CN102308385A - 光电子发光模块 - Google Patents

Abstract

提出了一种光电子发光模块(10)，具有：连接支承体(2)；多个矩阵式设置的发光二极管(1)，其中发光二极管(1)施加在连接支承体(2)的上侧(2a)上，并且相邻的发光二极管(1)分别以相距彼此至少20mm和最高50mm的距离设置；以及至少一个恒流源(32)用于发光二极管(1)的至少之一的至少一个发光二极管芯片(1a)，其中所述至少一个恒流源(32)设置在连接支承体(2)的下侧(2b)上。

Description

光电子发光模块

提出了一种光电子发光模块。

一个要解决的任务是，提出一种光电子发光模块，其紧凑并且结构简单。

本专利申请要求德国专利申请10 2009 007 498.8的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，发光模块包括连接支承体。连接支承体例如是电路板。连接支承体可以以电绝缘材料所构成的基本体来形成。基本体于是在上侧和下侧上设置有连接部位和印制导线。基本体的下侧是基本体的与基本体的上侧对置的侧。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，发光模块包括多个矩阵式设置的发光二极管，其中发光二极管在连接支承体的上侧上施加在该上侧上并且相邻的发光二极管分别以相距彼此至少20mm和最高50mm的距离设置。在该上下文中，“矩阵式”意味着，多个发光二极管优选以行和列的形式或者在规则的格栅的格栅点上、例如矩形格栅的格栅点上施加在连接支承体的上侧上。例如，发光二极管以4×4或者8×8的发光二极管来设置。

在该上下文中，“距离”是在两个分别相邻的发光二极管的两个侧面之间的最小延伸。两个分别彼此邻接的发光二极管的两个侧面的距离于是至少为20mm并且最高50mm，优选至少30mm并且最高40mm。

优选的是，在矩阵设置的发光二极管之间形成间隙。换而言之，发光二极管于是彼此间隔地设置。在发光模块的俯视图中，间隙通过两个分别相邻的或者彼此邻接的发光二极管的侧面以及朝着发光二极管的表面(在该情况中为连接支承体的上侧)形成边界。

发光二极管可以是发射电磁辐射的在可见光谱范围中的辐射的发光二极管。

根据至少一个实施形式，光电子发光模块包括至少一个恒流源用于发光二极管的至少之一的至少一个发光二极管芯片，其中所述至少一个恒流源设置在连接支承体的下侧上。连接支承体的下侧是连接支承体的与连接支承体上侧对置的表面。“恒流源”是如下电流源：其例如可以提供至少40mA、优选至少100mA、特别优选至少250mA的电流。优选的是，每个发光二极管借助多个发光二极管芯片形成，它们发射不同颜色的光。例如，设置在连接支承体的下侧上的恒流源为发光模块的相同颜色的所有发光二极管芯片馈电。

有利的是，这保证了对发光二极管芯片的每个的馈电的单独的可调节性，使得例如每个发光二极管芯片可以以其最大亮度发光。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，该发光模块包括连接支承体以及多个矩阵式设置的发光二极管，其中发光二极管在连接支承体的上侧上施加到该连接支承体上并且相邻的发光二极管分别以相距彼此至少20mm并且最高50mm的距离设置。此外，光电子发光模块具有至少一个恒流源用于发光二极管的至少之一的至少一个发光二极管芯片，其中所述至少一个恒流源设置在连接支承体的下侧上。

这里所描述的光电子发光模块在此尤其是基于如下认识：目前缺少具有在显示装置和照明装置之间的光学特性的发光装置。也就是说，发光模块例如对于外部观察者来说既不引起像素式构建的显示器的印象，也不是“传统意义”上的照明装置，例如大灯形式的照明装置。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，每个发光模块具有至少一个发光二极管芯片分别用于颜色红、绿和蓝之一。优选的是，每个发光二极管具有三个发光二极管芯片，其中发光二极管芯片分别在电磁辐射的红色、绿色、蓝色之一的光谱范围中发射。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，设置有恒流源用于对一种颜色的所有发光二极管芯片馈电。例如，为了对发光二极管芯片充分馈电，每种颜色需要不同的馈电大小。借助通过共同的恒流源为一种颜色的所有发光二极管芯片馈电，于是能够实现一种颜色的所有发光二极管芯片的均匀馈电。因此可能的是，发光模块例如借助RGB发光二极管形成并且发光模块于是仅仅需要三个恒流源用于分别对颜色馈电。

根据至少一个实施形式，对于每种颜色恰好将一个恒流源设置在连接支承体的下侧上。优选的是，发光模块在RGB发光二极管的情况下于是包括三个恒流源用于对三种不同颜色的发光二极管芯片馈电。

