DE102004031689A1 - Light-emitting diode device, has e.g. pulse-width modulator for supplying current to two antiparallel-connected LEDs - Google Patents

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Abstract

The device comprises two diodes (1,2) which are connected in antiparallel. A pulse-width modulator (8) is provided for supplying current to the light-emitting diodes in alternating directions. The diodes are preferably mounted in the same housing, and/or emit light of different wavelengths, e.g. red and blue. A luminescence-conversion material may be provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanordnung.The The invention relates to a light-emitting diode arrangement.

Die Druckschrift US 6,185,240 B1 beschreibt eine Laserdiode, zu der eine zweite Diode antiparallel geschaltet ist. Die zweite Diode stellt dabei einen Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD – Electro Static Discharge) für eine Laserdiode dar. Sie schützt die Laserdiode vor ESD-Spannungspulsen, die in Sperrrichtung der Laserdiode auftreten können.The publication US 6,185,240 B1 describes a laser diode to which a second diode is connected in anti-parallel. The second diode provides protection against electrostatic discharge (ESD - Electro Static Discharge) for a laser diode. It protects the laser diode against ESD voltage pulses, which can occur in the reverse direction of the laser diode.

Die Druckschrift WO 98/12757 beschreibt ein Halbleiterbauteil mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip, der elektromagnetische Strahlung im blauen Spektralbereich zwischen 420 nm und 460 nm abstrahlt. Der Halbleiterchip ist zumindest teilweise von einer Vergussmasse umschlossen, die ein Lumineszenz-Konversionsmaterial enthält, das geeignet ist, einen Teil der vom Halbleiterchip abgegebenen Strahlung in eine Strahlung längerer Wellenlänge, bevorzugt im gelben Spektralbereich, zu konvertieren. Das Halbleiterbauteil strahlt daher Mischstrahlung ab, die sich aus dem wellenlängenkonvertierten Anteil der Strahlung und der ursprünglichen Strahlung des Halbleiterchips zusammensetzt. Vorzugsweise strahlt das Halbleiterbauteil weißes Licht ab.The Document WO 98/12757 describes a semiconductor device with a radiation-emitting semiconductor chip, the electromagnetic radiation in the blue spectral range between 420 nm and 460 nm. Of the Semiconductor chip is at least partially enclosed by a potting compound, containing a luminescence conversion material that is suitable, a Part of the radiation emitted by the semiconductor chip radiation in a radiation longer Wavelength, preferably in the yellow spectral range, to convert. The semiconductor device therefore emits mixed radiation resulting from the wavelength converted portion the radiation and the original Composed radiation of the semiconductor chip. Preferably radiates the semiconductor device white Light off.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchtdiodenanordnung anzugeben, die besonders vielseitig einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtdiodenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.task the present invention is to provide a light emitting diode array, which is particularly versatile. This task is solved by a light-emitting diode arrangement having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments and developments are the subject of dependent Claims.

Es wird eine Leuchtdiodenanordnung angegeben, die zwei Leuchtdioden aufweist, die antiparallel zueinander geschaltet sind. Das heißt, wenn an der Leuchtdiodenanordnung eine äußere Spannung anliegt, so ist eine der Leuchtdioden in Durchlassrichtung und die andere Leuchtdiode in Sperrrichtung geschaltet.It a light emitting diode array is given, the two light emitting diodes has, which are connected in anti-parallel to each other. That is, if is applied to the LED array an external voltage, so is one of the light emitting diodes in the forward direction and the other light emitting diode switched in the reverse direction.

Weiter ist eine Vorrichtung vorgesehen, die geeignet ist, die Leuchtdioden mit Strom wechselnder Richtung zu bestromen. Das heißt beispielsweise, jede der beiden Leuchtdioden kann mittels dieser Vorrichtung abwechselnd in Durchlass- und Sperrrichtung geschaltet sein. Wenn an einer der Leuchtdioden eine Spannung in Sperrrichtung anliegt, so liegt an der anderen Leuchtdiode eine Spannung in Durchlassrichtung an. Die Leuchtdioden der Leuchtdiodenanordnung sind also geeignet abwechselnd elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Es ist dabei darüber hinaus möglich, dass für eine bestimmte Zeitspanne keine Spannung an den Leuchtdioden anliegt.Further a device is provided which is suitable, the light-emitting diodes to energize with current alternating direction. That means, for example, Each of the two light emitting diodes can alternately by means of this device be switched in the forward and reverse direction. If at one of the LEDs a voltage in the reverse direction is applied, so is due the other LED a voltage in the forward direction. The Light-emitting diodes of the light-emitting diode arrangement are therefore suitable alternately electromagnetic Emit radiation. It is also possible that for one certain period of time no voltage is applied to the LEDs.

Es wird also eine Leuchtdiodenanordnung angegeben, die zwei Leuchtdioden aufweist, die antiparallel zueinander geschaltet sind, und bei der eine Vorrichtung vorgesehen ist, die geeignet ist, die Leuchtdioden mit Strom wechselnder Richtung zu bestromen.It Thus, a light-emitting diode arrangement is specified, the two light-emitting diodes which are connected in anti-parallel to each other, and in the a device is provided which is suitable, the light-emitting diodes to energize with current alternating direction.

