DE102005058884A1

DE102005058884A1 - Leuchtdiodenmodul, Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenmoduls und optische Projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005058884A1
Application number: DE102005058884A
Authority: DE
Inventors: Robert Kraus
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-14
Also published as: CA2632707A1; WO2007065390A1; US20090273930A1

Abstract

Es wird ein Leuchtdiodenmodul (20) mit zumindest zwei Leuchtdiodenchips (1), einer Speichereinheit (2), in der Werte für die Helligkeit und den Farbort eines jeden Leuchtdiodenchips (1) abgespeichert sind, und einer Steuereinheit (3) angegeben, die geeignet ist, einen Betriebsstrom durch jeden Leuchtdiodenchip (1) in Abhängigkeit der gespeicherten Werte zu steuern. Ein solches Leuchtdiodenmodul (20) ermöglicht eine besonders exakte und reproduzierbare Weißpunktdarstellung. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenmoduls (20) sowie eine optische Projektionsvorrichtung mit einem solchen Leuchtdiodenmodul (20) angegeben.

Description

Technisches Gebiet

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Leuchtdiodenmodul anzugeben, dessen abgestrahltes Licht einen reproduzierbaren und besonders exakt einstellbaren Farbort aufweist.

Darstellung der Erfindung

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls, weist das Leuchtdiodenmodul wenigstens zwei Leuchtdiodenchips auf. Die Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls sind zum Beispiel in einem oder mehreren Leuchtdiodenarrays angeordnet. Die Leuchtdiodenchips können einzeln ansteuerbar sein. Jeder Leuchtdiodenchip kann dann für sich, unabhängig von den anderen Leuchtdiodenchips des Moduls bestromt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Leuchtdiodenchips in Gruppen von zwei oder mehreren Leuchtdiodenchips angeordnet sind, die beispielsweise in Reihe zueinander geschaltet und so ausschließlich gemeinsam ansteuerbar sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls weist das Leuchtdiodenmodul eine Speichereinheit auf. Bei der Speichereinheit handelt es sich bevorzugt um eine elektronische Speichereinheit, die geeignet ist, in ihr abgelegte Werte über Zeitspannen zu speichern, die wenigstens der durchschnittlichen Lebensdauer der Leuchtdiodenchips des Moduls entsprechen. In der Speichereinheit sind Werte für die Helligkeit und den Farbort der wenigstens zwei Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls abgespeichert. Bevorzugt sind Werte für die Helligkeit und den Farbort eines jeden Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls abgespeichert. Vorzugsweise handelt es sich bei den Werten um initiale Werte, die vor der eigentlichen Inbetriebnahme des Leuchtdiodenmoduls an seinem Bestimmungsort mit einer vom Leuchtdiodenmodul extern angeordneten – das heißt, außerhalb vom Leuchtdiodenmodul gelegenen – Messvorrichtung ermittelt sind.

Das heißt, vor der Inbetriebnahme des Leuchtdiodenmoduls werden die Leuchtdiodenchips vorzugsweise bei einer Referenzstromstärke betrieben. Dabei werden Werte für die Helligkeit und den Farbort eines jeden Leuchtdiodenchips ermittelt. Diese Werte werden zur permanenten oder dauerhaften Speicherung in der Speichereinheit des Leuchtdiodenmoduls abgelegt. Die Speicherzeit beträgt dabei vorzugsweise wenigstens der durchschnittlichen Lebensdauer der Leuchtdiodenchips des Moduls.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist geeignet, einen Betriebsstrom durch jeden Leuchtdiodenchip in Abhängigkeit von den in der Speichereinheit abgelegten Werten zu steuern. Das heißt, abhängig vom Wert für die Helligkeit und den Farbort für einen Leuchtdiodenchip des Leuchtdiodenmoduls, ist die Steuereinheit geeignet, einen Betriebsstrom in den Leuchtdiodenchip einzuprägen. Weiter ist die Steuereinheit vorzugsweise geeignet, den Strom durch einen bestimmten Leuchtdiodenchip in Abhängigkeit der für diesen Leuchtdiodenchip abgespeicherten Werte und der Werte aller anderen Leuchtdiodenchips des Moduls zu steuern.

