DE10057559A1 - Illuminating system comprises a substrate which is provided with light emitting semiconductor elements and electrical supply lines, and is covered by means of a holed mask - Google Patents
Illuminating system comprises a substrate which is provided with light emitting semiconductor elements and electrical supply lines, and is covered by means of a holed maskInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichterzeugende Anordnung mit lichtemittierenden Halbleiterkörpern bzw. ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen lichterzeugenden Anordnung.The present invention relates to a light-generating arrangement light-emitting semiconductor bodies or a method for producing a such a light-generating arrangement.
Lichtemittierende Dioden (LED's) sind seit längerer Zeit bekannt und finden insbesondere in Anzeigevorrichtung sowie als Signallampen umfangreiche Verwendung. Im Laufe der Zeit konnte ihre Lichtausbeute immer weiter erhöht werden, so daß es nunmehr auch möglich ist, sie zu Beleuchtungszwecken einzusetzen.Light-emitting diodes (LEDs) have been known for a long time and can be found Extensive use in particular in display devices and as signal lamps. Over the course of time, their luminous efficiency could be increased, so that it it is now also possible to use them for lighting purposes.
Eine lichterzeugende Anordnung, welche LED's verwendet, ist beispielsweise aus der CH 689 339 A5 bekannt. Diese Anordnung besteht aus einem durch eine leitende Schicht zur Stromversorgung sowie durch eine Isolationsschicht gebildeten Substrat. An der Oberseite des Substrats ist ferner eine netzartig strukturierte, elektrisch leitende Matrixschicht angeordnet, welche regelmäßig angeordnete Öffnungen oder Löcher aufweist, in denen sich elektrisch leitende Inseln befinden. Diese Inseln sind ebenfalls Bestandteil der Matrixschicht und weisen Vertiefungen auf, in denen jeweils das lichtemittierende Halbleiterelement einer LED, der sog. Die, angeordnet ist.A light-generating arrangement, which uses LEDs, is for example from the CH 689 339 A5 known. This arrangement consists of a conductive one Layer for power supply and substrate formed by an insulation layer. On the top of the substrate is also a network-like, electrically conductive Arranged matrix layer, which regularly arranged openings or holes has, in which there are electrically conductive islands. These islands are also Part of the matrix layer and have recesses, in each of which light-emitting semiconductor element of an LED, the so-called.
Die Vertiefungen haben bei der bekannten Anordnung die Form eines Hohlspiegels und tragen eine lokal begrenzte, elektrisch leitende und optisch gut reflektierende Schicht, so daß sie neben ihrer Funktion als Kontaktfläche für das lichtemittierende Halbleiterelement auch als Reflektor dienen. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der einzelnen Halbleiterkörper, d. h., das Verhältnis zwischen dem nutzbaren Lichtstrom des Halbleiterkörpers im oberen Halbraum und dem Gesamtlichtstrom erhöht, da auch Licht, welches die lichtemittierenden Halbleiterkörper seitlich verläßt, durch die Reflektoren in den oberen Halbraum, also in Abstrahlrichtung gelenkt wird.In the known arrangement, the depressions have the shape of a concave mirror and carry a locally limited, electrically conductive and optically well reflective layer, so that in addition to their function as a contact surface for the light-emitting Semiconductor element also serve as a reflector. This will increase the efficiency of the single semiconductor body, d. that is, the ratio between the usable luminous flux of the semiconductor body in the upper half-space and the total luminous flux increases, as well Light that leaves the light-emitting semiconductor body laterally through the Reflectors in the upper half space, that is directed in the direction of radiation.
Um die empfindlichen Halbleiterelemente bei der bekannten Anordnung vor äußeren Einflüssen zu schützen, sind diese ferner jeweils mit einem Tropfen aus einem optisch transparenten, dauerelastischen Material - beipielsweise Silikon - umhüllt. Diese Anordnung ist dann insgesamt nochmals mit einer optisch transparenten, formfesten Schutzschicht überzogen, so daß mit dem dadurch erhaltenen Aufbau mechanische Spannungen effektiv abgeleitet werden können.To the sensitive semiconductor elements in the known arrangement in front of outer To protect influences, these are each optically with a drop of one transparent, permanently elastic material - for example silicone - encased. This The arrangement is then again with an optically transparent, dimensionally stable Protective layer coated, so that with the structure thus obtained mechanical Tensions can be effectively derived.
