LED-Anordnung

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer LED-Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind LED-Lichtquellen bekannt, die zur Strahlformung Optiken, wie beispielsweise Reflekto ^¬ ren, verwenden, die allerdings den Nachteil besitzen, dass sie relativ groß und teuer sind.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED- Anordnung bereitzustellen, die in einer kompakteren und kostengünstigeren Ausgestaltung eine Strahlformung des LED-Lichts ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine LED-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße LED-Anordnung umfasst mindestens ei ^¬ ne LED und ein Substrat, das an einer Oberseite mindes ^¬ tens eine Vertiefung aufweist, wobei die mindestens eine LED in der Vertiefung angeordnet ist. Die Vertiefung um- fasst Seitenflächen, die reflektierend ausgebildet sind, um eine von der mindestens einen LED emittierte Strahlung zu reflektieren. Insbesondere können auch mehrere LEDs in der Vertiefung angeordnet sein oder einzelne LEDs in je ^¬ weils einer Vertiefung oder mehrere LEDs in mehreren Vertiefungen. Durch eine derartige Formung der Oberfläche des Substrats kann somit der Reflektor zur Strahlformung des LED-Lichts in das Substrat integriert werden, was we ^¬ sentlich effizienter, kompakter und kostengünstiger ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Seitenfläche der Vertiefung als Fase aus ^¬ gebildet. Dabei kann die Neigung dieser Abschrägung vari- ieren und somit auf das gewünschte Abstrahlverhalten der mindestens einen LED angepasst sein. Diese bevorzugte Ausbildung der Seitenflächen der Vertiefung ist besonders einfach herstellbar und ermöglicht dazu eine sehr effi ^¬ ziente Strahlformung. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Oberfläche der Oberseite des Substrats reflektierend ausgebildet ist. Da das Licht der mindestens einen LED nicht ausschließlich auf die reflektierend ausgebildeten Seitenflächen der Vertiefung trifft, sondern auch auf andere Bereiche der Oberfläche des Substrats, ist es vorteilhaft, die gesamte Oberfläche der Oberseite des Substrats oder zumindest ei ^¬ nen Teilbereich, in dem die mindestens eine LED angeord ^¬ net ist, reflektierend auszubilden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- dung umfasst das Substrat eine Mehrzahl an Schichten, die elektrisch leitfähig sind, insbesondere die elektrisch leitfähige Leiterbahnen und/oder Flächen aufweisen.

Darüber hinaus kann das Substrat eine Mehrzahl an Schichten, insbesondere dielektrische Schichten, umfassen, die elektrisch isolierend sind. So ist durch einen mehrschichtigen Aufbau des Substrats, insbesondere durch mehrere Leiterbahnen tragende Schich ^¬ ten, eine kompaktere Ausgestaltung der LED-Anordnung möglich. Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung befindet sich die Vertiefung an der Oberseite des Substrats in ei ^¬ ner elektrisch isolierenden, insbesondere dielektrischen, Schicht. Insbesondere ist die Grundfläche der Vertiefung eine Schicht mit elektrisch leitfähigen Leiterbahnen und/oder Flächen, an der die mindestens eine LED angeord ^¬ net ist. Vorzugsweise ist die Oberseite des Substrats mit der Vertiefung aus dem selben Material wie das Verbundma ^¬ terial des Substrats.

Vorteilhafterweise kann mindestens eine elektrische Kom- ponente in das Substrat eingebettet sein. Dabei kann die mindestens eine elektrische Komponente in der elektrisch isolierenden, insbesondere dielektrischen, Schicht, die die mindestens eine Vertiefung aufweist, und an einer Schicht mit elektrisch leitfähigen Leiterbahnen und/oder Flächen, die sich an die dielektrische Schicht an ^¬ schließt, angeordnet sein. Durch die Einbettung elektrischer Komponenten in das Substrat kann ein hoher Integrationsgrad der Anordnung erreicht werden. Insbesondere ist es vorteilhaft gerade größere Bauelemente in die oberste isolierende Schicht, die die Seitenbereiche der Vertie ^¬ fung bildet, einzubetten, um den im Substrat vorhandenen Platz für die Einbettung elektrischer Komponenten möglichst effektiv zu nutzen. Dabei können Bereiche in den isolierenden Schichten für die Einbettung von Bauelemen- ten freigehalten sein. Des Weiteren kann mindestens eine elektrische Komponente an einer Unterseite des Substrats an einer Schicht mit elektrisch leitfähigen Leiterbahnen und/oder Flächen angeordnet sein. Auch dies trägt zu einem höheren Integra- tionsgrad und einer kompakteren Anordnung bei.

Dabei kann die mindestens eine elektrische Komponente ein gedruckter Widerstand und/oder eine Induktivität und/oder eine Kapazität und/oder ein oberflächenmontiertes Bauele ^¬ ment und/oder ein Steuerungschip sein. Vorzugsweise kön- nen alle zum Betreiben und Steuern der mindestens einen LED notwendigen Komponenten auf, unter oder innerhalb des Substrats angeordnet sein, so dass eine sehr kompakte und kostengünstige steuerbare LED-Anordnung mit kleinsten Formfaktoren bereitgestellt wird, die für einen autonomen Betrieb, insbesondere für einen Direktanschluss an ein Stromnetz ohne zusätzliche externe Komponenten, wie bei ^¬ spielsweise ein zusätzliches Netzteil, ausgelegt ist.