Das Leuchtdiodenmodul macht sich die folgende Erkenntnis zu Nutze: Leuchtdiodenchips gleichen Typs weisen herstellungsbedingt Schwankungen in Helligkeit und Farbort auf. Beispielsweise zwei baugleiche Leuchtdiodenmodule mit Leuchtdiodenchips, die geeignet sind, Licht der Farben rot, grün und blau zu emittieren, weisen daher einen unterschiedlichen Weißpunkt bei gleichzeitigem Betrieb der Leuchtdiodenchips auf. Der Weißpunkt zweier baugleicher Module kann sich dabei stark voneinander unterscheiden. Unter Verwendung der Steuereinheit des Leuchtdiodenmoduls ist es nun möglich, den Strom durch die einzelnen Leuchtdiodenchips des Moduls in Abhängigkeit von den abgespeicherten Werten für Helligkeit und Farbort der Leuchtdiodenchips derart zu steuern, dass sich eine exakte, reproduzierbare Weiß punktdarstellung ergibt. Befindet sich zum Beispiel ein Leuchtdiodenchip geringerer Helligkeit auf dem Leuchtdiodenmodul, kann dieser Leuchtdiodenchip stärker als andere Leuchtdiodenchips des Moduls bestromt werden. Ist der Farbort eines ersten Leuchtdiodenchips zum Farbort eines zweiten Leuchtdiodenchips hin verschoben, so kann die Stromstärke durch den zweiten Leuchtdiodenchip mit Hilfe der Steuereinheit reduziert sein.

Die Schwankungen in der Weißpunktdarstellung zwischen zwei baugleichen Leuchtdiodenmodulen sind damit prinzipiell nur noch von der Messtoleranz beim initialen Einmessen der Leuchtdiodenchips bestimmt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls, ist die Steuereinheit geeignet, die Helligkeit eines jeden Leuchtdiodenchips in Abhängigkeit von zumindest einem Messwert zu regeln, der wiederum abhängig vom Betriebszustand des Leuchtdiodenchips oder anderer Leuchtdiodenchips des Moduls ist. Das heißt, mittels einer Messvorrichtung wird während des Betriebs der Leuchtdiodenchips ein Messwert ermittelt. Der Messwert wird an die Steuereinheit übergeben. Die Steuereinheit ist geeignet, abhängig vom Messwert und abhängig von den in der Speichereinheit abgelegten Werten für die Helligkeit und den Farbort, die Helligkeit des Leuchtdiodenchips zu regeln. Die Regelung der Helligkeit des Leuchtdiodenchips kann dabei durch die Steuerung des Betriebsstroms, der in den Leuchtdiodenchip eingeprägt wird, erfolgen. Unter Betriebszustand eins Leuchtdiodenchips wird zum Beispiel die Temperatur oder die Helligkeit des vom Leuchtdiodenchip abgestrahlten Lichts verstanden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls ist die Steuereinheit geeignet, die Betriebsstromstärke eines Leuchtdiodenchips zu steuern. Das heißt, abhängig beispielsweise vom in der Speichereinheit abgelegten Wert und gegebenenfalls dem vom Betriebszustand des Leuchtdiodenchips abhängigen Messwert ist die Steuereinheit geeignet, die Stärke des Stroms, der in einen Leuchtdiodenchip eingeprägt wird, zu steuern.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst die Steuereinheit eine Pulsweitenmodulationsschaltung. Die Regelung der Helligkeit eines Leuchtdiodenchips kann dann durch die Einstellung des Tastverhältnisses, das heißt durch die Einstellung der Totzeit bei gleichbleibender Frequenz für den Betriebsstrom erfolgen.

Die Pulsweitenmodulationsschaltung erzeugt z. B. für ein bestimmtes Zeitintervall T₁ Strom einer bestimmten Stärke I₁. Für ein weiters bestimmtes Zeitintervall – die Totzeit – T₂ fließt kein Strom durch den Leuchtdiodenchip (I₂ = 0). Beispielsweise erzeugt die Pulsweitenmodulation dazu ein elektrisches Rechtecksignal. Je größer das Tastverhältnis T₁/(T₁ + T₂) ist, desto länger fließt im Zeitintervall T₁ + T₂ Strom durch den Leuchtdiodenchip und desto heller erscheint das abgestrahlte Licht dem Betrachter.

