CN102714204B - 照明装置 - Google Patents

照明装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102714204B
CN102714204B CN201180007462.0A CN201180007462A CN102714204B CN 102714204 B CN102714204 B CN 102714204B CN 201180007462 A CN201180007462 A CN 201180007462A CN 102714204 B CN102714204 B CN 102714204B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
emitting diode
backlight unit
diode chip
lighting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180007462.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102714204A (zh
Inventor
M.萨巴蒂尔
N.冯马尔姆
L.赫佩尔
S.伊莱克
B.巴赫曼
P.罗德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of CN102714204A publication Critical patent/CN102714204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102714204B publication Critical patent/CN102714204B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/237—Details of housings or cases, i.e. the parts between the light-generating element and the bases; Arrangement of components within housings or cases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)

Abstract

本发明说明一种照明装置。按照至少一个方面，照明装置具有正面载体（1）、背面载体（2）、多个发光二极管芯片（3），所述发光二极管芯片在照明装置运行中发射光并且发出损耗热。背面载体（2）至少局部地被正面载体（1）覆盖。发光二极管芯片（3）被设置在背面载体（2）和正面载体（1）之间，并且由所述背面载体（2）和正面载体（1）机械地锁定。它们借助背面和/或正面载体（1，2）电接触。正面载体（1）导热地与发光二极管芯片（3）耦合并且具有背离发光二极管芯片（3）的光输出耦合面（101），所述光输出耦合面被构造用于向周围环境发出由发光二极管芯片（3）产生的损耗热的一部分。

Description

照明装置
技术领域
本公开涉及一种照明装置。
背景技术
该专利申请要求德国专利申请102010006135.2和102010018260.5的优先权，其公开内容通过引用被结合于此。
由出版物US7，217，956B2已知一种照明装置。
发明内容
本公开的任务是说明一种照明装置，其在令人满意地均匀的亮度分布情况下没有用于散热的耗费的措施也行。
该任务通过按照专利权利要求1的照明装置解决。照明装置的有利的扩展方案和改进方案在从属权利要求中说明。专利权利要求的公开内容在此通过引用明确地被连同地结合在说明书中。
说明了一种照明装置。照明装置例如是面光源。照明装置可以被构造用于普通照明。代替地，该照明装置例如可以是尤其是无框架的背光装置，例如用于LCD（LiquidCrystalDisplay,液晶显示器）。
该照明装置具有多个发光二极管芯片。发光二极管芯片被构造用于发射光，尤其是紫外光、可见光和/或红外光，并且用于发射损耗热。在此，尤其是仅仅希望发射光。因此在照明装置运行中，发光二极管芯片尤其是发射光并且发出损耗热。发光二极管芯片在以阵列设计的情况下例如被设置在设想的六角形、矩形或正方形栅格的栅格点处。
发光二极管可以发射具有相同的主波长的所有光。代替地，照明装置可以具有多种类别的具有彼此不同的主波长的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片尤其以规则或不规则的样式以阵列设置。
发光二极管芯片优选具有无机半导体层序列，其被构造用于产生光。也可以设想，发光二极管芯片包含有机层序列用于产生辐射，从而它们是OLED。代替发光二极管芯片，原则上也可以使用激光二极管芯片。
按照至少一个方面，照明装置具有正面载体和背面载体。背面载体在照明装置的正面的俯视图中至少局部地被正面载体覆盖。在一个改进方案中，正面载体和/或背面载体分别是尤其基本上平面平行的板或膜，其例如可以配备有用于影响光输出耦合和/或电连接层（例如印制导线）的结构化。正面和背面载体在一个改进方案中被实施为柔韧的。照明装置尤其是在该情况下是柔韧的。
发光二极管芯片被设置在背面载体和正面载体之间，并且由所述背面载体和正面载体尤其是机械地锁定。通过这种方式，正面载体和优选还有背面载体尤其是导热地耦合到发光二极管芯片上。发光二极管芯片例如被焊接或粘接在背面载体上。在此，发光二极管芯片优选不嵌入单个器件壳体中，而是作为无壳体的芯片被安装在背面载体处。
利用正面载体例如可以构造发光二极管芯片的基于摩擦的锁定（Arretierung）。在一个扩展方案中，在正面载体和背面载体之间局部地设置增附材料，借助该增附材料在载体之间实现张应力。增附材料例如包含粘合剂，该粘合剂被构造用于在硬化时收缩并且由此引起张应力。发光二极管芯片例如借助张应力被夹紧在正面和背面载体之间，使得尤其是正面载体被压向发光二极管芯片。
优选地，发光二极管芯片借助背面和/或正面载体电接触。例如所述发光二极管芯片被焊接至背面载体的电印制导线上或者借助导电粘接剂被粘接。代替或者附加于在背面与背面载体的印制导线接触，发光二极管芯片可以分别具有正面接触层，该正面接触层与正面载体的电连接层导电连接。例如，正面接触层和电连接层直接相互邻接，尤其是无设置在其间的焊接或粘合剂层。这些正面接触层尤其是可透光地并且优选整面地被施加在相应的发光二极管芯片的产生光的半导体层序列上。电连接层优选至少在其与发光二极管芯片重叠的部位处是可透光的。在一种扩展方案中，接触层和/或正面载体的电连接层的可透光的部位具有透明的导电氧化物，如ITO（indiumtinoxide,铟锡氧化物）和/或ZnO，尤其是用Al和/或Ga掺杂的ZnO。
在一个改进方案中，背面载体具有至少一个印制导线，其被设置用于在正面电接触发光二极管芯片的至少之一。此外，在该改进方案中，至少一个电桥接元件（例如金属块或硅块）被设置在正面载体和背面载体之间，其中金属块或硅块优选地被掺杂为，使得其是导电的。该电桥接元件在背面载体的印制导线和正面载体的电连接层之间建立电接触。发光二极管芯片和该至少一个电桥接元件优选大致具有相同的高度。通过这种方式，该桥接元件以与发光二极管芯片同样的方式可以利用载体锁定。借助这样的电桥接元件可以特别简单地实现发光二极管芯片的串联电路、并联电路或者串联和并联电路的组合。
按照至少一个方面，该照明装置具有光输出耦合面。该光输出耦合面被构造用于从照明装置输出耦合在照明装置运行中发光二极管芯片产生的光。合乎目的的是，光输出耦合面被发光二极管芯片照明。尤其是，所述光输出耦合面在照明装置的正面的俯视图中覆盖发光二极管芯片。
优选地，正面载体具有光输出耦合面。合乎目的的是，正面载体在该情况下至少局部地是可透光的、也即是半透明的或透明的。背面载体同样可以至少局部地是可透光的。
按照至少一个方面，光输出耦合面被构造用于向环境发出由发光二极管芯片产生的损耗热的至少一部分。尤其是，光输出耦合面是照明装置的外面，优选是正面载体的背离发光二极管的外面。光输出耦合面优选邻接气体状的介质、尤其是空气。
按照至少一个方面，每个发光二极管芯片在照明装置运行中被设置用于以100mW或者更少的电额定功率控制。在一个扩展方案中，每个发光二极管芯片的电额定功率为5mW或更多，优选为20mW或者更多并且尤其为40mW或者更多。
优选地，发光二极管芯片具有1001m/W或者更多的光效率。具有这样的光效率的发光二极管芯片原则上是技术人员已知的并且因此在这里不进一步阐述。光效率的上限在物理上通过最大可能的效率来限制并且例如为3501m/W。
按照至少一个方面，发光二极管芯片的横向尺寸具有为300μm或者更少、优选为100μm或更少的值。例如为如下发光二极管芯片：所述发光二极管芯片在正面的俯视图中具有边长为300μm或更少、优选为200μm或更少、例如为100μm或更少的矩形或正方形轮廓。在一个改进方案中，横向尺寸具有为20μm或更多、尤其是50μm或更多的值。以这样的横向尺寸，发光二极管芯片可特别成本低地制造100mW或更少的功率。