Durch die als Reflektor wirkenden Vertiefungen der Inseln der Matrixschicht wird bei der bekannten Anordnung zwar ein definierter, bzw. gerichteter Lichtaustritt bei den einzelnen Halbleiterelementen ermöglicht und damit der Wirkungsgrad der Anordnung erhöht; die Herstellung der Anordnung insgesamt ist allerdings relativ aufwendig. So kann die komplizierte Struktur der Matrixschicht nur durch Ätzen erzeugt werden. Die hohlspiegelartigen Vertiefungen werden anschließend mittels eines Prägevorganges in die Matrixschicht eingeformt und die Halbleiterelemente schließlich in die Vertiefungen eingesetzt und kontaktiert. Insbesondere das Einsetzen der Halbleiterelemente in die Vertiefungen ist fertigungstechnisch nur schwer zu bewerkstelligen.Due to the depressions of the islands acting as a reflector, the matrix layer becomes the known arrangement, although a defined or directed light emission in the enables individual semiconductor elements and thus the efficiency of the arrangement elevated; the manufacture of the arrangement as a whole is, however, relatively complex. So the complicated structure of the matrix layer can only be produced by etching. The concave-like depressions are then embossed by means of an embossing process the matrix layer is molded in and the semiconductor elements finally into the depressions used and contacted. In particular, the insertion of the semiconductor elements in the In terms of manufacturing technology, recesses are difficult to achieve.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine lichterzeugende Anordnung mit lichtemittierenden Halbleiterkörpern anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und eine fertigungstechnisch einfach zu handhabende Lösung darstellt.The object of the present invention is therefore to provide a light-generating arrangement Specify light-emitting semiconductor bodies, which are characterized by a simple structure distinguished and represents a technically easy to use solution.
Die Aufgabe wird durch eine lichterzeugende Anordnung gemäß dem Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen einer lichterzeugenden Anordnung nach Anspruch 15 gelöst.The object is achieved by a light-generating arrangement according to claim 1 or by a method for producing a light-generating arrangement according to claim 15 solved.
Die erfindungsgemäße Anordnung besteht zunächst aus einem Substrat, verteilt auf dem Substrat und direkt auf diesem angeordneten lichtemittierenden Halbleiterelementen, sowie aus elektrischen Zuleitungen zu den Halbleiterelementen. Ferner ist auf dem Substrat eine Lochmaske angeordnet, deren durchgehende Löcher Freiräume für die lichtemittierenden Halbleiterelemente bilden.The arrangement according to the invention initially consists of a substrate, distributed on the Substrate and light emitting semiconductor elements arranged directly thereon, and from electrical leads to the semiconductor elements. Furthermore, on the A perforated mask is arranged in the substrate, the through holes of which are free spaces for the form light-emitting semiconductor elements.
Im Gegensatz zu der in der CH 689 339 A5 angegebenen Lösungen können bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Inseln mit den darin angeordneten Vertiefungen zur Aufnahme der Halbleiterelemente entfallen. Statt dessen können die Halbleiterelemente direkt auf dem Substrat aufgebracht werden. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, eine vorgefertigte Lochmaske zu verwenden und diese in einfacher Weise auf dem Substrat anzuordnen, derart, daß die Halbleiterelemente in dem von den Löchern gebildeten Freiraum zu liegen kommen.In contrast to the solutions specified in CH 689 339 A5, the arrangement according to the invention the islands with the recesses arranged therein Recording of the semiconductor elements is not required. Instead, the semiconductor elements can be applied directly to the substrate. This opens up the possibility to use a prefabricated shadow mask and this on the Arrange the substrate so that the semiconductor elements in the holes formed free space come to rest.
Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Lösung auch die Möglichkeit, durch Weiterbildungen die Abstrahlcharakteristik der lichterzeugenden Anordnung sowie deren Wirkungsgrad zu verbessern.In addition, the solution according to the invention also offers the possibility of Further training the radiation characteristics of the light-generating arrangement as well improve their efficiency.