Die Frequenz der Pulsweitenmodulationsschaltung 1/(T₁ + T₂) beträgt bevorzugt wenigstens 100 Hz, sodass dem menschlichen Betrachter aufgrund der Trägheit der optischen Signalverarbeitung beim Menschen die Leuchtdiodenchips als kontinuierlich leuchtend erscheinen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul einen Helligkeitssensor, der geeignet ist, einen von der Helligkeit zumindest eines Leuchtdiodenchips abhängigen Messwert an die Steuereinrichtung zu übergeben. Die Steuereinrichtung ist dann geeignet, abhängig vom Messwert den Betriebsstrom durch den Leuchtdiodenchip zu regeln. Beispielsweise ist es möglich, die Helligkeit eines Referenzleuchtdiodenchips des Moduls zu bestimmen. Aus dem ermittelten Wert kann dann – gegebenenfalls durch Vergleich mit dem in der Speichereinheit abgelegten Referenzwert – eine Betriebsstromänderung für alle Leuchtdiodenchips errechnet werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine Helligkeitsänderung im Vergleich zum abgespeicherten Referenzwert, die beispielsweise auf eine Alterung zumindest eines der Leuchtdiodenchips zurückzuführen ist, zu kompensieren.

Weiter ist es möglich, dass der Helligkeitssensor geeignet ist, die Helligkeit des von einer Gruppe von Leuchtdiodenchips erzeugten Lichts – beispielsweise durch die Detektion von Streustrahlung – zu ermitteln. Die Leuchtdiodenchips können dazu beispielsweise nach den Farben, bei denen sie elektromagnetische Strahlung emittieren, gruppiert sein. Vorzugsweise umfasst das Modul dann für jede Farbe genau einen Helligkeitssensor.

Ferner ist es möglich, dass für jeden Leuchtdiodenchip des Leuchtdiodenmoduls genau ein Helligkeitssensor im Modul vorhanden ist. Dies erlaubt eine besonders genaue Überwachung der Helligkeit der einzelnen Leuchtdiodenchips.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Modul einen Temperatursensor, der geeignet ist, einen von der Betriebstemperatur zumindest eines Leuchtdiodenchips abhängigen Messwert an die Steuereinheit zu übergeben.

Dabei ist es möglich, dass der Temperatursensor geeignet ist, eine mittlere Betriebstemperatur aller Leuchtdiodenchips des Moduls zu ermitteln. Ferner ist es möglich, dass der Temperatursensor geeignet ist, die Betriebstemperatur einer Gruppe von Leuchtdiodenchips zu ermitteln. Die Leuchtdiodenchips können dabei beispielsweise nach den Farben gruppiert sein, bei denen sie elektromagnetische Strahlung emittieren. Vorzugsweise ist dann für jede Farbgruppe genau ein Temperatursensor im Modul vorhanden.

Schließlich ist es auch möglich, dass für jeden Leuchtdiodenchip des Moduls genau ein Temperatursensor zur Ermittlung der Betriebstemperatur des Leuchtdiodenchips im Modul vorhanden ist. Dies ermöglicht eine besonders genaue temperaturabhängige Steuerung des Betriebstroms.

