DE102011087886A1 - SEMICONDUCTOR LIGHT - Google Patents
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Abstract
In mindestens einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte (1) umfasst diese mindestens ein Trägersubstrat (4) mit einer Montageseite (40). Eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (2) ist an der Montageseite (40) angebracht. Die Halbleiterleuchte (1) beinhaltet elektrische Kontakteinrichtungen (3), die sich mindestens mittelbar auf dem Trägersubstrat (4) befinden und über die die Leuchtdiodenchips (2) elektrisch kontaktiert sind. Das Trägersubstrat (4) ist durchlässig für eine von den Leuchtdiodenchips (2) im Betrieb erzeugte Strahlung.In at least one embodiment of the semiconductor light (1), the latter comprises at least one carrier substrate (4) with a mounting side (40). A plurality of light emitting diode chips (2) are mounted on the mounting side (40). The semiconductor light (1) contains electrical contact devices (3) which are located at least indirectly on the carrier substrate (4) and via which the light-emitting diode chips (2) are electrically contacted. The carrier substrate (4) is permeable to radiation generated by the light-emitting diode chips (2) during operation.
Description
Es wird eine Halbleiterleuchte angegeben. A semiconductor light is indicated.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Halbleiterleuchte anzugeben, die eine hohe Lichtauskoppeleffizienz aufweist. An object to be solved is to provide a semiconductor light having a high Lichtauskoppeleffizienz.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte umfasst diese mindestens ein Trägersubstrat mit einer Montageseite. Das Trägersubstrat ist dazu eingerichtet, die Halbleiterleuchte mechanisch zu stützen. Mit anderen Worten kann das Trägersubstrat diejenige Komponente der Halbleiterleuchte sein, die dieser eine hinreichende mechanische Stabilität verleiht und die für die erforderliche Steifigkeit der Halbleiterleuchte sorgt. According to at least one embodiment of the semiconductor light, the latter comprises at least one carrier substrate with a mounting side. The carrier substrate is adapted to mechanically support the semiconductor light. In other words, the carrier substrate may be that component of the semiconductor light which gives it sufficient mechanical stability and provides the required rigidity of the semiconductor light.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte umfasst diese eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips. Die Leuchtdiodenchips sind an einer, bevorzugt genau einer Montageseite des Trägersubstrats angebracht. Insbesondere sind alle Lichtquellen der Halbleiterleuchte durch Leuchtdiodenchips realisiert. Es ist möglich, dass die Halbleiterleuchte eine einzige Art von Leuchtdiodenchips, die beispielsweise im blauen Spektralbereich emittieren, oder mehrere verschiedene Arten von Leuchtdiodenchips, etwa im blauen Spektralbereich, im grünen Spektralbereich und/oder im roten Spektralbereich emittierende Leuchtdiodenchips, umfasst.According to at least one embodiment of the semiconductor light, the latter comprises a plurality of light-emitting diode chips. The light-emitting diode chips are attached to one, preferably exactly one mounting side of the carrier substrate. In particular, all the light sources of the semiconductor light are realized by light-emitting diode chips. It is possible that the semiconductor light comprises a single type of light-emitting diode chip, which emit, for example, in the blue spectral range, or several different types of light-emitting diode chips, for example in the blue spectral range, in the green spectral range and / or in the red spectral range emitting light-emitting diode chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte beinhaltet diese eine oder mehrere elektrische Kontakteinrichtungen. Die Kontakteinrichtung ist dazu eingerichtet, die Leuchtdiodenchips elektrisch zu kontaktieren. Die Kontakteinrichtung kann elektrische Leiterbahnen, Kontaktstellen zu einer externen Kontaktierung der Halbleiterleuchte, Regelwiderstände, Sicherungen, Schutzeinrichtungen gegen Schäden durch elektrostatische Entladungen und/oder Bonddrähte umfassen oder hieraus bestehen.According to at least one embodiment of the semiconductor light, this includes one or more electrical contact devices. The contact device is configured to electrically contact the light-emitting diode chips. The contact device may comprise or consist of electrical conductor tracks, contact points for external contacting of the semiconductor light, variable resistors, fuses, protective devices against damage by electrostatic discharges and / or bonding wires.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte ist die elektrische Kontakteinrichtung mittelbar oder unmittelbar auf dem Trägersubstrat angebracht. Beispielsweise sind unmittelbar auf dem Trägersubstrat elektrische Leiterbahnen der Kontakteinrichtung geformt. Dass sich die Kontakteinrichtung mittelbar auf dem Trägersubstrat befindet, kann bedeuten, dass sich zwischen der Kontakteinrichtung und dem Trägersubstrat im Wesentlichen nur die Leuchtdiodenchips und/oder Befestigungsmittel der Leuchtdiodenchips befinden. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the electrical contact device is mounted directly or indirectly on the carrier substrate. For example, electrical conductor tracks of the contact device are formed directly on the carrier substrate. The fact that the contact device is located indirectly on the carrier substrate may mean that substantially only the light-emitting diode chips and / or fastening means of the light-emitting diode chips are located between the contact device and the carrier substrate.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte ist das Trägersubstrat durchlässig für mindestens einen Teil der von den Leuchtdiodenchips erzeugten Strahlung. Das Trägersubstrat kann klarsichtig sein oder auch trüb. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the carrier substrate is permeable to at least part of the radiation generated by the light-emitting diode chips. The carrier substrate can be clear or even cloudy.
