Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung
und ein Verfahren zur Bereitstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung
mit vordefinierten optischen Eigenschaften des emittierten Lichts.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine lichtemittierende
Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung einer lichtemittierenden
Vorrichtung mit verbesserter Farbreproduktion.The
The present invention relates to a light-emitting device
and a method of providing a light-emitting device
with predefined optical properties of the emitted light.
In particular, the present invention relates to a light-emitting
Apparatus and method for providing a light-emitting
Device with improved color reproduction.
Prinzipiell
gibt es zwei verschiedene Typen von Quellen für weißes
Licht unter Verwendung von mindestens einer lichtemittierenden Diode
LED. Bei der ersten Art der Quellen für weißes
Licht wird das weiße Licht durch direkte Emission von verschieden farbigen
LEDs erzeugt, zum Beispiel durch eine Kombination aus einer roten
LED, einer grünen LED und einer blauen LED.in principle
There are two different types of sources for white
Light using at least one light emitting diode
LED. At the first kind of sources for white
Light becomes the white light by direct emission of differently colored
LEDs generated, for example, by a combination of a red
LED, a green LED and a blue LED.
Bei
dem zweiten Typ der Quellen für weißes Licht erzeugt
mindestens eine LED einen Strahl in einem engen Wellenlängenbereich,
der auf ein lumineszentes Material auftrifft, das wiederum sichtbares Licht,
das heißt weißes Licht, emittiert. Ein Beispiel für
eine solche Quelle für weißes Licht vom zweiten Typ
ist eine Quelle, die eine blaue LED anwendet, die einen Leuchtstoff
beleuchtet, der die blaue Wellenlänge sowohl in die rote
als auch in die grüne Wellenlänge umwandelt und
wobei ein Teil des blauen Anregungslichts nicht durch den Leuchtstoff
absorbiert wird und das übrige blaue Anregungslicht mit
dem roten und grünen Licht, das vom Leuchtstoff emittiert wird,
kombiniert wird.at
the second type of sources of white light generated
at least one LED has a beam in a narrow wavelength range,
impinging upon a luminescent material, which in turn is visible light,
that is, white light emitted. An example for
such a source of second type white light
is a source that uses a blue LED that has a fluorescent
illuminated, the blue wavelength in both the red
as well as being converted to the green wavelength and
wherein a portion of the blue excitation light is not through the phosphor
is absorbed and the remaining blue excitation light with
the red and green light emitted by the phosphor,
combined.
Bei
diesem zweiten Typ der Quellen für weißes Licht
gibt es das allgemeine Problem der Farbreproduktion unter den einzelnen
Quellen für weißes Licht. Aufgrund von Herstellungsunterschieden
bei den gebrauchten LEDs und den gebrauchten Farbumwandlungselementen – die
ebenfalls Wellenlängenumwandlungselement genannt werden – variieren
die verschiedenen Quellen für weißes Licht, die eine
Kombination aus einer LED und einem Farbumwandlungselement umfassen,
hinsichtlich ihrer Farbreproduktion.at
this second type of sources of white light
There is the general problem of color reproduction among the individual
Sources of white light. Due to manufacturing differences
with the used LEDs and the used color conversion elements - the
also be called wavelength conversion element - vary
the various sources of white light, the one
Comprising a combination of an LED and a color conversion element,
in terms of their color reproduction.
Die US 7,256,057 B2 schlägt
ein Verfahren vor, wobei das LED-Anregungslicht gemessen wird und
die optischen Eigenschaften des Leuchtstofffilmgegenstands bestimmt
werden. Die LED und das Farbumwandlungselement werden dann klassifiziert, und
die Farbumwandlungselemente aus einer spezifischen Klasse werden
an einer LED-Klasse mit der besten Compliance befestigt.The US 7,256,057 B2 proposes a method wherein the LED excitation light is measured and the optical properties of the phosphor film article are determined. The LED and the color conversion element are then classified, and the color conversion elements of a specific class are affixed to an LED class with the best compliance.
Um
allerdings die Farbreproduktion zu verbessern, ist es notwendig,
alle einzelnen Komponenten zu messen und die Zuordnung zu vielen
einzelnen Klassen mit nur kleinen Abweichungen innerhalb einer Klasse
ist notwendig, wenn die Farbreproduktion tatsächlich verbessert
werden sollte. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig. Weiterhin,
selbst für eine sehr feine Klassifikation der einzelnen
Komponenten, sind kleine Änderungen der Farbtemperatur zwischen
den einzelnen LEDs unvermeidbar.Around
however, to improve the color reproduction, it is necessary
to measure all the individual components and the assignment to many
individual classes with only minor deviations within a class
is necessary if the color reproduction actually improves
should be. This process is very time consuming. Farther,
even for a very fine classification of the individual
Components are small changes in color temperature between
the individual LEDs unavoidable.
Die US 2006/0258028 A1 schlägt
vor, die Menge des Wellenlängen umwandelnden Materials zu ändern,
um das gewünschte Wellenlängenspektrum herzustellen.
Hierzu wird eine spezifische Menge der Wellenlängen umwandelnden
Materialien zunächst auf der LED abgeschieden, die Farbtemperatur
wird gemessen und dann wird die Menge des Wellenlängen
umwandelnden Materials vermindert, bis die gewünschte Farbtemperatur
erreicht ist.The US 2006/0258028 A1 suggests changing the amount of wavelength converting material to produce the desired wavelength spectrum. For this purpose, a specific amount of the wavelength-converting materials is first deposited on the LED, the color temperature is measured and then the amount of wavelength-converting material is reduced until the desired color temperature is reached.
Der
Vorteil bei dieser Sache besteht darin, dass die Verringerung der
Menge des Wellenlängen umwandelnden Materials technologisch
kompliziert und zeitaufwendig ist (z. B. Laserablation) oder die Materialien
der Wellenlängenumwandlungselemente schädigen
kann, was beispielsweise bei den Ätztechniken vorkommen
kann.Of the
The advantage with this thing is that the reduction of the
Amount of wavelength converting material technologically
complicated and time consuming (eg laser ablation) or the materials
damage the wavelength conversion elements
can, for example, what occur in the etching techniques
can.
Die US 7,250,715 B2 schlägt
ein Wellenlängenumwandlungselement vor, das eine Mischung aus
ersten und zweiten Wellenlängen umwandelnden Materialien
und weiterhin ein Material, das die Wellenlängen nicht
umwandelt, umfasst. Um das Wellenlängenumwandlungselement
auf verschiedene Anwendungen anzuwenden und die optischen Eigenschaften
des emittierten Lichts zu steuern, sind verschiedene Materialien
und Mischungen vorgeschlagen worden.The US 7,250,715 B2 proposes a wavelength conversion element comprising a mixture of first and second wavelength converting materials and further a material that does not convert the wavelengths. In order to apply the wavelength conversion element to various applications and to control the optical properties of the emitted light, various materials and mixtures have been proposed.
Der
Nachteil bei diesem Wellenlängenumwandlungselement besteht
darin, dass für jede Anwendung eine unterschiedliche Mischung
und ein unterschiedliches Wellenlängenumwandlungselement hergestellt
werden müssen, was technologisch kompliziert und zeitaufwendig
ist.Of the
Disadvantage of this wavelength conversion element consists
in that for each application a different mix
and a different wavelength conversion element made
need to be, which is technologically complicated and time consuming
is.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtemittierende
Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren mit vereinfachter Feinabstimmung
der optischen Eigenschaften, z. B. die Emissionsfarben der lichtemittierenden
Vorrichtung, zur Verfügung zu stellen, um somit weiterhin
die Farbreproduktion unter den einzelnen lichtemittierenden Vorrichtungen
zu verbessern.It
the object of the present invention is a light-emitting
Device and a corresponding method with simplified fine tuning
the optical properties, eg. B. the emission colors of the light-emitting
Device to provide, thus continuing
the color reproduction among the individual light-emitting devices
to improve.
Diese
Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprühe gelöst.These
Task is solved by the independent claims.
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung,
die eine inhomogene Lichtquelle, die mindestens eine monochromatische
lichtemittierende Diode LED umfasst und ein Wellenlängenumwandlungselement,
das in Richtung des Lichts, das von der inhomogenen Lichtquelle
emittiert wird, angeordnet ist, aufweist, wobei das Wellenlängenumwandlungselement
eine inhomogene Verteilung von mindestens einem lumineszierenden
Material umfasst, wobei die inhomogene Lichtquelle und das Wellenlängenumwandlungselement
in Beziehung zueinander in der Weise positioniert sind, dass vordefinierte
optische Eigenschaften des Lichts, das von der lichtemittierenden
Vorrichtung emittiert wird, erreicht werden.The present invention relates to a light-emitting device comprising an inhomogeneous light source comprising at least one monochromatic light-emitting diode LED and a wavelength conversion element facing in the direction of Light emitted from the inhomogeneous light source, the wavelength conversion element comprising an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material, the inhomogeneous light source and the wavelength conversion element being positioned in relation to one another in such a way that predefined optical properties of the light which is emitted from the light-emitting device can be achieved.
Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bereitstellung
einer lichtemittierenden Vorrichtung mit vordefinierten optischen
Eigenschaften des emittierten Lichts, wobei die lichtemittierende
Vorrichtung eine inhomogene Lichtquelle, die mindestens eine monochromatische
lichtemittierende Diode LED umfasst und ein Wellenlängenumwandlungselement,
das in Richtung des Lichts, das von der inhomogenen Lichtquelle
emittiert wird, angeordnet ist, aufweist, wobei das Wellenlängenumwandlungselement
eine inhomogene Verteilung von mindestens einem lumineszenten Material
umfasst, wobei das Verfahren die Stufen des Bestimmens der optimalen Position
der inhomogenen Lichtquelle und des Wellenlängenumwandlungselements
in Bezug zueinander, so dass vordefinierte optische Eigenschaften
des Lichts, das von der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert
wird, erreicht werden und des Befestigens der inhomogenen Lichtquelle
und des Wellenlängenumwandlungselements in dieser optimalen
Position in Beziehung zueinander umfasst.The
The present invention further relates to a method of providing
a light emitting device with predefined optical
Properties of the emitted light, wherein the light-emitting
Device an inhomogeneous light source, the at least one monochromatic
light emitting diode LED comprises and a wavelength conversion element,
that in the direction of the light coming from the inhomogeneous light source
is emitted, wherein the wavelength conversion element
an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material
comprising, the method comprising the steps of determining the optimum position
the inhomogeneous light source and the wavelength conversion element
in relation to each other, allowing predefined optical properties
of the light emitted from the light-emitting device
is achieved, and fixing the inhomogeneous light source
and the wavelength conversion element in this optimal
Position in relation to each other.
Vorteilhafte
Merkmale und Ausführungsformen sind Gegenstände
der Unteransprüche.advantageous
Features and embodiments are items
the dependent claims.