In einer Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung ist die Vorrichtung geeignet die Leuchtdiodenanordnung für vorgebbare Zeitspannen mit Strom vorgebbarer Richtung und Stärke zu bestromen. Auf diese Weise können die Leuchtdioden bei Betrieb der Leuchtdiodenanordnung für vorgebbare Zeitspannen abwechselnd elektromagnetische Strahlung emittieren. Die Intensität der elektromagnetischen Strahlung kann dabei durch die vorgebbare Stärke des Stroms, mit dem die jeweilige Leuchtdiode in Durchlassrichtung betrieben wird, geregelt sein.In an embodiment In the case of the light-emitting diode arrangement, the device is suitable for the light-emitting diode arrangement for specifiable To energize periods with current specifiable direction and strength. That way you can the LEDs during operation of the LED array for predetermined periods alternately emit electromagnetic radiation. The intensity of the electromagnetic Radiation can by the predetermined strength of the current, with which the respective LED is operated in the forward direction, be regulated.

Bevorzugt ist die an der Leuchtdiodenanordnung anliegende Spannung dabei so klein gewählt, dass diejenige Leuchtdiode, bei der eine Spannung in Sperrrichtung anliegt, nicht beschädigt wird. Das heißt, die anliegende Spannung übersteigt die Durchbruchsspannung der Diode nicht.Prefers is the voltage applied to the light emitting diode array voltage so chosen small that the light-emitting diode in which a voltage is applied in the reverse direction, not damaged becomes. This means, exceeds the applied voltage the breakdown voltage of the diode is not.

Bei der durch die Vorrichtung bestromten Leuchtdiodenanordnung kann beispielsweise die Zeitspanne, für die jeweils ein Strom vorgebbarer Richtung durch die Leuchtdiodenanordnung fließen kann, so gewählt sein, dass in eine bestimmte Richtung der Strom durch die Leuchtdiodenanordnung länger fließen kann als in eine andere Richtung. Vorteilhaft wird dadurch erreicht, dass im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung eine der Leuchtdioden für eine längere Zeitspanne elektromagnetische Strahlung emittiert, als die andere Leuchtdiode.at the energized by the device light emitting diode array can for example, the time span for each a current specifiable direction through the light emitting diode array can flow so chosen be that in a certain direction, the current through the light-emitting diode device can flow longer as in a different direction. Advantageously, this achieves during operation of the light-emitting diode arrangement, one of the light-emitting diodes for one longer Time span emitted electromagnetic radiation than the other Led.

Bevorzugt ist die Vorrichtung zudem geeignet, dass der Strom in einer Richtung größer gewählt werden kann, als in der anderen Richtung. Beispielsweise kann so im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung durch die Leuchtdiode, die für eine längere Zeitspanne in Durchlassrichtung bestromt wird, zusätzlich immer ein stärkerer Strom in Durchlassrichtung fließen, als durch die andere Leuchtdiode. Die andere Leuchtdiode wird dann für eine kürzere Zeitspanne mit geringerer Stromstärke in Durchlassrichtung betrieben. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, die beiden Leuchtdioden für jeweils gleichlange Zeitspannen mit jeweils gleichen Stromstärken in Durchlassrichtung zu betreiben.Prefers In addition, the device is suitable that the current in one direction be chosen larger can, as in the other direction. For example, so in operation the light emitting diode array through the light emitting diode, for a longer period of time in the forward direction is energized, in addition always a stronger current flow in the forward direction, as by the other LED. The other LED will then for one shorter Time period with lower current in the forward direction. About that However, it is also possible that the two LEDs for equal periods of time, each with the same currents in To operate passage direction.

Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung eine Pulsweiten-Modulationsschaltung. Bei solch einer Pulsweiten-Modulationsschaltung ist es möglich, Stromstärke, Stromrichtung und die Zeitspanne, für die ein Strom vorgebbarer Stärke und vorgebbarer Richtung fließen soll, möglichst genau und auf möglichst einfache Weise einzustellen.Particularly preferably, the device is a Pulse-width modulation circuit. In such a pulse width modulation circuit, it is possible to adjust current intensity, current direction and the time period for which a current of predeterminable strength and predeterminable direction to flow as accurately as possible and in the simplest possible way.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung sind die Leuchtdioden in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Leuchtdioden können dazu beispielsweise beide in einer Ausnehmung eines Gehäusegrundkörpers angebracht sein.In a preferred embodiment the light emitting diode array are the LEDs in a common casing arranged. The light-emitting diodes can For example, both mounted in a recess of a housing body be.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung sind die Leuchtdioden geeignet, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge zu emittieren. Beispielsweise kann eine der Leuchtdioden geeignet sein, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren. Die andere Leuchtdiode ist dann beispielsweise geeignet, Licht im blauen Spektralbereich zu emittieren.In a particularly preferred embodiment the light emitting diode array, the light emitting diodes are suitable, electromagnetic Emit radiation of different wavelengths. For example one of the light emitting diodes may be suitable, light in the red spectral range to emit. The other light-emitting diode is then suitable, for example, Emit light in the blue spectral range.