Durch die temperaturabhängige Steuerung des Betriebsstroms der Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls kann eine Beeinträchtigung der Funktion oder gar ein Ausfall der Leuchtdiodenchips aufgrund thermischer Überlastung verhindert werden. Beispielsweise kann die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur von der Steuereinrichtung ausgewertet werden und der Betriebsstrom durch die Leuchtdiodenchips entsprechend vermindert werden, sobald die vom Temperatursensor erfasste Temperatur einen kritischen Wert erreicht und/oder überschreitet. Auf diese Weise können die Leuchtdiodenchips vorteilhaft über lange Betriebszeiten im Grenzbereich ihrer thermischen Belastbarkeit betrieben werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls sind alle Komponenten des Leuchtdiodenmoduls auf einem gemeinsamen Modulträger angeordnet. Bei dem Träger kann es sich zum Beispiel um eine Leiterplatte handeln, auf der Leiterbahnen zum elektrischen Verbinden der Komponenten vorgesehen sind. Der Träger enthält bevorzugt ein Material, das besonders gut wärmeleitend ist, wie ein Metall und/oder ein keramisches Material. Auf dem Träger sind bevorzugt die Leuchtdioden, die Speichereinheit, die Steuereinheit und gegebenenfalls Temperatur- und Helligkeitssensor(en) angeordnet. Weiter können auf dem Modulträger andere Komponenten wie Varistor(en) – zum Schutz der Komponenten gegen elektrostatische Entladungen –, oder elektronische Komponente(n) zur Transformierung einer Versorgungsspannung – beispielsweise eine Drosselspule oder ein oder eine Vielzahl von Kondensatoren – aufgebracht sein.

Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenmoduls angegeben, wie es im Zusammenhang mit zumindest einer der obigen Ausführungsformen beschrieben ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird zunächst ein Modulträger mit zumindest zwei Leuchtdiodenchips bestückt. Nachfolgend werden die auf dem Modulträger aufgebrachten Leuchtdiodenchips bei einer Referenzstromstärke betrieben, sodass sie elektromagnetische Strahlung emittieren. Dabei werden beispielsweise die Helligkeit und der Farbort eines jeden Leuchtdiodenchips mittels einer bezüglich des Leuchtdiodenmoduls extern angeordneten Messeinrichtung vermessen.

In einem abschließenden Verfahrensschritt werden die Messwerte oder Werte, die den Messwerten entsprechen oder von diesen abgeleitet sind, in der Speichereinheit, die auf dem Modulträger angeordnet ist, abgespeichert.

Das Verfahren macht sich dabei die Idee zunutze, dass durch eine Abspeicherung der Initialwerte für Helligkeit und Farbort eines jeden Leuchtdiodenchips direkt auf dem Modul, ein Leuchtdiodenmodul hergestellt werden kann, bei dem eine besonders exakte Weißpunktdarstellung im Betrieb ermöglicht ist. Das vom Leuchtdiodenmodul abgegebene Licht weist damit einen reproduzierbaren und besonders exakt einstellbaren Farbort auf.

