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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine LED-Lichtleiste, bzw.
auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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Aus
dem Stand der Technik ist die Offenlegungsschrift
DE 10 1005 041 333 A1 bekannt,
welche einen wasserdichten Leuchtmitteleinsatz mit wenigstens einem
Licht emittierenden Element und wenigstens einer Lichtaustrittsfläche
beschreibt. Nachteil dieser Erfindung ist, dass spezielle separate Lichtstreumittel
eingesetzt werden müssen, um das von einer Diode emittierte
Licht zu streuen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine LED-Lichtleistemit einer verbesserten
Abstrahleigenschaft bereitzustellen, die einfacher in der Handhabung
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den
unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine LED-Lichtleiste
(10), umfassend ein Trägermaterial (20),
eine Platine (30), mindestens eine elektromagnetische Wellen
(40) emittierende LED (50), eine Vergussmasse
(60) bereitgestellt, wobei die Vergussmasse (60)
eine konturierte Vergussmasse (61) ist, durch welche der
Verlauf der elektromagnetischen Wellen (40) bestimmbar
ist.
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Vorteil
dieser Erfindung ist, dass keine optischen Elemente, wie beispielsweise
Linsen oder dgl., verwendet werden müssen, um ein gewünschten
von der oder den LEDs emittierten Strahlengang, bzw. Strahlenverlauf
zu erzeugen. Die Lenkung bzw. Ablenkung der elektromagnetischen
Strahlen wird allein durch eine bevorzugt konturierte Vergussmasse
erreicht.
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Unter
einer LED-Lichtleiste versteht man eine Anordnung von LEDs auf einer
geometrischen Fläche, in oder auf oder in einem geometrischen
Körper. Dabei sind die LEDs bevorzugt auf einer Platine oder
mehreren Platinen aufgebracht, welche wiederum bevorzugt auf einem
Trägermaterial oder mehreren Trägermaterialien
aufgebracht sind.
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Die
verwendeten LEDs können die unterschiedlichsten Halbleitermaterialien
und Dotierungen aufweisen. Beispielsweise sind die verwendeten Halbleitermaterialien
Aluminiumgalliumarsenit (AlGaAs), Galliumaluminiumarsenit (GaAlAs),
Galliumarsenitphosphit (GaAsP), Aluminiumindiumgalliumphosphit (AlInGaP),
Galliumphosphit (GaP), Siliziumkarbid (SiC), Zinkselenit (ZnSe),
Indiumgalliumnitrid (InGaN), Galliumnitrid (GaN), Kupferplumbid
(CuPb). Des Weiteren besteht die Möglichkeit des Einsatzes von
weißen LEDs, welche meistens blaue LEDs mit einer Phosphorschicht,
die als Lumineszenzkonverter wirkt sind. Die von der LED aus oder
von den LEDs aus emittierte Strahlung liegt im Bereich zwischen
280 nm und 1000 nm. Bevorzugt versteht man unter LEDs auch fertige
SMD-Bauteile.
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Bevorzugt
sind die LEDs nebeneinander angeordnet oder zueinander geneigt oder
voneinander weggeneigt, besonders bevorzugt mit gleichem Abstand
zueinander auf einer Platine aufgebracht beispielsweise in Form
eines Feldes, am meisten bevorzugt in einer Geraden angeordnet auf
der Platine angeordnet. Bevorzugt sind mehrere in Geraden angeordnete
LEDs nebeneinander zu einem Lichtband zusammengefasst. Die Abstände
der einzelnen LEDs zueinander betragen bevorzugt zwischen 5 mm und
20 cm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 10 cm, am meisten
bevorzugt zwischen 2 cm und 5 cm.
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Die
Platine bildet die Basis für die Anordnung der LEDs. Auf
der Platine werden die LEDs angebracht. Dies geschieht bevorzugt
durch Reflow-Löten. Auf der Platine befinden sich des Weiteren
bevorzugt integrierte Schaltkreise. Die Platine ist bevorzugt eine
Fläche, welche sich bevorzugt der Geometrie des Trägermaterials
anpasst, besonders bevorzugt parallel zu diesem verläuft.