发光二极管芯片的横向尺寸在此尤其是发光二极管芯片的边长。如果发光二极管芯片例如包含在芯片载体衬底上的产生光的外延半导体层序列，则在本上下文中尤其将产生光的外延半导体层序列的横向尺寸视为“发光二极管芯片的横向尺寸”。芯片载体衬底的横向尺寸（例如为了简化安装）可以明显大于产生光的外延半导体层序列的横向尺寸。
根据至少一个方面，在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离被选择得如此大，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片的情况下由发光二极管芯片构成的阵列关于其基面具有小于或等于450W/m2、在一种改进方案中小于或等于300W/m2的电功率消耗。
阵列的基面在此尤其是背面载体的由阵列、也即由阵列的发光二极管芯片连同在发光二极管芯片之间的间隙在光输出耦合面的俯视图中所覆盖的区域的面积。阵列的基面的面积尤其相应于光输出耦合面的面积。
优选地，在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离被选择得如此小，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片的情况下由发光二极管芯片构成的阵列在光输出耦合面的俯视图中发射平均发光密度为大于或等于2000Cd/m2、在一种改进方案中大于或等于3000Cd/m2的光。
平均发光密度尤其是由发二极管阵列在光输出耦合面的俯视图中、也即尤其是在2π的空间角中发射的光在阵列的基面上取平均的发光密度。
尤其是，由光强度I在空间角Ω上的积分得到光流φ。由此，在例如在Ω=2π的空间角中均质辐射的情况下得到：在阵列的面A的情况下平均发光密度L具有L＝I/A=φ/(2πA)的值。如果阵列的发光二极管芯片例如具有朗伯（lambert）辐射特性，则平均发光密度由于光强度I的余弦形角度相关性而在Ω＝2π的空间角中辐射的情况下具有L＝φ/(πA)的值。光流φ和面积A的商在此尤其等于发光二极管芯片的光效率和发光二极管芯片的与面A有关的功率消耗之积。
代替地或附加地，按照至少一个方面，在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离被选择为如此小，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片的情况下由发光二极管芯片构成的阵列关于其基面具有大于或等于120W/m2、在一种改进方案中大于或等于200W/m2的电功率消耗。
在发光二极管芯片之间的距离例如具有小于或等于10mm、尤其是小于或等于5mm的值，和/或具有大于或等于0.5mm、尤其是大于或等于1mm的值。在一个扩展方案中，所述距离具有在0.5mm和5mm之间、优选在1mm和4mm之间的值，其中界限分别是闭合的。
在以这样的横向距离使用具有这样小的电额定功率的发光二极管芯片的情况下，可以有利地借助背面载体和/或正面载体实现特别好的热扩散。通过这种方式，不同于在以相应较大的距离使用具有每发光二极管芯片较高的功率的发光二极管芯片的情况，热负荷在横向上特别均匀地分布并且发光二极管芯片的过度发热的危险特别小。
尤其是，通过这种方式可以借助自然对流经由光输出耦合面对照明装置散热而无需附加的冷却体。在自然对流的情况下，由光输出耦合面例如向空气发出在5W/(m2K)和10W/(m2K)之间、例如大约7W/(m2K)的热功率，其中光输出耦合面与该空气邻接。在空气中的粒子转移在自然对流的情况下尤其基于由在光输出耦合面的温度和环境的温度之间的差别引起的温度梯度进行。
尤其是，在借助自然对流而无附加的冷却体地被散热的照明装置情况下在以450W/m2或更少的面功率运行中相对于环境温度将光输出耦合面的温度提高了65K或更少、优选60K或更少。通过这种方式，可以实现在无附加的冷却体的情况下使发光二极管芯片的温度提高限制于70K或更少并且尤其限制于最高80℃。这样，有利地，由于温度引起的效率下降的发光二极管芯片的效率不令人满意以及温度引起的发光二极管寿命缩短的危险较小。
按照至少一个方面，在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离分别小于或等于在光输出耦合面和发光二极管芯片之间距离的2.5倍、优选小于或等于1.5倍。通过这种方式，可以有利地实现光输出耦合面的特别均匀的发光密度分布。
彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离或发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离例如在柔韧或弯曲的照明装置的情况下尤其是照明装置的伸展状态中的相应距离。如果光输出耦合面具有结构化，则尤其是在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的在每个发光二极管芯片的面上以及在所有发光二极管芯片上取平均的距离被视为在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离。
按照至少一个方面，发光二极管芯片的横向尺寸和/或电额定功率、在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离和在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离被这样相互匹配，使得在照明装置运行中，由发光二极管芯片产生的损耗热将光输出耦合面的温度相对于环境温度提高7K或更多。光输出耦合面的温度相对于环境温度例如被提高在7K和65K之间、尤其是在7K和60K之间，优选在10K和50K之间，其中界限分别是闭合的。在光输出耦合面的温度提高7K或更多的情况下，照明装置可以借助尤其是基于引起的温度梯度大小的自然对流经由光输出耦合面而特别有效地散热。
按照至少一个方面，发光二极管芯片的横向尺寸和/或电额定功率、在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离和在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离附加地或代替地这样相互匹配，使得在照明装置运行中，由发光二极管芯片产生的损耗热将发光二极管芯片的温度相对于环境温度提高70K或更少、优选60K或更少。尤其是所述匹配在此这样进行，使得损耗热将发光二极管芯片的温度在环境温度为25℃或更少、例如在环境温度在15℃和25℃之间（其中界限是闭合的）的情况下提高到最高80℃、优选到最高60℃。
发光二极管芯片的温度或光输出耦合面的温度尤其表示在照明装置持续运行中在以其电额定功率控制发光二极管芯片的情况下的温度。优选地，相应的温度在相应的发光二极管芯片的正面表面上或者在光输出耦合面上被取平均。尤其是在没有由发光二极管引入的损耗热的情况下，也即在照明装置的关断状态中或在离照明装置的大距离下将邻接光输出耦合面的介质的温度理解为环境温度。环境温度例如是室温。
按照至少一个方面，照明装置附加地被构造用于借助向背面载体的背面的、也即背离发光二极管芯片的外面放热来散热。背面载体的背面的外面尤其类似于正面载体的光输出耦合面是照明装置的例如邻接气体状介质（如空气）的外面。
在光输出耦合面和发光二极管芯片之间的距离在一种扩展方案中小于或等于5mm、优选小于或等于4mm。通过这种方式，可以实现特别小的照明装置结构高度，其中由于发光二极管芯片的小尺寸和距离同时可实现由照明装置辐射的光在光输出耦合面上的令人满意地均匀的发光密度分布。
优选地，照明装置不具有金属冷却体、尤其是带有冷却肋的金属冷却体。正面或背面载体的区域例如由玻璃材料和/或塑料材料构成，其中正面或背面载体包括被设置用于放热的背面外面或光输出耦合面。通过这种方式，可以有利地实现具有特别小的结构高度的照明装置。在一个扩展方案中，照明装置例如具有小于或等于10mm、尤其是小于或等于5mm的结构高度。此外，照明装置可以特别成本低地制造并且可以被实施为柔韧的。
按照至少一个方面，发光二极管芯片具有15μm或更少、优选10μm或更少、例如5μm或更少的高度，也即从正面向背面方向上的伸展。该高度尤其是2μm或更大，例如3μm或更大。
在一种改进方案中，发光二极管芯片是无衬底的发光二极管芯片。“无衬底的发光二极管芯片”尤其是具有发射光的外延半导体层序列的发光二极管芯片，该半导体层序列从其生长衬底被揭下。无衬底的发光二极管芯片的外延半导体层序列优选也不被固定在与生长衬底（以及与照明装置的正面和背面载体）不同的芯片载体衬底处。无衬底的发光二极管芯片例如由外延半导体层序列组成，其中外延半导体层序列在正面和/或背面配备有用于n侧接触的接触层和/或用于p侧接触的接触层。这些接触层例如包含金属如Ag和/或Au、和/或透明导电氧化物（TCO，transparentconductiveoxide）如ITO和/或ZnO。