Die
vorliegende Erfindung wird nun im Einzelnen in der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den
anliegenden Zeichnungen erklärt, worinThe
The present invention will now be described in more detail in the following description
the preferred embodiment in connection with the
attached drawings in which
1 die
allgemeine Struktur einer erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtung zeigt; 1 shows the general structure of a light-emitting device according to the invention;
2 ein
Gerät zur Texturierung einer Schicht einer LED zeigt, 2 shows a device for texturing a layer of an LED,
3, 4a und 4b verschiedene
Bilder von Rillen innerhalb einer Schicht einer LED zeigen, 3 . 4a and 4b show different images of grooves within a layer of an LED,
5 Diagramme
mit den Höhenprofilen für die Rillenlinien, die
mit verschiedenen Laserstärken geschrieben worden sind,
zeigt, 5 Diagrams showing the height profiles for the groove lines which have been written with different laser powers
6 zeigt
ein Diagramm des Verstärkungsfaktors für die Lichtextraktion
in Abhängigkeit von der Laserstärke, zeigt, 6 shows a graph of the gain factor for the light extraction as a function of the laser power, shows
7 eine
Ausführungsform für eine texturierte Schicht einer
LED zeigt, 7 shows an embodiment for a textured layer of an LED,
8 die
optischen Querschnitte der Lichtintensitätsverteilung einer
LED nach 7 zeigt, 8th the optical cross sections of the light intensity distribution of an LED 7 shows,
9 einen
Algorithmus für die Bereitstellung eines willkürlichen
Musters auf einer LED-Oberfläche zeigt, 9 shows an algorithm for providing an arbitrary pattern on an LED surface,
10 eine
weitere Ausführungsform für die texturierte Schicht
einer LED zeigt, 10 shows a further embodiment for the textured layer of an LED,
11 eine
weitere Ausführungsform für eine texturierte Schicht
einer LED zeigt, 11 shows a further embodiment for a textured layer of an LED,
12 eine
erste Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes
Wellenlängenumwandlungselement zeigt, 12 shows a first embodiment of a wavelength conversion element according to the invention,
13 eine
weitere Ausführungsform für eine texturierte Schicht
einer LED zeigt, 13 shows a further embodiment for a textured layer of an LED,
14 ein
Wellenlängenumwandlungselement und die inhomogene Lichtquelle
in einer ersten Position zeigt, 14 shows a wavelength conversion element and the inhomogeneous light source in a first position,
15 das
Wellenlängenumwandlungselement und die inhomogene Lichtquelle
in einer zweiten Position zeigt, 15 shows the wavelength conversion element and the inhomogeneous light source in a second position,
16 eine
erste Ausführungsform für eine Anordnung von LEDs
zeigt, 16 shows a first embodiment for an arrangement of LEDs,
17 eine
lichtemittierende Vorrichtung, die eine Anordnung von LEDs umfasst,
zeigt, 17 a light-emitting device comprising an array of LEDs,
18 eine
weitere Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes
Wellenlängenumwandlungselement zeigt, 18 shows a further embodiment of a wavelength conversion element according to the invention,
19 eine
zweite Ausführungsform für eine Anordnung von
LEDs zeigt, 19 shows a second embodiment for an arrangement of LEDs,
20 eine
weitere Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes
Wellenlängenumwandlungselement zeigt, 20 shows a further embodiment of a wavelength conversion element according to the invention,
21a und 21b weitere
Ausführungsformen für ein erfindungsgemäßes
Wellenlängenumwandlungselement zeigen, 21a and 21b show further embodiments of a wavelength conversion element according to the invention,
22 eine
erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung
zeigt, 22 shows a light-emitting device according to the invention,
23 eine
erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung
mit einem befestigten Wellenlängenumwandlungselement zeigt
und 23 shows a light-emitting device according to the invention with a fixed wavelength conversion element and
24 ein
Flussdiagramm mit den Stufen gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahrens zeigt. 24 a flow chart with the stages according to the inventive method shows.
Mit
Bezug auf die 1 wird nun die allgemeine Idee
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt
eine lichtemittierende Vorrichtung 1, die eine inhomogene
Lichtquelle 2 und ein Wellenlängenumwandlungselement 3,
das in Richtung des Lichts, das von der inhomogenen Lichtquelle 2 emittiert
wird, angeordnet ist, aufweist.With reference to the 1 Now, the general idea of the present invention will be described. 1 shows a light-emitting device 1 that is an inhomogeneous light source 2 and a wavelength conversion element 3 pointing in the direction of the light coming from the inhomogeneous light source 2 is emitted, is arranged, has.
Die
erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung 1 entspricht
hier den weißen Lichtquellen vom zweiten Typ, die zuvor
erklärt worden sind. Hier wird im Allgemeinen eine Lichtquelle
mit einem engen Emissionswellenlängenbereich zur Verfügung gestellt,
das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, trifft auf das
Wellenlängenumwandlungselement, das mindestes ein lumineszentes
Material umfasst, auf, so dass mit der gesamten lichtemittierenden
Vorrichtung 1 eine weiße Lichtquelle zur Verfügung
gestellt ist.The light-emitting device according to the invention 1 here corresponds to the second type of white light sources previously explained. Here, in general, a light source having a narrow emission wavelength range is provided, the light emitted from the light source is incident on the wavelength conversion element comprising at least one luminescent material, so that with the entire light emitting device 1 a white light source is provided.
Nach
der Idee der vorliegenden Erfindung weist die inhomogene Lichtquelle 2 eine
Lichtintensitätsverteilung, die entlang der Oberfläche,
der aktiven Schicht oder verschiedener Teile der Lichtquelle unterschiedlich
ist, die das Licht emittiert, auf. Die inhomogene Lichtquelle 2 kann
jeweils eine einzelne LED mit spezifischen Eigenschaften sein, so
dass die Lichtintensitätsverteilung entlang der aktiven
Schicht, entlang der Oberfläche oder allgemein gesprochen, entlang
jeder Schicht, die die Lichtemissionsintensitäten beeinflusst,
variiert. Nach einer anderen Ausführungsform kann eine
Anordnung von einigen LEDs zur Verfügung gestellt sein,
wobei mindestens zwei LEDs unterschiedliche Lichtintensitätsemissionseigenschaften
aufweisen.According to the idea of the present invention, the inhomogeneous light source 2 a light intensity distribution that is different along the surface, the active layer, or different parts of the light source that emits the light. The inhomogeneous light source 2 may each be a single LED with specific properties such that the light intensity distribution varies along the active layer, along the surface, or generally speaking, along each layer that affects the light emission intensities. In another embodiment, an array of a few LEDs may be provided, wherein at least two LEDs have different light intensity emission characteristics.
Zur
Klarstellung, der Ausdruck „inhomogen”, wenn dieser
zur Beschreibung der Lichtquelle verwendet wird, soll die unterschiedliche
Lichtintensitätsverteilung wiedergeben.to
Clarification, the term "inhomogeneous" if this
is used to describe the light source, the different
Play light intensity distribution.
Weiterhin
ist erfindungsgemäß ein Wellenlängenumwandlungselement 3 vorgesehen,
das eine inhomogene Verteilung von mindestens einem lumineszenten
Material umfasst. Wie später beschrieben werden wird, können
verschiedene Ausführungsformen und Möglichkeiten
angewendet werden, um eine inhomogene Verteilung von mindestens
einem lumineszenten Material zu erreichen. Aufgrund der inhomogenen
Verteilung unterscheidet sich das Wellenlängenumwandlungselement 3 entlang
seiner Längenausdehnung hinsichtlich seiner lumineszenten
Eigenschaften, das heißt, es ist unterschiedlich im Hinblick
auf seine Transmissionseigenschaften, die emittierte Wellenlänge
oder dergleichen.Furthermore, according to the invention, a wavelength conversion element 3 provided that comprises an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material. As will be described later, various embodiments and possibilities can be used to achieve an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material. Due to the inhomogeneous distribution, the wavelength conversion element differs 3 along its length extension in terms of its luminescent properties, that is, it is different in terms of its transmission properties, the emitted wavelength or the like.
Bei
der Verwendung einer inhomogenen Lichtquelle 2 und eines
Wellenlängenumwandlungselements 3 mit einer inhomogenen
Verteilung von mindestens einem lumineszenten Material, ergeben sich
verschiedene Positionen für die inhomogene Lichtquelle 2 und
das Wellenlängenumwandlungselement 3 in Beziehung
zueinander im Hinblick auf verschiedene optische Eigenschaften des
emittierten Lichts, insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Farbtemperaturen
und Emissionsspektren. Deswegen schlägt die vorliegende
Erfindung weiterhin vor, die inhomogene Lichtquelle 2 und
das Wellenlängenumwandlungselement 3 in Beziehung
zueinander in der Weise zu positionieren, dass vordefinierte optische
Eigenschaften des Lichts, das von der lichtemittierenden Vorrichtung 1 emittiert
wird, erreicht werden.When using an inhomogeneous light source 2 and a wavelength conversion element 3 with an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material, different positions result for the inhomogeneous light source 2 and the wavelength conversion element 3 in relation to each other with regard to different optical properties of the emitted light, in particular with regard to the different color temperatures and emission spectra. Therefore, the present invention further proposes the inhomogeneous light source 2 and the wavelength conversion element 3 in relation to each other in such a way that predefined optical properties of the light emitted by the light-emitting device 1 is emitted can be achieved.
Insbesondere
können dadurch die Farbtemperatur und die Farbreproduktion
verbessert werden. Mit der korrekten Einstellung des Wellenlängenumwandlungselements 3 auf
der inhomogenen Lichtquelle 2 ist eine weitere Verbesserung
der Farbreproduktion im Vergleich zu vorherigen Versuchen möglich.In particular, the color temperature and the color reproduction can thereby be improved. With the correct setting of the wavelength conversion element 3 on the inhomogeneous light source 2 a further improvement of the color reproduction is possible in comparison to previous attempts.
Die
inhomogene Lichtquelle kann eine einzelne LED oder eine Anordnung
von einigen LEDs sein. Hierzu können in der vorliegenden
Erfindung verschiedene Typen von LEDs verwendet werden, z. B. eine
dünne GaN-Oberfläche emittierende LED oder eine
Flip-Chip-LED des Typs TG 1 mm2 High power
LED oder die TG 600 μm Mid Power LED, bei der ein Saphirsubstrat
angewendet wird (oder ein ähnliches transparentes Material
mit im Wesentlichen gleichen Brechungsindex) und die ihre Emissionsschicht
(GaN oder ähnliches) am Boden der LED aufweist. Es wird
hier festgestellt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die
oben erwähnten LED-Typen beschränkt ist, sie kann
vielmehr auf jeden LED-Typ angewendet werden.The inhomogeneous light source may be a single LED or an array of some LEDs. For this purpose, various types of LEDs can be used in the present invention, for. A thin GaN surface emitting LED or a flip-flop LED TG 1 mm 2 High Power LED or TG 600 μm Mid Power LED using a sapphire substrate (or a similar transparent material having substantially the same Refractive index) and having its emission layer (GaN or the like) at the bottom of the LED. It is noted here that the present invention is not limited to the above-mentioned LED types, but may be applied to any type of LEDs.
Die
zuvor beschriebenen Nachteile können mit einer erfindungsgemäßen
lichtemittierenden Vorrichtung 1 überwunden werden.