So sind vorzugsweise zumindest die Lochwandungen der Löcher der Lochmaske lichtreflektierend und haben somit die Funktion von die Halbleiterlemente umgebenden Reflektoren. Besonders in dieser Weiterbildung wird der einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung deutlich, da auf die Verwendung von teuer herzustellenden Einzelreflektoren oder das aufwendige Einarbeiten von reflektierenden Vertiefungen in eine Trägerschicht verzichtet werden kann. At least the hole walls of the holes of the shadow mask are preferably so light reflecting and thus have the function of surrounding the semiconductor elements Reflectors. The simple structure of the arrangement according to the invention clearly because of the use of expensive to produce individual reflectors or the complex incorporation of reflective Wells in a carrier layer can be dispensed with.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, auf den Halbleiterelementen transparente Abdeckkörper anzuordnen, welche durch ausgehärtete Tropfen einer lichtdurchlässigen aushärtbaren Masse bestehen, wobei die Tropfen durch die Lochwandungen begrenzt sind.Another advantageous development of the invention consists in the Arrange semiconductor elements transparent cover body, which by hardened Drops of a translucent curable mass exist, the drops through the perforated walls are limited.
Um einen definierten, bzw. gerichteten Lichtaustritt bei den einzelnen Halbleiterelementen zu ermöglichen, ist es grundsätzlich bereits bekannt, über den Halbleiterelementen jeweils einen Abdeckkörper in Form einer kleinen Linse anzuordnen, die - wie vorher beschrieben - durch den Tropfen einer lichtdurchlässigen aushärtbaren Masse gebildet wird, der jeweils auf ein Die aufgebracht und anschließend ausgehärtet wird. In der Regel wird hierfür ein glasklarer oder manchmal auch trüber Tropfen Epoxidharz oder Silikon verwendet. Entsprechend der Konsistenz des Harztropfens nimmt dieser während des Aushärtens eine gekrümmte Oberfläche an, welche lichtbündelnde Eigenschaften aufweist. Darüber hinaus dienen die Harztropfen auch dem Schutz der Dice vor äußeren Einflüssen.For a defined or directed light emission in the individual In principle, it is already known to enable semiconductor elements via the Semiconductor elements each have a cover body in the form of a small lens to arrange, which - as previously described - through the drop of a translucent curable mass is formed, each applied to a die and then is cured. As a rule, this becomes crystal clear or sometimes cloudy Drops of epoxy or silicone are used. According to the consistency of the Resin drops take on a curved surface during curing, which has light-focusing properties. The resin drops also serve also protecting the dice from external influences.
Wie oben erwähnt, sind auch bei der bekannten Anordnung nach der CH 689 335 A5 transparente Tropfen über den Halbleiterelementen angeordnet. Diese haben jedoch nur eine stoßschützende Funktion und sind daher aus bleibend elastischem Material. Ihre durch die Tropfenform bedingte optische Wirkung wird durch die darüber befindliche Schutzschicht praktisch neutralisiert.As mentioned above, are also in the known arrangement according to CH 689 335 A5 transparent drops arranged above the semiconductor elements. However, these only have a shock protection function and are therefore made of permanently elastic material. Your the optical effect caused by the teardrop shape is replaced by the one above Protective layer practically neutralized.