Die Platine oder die Platinen sind bevorzugt auf einem Trägermaterial
angebracht, besonders bevorzugt aufgesteckt, am meisten bevorzugt
aufgeklebt, des Weiteren bevorzugt nur aufgelegt.
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Das
Trägermaterial besteht bevorzugt aus einem Metall, besonders
bevorzugt aus Kunststoff; denkbar ist auch Holz. Bevorzugt ist das
Trägermaterial ein Aluminiumprofil bzw. ein Aluminiumträger.
Im Querschnitt ist das Trägermaterial bevorzugt eine Gerade,
besonders bevorzugt eine gewölbte Linie, am meisten bevorzugt
ein U-förmiges Profil, des Weiteren bevorzugt ein Kreisbogen
(auch Kreis) oder ein Ellipsenbogen (auch Ellipse) oder Teile eines
Polygons oder eine Hyperbel oder eine Parabel oder ein Querschnitt
eines Handlaufes. Bevorzugt verläuft die Fläche
der Platine parallel zur Fläche des Trägermaterials,
bzw. des Trägers, besonders bevorzugt bedeckt die Platine
nut Teile des Trägermaterials, am meisten bevorzugt das
gesamte Trägermaterial.
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Die
Vergussmasse hat bevorzugt mehrere Funktionen. Die Vergussmasse
bietet bevorzugt der LED, bzw. der Platine, bzw. dem Trägermaterial, Feuchtigkeitsschutz
oder Schlagschutz oder Kratzschutz oder Korrosionsschutz. Das Vergussmaterial umschließt
bevorzugt die LEDs, besonders bevorzugt die Platine, am meisten
bevorzugt das Trägermaterial. Bevorzugt ist die Vergussmasse
dazu imstande, die LEDs mit ihrer Platine auf dem Trägermaterial
zu befestigen. Dabei überlappt die Vergussmasse bevorzugt
die Ränder der Platine und verbindet sich mit dem Trägermaterial.
Ein zusätzlicher Klebstoff oder ein zusätzliches
Verbindungsmittel zwischen Platine und Trägermaterial entfällt
in diesem Falle. Die Vergussmasse besteht bevorzugt aus durchsichtigem
Kunststoff, besonders bevorzugt aus transparentem Epoxydharz oder
Silikonkautschuk, am meisten bevorzugt aus transparentem PUR (Polyurethan).
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Bevorzugt
hat das Epoxydharz eine hohe mechanische Festigkeit und Härte,
eine gute Haftung und ist daher bevorzugt mit seinen kratzfesten
und schützenden Eigenschaften zum Überzug von SMD-Bauteilen
geeignet. Silikonkautschuk hat bevorzugt eine hohe Dauerelastizität
und eine hohe Temperaturbeständigkeit. Bevorzugt entwickelt
Silikonkautschuk beim Aushärten nur geringe Wärme und
ist daher für temperaturempfindliche Bauteile besonders
geeignet. Polyurethan hat bevorzugt gute mechanische und chemische
Beständigkeit, eine variable Elastizität ist bevorzugt
vollkommen klar (also transparent) und besitzt eine geringe Wärmeentwicklung
und Volumenschrumpfung beim Aushärtungsprozess. Deshalb
ist Polyurethan bevorzugt zum Überzug von empfindlichen
SMD-Bauteilen geeignet und durch die transparente Konsistenz zur
Lichtleitung ohne große Verluste geeignet.
