DE102007043904A1

DE102007043904A1 - Leucht-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007043904A1
Application number: DE102007043904A
Authority: DE
Inventors: Ralph Peter Dr. Bertram; Horst Varga; David Dussault; Matthias Fiegler
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH; Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH; Ams Osram International GmbH
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-03-19
Also published as: EP2185859A1; US20100284169A1; WO2009033477A1; CN101802487A

Abstract

Es wird eine Leucht-Vorrichtung (1) mit mindestens einem Leucht-Modul (5) und einem ebenen Modulträger (2) zur Befestigung des Leucht-Moduls (5) angegeben, wobei das Leucht-Modul (5) mehrere Strahlung emittierende Halbleiter-Bauelemente (4) und einen Bauelement-Träger (3) mit mindestens einer Montagefläche (6a) aufweist, auf welcher zumindest ein Teil der Strahlung emittierenden Halbleiter-Bauelemente (4) montiert ist, wobei die mindestens eine Montagefläche (6a) schräg zu dem ebenen Modulträger (2) verläuft.

Description

Vorliegend werden verschiedene Varianten einer Leucht-Vorrichtung beschrieben, wobei die Leucht-Vorrichtung mindestens ein Leucht-Modul aufweist.
Aus der Patentschrift DE 199 09 399 C1 ist ein flexibles LED-Mehrfachmodul bekannt, das sich für den Einbau in Leuchtengehäuse, insbesondere für Kraftfahrzeuge eignet. Das LED-Mehrfachmodul weist eine Mehrzahl von LEDs auf, die auf starre Leiterplatten montiert sind.
Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, eine Leucht-Vorrichtung mit verbesserten optischen Eigenschaften anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine Leucht-Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Leucht-Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst die Leucht-Vorrichtung mindestens ein Leucht-Modul und einen ebenen Modulträger zur Befestigung des Leucht-Moduls, wobei das Leucht-Modul mehrere Strahlung emittierende Halbleiter-Bauelemente und einen Bauelement-Träger mit mindestens einer Montagefläche aufweist, auf welcher zumindest ein Teil der Strahlung emittierenden Halbleiter-Bauelemente montiert ist, wobei die mindestens eine Montagefläche schräg zu dem ebenen Modulträger verläuft.
Vorzugsweise wird mittels der von dem Leucht-Modul erzeugten Strahlung eine ebene Fläche beleuchtet, die parallel zu dem Modulträger und damit schräg zu der Montagefläche des Bauelement-Trägers verläuft.
Strahlung, die mittels einer derartigen schrägen Anordnung erzeugt wird, schließt vorzugsweise mit der Flächennormalen der zu beleuchtenden ebenen Fläche einen Winkel ein, der größer ist als 0° und kleiner als 90°. Im Vergleich zu einer herkömmlichen flachen Anordnung mit senkrechtem Strahlungseinfall, bei welcher die von einem Halbleiter-Bauelement ausgeleuchtete Fläche kreisförmig ist, weist vorliegend die ausgeleuchtete Fläche eine elliptische Form auf und ist damit größer. Vorteilhafterweise überlappen dadurch die ausgeleuchteten Flächen benachbarter Halbleiter-Bauelemente stärker, wodurch eine bessere Durchmischung der Strahlung benachbarter Halbleiter-Bauelemente zustande kommt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Leucht-Vorrichtung weist der Bauelement-Träger mindestens eine erste und eine zweite Montagefläche auf, die schräg zueinander verlaufen. Im Querschnitt betrachtet läuft der Bauelement-Träger auf einer dem Modulträger abgewandten Seite vorzugsweise spitz zu.
Die erste Montagefläche und die zweite Montagefläche können mit dem Modulträger den gleichen Winkel einschließen. Alternativ können die Montageflächen jedoch auch unterschiedliche Winkel mit dem Modulträger einschließen.
Vorteilhafterweise kann eine Fläche auch in einem Randbereich homogen beleuchtet werden, wenn die Leucht-Vorrichtung in dem Randbereich ein Leucht-Modul aufweist, bei welchem die Montageflächen unterschiedliche Winkel mit dem Modulträger einschließen. Ein im Innenbereich angeordnetes Leucht-Modul hingegen weist hierbei vorzugsweise Montageflächen auf, die mit dem Modulträger den gleichen Winkel einschließen.