Darüber hinaus kann das Substrat einen Stecker und/oder ein Steckgesicht umfassen, mittels welchem die LED- Anordnung direkt an ein Stromnetz anschließbar ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung um- fasst das Substrat thermische Pfade, die quer, insbeson ^¬ dere senkrecht, zu den Schichten des Substrats verlaufen und aus einem thermisch leitfähigem Material, insbesonde- re Kupfer und/oder einem Polymer, gebildet sind. Diese sind vorzugsweise in dem Bereichen mit der größten Wärme ^¬ entwicklung angeordnet, insbesondere in einem Bereich unterhalb der mindestens einen LED. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs ^¬ beispiels näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer LED-Anordnung mit einem im Substrat integrierten Reflektor gemäß einem Aus- führungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer LED- Anordnung 10 mit einem im Substrat 14 integrierten Reflektor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist die Oberseite des Substrats 14 mit einer Ver- tiefung ausgebildet, in der die LEDs 12 angeordnet sind. Des Weiteren sind die Seitenflächen der Vertiefung als reflektierende Fasen 16 ausgebildet. So fungiert die 0- berseite des Substrats 14 gleichzeitig als Reflektor. Weiterhin sind auch die Grundfläche der Vertiefung und Teilbereiche der übrigen Oberfläche der Oberseite des Substrats reflektierend ausgebildet um ein optimales Ab ^¬ strahlverhalten zu gewährleisten, Strahlungsverluste zu reduzieren und eine unnötige zusätzliche Erwärmung des Substrats durch Strahlungsabsorption zu vermeiden. Bei der Ausbildung der reflektierenden Oberfläche 18 des Substrats 14 wird die Außenschicht, insbesondere des Kupfers und/oder des Dielektrikums, laminiert, die Leiterbahnen geätzt und die Endoberfläche aufgebracht. Für die End ^¬ oberfläche können dabei beispielsweise Acryl-Lacke, Ti- tanoxid, Silikonvergusse oder Silber-Plating verwendet werden. Optional oder zusätzlich kann eine Schutzschicht, insbesondere aus Imiden, Lacken oder Polymeren, aufgebracht werden. Des Weiteren umfasst das Substrat 14 meh- rere elektrisch leitfähige Schichten 22 und elektrisch isolierende Schichten 20. Die elektrisch leitfähigen Schichten 22 sind insbesondere Schichten, die Leiterbahnen und/oder leitende Flächen umfassen, die vorzugsweise aus Kupfer gebildet sind. Des Weiteren können auch Dick- Kupfer Schichten mit einer Dicke von 35 μιη bis 400 μιτι, vorzugsweise mit einer Dicke von 105 μιη bis 250 μιτι, in Innenlagen des Substrats 14 zur Wärmespreizung verwendet werden. Weiterhin können zur besseren Wärmeabführung thermische Pfade 24a und 24b, sogenannte thermische Vias (vertical interconnect access) quer, insbesondere senk ^¬ recht, zu den Schichten 20 und 22 des Substrats verlau ^¬ fen. Diese sind vorzugsweise im Bereich unterhalb der LEDs 12 angeordnet und können durch die Gesamtdicke des Substrats 14 verlaufen oder auch als kurze thermische Pfade 24a in direktem thermischen Kontakt zu einer etwaigen Wärmesenke durchgehend bis zur Unterseite ausgebildet sein. Vorzugsweise sind sie mit Kupfer gefüllt, bei ^¬ spielsweise durch galvanische Aufkupferung der Vias bis diese vollkommen mit Kupfer geschlossen sind, oder sie können zur einfacheren Herstellung auch mit einem Polymer gefüllt sein. Des Weiteren können elektrische Komponenten 26, wie z.B. gedruckte Widerstände, Kapazitäten, Indukti ^¬ vitäten, oberflächenmontierte Bauelemente und Steuerungs- chips, auf, unter und innerhalb des Substrats 14 angeord ^¬ net sein. Insbesondere kann der Platz in der den Reflektor bildenden oberen Schicht des Substrats 14 genutzt werden um elektrische Komponenten 26 zu integrieren. Des Weiteren kann in das Substrat 14 auch ein Stecker einge- bettet sein. Bevorzugt ist durch kompakte Anordnung aller zum Betrieb und zur Steuerung der LED-Anordnung 10 erforderlichen elektrischen Komponenten 26 auf der Ober- und/oder Unterseite des Substrats 14 und/oder in den Innenlagen ein autonomer Betrieb der LED-Anordnung 10 durch Direktanschluss an ein Stromnetz ohne zusätzliche externe Komponenten, wie beispielsweise ein Netzteil, möglich. Insbesondere ist eine Anzahl von LEDs vorgesehen, die für eine Gesamtbetriebsspannung von vorzugsweise 110V bis 220V ausgelegt sind. Weiterhin kann die LED-Anordnung 10 eine Isolierung nach Außen umfassen um Berührsicherheit zu gewährleisten.

Durch die Einbettung elektrischer Komponenten inklusive Ansteuerungskomponenten in ein mehrlagiges Substrat und durch die Ausbildung des Substrats mit integriertem Reflektor werden in kleinster Bauweise optische und elekt ^¬ rische Funktionen vereint. Insgesamt wird so eine kosten ^¬ günstige, steuerbare und hoch integrierte LED-Anordnung bereitgestellt, die für verschiedene LED-Lösungen verwen ^¬ det werden kann.