piston longitudinal axis.
  • the enveloping piston is thereby inserted a little way into the housing part and locked so.
  • the heat sink parts can be assembled to the circuit board, however, such a production can For example, be preferred in the case of a one-piece / monolithic heat sink.
  • a heat sink can then be kept, for example, by interference fit in the housing part.
  • the printed circuit board and the heat sink can also be connected to one another in a materially bonded manner, for example with a soldered or preferably welded connection.
  • the heat sink composed of heat sink parts of this and the circuit board are positively connected with each other, wherein the positive connection is to block a parallel to Hüllkolben longitudinal axis relative movement of the printed circuit board and heat sink.
  • a groove extending between its opposite side surfaces is preferably provided in the printed circuit board, preferably on an edge surface of the printed circuit board extending parallel to the longitudinal axis of the envelope piston, in the groove the edge surface jumps back relative to the remaining edge surface.
  • the composite heat sink then engages in the groove and holds the circuit board in position so far.
  • the enveloping piston and the housing part arranged between the base and the enveloping piston adjoin one another in a line (around the envelope piston longitudinal axis) and the heat sink shadows this boundary line towards the LEDs, which prevents direct light entry, ie light reflection-free from the LEDs on the line falls. This can be perceived from the outside as aesthetically pleasing when viewing the bulb.
  • the enveloping piston and the housing part circumferentially adjacent to one another in a surface;
  • the housing part may extend over at least 10%, preferably at least 20%, of this total length, relative to a total length of the luminous means taken from the base end to the opposite end of the envelope piston, for example at a maximum of 40%
  • the bulbs can also be grasped without such a housing part, with the enveloping pistons and pedestals being directly connected, ie bordering one another (as in the case of a conventional incandescent lamp) .
  • the driver electronics can then be accommodated in the socket, for example To be an incandescent lamp
  • the enveloping piston is preferably composed of two half-shells, which are further preferred, in order to be able
  • the driver electronics for supplying the LEDs with these on the same circuit board is arranged in a preferred embodiment.
  • the light source has only a single circuit board, which in itself offers cost advantages and can also help reduce assembly costs.
  • the lighting means is provided with a heat sink, for example, no evacuation and filling of the enveloping bulb with thermally conductive gas is required for cooling purposes, but may be filled with air of the enveloping piston.
  • the lighting means is provided with a heat sink, for example, no evacuation and filling of the enveloping bulb with thermally conductive gas is required for cooling purposes, but may be filled with air of the enveloping piston.
  • driver electronics can be arranged, which would be disadvantageous in a thermally conductive gas, for example. Due to the outgassing of the molding compound.
  • a glass envelope bulb is provided and limits this a closed volume.
  • This is preferably filled with a filling gas which has a higher thermal conductivity compared to air (the gas mixture of the earth's atmosphere at sea level).
  • the fill gas may, for example, helium, to a greater extent than air, such as to a proportion of in this order increasingly preferably at least 50 vol .-%, 70 vol .-%, 99 vol .-%.
  • the helium in the filling gas may, for example, be mixed with air and / or nitrogen and / or oxygen.
  • the printed circuit board with the LEDs is then arranged completely within the filling gas volume bounded by the glass envelope bulb, that is, it does not extend through the envelope piston wall. More preferably, it is also spaced to a filling gas volume limiting inner wall surface of the enveloping piston, so it is not on it.
  • the printed circuit board which is arranged completely within the filling gas volume, it is free of driver electronics, that is to say that only the LEDs are preferably arranged on the printed circuit board and electrically conductively connected to the printed conductor structure.
  • the driver electronics which are preferably nevertheless integrated into the lamp, are then arranged, for example, in the socket, for instance on a second printed circuit board.
  • the circuit board preferably has a width of not more than 30 mm taken in one of the surface directions, more preferably at most 25 mm further and at most 20 mm. Possible lower limits can for example, be at least 15 mm or 18 mm.
  • the circuit board In a direction perpendicular to the flat surface direction just mentioned planar direction, the circuit board preferably has a length of not more than 60 mm, with at most 55 mm further and at most 50 mm are particularly preferred.
  • the circuit board is preferably oriented such that its width is taken perpendicular to the envelope piston longitudinal axis. Its length extension has the circuit board then parallel to the envelope piston longitudinal axis.
  • the stated upper limits are to be understood as meaning that the printed circuit board, in particular in the case of the width over its entire length, has a width that is smaller than or equal to the upper limit. This preferably applies analogously to the lower limit and / or correspondingly to the upper / lower limit of the length.
  • a limitation of the circuit board width may be advantageous in that the lighting means can be prepared by recourse to manufacturing steps of a conventional incandescent lamp.
  • incandescent manufacturing comparable to a glass bulb tapering towards an opening are provided - instead of a lamp base with incandescent is then, for example, a lamp base with printed circuit board used. At this time, the printed circuit board limited in width may be inserted through the reduced diameter opening (reduced due to the taper). In manufacturing view so a compatibility is created existing process steps or intermediates.
  • the preferably frosted outer bulb for matting on the inside coated (see the front), and more preferably with a scratch-resistant coating.
  • the matting coating is in any case protected by the arrangement on the outer shell wall of the envelope; however, with the provision of a scratch-resistant coating, it is advantageously possible to prevent damage thereof during assembly of the luminous means.
  • glass bulb refers in this case to a preliminary stage of the enveloping piston, which is characterized by the one-sided opening to which the glass bulb tapers, and by closing the opening of the glass bulb, the enveloping bulb defining a closed volume is produced the tapering, so pear-shaped shape remains unchanged.
  • the glass bulb opening does not necessarily have to be closed in a single step.
  • the circuit board is held in a lamp base made of glass and this is placed on the opening and fused with the glass bulb.
  • the lamp base in turn does not completely close the opening, but rather it provides a channel through which the glass bulb internal volume can be accessed by pressure fluid.
  • the Filling gas is introduced into the glass bulb inner volume, and then the channel is closed, preferably by a melting of glass.
  • the internal volume of the glass bulb via the channel is preferably at least partially evacuated.
  • the glass lamp base when it is placed against the opening of the glass bulb, preferably already penetrates current supply lines, for example of wire, which are electrically conductively connected to the printed circuit board, via which the LEDs are therefore electrically operable / contactable.
  • the base After attaching the lamp base and preferably after closing the glass bulb, the base is then electrically conductively connected to the power supply lines and placed on the outer bulb, for example. Cohesively connected thereto, about glued.
  • the invention also relates to a production method.
  • the substrate sheet is covered with the LEDs mounted thereon for forming the multi-layer substrate on itself, preferably folded back.
  • the LEDs mounted thereon for forming the multi-layer substrate on itself, preferably folded back.
  • a metallization is provided on the substrate sheet, which is locally plastically deformed when covering the substrate sheet and the substrate sheet stabilized so in the self-covered arrangement.
  • This metallization can be, for example, the conductor track forming conductor tracks, but it can on the other hand also provided separately be, so do not serve the electrical contacting of the LEDs.
  • the metallization is preferably made up of the same layer as the conductor tracks, so that metallization and printed conductors are applied in the same steps.
  • the metallization extends beyond the fold line and is plastically deformed locally in the region thereof.
  • FIG. 1 shows a first inventive lamp with a multi-layer substrate.
  • FIG. 2 shows a substrate sheet from which the multilayer substrate of the luminous means according to FIG. 1 is folded
  • Fig. 3 is a plan view of the multi-layer substrate of
  • FIG. 4 shows a further inventive illuminant with two, each folded from a substrate sheet of FIG. 3, nested
  • FIG. 5 shows a further illuminant according to the invention, wherein the multilayer substrate is combined with a reflector
  • FIG. 7 shows a substrate sheet from which the multi-layer substrate according to FIGS. 5 and 6 is folded
  • Fig. 8 is a folded from the substrate sheet of FIG. 7
  • Fig. 9 is a plan view of two nested
  • FIG. 11 shows a further multi-layer substrate for a luminous means according to the invention, wherein one of the
  • FIG. 12 shows the substrate sheet for the multi-layer substrate according to FIG.
  • Fig. 1 shows an inventive lamp 1 in an oblique view.
  • LEDs 3 are mounted, on both outer side surfaces 4 of the multi-layer substrate 2, of which, however, only the front outer side surface 4a is visible due to the presentation.
  • the illuminant 1 is a replacement for a conventional incandescent lamp, the multilayer substrate 2 with the LEDs 3 is arranged in an enveloping bulb 5, which is shown cut here and matted in realiter.
  • To the enveloping piston 5 includes a base 6 (E27 screw base), with which the LEDs 3 via two connecting wires 7 and arranged in the base 6 driver electronics (not visible) are electrically operable connected.
  • Fig. 2 shows a substrate sheet 21 from
  • PET Polyethylene terephthalate
  • the mold shown in FIG. 2 can be produced from a corresponding sheet material, for example by punching or laser cutting.
  • a copper layer is applied to the substrate sheet, from which then a conductor track structure is worked out.
  • the copper layer may, for example, be masked with a photoresist and then exposed and locally opened; in a subsequent etching process are arranged between the interconnects Free areas and are removed accordingly, it remains the interconnect structure.
  • the LEDs 3 are mounted on the substrate sheet 21, in the present case four LEDs 3 in the marked in Fig. 2 by dashed lines areas.
  • the substrate sheet 21 is then folded back on itself twice, in each case by a fold line 22 indicated by dashed lines in FIG. 2. Thereafter, both on the visible front outer side surface 4a and on the opposite rear outer side surface 4b are two LEDs arranged.
  • the substrate layers formed from the substrate sheet 21 are connected to one another via an adhesive layer, for which purpose the area folded back onto the remaining substrate sheet is coated with an adhesive film prior to folding back (on the rear side not visible in FIG. 2).
  • the multi-layer substrate 2 is still folded a total of four times (not completely back on itself) and thus subdivided into a total of five subregions 2a-e.
  • the sub-area 2e is LED-free, in the other sub-areas 2a-d one of the LEDs 3 is arranged in each case.
  • Next adjacent subareas for example the subarea 2e and the subarea 2c or the subarea 2e and the subarea 2a, are each connected to one another via a bridge region 31.
  • the bridge portions 31 are each formed of the substrate sheet 21;
  • the multi-layer substrate 2 is single-layered in the bridge regions 31.
  • the LED main propagation directions 32 with which the LEDs 3 emit the light in each case predominantly, are tilted relative to one another. Not only are two opposite directions focused, but also two perpendicular directions. This already results in a certain homogenization of the light distribution with respect to a circulation about a longitudinal axis 33 of the enveloping piston 5 (see FIG. 1 for illustration).
  • FIG. 3 shows how, by folding back the substrate sheet 21 on itself, a partially multi-layered substrate 2 is formed.
  • the substrate sheet is folded back on the fold lines 22 on itself and as a result LED-equipped on both sides, so at both opposite
  • Fig. 4 shows an arrangement with two such multi-layer substrates 2, which are inserted into one another.
  • each of the multi-layer substrates 2 is provided with a slot 41, which is already taken into account in the shape of the substrate sheet 21, cf. Fig. 2. It is then inserted a multi-layer substrate 2 in the slot 41 of the other multi-layer substrate 2, and vice versa.
  • 5 shows a further inventive luminous means 1 with an LED-equipped multilayer substrate 2, which is arranged in an enveloping bulb 5, wherein the LEDs 3 are electrically contacted via the base 6. Also in this case, it is an E27 socket and the bulb 1 is a replacement for a conventional bulb.
  • the driver electronics is arranged in this case on the multi-layer substrate 2 (but not shown).
  • the enveloping piston 5 is made of plastic. This is clearly shown in the present case, but is matted in realiter. Between the enveloping piston 5 and the base 6, a housing part 50 is arranged.
  • the envelope piston longitudinal axis 33 extends through the illuminant 1 and passes through the base 6 and the enveloping bulb 5.
  • the illuminant 1 has a heat sink 51 made of aluminum, which serves to dissipate the heat generated by the LEDs 3.
  • the cooling body 51 with four springs 101 lies flat against the multilayer substrate 2 in each case.
  • the heat sink 51 abuts against the housing part 50, which forms an outer surface 52 of the light source 1.
  • the heat sink 51 has a thermal resistance R th of about 5 K / W.
  • the multi-layer substrate 2 of the luminous means 1 according to FIG. 5 is assembled with a reflector 55, which is inserted into a slot in the multi-layer substrate 2 and is also slit in turn, so that the multi-layer substrate 2 is pushed into the reflector 55 to some extent.
  • the multi-layer substrate 2 is in this Case in the overall plan, so that arranged on the two opposite outer side surfaces 4 LEDs 3 emit the light mainly in two mutually opposite directions, the surface directions of the multilayer substrate 2, however, are hardly or not at all supplied.
  • FIG. 6 illustrates the cross-shaped arrangement of multi-layer substrate 2 and reflector 55, and in particular, the relative arrangement of LEDs 3.
