DE2062209B2 - Festkörperlampe - Google Patents
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Description
2. Festkörperlampe nach Anspruch 1, dadurch eine Fe£tkörperlampe mit einer scheibenförmigen
gekennzeichnet, daß die auf dem Tragteil auflie- lichtaussendenden Diode bekannt, welche mit der zur
gende Grundfläche der Diode (11) im wesentli- as beabsichtigten Lichtabstrahlrichtung entgcgengesetzchen
quadratisch ist, daß die zweite Vertiefung ten Oberfläche auf einem Tragteil aus elektrisch lei-(16)
kreisförmig ist und einen geringeren Durch- tendem Material befestigt ist. Das lichtaussendende
messer als die Diagonale der Diodengrundfläche Diodenplättchen ist an einem Punkt zwischen dem
besitzt und daß die Diode (11) nur in der Nähe Mittelpunkt und dem Weierstrass'schen Radius eines
ihrer Ecken an dem Tragteil (12) befestigt ist. 30 kugelförmigen Epoxydmaterials eingeschlossen, wel-
3. Festkörperlampe nach Anspruch 1 oder 2, ches einen Brechungsindex größer als 1 oder größer
dadurch gekennzeichnet, daß ein durchsichtiges als der Brechungsindex von Luft besitzt. Dadurch
Einkapselungsmittel (21) so angeordnet ist, daß wird der Grenzwinkel der Totalreflexion an der
es die Diode (11) mit Ausnahme der zur beab- Diode erhöht, wodurch ein größerer Anteil des Lichsichtigten
Lichtabstrahlrichtung entgegengesetz- 35 tes aus der Diode austritt.
ten unteren Oberfläche, das Tragteil (12), die Bei der bekannten Diode liegt der Halbleiterkörper
Anschlußleitung (19) und Teile der elektrischen vollständig auf dem Tragteil auf. Bei dieser Anord-
Zuleitungsstäbe (17, 18) einhüllt und in ihrer ge- nung wird die in Richtung des Tragteils ausgesandte
genseitigen Lage hält. Strahlung von dem Kleber oder dem Lötmittel weit-
4. Festkörperlampe nach Anspruch 3, dadurch 40 gehend absorbiert oder in unerwünschter Richtung
gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Einkap- gestreut.
seiung (21) oberhalb der in Abstrahlrichtung der Es ergab sich daher die Aufgabe, die Lichtleistung
Lampe liegenden Oberfläche der Diode (11) im und den Wirkungsgrad einer solchen Festkörperwesentlichen
halbkugelförmig gestaltet ist. lampe dadurch zu erhöhen, daß die Absorption und
45 Streuung des Lichtes an der Verbindungsfläche der
Diode mit dem Tragteil durch den Kleber oder das
Lötmittel weitgehend beseitigt wird.
Diese Aufgabe wird bei Festkörperlampen mit
einer scheibenförmigen lichtaussendenden Diode,
50 welche mit der zur beabsichtigten Lichtabstrahlrich-
Die Erfindung betrifft Festkörperlampen mit einer tung entgegengesetzten Oberfläche auf einem Tragscheibenförmigsn
lichtaussendenden Diode, welche teil aus elektrisch leitendem Material befestigt ist, gemit
der zur beabsichtigten Lichtabstrahlrichtung ent- löst, indem sie dadurch gekennzeichnet sind, daß alle
gegengesetzten Oberfläche auf einem Tragteil aus Schichten der Diode lichtdurchlässig sind, daß das
elektrisch leitendem Material befestigt ist. 55 Tragteil eine erste Vertiefung mit reflektierenden Sei-
Diese Festkörperlampen mit Dioden werden ge- tenwänden besitzt, die in Richtung auf eine Bodenwöhnlich
aus einem ebenen Plättchen eines Materials fläche verjüngt sind, auf welcher die Diode aufliegt
wie Galliumarsenid, Galliumphosphid oder Silizium- und an ihren Randteilen mit der Bodenfläche mechacarbid
hergestellt, das in geeigneter Weise mit einem nisch und elektrisch verbunden ist, und daß in der
Dotierungsmaterial dotiert ist, so daß sich ein 60 Bodenfläche unter dem Hauptteil der zur beabsichp-n-Übergangsbereich
bildet, der sichtbares oder In- tigten Lichtabstrahlrichtung entgegengesetzten Oberfrarot-Licht
aussendet, wenn ein Strom hindurch- fläche der Diode durch Luft oder ein anderes Mategehi.
von dem durch den Übergangsbereich abgege- rial mit niedrigem Brechungsindex begrenzt ist.