In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung ist ein Lumineszenz-Konversionsmaterial vorgesehen, das geeignet ist die von einer der Leuchtdioden emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise Wellenlängen zu konvertieren. Das heißt, wenigstens einer der Leuchtdioden ist in einer Abstrahlrichtung ein Lumineszenz-Konversionsmaterial nachgeordnet, welches einen Teil der von der Leuchtdiode emittierten Strahlung absorbiert und daraufhin Strahlung einer anderen Wellenlänge emittiert. Bevorzugt emittiert das Lumineszenz-Konversionsmaterial Strahlung einer größeren Wellenlänge, als die Wellenlänge der Strahlung, die ursprünglich von der Leuchtdiode emittiert wurde. Eine resultierende Strahlung ergibt sich durch Mischung des wellenlängenkonvertierten Anteils der Strahlung mit der von der Leuchtdiode ursprünglich ausgesandten Strahlung.In a further embodiment the light emitting diode array is a luminescence conversion material provided that is suitable for the emitted from one of the light-emitting diodes electromagnetic radiation at least partially to wavelengths convert. This means, at least one of the LEDs is in a radiation direction a luminescence conversion material downstream, which is a part of the radiation emitted by the light emitting diode absorbed and then emits radiation of a different wavelength. Preferably, the luminescence conversion material emits radiation a longer wavelength than the wavelength the radiation that originally was emitted from the light emitting diode. A resulting radiation results from mixing the wavelength-converted portion of the Radiation with the originally emitted by the LED radiation.

Die von der Leuchtdiode ausgesandte Strahlung kann auch im wesentlichen vollständig durch das Lumineszenz-Konversionsmaterial wellenlängenkonvertiert werden, beispielsweise um eine nicht sichtbare Strahlung in sichtbares Licht umzuwandeln. Bei der Verwendung von wenigstens zwei verschiedenen Leuchtstoffen, die im Lumineszenz-Konversionsmaterial enthalten sind, kann auf diese Weise Mischlicht der von den beiden Leuchtstoffen emittierten Strahlung erzeugt werden. Organische und anorganische Leuchtstoffe, die zur Wellenlängenkonvertierung elektromagnetischer Strahlung geeignet sind, sind beispielsweise in der Druckschrift WO 98/12757 beschrieben, deren Inhalt die Leuchtstoffe betreffend insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.The emitted by the LED radiation can also substantially Completely through the luminescence conversion material its wavelength become, for example, a non-visible radiation in visible To transform light. When using at least two different ones Phosphors contained in the luminescence conversion material In this way, mixed light can be that of the two phosphors emitted radiation can be generated. Organic and inorganic Phosphors used for wavelength conversion Electromagnetic radiation are suitable, for example described in the document WO 98/12757, whose content relates to the phosphors insofar hereby by reference is recorded.

In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung kann das Lumineszenz-Konversionsmaterial beispielsweise in einer dünnen Schicht auf die Strahlungsauskoppelfläche wenigstens einer der Leuchtdioden aufgebracht sein. Es ist aber auch möglich, dass lediglich auf eine der Leuchtdioden ein Lumineszenz-Konversionsmaterial in einer dünnen Schicht aufgebracht ist. Weiter ist es möglich, dass auf die beiden Leuchtdioden jeweils ein Lumineszenz-Konversionsmaterial aufgebracht ist, das unterschiedliche Leuchtstoffe enthalten kann. Die Leuchtstoffe können dabei der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung, die von der Leuchtdiode erzeugt wird, angepasst sein.In a further embodiment the light-emitting diode arrangement can be the luminescence conversion material for example in a thin one Layer on the radiation output surface of at least one of the LEDs be upset. But it is also possible that only one the LEDs a luminescence conversion material in a thin layer is applied. It is also possible that on the two LEDs each have a luminescence conversion material is applied, which may contain different phosphors. The Phosphors can while the respective electromagnetic radiation from the LED is generated, be adapted.

In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung ist es möglich, dass die Leuchtdioden von einer gemeinsamen Vergussmasse umgeben sind. Bevorzugt enthält die Vergussmasse ein Lumineszenz-Konversionsmaterial. Besonders bevorzugt ist eine der Leuchtdioden geeignet, elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge zu emittieren, die die Vergussmasse weitgehend ungehindert durchdringen kann. Weitgehend ungehindert heißt in diesem Zusammenhang, dass die von dieser Leuchtdiode abgegebene elektromagnetische Strahlung durch das in der Vergussmasse vorhandene Lumineszenz-Konversionsmaterial nicht oder nur unwesentlich wellenlängenkonvertiert wird. Die Strahlung tritt also mit der gleichen Wellenlänge aus der Vergussmasse aus, mit der sie von der Leuchtdiode emittiert worden ist, ohne dass ein wesentlicher Anteil dieser Strahlung von Bestandteilen der Vergussmasse absorbiert wird.In a further embodiment the light emitting diode arrangement, it is possible that the light emitting diodes surrounded by a common potting compound. The potting compound preferably contains a luminescence conversion material. Particularly preferred is a the light-emitting diodes suitable for emitting electromagnetic radiation of one wavelength, which can penetrate the potting compound largely unhindered. Largely means unhindered in this context, that the output from this LED electromagnetic radiation through the existing in the potting compound Luminescence conversion material not or only slightly transversely wavelength converted. The radiation So exits with the same wavelength from the potting compound, with which it has been emitted from the light-emitting diode without a significant proportion of this radiation from constituents of the potting compound is absorbed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung kann sich der wellenlängenkonvertierte Anteil der von einer der Leuchtdioden emittierten elektromagnetischen Strahlung mit der ursprünglich von dieser Leuchtdiode emittierten elektromagnetischen Strahlung zu Mischlicht mischen. Besonders bevorzugt ist das Mischlicht weißes Licht.In a particularly preferred embodiment the light emitting diode array, the wavelength - converted portion of the from one of the light emitting diodes emitted electromagnetic radiation with the original emitted by this LED electromagnetic radiation mix to mixed light. Particularly preferably, the mixed light is white light.

