Beleuchtungsvorrichtung mit LEDs Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine

Beleuchtungsvorrichtung mit einem flächigen Substrat und einer Mehrzahl LEDs darauf.

Stand der Technik

Die Vorteile, die LED-basierte gegenüber konventionellen Lichtquellen bspw. die Energieeffizienz betreffend haben, sind bekannt. Eine Herausforderung kann sich bzgl. der Relativanordnung, also konkret der Montage, der LEDs etwa dahingehend ergeben, eine gewünschte Lichtverteilung im Fernfeld oder auch eine besondere, typischerweise möglichst homogene Beleuchtungsstärkeverteilung auf einer Abstrahlfläche zu erzeugen.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte

Beleuchtungsvorrichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.

Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe eine

Beleuchtungsvorrichtung zur Emission von Licht, mit einem flächigen Substrat, einer Leiterbahnstruktur an dem Substrat, einer Mehrzahl LEDs, die auf dem Substrat montiert und elektrisch leitend mit der

Leiterbahnstruktur verbunden sind, wobei eine Mehrzahl Teilbereiche des Substrats von dem übrigen Substrat mit jeweils einer das Substrat in dessen Dickenrichtung durchsetzenden, in ihrer Längenerstreckung aber offenen Trennfuge teilweise abgetrennt sind, also jeweils noch über einen Brückenbereich mit dem übrigen Substrat verbunden sind, welche Trennfugen sich jeweils zu einem Rand des Substrats beabstandet in Bezug auf dessen Flächenrichtungen vollständig innerhalb des Substrats erstrecken, und wobei in den Teilbereichen jeweils mindestens eine der LEDs angeordnet ist und welche Teilbereiche ferner jeweils um den Brückenbereich aus dem übrigen Substrat herausgeklappt und so schräg dazu angestellt sind; sowie ein Verfahren mit den Schritten: Vorsehen des Substrats; Einbringen der Trennfugen;

Herausklappen der Teilbereiche aus dem übrigen Substrat.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und 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 also darin, ein flächiges, also dünnes Substrat vorzusehen, durch das Herausklappen der Teilbereiche aber gleichwohl eine zumindest teilweise von der Fläche losgelöste Anpassbarkeit der Lichtabgabe (hinsichtlich der Richtungen) zu erreichen. Im Vergleich zu einem bereits für sich dreidimensionalen Substratkörper, etwa einem Spritzgussteil, kann so bspw. der Herstellungsaufwand verringert sein. Das Substrat kann etwa vor dem Herausklappen der Teilbereiche, also im Prinzip zweidimensional, mit den LEDs bestückt werden, was einfacher in eine Massenfertigung zu integrieren sein kann als die Bestückung eines dreidimensionalen Objekts. Das „flächige" Substrat hat in jeder seiner Flächenrichtungen eine erheblich größere, bspw. um mindestens das 20-, 50-, 100-, 250-, 500- bzw. 1.000- fache (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) , Erstreckung als in der dazu senkrechten Dickenrichtung. Im Falle einer über das Substrat variierenden Dicke wird hierbei ein über das Substrat gebildeter Mittelwert betrachtet, bevorzugt ist die Dicke konstant .

Die Teilbereiche sind jeweils mit einer Trennfuge von dem übrigen Substrat zum Teil abgetrennt. Das „übrige Substrat" ist das Substrat von sämtlichen Teilbereichen abgesehen, es gehört also kein Teilbereich dazu. Diese Trennung ist allerdings nur begrifflicher Natur, jeder der Teilbereiche ist über den jeweiligen Brückenbereich, der ebenfalls Teil des Substrats ist, mit dem übrigen Substrat verbunden. Das Substrat ist zumindest in Bezug auf die Flächenrichtungen, bevorzugt im Gesamten, ein für sich monolithisches Teil, das von darin statistisch zufallsverteilt angeordneten Einschlüssen abgesehen, etwa Reflexionspartikeln, in seinem Inneren frei von Materialgrenzen zwischen unterschiedlichen Materialien bzw. Materialien unterschiedlicher Herstellungsgeschichte ist. In anderen Worten sind die Teilbereiche, das übrige Substrat und die Brückenbereiche aus demselben, durchgehenden Substratmaterial gefasst. Die aus dem übrigen Substrat herausgeklappten Teilbereiche sind davon mit der jeweiligen Trennfuge (nur) teilweise abgetrennt, weil die Trennfugen in ihrer Längenerstreckung jeweils offene (nicht geschlossene) Kurven beschreiben; bevorzugt sind die Trennfugen jeweils U-förmig. Jedenfalls liegen die Trennfugen jeweils vollständig innerhalb des Substrats, reichen also nicht bis zu einem Außenrand des Substrats (sondern sind dazu eben in Bezug auf die Flächenrichtungen des Substrats beabstandet) . In anderen Worten erstrecken sich die Trennfugen (bezogen auf die Flächenrichtungen) jeweils zwischen zwei Endpunkten und liegen jeweils beide Endpunkte innerhalb des flächigen Substrats. Dies kann bspw. insoweit vorteilhaft sein, als so ein Randbereich des Substrats von Trennfugen frei bleiben kann, was die mechanische Stabilität erhöhen kann. Indem die Teilbereiche in der Fläche platziert werden, lassen sich auch sehr großflächige Substrate mit einer großen Anzahl schräg angestellter Teilbereiche / LEDs auf Grundlage eines einzigen Substrats realisieren. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist eine „Mehrzahl" LEDs auf, etwa in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 bzw. 100 LEDs; mögliche Obergrenzen können (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 1.000 bzw. 500 LEDs liegen. Mit der Beleuchtungsvorrichtung und einer entsprechenden Anzahl LEDs kann bspw. eine großflächige Lichtabgabe realisiert werden, wobei sich mit den herausgeklappten Teilbereichen, wie nachstehend weiter im Detail erläutert, bspw. eine gleichmäßige

Beleuchtungsstärkeverteilung austrittsseitig erreichen lässt .