In mindestens einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte umfasst diese mindestens ein Trägersubstrat mit einer Montageseite. Mehrere Leuchtdiodenchips sind an der Montageseite des Trägersubstrats angebracht. Die Halbleiterleuchte beinhaltet elektrische Kontakteinrichtungen, die sich mindestens mittelbar auf dem Trägersubstrat befinden und über die die Leuchtdiodenchips elektrisch kontaktiert sind. Das Trägersubstrat ist durchlässig für eine von den Leuchtdiodenchips erzeugte Strahlung.In at least one embodiment of the semiconductor light, the latter comprises at least one carrier substrate with a mounting side. Several LED chips are mounted on the mounting side of the carrier substrate. The semiconductor light includes electrical contact devices which are at least indirectly on the carrier substrate and over which the LED chips are electrically contacted. The carrier substrate is permeable to radiation generated by the light-emitting diode chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte weist das Trägersubstrat mindestens eines der nachfolgend genannten Materialien auf oder besteht aus einem oder mehreren der nachfolgend genannten Materialien: einem Glas, Saphir, einem Kunststoff wie Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat, einem Silikon, einem Silikon-Epoxid-Hybrid-Material, einem Epoxid. Insbesondere falls das Trägersubstrat ein Silikon umfasst, so ist das Trägersubstrat bevorzugt mit einer Faserverstärkung, beispielsweise mit Glasfasern, versehen. Insbesondere ist das Trägersubstrat aus einem elektrisch isolierenden Material geformt. According to at least one embodiment of the semiconductor light, the carrier substrate comprises at least one of the following materials or consists of one or more of the following materials: a glass, sapphire, a plastic such as polymethyl methacrylate or polycarbonate, a silicone, a silicone-epoxy hybrid material , an epoxy. In particular, if the carrier substrate comprises a silicone, then the carrier substrate is preferably provided with a fiber reinforcement, for example with glass fibers. In particular, the carrier substrate is formed from an electrically insulating material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte weist das Trägersubstrat eine Dicke von mindestens 0,2 mm oder von mindestens 0,5 mm auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke höchstens 2 mm oder höchstens 1,5 mm. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the carrier substrate has a thickness of at least 0.2 mm or at least 0.5 mm. Alternatively or additionally, the thickness is at most 2 mm or at most 1.5 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte umfasst diese einen Reflektor. Der Reflektor umfasst ein elektrisch leitfähiges Material oder besteht aus einem solchen. Zum Beispiel umfasst oder besteht der Reflektor aus Silber oder aus Aluminium oder aus einer Silberlegierung oder aus einer Aluminiumlegierung. Es ist möglich, dass der Reflektor, neben einer elektrisch leitfähigen Schicht, eine elektrisch isolierende Schicht aus einem Material mit einem niedrigen optischen Brechungsindex umfasst. Beispielsweise weist der Reflektor für von der Halbleiterleuchte erzeugte Strahlung eine Reflektivität von mindestens 70 % oder von mindestens 90 % oder von mindestens 98 % auf. Der Reflektor reflektiert bevorzugt spekular, also bevorzugt nicht diffus. According to at least one embodiment of the semiconductor light, this comprises a reflector. The reflector comprises or consists of an electrically conductive material. For example, the reflector comprises or is made of silver or of aluminum or of a silver alloy or of an aluminum alloy. It is possible for the reflector, in addition to an electrically conductive layer, to comprise an electrically insulating layer of a material with a low optical refractive index. For example, the reflector for radiation generated by the semiconductor light has a reflectivity of at least 70% or at least 90% or at least 98%. The reflector preferably reflects spekular, so preferably not diffuse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der Reflektor über Oberseiten der Leuchtdiodenchips, wobei die Oberseiten der Montagefläche abgewandt sind. In Draufsicht auf die Oberseiten gesehen bedeckt der Reflektor bevorzugt mindestens 60 % oder mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 95 % der Oberseiten. Es ist möglich, dass der Reflektor, in Draufsicht gesehen, die Oberseiten vollständig überdeckt.In accordance with at least one embodiment, the reflector extends over upper sides of the light-emitting diode chips, wherein the upper sides of the mounting surface are facing away. As seen in plan view of the tops, the reflector preferably covers at least 60% or at least 80% or at least 90% or at least 95% of the tops. It is possible that the reflector, seen in plan view, completely covers the topsides.