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Die
Vergussmasse hat eine Reinheit bzw. eine Lichtdurchlässigkeit
von bevorzugt 70 bis 99%, besonders bevorzugt von 80 bis 99%, am
meisten bevorzugt von 90 bis 99%. Dabei ist die Lichtdurchlässigkeit
bzw. der Transmissionsgrad bevorzugt abhängig von der Dicke
der Vergussmasse. Bevorzugt wird eine Dicke der Vergussmasse (kürzester
Abstand von LED zur Vergussmassekontur) von 0,2 mm bis 10 mm, besonders
bevorzugt von 0,5 mm bis 8 mm, am meisten bevorzugt von 1 mm bis
2 mm verwendet.
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Die
optische Brechzahl der Vergussmasse liegt bevorzugt zwischen 1,2
und 1,9, besonders bevorzugt zwischen 1,3 und 1,8, am meisten bevorzugt zwischen
1,4 und 1,7.
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Die
Vergussmasse ist bevorzugt eine konturierte Vergussmasse. Das bedeutet,
dass die Vergussmasse aufgrund ihrer Kontur (Übergang Vergussmasse – Luft)
ein bestimmtes Lichtprofil (Verlauf der elektromagnetischen Strahlung)
der von der LED emittierten elektromagnetischen Strahlung vorgeben kann.
Die Kontur der Vergussmasse ist so geformt, dass sämtliche
emittierten elektromagnetischen Strahlen der LED oder LEDs nach
dem Austreten aus der Vergussmasse je nach Anwendungsfall bevor zugt
fokussiert, besonders bevorzugt zerstreut werden. Bevorzugt werden
die elektromagnetischen Strahlen in jeglicher zweidimensionalen
geometrischen Figur fokussiert, wie beispielsweise einer Geraden,
einem Rechteck, einem Kreis, einem Punkt, einem Vieleck, ... usw.
Bevorzugt wird die elektromagnetische Strahlung aber auch durch
die konturierte Vergussmasse gestreut. Im Querschnitt der LED-Lichtleiste
betrachtet, beträgt der Streuwinkel bevorzugt zwischen
30° und 180°, besonders bevorzugt zwischen 45° und
150°, am meisten bevorzugt zwischen 60° und 120°.
Damit wird bevorzugt der Vollwinkel über beide Achshälften
ausgehend von der LED beschrieben.
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Die
Vergussmasse kann die unterschiedlichsten Konturformen annehmen.
Bevorzugt ist die Vergussmassekontur ein Kreisbogenabschnitt oder ein
Ellipsenbogenabschnitt. Dabei sind diese Abschnitte bevorzugt sphärisch,
besonders bevorzugt asphärisch gegenüber einer
LED oder gegenüber mehrerer LEDs geformt. Die Bogenabschnitte
weisen dabei bevorzugt keinen konstanten Radius auf, besonders bevorzugt
einen konstanten Radius auf, am meisten bevorzugt eine Kombination
daraus. Bevorzugt wird eine größere Strahldivergenz
bei sphärischen Formen erzeugt, wenn der Bogenradius größer
ist als der Abstand LED zum Scheitelpunkt der Vergussmasse. Bevorzugt
werden die abgestrahlten elektromagnetischen Wellen der LED fokussiert, wenn
der Bogenradius kleiner ist als der Abstand LED bis zum Scheitelpunkt
der Vergussmassekontur. Des Weiteren sind bevorzugt prismenartige
Strukturen mit verschiedenen Winkelvariationen als Vergussmassekontur
möglich. Dabei wird bevorzugt die Abstrahlcharakteristik
auf gezielte Beleuchtungsverteilungen angepasst. Die oben genannten
Vergussmassekonturen, welche immer im Querschnitt beschrieben wurden,
behalten bevorzugt in linearer Ausführung, d. h. wenn man
in die Tiefe des Querschnitts geht, nicht die gleiche Form. Bevorzugt
sind die Vergussmassekonturen rotationssymmetrische Gebilde, welche
den Lichtursprungspunkten der Einzel-LEDs zugeordnet sind. Dadurch
wird eine noch effizientere Lichtauskopplung erlaubt, da das gesamte
abgegebene Licht bzw. die gesamte abgegebene elektromagnetische Strahlung
auch in Längsrichtung der LED-Lichtleiste nach außen
gelenkt werden kann und nicht in der Längsrichtung der
Innenseite der Vergussmassekontur totalreflektiert wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine LED-Lichtleiste
bereitgestellt, wobei mindestens eine LED (50) von der
konturierten Vergussmasse (61) gegenüber dem Trägermaterial
(20) oder der Platine (30) luftdicht abschließbar
ist.