Der Bauelement-Träger dient einerseits zur Befestigung der Bauelemente. Andererseits kann der Bauelement-Träger zur Verschaltung der Bauelemente Leiterbahnstrukturen und elektrische Anschlüsse, die mit einer Stromversorgung verbunden sind, aufweisen. Insbesondere weist der Bauelement-Träger mindestens eine Leiterplatte auf, wobei die Montagefläche die Oberfläche der Leiterplatte ist. Der Bauelement-Träger kann allein aus einer Leiterplatte bestehen, die derart gebogen ist, dass mindestens zwei Oberflächen der Leiterplatte schräg zueinander verlaufen. Alternativ kann der Bauelement-Träger einen Halter mit mindestenszwei zueinander schräg verlaufenden Oberflächen aufweisen, wobei auf mindestens einer Oberfläche eine Leiterplatte befestigt ist. Der Halter enthält bevorzugterweise ein Metall und besteht besonders bevorzugt aus Aluminium oder Kupfer. Als Leiterplatte ist beispielsweise eine Metallkernplatine geeignet, die für eine vergleichsweise gute Kühlung des Leucht-Moduls sorgt. Ferner kann die Leiterplatte zum Zwecke der Wärmeleitung Durchkontaktierungen aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Leucht-Vorrichtung weist der Bauelement-Träger die Form eines Polyeders auf. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass die Form des Bauelement-Trägers eine geschlossene Polyeder-Form ergibt. Vielmehr kann durch den Bauelement-Träger die Form eines Polyeders angedeutet sein. Bevorzugte Polyeder sind beispielsweise Prisma, Tetraeder oder Pyramide.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Leucht-Vorrichtung ist die mindestens eine Montagefläche des Bauelement-Trägers parallel zu einer Begrenzungsfläche des Polyeders angeordnet.
Bei einer vorteilhaften Variante der Leucht-Vorrichtung ist der Bauelement-Träger ein Einschubrahmen, welcher zur Führung eines kühlenden Fluidstromes oder zum Einschieben eines Kühlelements vorgesehen ist. Unter Fluid ist vorliegend eine Flüssigkeit oder ein Gas zu verstehen. Beispielsweise kann der Fluidstrom ein Luftstrom sein, der durch Konvektion oder mittels eines Lüfters herbeigeführt wird. Hierdurch kann mit Vorteil die im Betrieb des Leucht-Moduls entstehende Wärme an die Umgebung abgeführt werden. Als Kühlelement eignet sich ein aktives oder passives Element, beispielsweise ein Metallblock oder eine Kühlrippe. Ein derartiges Kühlelement kann die Wärme beispielsweise an eine Wärmesenke oder ein Kühlsystem abführen. Das Kühlelement ist insbesondere in einem Hohlraum zwischem dem als Einschubrahmen ausgebildeten Bauelement-Träger und dem Modulträger angeordnet. Wird der Hohlraum zwischem dem als Einschubrahmen ausgebildeten Bauelement-Träger und dem Modulträger frei gelassen, kann hier das Fluid, insbesondere Luft, strömen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Gesamtheit der Halbleiter-Bauelemente des Leucht-Moduls gleichfarbiges Licht erzeugen. Beispielsweise kann jedes Halbleiter-Bauelement weißes Licht erzeugen. Es ist jedoch auch denkbar, dass mindestens zwei Halbleiter-Bauelemente Strahlung verschiedener Farbe erzeugen. Hierdurch kann mischfarbiges Licht, insbesondere weißes Licht, erzeugt werden. Mittels einer geeigneten Kombination beziehungsweise Ansteuerung verschiedenfarbiger Bauelemente können beliebige Farborte eingestellt werden. Beispielsweise kann das Leucht-Modul ein erstes rotes Licht emittierendes Bauelement, ein zweites grünes Licht emittierendes Bauelement und ein drittes blaues Licht emittierendes Bauelement aufweisen. Ferner kann das Leucht-Modul ein weiteres grünes Licht emittierendes Bauelement aufweisen. Mittels einer Kombination verschiedenfarbiger Bauelemente kann ein vergleichsweise guter Farbwiedergabeindex erzielt werden. Ferner ist mittels unterschiedlicher Mischung von rotem, grünen und blauem Licht der Weißpunkt verschiebbar.