benen Licht tritt infolge der Totalreflexion im Dio- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die
benen Licht tritt infolge der Totalreflexion im Dio- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die
denmaterial nur ein kleiner Bruchteil durch die 65 auf dem Tragteil aufliegende Grundfläche der Diode
Oberfläche der Diode aus. Dadurch wird der größte im wesentlichen quadratisch, die zweite Vertiefung
Teil des Lichtes reflektiert und im Innern des Dio- ist kreisförmig und besitzt einen geringeren Durchdenmaterials
absorbiert. Die relativ kleine Licht- messer als die Diagonale der Diodengrundfläche, und
die Diode ist nur in der Nähe ihrer Ecken an dem sehen Zuleitungsstab 17 befestigt Ein zweiter elek-Tragteil
befestigt trischer Zuleitungsstab 18 ist in einem Abstand von
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform dem Stab 17 angebracht, und eine Verbindungsleiist
ein durchsichtiges Einkapselungsmittel so an- tung 19 ist elektrisch mit dem oberen Ende des Stageordnet,
daß es die Diode mit Ausnahme der zur 5 bes 18 und der Oberseite der Diode 11 verbunden,
beabsichtigten Lichtabstrablrichtung entgegengesetz- Das Tragteil 12, die Diode 11, die Anschlußleitung
ten unteren Oberfläche, das Tragteil, die Anschluß- 19 und die oberen Teile der Zuleitungsstäbe 17 und
leitung und Teile der elektrischen Zuleitungsstäbe 18 werden durch ein Material 21 wie ein Glas oder
einhüllt und in ihrer gegenseitigen Lage hält. einen Kunststoff des Acryltyps oder ein Kunstharz ein-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die io gehüllt, welches optisch das von der Diode 11 er-Oberfläche
der Einkapselung oberhalb der in Ab- zeugte Licht durchläßt und so geformt ist, daß es
Strahlrichtung der I ampe liegenden Oberfläche der eine gewünschte Fokussierung oder Verformung des
Diode im wesentliches! halbkugelförmig gestaltet. Lichtbündels ergibt
Dieser Aufbau der Festkörperlampe bringt den Bei diesem Aufbau gemäß der Erfindung ist der
Grenzwinkel der Totalreflexion für die Lichtaussen- 15 Hauptteil der unteren, zur beabsichtigten Lichtabdung
an der unteren Oberfläche der Diode auf ein stfahlrichtung entgegengesetzten Oberfläche der
Minimum und damit die innere Lichtreflexion an Diode 11 durch Luft begrenzt (oder durch Stickstoff
dieser unteren Oberfläche auf ein Maximum. Da- oder ein anderes Material mit einem geringen Bredurch
wird die nutzbare Lichtmenge eihöht, welche chungsindex), und dadurch wird der Grenzwinkel der
durch die obere und die Seitenflächen der Diode aus- ao Totalreflexion an der unteren Oberfläche verringert,
gesandt wird. Die polierten, schräg verlaufenden Sei- und man erhält eine maximale innere Lichtreflexion
tenwände der Vertiefung in dem Halteteil reflektie- an der unteren Oberfläche und dadurch eine Erhören
das an den Seitenflächen der Diode abgestrahlte hung der nutzbaren Lichtleistung an der oberen
Licht nach oben, so daß es zusammen mit dem durch Fläche und den Seitenflächen der Diode. Die polierdie
obere Oberfläche der Diode abgestrahlten Licht »5 ten, geneigt verlaufenden Seitenwände 14 der ersten
zu der nutzbaren Lichtleistung der Festkörperlampe Vertiefung 13 reflektieren das an den Seitenflächen
beiträgt. Die Anordnung kann in Kunststoff oder der Diode austretende Licht nach oben. Dadurch
Glas eingehüllt werden. Die elektrischen Verbindun- werden der Wirkungsgrad und die Lichtausgangsleigen
werden oben auf dem Diodenelement und an der stung der Lampe weiter erhöht Ein geeigneter Neiunteren
Fläche der Diode über das Tragteil, an dem 30 gungswinkel für die Seitenwände 14 üegt im Bereich
sie befestigt ist, hergestellt. von etwa 30 bis 45° bezüglich der vertikalen Achse.