  • a first 3aa and third LED 3ab are disposed on the same side surface 4a of the multi-layer substrate 2; on the opposite side surface 4b, a second 3ba and fourth LED 3bb are arranged.
  • Each of the LEDs 3 emits the light with a respective LED main propagation direction 32.
  • Main propagation directions 32aa, 32ab of the first 3aa and third LED 3ab are parallel to each other and opposite to the main LED propagation directions 32ba, 32bb of the second 3ba and fourth LEDs 3bb. With the opposing LED
  • Main propagation directions 32 would, however, in the illustration of Figure 6, focus primarily on delivering light up and down, but the left and right sides would be undersupplied.
  • a thickness direction 61 would primarily be supplied, whereas the surface directions 62, on the other hand, would remain underverted or not supplied at all.
  • the reflector 55 is provided, which is monolithic Plastic part, z. B. of polybutylene terephthalate (PBT) is executed; due to reflection particles embedded in the plastic material, the reflector has a reflectance of about 90% to 98%.
  • FIG. 7 shows the substrate sheet 21 from which the multi-layer substrate 2 according to FIGS. 5 and 6 is folded. In this case, the folded multilayer substrate 2 is then multilayered as a whole, ie, the substrate layers extend over the entire multilayer substrate 2.
  • the substrate sheet 21 is substantially square, and it becomes a fold by folding back on itself around the fold line 22 indicated by dashed lines rectangular multi-layer substrate 2 is formed.
  • the same reference numerals designate parts with the same function and will in this respect, reference is also made in each case to the description of the other figures.
  • the substrate sheet 21 is provided with two slits 71 which are brought into coincidence by the folding back.
  • the reflector 55 can then be inserted into the resulting slot.
  • FIG. 8 shows a further multi-layer substrate 2 folded from the substrate sheet 21 according to FIG. 7.
  • the multi-layer substrate 2 according to FIG. 8 has a carrier 80, namely an aluminum plate. This also serves for a mechanical stabilization of the substrate layers 81 formed from the substrate sheet 21 and an improved heat dissipation from the LEDs 3.
  • two joint connecting layers 82 can be seen, namely on both sides of the carrier 80.
  • Each of the joint connecting layers 82 is one of the Substrate layers 81 are materially connected to the carrier 80 and thus also to the remaining multi-layer substrate 2.
  • an adhesive film may be applied to a side face 83 of the substrate sheet 21, which is opposite to the side face 84 then forming the outside faces 4 of the multi-layer substrate 2.
  • the substrate sheet 21 is folded back around the carrier 80 and so on itself.
  • the LEDs 3 are already mounted on the substrate sheet 21 and each electrically conductive with arranged on the side surface 84 conductor tracks 85a, b connected (such as a low-temperature solder or a conductive adhesive).
  • FIG. 9 shows two multi-layer substrates 2, each folded from a substrate sheet 21 according to FIG. 7, which are inserted into one another. So it is the one multi-layer substrate 2 inserted into the slot of the other multi-layer substrate 2, and vice versa. In contrast to the arrangement according to FIG. 6, therefore, no reflector 55, but a second multilayer substrate 2 is provided. Due to the mutually perpendicular arrangement of the multi-layer substrates 2 already originally four directions are mainly supplied.
  • Fig. 10 illustrates the assembly of the illuminant
  • the heat sink 51 is also provided from two initially separate heat sink parts 51a, b (FIG. 10a). In a first step, the two heat sink parts 51a, b are placed against the multilayer substrate 2, that is, the heat sink 51 is assembled in its position on the multilayer substrate 2 (FIG. 10b).
  • the reflector 55 and the multi-layer substrate 2 are assembled, for which purpose a slot 102 is provided in the reflector 55 and a slot 103 is also provided in the multi-layer substrate.
  • Multilayer substrate 2 and reflector 55 are plugged together in the slot direction 104 (FIG. 10c / d), whereby a slot 106 which takes the reflector 55 into consideration is also provided in the heat sink 51.
  • the enveloping piston 5 is then attached with a movement along the longitudinal axis 33 of the envelope piston, namely inserted into the housing part 50 a little way.
  • the enveloping piston 5 is then held in a form-fitting manner in the housing part 50.
  • FIG. 11 shows a further multi-layer substrate 2 which largely corresponds to the multi-layer substrates 2 explained with reference to FIGS. 1 and 3.
  • the LEDs 3a are accordingly oriented with their respective main LED propagation direction 32a perpendicular to the envelope piston longitudinal direction.
  • a further LED 3b is additionally provided, the LED main propagation direction 32b of which is parallel to the envelope piston longitudinal direction.
  • the envelope piston longitudinal direction is parallel to the envelope piston longitudinal axis 33 and has in Fig. 11 upwards.
  • With the correspondingly oriented LED 3b are mainly supplied directions to the Hüllkolben- longitudinal axis 33.
  • FIG. 12 shows the substrate sheet 21, from which the multi-layer substrate 2 according to FIG. 11 is folded. Also in this respect, reference is made to the above description, in particular to Fig. 2.
  • a partial area 120 with a parting line 121 is partially separated from the remaining substrate leaf 21, that is to say it is still connected to it via a bridge area 122.
  • the LED 3b is arranged on this partial area 120, the partial area 120 is folded around the bridge area 122 as a hinge, in the figure by 90 ° to the rear.
  • the bridge region 122 then coincides with a fold line.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel (1) mit einem Sockel (6) und einem Hüllkolben (5), in dem LEDs (3) auf einem flächigen Mehrlagensubstrat (2) angeordnet sind, welches zwischen zwei einander entgegengesetzten Außenseitenflächen (4) zumindest bereichsweise aus mindestens zwei Substratlagen (81) aufgebaut ist, wobei die mindestens zwei Substratlagen (81) aus einem flächigen Substratblatt (21) gebildet sind, welches auf sich selbst zurückgelegt ist, und wobei auf einer Seitenfläche (84) des Substratblatts (21), die aufgrund des Zurückgelegtseins des Substratblatts (21) jeweils zumindest anteilig die zwei Außenseitenflächen (4) des Mehrlagensubstrats (2) bildet, die LEDs (3) derart montiert sind, dass auf beiden der zwei Außenseitenflächen (4) des Mehrlagensubstrats (2) jeweils mindestens eine der LEDs (3) montiert ist.

Description

Beschreibung Leuchtmittel mit LEDs
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit auf einem Mehrlagensubstrat montierten LEDs, wobei das Mehrlagensubstrat mit den LEDs in einem Hüllkolben angeordnet ist.
Stand der Technik
Ein konventionelles Leuchtmittel wie bspw. eine Glühlampe emittiert das Licht mit einer näherungsweise omnidirektionalen Lichtverteilung, es wird also vereinfacht gesprochen in alle Richtungen gleich viel Licht abgegeben (von bspw. einer Abschattung durch den Sockel der Glühlampe abgesehen) . Demgegenüber emittiert eine LED für sich das Licht gerichtet, nämlich in der Regel mit einer Lambertschen Lichtverteilung. Die Licht- bzw. Strahlstärke ist also bspw. entlang einer Flächennormalen auf eine Abstrahlfläche der LED maximal und nimmt mit zunehmendem Winkel gegenüber der Flächennormalen ab, in den Rückraum fällt kein Licht.
Um trotz dieser je LED gerichteten Lichtemission eine im Ergebnis homogene Lichtverteilung zu erzeugen, sind aus dem Stand der Technik bspw. Leuchtmittel bekannt, bei denen das von einer LED emittierte Licht mit einer Linse umverteilt wird, bspw. durch eine Kombination aus Lichtbrechung und -reflexion (üblicherweise Totalreflexion) . Auf diese Weise lässt sich aus der Lambertschen Lichtverteilung der auf einer Leiterplatte montierten LED bspw. eine Lichtverteilung erzeugen, bei welcher das Licht in Annäherung an die Glühlampe ein Lichtvolumen ausfüllt, das größer als ein Halbraum ist. Es wird mit der Linse also Licht in den Rückraum umverteilt .
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaftes Leuchtmittel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Leuchtmittel mit einer Mehrzahl LEDs zur Emission von Licht, einem flächigen Mehrlagensubstrat, das zwischen zwei einander entgegengesetzten Außenseitenflächen zumindest bereichsweise aus mindestens zwei Substratlagen aufgebaut ist, auf welchem Mehrlagensubstrat die LEDs montiert sind und das eine Leiterbahnstruktur trägt, mit der die LEDs elektrisch leitend verbunden sind, einem für das von den LEDs emittierte Licht transmissiven Hüllkolben, in welchem das Mehrlagensubstrat mit den LEDs angeordnet ist, und einem Sockel, mit welchem die LEDs über die Leiterbahnstruktur elektrisch betreibbar verbunden sind, wobei die mindestens zwei Substratlagen aus einem flächigen Substratblatt gebildet sind, welches auf sich selbst zurückgelegt ist, und wobei auf einer Seitenfläche des Substratblatts, welche Seitenfläche aufgrund des Zurückgelegtseins des Substratblatts jeweils zumindest anteilig die zwei Außenseitenflächen des Mehrlagensubstrats bildet, die LEDs derart montiert sind, dass auf beiden der zwei Außenseitenflächen des Mehrlagensubstrats jeweils mindestens eine der LEDs montiert ist sowie einem Verfahren mit den Schritten:
- Vorsehen des flächigen Substratblatts; - Montieren der LEDs auf der Seitenfläche des Substratblatts;
- Zurücklegen des Substratblattes mit den darauf montierten LEDs auf sich selbst zum Bilden des Mehrlagensubstrats derart, dass auf beiden der zwei Außenseitenflächen jeweils mindestens eine der LEDs montiert ist.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und in der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw.
Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.
Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, ein zwar im Ergebnis beidseitig LED-bestücktes Mehrlagensubstrat vorzusehen, dessen Aufbau aus einem auf sich selbst zurückgelegten Substratblatt in der Herstellung gleichwohl eine einseitige Bestückung ermöglicht. Es müssen nämlich nur auf der dann zumindest anteilig die Außenseitenflächen des Mehrlagensubstrats bildenden Seitenfläche LEDs montiert werden, was im Vergleich zu einer beidseitigen Bestückung die Komplexität und den Aufwand reduzieren helfen kann. Eine entgegengesetzte Seitenfläche des Substratblatts ist bevorzugt frei von LEDs, das Substratblatt ist also nur einseitig LED- bestückt. Das daraus gebildete Mehrlagensubstrat ist dann gleichwohl beidseitig bestückt.
Im Falle des eingangs genannten Standes der Technik (Leuchtmittel mit Linse) ist zwar auch nur eine einseitige LED-Bestückung der Leiterplatte erforderlich, muss zur Umverteilung des Lichts in den Rückraum jedoch eben zusätzlich die Linse vorgesehen werden. Demgegenüber können mit dem vorliegenden Ansatz, also der im Ergebnis beidseitigen Bestückung, bspw. bereits zwei einander entgegengesetzte Richtungen jeweils schwerpunktmäßig mit Licht versorgt werden, in Abhängigkeit von der Ausgestaltung im Einzelnen auch mehr als zwei Richtungen (siehe unten im Detail) . Die Lichtabgabe in unterschiedliche Richtungen ist also gewissermaßen bereits in das Mehrlagensubstrat und die damit geschaffene Relativanordnung der LEDs integriert, was etwa im Vergleich zu dem Stand der Technik die Anzahl der zu verbauenden Einzelteile reduzieren helfen kann (es ist eben bspw. keine Linse erforderlich) . Insbesondere in einer Massenfertigung können so bspw. Aufwand und Ausschuss verringert werden. Die LED-bestückte Seitenfläche des Substratblatts kann beide einander entgegengesetzte Außenseitenflächen des Mehrlagensubstrats jeweils vollständig bilden (vgl. bspw. Fig. 6) oder eine bzw. beide davon jeweils nur anteilig (vgl. bspw. Fig. 3) . Die Außenseitenflächen des Mehrlagensubstrats sind einander in Bezug auf dessen Dickenrichtung entgegengesetzt. Das flächige
Mehrlagensubstrat hat in jeder seiner Flächenrichtungen eine erheblich größere, bspw. um mindestens das 10-, 15- bzw. 20-fache (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) , Erstreckung als in der dazu senkrechten Dickenrichtung; bei einer über das Mehrlagensubstrat variierenden Dicke wird ein darüber gebildeter Mittelwert betrachtet. Die Außenseitenflächen erstrecken sich dann jeweils in den Flächenrichtungen.
Das „zumindest bereichsweise" aus mindestens zwei Substratlagen („mehrlagig") aufgebaute Mehrlagensubstrat ist bspw. zu einem Flächenanteil von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10 %, 20 % bzw. 30 % seiner Fläche mehrlagig, vgl. Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 3 zur Illustration; Obergrenzen können (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 80 % bzw. 60 % liegen. Das Mehrlagensubstrat kann jedoch auch im Gesamten, also über seine gesamte Fläche mehrlagig, aufgebaut sein, vgl. Fig. 7 in Verbindung mit Fig. 6 zur Illustration. Vorzugsweise ist das Mehrlagensubstrat zumindest in dem Bereich, der aus dem Substratblatt mehrlagig aufgebaut ist, plan, liegen also die Außenseitenflächen dort jeweils in einer Ebene und sind diese Ebenen um die Dicke des Mehrlagensubstrats zueinander beabstandet.
