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Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Lichtquelle, bei der mehrere ungehäuste LEDs direkt auf einer Leiterplatte assembliert sind, die LEDs mittels eines hochtransparenten Polymers vergossen sind, um die LEDs vor mechanischer Beschädigung zu schutze, und bei der um Jede LED ein Reflektor, der parabolisch ausgeformt ist, von oben auf die Leiterplatte aufgesetzt ist.
Durch Verarbeitung von LEDs in Chip-On-Board Technologie
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reichbaren Lichtstromwerte sind diese nicht nur als Signalund Hinterbeleuchtungen interessant, sondern können direkt als Leuchtmittel eingesetzt werden.
LED-Arrays in COBT-Technologie, bei denen die LEDs ohne Abbildungsoptik direkt auf der Leiterplatte assembliert sind, besitzen einen breiten Abstrahlwinkel, der durch die Abstrahlcharakteristik des LED-Dies bestimmt ist. Durch Aufbringen einer polymeren Schicht, die zum Schutz vor mechanischen Beschädigung des LED-Arrays aufgebracht wird, wird diese nach Massgabe der Form der Schutzschicht beeinflusst.
LED-Dice im Allgemeinen und solche mit einem transparenten Substrat im Speziellen (wie GaN auf Saphir) weisen eine beträchtliche Emission durch die Seitenfläche des LED-Dice auf.
Ohne Abbildungsoptik geht dieser Anteil des emittierten Lichtes verloren, speziell wie dies bei paralleler Einkapselung der Fall ist. Daher ist es auch bei Anwendungen, wo eine breite Emissionsverteilung gefordert ist, von Vorteil, eine Abbildungsoptik einzusetzen.
Ein wesentlicher Aspekt einer Abbildungsoptik ist daher, dass das Licht, welches von den Seitenflächen, die senkrecht zur Leiterplatte angeordnet sind, emittiert wird, durch die Abbildungsoptik in den Halbraum vor der Leiterplatte abgebildet wird. Hierzu können Spiegel eingesetzt werden.
Eine LED-Lichtquelle der eingangs genannten Art ist aus der US 4603496 A bekannt. Sie hat eine Abbildungsoptik, die diesen Aspekt erfüllt. Es wird bei der Herstellung jeder LED-Die
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zunächst mit einer Schutzschicht vergossen. Der Durchmesser der Schutzschicht ist etwas grösser als der Innendurchmesser des Reflektors, der dann aufgesetzt wird. Der Reflektor liegt daher nicht auf der Platine, sondern auf der Schutzschicht auf. Danach wird auch der Reflektor ausgegossen und in diese Vergussmasse eine etwa kugelförmige Linse hineingedrückt.
Schutzschicht, Vergussmasse und Linse sollen einen möglichst ähnlichen Brechungsindex haben (s. Spalte 3, Z 13-16). Somit ist nur die Oberseite der Linse optisch aktiv.
Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass der Reflektor auf die Schutzschicht aufgesetzt wird. Wenn diese nicht präzise ausgeführt ist, wirkt sich dies auf die Position des Reflektors aus, sodass die Abbildungsgeometrie verändert wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.
Diese, Aufgabe wird durch eine LED-Lichtquelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Durchmesser der Vergussmasse höchstens gleich dem Innendurchmesser des Reflektors ist, sodass der Reflektor direkt auf der Leiterplatte aufliegt, und dass die Oberfläche der Vergussmasse an Luft grenzt, wobei die Grenzfläche konvex ist.