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Die
LED-Lichtleiste ist bevorzugt so aufgebaut, dass zwischen LED und
Vergussmasse kein Luftspalt besteht. Die LED ist bevorzugt vollständig
in die Vergussmasse eingebettet, so dass die LED spielfrei in die
Vergussmasse integriert ist. Bevorzugt ist die LED so in die Vergussmasse
eingebettet, dass sich die Vergussmasse auch zwischen Platine und LED
befindet und nur noch die Verbindungsdrähte sowie thermische
Kontaktflächen eine zusätzliche Verbindung zwischen
den beiden Elementen Platine und LED herstellen. Vorteil des luftdichten
Abschlusses ist es, dass keine Strahlungsverluste am Übergang
LED – Vergussmasse durch die Präsenz von Luft
entstehen. Die elektromagnetischen Wellen emittieren bevorzugt aus
der LED direkt in die Vergussmasse. Bevorzugt umschließt
die Vergussmasse aber nicht nur die LED, sondern des Weiteren auch
die Platine und das Trägermaterial. Dadurch, dass die konturierte
Vergussmasse bevorzugt mit dem Trägermaterial abschließt,
ist eine Beschädigung der Platine bzw. der LED durch äußere
bzw. atmosphärische Einflüsse weitestgehend ausgeschlossen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine LED-Lichtleiste
(10) bereitgestellt, wobei die konturierte Vergussmasse
(61), mindestens eine erste Materialkomponente (62)
und eine zweite Materialkomponente (63) aufweist.
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Als
Materialkomponente bezeichnet man eine Vergussmasse welche eigenständig
als Vergussmasse der LED-Lichtleiste genutzt werden kann oder in
Kombination mit anderen Materialkomponenten (Vergussmassen) in Mischform
oder Schichtform als zusammenge setzte Vergussmasse auftreten kann.
Folglich besteht eine zusammengesetzte Vergussmasse aus mindestens
zwei Materialkomponenten. Die unterschiedlichen Materialkomponenten
liegen bevorzugt in getrennter Form in der Vergussmasse, besonders
bevorzugt in gemischter Form in der Vergussmasse vor. Im Querschnitt
durch das Vergussmasseprofil bestehen bevorzugt die Ränder links
und rechts aus einer ersten Materialkomponente und der Mittelteil
aus einer zweiten Materialkomponente. Dabei ist beispielsweise die äußere
erste Materialkomponente härter als die zweite mittlere
Materialkomponente, d. h. weist eine andere Materialeigenschaft
auf. Die äußere erste Materialkomponente kann
so beispielsweise zur Befestigung der Platine an dem Trägermaterial
verwendet werden oder zum Schutz der mittleren zweiten Materialkomponente verwendet
werden. Des Weiteren kann in dieser Form die äußere
zweite Materialkomponente von geringerer Qualität in Bezug
auf optische Fähigkeiten sein, weil diese bevorzugt nicht
zur Lichtleitung der emittierten elektromagnetischen Wellen beiträgt.
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Des
Weiteren besteht bevorzugt die Möglichkeit die beiden Materialkomponenten
so anzuordnen, dass beispielsweise die erste Materialkomponente die
LED und die Platine umgibt und die zweite Materialkomponente auf
die erste Komponente in einer Art Sandwichstruktur aufgetragen wird.