Im Allgemeinen können aus dem Substratblatt auch mehr als zwei Substratlagen gebildet sein, kann es also mehrfach auf sich selbst zurückgelegt sein. So könnte bspw. durch ein dreifaches Zurücklegen ein zumindest bereichsweise aus vier Substratlagen aufgebautes Mehrlagensubstrat gebildet sein, wobei eine von LEDs freie Teilfläche der im Übrigen LED-bestückten Seitenfläche dann auf sich selbst zurückgelegt im Inneren des Mehrlagensubstrats zwischen zwei Substratlagen läge. Bevorzugt sind aus dem Substratblatt jedoch genau zwei Substratlagen gebildet, die aber um weitere, zuvor (vor der Herstellung des Mehrlagensubstrats) zu dem Substratblatt gesonderte Lagen, etwa einen nachstehend im Detail erläuterten Träger, ergänzt sein können.
Die aus dem Substratblatt gebildeten Substratlagen entsprechen jeweils einem Teilbereich des Substratblatts, wobei diese Teilbereiche dann aufgrund des Zurückgelegtseins des Substratblatts auf sich selbst in der Dickenrichtung (des Mehrlagensubstrats) aufeinanderfolgen. Die aus dem Substratblatt gebildeten Substratlagen grenzen dann in Bezug auf die Dickenrichtung bspw. entweder direkt aneinander oder an eine andere Schicht des Mehrlagensubstrats, welches keine Luftschicht umfassen soll (sondern frei davon sein soll) . Die Substratlagen sind vorzugsweise einstückig miteinander, was weiter bevorzugt für das Mehrlagensubstrat im Gesamten gilt; „einstückig" meint nicht zerstörungsfrei voneinander trennbar (ohne Zerstörung einer der Substratlagen oder eines in Bezug auf die Dickenrichtung dazwischen angeordneten Teils) , auch von einem Verbindungsbereich des Substratblatts zwischen den Substratlagen abgesehen.
Die auf dem Mehrlagensubstrat „montierten" LEDs sind vorzugsweise aufgelötet, wobei zumindest einige der Lötverbindungen zugleich den elektrischen Kontakt zwischen Leiterbahnstruktur und LED herstellen und der mechanischen Befestigung der LED dienen (zusätzlich können aber auch allein der mechanischen Befestigung / thermischen Anbindung dienende Lötverbindungen vorgesehen sein) . Bevorzugt sind als LEDs sogenannte SMD-Bauteile (Surface Mounted Device) , die in einem Reflow-Prozess aufgelötet werden. Über den Sockel kann das Leuchtmittel (von außen in der Anwendung) elektrisch angeschlossen werden .
Die LEDs sind mit dem Sockel, also dessen zur Kontaktierung von außen dienenden Anschlussstellen, „elektrisch betreibbar" verbunden, es ist vorzugsweise eine Treiberelektronik zwischengeschaltet (zwischen den Anschlussstellen des Sockels und den LEDs) . Bevorzugt ist das Leuchtmittel für einen Betrieb an Netzspannung (mindestens 100 Volt) eingerichtet, kann also an die Sockel-Anschlussstellen Netzspannung angelegt werden und wird diese bevorzugt mit einer Treiberelektronik des Leuchtmittels für den Betrieb der LEDs angepasst.
Das Leuchtmittel ist vorzugsweise als Glühlampen-Ersatz ausgelegt; der Sockel ist bevorzugt ein Edison-Sockel , besonders bevorzugt mit der Gewindekennung E27. Im Allgemeinen kann der Hüllkolben auch klar (durchsichtig) sein, vorzugsweise ist er jedoch mattiert, ist also bspw. (wenn das Leuchtmittel kein Licht emittiert) das Mehrlagensubstrat von außen durch den Hüllkolben allenfalls schemenhaft zu erkennen, vorzugsweise gar nicht. Die Mattierung kann bspw. über in das Hüllkolbenmaterial eingebettete Streuzentren, insbesondere Streupartikel, und/oder über an der Hüllkolbenoberfläche angeordnete Streuzentren erreicht werden, bspw. eine Oberflächenanrauung und/oder Oberflächenbeschichtung . Bevorzugt ist eine innenseitige Beschichtung, also eine Beschichtung der den LEDs zugewandten Innenwandfläche, was in der Anwendung bspw. vor Kratzern schützen kann.
Das Mehrlagensubstrat mit den LEDs ist derart in dem Hüllkolben angeordnet, dass ein Großteil des von den LEDs emittierten Lichts den Hüllkolben durchsetzt, also von innen nach außen tritt und in einer Anwendung nutzbar ist. „Großteil" kann insoweit bspw. mindestens 70 %, vorzugsweise mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 %, meinen; eine mögliche Obergrenze kann bspw. bei höchstens 99,9 % liegen. Das von den LEDs emittierte Licht kann direkt und/oder nach vorheriger Reflexion auf die Hüllkolbeninnenwand fallen und diesen dann nach außen durchsetzen .
Im Allgemeinen könnte das Substratblatt auch aus einem Metall vorgesehen sein, etwa Aluminium. Zwischen dem Substratblatt und der Leiterbahnstruktur wäre dann eine Isolationsschicht angeordnet, etwa eine Imidschicht. Vorzugsweise ist das Substratblatt aus einem Kunststoffmaterial vorgesehen, vorzugsweise einem Polyestermaterial, besonders bevorzugt aus Polyethylenterephthalat (PET) . Das Substratblatt ist bevorzugt einschichtig, also monolithisch in Bezug auf seine Dickenrichtung; „monolithisch" meint von statistisch verteilt angeordneten Einschlüssen, etwa Partikeln zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit und/oder Reflektivität , abgesehen in seinem Inneren frei von Materialgrenzen zwischen unterschiedlichen Materialien bzw. Materialien unterschiedlicher
Herstellungsgeschichte .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Substratblatt um eine Falzlinie auf sich selbst zurückgelegt, ist es also auf sich selbst zurückgefaltet. Die Falzlinie ist ein Knick in dem Substratblatt (bei bezogen auf dessen Größenskala makroskopischer Betrachtung) , der Krümmungsradius des Verbindungsbereichs zwischen den Substratlagen soll also im Rahmen des technisch Möglichen möglichst klein sein, bspw. kleiner als die Dicke des Mehrlagensubstrats. Wenngleich im Allgemeinen auch ein händisches Falten denkbar ist, wird die Falzlinie vorzugsweise maschinell eingebracht. Generell erfordert das Zurücklegen des Substratblatts auf sich selbst indes nicht das Ausbilden einer Falzlinie, sondern kann der Verbindungsbereich im Prinzip auch mit einem beliebig großen Krümmungsradius gefasst werden, kann das Substratblatt im Verbindungsbereich bspw. um einen Rundstift gelegt werden. Die bevorzugt eingebrachte Falzlinie verläuft gerade über das Substratblatt, von Außenrand zu Außenrand. Sie wird derart eingebracht, dass beiseits davon jeweils mindestens eine der LEDs angeordnet ist; die beiseits der Falzlinie liegenden Teilflächen der LED-bestückten Seitenfläche bilden dann jeweils zumindest anteilig eine der Außenseitenflächen, die dann entsprechend mit jeweils mindestens einer LED versehen sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Mehrlagensubstrat eine Fügeverbindungsschicht zwischen den aus dem Substratblatt gebildeten Substratlagen auf, über welche letztere stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist eine die Substratlagen zusammenhaltende KlebstoffSchicht . Die Fügeverbindungsschicht ist in Bezug auf die Dickenrichtung des Mehrlagensubstrats zwischen den Substratlagen angeordnet und erstreckt sich (in den Flächenrichtungen) über bspw. mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 75 %, weiter bevorzugt mindestens 90 %, eines Bereichs, in dem das Mehrlagensubstrat mehrlagig ist.
Die Fügeverbindungsschicht hält die Substratlagen auch von dem Verbindungsbereich des Substratblatts abgesehen beisammen. Zwei Substratlagen können dabei entweder von einer einzigen Fügeverbindungsschicht zusammengehalten werden, an die dann beide Substratlagen grenzen, oder im Falle eines nachstehend beschriebenen Trägers zwischen den Substratlagen auch von zwei Fügeverbindungsschichten, jeweils zwischen jeweiliger Substratlage und Träger. Die die Substratlagen beisammen haltende
Fügeverbindungsschicht muss also nicht notwendigerweise unmittelbar an beide Substratlagen grenzen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Substratblatt eine Dicke von mindestens 150 μπι, vorzugsweise mindestens 200 ym, besonders bevorzugt mindestens 250 ym. Vorteilhafte Obergrenzen können bspw. bei höchstens 500 ym, vorzugsweise höchstens 450 ym, weiter bevorzugt höchstens 400 ym, besonders bevorzugt höchstens 350 ym, liegen, wobei die Ober- und Untergrenzen ausdrücklich auch unabhängig voneinander von Interesse sein können. Etwa im Falle des bevorzugten Kunststoffmaterials , bspw. dem PET, haben die Erfinder im genannten Bereich einerseits eine gute Grundstabilität des Substratblatts festgestellt, lässt es sich jedoch andererseits gut auf sich selbst zurücklegen, insbesondere falten, was im Besonderen mit der nachstehend offenbarten Leiterbahndicke gilt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die auch unabhängig von einer Konkretisierung der
Substratblattdicke von Interesse sein kann, haben die Leiterbahnen der Leiterbahnstruktur eine Dicke von mindestens 20 ym, vorzugsweise mindestens 25 ym, weiter bevorzugt mindestens 30 ym, besonders bevorzugt mindestens 35 ym. Vorteilhafte Obergrenzen können bspw. bei höchstens 100 ym, vorzugsweise höchstens 90 ym, weiter bevorzugt höchstens 80 ym, besonders bevorzugt höchstens 70 ym, liegen, wobei Ober- und Untergrenze wiederum auch unabhängig voneinander von Interesse sein können. Die Leiterbahnstruktur und das Mehrlagensubstrat sind einstückig miteinander, können also nicht zerstörungsfrei (ohne Zerstörung eines Teils des Verbunds) voneinander getrennt werden. Wenngleich im Allgemeinen die Leiterbahnen auch auf einer der LED-bestückten Seitenfläche entgegengesetzten Seitenfläche des Substratblatts angeordnet und die LEDs dann bspw. über Druckkontakte damit verbunden sein könnten, sind die Leiterbahnen bevorzugt auf der LED- bestückten Seitenfläche angeordnet, besonders bevorzugt ausschließlich auf dieser (ist also die entgegengesetzte Seitenfläche frei davon) . Die Leiterbahnen sind bevorzugt auf jenen Teilflächen der LED-bestückten Seitenflächen angeordnet, welche dann jeweils zumindest anteilig eine der Außenseitenflächen bilden. Die Dicke der Leiterbahnen wird entlang der Dickenrichtung des Mehrlagensubstrats, an beiden Außenseitenflächen gesondert genommen. Im Falle einer variierenden Dicke wird ein über das Mehrlagensubstrat gebildeter Mittelwert betrachtet. Die Dicke des Substratblatts wird entlang dessen Dickenrichtung genommen, im Falle einer variierenden Dicke ebenfalls als Mittelwert, wobei eine konstante Dicke bevorzugt ist, welche dann den Dicken der einzelnen, daraus gebildeten Substratlagen entspricht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Mehrlagensubstrat einen Träger auf, der zumindest bereichsweise zwischen den Substratlagen angeordnet ist (in Bezug auf die Dickenrichtung des übrigen Substrats) ; der Träger ist Teil des Mehrlagensubstrats. Wenngleich im Allgemeinen bspw. auch ein Gitter als Träger denkbar ist, ist ein in Bezug auf seine Flächenrichtungen durchgehend (unterbrechungsfrei) ausgebildeter flächiger Träger bevorzugt, etwa eine Platte. Dessen senkrecht zu den Flächenrichtungen im Allgemeinen als Mittelwert genommene, vorzugsweise konstante, Dicke kann bspw. mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm, weiter bevorzugt mindestens 1,5 mm, besonders bevorzugt mindestens 2 mm, betragen, wobei mögliche Obergrenzen (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 5 mm, 4 mm bzw. 3 mm liegen (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) .