Der Prozeß des Aushärtens der Harztropfen ist insofern kritisch, weil die Form der Tropfen wesentlich von der Konsistenz des Harzes abhängt. Dies bedeutet, daß beispielsweise bei einer zu geringen Konsistenz eines Tropfens dieser noch vor dem vollständigen Aushärten verlaufen kann und dann nur noch unzureichend die gewünschte Linsenfunktion erfüllt.The process of curing the resin drops is critical in that the shape of the Drop depends essentially on the consistency of the resin. This means that For example, if the consistency of a drop is too low, the drop before complete curing can proceed and then only insufficient desired lens function fulfilled.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lochmaske besteht nun darin, daß durch die Löcher jeweils ein definierter Raum gebildet wird, der während des Aushärtens der lichtdurchlässigen Masse für eine gewisse Formstabilität sorgt. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß die Abdeckkörper eine ihnen allen gemeinsame Form aufweisen, durch welche das von einem lichtemittierenden Halbleiterelement emittierte Licht zu einem gewissen Grad in die gewünschte Abstrahlrichtung gebündelt wirdThe advantage of the shadow mask according to the invention is that through the holes a defined space is formed in each case, which during the curing of the translucent mass ensures a certain dimensional stability. This can be ensured that the cover body a shape common to them all through which the emitted from a light-emitting semiconductor element Light is bundled to a certain extent in the desired direction of radiation
Andere Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Other developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Lochwandungen können beispielsweise diffus reflektierend sein, bevorzugt weisen sie eine makroporöse Struktur mit einem hohen Reflexionsgrad auf. Bei dem Substrat handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Leiterplatte mit Leiterbahnen, welche die Zuleitungen zu den Halbleiterelementen bilden; die Lochmaske kann beispielsweise durch eine reflektierende Folie gebildet werden. Dabei wird die Lochmaske vorzugsweise auf das Substrat aufgeklebt, da hierdurch Verzugsspannungen zwischen der Lochmaske und dem Substrat durch den Klebefilm zumindest teilweise ausgeglichen werden können.The hole walls can be diffusely reflecting, for example, preferably have they have a macroporous structure with a high degree of reflection. With the substrate it is preferably an electrical circuit board with conductor tracks, which form the leads to the semiconductor elements; the shadow mask can, for example be formed by a reflective film. The shadow mask preferably glued to the substrate, as this causes warping stresses between the shadow mask and the substrate at least partially compensated by the adhesive film can be.
Die Abstrahlcharakteristik der gesamten lichterzeugenden Anordnung wird durch die Form der Löcher, die Stärke der Lochmaske, sowie ggf. durch den Reflexionsgrad der Lochwandungen sowie die Form der Abdeckkörper beeinflußt. Vorzugsweise sind die Löcher der Lochmaske kreisförmig und weisen einen Durchmesser zwischen 1 mm und 3 mm auf. Um die Umlenkung des von den Halbleiterelementen emittierten Lichts in Abstrahlrichtung weiter zu verbessern, kann vorgesehen sein, daß der Querschnitt der Löcher in Abstrahlrichtung erweitert ist und daß sie insbesondere konisch geformt sind. Für die Lochmaske kann eine Stärke zwischen 0,5 mm und 3 mm vorgesehen sein.The radiation characteristic of the entire light-generating arrangement is determined by the Shape of the holes, the thickness of the shadow mask, and possibly by the reflectance of the Perforated walls and the shape of the cover body affected. Preferably, the Holes of the shadow mask are circular and have a diameter between 1 mm and 3 mm. In order to deflect the light emitted by the semiconductor elements into To improve the radiation direction further, it can be provided that the cross section of the Holes in the direction of radiation is expanded and that they are particularly conical. A thickness between 0.5 mm and 3 mm can be provided for the shadow mask.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer lichterzeugenden Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß zunächst auf bekannte Weise ein Vorprodukt in Form eines Substrates mit verteilt darauf angeordneten lichtemittierenden Halbleiterelementen und elektrischen Zuleitungen zu diesen erstellt wird. Anschließend wird eine vorgefertigte Lochmaske auf das Substrat aufgebracht, derart, daß sich die lichtemittierenden Halbleiterelemente innerhalb der Löcher befinden. Hierdurch kann eine zur Anordnung der CH 689 339 A5 vergleichbare Anordnung erstellt werden, wobei allerdings das nachträgliche Aufbringen der Lochmaske deutlich einfacher zu handhaben ist, als das Erzeugen von Vertiefungen in den Inseln und das anschließende Anordnen der Halbleiterlemente in diesen Vertiefungen.The method according to the invention for producing a light-generating arrangement is characterized in that a preliminary product in the form known a substrate with light-emitting semiconductor elements arranged thereon and electrical leads to them is created. Then one prefabricated shadow mask applied to the substrate such that the light emitting semiconductor elements are located within the holes. This can create an arrangement comparable to the arrangement of CH 689 339 A5, however, the subsequent application of the shadow mask is much easier is to be handled as the creation of depressions in the islands and the subsequent Arranging the semiconductor elements in these recesses.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, daß auf jedes lichtemittierende Halbleiterelement ein Tropfen einer lichtdurchlässigen aushärtbaren Masse aufgebracht wird, der nach dem Aushärten einen transparenten Abdeckkörper bildet. Dabei wird durch die Löcher der Lochmaske für die Tropfen jeweils ein definierter Raum gebildet, der für Formstabilität während des Aushärtens sorgt, so daß alle Abdeckkörper im wesentlichen die gleiche Form annehmen. Als Ausgangsmaterial für die Abdeckkörper wird vorzugsweise Harz, insbesondere Kunstharz verwendet. Die Lochmaske wird vorzugsweise auf das Substrat aufgeklebt. The method according to the invention can be further developed in that each light-emitting semiconductor element a drop of a translucent curable Mass is applied to the transparent cover body after curing forms. In doing so, a drop is inserted through the holes in the shadow mask defined space, which ensures dimensional stability during curing, so that all cover bodies assume essentially the same shape. As starting material Resin, in particular synthetic resin, is preferably used for the cover body. The A shadow mask is preferably glued to the substrate.