损耗热尤其至背面载体的导出在具有这样小高度的发光二极管芯片、例如无衬底的发光二极管芯片的情况下是特别高效的，使得由发光二极管芯片在运行中产生的损耗热有利地特别少地提高其温度。
按照至少一个方面，在发光二极管芯片和正面载体之间设置折射率匹配材料、例如硅酮基流体。例如，折射率匹配材料的折射率与相应的发光二极管芯片材料的折射率偏差1或更少，所述发光二极管芯片材料邻接该折射率匹配材料，并且折射率匹配材料的折射率与正面载体材料的折射率偏差1或更少，所述正面载体材料邻接该折射率匹配材料。折射率匹配材料的折射率优选处于其在正面邻接的材料的折射率和其在背面邻接的材料的折射率之间。
在一个改进方案中，每个发光二极管芯片的向着正面载体的主面具有槽状凹处，其用折射率匹配材料填充。例如发光二极管芯片的正面接触层被构造用于将槽状凹处构成为框架。接触层在该情况下在该正面的俯视图中尤其是覆盖发光二极管芯片的半导体层序列的环绕的边缘区域并且使得半导体层序列的被边缘区域围绕的中间区域空出。折射率匹配材料尤其是设置在中间区域中。如果发光二极管芯片的半导体层序列在正面被构建用于改善光输出耦合，则这种扩展方案例如可以是有利的。
按照至少一个方面，正面载体包围多个彼此隔开的空腔，其中每个空腔与发光二极管芯片之一重叠。尤其是，每个空腔用包含发光材料的发光转换元件部分或者完全地填充。这些空腔优选完全地由正面载体的尤其是可透光的基体包围。在此，该基体可以多部分地构建。例如该基体具有带有凹处的第一部分段，这些凹处被第二部分段覆盖用于形成空腔。
在一个优选的扩展方案中，每个空腔在照明装置的正面的俯视图中完全地覆盖恰好一个发光二极管芯片并且与其余的发光二极管芯片横向相间隔。空腔的横向尺寸优选小于或等于发光二极管芯片的用来覆盖相应空腔的相应横向尺寸的3倍、尤其是小于或等于双倍。通过这种方式，能够实现以下照明装置，该照明装置在关断状态下不以发光材料的颜色显现，这由观察者可能感觉为是干扰的。
在一个改进方案中，每个空腔的向着相应的发光二极管芯片的第一部分区域包含发光转换元件，并且空腔的背离相应的发光二极管芯片的第二部分区域用材料、尤其是气体例如空气填充，该材料具有比正面载体的在向光输出耦合面的方向上限制空腔的材料小的折射率。该第二部分区域在一个扩展方案中具有弯曲的表面。借助第二部分区域，在正面载体中可以实现特别好的光混合，使得尤其是在照明装置的小结构高度情况下可以实现光输出耦合面的发光密度分布的特别好的均匀性。
按照至少一个方法，正面载体包含光散射和/或漫射反射层。为了光散射和/或为了漫射反射，光散射和/或漫射反射层尤其包含散射颗粒，它们优选被嵌入在基质材料、例如硅酮基基质材料（Silikon-basiertenMatrixmaterial）中。在一个扩展方案中，光散射和/或漫射反射层在侧面包围发光转换元件。尤其是，正面载体的空腔的侧壁由光散射和/或漫射反射层构成。
按照至少一个方面，说明具有正面载体、背面载体和多个发光二极管芯片的照明装置，所述多个发光二极管芯片在照明装置运行中发射光并且发出损耗热，其中背面载体至少局部地被正面载体覆盖，并且发光二极管芯片如此被设置在背面载体和正面载体之间，使得它们构成阵列。发光二极管借助背面和/或正面载体电接触并且由背面载体和正面载体机械地锁定。正面载体导热地被耦合至发光二极管芯片并且具有背离发光二极管芯片的光输出耦合面，所述光输出耦合面被构造用于将由发光二极管芯片发出的损耗热的一部分向环境发出。每个发光二极管芯片被设置用于在照明装置（Beleuchtungsrichtung）运行中以100mW或更少的电额定功率控制并且具有1001m/W或更多的光效率。在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离被选择为如此大，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片时由发光二极管芯片构成的阵列关于其基面具有小于或等于450W/m2的电功率消耗。在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离被选择为如此小，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片时由发光二极管芯片构成的阵列在光输出耦合面的俯视图中发射具有大于或等于2000Cd/m2的平均发光密度的光。此外，这些距离小于或等于在光输出耦合面和发光二极管芯片之间的距离的2.5倍。
在发光二极管芯片之间的距离在一个扩展方案中具有小于或等于10mm、例如小于或等于5mm的值，例如其具有在0.5mm和5mm之间、优选在1mm和4mm之间的值，其中界限分别是闭合的。在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离例如具有在3mm和5mm之间的值，其中界限是闭合的，例如其具有为4mm的值。在一个改进方案中，每个发光二极管芯片的电额定功率具有大于或等于2mW的值、尤其是在20mW和60mW之间的值，其中界限是闭合的。
通过这种方式，可以有利地实现具有小结构高度的照明装置，其可以在无金属冷却体的情况下借助自然对流来散热。按照至少一个方面，说明具有正面载体、背面载体和多个被构造用于发射光和损耗热的发光二极管芯片的照明装置，其中背面载体至少局部地被正面载体覆盖，发光二极管芯片被设置在背面载体和正面载体之间并且由其机械地锁定并且借助背面和/或正面载体电接触，正面载体具有背离发光二极管芯片的光输出耦合面，该光输出耦合面被构造用于向环境发出由发光二极管芯片产生的损耗热的一部分，并且发光二极管芯片的横向尺寸、在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离和在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离这样被相互匹配，使得在照明装置运行中，由发光二极管芯片产生的损耗热将发光二极管芯片的温度相对于环境温度提高70K或更少并且将光输出耦合面的温度相对于环境温度提高7K或更多。
通过这种方式，同样可以有利地实现具有小结构高度的照明装置，其可以在无金属冷却体的情况下借助自然对流来散热。
按照至少一个方面，发光二极管芯片的横向尺寸、在彼此相邻的发光二极管芯片之间的距离和在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离这样被相互匹配，使得在照明装置运行中，由发光二极管芯片产生的损耗热将发光二极管芯片的温度相对于环境温度提高70K或更少并且将光输出耦合面的温度相对于环境温度提高7K或更多，其方式是，发光二极管芯片的横向尺寸被选择为小于或等于300μm、尤其是小于或等于100μm，在发光二极管芯片之间的距离被选择为小于或等于10mm、尤其是小于或等于5mm、例如在0.5mm和5mm之间、优选在1mm和4mm之间，并且在发光二极管芯片和光输出耦合面之间的距离被选择为在3mm和5mm之间，例如等于4mm。在一个改进方案中，每个发光二极管芯片的电额定功率具有在2mW和100mW之间、尤其是在20mW和60mW之间的值，其中界限分别是闭合的。
附图说明
照明装置的另外的优点和有利的扩展方案和改进方案由下面结合图描述的示例性的实施例得到。
图1示出按照第一示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图2示出图1的实施例的照明装置的发光二极管芯片的示意性横截面，
图3示出按照第二示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图4示出按照第三示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图5示出按照第四示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图6示出按照第五示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图7示出按照第六示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图8示出按照第七示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面，
图9示出与第二实施例情况下的照明装置的边长有关的光输出耦合面的温度提高的图解。
具体实施方式
在实施例和图中，相同的或者作用相同的构件配备有相同的附图标记。这些图和图中所示的元件彼此的大小比例不应被看作按正确比例的，除非明确说明单位。相反，为了改善可示性和/或可理解性，各个元件可以过度大和/或粗地被示出。
图1示出按照第一示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。按照第一实施例的照明装置具有正面载体1和背面载体2。背面载体2当前在照明装置的正面的俯视图中完全被正面载体1覆盖。尤其是，这两个载体1，2横向地相互平齐并且例如具有带有30cm边长的正方形基面。