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reflektor zu der Kontakteinrichtung strukturiert. Mit anderen Worten ist die Kontakteinrichtung durch den Reflektor gebildet oder der Reflektor bildet einen Teil der Kontakteinrichtung. Das heißt, alle oder mindestens ein Teil der Leuchtdiodenchips sind mittels des Reflektors elektrisch kontaktiert und elektrisch verschaltet. Beispielsweise ist der Reflektor flächig ausgebildet und durch streifenartig ausgeformte Unterbrechungen in dem Reflektor sind verschiedene Bereiche elektrisch voneinander getrennt, wobei diese voneinander getrennten Bereiche Leiterbahnen bilden können. In accordance with at least one embodiment, the reflector is structured to the contact device. In other words, the contact device is formed by the reflector or the reflector forms part of the contact device. That is, all or at least a portion of the LED chips are electrically contacted by means of the reflector and electrically connected. For example, the reflector is flat and formed by strip-like breaks in the reflector different areas are electrically separated from each other, which can form separate paths conductor tracks.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montagefläche des Trägersubstrats eben geformt. Bei der Montagefläche kann es sich also um eine planare, glatte Fläche handeln. In accordance with at least one embodiment, the mounting surface of the carrier substrate is planar. The mounting surface may therefore be a planar, smooth surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte befindet sich an Flanken von zumindest einem Leuchtdiodenchip, bevorzugt von allen Leuchtdiodenchips, ein strahlungsdurchlässiger Verguss. Die Flanken sind hierbei insbesondere Begrenzungsflächen der Leuchtdiodenchips, die näherungsweise senkrecht zu der Montagefläche orientiert sind. Die Flanken sind von dem Verguss bevorzugt zu mindestens 50 % oder zu mindestens 75 % oder zu mindestens 90 % oder vollständig bedeckt. Pro Leuchtdiodenchip ist bevorzugt ein eigener Verguss angebracht, der den betreffenden Leuchtdiodenchip ringartig oder rahmenartig umgeben kann und der nicht in physischem Kontakt steht zu einem Verguss eines benachbarten Leuchtdiodenchips. Es kann also jedem der Leuchtdiodenchips einer der Vergüsse eineindeutig zugeordnet sein. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, a radiation-permeable encapsulation is located on flanks of at least one light-emitting diode chip, preferably of all light-emitting diode chips. The flanks are here in particular boundary surfaces of the LED chips, which are oriented approximately perpendicular to the mounting surface. The flanks are preferably at least 50% or at least 75% or at least 90% or completely covered by the potting. Per LED chip preferably a separate potting is attached, which can surround the respective LED chip ring-like or frame-like and which is not in physical contact with a potting of an adjacent LED chip. It can therefore be unambiguously associated with each of the light-emitting diode chips one of the potting.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Vergüsse, in einem Querschnitt senkrecht zu der Montageseite gesehen, dreieckartig geformt. Eine dritte Seite, die nicht der Montageseite und nicht den Flanken der Leuchtdiodenchips zugewandt ist, kann hierbei gekrümmt sein. Bevorzugt jedoch ist eine solche Krümmung nicht stark ausgeprägt. Der Verguss kann ähnlich einer Hohlkehle entlang der Flanken und der Montageseite geformt sein. In accordance with at least one embodiment, the encapsulants, seen in a cross section perpendicular to the mounting side, are triangular in shape. A third side, which does not face the mounting side and not the flanks of the light-emitting diode chips, can hereby be curved. Preferably, however, such a curvature is not pronounced. The potting may be shaped like a groove along the flanks and the mounting side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte ist der Verguss, der sich rahmenartig um die Leuchtdiodenchips erstreckt, von dem Reflektor teilweise oder vollständig überdeckt. Dadurch, dass der Verguss im Querschnitt dreieckartig geformt und von dem Reflektor überdeckt ist, wird aus den Flanken der Leuchtdiodenchips austretende Strahlung mindestens teilweise in Richtung hin zu dem Trägersubstrat reflektiert. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the encapsulation, which extends like a frame around the light-emitting diode chips, is partially or completely covered by the reflector. Because the potting is triangular in cross-section and covered by the reflector, radiation emerging from the flanks of the light-emitting diode chips is reflected at least partially in the direction toward the carrier substrate.