Insgesamt wird somit eine technische einfach zu handhabende Lösung zur Herstellung einer lichterzeugenden Anordnung mit einer gleichmäßigen Abstrahlcharakteristik angegeben.All in all, it becomes a technical, easy-to-use solution for manufacturing a light-generating arrangement with a uniform radiation characteristic specified.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing become. Show it:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen lichterzeugenden Anordnung in Aufsicht; Figure 1 shows a preferred embodiment of a light-generating arrangement according to the invention in supervision.
Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte lichterzeugende Anordnung im seitlichen Schnitt; und FIG. 2 shows the light-generating arrangement shown in FIG. 1 in a lateral section; and
Fig. 3a-d unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung in vergrößerter Darstellung. Fig. 3a-d various embodiments of the arrangement according to the invention in an enlarged representation.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße lichterzeugende Anordnung 1 wird durch ein plattenförmiges Substrat in Form einer quadratischen elektrischen Leiterplatte 2 gebildet, auf der in einem regelmäßigen Raster lichtemittierende Halbleiterelemente angeordnet sind. Die Halbleiterelemente können alle gleicher Art sein und dementsprechend Licht in der gleichen Farbe emittieren. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, daß unterschiedliche Halbleiterelemente, welche Licht in verschiedenen Farben emittieren, gemeinsam auf dem Substrat angeordnet sind, so daß eine gewünschte Mischfarbe erzielt wird. Es besteht dann darüber hinaus die Möglichkeit, die einzelnen Farben in ihrer Intensität zu verändern, so daß mit einer einzigen Anordnung mehrere unterschiedliche Farbtöne erzielt werden können. Ferner kann anstelle des regelmäßigen Rasters eine beliebige Anordnung für die Halbleiterelemente gewählt werden.The light-generating arrangement 1 according to the invention shown in FIG. 1 is formed by a plate-shaped substrate in the form of a square electrical circuit board 2 , on which light-emitting semiconductor elements are arranged in a regular grid. The semiconductor elements can all be of the same type and accordingly emit light in the same color. However, it can also be provided that different semiconductor elements which emit light in different colors are arranged together on the substrate, so that a desired mixed color is achieved. There is then also the possibility of changing the intensity of the individual colors, so that several different colors can be achieved with a single arrangement. Furthermore, any arrangement for the semiconductor elements can be selected instead of the regular grid.