Dadurch könnte beispielsweise die Lenkung der emittierten
elektromagnetischen Strahlen beim Übergang von der ersten
Materialkomponente in die zweite Materialkomponente beeinflusst
werden. Bevorzugt haben die erste und die zweite Materialkomponenten
unterschiedliche Brechzahlen.
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Die
zweite Materialkomponente ist bevorzugt ein transparenter Kunststoff.
Dieser Kunststoff ist beispielsweise in ein Linearprofil gegossen,
welches bereits eine äußere Kontur enthält
und bevorzugt für sich genommen eine optische Funktion
aufweist, besonders bevorzugt für sich genommen keine optische
Funktion aufweist. Bevorzugt wird hier der Verguss zwischen LED
und das genannte Kunststoffprofil eingebracht. Dabei wird bevorzugt
die optische Wirkung, d. h. die Abstrahlcharakteristik, bevorzugt durch
die Brechzahl der Materialkomponenten bestimmt, besonders bevorzugt
durch die äußere Kontur des Kunststoffprofils
bestimmt, am meisten bevorzugt durch eine Kombination von den Brechzahlen der
Materialkomponenten und der äußeren Kontur des
Kunststoffprofils bestimmt. Dabei wäre die innere Kontur
des Kunststoffprofils von untergeordneter Bedeutung, solange der
Brechzahlunterschied zwischen den beiden Materialkomponenten relativ
gering wäre. Auf diese Weise kann bei gleich bleibender Effizienz
eine höhere Härte bzw. Festigkeit der optischen
Außenfläche erreicht werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine LED-Lichtleiste
(10) bereitgestellt, wobei die konturierte Vergussmasse
(61) eine sich im Querschnittsverlauf ändernde
Vergussmasse (64) ist.
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Die
Vergussmasse kann sich im Querschnitt bevorzugt in Bezug auf Material,
besonders bevorzugt in Bezug auf Brechzahl, am meisten bevorzugt in
Bezug auf Dichte, ändern. Bevorzugt ändert sich die
Vergussmasse im Querschnittsverlauf vertikal, besonders bevorzugt
horizontal, am meisten bevorzugt in einer Kombination aus beiden.
Beispielsweise ändert sich die Vergussmasse im Querschnittsverlauf folgendermaßen:
Beispielsweise besteht die Vergussmasse aus einer ersten Materialkomponente
in direkter LED Nähe. Je weiter man im Querschnitt nach
außen Richtung Vergussmassekontur wandert, geht die erste
Materialkomponente in eine zweite Materialkomponente über.
Dabei besteht die Vergussmasse beispielsweise auf einem Viertel
der Wegstrecke LED-Vergussmassekontur zu 75% aus der ersten Materialkomponente
und zu 25% aus der zweiten Materialkomponente, auf der Hälfte
der Wegstrecke zu 50% aus der ersten Materialkomponente und zu 50%
aus der zweiten Materialkomponente, bei dreiviertel der Wegstrecke
aus 25% der ersten Materialkomponente und 75% der zweiten Materialkomponente,
bzw. direkt an der Vergussmassekontur zu 100% aus der zweiten Materialkomponente.
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Der
Vorteil einer sich im Querschnittsverlauf ändernden Vergussmasse
ist bevorzugt eine bessere Auskoppeleffizienz in Längsrichtung,
da weniger Totalreflektion auftritt. Bevorzugt wird eine sich im
Querschnittsverlauf ändernde Vergussmasse als zweite Materialkomponente
eingesetzt und als äußere Vergussschicht als Streukomponente
zur Homogenisierung der Lichtaustrittsfläche verwendet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine LED-Lichtleiste
(10) bereitgestellt, wobei die konturierte Vergussmasse
(61) eine Querschnittsform (65) aufweist, durch
welche die Totalreflektionsverluste auf unter 35% minimierbar sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine LED-Lichtleiste
(10) bereitgestellt, wobei die konturierte Vergussmasse
(61) auf einer Oberfläche (21) des Trägermaterials
(20) aufgebracht ist.