Die Reflektoren sitzen gemäss der vorliegenden Erfindung direkt auf der Platine auf und sind daher in vertikaler Richtung immer exakt positioniert. Die Vergussmasse grenzt an Luft, sodass die Oberfläche eine brechende Fläche ist. Um Verluste durch Reflexion gering zu halten, sollte sie konvex sein.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Vergussmasse ist die Reduktion der internen Reflexionsverluste innerhalb der LED am Ubergang LED-Halbleitermaterial/Vergussmasse/Luft im Vergleich zu einem direkten Übergang LED-Halbleitermaterial/Luft. Dies ist auf Grund der Tatsache möglich, dass die Brechzahl von der Vergussmasse (typisch. n=l, 3-2, 0) nahe an jener des Halbeitermaterials (typisch 2 < n < 4) liegt.
Es ist anzustreben, wenn die Leiterplatte aus thermisch gut leitfähigen Material besteht und wenn die Rückseite der Lei-
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terplatte an einen Kühlkörper angekoppelt ist. Dies ist an sich aus der US 5936353 A bekannt. Dadurch kann die Dichte der LED-Dies und der Strom durch diese relativ hoch gewählt werden.
Damit keine Kurzschlüsse auftreten können, ist es zweckma- ssig, wenn der Reflektor aus einem hochreflektierenden, metallischen Material besteht, das auf der Unterseite isoliert ist, oder wenn der Reflektor aus einem Kunststoff, dessen Innenseite verspiegelt ist, besteht.
Die Anordnung der optischen Komponenten kann entweder in unmittelbarer Umgebung der LED-Dice erfolgen (Einzeloptik), bzw. als eine gemeinsame Optik um mehrere LEDs ausgeführt sein (Gesamtoptik). Vom Standpunkt der Abbildungseffektivität sind beide Ansätze vergleichbar. Sogar die Form ist für die unterschiedlich dimensionierten Optiken identisch. Voraussetzung hierfür ist, dass die geometrischen Verhältnisse zwischen der Ausdehnung der Lichtquelle und der Abbildungsoptik vergleichbar sind. In beiden Fällen ist zu beachten, dass direkt über der LED eine geeignet geformte Vergussmasse aufzubringen ist.
Einen entscheidenden Unterschied stellt allerdings die Baugrösse dar. Während bei der Einzeloptik die Baugrösse im Vergleich zum LED-Array ohne Abbildungsoptik nur unwesentlich erhöht wird, ist bei der Gesamtoptik als Faustregel zu berücksichtigen, dass der minimale innere Durchmesser der Gesamtoptik zumindest doppelt so gross wie der maximale Abstand der LED-Dice auf der Platine sein muss, um Abbildungsverluste zu minimieren.
Bei besonders zweckmässigen Ausführungen sind die LEDs face down montiert und ist jeweils ein Die in jedem Reflektor angeordnet ist, oder aber es sind die LEDs face up montiert und bis zu 4 Dice in jedem Reflektor angeordnet.
Zum leichteren Zusammenbau ist es günstig, wenn eine Reflektorplatte vorgesehen ist, die eine Vielzahl an parabolisch ausgeformten Reflektoren aufweist. Damit braucht nicht jeder Reflektor einzeln exakt positioniert werden.
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Wenn zusätzlich Linsen vorgesehen werden sollen, so ist es zweckmässig, wenn Fresnellinsen oder Gauss'sche Linsen in Form einer Linsenplatte zentrisch über jedem Reflektor positioniert und seitlich verklebt sind. Somit können auch die Linsen einfach montiert werden.
Gemass einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkörper einerseits zur Übertragung der Wärme auf ein Gehäuse oder eine Lichtquellenhalterung auf diese thermisch angekoppelt ist und für die elektrische Kontaktierung als Gewinde zum Einschrauben in eine Fassung analog zur Glühlampe ausgebildet ist. Damit kann die LED-Lichtquelle unmittelbar als Ersatz für eine Glühlampe eingesetzt werden. Die Kühlung erfolgt über das Gewinde.