In den Teilbereichen soll jeweils mindestens eine der LEDs vorgesehen sein und bspw. nicht mehr als 5, 4, 3 bzw. 2 LEDs (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt); besonders bevorzugt ist in jedem Teilbereich genau eine LED angeordnet. „LED" meint bevorzugt einen für sich gehäusten LED-Chip. Als „Mehrzahl" Teilbereiche können bspw. mindestens 5 Teilbereiche (und davon unabhängig) z. B. nicht mehr als 1.000 Teilbereiche vorgesehen sein; die vorstehend für die Anzahl an LEDs in der Beleuchtungsvorrichtung offenbarten Unter- und Obergrenzen können auch im Falle der Teilbereiche bevorzugt sein (auch unabhängig davon, wie viele LEDs je Teilbereich vorgesehen sind) .

Gemeinsam mit den LEDs können auf dem Substrat auch weitere Komponenten angeordnet sein, etwa eine Treiber ^¬ und/oder Steuerelektronik, oder auch Vorwiderstände, Stecker bzw. weitere der Kontaktierung / dem Betrieb der LEDs dienende Bauelemente. Selbstverständlich können im Allgemeinen zusätzlich zu den LEDs, die in erfindungsgemäßer Weise in den Teilbereichen angeordnet sind, auch noch weitere LEDs auf dem Substrat vorgesehen sein. Bevorzugt sind jedoch sämtliche LEDs der Beleuchtungsvorrichtung in herausgeklappten Teilbereichen angeordnet, die mit jeweils einer Trennfuge gebildet sind. Generell die Teilbereiche bspw. jeweils eine Fläche von mindestens 10 mm ² , 30 mm ² bzw. 50 mm ² und davon unabhängig von etwa nicht mehr als 5.000 mm ² , 3.000 mm ² , 1.000 mm ² bzw. 500 mm ² haben (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) .

Die Teilbereiche sind um den jeweiligen Brückenbereich aus dem übrigen Substrat herausgeklappt, also um diesen als eine Art Scharnier aus dem übrigen Substrat herausgebogen, bspw. jeweils um in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35° bzw. 40° und (davon unabhängig) um etwa nicht mehr als in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 80°, 70°, 60° bzw. 50°. Die mit dem Herausbiegen geschaffene dreidimensionale Anordnung bleibt aufgrund einer plastischen Verformung des Substrats selbst und/oder eines damit verbundenen Teils (vorzugsweise der Leiterbahnstruktur, siehe unten) bestehen. Vorzugsweise sind die Teilbereiche jeweils um eine Falzlinie aus dem übrigen Substrat herausgeklappt, markiert also jeweils eine Falzlinie den Übergang zwischen Teilbereich und übrigem Substrat. Je Teilbereich erstreckt sich die jeweilige Falzlinie dann bevorzugt als gerade Verbindungslinie zwischen den beiden Endpunkten der zugehörigen Trennfuge. Vorzugsweise ist das übrige Substrat für sich plan und/oder sind die Teilbereiche jeweils für sich plan, besonders bevorzugt gilt beides. Das übrige Substrat wird als „für sich plan" betrachtet, wenn ein Bereich davon, innerhalb welchem die Teilbereiche liegen, plan ist. Das übrige Substrat kann also bspw. in einem Randbereich zu Montagezwecken umgebogen sein. Das „für sich plane" übrige Substrat soll bspw. zu einem Flächenanteil von mindestens 70 %, 80 % bzw. 90 % plan sein.

In bevorzugter Ausgestaltung macht das übrige Substrat an dem Substrat einen Flächenanteil von mindestens 30 % aus , wobei mindestens 40 %, 50 % bzw. 60 % weitere, in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugte Untergrenzen sind. Andererseits soll sich der Flächenanteil des übrigen Substrats auf bspw. nicht mehr als 90 % bzw. 80 % belaufen .

Sofern auf eine „plane" Ausgestaltung des übrigen Substrats / der Teilbereiche Bezug genommen wird, meint dies, dass die in Bezug auf die Dickenrichtung einander entgegengesetzten Seitenflächen in dem entsprechenden Bereich (dem jeweiligen Teilbereich / dem übrigen Substrat) jeweils in einer Ebene liegen und diese Ebenen parallel zueinander sind (die Ebenen haben einen der Dicke des Substrats entsprechenden Abstand) . Flächen- und Dickenrichtung des Substrats werden immer lokal betrachtet, sind dann also bspw. auch gemeinsam mit einem jeweiligen Teilbereich schräg zum übrigen Substrat angestellt .

Das herausgeklappt bzw. „schräg" Angestelltsein eines jeweiligen Teilbereichs zum übrigen Substrat meint insofern bspw., dass die Dickenrichtung im jeweiligen Teilbereich zu jener im übrigen Substrat um in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35° bzw. 40° verkippt liegt; von diesen Untergrenzen unabhängige Obergrenzen können bspw. bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 80°, 70°, 60° bzw. 50° liegen.