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Bevorzugt
ist die konturierte Vergussmasse auf einer Oberfläche aufgebracht,
was bedeutet, dass die Vergussmasse gegenüber dieser Oberfläche
erhaben ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass
dadurch der Streuwinkel der auftretenden elektromagnetischen Strahlung
vergrößert werden kann und nicht durch beispielsweise
Seitenwände die das Trägermaterial bildet gestört
wird. Des Weiteren hat das Aufbringen einer konturierten Vergussmasse
auf eine Oberfläche eines Trägermaterials den
Vorteil, dass die Gestaltungsfreiheit der Kontur ein großer
Freiraum gelassen wird, und damit auch das Lichtprofil variabler
ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine LED-Lichtleiste
(10) bereitgestellt, wobei das Trägermaterial
(20) ein biegbares Trägermaterial (21)
ist.
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Durch
das Verbiegen des Trägermaterials wird bevorzugt die Kontur
der Vergussmasse beeinflusst und dadurch die Fokussierung bzw. die
Zerstreuung der emittierten elektromagnetischen Wellen beeinflusst.
Ein Verbiegen ändert bevorzugt das Strahlenprofil.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer LED-Lichtleiste (10), umfassend ein Trägermaterial
(20), eine Platine (30), mindestens eine elektromagnetische
Wellen (40) emittierende LED (50), eine Vergussmasse
(60) bereitgestellt, wobei ein Lichtprofil (41)
der elektromagnetischen Wellen (40) bestimmt wird, eine
Vergussmassekontur (66) bestimmt wird, eine negative Vergussmassekontur
(67) in ein Formgebungswerkzeug (80) eingebracht
wird, die Vergussmasse (60) in das Formgebungswerkzeug (80)
eingebracht wird, die mindestens eine LED (50) mit Platine
(30) und Trägermaterial (20) in die Vergussmasse
(60) eingetaucht wird, und die Vergussmasse (60)
ausgehärtet wird.
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Als
Lichtprofil wird bevorzugt die zweidimensionale Projektion von emittierter
elektromagnetischer Strahlung aus einer oder mehreren LEDs bezeichnet,
welche auf eine Fläche treffen. Bevorzugt ist dieses Lichtprofil
ein statisches Lichtprofil, besonders bevorzugt ein dynamisches
Lichtprofil. Als statisches Lichtprofil bezeichnet man eine sich
nicht ändernde beispielsweise geometrische Form, welche durch
die emittierte elektromagnetische Strahlung und die Ablenkung durch
die konturierte Vergussmasse entsteht. Wie bereits in der Vorrichtungsbeschreibung
der Anmeldung beschrieben wurde, werden die Bauteile der LED-Lichtleiste
in einer bevorzugten Ausführungsform auf einem biegbaren
Trägermaterial aufgebracht. Durch das beispielsweise Biegen
des Trägermaterials beim gleichzeitigen Emittieren von
bevorzugt Licht, könnte beispielsweise ein zuerst projizierter
Kreis nach Biegung eine Ellipse beschreiben. Durch das beispielsweise
Biegen des Trägermaterials durch bevorzugt einen Aktuator, besonders
bevorzugt per Hand, kann beipielsweise zwischen des Lichtprofils
Kreis und des Licht- Profils Ellipse, d. h. je nach Biegungszustand
des Trägermaterials, variiert werden. Somit kommt bevorzugt
ein dynamisches Lichtprofil zustande.
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Nachdem
ein bestimmtes Lichtprofil gewählt wurde, wird aus diesem
Lichtprofil bevorzugt eine Vergussmassekontur in Verbindung mit
der Positionierung von LEDs auf der Platine berechnet. Die Vergussmassekontur
wird bevorzugt so bestimmt, dass die durch die Vergussmasse hindurchstrahlenden elektromagnetischen
Wellen genau das ausgewählte Lichtprofil beschreiben.