Zunächst richtet sich die Erfindung auf eine Feinabstimmungsprozedur, die
es ermöglicht, das Ausmaß der Farbänderung zwischen
den einzelnen lichtemittierenden Vorrichtungen 1 durch
eine geeignete Einstellung des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 weiterhin zu reduzieren. Zweitens,
es werden Ausführungsformen gegeben mit denen mit Hilfe
einer inhomogenen Verteilung von mindestens einem lumineszenten
Material und des Wellenlängenwandlungselements eine Farbreproduktion erreicht
werden kann, ohne dass zeitaufwendige Nachbehandlungsprozesse hinsichtlich
der Menge des Farbumwandlungsmaterials nötig sind. Ebenfalls
ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, Unzulänglichkeiten
bei der Herstellung der Wellenlängenumwandlungselemente
oder Unterschiede in der Emissionswellenlänge der Lichtquellen
auszugleichen, weil die Einstellung einer spezifischen Farbtemperatur
durch eine geeignete Einstellung der Position des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 durchgeführt
wird.The disadvantages described above can be achieved with a light-emitting device according to the invention 1 be overcome. First, the invention is directed to a fine tuning procedure that enables the amount of color change between the individual light emitting devices 1 by a suitable adjustment of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 continue to reduce. Secondly, embodiments are given which can be used to achieve color reproduction by means of an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material and the wavelength conversion element, without the need for time-consuming after-treatment processes with regard to the amount of color conversion material. It is also possible with the present invention to compensate for shortcomings in the production of the wavelength conversion elements or differences in the emission wavelength of the light sources, because the adjustment of a specific color temperature by a suitable adjustment of the Position of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 is carried out.
Zurückkommend
auf 1, kann die inhomogene Lichtquelle 2 in
einem Gehäuse 4 angeordnet sein. Das Wellenlängenumwandlungselement 3 ist
in diesem Fall auf dem Gehäuse 4 angeordnet. Damit
können das Gehäuse 4 und das Wellenlängenumwandlungselement 3 alle
möglichen Gestalten oder Formen einnehmen. Beispielsweise
kann das Gehäuse eine flache Gestalt aufweisen, und das Wellenlängenumwandlungselement 3 kann
die Form einer Tasse aufweisen, die über der inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet
ist. Andernfalls kann das Gehäuse 4 Wände
aufweisen, die die inhomogene Lichtquelle 2 umgeben, und
das Wellenlängenumwandlungselement 3 kann eine
flache Gestalt aufweisen, das auf dem Gehäuse 4 angeordnet
ist. In ähnlicher Weise sind ebenfalls Mischungen aus den oben
erwähnten Gestalten des Gehäuses 4 und
des Wellenlängenumwandlungselements 3 möglich.Coming back to 1 , can be the inhomogeneous light source 2 in a housing 4 be arranged. The wavelength conversion element 3 is in this case on the case 4 arranged. This allows the housing 4 and the wavelength conversion element 3 take all kinds of shapes or forms. For example, the housing may have a flat shape and the wavelength conversion element 3 may be in the shape of a cup that is above the inhomogeneous light source 2 is arranged. Otherwise, the case may be 4 Have walls that the inhomogeneous light source 2 surrounded, and the wavelength conversion element 3 may have a flat shape, which on the housing 4 is arranged. Similarly, mixtures of the above-mentioned shapes of the housing are also included 4 and the wavelength conversion element 3 possible.
Gemäß einer
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
die blauen LEDs zusätzlich zunächst klassifiziert,
was dazu hilfreich sein kann, um die anfänglichen Veränderungen
der Farbtemperaturen zu reduzieren, was schließlich durch die
vorliegende Erfindung verbessert werden kann.According to one
Another embodiment of the present invention
the blue LEDs additionally classified first,
which may be helpful to the initial changes
to reduce the color temperatures, which eventually through the
present invention can be improved.
In
einer anderen Ausführungsform können, neben den
LEDs, ebenfalls die Wellenlängenumwandlungselemente klassifiziert
sein. Dieses reduziert weiterhin die anfänglichen Abweichungen;
allerdings ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, die Farbtoleranzen
durch eine zusätzliche Feinabstimmung, wie dieses durch
die vorliegende Erfindung beschrieben ist, weiterhin zu verbessern.In
another embodiment, in addition to the
LEDs, also classified the wavelength conversion elements
be. This further reduces the initial deviations;
However, it is the object of the present invention, the color tolerances
through an additional fine tuning, like this one through
the present invention is described, continue to improve.
Im
Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten zur Bereitstellung
der inhomogenen Lichtquelle 2 beschrieben. Nach einer ersten
Ausführungsform besteht die inhomogene Lichtquelle aus einer
oder einer kleinen Anzahl von LEDs, wobei die LED eine mindestens
teilweise texturierte Schicht aufweist. Hier soll der Ausdruck „Schicht” jede Schicht
innerhalb der LED bedeuten, die die Lichtemissionsintensitäten,
z. B. die aktive Schicht oder die Boden- oder Kopfoberfläche
der LED, beeinflussen kann. Die Schicht des LED ist texturiert oder
in der Weise strukturiert, dass Unterschiede in der Menge der Lichtextraktion
aus einzelnen Flächen der LED erreicht werden.The following are various ways to provide the inhomogeneous light source 2 described. According to a first embodiment, the inhomogeneous light source consists of one or a small number of LEDs, wherein the LED has an at least partially textured layer. Here, the term "layer" shall mean any layer within the LED that controls the light emission intensities, e.g. B. can affect the active layer or the bottom or top surface of the LED. The layer of the LED is textured or structured such that differences in the amount of light extraction from individual areas of the LED are achieved.
Die
Strukturierung von LED-Bodenschichten, insbesondere im Fall von
Flip-Chip-LEDs, die Strukturierung des Substrats, auf dem man die
aktive Halbleiterschicht wachsen lässt oder die Aufrauhung der
aktiven Halbleiterschicht als auch die Einführung von Licht
auskuppelnden Schichten, um die Lichtextraktion von der LED-Diode
zumindest teilweise zu erhöhen, sind bereits im Stand der
Technik beschrieben und diskutiert worden, wobei viele verschiedene Strukturen
und Strukturierungen als auch Aufrauhungstechniken beschrieben sind.The
Structuring of LED soil layers, in particular in the case of
Flip-chip LEDs, structuring the substrate on which to place the
active semiconductor layer grows or the roughening of
active semiconductor layer as well as the introduction of light
disengaging layers to light extraction from the LED diode
at least partially increase, are already in the state of
Technique has been described and discussed using many different structures
and structuring as well as roughening techniques are described.
Auf
jeden Fall haben sich alle Studien auf die gesamte Verstärkung
der Lichtextraktion der LED-Farbstoffe gerichtet. Es ist das Ziel
der vorliegenden Erfindung, innovative Konzepte anzugeben, wobei
die LED-Farbstoffe selektiv strukturiert oder texturiert sind und
wobei die Unterschiede der Menge der Lichtextraktion aus einzelnen
Flächen der Chipoberfläche zielbewusst angewendet
werden.On
In any case, all studies have all the reinforcement
directed to the light extraction of the LED dyes. It is the goal
the present invention to provide innovative concepts, wherein
the LED dyes are selectively textured or textured and
the differences in the amount of light extraction from individual
Areas of the chip surface purposefully applied
become.
Mit
Bezug auf die 2 wird nun im Folgenden ein
mögliches Gerät zur Texturierung einer Schicht
einer LED beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird hier als
beispielhafte Technik eine Laserablation angewendet. Als eine Möglichkeit
für eine partielle Strukturierung einer Schicht wird im
Folgenden die Strukturierung einer Bodenoberfläche einer
Flip-Chip-LED erklärt.With reference to the 2 Now, a possible device for texturing a layer of an LED will be described below. In the following description, laser ablation is used here as an exemplary technique. As a possibility for a partial structuring of a layer, the structuring of a bottom surface of a flip-chip LED will be explained below.
2 zeigt
eine Skizze für ein Gerät, das angewendet wurde,
um Rillenlinien als exemplarische Objekte für die Oberflächenstrukturen
in die Rückseitenoberfläche eines Saphirsubstrats
einzuschreiben. 2 FIG. 12 shows a sketch for a device used to inscribe groove lines as exemplary objects for the surface structures in the backside surface of a sapphire substrate. FIG.
Das
Gerät 5 verwendet einen HeNe-Laserstrahl 6 und
einen fs-Laserstrahl 7. Das Gerät 5 besteht
aus einem kommerziellen 1 kHz fs-TI: ein Saphir-Laserverstärker,
der bei einer Wellenlänge von 800 nm und einer Lieferimpulsbreite
von ca. 150 fs als Kernelement arbeitet. Um die Laserstärke
einzustellen, ist ein elektro-optischer Modulator 9 in
dem optischen Pfad des fs-Laserstrahls integriert. Um eine Gausssche Intensitätsverteilung
zu erreichen, wird der Laserstrahl durch ein spezielles Filter 9,
das aus zwei Bikonvexlinsen mit einer Brennpunktlänge von
800 mm und einem Pinhole mit einem Durchmesser von 20 μm
besteht, gerichtet. Der fs-Laserstrahl 7 ist über
zwei Spiegel 12 zu einem Periskop 13 gerichtet.
Der He-Ne-Laserstrahl 6 wird durch eine 50-50-Strahlschnitteinrichtung 11 aufgespaltet,
und ein Teil des Laserstrahls 6 wird ebenfalls auf das
Periskop 13 gerichtet und der andere Teil wird auf eine Nachweiseinrichtung 10 gerichtet.The device 5 uses a HeNe laser beam 6 and an fs laser beam 7 , The device 5 consists of a commercial 1 kHz fs-TI: a sapphire laser amplifier operating at a wavelength of 800 nm and a delivery pulse width of approximately 150 fs as the core element. To adjust the laser power is an electro-optical modulator 9 integrated in the optical path of the fs laser beam. To achieve a Gaussian intensity distribution, the laser beam is filtered through a special filter 9 , which consists of two biconvex lenses with a focal length of 800 mm and a pinhole with a diameter of 20 μm. The fs laser beam 7 is over two mirrors 12 to a periscope 13 directed. The He-Ne laser beam 6 is done by a 50-50 beam cutting device 11 split, and part of the laser beam 6 is also on the periscope 13 directed and the other part is placed on a detection device 10 directed.
Nach
der Einstellung des Strahlprofils durch den Raumlichtfilter 9 wird
der Laserstrahl durch ein Periskop 13 in eine Fokussierungsoptik
geleitet, die im Fall der vorliegenden Erfindung aus einem 60x Mikroskopobjekt 16 mit
einer numerischen Apertur von 0,85 besteht.After setting the beam profile through the room light filter 9 the laser beam passes through a periscope 13 directed in a focusing optics, which in the case of the present invention from a 60x microscope object 16 with a numerical aperture of 0.85.
Ein
xyz-Objekttisch hoher Präzision 14 mit der LED 17,
die auf einer xy-Plattform 15 befestigt ist und das Mikroskopobjektiv 16,
das auf einem vertikalen z-Objekttisch montiert ist, werden zur
Positionssteuerung des Strukturierungsprozesses verwendet. Die Rillenlinien 18 wurden
durch eine Bestrahlung der Rückseitenoberflächen
der Flip-Chip-LEDs 17 mit fs-Laserim-pulsen verschiedener
Laserstärken und eine gleichzeitige Bewegung des xy-Translationsobjekttisches 15,
auf dem die LED 17 befestigt war, mit einer spezifischen
Abtastgeschwindigkeit hergestellt. Auf diese Weise wurden Rillenlinien 18 aufgrund
einer teilweisen Überlappung der individuellen Strukturen,
die durch eine einzelne Impulsbestrahlung erzeugt wurden, gebildet.An xyz high precision stage 14 with the LED 17 on an xy platform 15 is attached and the microscope objective 16 , which is mounted on a vertical z-stage, become the position control of the structuring process used. The groove lines 18 were caused by irradiation of the back surfaces of the flip-chip LEDs 17 with fs laser pulses of different laser powers and a simultaneous movement of the xy translation stage 15 on which the LED 17 was attached, manufactured at a specific scanning speed. In this way were groove lines 18 due to a partial overlap of the individual structures generated by a single pulse irradiation.