Der Träger hat eine höhere Biegesteifigkeit als das Substratblatt für sich, bspw. um mindestens das 2-, 4-, 6-, 8- bzw. 10-fache höher. Im Prinzip kann auch ein starrer Träger vorgesehen sein, gleichwohl können Obergrenzen bspw. bei höchstens dem 1.000- bzw. 500- fachen der Biegesteifigkeit des Substratblatts für sich liegen. Bevorzugt ist der Träger aus Metall vorgesehen, besonders bevorzugt aus Aluminium, was zusätzlich zur mechanischen Stabilisierung auch die Wärmeabfuhr von den LEDs verbessern helfen kann. Im Allgemeinen ließe sich die mechanische Stabilisierung jedoch bspw. auch mit einem Kunststoffträger entsprechender Steifigkeit erreichen.
Der Träger ist „flächig", hat also in jeder seiner Flächenrichtungen eine erheblich größere, bspw. um mindestens das 15-, 20- bzw. 25-fache (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) , Erstreckung als in der dazu senkrechten Dickenrichtung (bei variierender Dicke wird ein Mittelwert betrachtet) . Der Träger soll sich bspw. über mindestens 60 %, 70 %, 80 % bzw. 90 % der Fläche des Bereichs des Mehrlagensubstrats erstrecken, der aus dem Substratblatt mehrlagig aufgebaut ist. Der Träger ist bevorzugt ein im Gesamten planes Teil.
Das Substratblatt und der Träger sind einstückig miteinander, also nicht zerstörungsfrei (ohne Zerstörung von einem davon oder einer Schicht dazwischen) voneinander trennbar. Bevorzugt sind der Träger und das Substratblatt als zuvor gesonderte Teile aneinandergesetzt , wobei bevorzugt jede der Substratlagen mit einer stoffschlüssigen Fügeverbindung mit dem Träger verbunden ist, vorzugsweise einer KlebstoffVerbindung, besonders bevorzugt einem großflächigen Klebstofffilm. Bei einem bevorzugten Mehrlagensubstrat ist dann also die Schichtfolge: Substratlage, Klebstofffilm, Träger, Klebstofffilm, Substratlage. Das Zusammensetzen des Substratblatts mit dem Träger kann bspw. auch in einem Band- bzw. Rollenprozess (reel to reel) erfolgen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mehrlagensubstrat in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt, wobei jeweils nächstbenachbarte Teilbereiche über jeweils einen aus dem Substratblatt gebildeten Brückenbereich miteinander verbunden sind. Jeder der Teilbereiche soll bspw. mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 10 %, der Gesamtfläche des Mehrlagensubstrats einnehmen, mögliche Obergrenzen liegen bspw. bei höchstens 80 % bzw. 60 %. Bevorzugte Obergrenzen für die Anzahl an Teilbereichen des Mehrlagensubstrats können bspw. bei höchstens 15, vorzugsweise höchstens 10, Teilbereichen liegen. In den Teilbereichen jeweils für sich ist das Mehrlagensubstrat jeweils bevorzugt plan. Die Verkippung bezieht sich auf jeweils nächstbenachbarte Teilbereiche, übernächstbenachbarte Teilbereiche können dann also bspw. auch wieder dieselbe Orientierung haben, vgl. Fig. 3 zur Illustration. Eine Flächennormale auf einen Teilbereich soll mit einer Flächennormalen auf einen dazu „verkippten" Teilbereich bspw. einen Winkel von mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 20°, besonders bevorzugt mindestens 30°, einschließen, wobei mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 170°, vorzugsweise höchstens 160°, besonders bevorzugt höchstens 150°, liegen. Betrachtet werden dabei Flächennormale auf dieselbe Außenseitenfläche.
Der Brückenbereich zwischen nächstbenachbarten
Teilbereichen ist aus dem Substratblatt gebildet, vorzugsweise aus nur einer Substratlage, ist das Substratblatt im Brückenbereich also vorzugsweise nicht auf sich selbst zurückgelegt. Bevorzugt wird der Brückenbereich ausschließlich mit dem Substratblatt gebildet. Die Teilbereiche werden vorzugsweise durch Falten des Substratblatts gebildet, bevorzugt erstreckt sich in einem jeweiligen Brückenbereich eine jeweilige Falzlinie .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer der LEDs, die ihrerseits in einem der Teilbereiche angeordnet ist, ein anderer der Teilbereiche derart zugeordnet, dass auf den anderen Teilbereich mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 15 %, besonders bevorzugt mindestens 20 %, des von der LED emittierten Lichts fallen und daran reflektiert werden. Das Mehrlagensubstrat dient insoweit zugleich als Reflektor. Mit der Reflexion wird ein Teil des Lichts umverteilt, was bspw. einer Homogenisierung der Lichtverteilung im Fernfeld dienen kann.
Eine Hauptausbreitungsrichtung des Lichts wie von der LED emittiert (LED-Hauptausbreitungsrichtung) kann gegenüber einer Hauptausbreitungsrichtung des reflektierten Lichts bspw. um den Betrag nach mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 30°, besonders bevorzugt mindestens 40°, verkippt sein, wobei mögliche Obergrenzen (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 120°, vorzugsweise höchstens 110°, besonders bevorzugt höchstens 100°, liegen können. Bevorzugt kann eine diffuse Reflexion sein. Als „Hauptausbreitungsrichtung" des jeweiligen Lichts wird jeweils jene Richtung betrachtet, die sich als Mittelwert sämtlicher Richtungsvektoren ergibt, entlang welcher sich das jeweilige Licht ausbreitet, wobei bei dieser Mittelwertbildung jeder Richtungsvektor mit der ihm zugehörigen Lichtstärke gewichtet wird (jede Richtung, in die sich das jeweilige Licht ausbreitet, kann als Vektor beschrieben werden, dem eine Lichtstärke zugeordnet werden kann) .
Generell kann die Reflexion bspw. auch an einer auf das Substratblatt aufgebrachten Reflexionsschicht erfolgen, bevorzugt ist das Substratblatt selbst reflektiv, etwa aufgrund eingebetteter Reflexionspartikel. Generell soll der Reflexionsgrad in dem reflektierenden Teilbereich bspw. bei mindestens 80 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 85 %, 90 % bzw. 95 %, liegen (über den sichtbaren Spektralbereich von 380 μιη bis 780 μιη gemittelt) ; eine Obergrenze kann bspw. bei 99, 9 % liegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich zu dem Mehrlagensubstrat ein weiteres flächiges Substrat vorgesehen, dessen einander entgegengesetzte
Außenseitenflächen mit jeweils mindestens einer LED bestückt sind. Vorzugsweise ist das weitere Substrat ebenfalls ein aus dem Substratblatt gebildetes Mehrlagensubstrat und sollen sämtliche bezüglich des ersten Mehrlagensubstrats offenbarten Angaben auch das zweite Mehrlagensubstrat betreffend offenbart sein; im Folgenden wird gleich wohl auf das „weitere Substrat" Bezug genommen. Das Mehrlagensubstrat und das weitere Substrat sind „zusammengesetzt", also als zuvor gesonderte Teile zusammengesteckt. Dazu ist zumindest eines der Substrate mit einem es in Dickenrichtung durchsetzenden Schlitz versehen, in welchen das andere eingeschoben ist.
Vorzugsweise sind beide Substrate mit jeweils einem Schlitz, der das jeweilige Substrat in Dickenrichtung durchsetzt, versehen. Je Substrat erstreckt sich der jeweilige Schlitz in einer der Flächenrichtungen von einem Außenrand bis zu einem Punkt auf dem jeweiligen Substrat. Die Schlitze haben jeweils eine gerade Erstreckung (in Schlitzrichtung) , senkrecht zu der jeweiligen Dickenrichtung, und die Substrate werden dann in Schlitzrichtung ineinander gesteckt. Das
Mehrlagensubstrat (also das erste Substrat) ist dann in dem Schlitz im weiteren Substrat angeordnet, und umgekehrt. Bevorzugt ist eine Anordnung derart, dass sich die Schlitzrichtung jeweils parallel zu einer nachstehend in Bezug genommenen Hüllkolben-Längsachse erstreckt, die Schlitze besonders bevorzugt damit zusammenfallen. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Mehrlagensubstrat geschlitzt und ist das weitere Substrat (das auch seinerseits geschlitzt sein kann, siehe vorne) in diesen Schlitz eingeschoben. Der Schlitz kann dann bevorzugt in einem Bereich des Mehrlagensubstrats angeordnet sein, in dem aus dem Substratblatt nur eine einzige Substratlage gebildet ist, der also nicht mehrlagig ist.
Andererseits kann auch eine Anordnung des Schlitzes in dem aus dem Substratblatt gebildeten, mehrlagigen Bereich des Mehrlagensubstrats bevorzugt sein; der Schlitz durchsetzt dann also die mindestens zwei Substratlagen in der Dickenrichtung. Dies kann etwa hinsichtlich der Stabilität Vorteile bieten.
In bevorzugter Ausgestaltung erstrecken sich das Mehrlagensubstrat und das weitere Substrat zumindest mit jenen Bereichen, in denen jeweils die LEDs angeordnet sind, schräg zueinander, vorzugsweise rechtwinklig zueinander. Infolge dieser Anordnung sind die LED- Hauptausbreitungsrichtungen einer der LEDs des Mehrlagensubstrats und einer der LEDs des weiteren Substrats zueinander um vorzugsweise mindestens 80°, besonders bevorzugt mindestens 85°, und (davon unabhängig) um bevorzugt höchstens 100°, weiter bevorzugt höchstens 95°, verkippt. Vorzugsweise kann jede der LEDs mindestens einem solchen Paar mit einer der LEDs des jeweilig anderen Substrats zugeordnet werden.
Bei einer zu den zusammengesteckten Substraten alternativen Ausführungsform ist das Mehrlagensubstrat mit einem Reflektor zusammengesetzt, der für sich von LEDs frei ist, auf dem also keine LEDs vorgesehen sind. Dabei ist der Reflektor und/oder das Mehrlagensubstrat mit einem Schlitz versehen, in welchen das jeweilig andere Einzelteil (Mehrlagensubstrat oder Reflektor) eingeschoben ist. Bevorzugt sind beide geschlitzt und ist der Reflektor in das Mehrlagensubstrat eingeschoben, und umgekehrt. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Schlitzes wird auf die vorstehende Offenbarung zum geschlitzten Substrat verwiesen, die auch für den Reflektor offenbart sein soll. Der Reflektor soll bspw. eine (über den sichtbaren Spektralbereich gemittelte) Reflektivität von mindestens in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt 80 90 % bzw. 95 % haben; eine Obergrenze kann bspw. bei höchstens 99,9 % liegen. Der Reflektor wird bevorzugt mit einem im Gesamten planen Mehrlagensubstrat kombiniert, besonders bevorzugt in dazu rechtwinkliger Anordnung (der Reflektor und das Mehrlagensubstrat schneiden sich im rechten Winkel) . In den so gebildeten vier Quadranten ist dann vorzugsweise jeweils mindestens eine der LEDs auf dem Mehrlagensubstrat angeordnet, von welcher jeweils mindestens 20 %, in diese Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 25 %, 30 %, 35 % bzw. 40 %, des gesamten, davon emittierten Lichts auf den Reflektor fallen und davon reflektiert werden. Der Reflektor verteilt das Licht in die originär kaum oder gar nicht versorgten Flächenrichtungen des Mehrlagensubstrats um.
Der Reflektor ist bevorzugt ein im Gesamten planes Teil und kann im Allgemeinen bspw. auch aus Metall vorgesehen sein. Bevorzugt ist ein Kunststoffmaterial , welches weiter bevorzugt aufgrund darin eingebetteter Einschlüsse, vorzugsweise Reflexionspartikeln, in seiner Reflektivität optimiert ist. Der Reflektor kann bspw. aus Polybutylenterephthalat (PBT) vorgesehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mehrlagensubstrat mit den LEDs derart in dem Hüllkolben angeordnet, dass die LED-Hauptausbreitungsrichtungen mit einer zu der Hüllkolben-Längsachse parallelen, vom Sockel in Richtung Hüllkolben weisenden Längsrichtung einen Winkel von dem Betrag nach mindestens 80°, vorzugsweise mindestens 85°, und höchstens 100°, vorzugsweise höchstens 95°, einschließen; besonders bevorzugt stehen die LED-Hauptausbreitungsrichtungen jeweils senkrecht auf der Hüllkolben-Längsrichtung. Die Hüllkolben-Längsachse durchsetzt den Sockel; vorzugsweise ist der Hüllkolben um die Längsachse drehsymmetrisch, besonders bevorzugt rotationssymmetrisch. Es sollen mindestens zwei der LEDs entsprechend angeordnet sein, vorzugsweise mindestens vier der LEDs; bevorzugt kann auch sein, dass sämtliche der auf dem Mehrlagensubstrat montierten LEDs entsprechend angeordnet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der LEDs derart angeordnet, dass ihre LED- Hauptausbreitungsrichtung mit der Hüllkolben-
Längsrichtung einen Winkel von dem Betrag nach höchstens 10°, vorzugsweise höchstens 5°, weiter bevorzugt höchstens 2,5°, einschließt, besonders bevorzugt parallel dazu liegt (Winkel von 0°) . Die entsprechende LED ist also auf einem Teilbereich des Mehrlagensubstrats angeordnet, der gegenüber dem übrigen Mehrlagensubstrat entsprechend verkippt ist. Eine Flächennormale auf diesen Teilbereich, und zwar auf die Seitenfläche, auf welcher die LED angeordnet ist, ist also gegenüber der Hüllkolben-Längsrichtung entsprechend wenig verkippt (höchstens 10°, vgl. die vorstehenden Gradangaben bzgl. weiterer bevorzugter Werte) . Dieser Teilbereich ist vorzugsweise für sich plan.