根据至少一个实施形式，在连接支承体的下侧上设置有控制装置用于对发光模块寻址。为了控制发光二极管，控制装置例如将串行的输出信号输出给数据输出接口。该输出信号可以与输入信号相同。然而优选的是，输出信号是减去了控制信号的输入信号。如果输入信号例如具有512字节的长度，其中例如3字节是要被馈电的RGB发光二极管的控制信号(即每种颜色1个字节)，则输出信号减去了该控制信号并且相应地仅仅还具有509字节的长度。如果输入信号具有仅仅3字节的长度，则可能的是，并不输出输出信号。

输入信号包括的控制信号优选在信号序列的开始或者结尾处，通过该信号序列形成输入信号。由此，能够实现特别有效地缩短输入信号并且由此简单地生成输出信号。借助控制信号，可以将发光二极管或者发光二极管芯片明确地并且必要时彼此独立地激励和驱动。在此可能的是，控制装置仅仅激励单个的发光二极管(也称为单独激励)或者多个发光二极管的可预先给定的选择(组激励)。优选的是，控制装置此外能够实现在单独激励和组激励之间的切换。就此而言有利的是，除了例如发光图案或者发光图之外，也可以实现顺序的照明次序。

优选的是，控制装置此外能够实现多个发光模块的串联电路，其中控制装置将输出信号在可能的准备之后转发给下一个模块。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，发光二极管芯片可以通过控制装置单独地激励。有利的是，于是发光模块的每个发光二极管芯片可以单独地激励，并且与其他发光二极管独立地馈电。在此，在该情况中也可能的是，控制装置仅仅激励单个的发光二极管芯片(也称为单独激励)或者多个发光二极管的可预先给定的选择(组激励)。优选的是，控制装置此外能够实现在单独激励和组激励之间的切换。就此而言有利的是，除了例如色彩发光图案或者色彩发光图之外，也可以实现顺序的照明次序。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，在连接支承体的下侧上设置有控制装置用于执行针对每个发光二极管芯片的Gamma校正。控制装置为此设计为借助眼睛敏感性曲线来处理控制信号。例如，控制单元为此将包括8比特的控制信号转换为至少12比特，尤其是至少或者恰好14比特。由此，可以实现将发光二极管芯片的亮度曲线充分地匹配到人眼对于低亮度的比较高的灵敏度。此外有利地可能的是，用于Gamma校正的控制装置和用于寻址的控制装置集成到唯一的控制装置中，使得两个任务可以在一个控制装置中进行。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，在发光模块的下侧上设置有至少一个电压发生器，其将发光模块的输入电压转换为用于发光模块的至少一个部件的工作电压。例如，发光模块包括用于一种颜色的所有发光二极管芯片的电压发生器。如果发光模块包括RGB发光二极管，则发光模块可以具有至少三个电压发生器用于对所有三种颜色类型馈电。三个电压发生器的每个于是将输入电压转换为对于发光二极管芯片的相应颜色合适的工作电压。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，发光模块在连接支承体的下侧上具有独立的电流连接插座和数据连接插座。也就是说，发光模块的供电和发光模块的数据供给分离地馈入到发光模块中。例如，电流连接插座是24V端子，并且数据连接插座是数字复用端子(也称为DMX端子)，其具有512通道的数据容量，即512字节。此外，数据连接插座可以是其他适于控制发光二极管或者发光二极管芯片的带有串行数据传输的端子。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，连接支承体借助电绝缘的基本体形成，其在上侧和下侧上设置有印制导线和连接部位。这能够实现发光模块的部件的安装和固定，如恒流源、控制装置和电压发生器在连接支承体的下侧上的安装和固定那样。印制导线电接触安装和固定在连接部位上的部件。此外，同样在基本体的上侧上安装有连接部位和印制导线例如用于固定发光二极管。在此情况中，印制导线也能够实现发光二极管彼此间的电接触。基本体可以借助塑料材料或者借助陶瓷材料形成，或者由其构成。此外，基本体可以是FR4电路板，其在上侧和下侧上用印制导线和连接部位印刷。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，连接支承体具有至少一个从下侧至上侧的穿通接触部，借助其将连接支承体的下侧上的部件与上侧上的部件导电连接。借助所述至少一个穿通接触部，将固定在上侧上的部件与固定在连接支承体的下侧上的部件电接触。