发光二极管芯片3被容纳在正面载体1的凹处中，这些发光二极管芯片被设置用于发射光并且在运行中除了光还发出损耗热。发光二极管芯片3被如此设置在正面载体1和背面载体2之间，使得所述发光二极管芯片构成阵列。它们例如被设置在所设想的规则的并且尤其是矩形或正方形的栅格的栅格点处。
图2示出了图1的实施例的照明装置的发光二极管芯片的示意性横截面。
发光二极管芯片3当前是无衬底的发光二极管芯片，它们分别由外延半导体层序列31、32、33和两个接触层34、35组成。发光二极管芯片的高度HC尤其具有在3μm和15μm之间、优选在3μm和10μm之间、例如在5μm和10μm之间的值，其中界限分别是闭合的。例如发光二极管芯片3被设置在照明装置运行中用于以额定功率控制，所述额定功率具有在0.5mW和10mW之间的值，其中界限是闭合的，例如用于以大约2mW的额定功率控制。发光二极管芯片3的光效率当前为1151m/W。当前在俯视图中为正方形的发光二极管芯片3的横向尺寸LC当前为大约200μm。
外延半导体层序列具有第一导电类型的层和第二导电类型的层（例如p型层31和n型层33），有源的、被构造用于产生光的有源层32被设置在其之间。也可以设想：发光二极管芯片3的n侧和p侧以相反的顺序被设置。有源层尤其包含pn结、双异质结构、单量子阱结构或者多量子阱结构用于产生光。半导体层序列31、32、33例如基于III/V复合半导体材料如AlInGaN或INGaAlP。
在n型层33的正面的、背离有源层32的表面上施加第一接触层34，其中所述表面当前为了改善光输出耦合而被粗糙化。第一接触层34当前由ITO和/或ZnO组成，尤其是以Al和/或Ga掺杂的ZnO，也即ZnO：（Al，Ga）。发光二极管芯片3的正面表面优选没有金属层，例如接合焊盘。通过这种方式，可以将由有源层32在正面方向上发射的光的特别大的分量通过发光二极管芯片的正面表面辐射。接合焊盘通常具有至少80μm×80μm的尺寸，以便保证接合线的可靠的固定，并且因此在具有如在本实施例中的尺寸的发光二极管芯片3的情况下会覆盖发光二极管芯片的正面表面的大部分。
在p型层31的背面的、背离有源层32的表面上施加第二接触层35，其中第二接触层例如由至少一种金属如Ag和/或Au组成。
正面载体1具有光输出耦合面101，通过该光输出耦合面在照明装置运行中由发光二极管芯片3发射的光被输出耦合。合乎目的地，正面载体1由可透光的材料如玻璃或塑料、例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）组成。
背面载体2当前是反射的并且是导电的。该背面载体至少在其正面处例如包括金属。代替地，背面载体2也可以至少局部地被构造为可透光的。通过这种方式例如可实现可透光的、也即半透明或透明的照明装置。
正面载体1在每个凹处的正面底面处具有可透光的电连接层10，其例如具有透明的导电氧化物如ITO或ZnO：（Al，Ga）和/或导电聚合物如PEDOT：PSS或者由这些材料的至少之一组成。当前，电连接层10局部地直接邻接于在相应的凹处中容纳的半导体芯片3。尤其是电连接层10和第一接触层34局部地相互接触。
在按照本实施例的照明装置情况下，在其它部位处，电连接层10和第一接触层34相互相间隔。通过这种方式构成的间隙例如用折射率匹配材料、例如所谓的硅酮基“折射率匹配凝胶（Index-MatchingGel）”完全填充。尤其是，该第一接触层34在n型层33的边缘区域上构成框架，其使得n型层33的中间区域空出。该中间区域被折射率匹配凝胶覆盖。
正面载体1例如用由粘合剂4组成的层固定在背面载体上。发光二极管芯片3优选在照明装置的正面和与正面相对的背面的俯视图中不被粘合剂4覆盖。
例如借助粘合剂层4实现在正面载体1和背面载体2之间的张应力。借助该张应力可以将发光二极管芯片3压到正面载体1和背面载体2上。通过这种方式，尤其实现在正面载体1的电连接层10和发光二极管芯片3的第一接触层34之间的稳定的机械的和电的接触。
在背面载体2和第二接触层35之间的稳定的机械的和电的接触同样可以借助张应力实现。代替地或附加地，发光二极管芯片3可以用导电粘合剂或焊接金属被固定在背面载体2上并且与其电接触。
发光二极管芯片3的横向尺寸LC、相邻的发光二极管芯片3的距离dC、和在发光二极管芯片3和光输出耦合面101之间的距离dL被如此相互匹配，使得在照明装置运行中，由发光二极管芯片3在以额定功率控制情况下发出的损耗热借助自然对流被发给光输出耦合面101和背面载体201的背面的、与光输出耦合面101相对的外面201，其中由发光二极管芯片3产生的损耗热将发光二极管芯片3的温度相对环境温度提高60K或者更少并且将光输出耦合面101的温度相对环境温度提高7K或更多。光输出耦合面101和背面的外面201尤其是照明装置的外面，其例如邻接空气。借助自然对流向光输出耦合面101或背面的外面201发出的热功率例如每平方米和在环境温度和光输出耦合面101或背面的外面201的温度之间的每开尔文温度差为大约7W。环境温度在此为在照明装置投入运行之前或在照明装置的大的距离下空气的温度。
当前，在发光二极管芯片3和照明装置的光输出耦合面101之间的距离dL为4mm。照明装置的结构高度HB例如为4.5mm。
当前在彼此直接相邻的发光二极管芯片之间的距离dC为大约4mm，使得发光二极管3例如构成具有75×75个发光二极管和大约10W的总额定功率的阵列。光输出耦合面101相对于环境温度的温度提高在该情况下为大约10K。发光二极管芯片3的温度相对于环境温度例如被提高了小于20K。
在彼此直接相邻的发光二极管芯片3之间的距离dC在本实施例中例如以4mm大致与在照明装置的发光二极管芯片3和光输出耦合面101之间的距离dL完全一样大。由75×75个具有各2mW的额定功率的发光二极管3构成的阵列的电功率消耗关于其30cm×30cm的基面大约为125W/m2。
在按照本实施例的阵列中，平均发光密度L大约为L＝（φ/P*P/A）/π≈4500Cd/m2，所述阵列在P/A=125W/m2的功率消耗情况下以大约φ/P＝1151m/W的效率照明2π的空间角，其中发光二极管芯片3具有朗伯辐射特性。在具有匀质的辐射的发光二极管芯片情况下，平均发光密度具有大约2000Cd/m2的值。
图3示出了按照第二示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。
在该第二实施例中，正面载体1和背面载体与第一实施例不同地除了发光二极管芯片3之外没有整面地被粘接。代替之，相互地并且与发光二极管芯片3相间隔的粘合点4或粘合线4被设置在发光二极管芯片3之间。
在此，粘合点尤其是优选在所有横向方向上具有较小的伸展的粘合剂滴。也称为粘合剂履带的粘合线基本上沿着横向方向延伸并且在与其垂直的横向方向上具有小的伸展。
如在第一实施例中那样，使用粘合剂4，其在硬化时收缩，使得粘合点或线4的体积在制造照明装置期间在粘合剂硬化时减少，其中该制造尤其包括层压过程。通过这种方式，实现在正面载体1和背面载体2之间的张应力。
与第一实施例不同，发光二极管芯片3不被容纳在正面载体1的凹处中。相反正面和背面载体1，2分别是基本上平面平行的板。
正面载体1借助由粘合点或线4产生的张应力被压向发光二极管芯片3，使得构成发光二极管芯片3与正面载体1的基于摩擦的锁定。当前发光二极管芯片3与背面载体焊接或者借助导电粘合剂粘接。在发光二极管芯片3和背面载体2之间的焊接或粘合剂层在所述图中为简化图示而被去掉。
当前，正面载体具有基体11、12、13、向着发光二极管芯片3的电连接层10和输出耦合层14。该输出耦合层14包含光输出耦合面101并且在向着照明装置的正面方向上限制正面载体1（和从而尤其是照明装置）。电连接层在向发光二极管芯片3的方向上限制正面载体1。
电连接层10具有第一部分段10A，其类似于第一实施例的电连接层被构造为可透光的并且例如包含ITO、ZnO：（Al，Ga）或者PEDOT：PSS。第一部分段10A在照明装置的正面的俯视图中分别与发光二极管芯片3之一重叠。它们局部地邻接相应的发光二极管芯片3的第一接触层34，而在其它部位处，在第一接触层34和相应的第一部分段10A之间的间隙用折射率匹配材料、例如所谓的硅酮基“折射率匹配凝胶”完全填充，如关于第一实施例所描述的一样。
在本实施例中，正面载体1的电连接层10附加地包含至少一个第二部分段10B，所述至少一个第二部分段10B例如将至少两个第一部分段10A相互导电连接。第二部分段10B例如与相应的第一部分段10A的边缘区域重叠。所述至少一个第二部分段10B尤其是电流分布层。
该至少一个第二部分段10B可以代替地或附加地为导电反射层10B。其例如包括具有高反射性的金属，如Ag。在一个扩展方案中，所述一个或多个第二部分段10B在正面载体1的俯视图中覆盖光输出耦合面101的至少50%、优选至少70%、特别优选至少85%。
在一个扩展方案中，电连接层10被整面地施加在基体11、12、13上。在另一个扩展方案中，它们被结构化用于将发光二极管芯片3串联和/或并联地电接线。电连接层10例如具有在20μm和200μm之间、例如在50μm和150μm之间的高度，也即在从正面至背面方向上的伸展。所述电连接层10例如具有大约100μm的高度。也可以设想，电连接层10具有少于20μm的高度。当该照明装置被构造为柔韧的和/或可透光的时，这样的小厚度例如可以是有利的。