Bevorzugt ist ein entsprechender Teilbereich mit einer das Substratblatt in dessen Dickenrichtung durchsetzenden Trennfuge vom übrigen Substratblatt teilweise abgetrennt, also noch über einem Brückenbereich damit verbunden. Um diesen Brückenbereich als Scharnier ist der Teilbereich dann gegenüber dem übrigen Mehrlagensubstrat entsprechend verkippt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtverteilung des Leuchtmittels derart homogenisiert, dass die bei einem Umlauf um die Hüllkolben-Längsachse (unter einem Höhenwinkel von 90°, also senkrecht zur Hüllkolben-Längsrichtung) gemessene Lichtstärke allenfalls eine geringe Schwankung zeigt. Es soll also jeder auf diesem Umlauf genommene Lichtstärkewert mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 25 %, eines auf dem Umlauf genommenen Maximalwerts der Lichtstärke ausmachen. Bevorzugt zeigt die Lichtstärke auch unter anderen (je Umlauf aber immer konstanten) Höhenwinkeln eine entsprechend geringe Schwankung.
Bevorzugt wird in allen Richtungen, die mit der Hüllkolben-Längsrichtung (siehe vorne) einen Winkel zwischen 0° und einem Grenzwinkel einschließen, noch eine von Null verschiedene Lichtstärke gemessen, welche vorzugsweise mindestens 10 %, weiter bevorzugt mindestens 20 % bzw. 30 % einer maximalen Lichtstärke ausmacht. Der Grenzwinkel ist zunehmend bevorzugt größer als 90°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150° bzw. 160°; bei Winkeln größer 170° kann die Lichtstärke gleich Null sein.
Im Folgenden wird die Gesamtheit aus Mehrlagensubstrat und Leiterbahnstruktur der Einfachheit halber als „Leiterplatte" bezeichnet. Eine erste der LEDs ist auf der einen Seitenfläche davon und eine zweite der LEDs auf der entgegengesetzten Seitenfläche angeordnet, bevorzugt ist gemeinsam mit der ersten LED eine dritte der LEDs auf derselben Seitenfläche und gemeinsam mit der zweiten der LEDs eine vierte der LEDs auf derselben Seitenfläche angeordnet. Die Angaben zur Weite/Länge beziehen sich auf ein im Gesamten planes Mehrlagensubstrat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Kühlkörper in direktem thermischen Kontakt mit der Leiterplatte vorgesehen, der entweder selbst eine Außenfläche des Leuchtmittels bildet oder in direktem thermischen Kontakt mit einem Teil des Leuchtmittels vorgesehen ist, vorzugsweise einem zu dem Sockel gesonderten Gehäuseteil (siehe unten) , welches eine Außenfläche des Leuchtmittels bildet. Der thermische Widerstand Rth des Kühlkörpers hängt bspw. von der thermischen Leitfähigkeit des Kühlkörpermaterials sowie von dessen Anbindung ab, soll jedoch höchstens 25 K/W betragen, wobei höchstens 20 K/W, 15 K/W, 10 K/W bzw. 5 K/W weitere, in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugte Obergrenzen sind. Ein thermischer Kontaktwiderstand zwischen Leiterplatte und Kühlkörper soll bevorzugt eher klein sein, also bspw. nicht mehr als 50 %, 40 %, 30 %, 20 % bzw. 10 % des thermischen Widerstands Rth des Kühlkörpers ausmachen; gleiches gilt für einen etwaigen thermischen Kontaktwiderstand zu dem die Außenfläche des Leuchtmittels bildenden Teil (soweit diese nicht der Kühlkörper selbst bildet) . Als Kühlkörpermaterial ist ein Metall bevorzugt, etwa Aluminium, kann aber bspw. auch ein wärmeleitfähiger Kunststoff, also etwa ein Kunststoffmaterial mit zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit eingebetteten Partikeln, vorgesehen sein. „In direktem thermischen Kontakt" meint allenfalls mit einer stoffschlüssigen Verbindungsschicht dazwischen, etwa einer Lotschicht, vorzugsweise direkt aneinander anliegend. Bevorzugt liegt der Kühlkörper (nach außen hin, zur Wärmeabfuhr) an einem zwischen dem Sockel und dem Hüllkolben angeordneten Gehäuseteil an, wobei das Gehäuseteil und der Kühlkörper weiter bevorzugt mit einer Übermaßpassung (Presspassung) aneinander gehalten sind, also der Kühlkörper in das Gehäuseteil eingepresst ist. Ist ein Kühlkörper vorgesehen, kann der Hüllkolben aus einem Kunststoffmaterial vorgesehen sein, was Kostenvorteile bieten kann. Der Hüllkolben muss auch bspw. kein abgeschlossenes Gasvolumen (mit thermisch leitfähigem Gas) zur Verfügung stellen, was den Aufwand reduzieren helfen kann.
Wenngleich also der Hüllkolben das Volumen mit der Leiterplatte für sich und auch gemeinsam mit dem Sockel und/oder einem Gehäuseteil nicht hermetisch verschließen muss, kann es jedenfalls soweit abgeschlossen sein, dass einem Eindringen von Staub vorgebeugt werden kann. Das thermische Konzept erlaubt also bspw. von Lüftungschlitzen und dergleichen abzusehen, die anderenfalls einen Verschmutzungseintrag ermöglichen könnten. Der Hüllkolben für sich ist bevorzugt frei von (Innen- und Außenvolumen verbindenden) Schlitzen.
In bevorzugter Ausgestaltung liegen die Leiterplatte und der Kühlkörper direkt aneinander an und haben sie eine Anlagefläche aneinander, deren Flächeninhalt mindestens so groß ist wie ein mit LEDs belegter Flächenanteil der beiden Seitenflächen der Leiterplatte. Es werden also die Grundflächen der auf der Leiterplatte angeordneten LEDs aufsummiert und soll die Anlagefläche zwischen Kühlkörper und Leiterplatte mindestens dieser aufsummierten Fläche entsprechen. Die Anlagefläche wird sich bevorzugt in mehrere zueinander beabstandete Teilflächen gliedern (die bspw. jeweils von einer Feder gebildet werden, siehe unten) , wobei die Teilflächen dann weiter bevorzugt zu gleichen Anteilen auf die Seitenflächen der Leiterplatte aufgeteilt sind. Die „Grundfläche" einer LED wird an einer senkrechten Projektion der LED in eine zur Dickenrichtung der Leiterplatte senkrechte Ebene genommen .
Die Anlagefläche, die Leiterplatte und Kühlkörper aneinander haben, soll bspw. in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 4 mm2, 8 mm2, 12 mm2, 16 mm2 bzw. 20 mm2 ausmachen. Mögliche Obergrenzen liegen (von den Untergrenzen unabhängig) z. B. bei höchstens 80 mm2 bzw. 60 mm2 In bevorzugter Ausgestaltung liegt der Kühlkörper an den einander entgegengesetzten Seitenflächen der Leiterplatte jeweils direkt mit einer Feder an, vorzugsweise jeweils mit mindestens zwei Federn, weiter bevorzugt jeweils genau zwei Federn. Die Leiterplatte ist zwischen den Federn, die jeweils eine Teilfläche der Anlagefläche bilden, kraftschlüssig gehalten; zum Bewegen der Leiterplatte entlang der Hüllkolben-Längsachse ist also ein gewisser Kraftaufwand erforderlich, die Leiterplatte kann bspw. zumindest gegen ein schwerkraftbedingtes Herausrutschen kraftschlüssig gehalten sein (bei zur Schwerkraftrichtung paralleler Hüllkolben-Längsachse) .
Je Feder kann die jeweilige Teilfläche der Anlagefläche einen Flächeninhalt von bspw. in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 2 mm2, 3 mm2, 4 mm2, 5 mm2, 6 mm2, 7 mm2, 8 mm2 bzw. 9 mm2 haben. Mögliche Obergrenzen können (von den Untergrenzen unabhängig) bspw. bei höchstens 20 mm2 bzw. 15 mm2 liegen.
Je Feder ist bevorzugt, dass ein die Anlagefläche bildender Andrückbereich der Feder den LEDs näher als ein Verformungsbereich der Feder ist, dessen elastische Verformung jedenfalls den Großteil der Andrückkraft bedingt. Die Feder erstreckt sich also mit dem Andrückbereich zu den LEDs hin und somit in dem Leuchtmittel von dem Sockel weg. Die jeweilige Teilfläche (der Anlagefläche) kann so der LED möglichst nahe angeordnet werden, was die Wärmeabfuhr verbessern hilft. Generell kann bevorzugt sein, dass zumindest die erste und zweite LED (bevorzugt auch die dritte und vierte LED) von ihrer jeweilig zugeordneten Teilfläche der Anlagefläche einen kleinsten Abstand von nicht mehr als in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt 15 mm, 10 mm bzw. 5 mm haben. Mögliche Untergrenzen können bspw. bei mindestens 0,5 mm bzw. 1 mm liegen. Bei einer Feder mit sich zu den LEDs hin erstreckendem Andrückbereich kann (von dem Verformungsbereich zu dem Andrückbereich gehend) im Anschluss an den Andrückbereich auch noch ein sich von der Leiterplatte weg erhebender Reflexionsbereich vorgesehen sein, auf den ein Teil des von der jeweiligen LED emittierten Lichts fällt und mit einer Richtungskomponente entlang der Hüllkolben- Längsachse reflektiert wird. Der Anteil lässt des darauf fallenden und reflektierten Lichts kann bspw. bei mindestens 5 % bzw. 10 % liegen (und etwa bei nicht mehr als 30 % bzw. 20 %) .
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Kühlkörper aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzt, bevorzugt sind genau zwei Teile, wobei die Kühlkörperteile die Leiterplatte gemeinsam umschließen, und zwar in Bezug auf einen Umlauf um die Hüllkolben-Längsachse.
„Zusammengesetzt" meint bspw. allenfalls über einen Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss miteinander verbunden. Vorzugsweise werden die Kühlkörperteile derart an der Leiterplatte zusammengesetzt, dass mit dem Zusammensetzen des Kühlkörpers dieser auch bereits seine Position an der Leiterplatte hat (also wie dann auch im Leuchtmittel an der Leiterplatte angeordnet ist) . Vorzugsweise werden die Kühlkörperteile miteinander verrastet, sind sie dann also formschlüssig zusammengehalten. Bevorzugt wird der Kühlkörper nach dem Zusammensetzen in das Gehäuseteil (siehe vorne) eingesetzt, vorzugsweise eingepresst, hat also der Kühlkörper gegenüber dem Gehäuseteil Übermaß, um dann mit einer Übermaßpassung darin gehalten zu sein.
Anschließend wird der Hüllkolben an das Gehäuseteil gesetzt, und zwar vorzugsweise als für sich monolithisches Teil mit einer Bewegung entlang der Hüllkolben-Längsachse aufgesetzt. Vorzugsweise wird der Hüllkolben dabei ein Stück weit in das Gehäuseteil eingeschoben und verrastet damit.
Von dem Zusammensetzen der Kühlkörperteile um die Leiterplatte abgesehen kann eine solche Herstellung aber bspw. auch im Falle eines einstückigen / monolithischen Kühlkörpers bevorzugt sein. Auch ein solcher Kühlkörper kann dann bspw. per Übermaßpassung in dem Gehäuseteil gehalten sein. Insbesondere im Falle des monolithischen Kühlkörpers (im Allgemeinen aber auch im Falle eines zusammengesetzten Kühlkörpers) können die Leiterplatte und der Kühlkörper im Allgemeinen auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein, etwa mit einer Löt- oder vorzugsweise Schweißverbindung. In bevorzugter Ausgestaltung des aus Kühlkörperteilen zusammengesetzten Kühlkörpers sind dieser und die Leiterplatte formschlüssig miteinander verbunden, wobei der Formschluss eine zur Hüllkolben-Längsachse parallele Relativbewegung von Leiterplatte und Kühlkörper blockieren soll. Vorzugsweise ist dazu in der Leiterplatte eine sich zwischen deren einander entgegengesetzten Seitenflächen erstreckende Nut vorgesehen, und zwar bevorzugt an einer sich parallel zu der Hüllkolben-Längsachse erstreckenden Kantenfläche der Leiterplatte, in der Nut springt die Kantenfläche gegenüber der übrigen Kantenfläche zurück. Der zusammengesetzte Kühlkörper greift dann in die Nut und hält die Leiterplatte insoweit in Position.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform grenzen der Hüllkolben und das zwischen Sockel und Hüllkolben angeordnete Gehäuseteil in einer (um die Hüllkolben- Längsachse) umlaufenden Linie aneinander und schattet der Kühlkörper diese Grenzlinie zu den LEDs hin ab, was einen direkten Lichteintrag verhindert, dass also Licht reflexionsfrei von den LEDs auf die Linie fällt. Dies kann beim Betrachten des Leuchtmittels von außen als ästhetisch ansprechender empfunden werden.