Um
den Einfluss einzelner Laserstärken auf die Rillenlinienbildung
zu studieren und die Formen dieser Rillen mit der Änderung
der Lichtextraktion zu korrelieren, wurden Serien von einzelnen
LEDs hergestellt. Für jedes dieser LEDs, wurde die ganze Rückseitenoberfläche
des Saphirsubstrats strukturiert, und der Abstand zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Rillenlinien wurde auf 3 μm für
jede der LEDs eingestellt.Around
the influence of individual laser powers on the groove line formation
to study and the shapes of these grooves with the change
To correlate the light extraction, were series of individual
LEDs made. For each of these LEDs, the whole back surface became
of the sapphire substrate, and the distance between two
consecutive groove lines was set to 3 μm for
each of the LEDs is set.
Eine
Abtastgeschwindigkeit von 10 mm Min.–1 für
den Transla-tionsobjekttisch 15 bei einer Wiederholungsrate
von 1 kHz für den Laser wurde beobachtet, wobei man kontinuierliche
Rillenlinien 18 erhielt, während für
höhere Geschwindigkeiten Linien, die aus individuellen
Löchern und weniger aus einer kontinuierlichen Rille bestehen,
gebildet worden sind (insbesondere im Fall von geringeren Laserstärken).A scan speed of 10 mm min -1 for the translation stage 15 at a repetition rate of 1 kHz for the laser was observed using continuous groove lines 18 while at higher speeds, lines consisting of individual holes rather than a continuous groove have been formed (especially in the case of lower laser powers).
Die
Profile der eingeschriebenen Rillen 18 wurden mit der Abstoßungskraftmikroskopie
AFM studiert. Als ein Beispiel ist in 3 ein AFM-Bild
der Rillen, die mit einer Laserstärke von 70 μW
eingeschrieben wurden, gezeigt. In 4a ist
ein 3D-AFM-Bild dieser Rillen, die mit einer Laserstärke von
70 μW erreicht wurden, gezeigt, während in 4b die
Rillen 18, die mit einer Laserstärke von 100 μW
erhalten wurden, gezeigt sind. Wie aus diesen Figuren zu ersehen
ist, erhöht sich die Tiefe, ausgehend von 70 μW
bis 100 μW, in großem Ausmaß. Dieses
Verhalten wird insbesondere aus 5 deutlich,
wo die Höhenprofile für die Rillenlinien 18,
die durch verschiedene Laserstärken eingeschrieben wurden,
aufgezeigt sind. Das Diagramm A zeigt eine Laserstärke
von 70 μW, das Diagramm B eine Laserstärke von
80 μW, das Diagramm C eine Laserstärke von 90 μW
und das Diagramm D eine Laserstärke von 100 μW.
Wie aus dem obigen Diagramm zu erkennen ist, erhöht sich
die Höhe oder Tiefe der eingeschriebenen Rillen 18 mit
der Laserstärke.The profiles of the inscribed grooves 18 were studied with the repulsive force microscopy AFM. As an example, in 3 an AFM image of the grooves inscribed with a laser power of 70 μW shown. In 4a is a 3D AFM image of these grooves, which were achieved with a laser power of 70 μW, while in 4b the grooves 18 that were obtained with a laser power of 100 μW are shown. As can be seen from these figures, the depth, starting from 70 μW to 100 μW, increases to a great extent. This behavior is particular 5 clearly where the height profiles for the groove lines 18 , which are inscribed by different laser powers, are shown. Diagram A shows a laser power of 70 μW, diagram B a laser power of 80 μW, diagram C a laser power of 90 μW and diagram D a laser power of 100 μW. As can be seen from the above diagram, the height or depth of the inscribed grooves increases 18 with the laser power.
Um
die einzelnen Strukturen mit der erreichten Verbesserung der Lichtextraktion
in Verbindung zu bringen, wurden die Lichtausgangsstärken
von den Bodenseitenoberflächen der LEDs vor und nach der
fs-Strukturierung gemessen. Die 6 zeigt
den Verstärkungsfaktor F für die Lichtextraktion,
die durch definiert werden kann, worin
IB die optische Ausgangsstärke
zuvor und IA die optische Ausgangsstärke
nach der Laserstrukturierung bedeuten. Der Verstärkungsfaktor
kann daher als eine Funktion der Laserstärken, mit denen
die Rillenlinien 18 geschrieben wurden, gemessen bei einem
Strom von 500 mA, definiert werden. Wie hier gesehen werden kann,
erhöht sich die Verstärkung der Lichtextraktion
fast linear mit der entsprechenden Laserstärke, was mit
den AFM-Messungen, die eine gleichzeitige Erhöhung der
Rillentiefe offenbarten, in Übereinstimmung ist.In order to correlate the individual structures with the achieved improvement in light extraction, the light output intensities were measured from the bottom side surfaces of the LEDs before and after fs patterning. The 6 shows the gain factor F for the light extraction by where I B is the optical output strength before and I A is the optical output strength after laser structuring. The gain factor can therefore be considered as a function of the laser powers with which the groove lines 18 were written, measured at a current of 500 mA, to be defined. As can be seen here, the gain of the light extraction increases almost linearly with the corresponding laser power, which is consistent with the AFM measurements, which revealed a simultaneous increase in the groove depth.
Zur
Bereitstellung einer inhomogenen Lichtquelle 2 kann die
obige Möglichkeit des Einschreibens von Rillenlinien auf
verschiedene Weisen erfolgen. Beispielsweise kann ein Teil der LED-Oberfläche
texturiert werden, und der andere Teil kann niuntexturiert bleiben.
Andernfalls können verschiedene Teile der Oberflächen
mit verschiedenen Laserstärken texturiert werden. Die Texturierung
kann dabei periodische Formen, nicht periodische Formen aufweisen
oder sie kann irgendein mögliches Muster, was im Folgenden
gezeigt werden wird, umfassen.To provide an inhomogeneous light source 2 For example, the above possibility of writing groove lines can be done in various ways. For example, one part of the LED surface may be textured, and the other part may remain untextured. Otherwise, different parts of the surfaces can be textured with different laser powers. The texturing may have periodic shapes, non-periodic shapes, or may include any possible pattern, as will be shown below.
Um
die Fähigkeit der Laserstrukturierung für die
Verstärkung der Lichtextraktion aus der Saphirrückseitenoberfläche
direkt hervorzuheben, zeigt 8 optische
Querschnitte auf der Lichtintensitätsverteilung eines teilweise
strukturierten LED-Chips, der in 7 gezeigt
ist. Für diesen Zweck wurde der LED-Chip in vier Bereiche
aufgeteilt, wie dieses schematisch in 7 erläutert
ist. Die Flächen A und B dieser Figur wurden mit den Laserstärken
80 μW bzw. 100 μW, (10 mm Min.–1,
Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rillenlinien 3 μm)
strukturiert, während die Viertel C und D nicht strukturiert
blieben. Es wird bemerkt, dass für diese LED die Rillenlinien parallel
zur Y-Richtung geschrieben wurden, und die optischen Querschnitte
auf den Lichtintensitätsverteilungen wurden in X-Richtung
aufgezeichnet (entlang der weißen Linien der Viertel A–C
und B–D, die in 7 dargestellt sind). Gemäß dieser
Prozedur zeigt eine Hälfte der Bilder (der linke Teil in
jedem Fall) von 8 die Lichtintensitätsverteilung
von einer strukturierten Fläche, während der rechte
Teil von jedem der Bilder einen direkten Vergleich mit einer nicht
strukturierten Fläche darstellt.To directly highlight the ability of laser patterning to enhance light extraction from the sapphire back surface 8th optical cross sections on the light intensity distribution of a partially structured LED chip, which in 7 is shown. For this purpose, the LED chip has been divided into four areas, as shown schematically in FIG 7 is explained. Surfaces A and B of this figure were patterned with laser powers of 80 μW and 100 μW, respectively (10 mm min -1 , spacing between two consecutive groove lines 3 μm), while quarters C and D remained unstructured. It is noted that, for these LEDs, the groove lines were written parallel to the Y direction, and the optical cross sections on the light intensity distributions were recorded in the X direction (along the white lines of the quarters A-C and B-D which are shown in FIG 7 are shown). According to this procedure, one half of the pictures (the left part in each case) shows from 8th the light intensity distribution from a structured area, while the right part of each of the images is a direct comparison with an unstructured area.
Die
Werte für die Lichtintensität werden auf einer
linearen Farbspektrumskala für jedes Bild normalisiert
(wobei die rote Farbe die höchsten und die blaue Farbe
die niedrigsten Werte, bestimmt durch die Photodiode) darstellen.
Es wird bemerkt, dass die Position 0 in der Z-Richtung der Saphiroberfläche entspricht.The
Values for the light intensity are on one
linear color spectrum scale normalized for each image
(where the red color is the highest and the blue color
the lowest values determined by the photodiode).
It is noted that the position 0 in the Z direction corresponds to the sapphire surface.
Wie
ersichtlich ist, erhöht die Schichtstrukturierung oder
die Strukturierung der LED (x-Bereich des optischen Bereichs von
0 bis 0,5 mm) die Lichtextraktion im großen Ausmaß im
Vergleich mit einer nicht strukturierten LED (0,5 bis 1,0 mm). Darüber
hinaus ist die aufgezeichnete Lichtintensität ebenfalls höher
für die Struktur, die mit einer Laserstärke von 100 μW
(siehe linker Teil von 8b) eingeschrieben ist,
im Vergleich mit der Struktur, die mit einer Laserstärke
von 80 μW eingeschrieben ist (siehe linker Teil der 8a). Diese Ergebnisse zeigen ebenfalls, dass
Strukturen, die mit einer höheren Laserstärke (größere
Rillen) geschrieben sind, die Lichtextraktion verstärken
und im Einklang mit den Ergebnissen sind, die man durch direktes
Messen der optischen Ausgangsleistungen der LEDs vor und nach der
Laserstrukturierung erhält.As can be seen, the layer patterning or structuring of the LED (x range of 0 to 0.5 mm optical range) greatly increases light extraction in comparison with a non-patterned LED (0.5 to 1.0 mm). In addition, the recorded light intensity is also higher for the structure, with a laser power of 100 μW (see left part of 8b ) in comparison with the structure inscribed with a laser power of 80 μW (see left part of the 8a ). These results also show that structures written at higher laser power (larger grooves) enhance light extraction and are consistent with the results obtained by directly measuring the optical outputs of the LEDs before and after laser patterning.
Es
ist aus der obigen Beschreibung erkennbar, dass der Einfluss der
Lichtemissionsintensitäten durch die Strukturierung oder
Texturierung einer Schicht auf einigen verschiedenen Wegen zustande kommen
kann. Teile der Schicht können unter Anwendung unterschiedlicher
Laserstärken texturiert werden und/oder indem man Teile
der Schicht untexturiert lässt.It
it can be seen from the above description that the influence of
Light emission intensities through the structuring or
Texturing a layer in some different ways come about
can. Parts of the layer can be modified using different
Laser powers are textured and / or by placing parts
leaves the layer untextured.