Weiters ist es möglich, dass die LED-Lichtquelle als Ampelmodul ausgebildet ist, wobei die LED-Platine thermisch an das Ampelgehäuse gekoppelt ist und vor der LED-Lichtquelle eine Linsenplatte angeordnet ist. Hier übernimmt also das Ampelgehäuse die Kühlfunktion.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt :
Fig. 1 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäss Fig. 1 sind LED-Dice 1 auf einer Leiterbahn 5 angebracht. Jeder LED-Die 1 ist in eine Vergussmasse 2 eingegossen, die stark konvex (z. B. halbkugelförmig) gekrümmt ist. Um jeden LED-Die 1 bzw. jede Vergussmasse 2 ist ein Reflektor 3 angeordnet, der direkt auf dem Platinengrundkörper 6 aufsitzt und somit exakt positioniert ist. Unterhalb der Leiterbahn 5, die aus thermisch gut leitendem Material besteht, befindet sich der Platinengrundkörper 6 und darunter der Kühlkörper 7.
Die Anbringung der Reflektoren 3 kann entweder einzeln oder in konfektionierten Matrizen erfolgen.
Zur Anbringung der Reflektoren 3 wird folgende Vorgangsweise vorgeschlagen :
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Nachdem die LED-Dice 1 auf der Leiterplatte 5 mittels Dieund Wire Bonding bzw. mittels Flip-Chip Technologie aufgebracht wurden, wird über jeden Die 1 mit einer Bestuckungsanlage ein Reflektor 3 aufgesetzt. Die Unterseite des Reflektors 3 muss nichtleitend sein, da sonst ein Kurzschluss zwischen den Leiterbahnen, über welche der Reflektor aufgesetzt wird, entsteht. Die Innenseite des Reflektors soll hochreflektierend sein. Beispielsweise kann ein auf der Innenseite verspiegelter Kunststoff eingesetzt werden. In einer bevorzugten Variante wird anstatt vieler Einzeloptiken ein Optikarray, das aus Einzelelementen besteht, welches exakt über den LED-Dice 1 positioniert wird, verwendet.
Die Vergussmasse 2 soll die folgenden Eigenschaften erfüllen : hochtransparent, Erweichungspunkt > 100 C, möglichst geringer linearer thermischer Ausdehnungskoeffizienten. Um eine gute Auskoppelung des Lichts, das im LED-Die generiert wird, zu erreichen, muss die Vergussmasse kuppelförmig ausgeführt sein.
Anstelle von Einzelreflektoren kann ein Reflektorarray verwendet werden, welches z. B. aus einer dünnen Kunststoffplatte besteht, in welche definiert geformte und auf der Innenseite verspiegelte parabolische oder trichterförmige Öffnungen eingebracht sind. Ein derartiges Spiegelarray muss speziell auf das jeweilige LED-Array abgestimmt werden und wird in einem Prozessschritt auf dieses aufgesetzt.
Während für LED-Dice, die mittels Flip-Chip Technologie verarbeitet werden, eine Zuordnung einer Einzeloptik zu jedem LED-Arrays sinnvoll erscheint, ist dies bei LEDs, die mittels Die- und Wire Bonding verarbeitet sind, nachteilig :
Der Grund hierfür liegt in den Bonddrähten, die eine typische Länge zwischen 0, 5 und 2 mm besitzen und vom elektrischen Kontakt auf dem LED-Die auf eine Leiterbahn führen. Bei der Assemblierung einer Einzeloptik muss daher etwa der Durchmesser : LED-Radius + 2 x Länge des Bonddrahtes für den Reflektor vorgesehen. werden. (Der LED-Die sollte möglichst in der Mitte des Reflektors sitzen.)
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Aus diesem Grund wird die Packungsdichte bei der Bestückung im Vergleich zur möglichen Dichte deutlich aufgelockert, was für viele Anwendungen nicht erwünscht ist.
Es erweist sich daher bei LED-Dice, verarbeitet mittels Die- und Wirebonding, häufig als günstig, eine Optik für mehrere LED-Dice zu verwenden, da hierdurch eine höhere Packungsdichte erzielt werden kann (siehe Fig. 2). Bevorzugt wird eine Anzahl zwischen 2 und 5 LED-Dice innerhalb einer Optik angeordnet. Dies ist auch für Ampelanwendungen wichtig.