Infolge der „schrägen" Anstellung eines jeweiligen Teilbereichs relativ zum übrigen Substrat kann bspw. die Hauptausbreitungsrichtung des aus dem jeweiligen Teilbereich emittierten Lichts gegenüber der Dickenrichtung des übrigen Substrats um in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35° bzw. 40° verkippt sein; mögliche Obergrenzen liegen (von den Untergrenzen unabhängig) bspw. bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 80°, 70°, 60° bzw. 50°. Die

„Hauptausbreitungsrichtung" wird dabei jeweils als Mittelwert sämtlicher Richtungsvektoren gebildet, entlang welcher Licht von der/den LED(s) emittiert wird, wobei bei dieser Mittelwertsbildung jeder Richtungsvektor mit der ihm zugehörigen Lichtstärke gewichtet wird.

Die Dickenrichtung des übrigen Substrats wird hierbei je Teilbereich zunächst unmittelbar an der Trennfuge des jeweiligen Teilbereichs im übrigen Substrat genommen, bedarfsweise als entlang der Trennfuge gebildeter Mittelwert. Im bevorzugten Fall des für sich planen übrigen Substrats wird die Dickenrichtung des planen Teils davon zugrundegelegt. Wenngleich die Teilbereiche bevorzugt also jeweils für sich plan sind, können sie im Allgemeinen auch eine komplexere Struktur haben, bspw. jeweils in mehrere Teilflächen untergliedert sein. Je Teilbereich können dann bspw. nächstbenachbarte Teilflächen zueinander verkippt, jeweils für sich jedoch plan sein. Selbstverständlich kann auch bspw. nur eine für sich plane Teilfläche, auf welcher die LED(s) sitzt/sitzen, mit für sich nicht planen Teilflächen kombiniert sein (je Teilbereich) . In bevorzugter Ausgestaltung ist das Substrat aus einem Kunststoffmaterial vorgesehen, etwa einem

Polyestermaterial, vorzugsweise aus

Polyethylenterephthalat (PET) . Das Substrat ist bevorzugt einschichtig (monolithisch in Bezug auf die Dickenrichtung), es handelt sich also bspw. um ein einfaches Kunststoffblatt .

Im Allgemeinen könnte das Substrat bspw. auch aus einem Metall vorgesehen sein, etwa Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Zwischen dem Substrat und der Leiterbahnstruktur wäre dann eine Isolationsschicht angeordnet, etwa eine Imidschicht. Egal ob die Leiterbahnstruktur und das Substrat direkt aneinander grenzen (was bevorzugt ist) oder dazwischen noch eine Schicht bzw. ein Schichtsystem angeordnet ist, bilden das Substrat und die Leiterbahnstruktur ein einstückiges Teil, können sie also nicht zerstörungsfrei (ohne Zerstörung eines Teils des Verbunds) voneinander getrennt werden . Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat an einem Träger angeordnet, der eine höhere Biegesteifigkeit hat. Die Biegesteifigkeit des Trägers soll bspw. mindestens das 2-, 4-, 6-, 8- bzw. 10-fache jener des Substrats betragen. Im Prinzip kann auch ein starrer Träger vorgesehen sein, gleichwohl liegen bevorzugte Obergrenzen bspw. bei höchstens dem 1.000-, 500- bzw. 100-fachen der Biegesteifigkeit des Substrats. Der Träger kann bspw. aus einem Metall oder vorzugsweise einem Kunststoffmaterial vorgesehen sein, besonders bevorzugt aus PET. Die höhere Biegesteifigkeit kann bspw. auch durch eine im Vergleich zum Substrat größere Dicke erreicht werden.

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) . Ferner sollen die zur Flächigkeit des Substrats genannten Zahlenwerte auch für den Träger (dessen Erstreckung von Außenrand zu Außenrand) offenbart sein. Der Träger schließt in der Dickenrichtung des übrigen Substrats an, dieses und der Träger erstrecken sich parallel zueinander. Der Träger soll sich bspw. über mindestens 60 %, 70 %, 80 % bzw. 90 % der Fläche des übrigen Substrats an dem übrigen Substrat erstrecken. Der Träger ist bevorzugt ein im Gesamten planes Teil. Das Substrat und der Träger sind einstückig miteinander, also nicht zerstörungsfrei (ohne Zerstörung von einem der beiden oder einer Schicht dazwischen) voneinander trennbar. Bevorzugt sind der Träger und das Substrat als zuvor gesonderte Teile aneinander gesetzt und mit einer stoffschlüssigen Fügeverbindung miteinander verbunden, vorzugsweise einer KlebstoffVerbindung, besonders bevorzugt einem großflächigen Klebstofffilm. Das Zusammensetzen von Substrat und Träger kann bspw. auch in einem Band- bzw. Rollenprozess (reel-to-reel) erfolgen. Durch das Herausklappen der Teilbereiche aus dem übrigen Substrat ist letzteres dort, wo die Teilbereiche herausgeklappt sind, unterbrochen. Der Träger kann im Bereich dieser Unterbrechungen im übrigen Substrat ebenfalls (in Bezug auf seine Dickenrichtung durchgehend) unterbrochen sein, teilweise oder vorzugsweise vollständig deckungsgleich mit den Unterbrechungen im übrigen Substrat. Dies kann etwa im Falle einer Beleuchtungsvorrichtung von Interesse sein, die zu beiden Seiten des Substrats hin Licht abgeben soll, also etwa im Falle einer Leuchte, die sowohl Wand und/oder Decke als auch den Raum davor ausleuchten soll.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein flächiger Reflektor an dem Substrat vorgesehen (vgl. die vorstehende Offenbarung zur „Flächigkeit" von Substrat und Träger) ; der Reflektor und das Substrat sind einstückig miteinander, also nicht zerstörungsfrei voneinander trennbar (vgl. die vorstehende Offenbarung zum Träger) . Im Allgemeinen kann der Reflektor auch als Reflexionsschicht aufgebracht sein, also als Schicht, die erst mit dem Aufbringen entsteht / entstanden ist und insoweit kein zuvor gesondertes Teil war. Vorzugsweise sind der Reflektor und das Substrat jedoch als zuvor gesonderte Teile aneinandergesetzt und mit einer stoffschlüssigen Fügeverbindung aneinander gehalten, besonders bevorzugt einer Klebeverbindung, insbesondere einem großflächigen Klebstofffilm (vgl. die vorstehende Offenbarung zu Träger und Substrat) .