基体具有载体元件11、连接层12和光混合元件13或由其组成。正面载体1的基体11、12、13当前被构造为可透光的，尤其是基体由如下材料组成，这些材料对于由发光二极管芯片3发射的光是可透过的。正面载体1的载体元件11例如由塑料板或膜构成，其具有例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或者由其组成。在一个扩展方案中，连接层12包含粘合剂，该粘合剂包含硅酮材料，或者由其组成。光混合元件13例如包含玻璃，其在一个扩展方案中包含SiO2，和/或PMMA或者由这些材料中的至少一个组成。
载体元件11向着发光二极管芯片3。当前，该电连接层10直接被构造在载体元件11上。例如，载体元件11具有在50μm和500μm之间、优选在100μm和200μm之间的高度，其中界限分别是闭合的。
光混合元件13在背离发光二极管芯片3的侧借助连接层12被固定在载体元件上。光混合元件13尤其是被构造用于，将由发光二极管芯片在至光输出耦合面101方向上发射的光的部分例如借助全反射和/或散射转向。通过这种方式，在光输出耦合面101的部位处从照明装置（Beleuchtungsrichtung）输出耦合的光来自多个、例如三个或更多、尤其是五个或更多发光二极管3。这样，可以实现由光输出耦合面101辐射的光的特别均匀的发光密度分布。该光混合元件在一个扩展方案中，具有在2mm和6mm之间、优选在3mm和5mm之间的高度，其中界限分别是闭合的。当前它具有4mm的高度。
输出耦合层14例如可以由光混合元件13的正面的边缘区域构成。但是当前它作为单独的层被施加到光混合元件13上。输出耦合层14的正面的外面尤其是由光输出耦合面101构成。输出耦合层14合乎目的地被配备有结构单元，其被构造用于相对来自平面表面的输出耦合而改善光输出耦合。结构单元例如是光输出耦合面101的突起和/或凹处。这种结构化原则上是技术人员已知的。结构单元在一个扩展方案中，具有由发光二极管芯片3发射的光的一个或多个波长的数量级的尺寸，例如在50nm和5μm之间，尤其是在100nm和1μm之间，其中界限分别是闭合的。
背面载体2当前具有与发光二极管芯片3相邻的印制导线20和载体元件21。印制导线20可以被结构化用于串联和/或并联地对发光二极管芯片3接线。背面载体尤其是电路板、例如印刷电路板（PCB，printedcircuitboard）。背面载体例如具有在50μm和200μm之间的高度，其中界限是闭合的，当前其具有大约100μm的高度。印制导线例如具有在5μm和20μm、尤其是在10μm和15μm之间的高度，其中界限分别是闭合的。具有更小高度的印制导线也是可以设想的，并且当照明装置被构造为柔韧的和/或可透光的时，可以是有利的。
照明装置总共优选地具有在3mm和10mm之间、优选在4mm和6mm之间的结构高度HB，其中界限分别是闭合的。当前照明装置的结构高度HB具有大约4.5mm的值。
背面载体2的载体元件21当前如正面载体1的载体元件11那样具有如PET的塑料或由其组成。代替地，背面载体2的载体元件21例如可以具有例如由V2A类别的不锈钢制成的不锈钢膜或者由其组成。如果背面载体2的载体元件21是导电的，那么背面载体合乎目的地具有在载体元件21和印制导线20之间的绝缘层。在发光二极管芯片3并联的情况下，可以取消该绝缘层。另一绝缘层可以在背面被施加到导电的载体元件21上。
按照第二实施例的照明装置例如包含225个发光二极管芯片3，它们在正面的俯视图中被设置在所设想的正方形栅格的栅格点处。当前，所有的发光二极管芯片3被并行地通电。发光二极管芯片3与关于图2所描述的发光二极管芯片类似地构造。尤其是，它们例如具有边长LC为大约200μm并且高度HC在5μm和15μm之间的正方形基面，其中界限是闭合的。
发光二极管芯片的额定功率当前为大约45mW。照明装置因此被设置用于以10W的功率消耗运行。在照明装置运行中，例如由光输出耦合面101辐射10001m的光流。换言之，发光二极管芯片3当前具有1001m/W的光效率。
损耗热的一部分在照明装置的光输出耦合面101处被发出给环境，尤其是围绕照明装置的空气。由发光二极管芯片3在运行中发射的损耗热的另一部分由基本上平面的背面载体2的背面的外面201从照明装置导出。优选地，损耗热在光输出耦合面101和在背面的外面201处的导出包括借助自然对流的放热。
例如借助印制导线20或借助印制导线20和载体元件21实现热扩散。发光二极管芯片3的小的横向尺寸LC有助于：每发光二极管芯片3发出较小的损耗热并且由此可以实现由发光二极管芯片构成的热源的特别均匀的横向分布。通过这种方式，损耗热可以特别好地从各个发光二极管芯片3导出并且特别均匀地分布在光输出耦合面101和背面载体2的背面的外面201上。
图9示出了在第二实施例中照明装置的情况下光输出耦合面101与其边长L有关的以开尔文为单位的温度提高ΔT的图解。在示出了照明装置的片段的图3中，用箭头表示光输出耦合面101的边长L的方向。
在具有正方形轮廓的光输出耦合面101的情况下针对借助在光输出耦合面101和周围空气之间的界面处的自然对流对7W/(m2K)的热功率的发出，温度提高ΔT根据光输出耦合面101的边长L来计算。照明装置经由背面载体2的背面的外面201的散热在此可以被忽略。
在边长L为15cm，相应地相邻发光二极管芯片3的距离dC为10mm的情况下，光输出耦合面101相对于环境温度的温度提高ΔT具有为63.5K、也即少于65K并且多于7K的值。
在比15cm小的边长L的情况下，光输出耦合面101并且从而还有发光二极管芯片3相对于环境温度的温度提高ΔT更强，从而减少发光二极管芯片3的寿命和效率的危险被提高。在边长L更大的情况下，温度提高ΔT下降，例如在边长L为20cm的情况下下降到大约36K的值，在边长L为25cm的情况下下降到大约为23K的值，和在边长为30cm的情况下下降到大约16K的值。
在光输出耦合面的边长L为15cm的情况下，其中该边长L相应于发光二极管3的阵列的边长，在按照当前实施例的照明装置情况下每面的电功率消耗面面积平均地为445W/m2，因此其小于450/m2。平均发光密度在这种情况下在光输出耦合面的俯视图中、相应于2π的照明空间角、并且在1001m/W的效率情况下在发光二极管芯片3的朗伯辐射特性方面大约为14000Cd/m2，并且在发光二极管芯片3的均质辐射特性方面大约为7000Cd/m2。因此其大于2000Cd/m2。
在光输出耦合面101和发光二极管芯片3之间的距离dL在按照第二实施例的照明装置情况下例如为大约4.3mm。在正方形光输出耦合面101的边长L为15cm情况下相邻发光二极管芯片3的为10mm的距离dC因此小于距离dL的2.5倍。在光输出耦合面的边长L例如超过25cm并且相同数量的发光二极管芯片3的情况下，相应的距离dC升高超过距离dL的2.5倍。在比25cm大的边长L的情况下，可能存在由光输出耦合面101辐射的光的不足够的均匀性的危险。
图4示出了按照第三示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。
第三实施例的照明装置基本相应于第二实施例的照明装置。但是，附加地，其具有多个发光转换元件6。发光转换元件包含优选无机的发光材料，例如。发光材料被构造用于，将由发光二极管芯片3发射的光（一次光）（例如蓝色一次光）转换为另外波长（例如来自绿色、黄色或红色光谱范围中的波长）的二次光。在一种扩展方案中，发光转换元件6透射一次光的一部分，使得照明装置辐射由发光二极管芯片3的一次光和发光转换元件6的二次光组成的混合光。代替地，转换元件完全或几乎完全地吸收一次光，使得照明装置尤其辐射具有由发光材料发射的二次光的发射光谱的光。
各个发光转换元件被设置在正面载体1的相互横向相间隔的空腔15中。如果代替之使用本身包含发光转换元件的发光二极管芯片3，则由发光二极管芯片3所包括的发光转换元件在本照明装置情况下例如设置在电连接层10的背面。这种布置由于在正面和背面载体1，2之间特别类型的芯片安装和芯片接触而在按照本实施例的照明装置中不那么好地适用。
例如光混合元件13在其背面表面处具有凹处，所述凹处用包含发光材料的浇注材料完全填充，以便构成发光转换元件6。凹处的填充例如借助在制造正面载体1时的刮片（Rakel）过程来进行。
每个发光转换元件6被分配给发光二极管芯片3之一并且在照明装置的正面的俯视图中与相应的发光二极管芯片3重叠。尤其是其完全覆盖该发光二极管芯片，也即相应的发光转换元件6的横向尺寸Lp大于或等于发光二极管芯片3的横向尺寸LC。优选地，发光转换元件6的横向尺寸Lp是发光二极管芯片3的横向尺寸LC的两至三倍大。
图5示出了按照第四示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。
该实施例与第三实施例的不同之处首先在于，空腔15分别具有第一部分区域15A，该第一部分区域包含发光转换元件6，并且具有第二部分区域15B，其没有发光转换元件6并且至少在向光输出耦合面101的方向上跟随第一部分区域15A。