Es ist also möglich, dass, im Querschnitt senkrecht zur Montageseite gesehen, die Leuchtdiodenchips zusammen mit dem Verguss ein Trapez formen, wobei eine lange Seite des Trapezes durch einen Teil der Montageseite und eine kurze Seite des Trapezes durch einen Teil der Oberseite der Leuchtdiodenchips gebildet ist. Die nicht zueinander parallel verlaufenden, schräg angeordneten Begrenzungsflächen des Trapezes, die leicht gekrümmt sein können, weisen dann einen Winkel zur Montageseite von bevorzugt ungefähr 45°, insbesondere zwischen einschließlich 30° und 60°, auf. It is thus possible that, viewed in cross-section perpendicular to the mounting side, the light-emitting diode chips form a trapezoid together with the encapsulation, wherein a long side of the trapezoid is formed by a part of the mounting side and a short side of the trapezoid by a part of the top of the LED chips , The not mutually parallel, obliquely arranged boundary surfaces of the trapezoid, which may be slightly curved, then have an angle to the mounting side of preferably about 45 °, in particular between 30 ° and 60 °, on.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte weist das Trägersubstrat an der Montageseite Ausnehmungen auf. Eine Bodenfläche der Ausnehmungen ist hierbei insbesondere der Montageseite zuzurechnen und ist bevorzugt, in Draufsicht auf die Montageseite gesehen, frei zugänglich, wenn nur das Trägersubstrat an sich betrachtet wird. In mindestens einem Teil der Ausnehmungen oder in allen Ausnehmungen ist einer oder sind mehrere der Leuchtdiodenchips angeordnet. Bevorzugt befindet sich in jeder der Ausnehmungen genau einer der Leuchtdiodenchips. Die Ausnehmungen können alle formgleich sein, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, oder auch voneinander verschieden ausgeformt sein, beispielsweise zur Aufnahme unterschiedlicher Arten von Leuchtdiodenchips oder Sensoren für Temperatur und/oder Helligkeit. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the carrier substrate has recesses on the mounting side. A bottom surface of the recesses in this case is attributable, in particular, to the mounting side and is preferably freely accessible when viewed in plan view of the mounting side, if only the carrier substrate is considered per se. In at least a part of the recesses or in all recesses, one or more of the light-emitting diode chips is arranged. Preferably, exactly one of the light-emitting diode chips is located in each of the recesses. The recesses may all be identical in shape, be formed within the manufacturing tolerances, or also different from each other, for example, for receiving different types of light-emitting diode chips or sensors for temperature and / or brightness.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte erstreckt sich der Reflektor, der mindestens einen Teil der Kontakteinrichtung bildet, teilweise oder vollständig über die Ausnehmungen und über die in den Ausnehmungen angeordneten Leuchtdiodenchips. Die Leuchtdiodenchips sind bevorzugt mittels des Reflektors elektrisch kontaktiert und verschaltet.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the reflector, which forms at least part of the contact device, extends partially or completely over the recesses and over the light-emitting diode chips arranged in the recesses. The light-emitting diode chips are preferably electrically contacted and interconnected by means of the reflector.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Leuchtdiodenchips in den Ausnehmungen mit einem Klebeverguss befestigt oder fixiert. Hierbei ist ein Volumen der Leuchtdiodenchips zusammen mit einem Volumen des Klebevergusses bevorzugt kleiner oder gleich einem Volumen der Ausnehmungen. Der Klebeverguss kann mit oder aus einem transparenten, klarsichtigen Material geformt sein, zum Beispiel einem Silikon. In accordance with at least one embodiment, the light-emitting diode chips are fastened or fixed in the recesses with an adhesive seal. In this case, a volume of the light-emitting diode chips together with a volume of the adhesive encapsulation is preferably less than or equal to a volume of the recesses. The adhesive potting may be molded with or from a transparent, clear material, for example a silicone.