Der Reflektor ist aus einem Material mit einem Reflexionsgrad von mindestens 60 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 65 %, 70 %, 75 %, 80, 85 %, 90 %, 95 %, 97 % bzw. 98 % vorgesehen; wenngleich ein möglichst hoher Reflexionsgrad bevorzugt sein kann, kann technisch bedingt eine Obergrenze bspw. bei 99,9 % liegen (betrachtet wird jeweils ein über den sichtbaren Spektralbereich von 380 μιη bis 780 μιη gebildeter Mittelwert) . Im Allgemeinen könnte der Reflektor auch aus Metall vorgesehen sein, bevorzugt ist jedoch ein Reflektor aus einem Kunststoffmaterial und ist die Reflektivität weiter bevorzugt durch darin eingebettete Einschlüsse eingestellt, etwa eingebettete Gasbläschen oder vorzugsweise Reflexionspartikel, z. B. Titandioxid- Partikel. Der Reflektor ist bevorzugt ein Kunststoffblatt .

In bevorzugter Ausgestaltung sind Träger und Reflektor dasselbe Teil, das sich also zugleich durch die Biegesteifigkeit und die Reflexionseigenschaften auszeichnet. Es müssen dann beispielsweise weniger Einzelteile zusammengesetzt werden.

Vorzugsweise ist der Reflektor an einer Vorderseite des Substrats angeordnet, auf welcher die LEDs der Teilbereiche montiert sind. Die Teilbereiche können dann weiter bevorzugt zu einer dieser Vorderseite entgegengesetzten Rückseite herausgeklappt sein, es wird also das Licht von den LEDs zwar an der Vorderseite des Substrats emittiert, aber dann reflektiert und von der Beleuchtungsvorrichtung im Gesamten an der Rückseite des Substrats abgegeben, vgl. Fig. 1 zur Illustration. Dieses indirekt abgegebene Licht kann bspw. auf einer nachgeordneten Streuscheibe einer Leuchte bereits eine vergleichsweise homogene Beleuchtungsstärkeverteilung erzeugen, was bspw. einen geringeren Abstand zwischen Beleuchtungsvorrichtung und Streuscheibe und damit eine kompakte Bauweise erlaubt (vgl. Fig. 4 zur Illustration) . Andererseits kann auch der Streukoeffizient der Streuscheibe verringert werden, muss nämlich die Streuscheibe zur Erzeugung einer homogenen

Beleuchtungsstärkeverteilung auf ihrer Austrittsseite weniger stark streuen, wenn bereits die

Beleuchtungsstärke auf ihrer Eintrittsseite homogener ist. Dies kann die Effizienz erhöhen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teilbereiche also zu einer der Vorderseite (vgl. die nachstehende Definition) entgegengesetzten Rückseite des Substrats herausgeklappt. Die Teilbereiche sind also in einen Rückraum hineingeklappt, welchem Rückraum die Rückseite des Substrats zugewandt ist (und die Vorderseite abgewandt) .

In weiterer Ausgestaltung der zur Rückseite herausgeklappten Teilbereiche erstreckt sich der an der Vorderseite vorgesehene Reflektor über die

Unterbrechungen in dem übrigen Substrat hinweg (siehe vorne), vorzugsweise seinerseits unterbrechungsfrei. Das Licht der LEDs fällt also auf eine dem Substrat zugewandte Seite des Reflektors und wird nach der Reflexion in den eben genannten Rückraum hinein abgegeben. Mit diesem Aufbau lässt sich der Anteil des indirekt abgegebenen Lichts maximieren, er kann bspw. bei mindestens 70 %, 80 % bzw. 90 % liegen (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt) , besonders bevorzugt gibt die Beleuchtungsvorrichtung ausschließlich indirektes Licht ab, kann also als „blendfrei" bezeichnet werden.

Die „Vorderseite" ist jene Seite des Substrats, auf welcher die LEDs der in Rede stehenden Teilbereiche angeordnet sind. Diese Teilbereiche sind jeweils einseitig bestückt, es ist also je Teilbereich eine Seite von LEDs frei; ferner sind die LEDs der Teilbereiche auf derselben Seite des Substrats montiert, die eben als Vorderseite bezeichnet wird. Im Allgemeinen können zusätzlich dazu auch LEDs auf der Rückseite des Substrats montiert sein, vorzugsweise ist die Rückseite des Substrats jedoch frei von LEDs, ist das Substrat im Gesamten also nur einseitig bestückt.