Selbstverständlich können der Hüllkolben und das Gehäuseteil umlaufend auch in einer Fläche aneinander grenzen; als „Grenzlinie" wird der von außen auf das Leuchtmittel blickend, an der Leuchtmittel-Außenfläche sichtbare Übergang zwischen Gehäuseteil und Hüllkolben betrachtet . Ein zwischen Sockel und Hüllkolben angeordnetes, mit den beiden zusammengesetztes (vgl. die vorstehende Offenbarung zu diesem Begriff) Gehäuseteil ist generell bevorzugt, wobei sich das Gehäuseteil bezogen auf eine entlang der Hüllkolben-Längsachse genommene Gesamtlänge des Leuchtmittels (von Sockelende zu entgegengesetztem Hüllkolbenende) über bspw. mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 %, dieser Gesamtlänge erstrecken kann; mögliche Obergrenzen liegen bspw. bei höchstens 40 % bzw. 30 %. Das Leuchtmittel kann aber im Allgemeinen auch ohne ein solches Gehäuseteil gefasst sein, wobei dann Hüllkolben und Sockel direkt zusammengesetzt sind, also aneinander grenzen (wie bei einer konventionellen Glühlampe) . Die Treiberelektronik kann dann bspw. in dem Sockel untergebracht sein. Um eine Glühlampenform mit sich zum Sockel hin verjüngenden Hüllkolben nachempfinden zu können, wird der Hüllkolben in diesem Fall bevorzugt aus zwei Halbschallen zusammengesetzt, die weiter bevorzugt in einer die Hüllkolben-Längsachse beinhaltenden Ebene aneinander grenzen.
Unabhängig von dieser Ausgestaltung (mit/ohne Gehäuseteil) und dem Hüllkolben im Einzelnen ist in bevorzugter Ausgestaltung die Treiberelektronik zur Versorgung der LEDs mit diesen auf derselben Leiterplatte angeordnet. Bevorzugt weist das Leuchtmittel nur eine einzige Leiterplatte auf, was schon an sich Kostenvorteile bietet und auch den Montageaufwand reduzieren helfen kann. Da das Leuchtmittel mit einem Kühlkörper versehen ist, ist zu Kühlzwecken bspw. keine Evakuierung und Befüllung des Hüllkolbens mit thermisch leitfähigem Gas erforderlich, sondern kann der Hüllkolben mit Luft gefüllt sein. In demselben Luftvolumen können nun gehäuste elektronische Bauteile (Treiberelektronik) angeordnet sein, was bei einem thermisch leitfähigen Gas nachteilig wäre, bspw. aufgrund des Ausgasens der Pressmasse .
Bei einer anderen bevorzugtem Ausführungsform ist ein Glas-Hüllkolben vorgesehen und begrenzt dieser ein abgeschlossenes Volumen. Dieses ist bevorzugt mit einem Füllgas gefüllt, das eine im Vergleich zu Luft (dem Gasgemisch der Erdatmosphäre auf Höhe des Meeresspiegels) höhere thermische Leitfähigkeit hat. Das Füllgas kann bspw. Helium aufweisen, und zwar zu einem größeren Anteil als Luft, etwa zu einem Anteil von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 50 Vol.-%, 70 Vol.-%, 99 Vol.-%. Das Helium in dem Füllgas kann bspw. mit Luft und/oder Stickstoff und/oder Sauerstoff gemischt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leiterplatte mit den LEDs dann vollständig innerhalb des von dem Glas-Hüllkolben begrenzten Füllgasvolumens angeordnet, erstreckt sie sich also nicht durch die Hüllkolbenwand hindurch. Weiter bevorzugt ist sie auch zu einer das Füllgasvolumen begrenzenden Innenwandfläche des Hüllkolbens beabstandet, liegt sie also nicht daran an.
In weiterer Ausgestaltung der vollständig innerhalb des Füllgasvolumens angeordneten Leiterplatte ist diese frei von einer Treiberelektronik, sind also vorzugsweise ausschließlich die LEDs auf der Leiterplatte angeordnet und elektrisch leitend mit der Leiterbahnstruktur verbunden. Die bevorzugt gleichwohl in das Leuchtmittel integrierte Treiberelektronik ist dann bspw. im Sockel angeordnet, etwa auf einer zweiten Leiterplatte. Indem innerhalb des Füllgasvolumens keine Treiberelektronik vorgesehen wird (das Füllgasvolumen frei davon ist) , kann bspw. einer Verunreinigung des Füllgases, welche bspw. die LEDs beschädigen könnte, vorgebeugt werden. So muss dann bei der Konzeption der Treiberelektronik nicht gesondert darauf Rücksicht genommen werden, ob bspw. Komponenten der Gehäusetechnik (z. B. die Pressmasse) ausgasen; es müssen also nicht aufwändige Spezialbauteile verwendet werden, was insbesondere hinsichtlich einer Massenfertigung die Kosten optimieren helfen kann.
Generell hat die Leiterplatte vorzugsweise eine in einer der Flächenrichtungen genommene Weite von nicht mehr als 30 mm, wobei höchstens 25 mm weiter und höchstens 20 mm besonders bevorzugt sind. Mögliche Untergrenzen können bspw. bei mindestens 15 mm bzw. 18 mm liegen. In einer zu der eben genannten Flächenrichtung senkrechten Flächenrichtung hat die Leiterplatte vorzugsweise eine Länge von nicht mehr als 60 mm, wobei höchstens 55 mm weiter und höchstens 50 mm besonders bevorzugt sind. In dem Leuchtmittel ist die Leiterplatte bevorzugt derart orientiert, dass ihre Weite senkrecht zur Hüllkolben- Längsachse genommen wird. Ihre Längenerstreckung hat die Leiterplatte dann parallel zur Hüllkolben-Längsachse. Die angegebenen Obergrenzen sind dahingehend zu verstehen, dass die Leiterplatte insbesondere im Falle der Weite über ihre gesamte Länge eine Weite hat, die kleiner/gleich der Obergrenze ist. Bevorzugt gilt dies analog für die Untergrenze und/oder entsprechend für die Ober-/Untergrenze der Länge. Wenngleich im Allgemeinen aus bspw. thermischen Gründen eine möglichst große Leiterplatte bevorzugt sein kann, kann eine Begrenzung der Leiterplattenweite etwa dahingehend vorteilhaft sein, dass das Leuchtmittel so unter Rückgriff auf Fertigungsschritte einer konventionellen Glühlampe hergestellt werden kann.
Es kann bspw. der Glühlampenfertigung vergleichbar ein sich zu einer Öffnung hin verjüngender Glaskolben vorgesehen werden - anstelle eines Lampenfußes mit Glühwendel wird dann bspw. ein Lampenfuß mit Leiterplatte eingesetzt. Dabei kann die in ihrer Weite beschränkte Leiterplatte durch die Öffnung verringerten Durchmessers (verringert aufgrund der Verjüngung) eingebracht werden. In Herstellungshinsicht wird also eine Kompabilität zu bestehenden Prozessschritten bzw. Zwischenprodukten geschaffen .
Vorzugsweise ist der bevorzugt mattierte Hüllkolben zur Mattierung innenseitig beschichtet (siehe vorne) , und zwar weiter bevorzugt mit einer kratzfesten Beschichtung . In Bezug auf die Handhabung des fertigen Leuchtmittels durch einen Benutzer ist die mattierende Beschichtung zwar ohnehin durch die Anordnung an der Hüllkolbenwandinnenflache geschützt; mit dem Vorsehen einer kratzfesten Beschichtung kann jedoch vorteilhafterweise einer Beschädigung derselben beim Zusammenbau des Leuchtmittels vorgebeugt werden.
Im Kontext der Herstellung wird vorliegend mit „Glaskolben" ein Vorstadium des Hüllkolbens bezeichnet, welches durch die einseitige Öffnung, zu welcher hin sich der Glaskolben verjüngt, gekennzeichnet ist. Durch Schließen der Öffnung des Glaskolbens wird der ein abgeschlossenes Volumen begrenzender Hüllkolben hergestellt, wobei vorzugsweise die sich verjüngende, also birnenförmige Gestalt unverändert bleibt.
Die Glaskolbenöffnung muss dabei nicht notwendigerweise in einem einzigen Schritt verschlossen werden. Bevorzugt ist die Leiterplatte in einem Lampenfuß aus Glas gehalten und wird dieser an die Öffnung gesetzt und mit dem Glaskolben verschmolzen. Dabei verschließt der Lampenfuß seinerseits die Öffnung jedoch vorzugsweise noch nicht vollständig, sondern stellt er noch einen Kanal zur Verfügung, über welchen das Glaskolbeninnenvolumen druckfluidisch zugänglich ist. Über den Kanal wird das Füllgas in das Glaskolbeninnenvolumen eingebracht, und anschließend wird der Kanal verschlossen, bevorzugt durch ein Anschmelzen von Glas. Vor dem Einbringen des Füllgases wird das Glaskolbeninnenvolumen über den Kanal bevorzugt zumindest teilweise evakuiert.
Bevorzugt durchdringen den Lampenfuß aus Glas, wenn er an die Öffnung des Glaskolbens gesetzt wird, bereits Stromzuführungen, bspw. aus Draht, die mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind, über welche also die LEDs elektrisch betreibbar / kontaktierbar sind. Nach dem Ansetzen des Lampenfußes und bevorzugt auch nach dem Verschließen des Glaskolbens wird dann der Sockel elektrisch leitend mit den Stromzuführungen verbunden und an den Hüllkolben gesetzt, bspw. stoffschlüssig damit verbunden, etwa verklebt.
Wie bereits eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren. Dabei wird das Substratblatt mit den darauf montierten LEDs zum Bilden des Mehrlagensubstrats auf sich selbst zurückgelegt, vorzugsweise zurückgefaltet. Im Übrigen wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, die ausdrücklich auch hinsichtlich der Herstellung offenbart sein sollen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist an dem Substratblatt eine Metallisierung vorgesehen, die beim Zurücklegen des Substratblatts lokal plastisch verformt wird und das Substratblatt so in der auf sich selbst zurückgelegten Anordnung stabilisiert. Diese Metallisierung können bspw. die Leiterbahnstruktur bildende Leiterbahnen sein, sie kann jedoch andererseits auch gesondert dazu vorgesehen sein, also nicht der elektrischen Kontaktierung der LEDs dienen. Auch im letztgenannten Fall ist die Metallisierung bevorzugt aus derselben Schicht aufgebaut wie die Leiterbahnen, werden also Metallisierung und Leiterbahnen in denselben Schritten aufgebracht.