Die Halbleiter-Bauelemente können auf dem Bauelement-Träger regelmäßig angeordnet sein. Beispielsweise können sich die Halbleiter-Bauelemente in gleichmäßigen Abständen aneinander reihen. Bei verschiedenfarbigen Halbleiter-Bauelementen ist es zweckmäßig, diese in periodischer Farbreihenfolge anzuordnen, so dass eine zu beleuchtende Fläche eine homogene Farbverteilung aufweist.
Ferner ist es auch möglich, die Halbleiter-Bauelemente inselartig zu gruppieren, so dass der Abstand zwischen Halbleiter-Bauelementen innerhalb einer Gruppe kleiner ist als der Abstand zwischen Halbleiter-Bauelementen zweier benachbarter Gruppen. Die Gruppen können sich wiederum in gleichmäßigen Abständen aneinander reihen. Bei verschiedenfarbigen Halbleiter-Bauelementen werden vorzugsweise drei oder vier verschiedenfarbige Halbleiter-Bauelemente (rot grün, blau) zu einer Gruppe zusammengefasst.
Für das Leucht-Modul sind Halbleiter-Bauelemente geeignet, die oberflächenmontierbar sind. Derartige Halbleiter-Bauelemente erlauben eine einfache Montage derselben und tragen somit dazu bei, den Herstellungsaufwand für das Leucht-Modul zu reduzieren.
Typischerweise weist jedes Halbleiter-Bauelement einen Gehäusekörper auf, in dem ein Strahlung emittierender Halbleiterkörper angeordnet ist. Insbesondere ist der Halbleiterkörper eine Leuchtdiode.
Ein im Rahmen der Erfindung geeignetes Halbleiter-Bauelement ist aus der Druckschrift WO 02/084749 A2 bekannt, deren Inhalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Der Modulträger, auf welchem das Leucht-Modul beziehungsweise die Leucht-Module angeordnet sind, enthält vorzugsweise ein Material mit relativ guter Wärmeleitfähigkeit. Als Materialien sind insbesondere Metalle, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, Metallverbindungen oder Keramikmaterialien geeignet. Aber auch Kunststoffmaterialien können für den Modulträger verwendet werden.
Der Modulträger kann in Form eines ebenen Metallrahmens ausgebildet sein, auf welchem das Leucht-Modul beziehungsweise die Leucht-Module aufgesetzt und befestigt sind. Das Leucht-Modul kann durch Befestigungsmittel wie Schrauben, Nieten oder Haftvermittler am Modulträger befestigt werden. Insbesondere verbinden die Befestigungsmittel den Bauelement-Träger mit dem Modulträger.
Eine weitere Ausgestaltung des Leucht-Moduls sieht einen Bauelement-Träger vor, der eine flexible Leiterplatte aufweist. Vorzugsweise ist die Leiterplatte hierbei auf einem Halter angeordnet. Der Halter weist insbesondere mindestens zwei zueinander schräg verlaufenden Oberflächen auf, wobei auf mindestens einer Oberfläche die Leiterplatte befestigt ist. Der Halter enthält bevorzugterweise ein Metall und besteht besonders bevorzugt aus Aluminium oder Kupfer. Die flexible Leiterplatte kann verschiedenartig gekrümmt sein, das heißt die Flächennormale der flexiblen Leiterplatte kann verschiedene Richtungen annehmen. Dies hat vorliegend den Vorteil, dass die Montageflächen des Bauelement-Trägers, die vorzugsweise schräg zueinander verlaufen, zusammenhängend ausgebildet sein können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ertreckt sich die flexible Leiterplatte vom Halter bis zum Modulträger. Vorteilhafterweise kann somit auch die freie Fläche, die neben dem Leucht-Modul auf dem Modulträger vorhanden ist, genutzt werden. Beispielsweise kann auf der auf der freien Fläche angeordneten flexiblen Leiterplatte ein Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement montiert sein. Bei einer weiteren Variante weist die Leucht-Vorrichtung mindestens zwei nebeneinander angeordnete Leucht-Module auf, die mittels der flexiblen Leiterplatte miteinander elektrisch verbunden sind. Insbesondere kann ein zwischen den beiden Leucht-Modulen angeordnetes Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement mit jeweils einem Halbleiter-Bauelement der benachbarten Leucht-Module seriell verschaltet sein. Durch eine derartige Anordnung weist die Leucht-Vorrichtung einen kompakten Aufbau mit verbesserter Leuchtdichte auf.