根据光电子发光模块的至少一个实施形式，发光模块具有在连接支承体的下侧上的温度传感器。为了确定温度传感器的固定点，例如在连接支承体的下侧上在发光模块的工作中确定最热或者最暖的点(也称为热点)。在制造发光模块时于是在连接支承体的下侧的该点上固定温度传感器。温度传感器例如能够实现确定发光模块的工作温度和/或此外提供如下可能性：将关于发光模块的热生成的信息通过数据传输例如传送给发光模块的控制装置之一，该控制装置于是通过可能降低发光二极管的平均馈电大小、借助脉宽调制来控制发光模块的热生成。这能够实现发光模块的可靠运行，而并不损坏发光模块或者其他与发光模块邻接的部件。

下面将借助实施例和附图进一步阐述这里所描述的光电子发光模块。

图1在示意性截面图中示出了这里描述的光电子发光模块的一个实施例，

图2在示意性俯视图中示出了根据图1的光电子发光模块，

图3示意性示出了根据图1的光电子发光模块的单个发光二极管的寻址，

图4示意性示出了多个光电子发光模块的发光二极管的寻址。

在实施例和附图中，相同或者作用相同的组成部分分别设置有相同的参考标记。所示的元件不能视为合乎比例。更确切地说，为了更好的理解，单个元件可以被夸大地示出。

在图1中借助示意性截面图示出了这里描述的带有连接支承体2的光电子发光模块10，其中在连接支承体2的上侧1a上施加有发光二极管1。发光二极管1的每个借助三个发光二极管芯片14形成，它们分别发射红色、绿色或者蓝色之一并且由此构建RGB发光二极管。发光二极管1矩阵式地设置，使得在两个分别相邻的发光二极管1之间形成间隙11。两个分别相邻的发光二极管的距离D在此为30mm。在此，连接支承体2是电路板，其为了接触和固定单个的部件、即例如发光二极管1而在连接支承体2的上侧2a以及下侧2b上具有相应的连接部位101和印制导线102。连接支承体2借助电绝缘的基本体22形成。基本体22可以借助塑料材料或者也借助陶瓷材料形成。

此外，在每个发光二极管1的辐射出射面13上施加有光学元件12，例如会聚透镜形式的光学元件。

在连接支承体2的下侧2b上安装有控制装置31、311、恒流源32、电压发生器33、温度传感器34以及端子4。在端子4上固定有电流线路以及数据线路42或41。在此，端子4由数据连接插座44以及电流连接插座43构成。通过位于连接支承体2的下侧2b和上侧2a上的印制导线102，为所有施加到连接支承体2上的部件馈电。此外，将用于对发光二极管激励/寻址的数字数据借助通过数据线路41的数据馈入而馈入到控制装置31中。控制装置31能够实现对每个单个的发光二极管1或者对发光二极管1的组的有针对性的寻址。此外，控制装置311能够借助分别与发光二极管芯片14关联的数据信号的Gamma校正来实现将发光二极管1的亮度-馈电特征曲线与人眼的亮度灵敏度匹配。

例如，为此控制装置311将馈入到控制装置311中的512字节数据信号转换为更大信息的信号。如果例如为了控制一种颜色的发光二极管芯片有8比特的数字信息可用，则可能的是，控制装置311将该8比特信号转换为14比特信号。控制装置311于是将数字信息转发给控制装置31。为了通过控制装置31控制每个单个的颜色，于是多了6比特可用，这使得可能将发光二极管1的发光特性或者亮度特性更精确地与人眼的亮度感知匹配。在此，通过单个的控制装置31、311来进行发光二极管1的Gamma校正和寻址。

此外，发光模块10具有穿通接触部21，使得安装在连接支承体的上侧1a上的部件导电地与设置在连接支承体的下侧2b上的部件连接。

恒流源32为发光二极管1馈电，其中电压发生器33将馈入到其上的输入电压转换为用于驱动发光二极管1的工作电压。

此外，设置在工作中的光电子发光模块10的最热点(也称为热点)上的温度传感器34能够实现发光模块10的温度控制，使得避免了在发光模块10上的结构损伤。例如，为此温度传感器34将信号借助数据传输线路发送给控制装置31，该控制装置于是控制单个发光二极管1的馈电。在超过发光模块的最大允许的工作温度情况下，于是控制装置31例如可以借助脉宽调制将平均馈电大小向下调节，并且由此将发光二极管在其亮度上“调光”。

同样可能的是，从超过确定的工作温度开始，发光模块10或者单个的发光二极管1借助集成到控制装置31中的安全关断装置或者通过控制装置31本身来关断。

图2示出了根据图1的光电子发光模块10的示意性俯视图。可以看到的是矩阵式设置的发光二极管1，它们彼此之间分别具有距离D。连接支承体2具有方形的基本形状，其中相应的侧面长度L为23cm。在连接支承体2上矩阵式地设置有64个RGB发光二极管，使得沿着每个侧面分别设置有八个发光二极管。