Im bevorzugten Fall des Zurückfaltens erstreckt sich die Metallisierung über die Falzlinie hinweg und wird sie im Bereich dieser lokal plastisch verformt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den verschiedenen Anspruchskategorien unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt
Fig. 1 ein erstes erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit einem Mehrlagensubstrat;
Fig. 2 ein Substratblatt, aus dem das Mehrlagensubstrat des Leuchtmittels gemäß Fig. 1 gefaltet ist;
Fig. 3 eine Aufsicht auf das Mehrlagensubstrat des
Leuchtmittels gemäß Fig. 1, entlang einer Hüllkolben-Längsachse darauf blickend; Fig. 4 ein weiteres erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit zwei, jeweils aus einem Substratblatt gemäß Fig. 3 gefalteten, ineinander gesteckten
Mehrlagensubstraten;r Fig. 5 ein weiteres erfindungsgemäßes Leuchtmittel, wobei das Mehrlagensubstrat mit einem Reflektor zusammengesetzt ist;
Fig. 6 eine Aufsicht auf das Mehrlagensubstrat und den
Reflektor gemäß Fig. 5, entlang einer Hüllkolben- Längsachse blickend;
Fig. 7 ein Substratblatt, aus dem das Mehrlagensubstrat gemäß den Fig. 5 und 6 gefaltet ist;
Fig. 8 ein aus dem Substratblatt gemäß Fig. 7 gefaltetes
Mehrlagensubstrat mit einem Träger in einem schematischen Schnitt;
Fig. 9 eine Aufsicht auf zwei ineinander gesteckte
Mehrlagensubstrate gemäß Fig. 7, entlang der Hüllkolben-Längsachse darauf blickend;
Fig. 10 verschiedene Schritte der Herstellung des
Leuchtmittels gemäß Fig. 5;
Fig. 11 ein weiteres Mehrlagensubstrat für ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel, wobei eine der
LEDs entlang der Hüllkolben-Längsachse ausgerichtet ist; Fig. 12 das Substratblatt für das Mehrlagensubstrat gemäß
Fig. 11. Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel 1 in einer Schrägansicht. Auf einem Mehrlagensubstrat 2 sind LEDs 3 montiert, und zwar auf beiden Außenseitenflächen 4 des Mehrlagensubstrats 2, von welchen jedoch darstellungsbedingt nur die vordere Außenseitenfläche 4a sichtbar ist. Bei dem Leuchtmittel 1 handelt es sich um einen Ersatz für eine konventionelle Glühlampe, das Mehrlagensubstrat 2 mit den LEDs 3 ist in einem Hüllkolben 5 angeordnet, der hier geschnitten dargestellt und in realiter mattiert ist. An den Hüllkolben 5 schließt ein Sockel 6 (E27-Schraubsockel) an, mit welchem die LEDs 3 über zwei Anschlussdrähte 7 und eine im Sockel 6 angeordnete Treiberelektronik (nicht sichtbar) elektrisch betreibbar verbunden sind. Fig. 2 zeigt ein Substratblatt 21 aus
Polyethylenterephthalat (PET) mit einer (senkrecht zur Zeichenebene) genommenen Dicke von 300 μιη. Die in Fig. 2 gezeigte Form kann aus einem entsprechenden Flächenmaterial bspw. durch Stanzen oder Laserschneiden herausgearbeitet werden. Anschließend oder auch zuvor (noch auf das Flächenmaterial) wird eine nicht dargestellte Kupferschicht auf das Substratblatt aufgebracht, aus der dann eine Leiterbahnstruktur herausgearbeitet wird. Dazu kann die Kupferschicht bspw. mit einem Fotolack maskiert und dieser dann belichtet und lokal geöffnet werden; in einem anschließenden Ätzprozess liegen die zwischen den Leiterbahnen angeordneten Bereiche frei und werden entsprechend entfernt, es verbleibt die Leiterbahnstruktur.
Anschließend werden die LEDs 3 auf dem Substratblatt 21 montiert, und zwar vorliegend vier LEDs 3 in den in Fig. 2 strichliert gekennzeichneten Bereichen. Zum Bilden des Mehrlagensubstrats 2 wird das Substratblatt 21 anschließend zweimal auf sich selbst zurückgefaltet, und zwar jeweils um eine in Fig. 2 noch strichliert angedeutete Falzlinie 22. Danach sind sowohl auf der sichtbaren vorderen Außenseitenfläche 4a als auch auf der entgegengesetzten hinteren Außenseitenfläche 4b jeweils zwei LEDs angeordnet. Die aus dem Substratblatt 21 gebildeten Substratlagen sind über eine KlebstoffSchicht Stoffschlüssig miteinander verbunden, wozu jeweils der auf das übrige Substratblatt zurückgefaltete Bereich vor dem Zurückfalten mit einem Klebstofffilm beschichtet wird (an der in Fig. 2 nicht sichtbaren Rückseite) .
Anschließend wird das Mehrlagensubstrat 2 noch insgesamt vier Mal gefaltet (nicht vollständig auf sich selbst zurück) und damit in insgesamt fünf Teilbereiche 2a-e untergliedert. Der Teilbereich 2e ist dabei LED-frei, in den übrigen Teilbereichen 2a-d ist jeweils eine der LEDs 3 angeordnet. Nächstbenachbarte Teilbereiche, bspw. der Teilbereich 2e und der Teilbereich 2c oder der Teilbereich 2e und der Teilbereich 2a, sind jeweils über einen Brückenbereich 31 miteinander verbunden. Die Brückenbereiche 31 sind jeweils aus dem Substratblatt 21 gebildet; das Mehrlagensubstrat 2 ist in den Brückenbereichen 31 jeweils einlagig. Aufgrund der Anordnung der LEDs 3 in den zueinander verkippten Teilbereichen 2a-d sind die LED- Hauptausbreitungsrichtungen 32, mit welchen die LEDs 3 das Licht jeweils schwerpunktmäßig emittieren, zueinander verkippt. Es werden nicht nur zwei einander entgegengesetzte Richtungen schwerpunktmäßig versorgt, sondern auch zwei dazu senkrechte Richtungen. Dies ergibt bereits eine gewisse Homogenisierung der Lichtverteilung hinsichtlich eines Umlaufs um eine Längsachse 33 des Hüllkolbens 5 (vgl. Fig. 1 zur Illustration) .
Eine gewisse weitere Homogenisierung kann mit dem Teilbereich 2e erreicht werden, auf den von zweien der LEDs 3 ein Teil des Lichts fällt und so umverteilt wird.
Von der Relativanordnung der Teilbereiche 2a-e abgesehen ist in Fig. 3 ferner zu erkennen, wie durch das Zurückfalten des Substratblatts 21 auf sich selbst ein bereichsweise mehrlagiges Substrat 2 gebildet ist. Das Substratblatt ist um die Falzlinien 22 auf sich selbst zurückgefaltet und im Ergebnis beidseitig LED-bestückt , also an beiden einander entgegengesetzten
Außenseitenflächen 4a, b.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit zwei solchen Mehrlagensubstraten 2, die ineinander gesteckt sind. Dazu ist jedes der Mehrlagensubstrate 2 mit einem Schlitz 41 versehen, der bereits bei der Form des Substratblatts 21 berücksichtigt ist, vgl. Fig. 2. Es ist dann das eine Mehrlagensubstrat 2 in den Schlitz 41 des anderen Mehrlagensubstrats 2 eingeschoben, und umgekehrt. Fig. 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Leuchtmittel 1 mit einem LED-bestückten Mehrlagensubstrat 2, das in einem Hüllkolben 5 angeordnet ist, wobei die LEDs 3 über den Sockel 6 elektrisch kontaktierbar sind. Auch in diesem Fall handelt es sich um einen E27-Sockel und ist das Leuchtmittel 1 ein Ersatz für eine konventionelle Glühlampe. Die Treiberelektronik ist in diesem Fall auf dem Mehrlagensubstrat 2 angeordnet (aber nicht dargestellt) . Der Hüllkolben 5 ist aus Kunststoff vorgesehen. Dieser ist vorliegend klar dargestellt, ist in realiter jedoch mattiert. Zwischen dem Hüllkolben 5 und dem Sockel 6 ist ein Gehäuseteil 50 angeordnet. Die Hüllkolben-Längsachse 33 erstreckt sich durch das Leuchtmittel 1 und durchsetzt den Sockel 6 und den Hüllkolben 5. Ferner weist das Leuchtmittel 1 einen Kühlkörper 51 aus Aluminium auf, welcher einer Abfuhr der von den LEDs 3 erzeugten Wärme dient. Dazu liegt der Kühlkörper 51 mit vier Federn 101 (vgl. auch Fig. 10) jeweils flächig an dem Mehrlagensubstrat 2 an. Der Kühlkörper 51 liegt an dem Gehäuseteil 50 an, welches eine Außenfläche 52 des Leuchtmittels 1 bildet. Der Kühlkörper 51 hat einen thermischen Widerstand Rth von ca. 5 K/W.
Das Mehrlagensubstrat 2 des Leuchtmittels 1 gemäß Fig. 5 ist mit einem Reflektor 55 zusammengesetzt, der in einen Schlitz in dem Mehrlagensubstrat 2 eingeschoben und dabei auch seinerseits geschlitzt ist, sodass das auch das Mehrlagensubstrat 2 ein Stück weit in den Reflektor 55 eingeschoben ist. Das Mehrlagensubstrat 2 ist in diesem Fall im Gesamten plan, sodass die auf den beiden einander entgegengesetzten Außenseitenflächen 4 angeordneten LEDs 3 das Licht schwerpunktmäßig in zwei aneinander entgegengesetzte Richtungen emittieren, die Flächenrichtungen des Mehrlagensubstrats 2 jedoch kaum bzw. gar nicht versorgt werden.
Die Aufsicht gemäß Fig. 6 illustriert die kreuzförmige Anordnung von Mehrlagensubstrat 2 und Reflektor 55 und insbesondere auch die Relativanordnung der LEDs 3. Eine erste 3aa und dritte LED 3ab sind auf derselben Seitenfläche 4a des Mehrlagensubstrats 2 angeordnet; auf der dazu entgegengesetzten Seitenfläche 4b sind eine zweite 3ba und vierte LED 3bb angeordnet. Jede der LEDs 3 emittiert das Licht mit einer jeweiligen LED- Hauptausbreitungsrichtung 32. Die LED-
Hauptausbreitungsrichtungen 32aa, 32ab der ersten 3aa und dritten LED 3ab sind zueinander parallel und zu den LED- Hauptausbreitungsrichtungen 32ba, 32bb der zweiten 3ba und vierten LED 3bb entgegengesetzt. Mit den einander entgegengesetzten LED-
Hauptausbreitungsrichtungen 32 würde jedoch in der Darstellung gemäß Fig. 6 schwerpunktmäßig Licht nach oben und unten abgegeben, wären die linke und rechte Seite jedoch unterversorgt. In einem Bezugssystem des Mehrlagensubstrats 2 wäre also vorrangig eine Dickenrichtung 61 versorgt, blieben die Flächenrichtungen 62 hingegen unter- bzw. gar nicht versorgt. Um Licht in die Flächenrichtungen 62 umzuverteilen, ist deshalb der Reflektor 55 vorgesehen, der als monolithisches Kunststoffteil , z. B. aus Polybutylenterephthalat (PBT) , ausgeführt ist; aufgrund in das Kunststoffmaterial eingebetteter Reflexionspartikel hat der Reflektor einen Reflexionsgrad von ca. 90 % bis 98 %. Von jeder der LEDs 3 fällt nun ein Teil des Lichts auf den Reflektor 55 und wird daran reflektiert, und zwar jeweils ein Anteil von ca. 40 %. Der Reflektor 55 reflektiert das Licht dabei diffus, weswegen eine jeweilige Hauptausbreitungsrichtung 63 des jeweilig reflektierten Lichts dann näherungsweise rechtwinklig zu der jeweiligen LED-Hauptausbreitungsrichtung 32 liegt. Das reflektierte Licht wird also schwerpunktmäßig in die Flächenrichtungen 62 verteilt, die originär kaum oder gar nicht versorgt sind. Fig. 7 zeigt das Substratblatt 21, aus dem das Mehrlagensubstrat 2 gemäß den Fig. 5 und 6 gefaltet ist. In diesem Fall ist das gefaltete Mehrlagensubstrat 2 dann im Gesamten mehrlagig, erstrecken sich die Substratlagen also jeweils über das gesamte Mehrlagensubstrat 2. Das Substratblatt 21 ist im Wesentlichen quadratisch, und es wird daraus durch das Zurückfalten auf sich selbst um die strichliert angedeutete Falzlinie 22 ein rechteckiges Mehrlagensubstrat 2 gebildet. Hinsichtlich der Beschaffenheit des Substratblatts 21 und der darauf angeordneten Leiterbahnen wird ausdrücklich auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen. Generell bezeichnen im Rahmen dieser Offenbarung dieselben Bezugzeichen Teile mit derselben Funktion und wird insoweit auch jeweils auf die Beschreibung zu den anderen Figuren verwiesen.
Das Substratblatt 21 ist mit zwei Schlitzen 71 versehen, die durch das Zurückfalten in Deckung miteinander gebracht werden. In den resultierenden Schlitz kann dann der Reflektor 55 eingeschoben werden.
Fig. 8 zeigt ein weiteres aus dem Substratblatt 21 gemäß Fig. 7 gefaltetes Mehrlagensubstrat 2. Das Mehrlagensubstrat 2 gemäß Fig. 8 weist einen Träger 80 auf, nämlich eine Aluminiumplatte. Diese dient zugleich einer mechanischen Stabilisierung der aus dem Substratblatt 21 gebildeten Substratlagen 81 und einer verbesserten Wärmeabfuhr von den LEDs 3. Ferner sind in diesem schematischen Schnitt zwei Fügeverbindungsschichten 82 zu erkennen, nämlich beidseits des Trägers 80. Mit jeder der Fügeverbindungsschichten 82 ist jeweils eine der Substratlagen 81 Stoffschlüssig mit dem Träger 80 und damit auch mit dem übrigen Mehrlagensubstrat 2 verbunden. Zur Herstellung kann auf eine Seitenfläche 83 des Substratblatts 21, welche der dann die Außenseitenflächen 4 des Mehrlagensubstrats 2 bildenden Seitenfläche 84 entgegengesetzt liegt, ein Klebstofffilm aufgebracht werden. Anschließend wird das Substratblatt 21 um den Träger 80 und so auf sich selbst zurückgefaltet. Dabei sind bereits die LEDs 3 auf dem Substratblatt 21 montiert und jeweils elektrisch leitend mit auf dessen Seitenfläche 84 angeordneten Leiterbahnen 85a, b verbunden (etwa über ein Niedrigtemperatur-Lot oder einen leitfähigen Klebstoff) .