Zur finalen Bestimmung des Lichtaustritts wird über dem Reflektor in einer bevorzugten Variante eine Lichtscheibe (z. B.
Fresnellinse) angeordnet.
Die erfindungsgemässe LED-Lichtquelle hat hohe Lichtstärke, definierte Abstrahlcharakteristik und geringe Bauhöhe
Als Kühlkörper, der bei hochbelasteten LED zu verwenden ist, wird bevorzugt zumindest ein Teil des Gehäuses, in dem das LED-Array befestigt wird, verwendet. Zu diesem Zweck ist dieses zumindest teilweise metallisch ausgeführt. In der Art kann auch das Gehäuse des Reflektors als Kühlkörper verwendet werden.
Bestimmte Farben (z. B. weiss) lassen sich nicht durch eine einzige LED erzeugen, aufgrund der Tatsache, dass LEDs grundsätzlich nur ein schmalbandiges Emissionsspektrum aufweisen.
Möglichkeiten, um weisses Licht zu realisieren, sind z. B. in der US 5851905 A, in der WO 00/02262 A und in der US 5836676 A beschrieben.
Speziell die Erzeugung von weisser Emission ist für die Beleuchtungstechnik von grosser Bedeutung. Neben der weissen Emissionsfarbe ist auch die Farbwiedergabe von grosser Bedeutung. Da bisher keine intrinsisch weiss emittierenden LEDs erzeugt werden können, muss diese Farbe durch eine spezielle Anordnung bzw. durch einen speziellen Aufbau, wie folgt beschrieben, erzeugt werden :
1) Farbkonversion : durch Anordnung zumindest eines Luminophors direkt über dem LED-Dice, der die Emission des Dice absorbiert und nachfolgend Photolumineszenzlicht in einer an-
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deren Emissionsfarbe emittiert. Im Hinblick auf eine optimale Farbwiedergabe werden bevorzugt mehrere Luminophore eingesetzt, die in einem verschiedenen sichtbaren Spektralbereich von grün bis rot emittieren.
Laut Stand der Technik wird der Luminophor schichtförmig über dem LED-Array angeordnet bzw. in die Linse eingemischt. Dieser Ansatz weist den Nachteil auf, dass die Emissionsfarbe nicht konstant über den Abstrahlwinkel ist, da der Weg durch die Farbkonversionsschicht sich mit dem Abstrahlwinkel verändert. Um eine relativ konstante Emissionsfarbe zu erhalten, muss daher der Weg des emittierten Lichtes durch das Farbkonversionsmedium konstant gehalten werden. Dies kann weder durch ein schichtförmiges Medium noch-in der Regel - durch die Form der Linse erreicht werden, sondern muss durch eine kugel-bzw. ellipsen- ähnliche Form realisiert werden.
2) Die, Erzeugung weisser Emission kann durch eine Mischung der Emissionsfarben von geeigneten verschiedenfärbigen LEDs erfolgen. Speziell für LED, verarbeitet in COBT (Chip-OnBoard-Technik), ist dieser Ansatz attraktiv, da die örtlichen Abstände zwischen den LED-Dice sehr gering gewählt werden können. Im Hinblick auf eine gute Farbwiedergabe muss die Farbmischung mittels rot, grün und blau emittierender LEDDice erzeugt werden (Dreibandenweiss). Diese werden in einem speziellen Verhältnis auf einer Platine angeordnet, und die zu erzeugende Emissionsfarbe wird durch definierte Einstellung der Betriebsbedingungen für die jeweilige Die-Sorte eingestellt.