Umfasst die Leucht-Vorrichtung eine Mehrzahl von Leucht-Modulen, so sind diese vorzugsweise in gleichen Abständen auf dem Modulträger angeordnet. Die Leucht-Module einer ersten Reihe müssen dabei nicht auf gleicher Höhe mit den Leucht-Modulen einer zweiten Reihe sein, sondern können zu diesen versetzt angeordnet sein.
Die vorliegend beschriebene Leucht-Vorrichtung eignet sich insbesondere als Hinterleuchtungseinrichtung. In dieser Funktion weist die Leucht-Vorrichtung vorzugsweise ein Hinterleuchtungselement auf, wobei das Hinterleuchtungselement auf einer von dem Modulträger abgewandten Seite des Leucht-Moduls angeordnet ist. Das Hinterleuchtungselement kann beispielsweise ein LCD (Liquid Crystal Display), insbesondere eine Werbetafel, sein. Hierbei schließt die Montagefläche des Bauelement-Trägers mit dem Hinterleuchtungselement einen Winkel ein, der größer ist als 0° und kleiner als 90°. In anderen Worten ausgedrückt, verläuft die Montagefläche schräg zu einer Hauptfläche des Hinterleuchtungselements.
Das Hinterleuchtungselement ist bevorzugterweise eben ausgebildet. Besonders bevorzugt ist auch der Modulträger eben ausgebildet und parallel zu dem Hinterleuchtungselement angeordnet.
Bei der vorliegend beschriebenen Leucht-Vorrichtung sind die Halbleiter-Bauelemente vorzugsweise derart angeordnet, dass der mittels des Leucht-Moduls beleuchteten Hauptfläche ein einheitlicher Farbort zugeordnet ist. Weiterhin sind die Halbleiter-Bauelemente derart angeordnet, dass die Hauptfläche mittels des Leucht-Moduls mit einer einheitlichen Lichtstärke beleuchtet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Leucht-Vorrichtung, ist die Montagefläche des Bauelement-Trägers reflektierend ausgebildet. Die Montageflächen benachbarter Leucht-Module, die vorzugsweise schräg zueinander verlaufen, können somit einen Reflektor bilden. Dadurch kann in einer Hauptabstrahlrichtung die Leuchdichte erhöht werden. Insbesondere kann auf den Bauelement-Träger eine diffus reflektierende Folie aufgebracht sein.
Weitere bevorzugte Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie Vorteile einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden im Zusammenhang mit den 1 bis 10 näher erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A eine schematische Querschnittsansicht und 1B eine schematische perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
4 eine schematische perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
5 eine schematische perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
6 eine schematische Querschnittsansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
7 eine schematische Querschnittsansicht eines siebten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
8 eine schematische perspektivische Ansicht eines achten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
9 eine schematische perspektivische Ansicht eines neunten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung,
10 eine schematische perspektivische Ansicht eines zehnten Ausführungsbeispiels einer Leucht-Vorrichtung gemäß der Erfindung.
In 1A ist eine Leucht-Vorrichtung 1 dargestellt, die einen Modulträger 2 und ein Leucht-Modul 5 umfasst, das auf dem Modulträger 2 angeordnet ist. Das Leucht-Modul 5 weist einen Bauelement-Träger 3 und mehrere Halbleiter-Bauelemente 4 (zu sehen ist in der Querschnittsansicht nur eines der mehreren Halbleiter-Bauelemente) auf, wobei die Halbleiter-Bauelemente 4 auf einer Montagefläche 6a des Bauelement-Trägers 3 angeordnet sind. Wie aus 1A hervorgeht, verläuft die Montagefläche 6a schräg zu dem eben ausgebildeten Modulträger 2 und schließt mit diesem einen Winkel 0° < γ < 90° ein.
Ferner verläuft die Montagefläche 6a auch schräg zu einer Seitenfläche 6b des Bauelement-Trägers 3 und schließt mit dieser einen Winkel 0°< δ < 180° ein.