Dies kann etwa insoweit vorteilhaft sein, als so bereits ein das Substrat umfassendes Schichtsystem einfacher und damit kostengünstiger gestaltet sein kann, es sind bspw. auch nur auf einer Seite des Substrats Leiterbahnen notwendig. Ferner kann auch die einseitige Bestückung gegenüber einer beidseitigen Bestückung vereinfacht sein. Bevorzugt sind dann sämtliche Teilbereiche der Beleuchtungsvorrichtung zur selben Seite hin herausgeklappt .

Bei einer anderen (als der bislang im Kontext der indirekten Lichtabgabe beschriebenen) bevorzugten Ausführungsform sind die Teilbereiche zur Vorderseite des Substrats herausgeklappt. Die Teilbereiche sind also in einen Vorderraum hineingeklappt, dem die Vorderseite des Substrats zugewandt ist. Eine gewisse Homogenisierung der Beleuchtungsstärkeverteilung eintrittsseitig der

Streuscheibe lässt sich auch bereits erreichen, wenn auch nur ein Teil des darauf fallenden Lichts indirektes Licht ist .

Dazu können die Teilbereich eben bspw. zur Vorderseite herausgeklappt und der Reflektor auf dieser Vorderseite angeordnet sein. In diesem Fall erfolgt die Lichtabgabe insgesamt an der Vorderseite des Substrats, ist also die Streuscheibe der (teilweise mit dem Reflektor bedeckten) Vorderseite des Substrats zugewandt. Auf die Streuscheibe fällt dann eine Mischung aus von den LEDs direkt emittiertem (reflexionsfreiem) Licht und an dem Reflektor reflektiertem Licht, wobei das Verhältnis auch darüber eingestellt werden kann, wie schräg die Teilbereiche angestellt sind (je schräger, desto mehr Licht wird reflektiert) . Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Substrat eine Dicke von mindestens 150 ym, 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, hat der Erfinder im genannten Bereich einerseits eine gute Grundstabilität des Substrats festgestellt, lassen sich jedoch andererseits die Teilbereiche auch gut herausklappen .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die auch unabhängig von einer Konkretisierung der Substratdicke von Interesse sein kann, haben die Leiterbahnen 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. Für die Leiterbahnstruktur ist ein Kupfermaterial bevorzugt. Das Kupfer kann bspw. auflaminiert werden bzw. sein, sodass bspw. eine Kupferfolie über eine KlebstoffSchicht Stoffschlüssig mit dem Substrat verbunden ist. Bevorzugt ist ein stromlos in einem Bad auf das Substrat abgeschiedenes Kupfer. Dabei kann bspw. in einem ersten Schritt zunächst ein Teil der Schicht (seed layer) abgeschieden und strukturiert oder auch gleich auf eine Maske abgeschieden werden und wird dann in einem zweiten Abscheidungsschritt die seed layer zur Leiterbahnstruktur verstärkt. Es ist aber auch eine einschrittige Abscheidung möglich.

Die Dicke des Substrats / der Leiterbahnstruktur wird entlang der Dickenrichtung (en) des Substrats genommen, wobei im Falle einer über das Substrat ungleichmäßigen Dicke ein darüber gebildeter Mittelwert betrachtet wird. Bevorzugt ist jeweils eine konstante Dicke.

Die Erfindung betrifft auch eine Leuchte mit einer vorliegend offenbarten Beleuchtungsvorrichtung und einer Streuscheibe. Die Beleuchtungsvorrichtung und die Streuscheibe sind dabei derart relativ zueinander angeordnet, dass zumindest ein Teil des von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Lichts auf die Streuscheibe fällt, bspw. mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 40 %, des Lichts. Da die Beleuchtungsvorrichtung im Allgemeinen auch zur Lichtabgabe an beiden Seiten des Substrats ausgelegt sein kann, muss nicht notwendigerweise das gesamte Licht über die Streuscheibe geführt werden, es kann bspw. zugleich eine Wand / Decke und über die Streuscheibe der Raum davor beleuchtet werden (siehe vorne) . Es kann auch eine zweite Streuscheibe vorgesehen sein, sodass also beidseits des Substrats dann jeweils eine Streuscheibe angeordnet ist. Im eben genannten Beispiel würde dann über die erste Streuscheibe der Raum und würden über die zweite Streuscheibe Wand/Decke beleuchtet werden.

Wird jedoch das gesamte Licht an einer Seite des Substrats abgegeben, fällt bevorzugt ein entsprechend größerer Teil des Lichts auf die Streuscheibe, bspw. mindestens 80 % bzw. 90 %. Technische bedingt können Obergrenzen jedoch bspw. bei 99 % bzw. 95 % liegen. Die Streuscheibe ist bevorzugt als planparallele Platte ausgeführt, jedenfalls in dem Bereich, welchen das von der Beleuchtungsvorrichtung abgegebene Licht durchsetzt. Die Streuung der Streuscheibe kann bspw. über in das Streuscheibenmaterial eingebettete Streuzentren, etwa Streupartikel, und/oder Oberflächenstreuzentren an der Eintritts- und/oder Austrittsseite der Streuscheibe eingestellt sein. Die Oberflächenstreuzentren können bspw. durch eine Anrauung der Oberfläche oder eine aufgebrachte, streuende Beschichtung realisiert sein.