Elektrische Beschaltung :
Die LEDs jeweils gleicher Emissionsfarbe eines Arrays werden in kombinierter Parallel- und Serienschaltung elektrisch verbunden und mit einer Ansteuerungselektronik gemeinsam betrieben. Derart kann die Betriebsspannung des LED-Arrays an die zur Verfügung stehende Spannung angepasst werden. In einer derartigen Anordnung können einerseits optimale Leistungswirkungsgrade erreicht werden, da an der Elektronik nur geringe Spannungen abfallen. Weiters wird hierdurch die Wär-
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mebelastung der Anordnung minimiert. Um diese unabhängig von der Temperaturabhängigkeit der Betriebsspannung der LEDs betreiben zu können und somit möglichst konstante Helligkeiten über den Betriebsstrom zu erhalten, werden diese bevorzugt mit Stromvorgabe betrieben. Weiters sind diese mit einem Verpolungsschutz versehen.
Um eine optimale Anpassung an die zur Verfügung stehende Betriebsspannung zu gewährleisten und somit eine optimale Energieausnützung zu erreichen, wird bevorzugt ein getakteter oder linearer Stromregler für den Betrieb der LEDs vorgesehen.
Es ist zweckmässig, wenn die Ansteuerungselektronik auf einer gesonderten Platine angeordnet und elektrisch mit der LED-Platine verbunden ist.
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The present invention relates to an LED light source in which a plurality of unhoused LEDs are assembled directly on a printed circuit board, the LEDs are cast by means of a highly transparent polymer in order to protect the LEDs from mechanical damage, and in which a reflector, which is parabolic, around each LED is formed, is placed on the circuit board from above.
By processing LEDs in chip-on-board technology
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Reachable luminous flux values are not only interesting as signal and backlighting, but can also be used directly as a lamp.
LED arrays in COBT technology, in which the LEDs are assembled directly on the circuit board without imaging optics, have a wide beam angle, which is determined by the beam characteristics of the LED die. By applying a polymer layer, which is applied to protect the LED array from mechanical damage, this is influenced in accordance with the shape of the protective layer.
LED dice in general and those with a transparent substrate in particular (such as GaN on sapphire) have a considerable emission through the side surface of the LED dice.
Without imaging optics, this portion of the emitted light is lost, especially as is the case with parallel encapsulation. Therefore, it is also advantageous to use imaging optics in applications where a broad emission distribution is required.
An essential aspect of an imaging optical system is therefore that the light which is emitted from the side surfaces which are arranged perpendicular to the printed circuit board is imaged by the imaging optical system in the half space in front of the printed circuit board. Mirrors can be used for this.
An LED light source of the type mentioned is known from US 4603496 A. It has an imaging lens that fulfills this aspect. It is used in the manufacture of every LED die
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first cast a protective layer. The diameter of the protective layer is slightly larger than the inner diameter of the reflector, which is then put on. The reflector is therefore not on the circuit board, but on the protective layer. Then the reflector is poured out and an approximately spherical lens is pressed into this casting compound.
The protective layer, casting compound and lens should have a refractive index that is as similar as possible (see column 3, lines 13-16). Thus only the top of the lens is optically active.
A disadvantage of this design is that the reflector is placed on the protective layer. If this is not carried out precisely, this affects the position of the reflector, so that the imaging geometry is changed.
It is an object of the present invention to overcome this disadvantage.
This object is achieved according to the invention by an LED light source of the type mentioned at the outset in that the diameter of the casting compound is at most equal to the inside diameter of the reflector, so that the reflector lies directly on the printed circuit board, and in that the surface of the casting compound borders on air, where the interface is convex.
According to the present invention, the reflectors sit directly on the circuit board and are therefore always exactly positioned in the vertical direction. The sealing compound borders on air, so that the surface is a breaking surface. In order to keep losses through reflection low, it should be convex.
Another important aspect of the potting compound is the reduction of the internal reflection losses within the LED at the transition from LED semiconductor material / potting compound / air compared to a direct transition from LED semiconductor material / air. This is possible due to the fact that the refractive index of the casting compound (typically. N = 1, 3-2, 0) is close to that of the semiconductor material (typically 2 <n <4).