So ist der Bauelement-Träger 3 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel abgewinkelt ausgebildet, so dass zwischen dem Bauelement-Träger 3 und dem Modulträger 2 ein Hohlraum 7 vorhanden ist, in welchen beispielsweise ein Kühlelement eingeschoben werden kann. Der Bauelement-Träger 3 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise werden zur Herstellung eines mehrteiligen Bauelement-Trägers 3 Leiterplatten zusammengefügt, so dass die Leiterplatten den Winkel 6 einschließen. Vorzugsweise sind die Leiterplatten dann auf einem Halter angeordnet (nicht dargestellt). Die jeweiligen Oberflächen der Leiterplatten bilden dann die Seitenfläche 6b und die Montagefläche 6a des Bauelement-Trägers 3. Eine Verankerung des Leucht-Moduls 5 auf dem Modulträger 2 kann insbesondere durch Befestigungsmittel (nicht dargestellt) erfolgen, die den Bauelement-Träger 3 mit dem Modulträger 2 verbinden. Die Leiterplatten sind insbesondere Metallkernplatinen, die für eine gute Kühlung des Leucht-Moduls 1 sorgen. Eine gute Kühlung des Leucht-Moduls 1 ist ferner möglich, wenn die Leiterplatten Durchkontaktierungen aufweisen.
Wie in 1A dargestellt, ist die Montagefläche 6a sowohl gegenüber dem Modulträger 2 als auch gegenüber einer zu beleuchtenden ebenen Fläche F gekippt. Die Montagefläche 6a schließt mit der zu beleuchtenden ebenen Fläche F einen Winkel 0° < α < 90° ein.
Strahlung, die von den Halbleiter-Bauelementen 4 emittiert wird, trifft demnach schräg auf die Fläche F auf. Im Vergleich zu einer herkömmlichen ungekippten, flachen Anordnung mit senkrechtem Strahlungseinfall, bei welcher die von einem Halbleiter-Bauelement ausgeleuchtete Fläche kreisförmig ist, weist die ausgeleuchtete Fläche hierbei eine elliptische Form auf und ist damit größer. Dadurch überlappen die ausgeleuchteten Flächen benachbarter Halbleiter-Bauelemente stärker, wodurch eine bessere Durchmischung der Strahlung benachbarter Halbleiter-Bauelemente und damit eine bessere Strahlungshomogenität zustande kommt. Dieser Effekt erlaubt jedoch auch eine geringere Bautiefe der Leucht-Vorrichtung 1 auf Kosten einer verbesserten Strahlungshomogenität.
Die Seitenfläche 6b ist ebenso wie die Montagefläche 6a gegenüber der Fläche F gekippt. Die Seitenfläche 6b schließt mit der Fläche F einen Winkel 0° < β < 90° ein.
Ferner verläuft die Seitenfläche 6b schräg zu dem Modulträger 2. Die Seitenfläche 6b schließt mit dem Modulträger 2 einen Winkel φ ≠ 0° ein.
Der Winkel α und der Winkel β können verschieden oder gleich groß sein. Ebenso können der Winkel γ und der Winkel φ verschieden oder gleich groß sein.
1B zeigt eine perspektivische Ansicht des in 1A im Querschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels. Hieraus geht hevor, wie die Halbleiter-Bauelemente 4 auf der Montagefläche 6a angeordnet sind. Die Halbleiter-Bauelemente 4 sind entlang der Längsseite der Montagefläche 6a reihenartig angeordnet. Vorzugsweise sind die Halbleiter- Bauelemente 4 gleichmäßig voneinander beabstandet. Wie durch unterschiedliche Grautöne angedeutet ist, können die Halbleiter-Bauelemente 4 verschiedenfarbig sein. Für eine gute Durchmischung der Strahlung ist es vorteilhaft, die Halbleiter-Bauelemente 4 in periodischer Farbreihenfolge anzuordnen.
Die in 2 dargestellte Leucht-Vorrichtung 1 umfasst ein Leucht-Modul 5 mit einem Bauelement-Träger 3, auf welchem die Halbleiter-Bauelemente 4 entsprechend dem in 1B gezeigten Ausführungsbeispiel reihenartig angeordnet sind. Hierbei wird die Seitenfläche 6b als weitere Montagefläche genutzt.