Das heißt, eine der Leuchtdioden ist beispielsweise geeignet, elektromagnetische Strahlung im ultraviolett-blauem Spektralbereich zu emittieren. Das Maximum der Wellenlänge der von der Leuchtdiode emittierten Strahlung liegt dabei bevorzugt zwischen 420 nm und 470 nm. Das Lumineszenz-Konversionsmaterial ist dann beispielsweise geeignet, einen Teil dieser Strahlung zu elektromagnetischer Strahlung im grün-gelben Spektralbereich zu konvertieren. Das Maximum der relativen spektralen Emission der konvertierten Strahlung liegt bevorzugt im Wellenlängenbereich zwischen 530 nm und 580 nm. Als Mischlicht ergibt sich vorteilhaft weißes Licht.The is called, one of the LEDs is suitable, for example, electromagnetic Radiation in the ultraviolet-blue spectral range to emit. The Maximum of the wavelength the radiation emitted by the light emitting diode is preferred between 420 nm and 470 nm. The luminescence conversion material is then, for example suitable, a part of this radiation to electromagnetic radiation in the green-yellow To convert spectral range. The maximum of the relative spectral Emission of the converted radiation is preferably in the wavelength range between 530 nm and 580 nm. As a mixed light is advantageous white Light.

In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung ist eine der Leuchtdioden geeignet, elektromagnetische Strahlung im roten, grünen oder gelben Spektralbereich zu erzeugen.In a further embodiment of the light-emitting diode arrangement, one of the light-emitting diodes is suitable, electromagnetic radiation in the red, green or yellow spectral range to produce.

Bevorzugt ist eine der Leuchtdioden geeignet, elektromagnetische Strahlung im roten Spektralbereich mit einem Maximum der Wellenlänge der emittierten Strahlung zwischen 600 nm und 750 nm zu emittieren.Prefers one of the light emitting diodes is suitable, electromagnetic radiation in the red spectral range with a maximum of the wavelength of the emitted Emit radiation between 600 nm and 750 nm.

Durch die Bestromung der Leuchtdiodenanordnung in wechselnder Richtung ist der von der Leuchtdiodenanordnung abgegebenen Strahlung ein bestimmter Anteil von rotem Licht beigemengt. Wird von der Leuchtdiodenanordnung beispielsweise weißes Licht durch teilweise Konversion von blauem Licht zu gelbem Licht abgestrahlt, so enthält das auf diese Weise erzeugte weiße Licht einen sehr geringen Rotanteil. Durch die gezielte Hinzugabe von rotem Licht mittels Bestromung der rotes Licht emittierenden Leuchtdiode für vorgebbare Zeitspannen mit einer vorgebbaren Stromstärke in Durchlassrichtung, kann dieser Mangel an rotem Licht ausgeglichen werden. Wird statt einer der Leuchtdioden, die Licht im roten Spektralbereich emittiert, eine Leuchtdiode gewählt, die Licht beispielsweise im grünen Spektralbereich emittiert, so kann der Strahlung der Leuchtdiodenanordnung auf diese Weise ein definierter Anteil grünen Lichts beigemengt sein.By the energization of the light emitting diode array in alternating directions the radiation emitted by the light emitting diode array is a specific one Proportion of red light added. Is from the light emitting diode array for example, white Light through partial conversion of blue light to yellow light emitted, so contains the white light produced in this way is a very small one Red content. By the deliberate addition of red light by means of Current supply of the red light-emitting diode for predeterminable Periods with a predetermined current in the forward direction, can This lack of red light can be compensated. Will instead of one the light-emitting diodes emitting light in the red spectral range, a light-emitting diode is selected, the light, for example, in the green Spectral range emitted, so the radiation of the light emitting diode array be admixed in this way a defined amount of green light.

Besonders vorteilhaft erweist sich bei der Leuchtdiodenanordnung zudem, dass die beiden antiparallel zueinander geschalteten Leuchtdioden gegenseitig ein Schutz gegen elektrostatische Entladung in Sperrrichtung sind.Especially In addition, it proves advantageous in the light-emitting diode arrangement that the two anti-parallel to each other light emitting diodes each other are a protection against electrostatic discharge in the reverse direction.