An der Oberseite der Leiterplatte 2 ist eine aus einer reflektierenden Folie bestehende vorgefertigte Lochmaske 5 angeordnet, welche den Positionen der Halbleiterelemente entsprechende und damit ebenfalls in einem Raster angeordnete Löcher 6 aufweist. Die Lochmaske 5 ist auf die Leiterplatte 1 aufgeklebt, da dies den Vorteil hat, daß Verzugsspannungen zwischen der Lochmaske 5 und der Leiterplatte 2 durch den Klebefilm ausgeglichen werden. Die Lochmaske 5 weist eine Stärke von ca. 0,5 mm bis 3 mm auf, wobei die die Halbleiterelemente umschließenden Lochwandungen als Reflektoren wirken. Der Lochdurchmesser beträgt ca. 1 mm bis 3 mm. Die lichtemittierenden Halbleiterelemente sind von transparenten Abdeckkörpern 4 bedeckt. Die Abdeckkörper 4 bieten den Halbleiterelementen zum einen einen gewissen Schutz vor äußeren Einflüssen und haben zum anderen die Funktion von lichtbündelnden Linsen. Dies soll im folgenden näher mit Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3a-d erläutert werden.A prefabricated perforated mask 5 consisting of a reflective film is arranged on the top of the printed circuit board 2 and has holes 6 corresponding to the positions of the semiconductor elements and thus also arranged in a grid. The shadow mask 5 is glued to the circuit board 1 , since this has the advantage that distortion tensions between the shadow mask 5 and the circuit board 2 are compensated for by the adhesive film. The shadow mask 5 has a thickness of approximately 0.5 mm to 3 mm, the hole walls surrounding the semiconductor elements acting as reflectors. The hole diameter is approximately 1 mm to 3 mm. The light-emitting semiconductor elements are covered by transparent cover bodies 4 . The cover bodies 4 offer the semiconductor elements, on the one hand, a certain protection against external influences and, on the other hand, have the function of light-focusing lenses. This will be explained in more detail below with reference to FIGS . 2 and 3a-d.
Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte lichterzeugende Anordnung 1 im seitlichen Schnitt, wobei mehrere Halbleiterelemente 3 gleichzeitig dargestellt sind, während die vergrößerten Ausschnitte der Fig. 3a-d lediglich ein einziges Halbleiterelement 3 zeigen. Fig. 2 shows the illustrated in Fig. 1 light-generating device 1 in lateral section, wherein a plurality of semiconductor elements 3 are displayed simultaneously, while the enlarged sections of the Fig. 3a-d show only a single semiconductor element 3.
Wie der vergrößerten Darstellung in Fig. 3a zu entnehmen ist, sind auf der Oberseite der Leiterplatte 2 elektrische Zuleitungen 8 und 9 in Form von Leiterbahnen zu den Halbleiterelementen 3 vorgesehen, durch welche diese gezielt angesteuert werden können. Auf die Ansteuerung der Halbleiterelemente 3, die in bekannter Weise erfolgt, soll hier allerdings nicht weiter eingegangen werden.As can be seen from the enlarged illustration in FIG. 3a, electrical supply lines 8 and 9 in the form of conductor tracks to the semiconductor elements 3 are provided on the upper side of the printed circuit board 2 , by means of which these can be controlled in a targeted manner. The control of the semiconductor elements 3 , which is carried out in a known manner, will not be discussed further here.
Die kreisförmigen Löcher 6 der Lochmaske 5 sind im dargestellten Beispiel konisch geformt, wobei ihr Querschnitt in Abstrahlrichtung erweitert ist. Hierdurch wird die Umlenkung des von dem Halbleiterelement 3 emittierten Lichts in Abstrahlrichtung verbessert. Die Lochwandungen 7 weisen eine makroporöse Struktur mit einem extrem hohen Reflexionsgrad auf. Da die Lochmaske 5 eine gewisse Stärke besitzt, wird durch die als Reflektor wirkenden Lochwandungen 7 verhindert, daß von den Halbleiterelementen 3 emittiertes Licht die lichterzeugende Anordnung 1 unter einem sehr hohen Austrittswinkel seitlich verläßt, wodurch der Wirkungsgrad der gesamten Anordnung herabgesetzt wird. Statt dessen erfolgt durch die Lochwandungen 7 eine erste Bündelung des Lichts in eine Abstrahlrichtung senkrecht zur Ebene der Leiterplatte 2.The circular holes 6 of the shadow mask 5 are conically shaped in the example shown, their cross section being widened in the radiation direction. This improves the deflection of the light emitted by the semiconductor element 3 in the direction of radiation. The perforated walls 7 have a macroporous structure with an extremely high degree of reflection. Since the shadow mask 5 has a certain thickness, the hole walls 7 acting as a reflector prevent light emitted by the semiconductor elements 3 from leaving the light-generating arrangement 1 laterally at a very high exit angle, as a result of which the efficiency of the entire arrangement is reduced. Instead, through the perforated walls 7 there is a first focusing of the light in an emission direction perpendicular to the plane of the printed circuit board 2 .