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der Klebeverguss über Kanten an den Oberseiten der Leuchtdiodenchips sowie teilweise über die Oberseiten der Leuchtdiodenchips. Elektrische Kontaktbereiche an den Oberseiten der Leuchtdiodenchips sind bevorzugt teilweise oder vollständige frei von dem Klebeverguss. Die elektrische Kontakteinrichtung, insbesondere in Form des Reflektors, erstreckt sich, in Draufsicht auf die Montageseite gesehen, mindestens stellenweise über den Klebeverguss hinweg. Durch einen solchen Klebeverguss ist eine elektrische Isolation der Flanken der Leuchtdiodenchips erzielbar. According to at least one embodiment, the adhesive encapsulation extends over edges on the upper sides of the light-emitting diode chips as well as partly over the upper sides of the light-emitting diode chips. Electrical contact areas on the upper sides of the LED chips are preferably partially or completely free of the adhesive potting. The electrical contact device, in particular in the form of the reflector, extends, seen in plan view of the mounting side, at least in places over the adhesive Verguss. Through such adhesive sealing is an electrical isolation of the edges of the LED chips achievable.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte ist mindestens ein Teil der Leuchtdiodenchips oder sind alle Leuchtdiodenchips jeweils mittels zwei Bonddrähten elektrisch kontaktiert. Die Bonddrähte können an den Oberseiten der Leuchtdiodenchips angebracht sein. Ein Teil der Bonddrähte kann an elektrischen Leiterbahnen an der Montageseite kontaktiert sein. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, at least a part of the light-emitting diode chips or all light-emitting diode chips are in each case electrically contacted by means of two bonding wires. The bonding wires may be attached to the tops of the LED chips. A part of the bonding wires can be contacted to electrical conductors on the mounting side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte sind die Leuchtdiodenchips und/oder die Bonddrähte vollständig in einen strahlungsdurchlässigen Verguss eingebettet, wobei sich der Verguss bevorzugt über alle Leuchtdiodenchips und Bonddrähte erstreckt. Bei dem Verguss handelt es sich bevorzugt um ein strahlungsdurchlässiges, klarsichtiges Material wie ein Silikon. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the light-emitting diode chips and / or the bonding wires are completely embedded in a radiation-permeable encapsulation, wherein the encapsulation preferably extends over all the light-emitting diode chips and bonding wires. The encapsulation is preferably a radiation-transmissive, transparent material such as a silicone.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte befindet sich an einer der Montageseite abgewandten Rückseite des Vergusses der Reflektor. Der Reflektor ist hierbei bevorzugt formschlüssig auf dem Verguss aufgebracht und kann den Verguss, in Draufsicht auf die Montageseite gesehen, zu mindestens 80 % oder zu mindestens 90 % oder vollständig überdecken.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor luminaire, the reflector is located on a rear side of the encapsulation facing away from the mounting side. The reflector is in this case preferably applied positively on the potting and can cover the potting, seen in plan view of the mounting side, at least 80% or at least 90% or completely.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montageseite des Trägersubstrats großflächig mit einer strahlungsdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht versehen. In die leitfähige Schicht sind Leiterbahnen der Kontakteinrichtung strukturiert. Beispielsweise sind streifenartige, dünne Unterbrechungen in der leitfähigen Schicht ausgeformt, um die Leiterbahnen zu strukturieren. Die Leuchtdiodenchips sind an einer dem Trägersubstrat abgewandten Seite der elektrisch leitfähigen Schicht angebracht und durch die elektrisch leitfähige Schicht elektrisch kontaktiert. Ein Material der leitfähigen Schicht ist beispielsweise ein transparentes, leitfähiges Oxid, kurz TCO, etwa ITO. In accordance with at least one embodiment, the mounting side of the carrier substrate is provided over a large area with a radiation-transmissive, electrically conductive layer. Conductor tracks of the contact device are structured in the conductive layer. For example, strip-like, thin breaks are formed in the conductive layer to pattern the traces. The light-emitting diode chips are mounted on a side of the electrically conductive layer facing away from the carrier substrate and electrically contacted by the electrically conductive layer. A material of the conductive layer is, for example, a transparent, conductive oxide, in short TCO, for example ITO.