Derartige ESD-Spannungspulse können ein optoelektronisches Bauelement in seiner Funktion beeinträchtigen oder sogar zerstören. Fließt nun ein Strom aufgrund eines solchen ESD-Spannungspulses durch die Leuchtdiodenanordnung, so wird er durch eine der Leuchtdioden in Durchlassrichtung abgeleitet. Die Gefahr eines Durchbrechens der anderen Leuchtdiode ist damit verringert.such ESD voltage pulses can affect an optoelectronic device in its function or even destroy it. flows now a current due to such an ESD voltage pulse through the light emitting diode array, so it is derived by one of the light emitting diodes in the forward direction. The danger of breaking the other LED is so reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung kann zu wenigstens einer der antiparallel zueinander geschalteten Leuchtdioden wenigstens eine weitere Leuchtdiode in Reihe geschaltet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass zu einer rotes Licht emittierenden Leuchtdiode eine grünes Licht emittierende Leuchtdiode in Reihe geschaltet ist. Zu diesen beiden Leuchtdioden kann dann beispielsweise eine blaues Licht emittierende Leuchtdiode antiparallel geschaltet sein. Es ist dabei durch abwechselnde Bestromung der Leuchtdiodenanordnung möglich, beispielsweise weißes Licht mit einem erhöhten Anteil von rotem und grünen Licht zu erzeugen.In a further preferred embodiment the light emitting diode array may be at least one of the anti-parallel at least one further light-emitting diode in Be connected in series. For example, it is possible that to a red Light-emitting light emitting diode, a green light emitting light emitting diode is connected in series. To these two LEDs can then For example, a blue light emitting diode anti-parallel be switched. It is thereby by alternating energizing the Light-emitting diode arrangement possible, for example, white light with an elevated Proportion of red and green light to create.

Besonders bevorzugt wird eine der eben beschriebenen Leuchtdiodenanordnungen als Beleuchtungseinrichtung in Innenbeleuchtungen von Fahrzeugen oder Flugzeugen oder in Videokameras und Photoapparaten eingesetzt. Besonders vorteilhaft erweist sich dabei eine Leuchtdiodenanordnung, die weißes Licht mit einem erhöhten Rotlichtanteil abstrahlt.Especially preferred is one of the light-emitting diode arrangements just described as a lighting device in interior lighting of vehicles or airplanes or in video cameras and cameras. Particularly advantageous is a light emitting diode arrangement, the white one Light with an elevated Red light component radiates.

So ist beispielsweise bei der Verwendung als Beleuchtungseinrichtung in der Innenbeleuchtung eines Fahrzeugs eine durch die beschriebenen Leuchtdiodenanordnung ausgeleuchtete Straßenkarte besser lesbar. Auch erscheinen Personen, die mit einer solchen Leuchtdiodenanordnung ausgeleuchtet werden, weniger blass im Vergleich zu einer Ausleuchtung mit einer herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung ohne erhöhten Rotlichtanteil. Dies erweist sich beispielsweise auch bei der Verwendung der Leuchtdiodenanordnung in Videokameras oder Photoapparaten als besonders vorteilhaft.So is for example when used as a lighting device in the interior lighting of a vehicle through the described LED array illuminated street map easier to read. Also People appear with such a light-emitting diode arrangement be illuminated, less pale compared to an illumination with a conventional one Light-emitting diode arrangement without increased Red light proportion. This proves, for example, in the use the light emitting diode array in video cameras or cameras as especially advantageous.

Im Folgenden wird die Leuchtdiodenanordnung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.in the Below is the light emitting diode array based on embodiments and its associated Figures closer explained.

1 zeigt ein beispielhaftes Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der hier beschriebenen Leuchtdiodenanordnung. 1 shows an exemplary equivalent circuit diagram of a first embodiment of the light-emitting diode device described here.

2 zeigt ein beispielhaftes Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der hier beschriebenen Leuchtdiodenanordnung. 2 shows an exemplary equivalent circuit diagram of a second embodiment of the light-emitting diode arrangement described here.

3 zeigt einen schematisch dargestellten Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Leuchtdiodenanordnung. 3 shows a schematically illustrated cross section through an embodiment of the light-emitting diode arrangement described here.

4a zeigt beispielhaft ein Strom-Zeit Diagramm für ein Ausführungsbeispiel der Leuchtdiodenanordnung. 4a shows an example of a current-time diagram for an embodiment of the light emitting diode array.

4b zeigt beispielhaft ein Strom-Zeit Diagramm für ein Ausführungsbeispiel der Leuchtdiodenanordnung. 4b shows an example of a current-time diagram for an embodiment of the light emitting diode array.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt.In the embodiments and figures are the same or equivalent components each with provide the same reference numerals. The illustrated components as well as the size ratios of Components among each other are not to be considered as true to scale. Much more Some details of the figures are exaggerated for better understanding shown big.

1 zeigt ein beispielhaftes Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der hier beschriebenen Leuchtdiodenanordnung. Die Leuchtdiodenanordnung weist eine erste Leuchtdiode 1 und eine zweite Leuchtdiode 2 auf, die antiparallel zueinander geschaltet sind. Die erste Leuchtdiode 1 ist beispielsweise zur Erzeugung von Licht mit einer Wellenlänge λ1 geeignet, während die zweite Leuchtdiode zur Erzeugung von Licht mit einer Wellenlänge λ2 geeignet ist. Die antiparallel zueinander verschalteten Leuchtdioden werden durch eine Pulsweiten-Modulationsschaltung 8 mit Strom wechselnder Richtung bestromt. 1 shows an exemplary equivalent circuit diagram of a first embodiment of the light-emitting diode device described here. The light-emitting diode arrangement has a first light-emitting diode 1 and a second light emitting diode 2 on, the antiparallel zuein are switched on. The first light-emitting diode 1 is suitable, for example, for generating light having a wavelength λ 1 , while the second light emitting diode is suitable for generating light having a wavelength λ 2 . The anti-parallel to each other LEDs are connected by a pulse width modulation circuit 8th energized with current alternating direction.