Die 9 und 10 zeigen
einen anderen Algorithmus für die lokale Verstärkung
der Lichtextraktion von den LED-Chips, wobei ein Muster 21,
das aus einer zweidimensionalen (2D) Anordnung von einzelnen Punkten
mit einer Periodizität von 2 μm sowohl in der
x- und y-Richtung, die ein „Dioden”-Symbol 19 bilden,
besteht, in das Saphirsubstrat 20 eingeschrieben wurde.The 9 and 10 show another algorithm for the local amplification of the light extraction from the LED chips, taking a pattern 21 that consists of a two-dimensional (2D) array of single points with a periodicity of 2 μm in both the x and y directions, containing a "diode" symbol 19 consists in the sapphire substrate 20 was enrolled.
Das
Logo wurde mit Hilfe eines Graphikprogramms hergestellt, wobei das
Logo entworfen wurde und danach als Bitmap-Datei exportiert wurde.
Die weißen und schwarzen Bits der Datei wurden in die Werte „1” und „0” konvertiert,
was dem Laser- „an” bzw. Laser „aus” entspricht.
Somit wurde der CNC-Code für das direkte Laserschreiben
des Logos auf dem Saphirsubstrat des LED-Chips erzeugt, siehe 10.
Die Belichtungszeit des Laserstrahls, um einen der individuellen
Punkte herzustellen, wurde auf 5 ms eingestellt, was 5 Impulsen
entspricht.The logo was created using a graphics program, the logo was designed and then exported as a bitmap file. The white and black bits of the file have been converted to the values "1" and "0", which corresponds to the laser "on" or laser "off". Thus, the CNC code for direct laser writing of the logo was created on the sapphire substrate of the LED chip, see 10 , The exposure time of the laser beam to make one of the individual dots was set to 5 ms, which corresponds to 5 pulses.
Im
Hinblick auf die oben angegebenen Beispiele ist es möglich,
die Lichtextraktion von den LED-Chips lokal zu modifizieren. Diese
lokalen Abweichungen der Lichtextraktion können vorteilhafter Weise
dafür eingesetzt werden, um beispielsweise die Reproduktion
der Farbtemperatur unter individuellen LEDs zu verbessern.in the
With regard to the examples given above, it is possible to
to locally modify the light extraction from the LED chips. These
local deviations of the light extraction can advantageously
be used for, for example, the reproduction
to improve the color temperature under individual LEDs.
Die
oben beschriebene Texturierung oder Strukturierung einer Schicht
ist eine erste Ausführungsform zur Änderung der
Lichtextraktion aus einer LED.The
texturing or structuring a layer as described above
is a first embodiment for changing the
Light extraction from an LED.
In
einer anderen Ausführungsform ist die Schicht oder eine
Oberfläche nicht texturiert, allerdings ist ein Material
für die Verstärkung oder Verringerung der Lichtextraktion
auf der LED angeordnet, was ein Flip-Chip oder Chip, das von seiner
Oberflächenseite emittiert, sein.In
In another embodiment, the layer or a
Surface not textured, however, is a material
for the enhancement or reduction of the light extraction
arranged on the LED, giving a flip chip or chip that of his
Surface emitted.
Weiterhin
ist dieses Material strukturiert. Dieses kann beispielsweise durch
Prägen einer Struktur erfolgen. Dieses Material kann nur
teilweise strukturiert sein, und in einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind einzelne Flächen des Materials
unterschiedlich strukturiert, um verschiedene Lichtextraktionseffizienzen
zwischen diesen Flächen zu induzieren. In einer anderen
bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Lichtextraktionsschicht
strukturiert, allerdings gibt es mindestens zwei einzelne Flächen
mit Strukturen, die in der Weise ausgestaltet sind, dass die Menge
der Lichtextraktion aus diesen Flächen unterschiedlich
ist.Farther
this material is structured. This can, for example, by
Embossing a structure done. This material can only
be partially structured, and in a preferred embodiment of
present invention are individual surfaces of the material
differently structured to different light extraction efficiencies
to induce between these surfaces. In another
preferred embodiment is the entire light extraction layer
structured, but there are at least two individual surfaces
with structures that are designed in such a way that the crowd
the light extraction from these areas differently
is.
Allerdings,
da es Inhalt der vorliegenden Erfindung ist, Flächen mit
individuellen Lichtintensitäten einzuführen, können
diese Veränderungen andererseits ebenfalls hergestellt
werden, indem die Lichtintensitäten in individuellen Flächen
des LED-Chips verringert werden. Dieses kann beispielsweise durch lokale
Abscheidung von Materialien auf dem LED-Chip, die teilweise das
Licht, das von der LED emittiert wird, absorbiert, geschehen. Beispielsweise kann
ein solches Material auf die LED mit Hilfe einer Maske aufgedampft
werden, so dass das Material beispielsweise nur in Viertel B von 7 abgeschieden
wird. In einer nächsten Stufe wird eine Maske mit einer
größeren Öffnung angewendet, so dass
das Material sowohl auf den Vierteln A als auch B abgeschieden wird.
Dieses bedeutet, dass die Lichtintensität in der Fläche
des Viertels B niedriger als diejenige von Viertel A sein wird,
die wieder niedriger als diejenige der Viertel C und D ist.However, since it is an object of the present invention to introduce areas with individual light intensities, on the other hand, these changes can also be made by reducing the light intensities in individual areas of the LED chip. This can be done, for example, by local deposition of materials on the LED chip that partially absorbs the light that is emitted by the LED. For example, such a material can be evaporated on the LED with the aid of a mask, so that the material, for example, only in quarter B of 7 is deposited. In a next step, a mask with a larger opening is applied so that the material is deposited on both the A and B areas. This means that the light intensity in the area of the quarter B will be lower than that of quarter A which is again lower than that of the quarters C and D.
In 11 ist
eine Ausführungsform des Wellenlängenumwandlungselements
gezeigt, das eine ansteigende Menge oder Konzentration eines lumineszenten
Materials von der einen Seite des Wellenlängenumwandlungselements
zur anderen Seite aufweist, was in der 11 durch
Dichtelinien 22 gezeigt ist.In 11 For example, an embodiment of the wavelength conversion element having an increasing amount or concentration of a luminescent material from one side of the wavelength conversion element to the other side is shown in FIG 11 through density lines 22 is shown.
In
einer weiteren Ausführungsform für die inhomogene
Lichtquelle 2 wird, anstelle eines einzelnen LED, eine
Anordnung mit einer Vielzahl von LEDs verwendet, wobei mindestens
zwei Gruppen von LEDs mit verschiedenen Lichtemissionseigenschaften
gebildet sind. Das bedeutet, dass ein Teil der LEDs eine Lichtextraktionseffizienz
aufweist, die höher als die Lichtextraktionseffizienz der
anderen LEDs innerhalb der Anordnung ist. Die LEDs der Anordnung
sind hier bevorzugt vom gleichen Typ, allerdings haben sie eine
unterschiedliche Lichtextraktionseffizienz, was auf die Strukturierung,
eine Lichtextraktionsschicht, eine spezifische Optik oder dergleichen
zurückzuführen ist.In a further embodiment for the inhomogeneous light source 2 For example, instead of a single LED, an array having a plurality of LEDs is used to form at least two sets of LEDs having different light emission characteristics. That is, a part of the LEDs has a light extraction efficiency higher than the light extraction efficiency of the other LEDs within the device. The LEDs of the arrangement are preferably of the same type here, but they have different light extractions On efficiency, which is due to the structuring, a light extraction layer, a specific optics or the like.
Eine
andere Möglichkeit besteht darin, verschiedene Typen von
LEDs mit verschiedenen Wellenlängenemissionsbereichen,
z. B. UV-LEDs, in Kombination mit blauen LEDs zur Verfügung
zu stellen.A
Another possibility is to use different types of
LEDs with different wavelength emission ranges,
z. B. UV LEDs, in combination with blue LEDs available
to deliver.
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Möglichkeiten
der Bereitstellung einer inhomogenen Lichtquelle 2 beschränkt,
sondern sie umfasst jede andere Möglichkeit des Bereitstellens einer
inhomogenen Lichtquelle, das heißt, eine Lichtquelle mit
variierenden Lichtemissionseigenschaften entlang seiner Ausdehnung,
das heißt, variierende Wellenlängenbereiche und/oder
variierende Intensitäten. Zusätzlich können
die oben erwähnten Ausführungsformen ebenfalls
nach Eignung kombiniert werden, beispielsweise kann als eine inhomogene
Lichtquelle 2 eine Anordnung von LEDs verwendet werden,
wobei die LEDs strukturierte Schichten aufweisen, so dass die Lichtemissionsintensität
innerhalb der verschiedenen LEDs unterschiedlich ist. Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Flip-Chip oder die
Oberflächenstrukturierung beschränkt, sondern
auf alle Methoden, die eine lokale und selektive Modifikation der
Lichtextraktionseffizienzen von LED-Chips ermöglichen.The present invention is not limited to the described possibilities of providing an inhomogeneous light source 2 but it includes any other means of providing an inhomogeneous light source, that is, a light source having varying light emission characteristics along its extent, that is, varying wavelength ranges and / or varying intensities. In addition, the above-mentioned embodiments may also be combined as appropriate, for example, as an inhomogeneous light source 2 an array of LEDs are used, the LEDs having patterned layers so that the light emission intensity is different within the different LEDs. Furthermore, the present invention is not limited to a flip-chip or the surface structuring, but to all methods that allow a local and selective modification of the light extraction efficiencies of LED chips.
Weiterhin
sind die oben erwähnten Ausführungsformen und
Möglichkeiten der Bereitstellung einer inhomogenen Lichtquelle
nicht auf die Verwendung innerhalb einer erfindungsgemäßen
lichtemittierenden Vorrichtung beschränkt, sondern können separat
oder in irgendeiner anderen Anwendung eingesetzt werden.Farther
are the above-mentioned embodiments and
Possibilities of providing an inhomogeneous light source
not for use within a invention
limited to light-emitting device, but can be separated
or in any other application.
Nun
werden im Folgenden verschiedene Ausführungsformen des
Wellenlängenumwandlungselements im Einzelnen beschrieben.
Im Allgemeinen umfasst das Wellenlängenumwandlungselement 3 eine
inhomogene Verteilung von mindestens einem lumineszenten Material.
Die Verteilung kann durch Ändern der Konzentration des
lumineszenten Materials innerhalb eines anderen Materials, durch Ändern
der Menge des lumineszenten Materials oder dergleichen variiert
werden. In jedem Fall muss die Verteilung inhomogen sein, das heißt,
das Wellenlängenumwandlungselement 3 weist innerhalb
unterschiedlicher Teile unterschiedliche Lumineszenz oder Wellenlängenumwandlungseigenschaften
auf.Now, various embodiments of the wavelength conversion element will be described in detail below. In general, the wavelength conversion element comprises 3 an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material. The distribution may be varied by changing the concentration of the luminescent material within another material, by changing the amount of the luminescent material or the like. In any case, the distribution must be inhomogeneous, that is, the wavelength conversion element 3 has different luminescence or wavelength conversion properties within different parts.
Eine
erste Möglichkeit besteht darin, ein Wellenlängenumwandlungselement 3,
das ein einzelnes lumineszentes Material umfasst, zur Verfügung
zu stellen. Hier besteht das Wellenlängenumwandlungselement 3 aus
einem lumineszenten Material, das in einem mindestens teilweise
transparenten Matrixmaterial eingebettet ist. Das Wellenlängenumwandlungselement 3 ist
in der Weise hergestellt, dass die Konzentration des lumineszenten
Materials in dem Wellenlängenumwandlungselement nicht homogen
ist.A first possibility is to use a wavelength conversion element 3 to provide a single luminescent material. Here is the wavelength conversion element 3 of a luminescent material embedded in an at least partially transparent matrix material. The wavelength conversion element 3 is made in such a way that the concentration of the luminescent material in the wavelength conversion element is not homogeneous.