Wie bereit eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren. Die vorstehenden Ausführung zu der Beleuchtungsvorrichtung bzw. Leuchte sollen ausdrücklich auch in dieser Hinsicht offenbart sein.

In bevorzugter Ausgestaltung werden die Trennfugen mit einem mechanischen Schneidwerkzeug oder durch Laserschneiden eingebracht. Als mechanisches

Schneidwerkzeug ist ein Stanzwerkzeug bevorzugt, es werden die Trennfugen dann also eingestanzt, was bspw. auch in einem reel-to-reel-Prozess möglich ist. Im Allgemeinen könnten die Trennfugen jedoch bspw. auch geätzt werden; demgegenüber kann das Stanzen jedoch den Durchsatz betreffend und damit insbesondere in einer Massenfertigung Vorteile bieten, wohingegen das Laserschneiden eine hohe Flexibilität erlaubt.

Anhand dieser unterschiedlichen Beispiele wird auch deutlich, dass die Trennfugen auch in Abhängigkeit von der Herstellung eine ganz unterschiedliche Weite haben können. Die Weite einer Trennfuge wird jeweils senkrecht zu ihrer Längenerstreckung, in einer jeweiligen Flächenrichtung des Substrats genommen, und zwar im Falle einer über die Längenerstreckung variierenden Weite als darüber gebildeter Mittelwert. Dabei wird das Substrat mit noch nicht herausgeklappten Teilbereichen betrachtet, also im Falle der fertigen Beleuchtungsvorrichtung eine Situation, als ob die Teilbereiche noch nicht herausgeklappt (bzw. gedanklich wieder eingeklappt) wären .

Etwa im Falle der mit einem Schneidwerkzeug eingebrachten Trennfuge, kann diese auch beliebig klein werden, können also der Teilbereich und das übrige Substrat entlang der Trennfuge sogar aneinander grenzen. Beim Laserschneiden wird es hingegen eine gewisse Mindestweite geben, etwa von 50 ym, 100 ym bzw. 150 ym. Auch mit einem Schneidwerkzeug lässt sich jedoch eine weiter gefasste Trennfuge einbringen, bspw. mit zwei in ihrem Abstand zueinander die Weite der Trennfuge vorgebenden, sich parallel erstreckenden Schneiden. Generell ist bevorzugt, dass die Weite der Trennfuge nicht größer als 500 ym, 400 ym, 300 ym bzw. 200 ym ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Leiterbahnstruktur beim Herausklappen der Teilbereiche lokal plastisch verformt, stabilisiert dann also die Leiterbahnstruktur die herausgeklappte Stellung zumindest teilweise. Die Leiterbahnstruktur müsste also erneut plastisch verformt werden, um die Teilbereiche wieder einzuklappen. Insbesondere im Zusammenhang mit dieser Stabilisierungsfunktion haben sich die vorstehend genannten Dicken als vorteilhaft erwiesen. Die „lokale" Verformung erfolgt bspw. jeweils dort, wo sich eine jeweilige Falzlinie im Substrat mit der

Leiterbahnstruktur schneidet.

Es kann auch bevorzugt sein, dass mit Blick auf eine solche Stabilisierung der Teilbereiche jeweils dort, wo die jeweilige Falzlinie verläuft, zusätzlich zu der Leiterbahnstruktur eine damit nicht elektrisch leitend verbundene, vorzugsweise aber im selben Prozess wie die Leiterbahnstruktur aufgebrachte Stabilisierungsmetallisierung vorgesehen ist. Eine solche also nicht zur Stromführung beitragende Stabilisierungsmetallisierung kann die jeweiligen Falzlinien bspw. möglichst großflächig bedecken und sich, wie eben für die Leiterbahnstruktur geschildert, beim Herausklappen der Teilbereiche dort plastisch verformen. In bevorzugter Ausgestaltung sind die LEDs beim Herausklappen der Teilbereiche bereits auf dem Substrat montiert, werden also zunächst die LEDs montiert und anschließend die Teilbereiche herausgeklappt. Dies kann die Montage der LEDs erheblich vereinfachen. Vorzugsweise sind die LEDs auch bereits beim Einbringen der Trennfugen auf dem Substrat montiert.

Wie vorstehend im Detail erläutert, weist eine bevorzugte Beleuchtungsvorrichtung einen Träger und/oder einen Reflektor auf, vorzugsweise die beiden als integriertes Teil. Das Zusammensetzen erfolgt dann in bevorzugter Ausgestaltung derart, dass zunächst die Teilbereiche aus dem Substrat herausgeklappt und anschließend das Substrat und der Träger / Reflektor zusammengesetzt werden. Beim Zusammensetzen des Trägers / Reflektors mit dem Substrat sind also aus letzterem bereits die Teilbereiche herausgeklappt .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, 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 eine Leuchte mit einer erfindungsgemäßen

Beleuchtungsvorrichtung darin;

Fig. 2a-f verschiedene Schritte der Herstellung einer erfindungsgemäßen BeleuchtungsVorrichtung;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer Schrägansicht;

Fig. 4 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung der mit einer erfindungsgemäßen

Beleuchtungsvorrichtung auf der Streuscheibe der Leuchte gemäß Fig. 1 erreichbaren Homogenisierung der BeleuchtungsStärkeverteilung .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Leuchte 1 mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 2, die in einem Gehäuse 3 der Leuchte 1 angeordnet ist. Die Lichtabgabe erfolgt in der Figur nach oben, und der Beleuchtungsvorrichtung 2 nachgelagert ist eine Streuscheibe 4 der Leuchte 1 vorgesehen. Das von der Beleuchtungsvorrichtung 2 abgegebene Licht fällt auf eine Eintrittsseite 5 der Streuscheibe 4, wird an in das Streuscheibenmaterial eingebetteten Streupartikeln (nicht dargestellt) gestreut und mit einer dementsprechend homogeneren Beleuchtungsstärkeverteilung an einer Austrittsseite 6 der Streuscheibe 4 abgegeben.