Dabei wird die erste Leuchtdiode 1 beispielsweise für eine Zeitspanne t1 mit einem Strom der Stärke I1 in Durchlassrichtung bestromt, so dass sie für die Zeitspanne t1 elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ1 emittiert.In this case, the first light emitting diode 1 For example, for a time t 1 with a current of strength I 1 in the forward direction, so that it emits electromagnetic radiation of wavelength λ 1 for the period t 1 .

Die zweite Leuchtdiode 2 wird für eine Zeitspanne t2 mit einem Strom I2 in Durchlassrichtung bestromt, so dass sie für die Zeitspanne t2 elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ2 emittiert.The second LED 2 is energized for a period t 2 with a current I 2 in the forward direction so that it emits electromagnetic radiation of wavelength λ 2 for the period t 2 .

4a zeigt dazu ein beispielhaftes Storm-Zeit-Diagramm der Leuchtdiodenanordnung, bei der jeweils für eine Zeitspanne t1 der Strom I1 und für eine Zeitspanne t2 der Strom I2 fließt. 4a shows to an exemplary Storm-time diagram of the light emitting diode arrangement, in which each of a time period t 1, the current I 1 and for a time t 2, the current I 2 flows.

Die Frequenz der Pulsweiten-Modulationsschaltung ist durch 1/(t1 + t2) gegeben. Bevorzugt beträgt die Frequenz der Pulsweiten-Modulationsschaltung größer gleich 100 Hz. Für das menschliche Auge sind die beiden Wellenlängen λ1 und λ2 daher nicht getrennt wahrnehmbar, sondern die beiden Wellenlängen vermischen zu einem Licht mit Anteilen der Wellenlängen λ1 und λ2. Die Zeitspannen t1 und t2 können dabei sowohl gleich lang sein, als auch verschiedene Längen aufweisen. Ist beispielsweise t1 > t2, so weist das von der Leuchtdiodenanordnung abgestrahlte Licht einen größeren Anteil der Wellenlänge λ1 auf.The frequency of the pulse width modulation circuit is given by 1 / (t 1 + t 2 ). Preferably, the frequency of the pulse width modulation circuit is greater than or equal to 100 Hz. For the human eye, the two wavelengths λ 1 and λ 2 are therefore not separately perceptible, but the two wavelengths mix to form light with portions of the wavelengths λ 1 and λ 2 . The time periods t 1 and t 2 can both be the same length as well as have different lengths. If, for example, t 1 > t 2 , then the light emitted by the light-emitting diode arrangement has a greater proportion of the wavelength λ 1 .

Darüber hinaus ist es zudem möglich, dass wie 4b zeigt für eine bestimmte Todzeit t3 kein Strom, das heißt I3 = 0, durch die Leuchtdiodenanordnung fließt. Auf diese Weise, kann die Strahlleistung der Leuchtdiodenanordnung reguliert werden. Je größer die Zeitspanne t3, bei der kein Strom durch die Anordnung fließt, relativ zu t1 und t2 ist, desto weniger hell erscheint das von der Anordnung abgestrahlte Licht. Wichtig ist dabei wiederum, dass die Zeitspannen klein genug sind, so dass der menschliche Betrachter kein Flackern des abgestrahlten Lichts bemerkt.In addition, it is also possible that like 4b shows no current for a certain dead time t 3 , that is, I 3 = 0, flows through the light emitting diode array. In this way, the beam power of the light emitting diode array can be regulated. The greater the time t 3 at which no current flows through the device, relative to t 1 and t 2 , the less bright the light emitted by the device appears. Again, it is important that the time spans are small enough so that the human observer does not notice any flickering of the radiated light.

2 zeigt ein Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Leuchtdiodenanordnung. Hier sind zwei Leuchtdioden 2a und 2b in Reihe zueinander geschaltet, die erste Leuchtdiode 1 ist zu dieser Reihenschaltung antiparallel geschaltet. Entsprechend werden die Leuchtdioden 2a und 2b für eine Zeitspanne t2 gleichzeitig in Durchlassrichtung betrieben und emittieren dabei elektromagnetische Strahlung der Wellenlängen λ2a und λ2b. Auf diese Weise kann der von der Leuchtdiodenanordnung emittierten elektromagnetischen Strahlung ein weiterer Lichtanteil beigemengt werden. 2 shows an equivalent circuit diagram of a second embodiment of the light emitting diode array. Here are two LEDs 2a and 2 B connected in series with each other, the first light emitting diode 1 is connected in anti-parallel to this series connection. Accordingly, the light emitting diodes 2a and 2 B operated simultaneously for a period t 2 in the forward direction and emit electromagnetic radiation of wavelengths λ 2a and λ 2b . In this way, the light emitted by the light emitting diode array electromagnetic radiation can be added to a further proportion of light.

3 zeigt einen schematisch dargestellten Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Leuchtdiodenanordnung. Dabei ist die erste Leuchtdiode 1 beispielsweise eine Leuchtdiode 1, die geeignet ist, elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 420 nm und 470 nm zu emittieren. Bevorzugt liegt das Maximum der emittierten Strahlung bei 450 nm. 3 shows a schematically illustrated cross section through an embodiment of the light emitting diode array. Here is the first light emitting diode 1 for example, a light emitting diode 1 which is suitable for emitting electromagnetic radiation in the wavelength range between 420 nm and 470 nm. The maximum of the emitted radiation is preferably 450 nm.