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte umfasst diese mindestens 100 Leuchtdiodenchips oder mindestens 200 oder mindestens 400 oder mindestens 1000 Leuchtdiodenchips. Die Leuchtdiodenchips sind in einer zweidimensionalen Anordnung auf der Montageseite angebracht. Zweidimensional bedeutet, dass die Leuchtdiodenchips im Wesentlichen innerhalb einer einzigen Ebene angeordnet sind und nicht auf einer geraden Linien liegen. According to at least one embodiment of the semiconductor light, the latter comprises at least 100 light-emitting diode chips or at least 200 or at least 400 or at least 1000 light-emitting diode chips. The LED chips are mounted in a two-dimensional arrangement on the mounting side. Two-dimensional means that the LED chips are arranged essentially within a single plane and do not lie on a straight line.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein mittlerer Abstand zwischen zwei benachbarten Leuchtdiodenchips mindestens ein 0,5-faches oder mindestens ein 2,5-faches oder mindestens ein 5-faches einer mittleren Kantenlänge der Leuchtdiodenchips.In accordance with at least one embodiment, an average distance between two adjacent light-emitting diode chips is at least 0.5 times or at least 2.5 times or at least 5 times a mean edge length of the light-emitting diode chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Leuchtdiodenchips eine mittlere Kantenlänge von mindestens 50 µm oder von mindestens 75 µm oder von mindestens 100 µm oder von mindestens 150 µm auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Kantenlänge höchstens 2 mm oder höchstens 1,5 mm oder höchstens 1 mm oder höchstens 0,4 mm. In accordance with at least one embodiment, the light-emitting diode chips have an average edge length of at least 50 μm or at least 75 μm or at least 100 μm or at least 150 μm. Alternatively or additionally, the average edge length is at most 2 mm or at most 1.5 mm or at most 1 mm or at most 0.4 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der mittlere Abstand zwischen den benachbarten Leuchtdiodenchips mindestens 0,5 mm oder mindestens 2 mm oder mindestens 5 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt der mittlere Abstand höchstens 25 mm oder höchstens 15 mm oder höchstens 8 mm. In accordance with at least one embodiment, the mean distance between the adjacent light-emitting diode chips is at least 0.5 mm or at least 2 mm or at least 5 mm. Alternatively or additionally, the average distance is at most 25 mm or at most 15 mm or at most 8 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte weist das Trägersubstrat eine Vorderseite auf, die der Montageseite gegenüberliegt. An der Vorderseite ist mindestens ein Konversionselement angebracht. Das Konversionselement ist dazu eingerichtet, einen Teil oder im Wesentlichen die gesamte von den Leuchtdiodenchips im Betrieb der Halbleiterleuchte erzeugte Strahlung zu absorbieren und in eine Strahlung einer anderen, insbesondere größeren Wellenlänge umzuwandeln. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor light, the carrier substrate has a front side, which lies opposite the mounting side. At least one conversion element is attached to the front. The conversion element is configured to absorb part or substantially all of the radiation generated by the light-emitting diode chips during operation of the semiconductor light and to convert it into radiation of another, in particular larger wavelength.