Im Übrigen wird eine optische Projektionsvorrichtung mit zumindest einem Leuchtdiodenmodul angegeben wie es im Zusammenhang mit einem der oben genannten Ausführungsbeispiele beschrieben ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die optische Projektionsvorrichtung zumindest ein Leuchtdiodenmodul auf. Ferner weist die optische Projektionsvorrichtung ein bildgebendes Element auf – beispielsweise ein Array von Mikrospiegeln (DMD-digital mirror device) oder ein oder mehrere LCD (liquid crystal displays)-Panels – auf. Ferner umfasst die optische Projektionsvorrichtung eine Projektionsoptik, wie zum Beispiel eine Projektionslinse. Die Verwendung eines, wie oben beschriebenen Leuchtdiodenmoduls ermöglicht dabei eine optische Projektionsvorrichtung mit einer besonders exakten und reproduzierbaren Weißpunktdarstellung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird das hier beschriebene Leuchtdiodenmodul anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr kön nen einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Leuchtdiodenmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel.
1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Leuchtdiodenmoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der optischen Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1A zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Leuchtdiodenmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1B zeigt die zugehörige schematische Schnittdarstellung.
Das Leuchtdiodenmodul 20 weist einen Modulträger 7 auf. Bei dem Modulträger 7 handelt es sich um eine Leiterplatte, die zum Beispiel als Metallkernplatine ausgeführt sein kann. Der Modulträger enthält bevorzugt ein gut wärmeleitendes Metall, wie Kupfer oder Aluminium, und/oder eine gut wärmeleitende Keramik, wie zum Beispiel ein Aluminiumnitrid, etwa AIN.
Auf dem Modulträger 7 sind Leiterbahnen 8 vorgesehen, die Komponenten des Leuchtdiodenmoduls 20 elektrisch miteinander verbinden. Der Modulträger 7 kann weiter Ausnehmungen 10 aufweisen, die beispielsweise durch Bohrungen gegeben sind. An den Ausnehmungen 10 kann das Leuchtdiodenmodul 20 beispielsweise mittels Passstiften und/oder Schrauben an seinem Bestimmungsort befestigt sein. Das Leuchtdiodenmodul 20 weist ferner einen Stecker 9 auf, mittels dem das Leuchtdiodenmodul 20 von außerhalb elektrisch kontaktierbar ist. Bevorzugt beträgt die Breite des Modulträgers 7 höchstens fünfzehn Millimeter, die Länge des Modulträgers 7 beträgt dann vorzugsweise höchstens 35 Millimeter.
Auf dem Modulträger 7 ist zumindest ein Leuchtdiodenarray 14 aufgebracht. Das Leuchtdiodenarray 14 umfasst zumindest zwei Leuchtdiodenchips 1. Die Leuchtdiodenchips 1 können beispielsweise auf einem Keramikträger aufgebracht sein, der Durchkontaktierungen (Vias) zum Anschließen der Leuchtdiodenchips 1 am Modulträger 7 aufweist. Der Keramikträger enthält zum Beispiel ein gut wärmeleitendes keramisches Material wie AIN und wirkt als Wärmeleitelement, das beim Betrieb von den Leuchtdiodenchips 1 erzeugte Wärme besonders effektiv an den Modulträger 7 abgeben kann.
Bei den Leuchtdiodenchips 1 handelt es sich vorzugsweise um Leuchtdiodenchips in Dünnfilmbauweise. Das heißt, das Aufwachssubstrat der aktiven, strahlungserzeugenden Schichten des Leuchtdiodenchips kann gedünnt oder entfernt sein. Die aktiven Schichten können zum Beispiel mit ihrer dem ursprünglichen Aufwachssubstrat abgewandten Oberfläche auf ein Trägerelement aufgebracht sein. Leuchtdiodenchips in Dünnfilmbauweise sind beispielsweise in den Druckschriften WO 02/13281 A1 sowie EP 0 905 797 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Dünnfilmbauweise von Leuchtdiodenchips hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Leuchtdiodenchips 1 sind über Leiterbahnen 8 des Moduls mit einer Steuereinheit 3 verbunden, die geeignet ist, einen Betriebsstrom durch die Leuchtdiodenchips 1 zu steuern. Die Steuerung des Betriebsstroms kann wie oben beschrieben mittels Änderung der Stromstärke durch die Leuchtdiodenchips 1 oder mittels einer Pulsweitenmodulation erfolgen.
In die Steuereinheit 3 integriert oder als eigenständige Komponente auf dem Modulträger 7 angeordnet ist ferner eine Speichereinheit 2 auf dem Modulträger 7 aufgebracht. In der Speichereinheit 2 sind initiale Werte für die Helligkeit und den Farbort eines jeden Leuchtdiodenchips 1 abgelegt. Die initialen Werte sind vor der Inbetriebnahme des Leuchtdiodenmoduls 20 durch eine externe Messvorrichtung bei einer Referenzstromstärke ermittelt. Der Betriebsstrom durch die Leuchtdiodenchips 1 wird von der Steuereinheit 3 derart gesteuert, dass eine besonders exakte, reproduzierbare Weißpunktdarstellung erfolgt. Auf diese Weise ist es auch möglich, dass zwei baugleiche Leuchtdiodenmodule abgesehen von der Messtoleranz beim Einmessen der initialen Werte eine identische Weißpunktdarstellung aufweisen.
Die Steuereinheit 3 und die Speichereinheit 2 können beispielsweise in einem Mikrocontroller zusammengefasst sein. Die Stromversorgung der Steuereinheit 3 von außerhalb des Leuchtdiodenmoduls 20 erfolgt vorzugsweise über den Stecker 9.