In
einer Ausführungsform kann das Wellenlängenumwandlungselement 3 aus
zwei Bereichen mit unterschiedlichen Konzentrationen des gleichen lumineszenten
Materials in dem Matrixmaterial bestehen. Der Ausdruck „Bereich” bedeutet
hier verschiedene Teile des Wellenlängenumwandlungselements 3,
wobei diese Bereiche jede Form aufweisen und zueinander angrenzend
angeordnet sind, wobei sich die Bereiche in Richtung des emittierten
Lichts nicht überlappen.In one embodiment, the wavelength conversion element 3 consist of two regions with different concentrations of the same luminescent material in the matrix material. The term "area" here means various parts of the wavelength conversion element 3 These regions have any shape and are arranged adjacent to one another, with the regions not overlapping in the direction of the emitted light.
Ein
Beispiel für dieses Wellenlängenumwandlungselement 3 ist
in 12 gezeigt. Das Wellenlängenumwandlungselement 3 besteht
in diesem Beispiel aus zwei Bereichen 3a und 3b,
wobei die Konzentration des lumineszenten Materials im ersten Bereich 3a niedriger
oder höher als die Konzentration des lumineszenten Materials
im zweiten Bereich 3b ist. Diese Wellenlängenumwandlungselemente 3 können
beispielsweise hergestellt werden, indem der erste Bereich 3a mit
der ersten Konzentration geformt wird und der zweite Bereich 3b mit
einer anderen Konzentration in einem zweiten Formschritt hinzugefügt
wird. In einer anderen Ausführungsform erhöht
sich die Konzentration des lumineszenten Materials allmählich
von einer Seite des Wellenlängenumwandlungselements 3 zu
der anderen. In einer weiteren Ausführungsform kann die
Konzentration des lumineszenten Materials innerhalb des Wellenlängenumwandlungselements 3 konstant
sein, allerdings kann die Menge, das heißt die Dicke des
Wellenlängenumwandlungselements 3, variieren,
so dass ebenfalls die Menge des lumineszenten Materials variiert.An example of this wavelength conversion element 3 is in 12 shown. The wavelength conversion element 3 consists in this example of two areas 3a and 3b , wherein the concentration of the luminescent material in the first area 3a lower or higher than the concentration of the luminescent material in the second region 3b is. These wavelength conversion elements 3 for example, can be prepared by the first area 3a is formed with the first concentration and the second area 3b is added with a different concentration in a second molding step. In another embodiment, the concentration of the luminescent material gradually increases from one side of the wavelength conversion element 3 to the other. In a further embodiment, the concentration of the luminescent material within the wavelength conversion element 3 be constant, but the amount, that is, the thickness of the wavelength conversion element 3 , so that the amount of luminescent material also varies.
Wieder
zurückkommend auf die 12, ist das
Wellenlängenumwandlungselement 3 mit den zwei
Bereichen 3a, 3b mit den unterschiedlichen Konzentrationen
des lumineszenten Materials oben auf einer inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet,
wie dieses bereits mit Bezug auf 11 erklärt
wurde. Aufgrund der inhomogenen Lichtemissionseigenschaften der
inhomogenen Lichtquelle 2 und der inhomogenen Wellenlängenumwandlungseigenschaften
des Wellenlängenumwandlungselements 3, variieren
die optischen Eigenschaften des Lichts, das von der gesamten Anordnung
emittiert wird, in Abhängigkeit der Position, in der das
Wellenlängenumwandlungselement 3 in Beziehung
zur inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet ist. Somit können
durch Änderung der Position des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 die optischen Eigenschaften
des Lichts, das von der gesamten Anordnung emittiert wird, ebenfalls
variiert werden. Die Einzelheiten der Positionierung werden nachfolgend
beschrieben.Coming back to the 12 , is the wavelength conversion element 3 with the two areas 3a . 3b with the different concentrations of luminescent material on top of an inhomogeneous light source 2 arranged like this already with respect to 11 was declared. Due to the inhomogeneous light emission properties of the inhomogeneous light source 2 and the inhomogeneous wavelength conversion characteristics of the wavelength conversion element 3 , the optical properties of the light emitted by the entire array vary depending on the position in which the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 is arranged. Thus, by changing the position of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 the optical properties of the light emitted by the entire array, also va be riiert. The details of the positioning will be described below.
Nach
einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
umfasst das Wellenlängenumwandlungselement 3 nicht
nur ein einzelnes lumineszentes Material, sondern es umfasst mindestens zwei
lumineszente Materialien. Diese verschiedenen lumineszenten Materialien
weisen mindestens einen kleinen Unterschied hinsichtlich ihrer Emissionswellenlänge
auf.According to another embodiment of the present invention, the wavelength conversion element comprises 3 not only a single luminescent material, but it comprises at least two luminescent materials. These various luminescent materials have at least a small difference in their emission wavelength.
In
einer Ausführungsform besteht das Wellenlängenumwandlungselement 3 ebenfalls
aus den in 12 gezeigten zwei Bereichen 3a, 3b,
wobei jeder der Bereiche 3a und 3b ein unterschiedliches
lumineszentes Material umfasst. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, zwei Bereiche mit verschiedenen Mischungen aus zwei
oder mehreren unterschiedlichen lumineszenten Materialien zur Verfügung
zu stellen.In one embodiment, the wavelength conversion element is 3 also from the in 12 shown two areas 3a . 3b where each of the areas 3a and 3b a different luminescent material. Another possibility is to provide two regions with different mixtures of two or more different luminescent materials.
Zusammengefasst,
für das Wellenlängenumwandlungselement 3 könne
zwei oder sogar mehr Bereiche zusammen geformt werden, wobei jeder Bereich
ein oder mehrere lumineszente Materialien umfasst, so dass mindestens
zwei Bereiche unterschiedliche Wellenlängenumwandlungseigenschaften
aufweisen. Hierzu können die Mischung und/oder die Konzentration
des einen oder mehrerer lumineszenter Materialien verändert
sein. Weiterhin können im Fall, dass verschiedene Bereiche
innerhalb des Wellenlängenumwandlungselements vorgesehen sind,
dann diese Bereiche die gleiche Größe aufweisen
oder sie können hinsichtlich der Größe
unterschiedlich sein.In summary, for the wavelength conversion element 3 For example, two or even more regions may be molded together, each region comprising one or more luminescent materials such that at least two regions have different wavelength conversion properties. For this purpose, the mixture and / or the concentration of the one or more luminescent materials can be changed. Further, in the case that different areas are provided within the wavelength conversion element, then these areas may be the same size or they may be different in size.
Als
lumineszentes Material können entweder organische Materialien
oder anorganische Leuchtstoffe verwendet werden. Das lumineszente
Material kann die Form von Nanokristallen aufweisen. Im Fall von
organischen Leuchtstoffen kann das lumineszente Material ein Material
aus einer der Klassen Leuchtstoffe vom YAP-Typ, Leuchtstoffe vom
BOSE-Typ oder Leuchtstoffe vom Nitrid-Typ mit einer spezifischen
stöchiometrischen Zusammensetzung sein, oder das lumineszente
Material ist eine Kombination aus mindestens zwei Materialien der
Klassen Leuchtstoffe vom YAP-Typ, Leuchtstoffe vom BOSE-Typ oder
Leuchtstoffe vom Nitrid-Typ.When
Luminescent material can either be organic materials
or inorganic phosphors are used. The luminescent
Material may be in the form of nanocrystals. In case of
organic phosphors, the luminescent material may be a material
from one of the classes YAP-type phosphors, phosphors from
BOSE type or nitride-type phosphors with a specific one
be stoichiometric composition, or the luminescent
Material is a combination of at least two materials of the
Class YAP type phosphors, BOSE type phosphors or
Phosphors of the nitride type.
Es
ist festzustellen, dass das erfindungsgemäße Wellenlängenumwandlungselement 3 nicht
auf die Anwendung innerhalb einer erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtung beschränkt ist, sondern es kann separat oder
innerhalb jeder anderen Anwendung verwendet werden.It should be noted that the wavelength conversion element according to the invention 3 is not limited to the application within a light-emitting device according to the invention, but it can be used separately or within any other application.
Im
Folgenden werden nun verschiedene Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung im Einzelnen erklärt. Hierzu werden
verschiedene Typen von inhomogenen Lichtquellen 2, verschiedene Typen
von Wellenlängenumwandlungselementen 3 und verschiedene
Positionierungen in Beziehung zueinander im Einzelnen beschrieben.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be explained in detail. For this purpose, different types of inhomogeneous light sources 2 , various types of wavelength conversion elements 3 and various positioning in relation to each other in detail.
Um
eine lichtemittierende Vorrichtung mit vordefinierten optischen
Eigenschaften des emittierten Lichts, insbesondere mit einer verbesserten
Farbreproduktion herzustellen, wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 in
einer ersten Position in Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle angeordnet, und
die optischen Eigenschaften des emittierten Lichts werden gemessen.
Danach gibt es verschiedene Methoden, um die beste Position des
Wellenlängenumwandlungselements 3 in Beziehung
zur inhomogenen Lichtquelle 2 herauszufinden. Hierzu können
die verschiedenen Positionen eine Drehung des Wellenlängenelements 3 um
eine Achse, die senkrecht zur inhomogenen Lichtquelle 2 ist und/oder
die Verschiebung des Wellenlängenelements 3 entlang
einer Ebene, die parallel zur inhomogenen Lichtquelle 2 ist,
umfassen. Hierbei ist die oben erwähnte Achse, wie bereits
erklärt wurde, senkrecht zur inhomogenen Lichtquelle 2,
das heißt, sie erstreckt sich in die Richtung des Lichts,
die von der inhomogenen Lichtquelle emittiert wird. Weiterhin ist
die oben erwähnte Ebene, wie bereits erklärt wurde,
parallel zur inhomogenen Lichtquelle 2, das heißt, sie
erstreckt sich in eine Richtung, die senkrecht zum Licht ist, die
von der inhomogenen Lichtquelle 2 emittiert wird.In order to produce a light-emitting device with predefined optical properties of the emitted light, in particular with an improved color reproduction, the wavelength conversion element becomes 3 arranged in a first position in relation to the inhomogeneous light source, and the optical properties of the emitted light are measured. After that, there are different methods to get the best position of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 out. For this purpose, the different positions can be a rotation of the wavelength element 3 about an axis perpendicular to the inhomogeneous light source 2 is and / or the displacement of the wavelength element 3 along a plane parallel to the inhomogeneous light source 2 is, include. Here, the above-mentioned axis, as already explained, is perpendicular to the inhomogeneous light source 2 that is, it extends in the direction of the light emitted by the inhomogeneous light source. Furthermore, as already explained, the plane mentioned above is parallel to the inhomogeneous light source 2 that is, it extends in a direction perpendicular to the light emitted by the inhomogeneous light source 2 is emitted.