Fig. 9 zeigt zwei jeweils aus einem Substratblatt 21 gemäß Fig. 7 gefaltete Mehrlagensubstrate 2, die ineinander gesteckt sind. Es ist also das eine Mehrlagensubstrat 2 in den Schlitz des anderen Mehrlagensubstrats 2 gesteckt, und umgekehrt. Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß Fig. 6 ist also kein Reflektor 55, sondern ein zweites Mehrlagensubstrat 2 vorgesehen. Durch die zueinander rechtwinklige Anordnung der Mehrlagensubstrate 2 werden bereits originär vier Richtungen schwerpunktmäßig versorgt.
Fig. 10 veranschaulicht den Zusammenbau des Leuchtmittels
1 gemäß Fig. 5 in mehreren Schritten. Zunächst sind der Hüllkolben 5, der Reflektor 55 und das Mehrlagensubstrat
2 gesonderte Teile. Ferner ist auch der Kühlkörper 51 aus zwei zunächst gesonderten Kühlkörperteilen 51a, b vorgesehen (Fig. 10a) . In einem ersten Schritt werden die beiden Kühlkörperteile 51a, b an das Mehrlagensubstrat 2 gesetzt, wird also der Kühlkörper 51 in seiner Position an dem Mehrlagensubstrat 2 zusammengesetzt (Fig. 10b) .
Mit dem Zusammensetzen des Kühlkörpers 51 legen sich am Kühlkörper 51 vorgesehene Federn 101 an das Mehrlagensubstrat 2 an. Ferner ist in dem Mehrlagensubstrat 2 eine Nut 53 vorgesehen (vgl. Fig. 5 im Detail), in welche der Kühlkörper 51 eingreift. Das Mehrlagensubstrat 2 und der Kühlkörper 51 sind so in ihrer Relativposition in Bezug auf die Hüllkolben- Längsachse 33 festgelegt. Auch das Gehäuseteil 50 und der Sockel 6 sind zunächst gesonderte Teile, die zusammengesetzt werden (Fig. 10b) . In einem nächsten Schritt wird die Einheit aus dem Mehrlagensubstrat 2 mit dem Kühlkörper 51 in das Gehäuseteil 50 eingepresst (entlang der Hüllkolben- Längsachse 33) und ist dann durch Übermaßpassung darin gehalten (Fig. 10c).
Anschließend werden der Reflektor 55 und das Mehrlagensubstrat 2 zusammengesetzt, wozu in dem Reflektor 55 ein Schlitz 102 und auch in dem Mehrlagensubstrat ein Schlitz 103 vorgesehen ist. Mehrlagensubstrat 2 und Reflektor 55 werden in Schlitzrichtung 104 zusammengesteckt (Fig. lOc/d), wobei auch in dem Kühlkörper 51 ein den Reflektor 55 berücksichtigender Schlitz 106 vorgesehen ist.
In einem letzten Schritt (Fig. lOd) wird dann der Hüllkolben 5 mit einer Bewegung entlang der Hüllkolben- Längsachse 33 angesetzt, und zwar ein Stück weit in das Gehäuseteil 50 eingesetzt. Der Hüllkolben 5 ist dann formschlüssig in dem Gehäuseteil 50 gehalten.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Mehrlagensubstrat 2, welches weitgehend den anhand der Fig. 1 und 3 erläuterten Mehrlagensubstrate 2 entspricht. Die LEDs 3a sind dementsprechend mit ihrer jeweiligen LED- Hauptausbreitungsrichtung 32a jeweils senkrecht zur Hüllkolben-Längsrichtung orientiert. Im Übrigen wird auch auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Auf dem Mehrlagensubstrat 2 gemäß Fig. 11 ist zusätzlich eine weitere LED 3b vorgesehen, deren LED- Hauptausbreitungsrichtung 32b parallel zur Hüllkolben- Längsrichtung liegt. Die Hüllkolben-Längsrichtung ist parallel zur Hüllkolben-Längsachse 33 und weist in Fig. 11 nach oben. Mit der entsprechend orientierten LED 3b werden schwerpunktmäßig Richtungen um die Hüllkolben- Längsachse 33 versorgt.
Fig. 12 zeigt das Substratblatt 21, aus dem das Mehrlagensubstrat 2 gemäß Fig. 11 gefaltet ist. Auch insoweit wird auf die vorstehende Beschreibung, insbesondere zu Fig. 2, verwiesen. Zusätzlich dazu ist ein Teilbereich 120 mit einer Trennfuge 121 vom übrigen Substratblatt 21 teilweise abgetrennt, also noch über einen Brückenbereich 122 damit verbunden. Auf diesem Teilbereich 120 wird die LED 3b angeordnet, der Teilbereich 120 wird um den Brückenbereich 122 als Scharnier gefaltet, in der Figur um 90° nach hinten. Der Brückenbereich 122 fällt dann also mit einer Falzlinie zusammen .

Claims

Leuchtmittel (1) mit
einer Mehrzahl LEDs (3) zur Emission von Licht, einem flächigen Mehrlagensubstrat (2), das zwischen zwei einander entgegengesetzten Außenseitenflächen (4) zumindest bereichsweise aus mindestens zwei Substratlagen (81) aufgebaut ist, auf welchem Mehrlagensubstrat (2) die LEDs (3) montiert sind und das eine Leiterbahnstruktur (85) trägt, mit der die LEDs (3) elektrisch leitend verbunden sind,
einem für das von den LEDs (3) emittierte Licht transmissiven Hüllkolben (5) , in welchem das Mehrlagensubstrat (2) mit den LEDs (3) angeordnet ist, und
einem Sockel (6), mit welchem die LEDs (3) über die Leiterbahnstruktur (85) elektrisch betreibbar verbunden sind,
wobei die mindestens zwei Substratlagen (81) aus einem flächigen Substratblatt (21) gebildet sind, welches auf sich selbst zurückgelegt ist,
und wobei auf einer Seitenfläche (84) des Substratblatts (21), welche Seitenfläche (84) aufgrund des Zurückgelegtseins des Substratblatts (21) jeweils zumindest anteilig die zwei Außenseitenflächen (4) des Mehrlagensubstrats (2) bildet, die LEDs (3) derart montiert sind, dass auf beiden der zwei Außenseitenflächen (4) des Mehrlagensubstrats (2) jeweils mindestens eine der LEDs (3) montiert ist. Leuchtmittel (1) nach Anspruch 1, bei welchem das Substratblatt (21) um eine Falzlinie (22) auf sich selbst zurückgefaltet ist und beidseits der Falzlinie (22) jeweils mindestens eine der LEDs (3) montiert ist.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Mehrlagensubstrat (2) eine
Fügeverbindungsschicht (82) aufweist, über welche die aus dem Substratblatt (21) gebildeten Substratlagen (81) Stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Substratblatt (21) eine Dicke von mindestens 150 ym und höchstens 500 ym hat und die Leiterbahnstruktur (85) bildende
Leiterbahnen (85a, b) jeweils eine Dicke von mindestens 20 ym und höchstens 100 ym haben.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Mehrlagensubstrat (2) einen Träger (80) aufweist, der zumindest bereichsweise zwischen den aus dem Substratblatt (21) gebildeten Substratlagen (81) angeordnet ist, wobei der Träger (80) eine höhere Biegesteifigkeit als das Substratblatt (21) hat. Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Mehrlagensubstrat (2) in mindestens zwei Teilbereiche (2a-e) unterteilt ist, wovon zueinander jeweils nächstbenachbarte Teilbereiche (2a-e) jeweils zueinander verkippt und über einen aus dem Substratblatt (21) gebildeten Brückenbereich (31) miteinander verbunden sind.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 6, bei welchem zumindest einer der LEDs (3) , die ihrerseits in einem (2a-d) der Teilbereiche (2a-e) angeordnet ist, ein anderer (2e) der Teilbereiche (2a-e) derart zugeordnet ist, dass auf den anderen Teilbereich (2e) mindestens 10 % des von der zumindest einen LED (3) emittierten Lichts fallen und daran reflektiert werden .
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem weiteren flächigen Substrat (2), welches beidseitig mit jeweils mindestens einer LED
(3) bestückt ist, welches weitere Substrat (2) mit dem Mehrlagensubstrat (2) zusammengesetzt ist, wozu zumindest eines der Substrate (2) mit einem dieses in Dickenrichtung (61) durchsetzenden Schlitz (41) versehen ist, in welchen das andere der Substrate
(2) eingeschoben ist.
9. Leuchtmittel (1) nach Anspruch 8, bei welchem der Schlitz (41) in dem Mehrlagensubstrat (2) vorgesehen ist, und zwar in einem Bereich davon, in dem aus dem Substratblatt (21) nur eine einzige Substratlage (81) gebildet ist, welche der Schlitz (41) in der Dickenrichtung (61) durchsetzt.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem sich das Mehrlagensubstrat (2) und das weitere Substrat (2) zumindest mit jeweils einem der Bereiche, in denen jeweils die LEDs (3) angeordnet sind, schräg zueinander, vorzugweise rechtwinklig zueinander, erstrecken.
Leuchtmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem für sich LED-freien Reflektor (55) , wobei der Reflektor (55) und das Mehrlagensubstrat (2) als zuvor gesonderte Einzelteile (2, 55) zusammengesetzt sind, wozu zumindest eines der Einzelteile (2, 55) mit einem dieses in Dickenrichtung durchsetzenden Schlitz (102, 103) versehen ist, in welchen das andere der Einzelteile (2, 55) eingeschoben ist.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Hüllkolben (5) eine Längsachse (33) hat und mindestens zwei der LEDs (3, 3a) relativ dazu so angeordnet sind, dass von jeder der mindestens zwei LEDs (3, 3a) eine jeweilige LED- Hauptausbreitungsrichtung (32b) , mit welcher die jeweilige LED (3, 3a) das Licht emittiert, mit einer zu der Hüllkolben-Längsachse (33) parallelen, von dem Sockel (6) in Richtung des Hüllkolbens (5) weisenden Längsrichtung einen Winkel von dem Betrag nach mindestens 80° und höchstens 100° einschließt.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Hüllkolben (5) eine Längsachse (33) hat und mindestens eine der LEDs (3) relativ dazu so angeordnet ist, dass eine LED- Hauptausbreitungsrichtung (32b) , mit welcher die mindestens eine LED (3b) das Licht emittiert, mit einer zu der Hüllkolben-Längsachse (33) parallelen, von dem Sockel (6) in Richtung des Hüllkolbens (5) weisenden Längsrichtung einen Winkel von dem Betrag nach höchstens 10° einschließt.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die mit dem Leuchtmittel (1) erzeugte Lichtverteilung insoweit homogenisiert ist, als bei einem Umlauf um eine Hüllkolben-Längsachse (33) unter einem Winkel von 90° zu einer Hüllkolben- Längsrichtung genommene Lichtstärkewerte jeweils mindestens 30 % eines bei dem Umlauf genommenen Maximalwerts der Lichtstärke ausmachen.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Kühlkörper (51), der in direktem thermischen Kontakt mit dem Mehrlagensubstrat (2) vorgesehen ist und eine Außenfläche des Leuchtmittels (1) bildet oder in direktem thermischen Kontakt mit einem eine Außenfläche (52) des Leuchtmittels (1) bildenden Teil (50) vorgesehen ist, wobei der Kühlkörper (51) einen thermischen Widerstand Rth von höchstens 25 K/W hat.
16. Leuchtmittel (1) nach Anspruch 15, bei welchem der Kühlkörper (51) aus mindestens zwei Teilen (51a, b) zusammengesetzt ist, welche Kühlkörperteile (51a, b) das Mehrlagensubstrat (2) gemeinsam umschließen.
Leuchtmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem der Hüllkolben (5) aus Glas vorgesehen ist und ein abgeschlossenes, mit einem Füllgas gefülltes Volumen begrenzt, welches Füllgas eine höhere thermische Leitfähigkeit als Luft hat.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 17, bei welchem das Mehrlagensubstrat (2) vollständig innerhalb des Füllgasvolumens angeordnet ist und vorzugsweise fre von einer Treiberelektronik ist. 19. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtmittels (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
umfassend die Schritte:
- Vorsehen des flächigen Substratblatts (21);
- Montieren der LEDs (3) auf der Seitenfläche (84) des Substratblatts (21);
- Zurücklegen des Substratblatts (21) mit den
darauf montierten LEDs (3) auf sich selbst zum Bilden des Mehrlagensubstrats (2) derart, dass auf beiden der zwei Außenseitenflächen (4) jeweils mindestens eine der LEDs (3) montiert ist .
Verfahren nach Anspruch 19 zum Herstellen eines Leuchtmittels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei welchem an dem Substratblatt (21) zumindest bereichsweise eine Metallisierung vorgesehen ist, welche beim Zurücklegen des Substratblatts (21) auf sich selbst lokal plastisch verformt wird.
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