The aim should be if the circuit board is made of thermally highly conductive material and if the back of the cable
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terplatte is coupled to a heat sink. This is known per se from US 5936353 A. As a result, the density of the LED dies and the current through them can be chosen to be relatively high.
So that no short circuits can occur, it is expedient if the reflector consists of a highly reflective, metallic material which is insulated on the underside, or if the reflector consists of a plastic, the inside of which is mirrored.
The arrangement of the optical components can either take place in the immediate vicinity of the LED dice (individual optics), or as a common optic around several LEDs (overall optics). From the point of view of mapping effectiveness, both approaches are comparable. Even the shape is identical for the different sized optics. The prerequisite for this is that the geometric relationships between the expansion of the light source and the imaging optics are comparable. In both cases it should be noted that a suitably shaped casting compound must be applied directly above the LED.
A crucial difference, however, is the size. While the size of the individual optics is only slightly increased compared to the LED array without imaging optics, as a rule of thumb it must be taken into account for the overall optics that the minimum inner diameter of the overall optics is at least twice as large as that maximum distance of the LED dice on the board must be in order to minimize imaging losses.
In the case of particularly expedient designs, the LEDs are mounted face down and there is a die in each reflector, or else the LEDs are face up mounted and up to 4 dice are arranged in each reflector.
For easier assembly, it is advantageous if a reflector plate is provided which has a large number of parabolically shaped reflectors. This means that not every reflector needs to be positioned individually.
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If additional lenses are to be provided, it is expedient if Fresnel lenses or Gaussian lenses in the form of a lens plate are positioned centrally over each reflector and glued on the side. This means that the lenses can also be easily installed.
According to a particular embodiment of the invention, it is provided that the heat sink is thermally coupled on the one hand to transmit the heat to a housing or a light source holder thereon and is designed for the electrical contacting as a thread for screwing into a socket analogous to the incandescent lamp. The LED light source can thus be used directly as a replacement for an incandescent lamp. The cooling takes place via the thread.
Furthermore, it is possible for the LED light source to be designed as a traffic light module, the LED circuit board being thermally coupled to the traffic light housing and a lens plate being arranged in front of the LED light source. So here the traffic light housing takes over the cooling function.
The present invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows :
1 shows a section through the first embodiment of the present invention and FIG. 2 shows a section through a second embodiment of the present invention.
1, LED dice 1 are attached to a conductor track 5. Each LED die 1 is cast in a casting compound 2, which is strongly convex (e.g. hemispherical). A reflector 3 is arranged around each LED die 1 or each potting compound 2, which is seated directly on the base plate body 6 and is therefore precisely positioned. Below the conductor track 5, which consists of thermally highly conductive material, there is the main board body 6 and below it the cooling body 7.
The reflectors 3 can be attached either individually or in assembled matrices.
The following procedure is proposed for attaching the reflectors 3:
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After the LED dice 1 have been applied to the printed circuit board 5 by means of die and wire bonding or by means of flip-chip technology, a reflector 3 is placed over each die 1 with a mounting system. The underside of the reflector 3 must be non-conductive, since otherwise a short circuit between the conductor tracks over which the reflector is placed arises. The inside of the reflector should be highly reflective. For example, a plastic mirrored on the inside can be used. In a preferred variant, instead of many individual optics, an optical array consisting of individual elements, which is positioned exactly above the LED dice 1, is used.
The casting compound 2 should have the following properties: highly transparent, softening point> 100 C, and the lowest possible linear coefficient of thermal expansion. In order to achieve good decoupling of the light generated in the LED die, the casting compound must be dome-shaped.
Instead of individual reflectors, a reflector array can be used, which, for. B. consists of a thin plastic plate, in which defined shaped and mirrored on the inside parabolic or funnel-shaped openings are introduced. Such a mirror array must be specially matched to the respective LED array and is placed on it in one process step.