Als
ein exemplarisches Beispiel wird dieses nun im Einzelnen mit Bezug
auf die 12 erklärt. Das Wellenlängenumwandlungselement 3 wird
zunächst auf der inhomogenen Lichtquelle 2 in
einer Weise angeordnet, dass beispielsweise der erste Bereich 3a mit
der Seite der inhomogenen Lichtquelle 2 überlappt,
die die niedrigere Lichtextraktionseffizienz aufweist, während
der zweite Bereich 3b mit der Seite der inhomogenen Lichtquelle 2 überlappt,
die die höhere Lichtextraktionseffizienz aufweist. Die
optische Eigenschaft des Lichts, das von der auf diese Weise konstruierten
lichtemittierenden Vorrichtung emittiert wird, insbesondere das
Gesamtemissionsspektrum, wird mit einer Messeinheit 23 gemessen. Nun
wird eine bevorzugte Ausführungsform erklärt, um
die beste Position des Wellenlängenelements 3 und
der inhomogenen Lichtquelle 2 in Beziehung zueinander herauszufinden.As an exemplary example, this will now be described in detail with reference to FIGS 12 explained. The wavelength conversion element 3 is first on the inhomogeneous light source 2 arranged in such a way that, for example, the first area 3a with the side of the inhomogeneous light source 2 overlaps, which has the lower light extraction efficiency, while the second area 3b with the side of the inhomogeneous light source 2 overlaps, which has the higher light extraction efficiency. The optical property of the light emitted by the light-emitting device constructed in this way, in particular the total emission spectrum, is measured with a measuring unit 23 measured. Now, a preferred embodiment will be explained to determine the best position of the wavelength element 3 and the inhomogeneous light source 2 find out in relation to each other.
Nach
dieser ersten Ausführungsform wird in der nächsten
Stufe das Wellenlängenumwandlungselement wieder aufgenommen,
und entweder das Wellenlängenumwandlungselement 3 oder
die inhomogene Lichtquelle 2 werden um 180° gedreht,
und das Wellenlängenumwandlungselement 3 wird
wieder auf der inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet. In
diesem Beispiel einer Drehung von 180° überlappt nun
der erste Bereich 3a mit der Seite mit einer höheren
Lichtextraktionseffizienz und umgekehrt überlappt nun der
zweite Bereich 3b mit der Seite, die die niedrigere Lichtextraktionseffizienz
aufweist. Demzufolge wird es einen geringen Unterschied im Gesamtemissionsspektrum
geben, das heißt, in den optischen Eigenschaften des emittierten
Lichts für die zwei möglichen Positionen des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2.According to this first embodiment, in the next stage, the wavelength conversion element is resumed, and either the wavelength conversion element 3 or the inhomogeneous light source 2 are rotated by 180 °, and the wavelength conversion element 3 gets back to the inhomogeneous light source 2 arranged. In this example, a rotation of 180 ° overlaps now the first area 3a with the side with a higher light extraction efficiency and vice versa now overlaps the second area 3b with the side having the lower light extraction efficiency. As a result, there will be little difference in the total emission spectrum, that is, in the optical properties of the emitted light for the two possible positions of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 ,
In
der bevorzugten Ausführungsform werden alle möglichen
Kombinationen der Anordnung des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 ausprobiert, und
die optischen Eigenschaften werden gemessen und dann wird bestimmt,
welche der Positionen die optimale Position ist, das heißt,
welche Position ergibt eine Farbtemperatur, die näher an
der gewünschten ist, das heißt, welche ist die
Anordnung, in der das Wellenumwandlungselement schließlich
montiert werden sollte.In the preferred embodiment, all possible combinations of the arrangement of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 Tried and the optical properties are measured and then it is determined which of the positions is the optimal position, that is, which position gives a color temperature that is closer to the desired, that is, which is the arrangement in which the wave conversion element finally should be mounted.
In
einer anderen Ausführungsform wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 nur
in einer ersten Position in Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet,
und die optischen Eigenschaften werden mit einer Messeinheit 23 gemessen.
Danach erkennt und berechnet ein Computeralgorithmus aus diesen
gemessenen optischen Eigenschaften, ob eine Änderung der
Position ein besseres Spektrum und bessere optische Eigenschaften
ergeben würde oder nicht, und entsprechend wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 entweder
in der ersten oder in einer anderen errechneten Position montiert.
Es ist deutlich aus der vorangegangenen Beschreibung, dass in Abhängigkeit
des Typs, der inhomogenen Lichtquelle 2 und in Abhängigkeit
des Typs des Wellenlängenumwandlungselements 3 zwei
oder mehr Positionen möglich sind. Nach den oben beschriebenen
Methoden können entweder alle oder mindestens einige der
möglichen Positionen ausprobiert und gemessen werden, oder
nur eine oder wenige Positionen können ausprobiert und
gemessen werden, und die anderen Positionen werden mit einem Computer
errechnet, so dass in jedem Fall die optimale Position mit den vorbestimmten
optischen Eigenschaften des emittierten Lichts bestimmt werden kann.In another embodiment, the wavelength conversion element becomes 3 only in a first position in relation to the inhomogeneous light source 2 arranged, and the optical properties are using a measuring unit 23 measured. Thereafter, a computer algorithm recognizes and calculates from these measured optical properties whether or not a change of position would give a better spectrum and better optical characteristics, and accordingly, the wavelength conversion element becomes 3 mounted either in the first or in another calculated position. It is clear from the previous description that, depending on the type, the inhomogeneous light source 2 and depending on the type of the wavelength conversion element 3 two or more positions are possible. According to the methods described above, either all or at least some of the possible positions can be tried and measured, or only one or a few positions can be tried and measured, and the other positions are calculated with a computer, so that in each case the optimal position with the predetermined optical properties of the emitted light can be determined.
Mit
Bezug auf die 13, 14 und 15 wird
im Folgenden eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
lichtemittierenden Vorrichtung 1 erklärt. Die 13 zeigt
eine inhomogene Lichtquelle 2 mit vier verschiedenen Flächen
A, B, C und D. Mindestens zwei dieser Flächen haben verschiedene
Lichtextraktionseffizienzen, entweder durch die Anordnung einer
strukturierten Schicht der LED oder durch Anordnen eines Materials
mit Flächen mit verschiedenen Lichttransmissionseigenschaften
auf der LED, was bereits zuvor beschrieben wurde. In jedem Fall
weisen mindestens zwei der Flächen unterschiedliche Lichtextraktionseffizienzen auf.
In der vorliegenden Ausführungsform sind beispielsweise
die Fläche A und die Fläche B texturiert, während
die Flächen C und D untexturiert bleiben. Die Flächen
A und B sind in einer Weise texturiert, dass die Lichtextraktionseffizienz
für diese zwei Flächen unterschiedlich ist. In
einer anderen Ausführungsform können alle vier
Flächen strukturiert sein, und die Art der Textur wird
in einer Weise gewählt, dass die Lichtextraktionseffizienz
aus den Flächen C und D gleich sind, allerdings kleiner
als diejenige von beispielsweise Fläche B, die wieder kleiner
als diejenige der Fläche A ist.With reference to the 13 . 14 and 15 In the following, another embodiment of a light-emitting device according to the invention will be described 1 explained. The 13 shows an inhomogeneous light source 2 At least two of these surfaces have different light extraction efficiencies, either by arranging a patterned layer of the LED or by placing a material having surfaces with different light transmission characteristics on the LED, as previously described. In any case, at least two of the surfaces have different light extraction efficiencies. For example, in the present embodiment, surface A and surface B are textured while surfaces C and D remain untextured. The areas A and B are textured in such a way that the light extraction efficiency for these two areas is different. In another embodiment, all four surfaces may be structured, and the type of texture is selected in such a way that the light extraction efficiency from the surfaces C and D are equal, but smaller than that of, for example, surface B, again smaller than that of the surface A is.
Wie
bereits mit Bezug auf die 12 erklärt und
in 14 gezeigt worden ist, ist das Wellenlängenumwandlungselement 3 auf
der inhomogenen Lichtquelle 2 in einer Weise angeordnet,
dass beispielsweise der erste Bereich 3a mit den Flächen
A und B überlappt und der zweite Bereich 3b mit
den Flächen C und D überlappt. Dadurch wird das
lumineszente Material des ersten Bereichs 3a des Wellenlängenumwandlungselements 3 einen
höheren Beitrag zum Gesamtemissionsspektrum ergeben, weil
die Lichtintensität in den Flächen A und B höher als
diejenige der Flächen C und D ist. Die gesamten optischen
Eigenschaften, insbesondere das Gesamtemissionsspektrum, wird mit
der Messeinheit 23 gemessen.As already with respect to the 12 explained and in 14 has been shown is the wavelength conversion element 3 on the inhomogeneous light source 2 arranged in such a way that, for example, the first area 3a overlapped with the areas A and B and the second area 3b overlapped with the areas C and D. This becomes the luminescent material of the first region 3a the wavelength conversion element 3 give a higher contribution to the total emission spectrum, because the light intensity in the areas A and B is higher than that of the areas C and D. The overall optical properties, in particular the total emission spectrum, is measured with the measuring unit 23 measured.
Als
nächstes wird das Wellenlängenumwandlungselement
wieder aufgenommen, und es wird entweder das Wellenlängenumwandlungselement 3 oder
die inhomogene Lichtquelle 2 um 90° gedreht, und
das Wellenlängenumwandlungselement 3 wird wieder,
wie in 15 gezeigt ist, auf der inhomogenen
Lichtquelle 2 angeordnet. Im Fall der exemplarischen Drehung
um eine Achse, die senkrecht zur inhomogenen Lichtquelle 2 ist, überlappt
nun der erste Bereich des Wellenlängenumwandlungselements 3 mit
den Flächen A und C, während der zweite Bereich 3b mit
den Flächen B und D überlappt, was ein kaum unterschiedliches
Emissionsspektrum und kaum unterschiedliche optische Eigenschaften
ergeben wird. Auf diese Weise sind vier Kombinationen von Positionen
möglich und für jede davon werden die optischen
Eigenschaften des emittierten Lichts etwas unterschiedlich sein,
weil für alle der vier Positionen die zwei Bereiche 3a und 3b mit
verschiedenen Lichtextraktionseffizienzen von der inhomogenen Lichtquelle 2 belichtet
werden.Next, the wavelength conversion element is resumed, and it becomes either the wavelength conversion element 3 or the inhomogeneous light source 2 rotated by 90 °, and the wavelength conversion element 3 will be back, as in 15 is shown on the inhomogeneous light source 2 arranged. In the case of the exemplary rotation about an axis perpendicular to the inhomogeneous light source 2 is now overlaps the first region of the wavelength conversion element 3 with the areas A and C, while the second area 3b overlaps with the areas B and D, which will result in a hardly different emission spectrum and hardly different optical properties. In this way, four combinations of positions are possible, and for each of them, the optical properties of the emitted light will be somewhat different because for all of the four positions the two regions 3a and 3b with different light extraction efficiencies from the inhomogeneous light source 2 be exposed.
In
einer Ausführungsform kann das Emissionsspektrum für
alle vier möglichen Kombinationen gemessen werden, und
die Einstellung, die optische Eigenschaften ergibt, die den gewünschten
optischen Eigenschaften am nächsten sind, das heißt, die
am nächsten zur gewünschten korrelierten Farbtemperatur
sind, ist diejenige, in der das Wellenlängenumwandlungselement 3 schließlich
montiert wird.In one embodiment, the emission spectrum may be measured for all four possible combinations, and the setting that gives optical properties closest to the desired optical properties, that is, the closest to the desired correlated color temperature, is the one in which the wavelength conversion element 3 finally assembled.