3 zeigt eine Leucht-Vorrichtung 1 mit einem Leucht-Modul 5, bei welchem die Halbleiter-Bauelemente 4 inselartig auf der Montagefläche 6a des Bauelement-Trägers 3 gruppiert sind. Wie zu erkennen ist, sind die Abstände zwischen den Halbleiter-Bauelementen 4 innerhalb einer Gruppe kleiner als die Abstände zwischen den Halbleiter-Bauelementen 4 benachbarter Gruppen. Wie auch hier durch unterschiedliche Grautöne angedeutet ist, können die Halbleiter-Bauelemente 4 verschiedenfarbig sein. Vorzugsweise mischt sich das verschiedenfarbige Licht der Halbleiter-Bauelemente 4 einer Gruppe zu weißem Licht.
Den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist gemein, dass der Bauelement-Träger 3 die Form eines Prismas aufweist. In den 4 und 5 sind Bauelement-Träger 3 mit anderen Polyeder-Formen dargestellt.
4 zeigt eine Leucht-Vorrichtung 1 mit einem Leucht-Modul 5, das einen tetraedrischen Bauelement-Träger 3 aufweist. Der Bauelement-Träger 3 weist drei Seitenwände mit dreieckigen Montageflächen 6a, 6b, 6c auf. Die jeweiligen Montageflächen 6a, 6b, 6c verlaufen schräg zu dem Modulträger 2. Ferner verlaufen die Montageflächen 6a, 6b, 6c auch schräg zueinander. Auf den Montageflächen 6a, 6b, 6c ist jeweils ein Halbleiter-Bauelement 4 montiert. Beispielsweise können die Halbleiter-Bauelemente 4 eine rote, eine blaue und eine grüne Leuchtdiode sein, so dass das Leucht-Modul 5 insgesamt weißes Licht abstrahlt. Die Anordnung ist vorteilhaft platzsparend und sorgt außerdem für eine gute Durchmischung des verschiedenfarbigen Lichts.
Der Bauelement-Träger 3 ist nicht als geschlossener Tetraeder ausgebildet, sondern weist auf einer dem Modulträger 2 zugewandten Seite einen Hohlraum auf, in welchen beispielsweise ein Kühlelement eingeschoben werden kann.
Bei der in 5 dargestellten Leucht-Vorrichtung 1 weist der Bauelement-Träger 3 des Leucht-Moduls 5 die Form einer Pyramide auf. Dem Bauelement-Träger 3 fehlt die Bodenfläche, so dass nur die Montageflächen 6a, 6b, 6c, 6d vorhanden sind. Somit ist der Bauelement-Träger 3 nicht als geschlossene Pyramide ausgebildet. Der Bauelement-Träger 3 umschließt einen Hohlraum, in welchem beispielsweise ein Kühlelement angeordnet werden kann.
6 zeigt eine Leucht-Vorrichtung 1 mit mehreren Leucht-Modulen 5, die auf einem gemeinsamen Modulträger 2 angeordnet sind. Die Leucht-Module 5 sind beispielsweise gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aufgebaut. Durch den schrägen Strahlengang, der mittels der geneigten Montageflächen 6a, 6b herbeigeführt wird, kann das Licht der Halbleiter-Bauelemente 4 benachbarter Leucht-Module 5 besser überlagert werden als bei senkrechter Abstrahlung, wodurch die Homogenität der Strahlung verbessert werden kann.
Die Bauelement-Träger 3 begrenzen zusammen mit dem Modulträger 2 einen Hohlraum 7. In diesen Hohlraum 7 kann beispielsweise ein Kühlelement eingeschoben werden. Jedoch ist es auch möglich zur Kühlung der Leucht-Module 5 einen Fluidstrom, insbesondere einen Luftstrom, durch den Hohlraum 7 zu leiten.
In 7 ist eine Leucht-Vorrichtung 1 dargestellt, bei welcher zwischen den Bauelement-Trägern 3 der Leucht-Module 5 und dem Modulträger 2 jeweils ein Kühlelement 8 angeordnet ist. Insbesondere ist das Kühlelement 8 in den Hohlraum 7 zwischen dem jeweiligen Leucht-Modul 5 und dem Modulträger 2 eingeschoben. Das Kühlelement 8 ist in direktem Kontakt mit dem jeweilgen Bauelement-Träger 3, so dass die im Betrieb entstehende Wärme direkt abgeführt werden kann. Das Kühlelement 8 kann eine Kühlrippe oder ein Metallblock sein, der insbesondere Kupfer enthält.