Die Steuereinheit 3 kann ferner dazu geeignet sein, die Helligkeit der Leuchtdiodenchips 1 über den Betriebsstrom in Abhängigkeit eines Messwertes oder mehrerer Messwerte zu regeln. Die Messwerte sind dabei vom Betriebszustand der Leuchtdiodenchips 1 abhängig. Dazu kann auf dem Träger außerhalb oder innerhalb des Leuchtdiodenarrays 14 zumindest ein Temperatursensor 4 angeordnet sein, der geeignet ist, die Temperatur eines oder mehrerer Leuchtdiodenchips 1 zu bestimmen. Es ist dabei insbesondere auch möglich, dass jedem Leuchtdiodenchip 1 genau ein Temperatursensor 4 zugeordnet ist, so dass jeder Temperatursensor im Wesentlichen die Temperatur des zugehörigen Leuchtdiodenchips ermittelt.
Der Temperatursensor 4 ist vorzugsweise ein Thermoelement. Weiterhin kann der Temperatursensor 4 auch ein temperaturabhängiger Widerstand sein, der einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstand) oder einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand) aufweisen kann. Alternativ kann auch ein Halbleiterbauelement, beispielsweise ein Transistor oder eine Diode als Temperatursensor verwendet werden, in dem eine temperaturabhängige elektrische Eigenschaft eines derartigen Halbleiterbauelements von der Steuereinheit 3 erfasst und ausgewertet wird.
Der Temperatursensor 4 ist mittels auf dem Modulträger 7 vorhandener Leiterbahnen 8 mit der Steuereinheit 3 verbunden. Die Steuereinheit 3 ist geeignet, die vom Temperatursensor 4 übermittelten Messwerte auszuwerten und einen Betriebsstrom durch jeden Leuchtdiodenchip 1 entsprechend zu regeln.
Durch die temperaturabhängige Regelung des Betriebsstroms der Leuchtdiodenchips 1 des Leuchtdiodenmodul 20 kann eine Beeinträchtigung der Funktion oder gar ein Ausfall der Leuchtdiodenchips 1 durch thermische Überlastung vermieden werden, indem beispielsweise bei Erreichen und/oder Überschreiten eines kritischen Temperaturwertes der Betriebsstrom durch die Leuchtdiodenchips 1 reduziert wird.
Weiter kann auf dem Modulträger 7 ein Helligkeitssensor 5 aufgebracht sein. Beispielsweise ist jedem LED-Array 14 genau ein Helligkeitssensor 5 eineindeutig zugeordnet. Bei den Leuchtdiodenchips 1 der Leuchtdiodenarrays 14 kann es sich dann vorzugsweise um Leuchtdiodenchips handeln, die elektromagnetische Strahlung bei gleicher Farbe emittieren.
Bei dem Helligkeitssensor 5 handelt es sich beispielsweise um eine Fotodiode. Vorteilhaft ist eine Regelung des Betriebsstroms der Leuchtdiodenchips 1 durch die Steuereinheit 3 in Abhängigkeit von einer von dem Helligkeitssensor 5 gemessenen Lichtstärke vorgesehen. Dazu ist der Helligkeitssensor 5 vorzugsweise mit der Steuereinheit 3 verbunden, beispielsweise über Leiterbahnen 8 des Modulträgers 7.
Bevorzugt ist der Helligkeitssensor 5 derart angeordnet, dass er zumindest einen Teil der von den Leuchtdiodenchips 1 emittierten Strahlung, beispielsweise Streustrahlung, empfängt. In diesem Fall kann das Signal des Helligkeitssensors 5 von der Steuereinheit 3 derart ausgewertet werden, dass durch einen Soll-/Istwert Vergleich die Helligkeit der von den Leuchtdiodenchips 1 emittierten elektromagnetischen Strahlung auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise den in der Speichereinheit 2 abgelegten Initialwert, geregelt wird.
Aus der Schnittdarstellung der 1b ist ersichtlich, dass den Leuchtdiodenchips 1 des Leuchtdiodenmoduls 20 ein Optikkörper 11 nachgeordnet sein kann. Der Optikkörper 11 ist beispielsweise mittels eines Halters 13 auf dem Modulträger 7 befestigt. Eine Linse 12 kann integraler Bestandteil des Optikkörpers 11 sein oder ist auf diesem aufgebracht.
Bei dem Optikkörper 11 handelt es sich zum Beispiel um einen nicht abbildenden optischen Konzentrator, der sich zu den Leuchtdiodenchips 1 hin verjüngt.
Der optische Konzentrator kann als Hohlkörper ausgebildet sein, dessen Innenflächen reflektierend, beispielsweise metallisch, beschichtet sind.
Ferner ist es möglich, dass der Optikkörper als Vollkörper ausgebildet ist, der aus einem transparenten Kunststoff oder Glas besteht. In diesem Fall kann die Linse 12 integraler Bestandteil des Optikkörpers 11 sein. Eine Führung von elektromagnetischer Strahlung findet im Optikkörper dann vorzugsweise aufgrund von Totalreflexion an den Seitenflächen des Optikkörpers 11 statt.
Die Seitenflächen des Optikkörpers 11 sind vorzugsweise zumindest stellenweise nach Art eines der folgenden optischen Grundelemente geformt: Pyramidenstumpfoptik, Kegelstumpfoptik, zusammengesetzter parabolischer Konzentrator, zusammengesetzter elliptischer Konzentrator, zusammengesetzter hyperbolischer Konzentrator.
2 zeigt eine optische Projektionsvorrichtung mit einem Leuchtdiodenmodul 20 wie es beispielsweise in Verbindung mit den 1A und 1B beschrieben ist. Das optische Projektionsgerät weist als bildgebendes Element 30 ein Array von Mikrospiegeln (digital mirror device – DMD) auf. Vom Leuchtdiodenmodul 20 emittierte Strahlung 21 trifft auf die Mikrospiegel. Durch Stellung der Mikrospiegel wird ein Graustufenbild 31 erzeugt, das mittels einer Projektionslinse 40 auf eine Leinwand projiziert werden kann.
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.