Mit der nachstehend im Detail erläuterten erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 2 lässt sich bereits eintrittsseitig 5 der Streuscheibe 4 eine einigermaßen homogene Beleuchtungsstärkeverteilung erreichen, weswegen für die Leuchte 1 dann eine Streuscheibe geringerer Streuung vorgesehen werden kann, was die Effizienz verbessert. Andererseits lässt sich bspw. auch der Abstand zwischen Streuscheibe 4 und Beleuchtungsvorrichtung 2 verringern, was den Bau besonders flacher Leuchten 1 ermöglichen kann, bei der Leuchte 1 handelt es sich bevorzugt um eine Einbauleuchte . Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 2 ist aus einem Substrat 7 aufgebaut, aus welchem eine Mehrzahl Teilbereiche 7a herausgeklappt sind. Als Substrat 7 ist ein Kunststoffblatt aus PET mit einer Dicke von 300 ym vorgesehen. Die Teilbereiche 7a sind von dem übrigen Substrat 7b jeweils über eine Trennfuge teilweise abgetrennt, vgl. insbesondere auch Fig. 2d zur Illustration. In jedem der Teilbereiche 7a ist jeweils eine LED 8 montiert, die LEDs 8 sind also jeweils gemeinsam mit ihrem jeweiligen Teilbereich 7a aus dem übrigen Substrat 7b herausgeklappt und so schräg dazu angestellt .

Die LEDs 8 sind auf einer Vorderseite 9 des Substrats 7 montiert. Die Teilbereiche 7a sind jeweils zu einer dieser Vorderseite 9 entgegengesetzten Rückseite 10 herausgeklappt. Die LEDs 8 emittieren das Licht jeweils näherungsweise Lambertsch, wobei eine jeweilige, als Mittelwert je LED 8 gebildete Hauptausbreitungsrichtung 11 nach schräg unten weist (näherungsweise im 45°-Winkel zur Vertikalen) .

Von den LEDs 8 gelangt also jeweils nur ein kleinerer Teil des Lichts direkt, also reflexionsfrei, auf die Streuscheibe 4. Der größere Teil des Lichts wird vorher reflektiert, und zwar an einem Reflektor 12 und auch dem Substrat 7 selbst. Auch der Reflektor 12 ist ein PET- Kunststoffblatt , welches mit einer Dicke von 600 ym allerdings dicker als das Substrat 7 ist. Aufgrund der größeren Dicke hat der Reflektor 12 eine im Vergleich zum Substrat 7 größere Biegesteifigkeit . Der Reflektor 12 dient so zugleich einer mechanischen Stabilisierung des Substrats 7, ist also zugleich auch ein Träger.

Dort, wo die Teilbereiche 7a aus dem übrigen Substrat 7b herausgeklappt sind, ist letzteres unterbrochen. Der Reflektor / Träger 12 ist im Bereich dieser Unterbrechungen 13 durchgehend ausgebildet, erstreckt sich also über die Unterbrechungen 13 hinweg.

Da das von den LEDs 8 emittierte Licht nun also nur zum Teil reflexionsfrei zu der Streuscheibe 4 gelangt, zum größeren Teil jedoch zuvor reflektiert wird, wird mit jeder einzelnen der LEDs 8 ein größerer Bereich der Streuscheibe 4 beleuchtet. Diese Bereiche überlappen, was im Ergebnis zu einer verhältnismäßig gleichmäßigen Beleuchtungsstärkeverteilung auf der Eintrittsseite 5 der Streuscheibe 4 führt, vgl. dazu auch Fig. 4 im Detail. In Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber eine der elektrischen Kontaktierung der LEDs 8 dienende Leiterbahnstruktur nicht dargestellt. Diese

Leiterbahnstruktur ist auf die Vorderseite 9 des Substrats 7 abgeschieden (vor dem Zusammensetzen von Substrat 7 und Reflektor 12) . Bei der fertigen Beleuchtungsvorrichtung 2 erstreckt sie sich dann also abschnittsweise zwischen dem Substrat 7 und dem Reflektor 12 und in den Teilbereichen 7a eben auf der dem Reflektor 12 zugewandten Seite der Teilbereiche 7a.

Die Leuchte 1 weist ferner eine gemeinsam mit der Beleuchtungsvorrichtung 2 in dem Gehäuse 3 angeordnete Treiberelektronik 14 auf, die elektrisch leitend mit der auf dem Substrat 7 angeordneten Leiterbahnstruktur verbunden ist. Über (nicht gezeigte) Stromzuführungen nach außen wird die Treiberelektronik 14 an einen Netzanschluss angeschlossen, sie passt dann die Netzspannung für einen Betrieb der LEDs 8 an. Eine Treiberelektronik, etwa ein Vorschaltgerät , kann jedoch auch außerhalb der Leuchte 1 angeordnet werden, was gegebenenfalls eine noch kompaktere Bauweise ermöglichen kann. Ferner kann dies bspw. auch dann vorteilhaft sein, wenn mit der Leuchte 1 zu beiden Seiten des Substrats 7 hin (sowohl in den Raum als auch zur Wand/Decke) Licht abgegeben werden soll.