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement in einer flächigen, durchgehenden Schicht an der Vorderseite aufgebracht. Bevorzugt erstreckt sich das Konversionselement vollständig über einen zweidimensionalen Bereich, über den die Leuchtdiodenchips verteilt sind, in Draufsicht auf die Vorderseite gesehen. Die das Konversionselement bildende Schicht weist bevorzugt keine Lücken auf und ist in einer, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, konstanten Dicke an der Vorderseite angebracht.In accordance with at least one embodiment, the conversion element is applied in a flat, continuous layer on the front side. The conversion element preferably extends completely over a two-dimensional region over which the light-emitting diode chips are distributed, viewed in plan view of the front side. The layer forming the conversion element preferably has no gaps and is mounted in a constant thickness on the front side within the manufacturing tolerances.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte weist diese einen weiteren Träger auf. Der weitere Träger ist bevorzugt über der Vorderseite des Trägersubstrats angeordnet. Zwischen dem Trägersubstrat und dem weiteren Träger kann sich das Konversionselement befinden. Eine dem Konversionselement zugewandte Seite des weiteren Trägers und/oder die Vorderseite des Trägersubstrats sind bevorzugt glatt geformt. According to at least one embodiment of the semiconductor light, this has a further carrier. The further carrier is preferably arranged over the front side of the carrier substrate. The conversion element can be located between the carrier substrate and the further carrier. A side of the further carrier facing the conversion element and / or the front side of the carrier substrate are preferably smooth-shaped.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen das Trägersubstrat und/oder der weitere Träger mehrere Mikrolinsen. Bevorzugt folgt einem Teil oder allen der Leuchtdiodenchips dann mindestens eine der Mikrolinsen, entlang einer Hauptabstrahlrichtung der Halbleiterleuchte, nach. Bevorzugt ist jedem der Leuchtdiodenchips genau eine der Mikrolinsen zugeordnet. Durch die Mikrolinsen ist eine Abstrahlcharakteristik der Halbleiterleuchte einstellbar. Bei den Mikrolinsen kann es sich um Sammellinsen oder Zerstreulinsen handeln. Die Mikrolinsen können als Fresnel-Linsen ausgeformt sein. In accordance with at least one embodiment, the carrier substrate and / or the further carrier comprise a plurality of microlenses. Preferably, a part or all of the light-emitting diode chips then follows at least one of the microlenses, along a main emission direction of the semiconductor light. Preferably, each of the LED chips is exactly one of Associated with microlenses. Due to the microlenses, a radiation characteristic of the semiconductor light is adjustable. The microlenses may be collimating lenses or scattering lenses. The microlenses may be formed as Fresnel lenses.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die Leuchtdiodenchips zwischen dem Trägersubstrat und einer strahlungsdurchlässigen Abdeckschicht. Bei der Abdeckschicht kann es sich um einen Verguss handeln, der über den Leuchtdiodenchips angebracht ist. Weiterhin kann die Abdeckschicht durch eine dünne Platte, etwa aus einem Glas, gebildet sein. Es ist möglich, dass die Abdeckschicht zu einer mechanischen Stabilisierung der Halbleiterleuchte beiträgt.In accordance with at least one embodiment, the light-emitting diode chips are located between the carrier substrate and a radiation-permeable cover layer. The cover layer may be a potting that is mounted over the LED chips. Furthermore, the cover layer may be formed by a thin plate, such as a glass. It is possible that the cover layer contributes to a mechanical stabilization of the semiconductor light.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Halbleiterleuchte dazu eingerichtet, die von den Leuchtdiodenchips erzeugte Strahlung an zwei einander gegenüberliegenden Hauptseiten zu emittieren. Die an den Hauptseiten emittierte Strahlungsleistung kann hierbei jeweils gleich sein oder auch voneinander abweichen. Beispielsweise wird an einer der Hauptseiten ein Strahlungsanteil zwischen einschließlich 10 % und 40 % emittiert und an der anderen Hauptseite der verbleibende Strahlungsanteil.