图3示出了通过控制装置31对单个的发光二极管进行寻址的示意图。在此，将具有512字节的数字量的数据信号馈入到控制装置31中。为了分别对一种颜色寻址和激励，需要1个字节。因为发光二极管1是RGB发光二极管，所以为了分别控制一个发光二极管至少分别需要3个字节。控制装置31于是将用于控制和寻址发光模块10的发光二极管1所需的数据集合进行划分。对于控制发光模块10并不需要的数据集合的部分被从控制装置31导出。在此，于是从控制装置31导出的数据信号是数量(510-3n)的信号，其中n是位于发光模块上的发光二极管1的数目并且在该情况中为64。相应地，在该例子中，328字节可用于控制其他的328个发光二极管芯片。

图4示意性示出了多个光电子发光模块10的寻址，它们彼此串联。如在图3中已经示出的那样，对于控制发光模块10a不再需要的数据集合通过控制装置31a转发。对于控制发光模块10a的其余的不需要的数据集合于是在可能的通过控制装置31a准备数据集合之后由控制装置31a传输给控制装置31b。优选的是，数据至控制装置31a中的馈入以及随后要进行的数据至控制装置31b的传输借助数字复用端子和数字复用线缆进行。此外，数据的传输也可以通过另一适于控制发光二极管1的端子借助串行数据传输来进行。该控制信号又能够实现发光模块10b的所有其他发光二极管1的控制。如果在发光模块10b的所有发光二极管1的激励之后，还有数字信息剩余，则该信息也可以又从控制装置31b出发转发到例如另一控制装置中用于控制另外的发光模块。就此而言，通过该结构，借助输入的数字数据信号，发光模块10的串联电路是可能的。

本发明并未通过借助实施例的描述而受到限制。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，尤其是权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者该组合本身并未明确地在权利要求或者实施例中说明。

Claims (13)

1.一种光电子发光模块(10)，具有：

-连接支承体(2)，

-多个矩阵式设置的发光二极管(1)，其中所述发光二极管(1)在连接支承体(2)的上侧(2a)上施加到该连接支承体上，并且相邻的发光二极管(1)分别以相距彼此至少20mm和最高50mm的距离设置，以及

-至少一个恒流源(32)用于所述发光二极管(1)的至少之一的至少一个发光二极管芯片(14)，其中所述至少一个恒流源(32)设置在连接支承体(2)的下侧(2b)上。

2.根据权利要求1所述的光电子发光模块(10)，其中每个发光模块(1)具有至少一个发光二极管芯片(14)分别用于颜色红、绿和蓝之一。

3.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中设置有恒流源(32)用于对一种颜色的所有发光二极管芯片(14)馈电。

4.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中对于每种颜色恰好将一个恒流源(32)设置在连接支承体(2)的下侧(2b)上。

5.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中在连接支承体(2)的下侧(2b)上设置有控制装置(31)用于对发光模块(10)寻址。

6.根据权利要求5所述的光电子发光模块(10)，其中所述发光二极管芯片(14)能够通过控制装置(31)单独地激励。

7.根据权利要求5或6所述的光电子发光模块(10)，其中在连接支承体(2)的下侧(2b)上设置有控制装置(311)用于执行针对每个发光二极管芯片(14)的Gamma校正。

8.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中在发光模块(10)的下侧(2b)上设置有至少一个电压发生器(33)，所述电压发生器将发光模块的输入电压转换为用于发光模块(10)的至少一个部件的工作电压。

9.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其在连接支承体(2)的下侧(2b)上具有独立的电流和数据连接插座(44)和(43)。

10.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中连接支承体(2)借助电绝缘的基本体(22)形成，该基本体在上侧(2a)和下侧(2b)上设置有印制导线(102)和连接部位(101)。

11.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中连接支承体(2)具有至少一个从下侧(2a)至上侧(2b)的穿通接触部(21)，借助该穿通接触部将下侧(2b)上的部件与上侧(2a)上的部件导电连接。

12.根据上述权利要求之一所述的光电子发光模块(10)，其中发光模块(10)具有在连接支承体(2)的下侧(2b)上的温度传感器(34)。

13.根据上一权利要求所述的光电子发光模块(10)，其中在连接支承体(2)的下侧(2b)上，温度传感器(34)设置在光电子发光模块(10)的工作期间最热的点上。

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