Es folgt eine Erläuterung der Erfindung an Hand Das Einkapselungsmittel 21 besitzt einen relativ
einer Beschreibung und von Abbildungen einer be- hohen Brechungsindex, und da es in Berührung mit
vorzugten Ausführungsform. der oberen Fläche und den Seitenflächen der Diode
F i g. 1 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer be- 35 11 steht, erhöht es den Grenzwinkel der Totalreflevorzugten
Ausführungsform der Erfindung; xion an diesen Oberflächen und vergrößert damit die
F i g. 2 ist eine Draufsicht einer auf ihrem Tragteil durch die Oberflächen abgestrahlte Lichtmenge. Der
befestigten Diode; obere Teil der Einkapselung 21 ist in einer Halbku-
F i g. 3 ist ein Querschnitt durch F i g. 2 längs der gelform abgerundet, und die Diode U wird an oder
Linie 3-3; 40 zwischen dem Mittelpunkt und dem »Weierstrass-
Fig.4 ist eine perspektivische Ansicht der Fest- 'sehen Radius« der Halbkugel angebracht, um die
körperlampe vor dem Einbau in eine Hülle. gewünschte Verteilung der Lichtstrahlung von der
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Lampe zu erhalten. Das Einkapselungsmittel 21 erentsprechend
den Abbildungen umfaßt eine lichtaus- füllt zusätzlich zu den obigen Funktionen noch den
sendende Diode 11, die auf einem metallischen Trag- 45 Zweck, die Zuleitungsstäbe 17, 18 und die benachteil
12 befestigt ist. Das Tragteil 12 ist mit einer er- barten Bauteile in ihrer gegenseitigen Lage zu halten,
sten Vertiefung 13 versehen, welche polierte, geneigt Die Abbildungen zeigen die Festkörperlampe und
verlaufende, reflektierende Seitenwände 14 besitzt. ihre Teile zur besseren Übersichtlichkeit in einem
Am Boden der Vertiefung 13 ist eine konzentrische vergrößerten Maßstab. Bei einer bevorzugten Größe
zweite Vertiefung 16 vorgesehen. Die scheibenför- 50 einer praktischen Festkörperlampe besitzt beispielsmige
Diode 11 ist eben und quadratisch, wobei die weise die Einkapselung 21 eine Höhe von et-Kantenlängen
des Quadrates etwa gleich dem Innen- wa 6 mm.
durchmesser der kreisförmigen zweiten Vertiefung 16 Es ist zu beachten, daß die Festkörperlampe gesind.
Die Diode 11 ist so auf dem Tragteil 12 in dem maß der Erfindung neben der erzielten Steigerung
vertieften Bereich über der zweiten Vertiefung 16 be- 55 des Wirkungsgrades und der Lichtausgangsleistung
festigt, daß die unten liegenden Eckenbereiche der einer Festkörperlampe auch noch auf praktische
Diode 11 elektrisch und mechanisch durch Löten Weise und wirtschaftlich herstellbar ist und die
oder andere geeignete Mittel mit dem Tragteil 12 üblicherweise große kreisförmige Halteplatte oder
verbunden sind. Das Tragteil 12 ist an einem elektri- Tragteil zur Befestigung der Diode beseitigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Festkörperlampe mit einer scheibenförmigen bildet. Aus den obengenannten Gründen haben
lichtaussendenden Diode, welche mit der zur be- 5 solche Festkörperlainpen einen geringen Wirkungsabsichtigten
Lichtabstrahlrichtung entgegengesetz- grad und erzeugen eine niedrige Lichtintensität.
ten Oberfläche auf einem Tragteil aus elektrisch Ein Weg zur Erhöhung des Wirkungsgrades und
leitendem Material befestigt ist, dadurch ge- der Iichüeistung einer lichtaussendenden Diode
kennzeichnet, daß alle Schichten der Diode besteht darin, das Diodenmaterial in die Form einer
lichtdurchlässig sind, daß das Tragteil (12) eine io Kugel oder einer Teilkugel zu bringen. Der das Licht
erste Vertiefung (13) mit reflektierenden Seiten- erzeugende Übergangsbereich ist dann in dem Be-
wänden (14) besitzt, die in Richtung auf eine Bo- reich zwischen dem Mittelpunkt und dem sogenann-
denfläche verjüngt sind, auf welcher die Diode ten »Weierstrass'schen Radius« der Kugel lokalisiert
aufliegt und an ihren Randteilen mit der Boden- (deutsche Offenlegungsschrift 1489 518). Dieses
fläche -uechanisch und elektrisch verbunden ist. 15 Verfahren ist nicht völlig geeignet, da das Diodenma-
und daß in der Bodenfläche unter dem Hauptteii terial kostspielig ist und nur schwer zu einer Kugel-
der Diode eine zweite Vertiefung (16) vorhanden form verarbeitet werden kann. Außerdem besitzt es
ist, so daß der Hauptteil der zur beabsichtigten einen hohen Lichtabsorptionskoeffizienten, wodurch
Lichtabstrahlrichtung entgegengesetzten Ober- die für die Herstellung der Kugel erforderliche grö-
fläche der Diode durch Luft oder ein anderes *o ßere Materialmenge einen beträchtlichen Lichtanteil
Material mit niedrigem Brechungsindex begrenzt absorbiert,
ist. Aus der französischen Patentschrift 1490 665 ist
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