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor light is configured to emit the radiation generated by the light-emitting diode chips on two mutually opposite main sides. The radiation power emitted on the main sides can in this case be the same in each case or even deviate from one another. For example, on one of the main sides, a radiation component of between 10% and 40% is emitted and on the other main side the remaining radiation component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Halbleiterleuchte umfasst diese mindestens eine Kühlvorrichtung. Die Kühlvorrichtung befindet sich bevorzugt an einer der Montageseite abgewandten Seite der Leuchtdiodenchips. Bei der Kühlvorrichtung kann es sich um einen Kühlkörper handeln. Ebenso kann die Kühlvorrichtung dazu eingerichtet sein, dass eine kühlende Wirkung durch Strömung eines Kühlmediums, etwa Luft oder einer Flüssigkeit, zustande kommt. Auch kann die Kühlvorrichtung einen Ventilator oder ein Peltier-Element umfassen.According to at least one embodiment of the semiconductor light, the latter comprises at least one cooling device. The cooling device is preferably located on a side of the light-emitting diode chips facing away from the mounting side. The cooling device may be a heat sink. Likewise, the cooling device can be set up so that a cooling effect by flow of a cooling medium, such as air or a liquid, comes about. Also, the cooling device may include a fan or a Peltier element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung nicht unmittelbar an den Leuchtdiodenchips angebracht. Bevorzugt befindet sich zwischen der Kühlvorrichtung und den Leuchtdiodenchips zumindest der Reflektor. In accordance with at least one embodiment, the cooling device is not attached directly to the light-emitting diode chips. Preferably, at least the reflector is located between the cooling device and the light-emitting diode chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Halbleiterleuchten dazu eingerichtet, lateral nebeneinander angeordnet zu werden. Bei den Halbleiterleuchten kann es sich um so genannten Lichtkacheln handeln. Die Kontakteinrichtung kann derart ausgeformt sein, dass aneinander stoßende, lateral unmittelbar benachbarte Halbleiterleuchten direkt elektrisch miteinander kontaktierbar sind. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor lamps are configured to be arranged laterally next to one another. The semiconductor lights can be so-called light tiles. The contact device may be formed such that abutting, laterally directly adjacent semiconductor lights are directly electrically contactable with each other.
Bevorzugt sind die Halbleiterleuchten als Flächenstrahler ausgebildet, die zumindest an der Vorderseite homogen oder im Wesentlichen homogen Strahlung emittieren. In ausgeschaltetem Zustand kann die Halbleiterleuchte als Spiegel erscheinen. Es ist möglich, dass die Halbleiterleuchte ihrem Erscheinungsbild nach wie eine organische Leuchtdiode, kurz OLED, geformt ist, obwohl die Strahlungserzeugung auf anorganischen Komponenten basiert.Preferably, the semiconductor lights are designed as area radiators which emit homogeneous or substantially homogeneous radiation at least on the front side. When switched off, the semiconductor light may appear as a mirror. It is possible that the semiconductor light is shaped in appearance as an organic light emitting diode, OLED, although the radiation generation is based on inorganic components.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Halbleiterleuchte unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Hereinafter, a semiconductor lamp described here will be explained in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.
Es zeigen:
In
An der Montageseite
Bei den Leuchtdiodenchips
Durch die Verwendung eines strahlungsdurchlässigen Trägersubstrats
Die Halbleiterleuchte
Der Reflektor
Optional befindet sich an Flanken der Leuchtdiodenchips
Abweichend von der Darstellung gemäß
An einer dem Trägersubstrat
Optional ist an einer Vorderseite des Trägersubstrats
Eine Dicke des Konversionselements
Beim Ausführungsbeispiel gemäß
Wie in
Zum Beispiel ist eine Tiefe der Ausnehmungen
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß
Beim Ausführungsbeispiel gemäß
Wird in
Ferner ist es optional möglich, dass die leitfähige Schicht, die die Kontakteinrichtung
In den
Beim Ausführungsbeispiel gemäß
Anders als in
Die Leuchtdiodenchips
Optional, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, befindet sich an einer den Leuchtdiodenchips
Weiterhin sind gemäß den
Die Halbleiterleuchte
Gemäß
Das Ausführungsbeispiel der Halbleiterleuchte
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass das Trägersubstrat
Die Halbleiterleuchte weist, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, bevorzugt mindestens 100 oder mindestens 400 der Leuchtdiodenchips
Eine Abstrahlcharakteristik kann über das gesamte Trägersubstrat
Die hier beschriebene 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.The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
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