Die erste Leuchtdiode 1 kann beispielsweise mit einem Strom von I1 gleich 350 mA in Durchlassrichtung betrieben werden. Bevorzugt wird er für eine Zeitspanne t1 gleich 50 ms in Durchlassrichtung betrieben. Die Leuchtdiode 1 ist auf ein erstes Anschlussteil 3a gebondet und über einen Wirebonding-Kontakt 4a mit dem zweiten Anschlussteil 3b kontaktiert. Antiparallel zu ihr ist die zweite Leuchtdiode 2 geschaltet, die beispielsweise auf das zweite Anschlussteil 3b gebondet ist und mit dem ersten Anschlussteil 3a über einen Wirebonding-Kontakt 4b kontaktiert ist.The first light-emitting diode 1 For example, it can be operated with a current of I 1 equal to 350 mA in the forward direction. It is preferably operated for a time period t 1 equal to 50 ms in the forward direction. The light-emitting diode 1 is on a first connection part 3a bonded and via a wirebonding contact 4a with the second connection part 3b contacted. Anti-parallel to it is the second LED 2 switched, for example, on the second connector 3b is bonded and with the first connection part 3a via a wirebonding contact 4b is contacted.

Die zweite Leuchtdiode 2 ist beispielsweise geeignet, elektromagnetische Strahlung im roten Spektralbereich zu emittieren. Das Maximum der von der zweiten Leuchtdiode 2 emittierten Strahlung liegt bevorzugt zwischen 600 nm und 750 nm. Besonders bevorzugt wird die zweite Leuchtdiode 2 mit einem Strom der Stromstärke I2 zwischen 1 mA und 30 mA für eine Zeitspanne t2 in Durchlassrichtung bestromt. Die Zeitspanne beträgt dabei bevorzugt circa 50 ms. Beide Leuchtdioden 1 und 2 sind in der Ausnehmung eines Grundkörpers 5 angeordnet und von einer gemeinsamen Vergussmasse 6 umgeben.The second LED 2 is suitable, for example, to emit electromagnetic radiation in the red spectral range. The maximum of the second LED 2 emitted radiation is preferably between 600 nm and 750 nm. Particularly preferred is the second light emitting diode 2 is energized with a current of the current intensity I 2 between 1 mA and 30 mA for a period t 2 in the forward direction. The time span is preferably about 50 ms. Both LEDs 1 and 2 are in the recess of a body 5 arranged and from a common potting compound 6 surround.

Bevorzugt enthält die Vergussmasse 6 ein Epoxid-Gießharz oder Silikon, das für die von den Leuchtdioden 1 und 2 emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist. Weiter enthält die Vergussmasse 6 bevorzugt ein Lumineszenz-Konversionsmaterial 7, das geeignet ist, einen Teil des von der Leuchtdiode 1 emittierten blauen Lichts in Licht des gelben Spektralbereichs zu konvertieren. Das gelbe Licht liegt dabei bevorzugt in einem Spektralbereich zwischen 530 nm und 580 nm. Besonders bevorzugt liegt das Maximum der Wellenlänge des gelben Lichts bei circa 565 nm.The potting compound preferably contains 6 an epoxy casting resin or silicone for those of the light emitting diodes 1 and 2 emitted electromagnetic radiation is transparent. Next contains the potting compound 6 preferably a luminescence conversion material 7 , which is suitable for a part of the light emitting diode 1 emitted blue light to convert light of the yellow spectral range. The yellow light is preferably in a spectral range between 530 nm and 580 nm. Particularly preferred is the maximum of the wavelength of the yellow light at about 565 nm.

Das blaue Licht der Leuchtdiode 1 und das gelbe Licht des Lumineszenz-Konversionsmaterials mischen sich zu weißem Licht. Die Farbkoordinaten des weißen Lichts sind dabei beispielsweise durch Cx gleich 0.32 und Cy gleich 0.31 nach CIE 1931 gegeben. Die Farbtemperatur liegt bevorzugt bei circa 6500 K.The blue light of the LED 1 and the yellow light of the luminescence conversion material mix to white light. The color coordinates of the white light are given, for example, by C x equal to 0.32 and C y equal to 0.31 according to CIE 1931. The color temperature is preferably about 6500 K.

Die Leuchtdiodenanordnung emittiert daher für eine Zeitspanne t1 weißes Licht und für eine Zeitspanne t2 rotes Licht. Der Anteil des roten Lichts kann dabei zum einen durch eine Verlängerung der Zeitspanne t2 gegenüber t1 oder zum anderen durch eine Erhöhung der Stromstärke I2, mit der die zweite Leuchtdiode 2 betrieben wird, erhöht werden. Auch ist es möglich, gemäß 2 weitere rotes Licht abstrahlende Leuchtdioden 2b in Reihe zu schalten.The light-emitting diode arrangement therefore emits white light for a time t 1 and red light for a time t 2 . The proportion of the red light can be on the one hand by an extension of the time period t 2 with respect to t 1 or on the other by an increase in the current I 2 , with the second light emitting diode 2 is operated, be increased. Also it is possible according to 2 further red light emitting LEDs 2 B to connect in series.

Vorteilhaft stellen die antiparallel zueinander geschalteten Leuchtdioden 1, 2 einen gegenseitigen ESD-Schutz in Sperrrichtung für einander dar. Beispielsweise ist die Leuchtdiodenanordnung auf diese Weise bis 2 kV nach JESD 22-A114-B ESD-sicher.Advantageously, the light-emitting diodes connected in antiparallel with each other 1 . 2 For example, the light emitting diode array is thus ESD safe up to 2 kV according to JESD 22-A114-B.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited. Much more For example, the invention includes every novel feature as well as every combination of features, in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments is.