第一部分区域15A和发光转换元件6完全覆盖发光二极管芯片，也即第一部分区域15A和相应发光转换元件6的横向尺寸Lp大于或等于发光二极管芯片3的横向尺寸LC并且优选是发光二极管芯片3的横向尺寸LC的两至三倍大，其中界限是闭合的。
第二部分区域15B用气体、尤其是用空气填充。该气体具有比光混合元件13的材料低的折射率，光混合元件13在向光输出耦合面101的方向上限制空腔15（以及尤其是其第二部分区域15B）。
此外，与前述实施例不同，输出耦合层14由光混合元件13的正面的边缘区域构成。该输出耦合层具有结构单元，其数量级在发光二极管芯片3的横向尺寸LC的范围中。每个结构单元例如部分或完全地覆盖发光二极管芯片3。
当前结构单元是凹处，其被设置用于将由发光二极管芯片3发射的一次光的一部分和/或由发光转换元件6发射的二次光的一部分借助全发射来转向。这种凹处对于技术人员例如原则上由出版物US6，473，554B1是已知的，其公开内容尤其是在凹处的成型和布置方面通过引用以此被结合到本公开中。利用这样的结构单元可以有利地实现光混合元件13中的特别好的光混合和照明装置的特别小的结构高度HB。
图6示出了按照第五示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。
该实施例区别于第四实施例之处首先在于：输出耦合层14如在第二实施例中那样被构造。此外，空腔15的第一部分区域15A在侧面不被相应的第二部分区域15B包围。相反，第一部分区域15A并且从而发光转换元件6在横向方向上完全填满相应的空腔15。
最后，正面载体的电连接层10的第二部分段10B具有Al而不是Ag并且正面载体1包含光散射和漫射反射层16。通过这种方式，有利地放弃与电连接层10集成地构造的Ag反射层，在该反射层中可能存在由于氧化引起的损害的危险。
光散射和漫射反射层16被设置在载体元件11和光混合元件13之间。当前，正面载体1的空腔15在横向上由漫射反射层16限制。光散射和漫射反射层16例如具有TiO2颗粒，它们被嵌入在由硅酮材料制成的基质中。
图7示出了按照第六示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。
该实施例区别于第五实施例之处在于：在正面载体1和背面载体2之间设置桥接元件7。桥接元件7例如具有与发光二极管芯片3相同的高度HC并且以与所述发光二极管芯片相同的方式由载体1、2锁定或固定。在横向方向上，桥接元件7例如被设置在发光二极管芯片3之间。桥接元件7例如是金属块、掺杂的硅块或者金属涂层的塑料块。通过这种方式，发光二极管芯片3例如可以被自由接线。
背面载体2当前具有至少一个第一印制导线20A，其为了在正面接触发光二极管芯片借助桥接元件7与正面载体1的尤其是结构化的电连接层10导电连接。背面载体的至少一个第二电印制导线20B被设置用于在背面接触发光二极管芯片3。优选地，发光二极管芯片3被固定在所述一个/多个第二电印制导线20B上并且桥接元件7被固定在所述一个/多个第一电印制导线20A上。
图8示出了按照第七示例性实施例的照明装置的片段的示意性横截面。
在该实施例中，发光二极管芯片3不仅被构造用于从背面n侧接触也用于从背面p侧接触。第一和第二电接触层34、35或者其至少部分段例如在背面被施加到产生光的半导体层序列31、32、33上。合乎目的地，第一接触层34被引导穿过有源层32。这样的发光二极管芯片3对于技术人员例如原则上由出版物WO2008/131735A1已知，其公开内容就此而言通过引用以此被结合在本公开中。技术人员同样原则上已知并且因此在此不进一步阐述的所谓的“倒装芯片（FlipChip）”型发光二极管对于按照本实施例的照明装置是适用的。发光二极管芯片的电接触在该实施例中借助背面载体的一个或多个第一和第二印制导线20A、20B来进行，其中每个发光二极管芯片3例如与一个第一和一个第二印制导线20A、20B重叠。正面载体1在本实施例中尤其是不具有电连接层。
本发明不通过借助实施例的描述而被局限于此。相反，本发明包括每个新的特征和特征的每种组合，这尤其包含在专利权利要求中的特征的每种组合，即使该特征或该组合本身没有明确地在专利权利要求或实施例中予以说明。

Claims (18)

1.照明装置，具有正面载体（1）、背面载体（2）和多个发光二极管芯片（3），所述发光二极管芯片在照明装置运行中发射光并且发出损耗热，其中
－背面载体（2）至少局部地由正面载体（1）覆盖，
－发光二极管芯片（3）被设置在背面载体（2）和正面载体（1）之间，使得所述发光二极管芯片构成阵列，
－发光二极管芯片（3）借助背面和/或正面载体（1，2）电接触并且由背面载体（2）和正面载体（1）机械地锁定，
－正面载体（1）导热地耦合到发光二极管芯片（3）上并且具有背离发光二极管芯片（3）的光输出耦合面（101），所述光输出耦合面被构造用于向环境发出由发光二极管芯片（3）发出的损耗热的一部分，
－每个发光二极管芯片（3）被设置用于在照明装置运行中以100mW或者更少的电额定功率控制并且具有1001m/W或者更多的光效率，
－在彼此相邻的发光二极管芯片（3）之间的距离（dC）被选择得如此大，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片（3）的情况下由发光二极管芯片（3）构成的阵列关于其基面具有小于或等于450W/m2的电功率消耗，
－在彼此相邻的发光二极管芯片（3）之间的距离（dC）被选择得如此小，使得在照明装置运行中在以电额定功率控制发光二极管芯片（3）的情况下由发光二极管芯片（3）构成的阵列在光输出耦合面的俯视图中发射平均发光密度为大于或等于2000Cd/m2的光并且所述距离（dC）小于或等于在光输出耦合面（101）和发光二极管芯片（3）之间的距离（dL）的2.5倍，
－发光二极管芯片（3）分别具有向着正面载体（1）的可透光的接触层（34），
－正面载体（1）具有至少局部地可透光的电连接层（10），
－背面载体（2）具有至少一个印制导线（20A），其被设置用于在正面电接触发光二极管芯片（3）的至少之一，并且
－至少一个电桥接元件（7）被设置在正面载体（1）和背面载体（2）之间，其中该电桥接元件（7）在背面载体的印制导线（20A）和正面载体（1）的电连接层（10）之间建立电接触。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中在光输出耦合面（101）和发光二极管芯片（3）之间的距离（dL）小于或等于5mm。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中发光二极管芯片（3）具有为300μm或者更少的横向尺寸（LC）。
4.根据权利要求1所述的照明装置，所述照明装置被构造用于在无附加的冷却体的情况下借助在光输出耦合面（101）处和在背面载体（2）的背面的外面（201）处放热来散热。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中正面和背面载体（1，2）是柔韧的。
6.根据权利要求1所述的照明装置，所述照明装置的结构高度（HB）小于或等于10mm。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中在正面载体（1）和背面载体（2）之间局部地设置增附材料（4），借助该增附材料在载体（1，2）之间实现张应力。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在发光二极管芯片（3）和正面载体（1）之间设置折射率匹配材料（5）。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中正面载体（1）包围多个彼此隔开的空腔（15），其中每个空腔（15）与发光二极管芯片（3）之一重叠并且包含具有发光材料的发光转换元件（6）。
10.根据权利要求1至9之一所述的照明装置，其中正面载体（1）包围多个彼此隔开的空腔（15），其中
－每个空腔（15）与发光二极管芯片（3）之一重叠，
－每个空腔（15）的向着相应的发光二极管芯片（3）的第一部分区域（15A）包含具有发光材料的发光转换元件（6），并且
－每个空腔（15）的背离相应的发光二极管芯片（3）的第二部分区域（15B）用材料填充，该材料具有比正面载体（1）的在向光输出耦合面（101）的方向上限制空腔（15）的材料小的折射率。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其中空腔（15）用气体填充。
12.根据权利要求10所述的照明装置，其中具有小的折射率的材料在向光输出耦合面（101）的方向上限制空腔（15），并在该情形下具有弯曲的表面。
13.根据权利要求10所述的照明装置，其中每个空腔（15）具有横向尺寸（LP），其分别小于或等于发光二极管芯片（3）的相应横向尺寸（LC）的三倍，其中空腔（15）与所述发光二极管芯片（3）重叠。