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Um
die Vergussmassekontur produzieren zu können, ist es bevorzugt
notwendig eine negative Vergussmassekontur in ein Formgebungswerkzeug einzubringen.
Bevorzugt wird die Vergussmassekontur durch Umformen in das Formgebungswerkzeug eingebracht.
Die verwendeten Umformverfahren sind bevorzugt Druckumformen, besonders
bevorzugt Zugumformen, am meisten bevorzugt Zudruckumformen, des
Weiteren bevorzugt Biegeumformen. Des weiteren wird die Vergussmassekontur
durch mechanische Bearbeitung wie beispielsweise Fräsen
oder Tiefziehen oder Polieren oder durch eine Kombination hergestellt.
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Das
Einbringen der Vergussmasse in das Formgebungswerkzeug geschieht
bevorzugt durch Gießen oder Druckgießen oder Spritzgießen
oder Extrusion.
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Das
Eintauchen der mindestens einen LED mit Platine und/oder Trägermaterial
in die Vergussmasse geschieht, solange die Vergussmasse noch flüssig
ist. Dabei hat die Vergussmasse bevorzugt eine Temperatur zwischen
18°C und 26°C, besonders bevorzugt zwischen 18°C
und 30°C, am meisten bevorzugt zwischen 18°C und
26°C.
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Bevorzugt
wird die mindestens eine LED mit Platine und/oder Trägermaterial
mehrere Male in die gleiche Vergussmasse einge taucht, besonders
bevorzugt mehrere Male in verschiedene Vergussmassen eingetaucht.
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Das
Aushärten der Vergussmasse bewegt sich in einem Zeitraum
von 90 Sekunden bis 30 Minuten.
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Das
Aushärten geschieht bevorzugt unter Luftausschluss, besonders
bevorzugt an der Luft, am meisten bevorzugt mit erhitzter Luft,
des Weiteren bevorzugt mit Bestrahlung oder in einer Kombination der
vier Aushärtungsverfahren. Bevorzugt wird die Vergussmasse
in einem Temperaturbereich von 18°C bis 26°C ausgehärtet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Verfahren
bereitgestellt, wobei die Verfahrensschritte Einbringen der Vergussmasse
(60) in das Formwerkzeug (80) und Eintauchen der
mindestens einen LED (50) mit Platine (30) und
Trägermaterial (20) in die Vergussmasse (60)
gleichzeitig ablaufen.
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Bevorzugt
befindet sich die LED mit Platine und Trägermaterial beim
Einbringen der Vergussmasse auf einer Höhe im Formgebungswerkzeug,
so dass das Einbringen der Vergussmasse mit dem Eintauchen zeitlich
zusammenfällt. Der Vorteil davon ist, dass schnell aushärtende
Vergussmassen zum Einsatz kommen können.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen werden in den folgenden Figuren
beschrieben. Die Figuren zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine LED-Lichtleiste
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2 einen
Querschnitt durch eine LED-Lichtleiste
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine LED-Lichtleiste 10.
Im Querschnitt ist ein Trägermaterial 20 aus Aluminium zu
sehen, auf welchem eine Standardplatine 30 für LEDs
aufgeklebt ist, auf welcher sich eine LED 50 befindet,
die durch Chipbonden mit der Platine 30 verbunden wurde. Über
der LED 50 mit der Platine 30 und dem Trägermaterial 20 erhebt
sich eine Vergussmasse 60 aus Epoxydharz, welche eine Vergussmassekontur 61 aufweist,
welche im Mittelteil einen Kreisbogenabschnitt darstellt, wobei
der Radiusmittelpunkt sich unterhalb des Trägermaterials 20 befindet.