Claims (15)

Leuchtdiodenanordnung, aufweisend zwei Leuchtdioden (1, 2), die antiparallel zueinander geschaltet sind, bei der eine Vorrichtung (8) vorgesehen ist, die geeignet ist, die Leuchtdioden mit Strom wechselnder Richtung zu bestromen.Light-emitting diode arrangement, comprising two light-emitting diodes ( 1 . 2 ), which are connected in anti-parallel to each other, in which a device ( 8th ) is provided, which is suitable to energize the light emitting diodes with current alternating direction. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung (8) geeignet ist, die Leuchtdioden für vorgebbare Zeitspannen mit Strom einer vorgebbaren Richtung und Stärke zu bestromen.Light-emitting diode arrangement according to Claim 1, in which the device ( 8th ) is suitable to energize the LEDs for predeterminable periods of time with current of a predeterminable direction and strength. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Vorrichtung (8) eine Pulsweiten-Modulationsschaltung ist.Light-emitting diode arrangement according to Claim 1 or 2, in which the device ( 8th ) is a pulse width modulation circuit. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leuchtdioden (1, 2) in einem gemeinsamen Gehäuse (5) angeordnet sind.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 1 to 3, in which the light-emitting diodes ( 1 . 2 ) in a common housing ( 5 ) are arranged. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Leuchtdioden (1, 2) geeignet sind, Licht unterschiedlicher Wellenlänge zu emittieren.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 1 to 4, in which the light-emitting diodes ( 1 . 2 ) are adapted to emit light of different wavelengths. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein Lumineszenz-Konversionsmaterial (7) vorgesehen ist, das geeignet ist, die von einer der Leuchtdioden (1, 2) emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise Wellenlängen zu konvertieren.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 1 to 5, in which a luminescence conversion material ( 7 ) is provided, which is suitable, by one of the light-emitting diodes ( 1 . 2 ) emitted electromagnetic radiation at least partially to convert wavelengths. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Leuchtdioden (1, 2) von einer Vergussmasse (6) umgeben sind.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 1 to 6, in which the light-emitting diodes ( 1 . 2 ) of a potting compound ( 6 ) are surrounded. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 7, bei der eine der Leuchtdioden (2) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge zu emittieren, die die Vergussmasse (6) weitgehend ungehindert durchdringt.Light-emitting diode arrangement according to Claim 7, in which one of the light-emitting diodes ( 2 ) is adapted to emit electromagnetic radiation of a wavelength that the potting compound ( 6 ) penetrates largely unhindered. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der sich die elektromagnetische Strahlung einer Leuchtdiode (1) mit dem wellenlängenkonvertierten Anteil ihrer Strahlung zu weißem Licht mischen kann.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 6 to 8, in which the electromagnetic radiation of a light-emitting diode ( 1 ) can mix with the wavelength converted portion of their radiation to white light. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 9, bei der eine der Leuchtdioden (1) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 420 nm und 470 nm zu emittieren und bei der das Lumineszenz-Konversionsmaterial (7) geeignet ist, einen Teil dieser Strahlung zu elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 530 nm und 580 nm zu konvertieren.Light-emitting diode arrangement according to Claim 9, in which one of the light-emitting diodes ( 1 ) is capable of emitting electromagnetic radiation having a wavelength between 420 nm and 470 nm and in which the luminescence conversion material ( 7 ) is adapted to convert a portion of this radiation to electromagnetic radiation having a wavelength between 530 nm and 580 nm. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der eine der Leuchtdioden (2) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung in einem der folgenden Spektralbereiche zu emittieren: Rot, Grün, Gelb.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 1 to 10, in which one of the light-emitting diodes ( 2 ) is capable of emitting electromagnetic radiation in one of the following spectral ranges: red, green, yellow. Leuchtdiodenanordnung nach Anspruch 11, bei der eine der Leuchtdioden (2) geeignet ist, elektromagnetische Strahlung im roten Spektralbereich mit einer Wellenlänge zwischen 600 nm und 750 nm zu emittieren.Light-emitting diode arrangement according to Claim 11, in which one of the light-emitting diodes ( 2 ) is adapted to emit electromagnetic radiation in the red spectral region with a wavelength between 600 nm and 750 nm. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Leuchtdioden einen gegenseitigen ESD-Schutz bilden.Light-emitting diode arrangement according to one of claims 1 to 12, in which the LEDs form a mutual ESD protection. Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der zu wenigstens einer der Leuchtdioden (2a) wenigstens eine weitere Leuchtdiode (2b) in Reihe geschaltet ist.Light-emitting diode arrangement according to one of Claims 1 to 13, in which at least one of the light-emitting diodes ( 2a ) at least one further light emitting diode ( 2 B ) is connected in series. Verwendung einer Leuchtdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, als Beleuchtungseinrichtung in einem der folgenden Geräte: Innenbeleuchtung für ein Kraftfahrzeug, Videokamera, Fotoapparat.Use of a light-emitting diode arrangement according to one the claims 1 to 12, as lighting equipment in one of the following appliances: Interior lighting for a Motor vehicle, video camera, camera.
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