14.根据权利要求1-9之一所述的照明装置，其中正面载体（1）包含借助散射颗粒漫射反射的层（16）。
15.根据权利要求1-9之一所述的照明装置，其中可透光的电连接层（10）直接邻接发光二极管芯片（3）的接触层（34）。
16.根据权利要求1-9之一所述的照明装置，其中发光二极管芯片（3）和电桥接元件（7）具有相同的高度（HC）。
17.根据权利要求1-9之一所述的照明装置，其中正面载体（1）包含可透光的基体（11、12、13），其中所述基体具有多个彼此隔开的空腔（15）并且其中所述空腔由正面载体完全包围。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其中每个空腔（15）与发光二极管芯片（3）之一重叠并且包含具有发光材料的发光转换元件（6）。
CN201180007462.0A 2010-01-29 2011-01-17 照明装置 Expired - Fee Related CN102714204B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010006135.2 2010-01-29
DE102010006135 2010-01-29
DE102010018260A DE102010018260A1 (de) 2010-01-29 2010-04-26 Beleuchtungsvorrichtung
DE102010018260.5 2010-04-26
PCT/EP2011/050541 WO2011092072A1 (de) 2010-01-29 2011-01-17 Beleuchtungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102714204A CN102714204A (zh) 2012-10-03
CN102714204B true CN102714204B (zh) 2015-11-25

Family

ID=44316189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180007462.0A Expired - Fee Related CN102714204B (zh) 2010-01-29 2011-01-17 照明装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9029878B2 (zh)
EP (1) EP2529399B1 (zh)
JP (1) JP5732075B2 (zh)
KR (1) KR101736408B1 (zh)
CN (1) CN102714204B (zh)
DE (1) DE102010018260A1 (zh)
WO (1) WO2011092072A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011016308A1 (de) 2011-04-07 2012-10-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Anzeigevorrichtung
DE102012209325B4 (de) * 2012-06-01 2021-09-30 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Modul
DE102012213343B4 (de) 2012-07-30 2023-08-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUTEILs MIT SAPHIR-FLIP-CHIP
DE202012102963U1 (de) 2012-08-07 2013-11-13 Rp-Technik E.K. Leuchtstofflampenartiges LED-Leuchtmittel
KR102009727B1 (ko) * 2012-11-26 2019-10-22 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치, 표시 장치의 제조 방법 및 표시 장치를 제조하기 위한 캐리어 기판
CN108140332A (zh) * 2015-06-19 2018-06-08 詹森药业有限公司 用于药物施用和混合的设备和方法及用于所述设备和方法的适当技术的训练
JP6591254B2 (ja) * 2015-10-16 2019-10-16 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置、及び、半導体発光装置の製造方法
KR20170139924A (ko) * 2016-06-10 2017-12-20 엘지전자 주식회사 투명 발광다이오드 필름
WO2018084446A1 (en) * 2016-11-01 2018-05-11 Lg Electronics Inc. Transparent light-emitting diode film
DE102016221923A1 (de) * 2016-11-09 2018-05-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
KR102383302B1 (ko) * 2017-11-08 2022-04-05 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치
DE102017130764B4 (de) * 2017-12-20 2024-01-04 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung mit Halbleiterchips auf einem Primärträger und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung
JP6963183B2 (ja) * 2018-06-22 2021-11-05 日亜化学工業株式会社 発光モジュールの製造方法
EP3591345B1 (de) * 2018-07-02 2020-11-11 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Verfahren zur herstellung einer lichtquelle für eine sensoreinheit einer positionsmesseinrichtung sowie eine positionsmesseinrichtung
EP3818298A4 (en) 2018-07-03 2022-03-23 Glowgadget, LLC FLEXIBLE LIGHTING PANEL AND LIGHTING BODY

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1716041A (zh) * 2004-06-29 2006-01-04 京瓷株式会社 液晶显示装置
CN1993638A (zh) * 2004-06-01 2007-07-04 3M创新有限公司 Led阵列系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469020A (en) * 1994-03-14 1995-11-21 Massachusetts Institute Of Technology Flexible large screen display having multiple light emitting elements sandwiched between crossed electrodes
DE19638667C2 (de) * 1996-09-20 2001-05-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mischfarbiges Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
US6473554B1 (en) 1996-12-12 2002-10-29 Teledyne Lighting And Display Products, Inc. Lighting apparatus having low profile
US6340824B1 (en) * 1997-09-01 2002-01-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device including a fluorescent material
WO2001004963A1 (en) * 1999-07-09 2001-01-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh & Co. Ohg Encapsulation of a device