Claims

Leuchtdiodenmodul aufweisend – zumindest zwei Leuchtdiodenchips (1), – eine Speichereinheit (2), in der Werte für die Helligkeit und den Farbort der zumindest zwei Leuchtdiodenchips (1) abgespeichert sind, und – eine Steuereinheit (3), die geeignet ist, einen Betriebsstrom durch jeden Leuchtdiodenchip (1) in Abhängigkeit der gespeicherten Werte zu steuern.
Leuchtdiodenmodul gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem die Steuereinheit (3) geeignet ist, die Helligkeit eines jeden Leuchtdiodenchips (1) in Abhängigkeit von zumindest einem Messwert zu regeln, der wiederum abhängig vom Betriebszustand des Leuchtdiodenchips (1) ist.
Leuchtdiodenmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuereinheit (3) geeignet ist, die Betriebsstromstärke eines Leuchtdiodenchips (1) zu steuern.
Leuchtdiodenmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuereinheit (3) eine Pulsweitenmodulationsschaltung umfasst.
Leuchtdiodenmodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 2 bis 4 aufweisend, einen Temperatursensor (4), der geeignet ist, einen von der Betriebstemperatur zumindest eines Leuchtdiodenchips abhängigen Messwert an die Steuereinheit zu übergeben.
Leuchtdiodenmodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 2 bis 5 aufweisend, einen Helligkeitssensor (5) der geeignet ist, einen von der Helligkeit zumindest eines Leuchtdiodenchips (1) abhängigen Messwert an die Steuereinheit (3) zu übergeben.
Leuchtdiodenmodul gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche aufweisend, einen gemeinsamen Modulträger (7) für alle Komponenten des Leuchtdiodenmoduls (20).
Optische Projektionsvorrichtung mit – zumindest einem Leuchtdiodenmodul (20) gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, – einem bildgebenden Element (30), und – einer Projektionsoptik (40).
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenmoduls gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend die folgende Schritte: a. Bestücken eines Modulsträgers (7) mit zumindest zwei Leuchtdiodenchips (1), b. Messen der Helligkeit und des Farborts eines jeden Leuchtdiodenchips (1) bei einer Referenzstromstärke mittels zumindest einer externen Messeinrichtung, c. Abspeichern der Messwerte für Helligkeit und Farbort der Leuchtdiodenchips (1) in einer Speichereinheit (2), die auf dem Modulträger (7) befestigt ist.