Die in 8 dargestellte Leucht-Vorrichtung 1 dient der Illustration einer möglichen Anordnung der Leucht-Module 5 auf dem Modulträger 2. Hierbei sind die Leucht-Module 5 versetzt zueinander angeordnet und befinden sich somit nicht auf gleicher Höhe. Außerdem sind die Leucht-Module 5 voneinander beabstandet. Es wäre auch denkbar, die Leucht-Module 5 zusätzlich verschieden auszurichten.
Alternativ können die Leucht-Module 5 in einer geschlossenen Linie aneinander gereiht werden.
Bei der in 9 dargestellten Leucht-Vorrichtung 1 weist der Bauelement-Träger 3 des Leucht-Moduls 5 einen Halter 11 und einen Teil einer flexiblen Leiterplatte 9 auf, die auf dem Halter 11 angeordnet ist. Die flexible Leiterplatte 9 erstreckt sich weiter von dem Halter 11 bis zu dem Modulträger 2. Wie aus 9 hervorgeht, kann die flexible Leiterplatte 9 geknickt werden, so dass die flexible Leiterplatte 9 von dem Halter 11 des Bauelement-Trägers 3 auf den Modulträger 2 kontinuierlich übergeht. Bei dieser Anordnung kann die auf dem Modulträger 2 vorhandene freie Fläche neben dem Leucht-Modul 5 vorteilhaft für die Anordnung weiterer Bauelemente genutzt werden. Beispielsweise ist auf der freien Fläche ein Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement 4 angeordnet, das zur Erhöhung der Leuchtdichte der Leucht-Vorrichtung 1 beiträgt. Es versteht sich, dass je nach Größe der freien Fläche eine Vielzahl von Strahlung emittierenden Halbleiter-Bauelementen vorgesehen sein kann.
Weiterhin ist es mittels der flexiblen Leiterplatte möglich, zwei benachbarte Leucht-Module elektrisch miteinander zu verbinden (nicht dargestellt). Hierbei sind die in einer Reihe auf der flexiblen Leiterplatte angeordneten Halbleiter-Bauelemente bevorzugterweise seriell verschaltet. Die flexible Leiterplatte erstreckt sich besonders bevorzugt quer zur Längsseite der Bauelement-Träger (wie auch in 9 dargestellt). Die insbesondere als Einschubrahmen ausgebildeten Bauelement-Träger sorgen für einen kühlenden Luftstrom senkrecht zu den in Reihe angeordneten Halbleiter-Bauelementen. Somit kann sich die Temperatur der Halbleiter-Bauelemente ähnlich einstellen, was zu einer Verbesserung der Strahlungshomogenität führt.
In 10 ist eine Leucht-Vorrichtung 1 dargestellt, die neben den bereits aus den 1 bis 9 bekannten Bestandteilen wie dem Modulträger 2 und den Leucht-Modulen 5 einen weiteren Bestandteil, das Hinterleuchtungselement 10, aufweist. Das Hinterleuchtungselement 10 kann beispielsweise ein LCD, insbesondere eine Werbetafel, sein.
Das Hinterleuchtungselement 10 ist auf einer dem Modulträger 2 abgewandten Seite der Leucht-Module 5 angeordnet. Die von den Halbleiter-Bauelementen 4 erzeugte Strahlung fällt direkt auf das Hinterleuchtungselement 10 und beleuchtet eine Hauptfläche H des Hinterleuchtungselements 10. Die Hauptfläche H verläuft schräg zu den Montageflächen 6a, 6b der Leucht-Module 5.
Wie aus 10 hervorgeht, hat eine von den jeweiligen Halbleiter-Bauelementen 4 ausgeleuchtete Fläche A eine elliptische Form, was durch die schräge Einstrahlung zustande kommt. Bei senkrechtem Einfall wäre die Fläche A kreisförmig und damit kleiner. Durch die elliptische Form überlappen die benachbarten Flächen A stärker, wodurch insgesamt eine bessere Strahlungshomogenität erzielt werden kann. Ferner wird durch die dargestellte Anordnung auch eine bessere Überlagerung von Strahlungskegeln der Halbleiter-Bauelemente 4 benachbarter Leucht-Module 5 herbeigeführt.