KR20050072152A (ko) * 2002-12-02 2005-07-08 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 복수의 광원을 사용한 조사 시스템
US7052152B2 (en) * 2003-10-03 2006-05-30 Philips Lumileds Lighting Company, Llc LCD backlight using two-dimensional array LEDs
US7259030B2 (en) * 2004-03-29 2007-08-21 Articulated Technologies, Llc Roll-to-roll fabricated light sheet and encapsulated semiconductor circuit devices
US7217956B2 (en) 2004-03-29 2007-05-15 Articulated Technologies, Llc. Light active sheet material
US7476557B2 (en) * 2004-03-29 2009-01-13 Articulated Technologies, Llc Roll-to-roll fabricated light sheet and encapsulated semiconductor circuit devices
CA2560701C (en) * 2004-03-29 2016-10-18 Articulated Technologies, Llc Roll-to-roll fabricated light sheet and encapsulated semiconductor circuit devices
US7294961B2 (en) * 2004-03-29 2007-11-13 Articulated Technologies, Llc Photo-radiation source provided with emissive particles dispersed in a charge-transport matrix
US7858994B2 (en) * 2006-06-16 2010-12-28 Articulated Technologies, Llc Solid state light sheet and bare die semiconductor circuits with series connected bare die circuit elements
JP2007095674A (ja) 2005-08-30 2007-04-12 Showa Denko Kk 面光源装置および表示装置
DE102005046450A1 (de) * 2005-09-28 2007-04-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauteil
JP4629023B2 (ja) * 2005-11-30 2011-02-09 昭和電工株式会社 面光源装置および表示装置
JP4884956B2 (ja) * 2005-12-27 2012-02-29 昭和電工株式会社 導光部材および面光源装置ならびに表示装置
TWI350409B (en) * 2006-07-06 2011-10-11 Nat Univ Chung Hsing Flexible and could be rolling-up area lights module and the method of producing thereof
DE102007022947B4 (de) 2007-04-26 2022-05-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronischer Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines solchen
DE102007043401A1 (de) 2007-09-12 2009-03-19 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102008005935A1 (de) * 2007-11-29 2009-06-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiteranordnung sowie Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1993638A (zh) * 2004-06-01 2007-07-04 3M创新有限公司 Led阵列系统
CN1716041A (zh) * 2004-06-29 2006-01-04 京瓷株式会社 液晶显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2529399B1 (de) 2017-09-20
JP5732075B2 (ja) 2015-06-10
EP2529399A1 (de) 2012-12-05
CN102714204A (zh) 2012-10-03
KR101736408B1 (ko) 2017-05-16
DE102010018260A1 (de) 2011-08-04
WO2011092072A1 (de) 2011-08-04
US20130043496A1 (en) 2013-02-21
JP2013518374A (ja) 2013-05-20
US9029878B2 (en) 2015-05-12
KR20120139717A (ko) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102714204B (zh) 照明装置
US11791370B2 (en) Light-emitting device
JP6505286B2 (ja) 発光素子パッケージ
TWI758388B (zh) 發光裝置
CN105355624B (zh) 发光器件封装
US9086209B2 (en) Lighting device
CN102272951B (zh) 多芯片发光二极管模块
US9062846B2 (en) Linear light source apparatus
TWI591856B (zh) 包括光源的絕緣玻璃（ｉｇ）或真空絕緣玻璃（ｖｉｇ）單元及／或其製造方法
CN102176461B (zh) Led半导体及led半导体的应用
US20110101383A1 (en) Semiconductor Component and Method for Producing a Semiconductor Component
CN102959708A (zh) 具有易弯曲基板的电子装置
CN104241512A (zh) 发光装置
CN103972374B (zh) 多垂直led封装结构
CN105210201B (zh) 发光器件
TW201232812A (en) Light source with light scattering features, device including light source with light scattering features, and/or methods of making the same
TW201220549A (en) Light source, device including light source, and/or methods of making the same
Li et al. Light extraction improvement for LED COB devices by introducing a patterned leadframe substrate configuration
CN101375417B (zh) 半导体发光设备
KR101850434B1 (ko) 광원 모듈 및 이를 포함하는 조명시스템
CN109980075A (zh) 微型化发光装置
US20170068038A1 (en) Integrated back light unit
CN105870114B (zh) 柔性发光器件及其制备方法、发光装置
CN101114636B (zh) 混光式发光元件
KR20130013956A (ko) 발광 소자 패키지 및 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151125

Termination date: 20200117

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee