CN110036693B - 混色led组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种混色LED组件，其具有载体和至少三个发光二极管，该发光二极管设置在载体上并配置成以相互不同的颜色发光，从而一起产生对应于加色混合的输出辐射，其中，每个发光二极管具有单独的发射特性。LED组件还具有用于每个发光二极管的相应的驱动器输入，用以向发光二极管供电，其中，发光二极管的发射特性取决于相应的电能供给，这样，通过改变驱动器输入的相应能量供给，能够设置输出辐射的颜色混合。LED组件更具有校准信息元件，其包括用于每个发光二极管的至少一个可读校准值，该可读校准值表示相应的发光二极管的各自发射特性。

Description

混色LED组件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种混色LED组件，其具有载体和设置在载体上的至少三个发光二极管（LED）。载体可以例如具有不导电的载体基底（例如包括陶瓷材料或合成树脂）和设置在基底上或其中的电线（例如由金属构成的导体迹线）。设置在载体上的发光二极管设计成以相互不同的颜色（即，在相互不同的光谱范围内）发光，并由此一起产生对应于加色混合的输出辐射。在这种LED组件中，至少三个发光二极管可以例如设计成发出红色、绿色和蓝色的光，从而产生至少基本上呈现为白光的输出辐射。

这种LED组件用于例如普通照明、车辆乘坐室照明或显示器的背光照明等领域。

背景技术

每个发光二极管由于制造的原因而具有单独的发射特性（例如，单独的波长特性和/或发光强度特性）。这意味着，安装在相同类型的不同LED组件中的相同颜色类型的多个发光二极管在相同的工作状态下（例如，相同的施加电压和相同的温度）不一定具有相同的发射特性。例如，相同颜色类型的发光二极管在其主波长或其光强度方面可以彼此不同。这会导致在相同的工作状态下，在相同类型的不同LED组件所产生的输出辐射之间可以存在视觉上可察觉的差异。而如果多个相同类型的LED组件彼此相邻设置，并且应该产生尽可能均匀的输出辐射，则这是特别不希望的。

的确，可以根据发光二极管的发射特性的不同参数（例如它们的主波长、光谱质心或发光强度）对发光二极管进行分类。因此，制造商可以针对这些不同参数测试发光二极管，其中相应的发光二极管与用于每个不同参数的多个预定类别中的一个相关联。这样，对于应该相对于彼此产生相同的输出辐射的多个LED组件的制造，可以选择与涉及LED的发射特性不同参数的相同类别有关的发光二极管，使得LED组件在输出辐射方面相重合。然而，这种选择过程要求的运算量高，因为必须考虑或保持可用的发射特性的参数和参数类别的大量可能组合，而这是不被期望的。

LED组件包括用于每个发光二极管的相应电驱动器输入，以彼此独立地向发光二极管供给电能。发光二极管的发射特性取决于相应的电能。因此，通过改变驱动器输入处相应的能量供给，可以设置输出辐射的颜色混合。例如，在使用LED组件作为照明装置时，可能期望设定可选择的色温。

LED组件的各个发光二极管的相应能量供给的这种可能性也可用于补偿相同颜色类型的多个发光二极管相对于彼此的各个发射特性之间的差异，使得彼此相邻设置的多个相同类型的LED组件可以通过对各个发光二极管的适应性控制而产生至少基本相同的输出辐射。为此目的，可以对各个LED组件执行校准测量，使得LED组件中使用的发光二极管相对于它们各自不同的发射特性进行测量，其中将单独的控制特性作为校准测量的结果存储在控制单元中，该控制单元连接到特定应用中的相应LED组件。在LED组件的工作中，控制单元根据所存储的控制特性，控制LED组件的各个发光二极管的能量供给。因此可以以这种方式实现多个LED组件在它们的输出辐射方面重合。然而，这种方法还意味着，尤其是为了以简单且故障安全的方式将相应的控制特性提供给相应的控制单元时，用户方面需要付出高代价，而这是不被期望的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种LED组件和一种制造LED组件的方法，其能够简化在各个LED的各自发射特性方面的考虑，以便用户能够控制相应的LED组件产生所需的输出辐射。

该目的通过具有以下特征的LED组件得以实现，并且特别地，LED组件还具有校准信息元件，该校准信息元件包括用于每个发光二极管的至少一个可读校准值，该校准值表示各个发光二极管的各自发射特性。

LED组件设置有至少一个校准信息元件，该校准信息元件包括关于LED组件的不同发光二极管的各自单独发射特性的呈可读方式的一条校准信息。LED组件的用户可以读取该校准信息，并且可以根据简单的计算规则将其转换成控制特性，根据该控制特性，控制LED组件的工作以产生具有所需颜色混合的输出辐射。在LED组件的工作中，控制单元根据所存储的控制特性，控制LED组件的各个发光二极管的能量供给。由此，可以以简单的方式考虑各个发光二极管各自的单独发射特性。特别地，可以规定，当LED组件和相关联的控制单元已经被永久地结合以形成组件群组（例如，通过在公共载体上安装并彼此电连接的方式）时，用户此时仅读取包含在校准信息元件中的信息并将其存储在与LED组件相关联的控制单元中。

就LED组件的制造商而言，可以在发光二极管安装于LED组件的载体之前或之后，确定要在校准信息元件中编码的各个发光二极管的校准信息，其中，当仅在发光二极管已经组合成一固定部件之后执行校准测量时，计算量得以降低。在任何情况下，包含在LED组件的每个发光二极管的校准信息元件中的信息包括至少一个校准值，该校准值代表相应发光二极管的单独发射特性。该至少一个校准值可以包括校准测量的测量值或者根据针对各个发射特性的不同参数的预定方案从其导出的类别值。根据校准信息元件的类型，其可具有高信息密度，从而可以以相应的高精度编码发光二极管的各个发射特性。

下面将解释本发明的有利实施例。

根据一个实施例，包含在校准信息元件中的相应校准值可以代表各个发光二极管处于预定值的能量供给（例如施加在相应的驱动器输入上的电压或电流）时的主波长的值、光谱质心的值和/或发光强度的值。

此外，对于不同的能量供给值（例如对于不同的电压值），所述发射特性的值可以包含在校准信息元件中。

此外，用于不同的其他工作状态（例如温度）的多个校准值可以进一步包含在用于相应发光二极管的校准信息元件中。

包含在校准信息元件中的至少一个校准值可以特别地定义特征曲线或特征场。

如已经提到的，相应的校准值可以包括基础校准测量的特定测量值。换句话说，就是如果为发射特性的相应参数定义分类方案，则校准值可以包括预定的多个可能的类别值中的一个。

根据一个实施例，校准信息元件可以设置在LED组件的载体的一表面上。因此，校准信息元件可以容易地连接LED组件并且仍易于读取。

校准信息元件优选地设置在LED组件的顶侧，该顶侧尤其对应于LED组件的设置有用于发光的发光二极管的那一侧。以此方式，即使LED组件和相关联的控制单元已经永久地组合成为一组件，或者即使多个LED组件彼此相邻地设置，仍可使得校准信息元件易于访问并且可以容易地被读出。

根据一个实施例，校准信息元件可以是光学可读的。这样，通过常规方法（例如具有图像分析装置的摄像机），可以容易地实现非接触式读取。

特别地，校准信息元件可以包括一维光学代码（例如条形码）或二维光学代码（例如所谓的“QR代码”、注册商标）。这种一维或二维光学代码使得信息密度能够更高，并且即使其几何尺寸再小，也能够可靠地读取。

然而，光学可读校准信息元件不一定必须包括代码元素，而是也可以包括至少一个数字、至少一个字母、或者至少一个数字和至少一个字母的组合。该实施例具有的优点是，在没有电子代码阅读器的情况下也能够读出相应的校准信息，不过，电子阅读也是可能的（通过图像识别的方式）。

根据特别有利的实施例，光学可读校准信息元件可以通过激光雕刻形成。这样的激光雕刻可以作为LED封装的制造过程的一部分附着到LED组件，或者在前述校准信息（由于先前的校准测量而）存在时以简易的方式沿着装配线（production line）连接到LED组件，LED组件（特别是载体）的表面暴露且可以进行激光雕刻的应用。

然而，作为这种激光雕刻的替代方案，光学可读校准信息元件也可以印刷（例如作为印字）或化学附着（例如蚀刻）到LED组件（特别是载体）。

实验表明，即使尺寸仅为约0.3mm×0.3mm，也可以可靠地识别和光学读取采用激光雕刻得到的呈二维光学代码形式的校准信息元件。

然而，作为光学可读性的替代方案，也可以以另一种方式以非接触方式（例如电容性地、磁性地、或通过无线电方式）读取校准信息元件。

根据另一替代实施例，校准信息元件可具有包括至少一个校准值的非易失性电存储器，该存储器是电可读的，例如通过在LED组件上提供的电读取输出而可读，并且可以实现与读取设备的电连接。

根据一个实施例，LED组件可包括设置在载体上的三个、四个、五个或六个发光二极管。 LED组件包括至少三个发光二极管，其具有不同的发射特性（特别是不同的波长特性），以便通过发出不同颜色的光来实现加色混合。然而，也可以设置三个以上的发光二极管，以便扩展加色混合的可能性和/或提供关于各个颜色的冗余或扩展的几何分布。

如已经提到的，至少三个发光二极管可以设计成发出红色、绿色和蓝色的光，从而一起产生呈现为白光的输出辐射。

根据一个实施例，LED组件可以包括反射器，用于根据期望的几何特征对由各个发光二极管发出的光或由LED组件产生的输出辐射进行整形。可选地或另外地，LED组件可以具有漫射器，以尽可能有效地混合各个发光二极管发出的光。

所提到的用于各个发光二极管的电能供给（例如供电电压）的驱动器输入可以例如设置在LED组件或载体的侧部区域。对于每个驱动器输入，可以设置专用的相关接地连接，或者，对于LED组件的所有驱动器输入，可以提供公共接地连接。

LED组件是光电子组件。特别地，它可以是表面安装器件（SMD）。LED组件可具有标准化的封装形状，例如SMD PLCC-4或SMD PLCC-6。其外形尺寸（长度×宽度）优选为至多约6mm×5mm，例如约3.2mm×2.8mm或约3.5mm×2.2mm。高度优选为至多约3mm，例如约1.9mm或约1.5mm。

本发明的目的还通过具有方法特征的制造方法来实现，特别是通过具有以下步骤的制造混色LED组件的方法来实现：

-提供载体；

-提供至少三个发光二极管，其设计成发出相互不同颜色的光，且各自的发射特性取决于其能量供给；

-将发光二极管设置在载体上，使得由发光二极管发出的不同颜色光一起产生对应于加色混合的输出辐射，并使得发光二极管可以通过相应的驱动器输入而被单独地提供电能；

-执行校准测量以确定每个发光二极管的至少一个校准值，该校准值表示相应发光二极管的单独发射特性；以及

-向载体提供校准信息元件，该校准信息元件包括用于每个发光二极管的呈可读形式的确定的校准值。

不一定必须以前述顺序执行前述各不相同的方法步骤。例如，校准测量可以在将发光二极管设置在载体上之前或（优选地）之后进行。根据校准信息元件的类型，可以在校准值已经确定之前或校准信息元件中已经具有校准值（例如，如果校准信息元件是电存储器）之前或者在校准值已经确定（例如，如果校准信息元件用作光学代码）之后，载体可以设置有校准信息元件。

特别地，校准测量的执行可以包括以下步骤：

-向相应的发光二极管提供至少一个预定的电能值（例如电压值），测量相应发光二极管的各自发射特性的至少一个相关值（例如主波长的值）；

-根据相应发光二极管的各自发射特性，选择校准值。

例如，校准值的选择可以包括关联到对应于不同预定值类别的多个值范围之一。在此方面，可以为每个参数提供各个发射特性的多个不同参数和多个参数类别。

在另一方面，结合制造方法提到的LED组件可以具有根据上述实施例的LED组件的特征。

附图说明

下面将仅参考附图以示例的方式描述本发明。

图1以平面俯视图方式示出了混色LED组件11。

具体实施方式

LED组件11具有壳体形式的载体13，其在顶侧具有框架状边缘区域15。边缘区域15内有载体13的安装区域17。安装区域17中设置有三个发光二极管21R、21G、21B。这三个发光二极管21R、21G、21B配置成发出红色、绿色和蓝色或者光谱范围的光，从而共同产生对应于加色混合且基本上呈现为白光的输出辐射。这三种颜色的加色混合依赖于漫射透明的漫射器23（未详细示出）实现，且漫射器23覆盖发光二极管21R、21G、21B。

为了能够为发光二极管21R、21G、21B提供电能，LED组件11具有相应数量的驱动器输入和相关的接地器，驱动器输入和接地器作为载体13或壳体的接触元件横向突出并朝向LED组件11的下侧（未示出）延伸。发光二极管21R与具有接地器27R的驱动器输入25R相关联。发光二极管21G具有接地器27G的驱动器输入25G相关联。发光二极管21B与具有接地器27B的驱动器输入25B相关联。各个发光二极管21R、21G、21B具有两个端子，这两个端子经由载体13的电连接线（未示出）连接到相应的驱动器输入25R、25G、25B或接地器27R、27G、27B。

每个发光二极管21R、21G、21B由于制造原因而具有单独的发射特性，特别是单独的波长特性（发射光谱，即取决于波长的相对强度）和单独的发光强度特性（单位为mcd的发光强度）。例如，多个不同但相似的LED组件11的发光二极管21R可以在相同的工作状态（例如，相同的施加电压和相同的温度）下在它们的主波长方面彼此不同。

发光二极管21R、21G、21B的发射特性还取决于相应的能量供给，即取决于在驱动器输入25R、25G、25B处施加的电压和/或电流。通过适当调整驱动器输入25R、25G、25B处的相应能量供给，可以使用该特性来设置输出辐射的颜色混合，另外，可以使用该特性来考虑发光二极管21R、21G、21B的相应单独发光特性。换句话说，通过增加或减少各个发光二极管的能量供给，可以补偿相应的单独发射特性与参考值的偏差。然而，通过相关联的控制单元对发光二极管21R、21G、21B的相应控制的前提是，关于LED组件11的每个发光二极管21R、21G、21B的单独发射特性是已知的。

为了简化发光二极管21R、21G、21B的这种自适应控制，LED组件11具有两个校准信息元件31a、31b，这两个校准信息元件包括每个发光二极管的可读校准值，其表示相应发光二极管21R、21G、21B的单独发射特性。在所示的实施例中，校准信息元件31a具有用于每个发光二极管21R、21G、21B的第一校准值，其表示相应的发光二极管21R、21G、21B的单独波长特性。校准信息元件31b包括用于每个发光二极管21R、21G、21B的第二校准值，其表示各个发光二极管21R、21G、21B的单独发光强度特性。这些校准值可以作为物理值（例如，作为单位为nm的主波长或作为单位为mcd的发光强度）而被包括或作为根据预定的分类方案的类别值而被包括。

两个校准信息元件31a、31b设置在载体13或者壳体的顶侧，并处于框架状边缘区域15内。校准信息元件31a、31b由相应的二维光学代码形成，在所示实施例中，该二维光学代码是通过激光雕刻形成。

因此，校准信息元件31a、31b可以以简单的方式进行光学读取（例如借助于摄像机），以检测其中包含的校准信息（即所述校准值）。特别地，可以在组件群组的组件上进行校准值的读取以及将读取的校准值存储在与相应的LED组件11相关联的控制单元中，该组件群组包括一个或多个LED组件11和至少一个相关联的控制单元。用于从校准信息元件31a、31b读取校准值的摄像机可以例如沿着装配线设置，在该装配线中，载体装置安装有一个或多个LED组件11与相关联的控制单元，各个发光二极管21R、21G、21B的读取出的及可选地经解码或转换的校准值存储在相关联的控制单元中，以实现单独的控制特性。优选地，相关联的控制单元此时已经固定地连接到相应的LED组件11或公共的载体，从而计算量得以最小化，并且避免了因不正确关联（不同控制单元之间的混淆）而导致的错误。

通过在LED组件的制造商处进行相应的校准测量，特别是在发光二极管21R、21G、21B已经安装到相应的LED组件11的载体13之后，可以确定各个发光二极管21R、21G、21B的（对应于各个发射特性的）校准信息。为了进行校准测量，可以向相应的发光二极管21R、21G、21B提供预定值的电能（例如预定的电压值），其中测量发光二极管21R、21G、21B的单独发射特性的至少一个相关值（例如主波长）。在获得相应的校准信息之后，可以进行计算分析和/或转换（例如，阈值比较或者将测量值关联到多个预定类别之一）。由此得到的相应校准值包含在相应LED组件11的校准信息元件31a、31b之中，其中在所述实施例中，当已经确定了LED组件所包含的所有校准值时，校准信息元件31a、31b仅适用于相应的LED组件11（呈激光雕刻形式的二维光学代码）。

附图标记列表

11 LED组件

13 载体

15 边缘区域

17 安装区域

21R, 21G, 21B 发光二极管

23 漫射器

25R, 25G, 25B 驱动器输入

27R, 27G, 27B 接地器

31a, 31b 校准信息元件

Claims (13)

1.一种混色LED组件（11），其具有载体（13）和至少三个发光二极管（21R, 21G, 21B），所述发光二极管设置在载体（13）上，并配置成以相互不同的颜色发光，从而一起产生对应于加色混合的输出辐射，其特征在于，每个所述发光二极管（21R, 21G, 21B）具有单独的发射特性；所述混色LED组件还具有用于每个发光二极管（21R, 21G, 21B）的相应的驱动器输入（25R, 25G, 25B），用以向发光二极管（21R, 21G, 21B）供电，其中，发光二极管（21R,21G, 21B）的发射特性取决于相应的电能供给，这样，通过改变驱动器输入（25R, 25G,25B）的相应电源，能够设置输出辐射的颜色混合，

所述混色LED组件（11）还具有至少一个校准信息元件（31a, 31b），其包括用于每个发光二极管（21R, 21G, 21B）的至少一个可读校准值，该可读校准值表示相应的发光二极管（21R, 21G, 21B）的各自发射特性，

所述至少一个校准信息元件（31a, 31b）是光学可读的且形成为激光雕刻。

2.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述可读校准值表示相应的发光二极管（21R, 21G, 21B）处于预定值的能量供给时的至少如下之一的值：

主波长的值；

光谱质心的值；和

发光强度的值。

3.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述校准值包括预定的多个可能类别值中的一个。

4.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述校准信息元件（31a, 31b）设置在所述载体（13）的表面上。

5.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述校准信息元件（31a, 31b）设置在所述混色LED组件（11）的顶侧。

6.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述校准信息元件（31a, 31b）包括一维光学代码。

7.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述校准信息元件（31a, 31b）包括二维光学代码。

8.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述混色LED组件（11）包括设置在所述载体（13）上的三个、四个、五个或六个发光二极管（21R, 21G, 21B）。

9.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述至少三个发光二极管（21R, 21G, 21B）配置成发射红色、绿色和蓝色的光，从而一起产生至少基本上呈现为白光的输出辐射。

10.根据权利要求1所述的混色LED组件（11），

其特征在于，所述混色LED组件（11）还包括反射器和/或漫射器（23）。

11.一种制造混色LED组件（11）的方法，包括以下步骤：

提供载体（13）；

提供至少三个发光二极管（21R, 21G, 21B），其配置成以相互不同的颜色发光，并且其各自的发射特性取决于它们的能量供给；

将所述发光二极管（21R, 21G, 21B）设置在所述载体（13）上，使得由所述发光二极管（21R, 21G, 21B）发出的不同颜色一起产生对应于加色混合的输出辐射，并使得所述发光二极管（21R, 21G, 21B）能够通过相应的驱动器输入（25R, 25G, 25B）而被单独地供电；

执行校准测量以为每个发光二极管（21R, 21G, 21B）确定至少一个校准值，该校准值表示相应的发光二极管（21R, 21G, 21B）的各自发射特性；

为所述载体（13）设置采用激光雕刻形成的校准信息元件（31a, 31b），所述校准信息元件包括每个发光二极管（21R, 21G, 21B）的呈光学可读形式的已确定的校准值。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，所述执行校准测量的步骤包括：

向各个发光二极管（21R, 21G, 21B）提供至少一个预定值的电能，测量相应的发光二极管（21R, 21G, 21B）的各自发射特性的至少一个相关值；

根据相应的发光二极管（21R, 21G, 21B）的各自发射特性的已测量值选择校准值。

13.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，所述校准信息元件（31a, 31b）包括二维光学代码。

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