Eine zweite Bündelung des Lichts erfolgt dann durch die - im vorliegenden Beispiel - aus einem ausgehärteten Tropfen Epoxidharz bestehenden und auf ihrer den Halbleiterelementen 3 abgewandten Seite eine Linsenform aufweisenden Abdeckkörper 4. Hierdurch wird nochmals der Anteil des in der gewünschten Abstrahlrichtung emittierten Lichts erhöht, so daß die Anordnung insgesamt einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist. Anstelle von Epoxidharz kann allerdings auch eine andere lichtdurchlässige Masse, die zu einem Abdeckkörper 4 aushärtbar ist, verwendet werden, beispielsweise Silikon.A second bundle of light is then made by the - in this example - of a cured epoxy resin drops existing and on its the semiconductor elements 3 side facing away from a lens mold having cover body. 4 As a result, the proportion of light emitted in the desired direction of radiation is increased again, so that the arrangement as a whole has a very high efficiency. Instead of epoxy resin, however, another translucent compound that can be cured to form a cover body 4 can be used, for example silicone.
Die linsenförmige Struktur der Abdeckkörper 4 ergibt sich durch die Konsistenz der Harztropfen, welche nach dem Aufbringen und während dem Aushärten die dargestellte Form annehmen. Da vor dem Aufbringen der Harztropfen die Lochmaske 5 auf die Leiterplatte 2 aufgebracht wird, werden durch die Löcher 6 definierte Räume für die auszuhärtenden Harztropfen gebildet, welche während dem Aushärten für eine gewisse Formstabilität sorgen. Hierdurch wird auf einfache Weise gewährleistet, daß sämtliche Abdeckkörper 4 im wesentlichen die gleiche Form annehmen und somit die gleiche optische Wirkung auf das von den Halbleiterelementen 3 emittierte Licht haben.The lenticular structure of the cover body 4 results from the consistency of the resin drops, which take on the shape shown after application and during curing. Since the shadow mask 5 is applied to the printed circuit board 2 prior to the application of the resin drops, defined spaces for the resin drops to be cured are formed through the holes 6 , which ensure a certain dimensional stability during the curing. This ensures in a simple manner that all cover bodies 4 assume essentially the same shape and thus have the same optical effect on the light emitted by the semiconductor elements 3 .
Anstelle der in Fig. 3a dargestellten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Anordnung allerdings beispielsweise auch wie in den Fig. 3b-d dargestellt ausgestaltet sein. So ist es nicht zwingend notwendig, daß die Abdeckkörper 4 die Löcher 6 vollständig ausfüllen und über die Oberseite der Lochmaske 5 hervorragen. Wie in Fig. 3b dargestellt ist, können die Abdeckkörper 4 auch kleiner oder bündig, bzw. gleich hoch zur Stärke der Lochmaske 5 sein. Die Halbleiterelemente 3 selbst können andererseits auch gleich hoch oder sogar höher als die Lochmaske 5 sein, wie die Ausführungsbeispiele der Fig. 3c und 3d zeigen. Dabei können die Löcher 6 die Halbleiterelemente 3 sowohl bündig als auch mit Abstand umschließen. Schließlich wäre für die Löcher 6 auch eine andere Form als die dargestellte Kreisform denkbar.Instead of the embodiment shown in FIG. 3a, the arrangement according to the invention can, for example, also be designed as shown in FIGS . 3b-d. So it is not absolutely necessary that the cover body 4 completely fill the holes 6 and protrude above the top of the shadow mask 5 . As shown in FIG. 3b, the cover bodies 4 can also be smaller or flush, or the same height as the thickness of the shadow mask 5 . On the other hand, the semiconductor elements 3 themselves can also be the same height or even higher than the shadow mask 5 , as the exemplary embodiments in FIGS. 3c and 3d show. The holes 6 can enclose the semiconductor elements 3 both flush and at a distance. Finally, a shape other than the circular shape shown would also be conceivable for the holes 6 .