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Die
LED 50 strahlt elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich
zwischen 380 nm und 750 nm, d. h. sichtbares Licht, ab. Die elektromagnetische
Strahlung 40 verlässt die LED mit einem konstruktionsbedingten
Streuwinkel. Da sich der Radius der Vergussmassekontur 61 unterhalb
des Trägermaterials 20 befindet und damit der
Abstand LED – Vergussmassekontur kleiner ist als der Kreisbogenradius,
wird die elektromagnetische Strahlung 40 nach dem Austritt
aus der Vergussmasse 60 noch weiter gestreut, d. h. dass
der Streuwinkel, welcher ursprünglich konstruktionsbedingt
von der LED 50 vorgegeben wurde, durch die Vergussmassekontur 61 vergrößert
wurde. Vorteil dieser Konstruktion ist, dass der beschriebene Effekt
allein durch die konturierte Vergussmasse 61 und ohne Zuhilfenahme
von speziellen Optiken (Streulinsen) erreicht werden kann.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch eine LED-Lichtleiste 10, welche
aus einer einzelnen LED bzw. aus einem einzelnen SMD-Bauteil 51 besteht, welches
auf einem U-förmigen Trägermaterial 20 aufgebracht
ist. Das Trägermaterial 20 ist ein Aluminium-U-Profil,
welches im unteren Viertel bereits von der Vergussmasse 60 eingeschlossen
wird. Die Vergussmasse 60 ist eine konturierte Vergussmasse 61. Der
Bogenbereich der Außenkontur umfasst dabei einen Winkel
von 160° mit einem Radius von 5 mm, danach schließen
sich gerade Abschnitte an, die demzufolge einen Winkel von 20° einschließen.
Der äußere Konturbereich ist optisch kaum relevant.
Als SMD-Bauteil 51 kommt eine sog. TOP-LED (dies ist eine
Typenbezeichnung der Firma Osram) zum Einsatz, die eine nahezu ebene
kreisrunde Lichtaustrittsfläche 52 (Konversionsschicht)
mit einem Durchmesser von etwa 2,5 mm aufweist und vorzugsweise weißes
Licht in einer lang beherrschten Abstrahlcharakteristik abgibt.
D. h. der Abstrahl winkel des SMD-Bauteils 51 beträgt
120° und ist rotationssymmetrisch, genau wie die Vergussmasse 60,
welche in Draufsicht einen Kreis ergibt. Der Abstand zwischen LED
oder besser SMD-Bauteil 51 und Scheitelpunkt der Vergussmassekontur 61 beträgt
etwa 7,5 mm und wirkt damit fokussierend.
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Damit
wird der Streuwinkel der elektromagnetischen Strahlung nach dem
Austritt aus der Vergussmasse 60 verkleinert, bzw. fokussiert.
Dabei befindet sich die LED-Lichtaustrittsfläche 52 genau
2,5 mm unterhalb des Bogenmittelpunkts der Vergussmassekontur 61.
Dabei werden die Strahlen, in der zweidimensionalen Schnittebene
betrachtet, welche auf den Kreisbogen treffen fokussiert und die
Strahlen, welche senkrecht auf die Konturteilflächen 68 treffen
nicht in ihrer Richtung beeinflusst. Die Konturteilfläche 68 ist
die Fläche der konturierten Vergussmasse 61, welche
einen Winkel von 20° einschließt.
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- 10
- LED-Lichtleiste
- 20
- Trägermaterial
- 21
- Oberfläche
des Trägermaterials
- 30
- Platine
- 40
- Elektromagnetische
Wellen
- 41
- Lichtprofil
- 50
- LED
- 51
- SMD-Bauteil
- 52
- Lichtaustrittsfläche
- 60
- Vergussmasse
- 61
- Konturierte
Vergussmasse
- 62
- Erste
Materialkomponente
- 63
- Zweite
Materialkomponente
- 64
- Sich
im Querschnittsverlauf ändernde Vergussmasse
- 65
- Querschnittsform
- 66
- Vergussmassekontur
- 67
- Negative
Vergussmassekontur
- 68
- Konturteilfläche
- 80
- Formgebungswerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 101005041333
A1 [0002]