Im Folgenden wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 2 anhand von Fig. 2 weiter im Detail erläutert. In einem ersten Schritt (Fig. 2a) wird auf das Substrat 7 eine Kupferschicht 21 aufgebracht, und zwar stromlos in einem Bad. Alternativ könnte bspw. auch ein Substrat mit einer auflaminierten, also aufgeklebten Kupferschicht verwendet werden. Aus der Kupferschicht 21 wird dann die Leiterbahnstruktur 22 herausgearbeitet (Fig. 2b), wozu die Kupferschicht 21 mit einem Fotolack maskiert wird. Dieser wird belichtet und lokal geöffnet, sodass in einem anschließenden Ätzprozess die Bereiche frei liegen, die dann zwischen den Leiterbahnen 22 liegen. Nach dem Ätzen verbleibt also die Leiterbahnstruktur 22 (und wird der Fotolack entfernt) .

Auf der Leiterbahnstruktur 22 wird dann in einem nächsten Schritt (Fig. 2c) die LED 8 montiert, und zwar als sogenanntes SMD-Bauteil [Surface Mounted Device) . Die LED 8 weist also zwei der Leiterbahnstruktur 22 und dem darunterliegenden Substrat 7 zugewandte (nicht dargestellte) Rückseitenkontakte auf, welche mit der Leiterbahnstruktur 22 über jeweils eine Stoffschlüssige Fügeverbindungsschicht verbunden werden, entweder über einen elektrisch leitfähigen Klebstoff (z. B. mit Silber gefüllt) oder ein Niedrigtemperaturlot.

Als Nächstes wird je Teilbereich 7a eine den jeweiligen Teilbereich 7a teilweise vom übrigen Substrat 7b trennende Trennfuge 23 strukturiert, die sich als nicht geschlossene, U-förmige Kurve erstreckt (Fig. 2d) . jeder der Teilbereiche 7a bleibt dabei aber noch über einen Brückenbereich 24 mit dem übrigen Substrat 7b verbunden. Die Trennfugen 13 werden entweder durch Laserschneiden, was eine hohe Flexibilität erlaubt, oder durch Stanzen eingebracht, was einen guten Durchsatz ermöglichen kann.

Die Teilbereiche 7a werden anschließend jeweils um den Brückenbereich 24 als Scharnier aus dem übrigen Substrat 7b herausgeklappt, und zwar jeweils um einen Winkel von ca. 45°. In den Brückenbereichen 24 erstreckt sich dann also jeweils eine Falzlinie, welche den Übergang zwischen Teilbereich 7a und übrigem Substrat 7b markiert.

In einem letzten Schritt wird der Reflektor 12 mit dem Substrat 7 zusammengesetzt, wozu die Vorderseite 9 des Substrats 7 im Bereich des übrigen Substrats 7b mit einem Klebstofffilm beschichtet und Substrat 7 und Reflektor 12 dann aneinander gebracht werden. Die Rückseite 10 des Substrats 7 kann zusätzlich mit einer (nicht dargestellten) reflektiven Schicht versehen werden bzw. sein. Es kann aber auch bereits das Substrat 7 aufgrund in das PET-Material eingebetteter Reflexionspartikel reflektierend sein.

Fig. 3 zeigt die Beleuchtungsvorrichtung 2 in einer Schrägansicht, und zwar aus jenem Rückraum daraufblickend, in welchen die Teilbereiche 7a hineingeklappt sind. Die Teilbereiche 7a sind ja jeweils zu einer Rückseite 10 des Substrats herausgeklappt; diese Rückseite 10 ist dem eben genannten Rückraum zugewandt, in welchem die Beleuchtungsvorrichtung dann auch das Licht abgibt.

Fig. 4 illustriert anhand zweier Prinzipskizzen, wie das Licht von der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 2 mit schräg angestellten Teilbereichen aufgrund mehrfacher Reflexionen je LED 8 bereits einen vergleichsweise großen Bereich der Streuscheibe 4 beleuchtet. Diese jeweils großflächig beleuchteten Bereiche überlappen, was im Ergebnis eine vergleichsweise gute Homogenität der Beleuchtungsstärke eintrittsseitig ergibt.

Zum Vergleich zeigt Fig. 4b eine (nicht erfindungsgemäße) Anordnung, bei welcher die LEDs 8 auf einem Substrat ohne Teilbereiche angeordnet sind und die Streuscheibe 4 jeweils direkt beleuchten. Die Hauptausbreitungsrichtung 11 des jeweils von einer der LEDs 8 emittierten Lichts steht dabei senkrecht auf der Eintrittsseite 5 der Streuscheibe 4. Der von jeder LED 8 ausgeleuchtete Bereich der Streuscheibe 4 ist deutlich kleiner als im Falle von Fig. 4a. Dementsprechend muss, um auf der Austrittsseite 6 der Streuscheibe 4 dieselbe Beleuchtungsstärkeverteilung wie bei Fig. 4a zu erreichen, die Streuscheibe 4 mit stärkerer Streuung und/oder ein größerer Abstand zwischen den LEDs 8 und der Streuscheibe vorgesehen werden. Letzteres ist hinsichtlich einer kompakten Bauweise nachteilig, die erhöhte Streuung verschlechtert die Effizienz.