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich somit durch einen hohen Wirkungsgrad aus, da durch die als Reflektoren wirkenden Lochwandungen 7 eine erste Umlenkung des Lichts in die gewünschte Abstrahlrichtung erzielt wird. Darüber hinaus kann eine weitere Bündelung des Lichts durch die linsenförmigen Abdeckkörper 4 erfolgen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung auf einfache aber zuverlässige Weise in einer gemeinsamen Form hergestellt werden können. Ferner kann durch eine Veränderung der Form der Löcher, der Stärke der Folie sowie des Reflexionsgrads der Folie in Verbindung mit der Ausformung der Abdeckkörper 4 eine gewünschte Abstrahlcharakteristik bzw. Lichtlenkung erzielt werden.The arrangement according to the invention is thus distinguished by a high degree of efficiency, since the hole walls 7 acting as reflectors achieve a first deflection of the light in the desired direction of radiation. In addition, the light can be further concentrated by the lenticular cover body 4 , which can be produced in a common form in a simple but reliable manner by the method according to the invention. Furthermore, by changing the shape of the holes, the thickness of the film and the reflectance of the film in connection with the shape of the cover body 4, a desired radiation characteristic or light control can be achieved.
Claims (18)
- - einem Substrat (2),
- - verteilt auf dem Substrat (2) und direkt auf diesem angeordneten lichtemittierenden Halbleiterelementen (3),
- - elektrischen Zuleitungen (8, 9) zu den Halbleiterelementen (3), und
- - einer auf dem Substrat (2) angeordneten Lochmaske (5), deren durchgehende Löcher (6) Freiräume für die lichtemittierenden Halbleiterelemente (3) bilden.
- - a substrate ( 2 ),
- - distributed on the substrate ( 2 ) and arranged directly on the light-emitting semiconductor elements ( 3 ),
- - Electrical leads ( 8 , 9 ) to the semiconductor elements ( 3 ), and
- - A shadow mask ( 5 ) arranged on the substrate ( 2 ), the through holes ( 6 ) of which form free spaces for the light-emitting semiconductor elements ( 3 ).
- a) Herstellen eines Vorproduktes in Form eines Substrates (2) mit verteilt darauf angeordneten lichtemittierenden Halbleiterelementen (3) und elektrischen Zuleitungen (8, 9) zu diesen,
- b) Aufbringen einer vorgefertigte Lochmaske (5) auf das Substrat (2), derart, daß sich die lichtemittierenden Halbleiterelemente (3) innerhalb der Löcher (6) befinden.
- a) producing a preliminary product in the form of a substrate ( 2 ) with light-emitting semiconductor elements ( 3 ) arranged thereon and electrical leads ( 8 , 9 ) to these,
- b) applying a prefabricated shadow mask ( 5 ) to the substrate ( 2 ) such that the light-emitting semiconductor elements ( 3 ) are located within the holes ( 6 ).
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| DE102006016218A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Nimbus Design Gmbh | Lamp e.g. room lamp, has multiple of light sources, and diffuser has multiple openings which extends radiation face, by which lighting sources form primary radiation, from which material of diffuser radiates freely |
| DE102007044684B4 (en) * | 2006-09-25 | 2010-12-23 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Compact high intensity LED based light source and method of making same |
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2000
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005048360A1 (en) | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Harison Toshiba Lighting Corporation | Enclosure for light emitting element and production method therefor |
| EP1641050B1 (en) * | 2003-11-14 | 2019-02-20 | Harison Toshiba Lighting Corporation | Semiconductor light-emitting element package and production method therefor |
| DE102006016218A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Nimbus Design Gmbh | Lamp e.g. room lamp, has multiple of light sources, and diffuser has multiple openings which extends radiation face, by which lighting sources form primary radiation, from which material of diffuser radiates freely |
| EP1843081A2 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-10 | Nimbus Design GmbH | Lamp, in particular room lamp |
| DE102007044684B4 (en) * | 2006-09-25 | 2010-12-23 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Compact high intensity LED based light source and method of making same |
| DE102011112710A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Osram Ag | lighting device |
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