Es versteht sich, dass die Leucht-Module 5 nicht den dargestellten Aufbau aufweisen müssen. Vielmehr können die Leucht-Module 5 auch entsprechend einem der in den vorausgehenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19909399 C1 [0002]
- WO 02/084749 A2 [0020]

Claims

Leucht-Vorrichtung (1) mit mindestens einem Leucht-Modul (5) und einem ebenen Modulträger (2) zur Befestigung des Leucht-Moduls (5), wobei das Leucht-Modul (5) mehrere Strahlung emittierende Halbleiter-Bauelemente (4) und einen Bauelement-Träger (3) mit mindestens einer Montagefläche (6a) aufweist, auf welcher zumindest ein Teil der Strahlung emittierenden Halbleiter-Bauelemente (4) montiert ist, wobei die mindestens eine Montagefläche (6a) schräg zu dem ebenen Modulträger (2) verläuft.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Bauelement-Träger (3) mindestens eine erste und eine zweite Montagefläche (6a, 6b) aufweist, die schräg zueinander verlaufen.
Leucht-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Montagefläche (6a) und die zweite Montagefläche (6b) gleiche Winkel mit dem Modulträger (2) einschließen.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bauelement-Träger (3) mindestens eine Leiterplatte aufweist und die Montagefläche (6a) die Oberfläche der Leiterplatte ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bauelement-Träger (3) die Form eines Polyeders aufweist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei das Polyeder ein Prisma, ein Tetraeder oder eine Pyramide ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die mindestens eine Montagefläche (6a) parallel zu einer Begrenzungsfläche des Polyeders angeordnet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bauelement-Träger (3) ein Einschubrahmen ist, welcher zur Führung eines kühlenden Fluidstromes oder zum Einschieben eines Kühlelements (8) vorgesehen ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei in einem Hohlraum (7) zwischem dem als Einschubrahmen ausgebildeten Bauelement-Träger (3) und dem Modulträger (2) ein Kühlelement (8) angeordnet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei durch einen Hohlraum (7) zwischem dem als Einschubrahmen ausgebildeten Bauelement-Träger (3) und dem Modulträger (2) ein Fluid strömt.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Halbleiter-Bauelement (4) weißes Licht erzeugt.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestens zwei Halbleiter-Bauelemente (4) Strahlung verschiedener Farbe erzeugen.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, wobei ein erstes Halbleiter-Bauelement (4) rotes Licht, ein zweites Halbleiter-Bauelement (4) grünes Licht und ein drittes Halbleiter-Bauelement (4) blaues Licht erzeugt.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiter-Bauelemente (4) reihenartig angeordnet sind.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Halbleiter-Bauelemente (4) inselartig gruppiert sind.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Modulträger (2) ein Metall, eine Metallverbindung oder ein Keramikmaterial enthält.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bauelement-Träger (3) eine flexible Leiterplatte (9) aufweist, die auf einem Halter (11) angeordnet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, wobei sich die flexible Leiterplatte (9) von dem Halter (11) bis zum Modulträger (2) erstreckt.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Leucht-Vorrichtung (1) mindestens zwei nebeneinander angeordnete Leucht-Module (5) aufweist, die mittels der flexiblen Leiterplatte (9) miteinander elektrisch verbunden sind.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, wobei auf der flexiblen Leiterplatte (9) zwischen den Leucht-Modulen (5) ein Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement (4) angeordnet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 20, wobei das Strahlung emittierende Halbleiter-Bauelement (4) mit jeweils einem Halbleiter-Bauelement (4) der benachbarten Leucht-Module (5) seriell verschaltet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Hinterleuchtungselement (10) aufweist, wobei das Hinterleuchtungselement (10) auf einer von dem Modulträger (2) abgewandten Seite des Leucht-Moduls (5) angeordnet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 22, wobei das Hinterleuchtungselement (10) ein LCD ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Montagefläche (6a) schräg zu einer Hauptfläche (H) des Hinterleuchtungselements (10) verläuft.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 24, wobei die Halbleiter-Bauelemente (4) derart angeordnet sind, dass der mittels des Leucht-Moduls (5) beleuchteten Hauptfläche (H) ein einheitlicher Farbort zugeordnet ist.
Leucht-Vorrichtung (1) nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Halbleiter-Bauelemente (4) derart angeordnet sind, dass die Hauptfläche (H) mittels des Leucht-Moduls (5) mit einer einheitlichen Lichtstärke beleuchtet ist.