While it seems sensible for LED dices that are processed using flip-chip technology to assign a single lens to each LED array, this is disadvantageous for LEDs that are processed using die and wire bonding:
The reason for this lies in the bond wires, which have a typical length between 0, 5 and 2 mm and lead from the electrical contact on the LED die to a conductor track. When assembling a single optic, the diameter: LED radius + 2 x length of the bonding wire must be provided for the reflector. become. (The LED-Die should sit in the middle of the reflector if possible.)
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For this reason, the packing density is significantly loosened compared to the possible density, which is not desirable for many applications.
It therefore proves to be advantageous in the case of LED dice, processed by means of die and wire bonding, to use an optical system for a plurality of LED dices, since this enables a higher packing density to be achieved (see FIG. 2). A number of between 2 and 5 LED dice is preferably arranged within an optical system. This is also important for traffic light applications.
For the final determination of the light emission, a lens (e.g.
Fresnel lens) arranged.
The LED light source according to the invention has high light intensity, defined radiation characteristics and a low overall height
At least part of the housing in which the LED array is fastened is preferably used as the heat sink, which is to be used in the case of highly loaded LEDs. For this purpose, this is at least partially metallic. In this way, the housing of the reflector can also be used as a heat sink.
Certain colors (e.g. white) cannot be generated by a single LED due to the fact that LEDs generally only have a narrow-band emission spectrum.
Options for realizing white light are e.g. B. in US 5851905 A, in WO 00/02262 A and in US 5836676 A described.
The generation of white emissions is particularly important for lighting technology. In addition to the white emission color, the color rendering is also of great importance. Since no intrinsically white-emitting LEDs have so far been able to be produced, this color must be produced by a special arrangement or by a special structure, as described as follows:
1) Color conversion: by arranging at least one luminophore directly above the LED dice, which absorbs the emission of the dice and subsequently photoluminescent light in an
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whose emission color is emitted. With a view to optimum color rendering, it is preferred to use a plurality of luminophores which emit in a different visible spectral range from green to red.
According to the prior art, the luminophore is arranged in layers above the LED array or mixed into the lens. This approach has the disadvantage that the emission color is not constant over the radiation angle, since the path through the color conversion layer changes with the radiation angle. In order to obtain a relatively constant emission color, the path of the emitted light through the color conversion medium must therefore be kept constant. This can neither be achieved by a layered medium nor - as a rule - by the shape of the lens, but must be achieved by means of a spherical or elliptical shape can be realized.
2) The white emission can be generated by mixing the emission colors from suitable differently colored LEDs. This approach is particularly attractive for LEDs, processed in COBT (chip-on-board technology), since the local distances between the LED dice can be selected to be very small. With a view to good color rendering, the color mixture must be generated using red, green and blue emitting LEDDice (three-band white). These are arranged in a special ratio on a board, and the emission color to be generated is set by defined setting of the operating conditions for the respective die type.
Electrical wiring:
The LEDs of the same emission color of an array are electrically connected in a combined parallel and series connection and operated together with control electronics. In this way, the operating voltage of the LED array can be adapted to the available voltage. In such an arrangement, on the one hand, optimal power efficiencies can be achieved since only low voltages drop on the electronics. Furthermore, the heat
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minimized load on the arrangement. In order to be able to operate them independently of the temperature dependence of the operating voltage of the LEDs and thus to obtain brightnesses that are as constant as possible over the operating current, these are preferably operated with a current specification. Furthermore, they are provided with reverse polarity protection.
In order to ensure an optimal adaptation to the available operating voltage and thus to achieve optimal energy utilization, a clocked or linear current regulator is preferably provided for the operation of the LEDs.
It is expedient if the control electronics are arranged on a separate circuit board and are electrically connected to the LED circuit board.