In
einer anderen Ausführungsform, wie bereits erklärt
wurde, wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 angeordnet,
das Spektrum wird gemessen und der Computer berechnet, welche der vier
Positionen die beste sein wird, und das Wellenlängenumwandlungselement 3 wird
in dieser Position in einer Befestigungs- oder Montierstufe montiert.In another embodiment, as already explained, the wavelength conversion element becomes 3 arranged, the spectrum is measured and the computer calculates which of the four positions will be the best, and the wavelength conversion element 3 is mounted in this position in a mounting or mounting stage.
Wie
bereits erklärt worden ist, kann ebenfalls eine Anordnung
aus einigen LEDs als homogene Lichtquelle 2 verwendet werden.
Diese inhomogene Lichtquelle, die aus zwei Typen von LEDs besteht,
ist in 16 gezeigt. In dieser Ausführungsform
ein erster LED-Typ 24 und ein zweiter LED-Typ 25 bereitgestellt.
Die LEDs können beispielsweise, wie in 16 gezeigt
ist, in quadratischer oder kreisförmiger Form angeordnet
sein. In diesem Beispiel besteht eine Hälfte der LED-Anordnung
aus einem ersten Typ von LEDs 24, der eine erste Lichtextraktionseffizienz
aufweist, die höher als die Lichtextraktionseffizienz der zweiten
LED-Typen 25 ist, die in der zweiten Hälfte der
LED-Anordnung vorhanden sind. Das bedeutet, dass in diesem Beispiel
alle LEDs der Anordnung vom gleichen Typ sind, allerdings weisen
die ersten LED-Typen 24 eine höhere Lichtextraktionseffizienz als
die zweiten LED-Typen wegen der Strukturierung, einer Lichtextraktionsschicht,
einer spezifischen Optik oder dergleichen auf.As has already been explained, can also be an arrangement of some LEDs as a homogeneous light source 2 be used. This inhomogeneous light source, which consists of two types of LEDs, is in 16 shown. In this embodiment, a first type of LED 24 and a second LED type 25 provided. The LEDs can, for example, as in 16 is shown to be arranged in a square or circular shape. In this example, one-half of the LED array consists of a first type of LEDs 24 having a first light extraction efficiency higher than the light extraction efficiency of the second LED types 25 is present in the second half of the LED array. This means that, in this example, all the LEDs of the array are the same type, but the first LED types are pointing 24 a higher light extraction efficiency than the second LED types because of structuring, a light extraction layer, a specific optic, or the like.
Die
in 17 gezeigte inhomogene Lichtquelle 2 kann
in einem Gehäuse 4 untergebracht sein. Das Wellenlängenumwandlungselement 3 ist auf
dem Gehäuse angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel umfasst
das in 18 gezeigte Wellenlängenumwandlungselement 3 zwei
Bereiche 3a und 3b auf, die unterschiedliche Wellenlängenumwandlungseigenschaften
aufweisen.In the 17 shown inhomogeneous light source 2 can in a housing 4 be housed. The wavelength conversion element 3 is arranged on the housing. In the present example, this includes in 18 shown wavelength conversion element 3 two areas 3a and 3b which have different wavelength conversion characteristics.
In
einer ersten Stufe wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 wieder
auf der inhomogenen Lichtquelle 2 in einer Weise angeordnet,
dass der erste Bereich 3a mit den LEDs vom ersten Typ 24 überlappt
und der zweite Bereich 3b mit den LEDs vom zweiten Typ 25 überlappt.
Wie bereits zuvor erklärt wurde, können verschiedene
Positionen des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 ausprobiert und
gemessen werden, oder ein Computeralgorithmus kann die beste Position
berechnen.In a first stage, the wavelength conversion element becomes 3 again on the inhomogeneous light source 2 arranged in a way that the first area 3a with the LEDs of the first type 24 overlaps and the second area 3b with the second type LEDs 25 overlaps. As explained earlier, different positions of the wavelength conversion element 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 Tried and tested, or a computer algorithm can calculate the best position.
Das
Wellenlängenumwandlungselement 3 kann hiermit
in diskreten unterschiedlichen Positionen in Beziehung zur inhomogenen
Lichtquelle 2 positioniert sein, oder das Wellenlängenumwandlungselement 3 kann
kontinuierlich entweder in die Richtung T1 oder
in die Richtung T2 gedreht werden, während
die entsprechenden optischen Eigenschaften des emittierten Lichts
gemessen werden. Somit können ebenfalls geringe Änderungen
der optischen Eigenschaften gemessen werden, so dass ein sehr präzises
Feintuning erreicht werden kann.The wavelength conversion element 3 can hereby be in discrete different positions in relation to the inhomogeneous light source 2 be positioned, or the wavelength conversion element 3 can be continuously rotated either in the direction T 1 or in the direction T 2 while measuring the respective optical properties of the emitted light. Thus, also small changes in the optical properties can be measured, so that a very precise fine tuning can be achieved.
Es
wird ebenfalls festgestellt, dass das erfindungsgemäße
Wellenlängenumwandlungselement verschiedene Formen aufweisen
kann. Das Wellenlängenumwandlungselement kann eine flache
Form aufweisen oder es kann die Form einer, wie in 12 gezeigt,
Tasse aufweisen. Im Falle einer Tasse können die Wände
der Tasse orthogonal zum Boden der Tasse sein oder können
jede andere Orientierung in Beziehung zum Boden aufweisen. Weiterhin
kann das Wellenlängenumwandlungselement 3 eine
quadratische, eine kreisförmige Form oder jede andere Form
in Abhängigkeit der Anforderungen der zu konstruierenden
lichtemittierenden Vorrichtung aufweisen.It is also found that the wavelength conversion element according to the invention can have different shapes. The wavelength conversion element may have a flat shape or it may have the shape of a, as in 12 shown, cup have. In the case of a cup, the walls of the cup may be orthogonal to the bottom of the cup or may have any other orientation in relation to the bottom. Furthermore, the wavelength conversion element 3 have a square, a circular shape or any other shape depending on the requirements of the light-emitting device to be constructed.
Wie
bereits erwähnt, ist das Wellenlängenumwandlungselement 3 nicht
auf zwei Bereiche eingeschränkt, sondern es kann, wie in 20 gezeigt, drei
oder mehr Bereiche aufweisen. 20 zeigt
das Beispiel eines kreisförmigen Wellenlängenumwandlungselements 3,
worin verschiedene Verteilungen von mindestens einem lumineszenten
Material verschiedene Wellenlängeneigenschaften der verschiedenen
Bereiche 3a, 3b, 3c des Wellenlängenumwandlungselements 3 ergeben.
Dieses Wellenlängenumwandlungselement 3 kann in
vorteilhafter Weise mit einer inhomogenen Lichtquelle 2,
die eine Anordnung unterschiedlicher LEDs ist, wie in 19 gezeigt
ist, verwendet werden. Hiermit sind 1/3 der LEDs LEDs vom ersten
Typ 24 und der Rest sind LEDs vom zweiten Typ 25.As already mentioned, the wavelength conversion element is 3 not limited to two areas, but it can, as in 20 shown to have three or more areas. 20 shows the example of a circular wavelength conversion element 3 wherein different distributions of at least one luminescent material have different wavelength characteristics of the different regions 3a . 3b . 3c the wavelength conversion element 3 result. This wavelength conversion element 3 can advantageously with an inhomogeneous light source 2 which is an array of different LEDs, as in 19 is shown used. Hereby, 1/3 of the LEDs are LEDs of the first type 24 and the rest are second type LEDs 25 ,
In
einer vorteilhaften Ausführungsform sind die LEDs vom ersten
Typ 25 UV-LEDs und die LEDs vom zweiten Typ 25 sind
blaue LEDs. In diesem Fall umfassen die drei unterschiedlichen Bereiche
des Wellenlängenumwandlungselements 3 verschiedene lumineszente
Materialien, z. B. ein Blau emittierendes, ein Grün emittierendes
und ein Rot emittierendes. Wieder, wie bereits zuvor beschrieben
wurde, wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 in verschiedenen
Positionen auf der inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet
oder unterschiedliche mögliche Positionen werden. mit einem
Computer berechnet, bis die optimale Position bestimmt werden kann.
Da die UV-LEDs alle drei Typen der lumineszenten Materialien anregen
können, während die Blau emittierenden LEDs vornehmlich
die Grün und Rot emittierenden lumineszenten Materialien
anregen können, kann mit dieser Prozedur wieder eine große
Vielfalt von individuellen Farbtemperaturen eingestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform, wobei der Farbwiedergabeindex
nicht so wichtig ist, kann die Anordnung ebenfalls auf zwei lumineszente
Materialien, beispielsweise ein Blau und ein Gelb emittierendes,
beschränkt sein.In an advantageous embodiment, the LEDs are of the first type 25 UV LEDs and the second type LEDs 25 are blue LEDs. In this case, the three different regions of the wavelength conversion element comprise 3 various luminescent materials, e.g. B. a blue emitting, a green emitting and a red emitting. Again, as previously described, the wavelength conversion element becomes 3 in different positions on the inhomogeneous light source 2 be arranged or different possible positions. calculated with a computer until the optimal position can be determined. Because the UV LEDs can excite all three types of luminescent materials, while the blue emitting LEDs can primarily excite the green and red emitting luminescent materials, this procedure can again set a wide variety of individual color temperatures. In another embodiment, where the color rendering index is not so important, the array may also be based on two luminescent materials, such as blue and white a yellow emitting, to be limited.
Mit
Bezug auf 21 wird nun eine weitere Ausführungsform
für ein erfindungsgemäßes Wellenlängenumwandlungselement 3 erklärt.
Anstelle der Bereitstellung verschiedener Bereiche oder einer allmählich
ansteigenden Konzentration oder Mischung, können verschiedene
Schichten mit unterschiedlichen lumineszenten Materialien oder unterschiedlichen
Mischungen aus lumineszenten Materialien zur Verfügung
gestellt werden. Hiermit ändert sich das Verhältnis
der Schichtdicken entlang des Wellenlängenumwandlungselements 3,
so dass der Anteil zwischen den zwei lumineszenten Materialien unterschiedlich
ist.Regarding 21 Now, another embodiment of a wavelength conversion element according to the invention 3 explained. Instead of providing different regions or gradually increasing concentration or mixture, different layers of different luminescent materials or different mixtures of luminescent materials can be provided. This changes the ratio of the layer thicknesses along the wavelength conversion element 3 such that the proportion between the two luminescent materials is different.
Diese
Ausführungsform ist in 21a und 21b gezeigt. In beiden Fällen
ist eine erste Schicht 31 vorgesehen, die ein erstes lumineszentes Material
oder eine erste Mischung aus lumineszenten Materialien umfasst,
und es ist eine zweite Schicht 30, die ein zweites lumineszentes
Material oder eine zweite Mischung aus lumineszenten Materialien
umfasst, vorgesehen. Hier ändern sich die Dicken der Schichten,
und damit ändert sich der Anteil der lumineszenten Materialien
entlang des Wellenlängenumwandlungselements 3.
Es ist wichtig, dass sich die spezifische Emissionswellenlänge
des einen oder von mehreren lumineszenten Materialien, die innerhalb
einer Schicht enthalten sind, von der spezifischen Emission von
diesem einen oder mehreren lumineszenten Materialien, die in der
anderen Schicht enthalten sind, unterscheiden.This embodiment is in 21a and 21b shown. In both cases is a first shift 31 provided, which comprises a first luminescent material or a first mixture of luminescent materials, and it is a second layer 30 provided with a second luminescent material or a second mixture of luminescent materials. Here, the thicknesses of the layers change, and thus the proportion of the luminescent materials changes along the wavelength conversion element 3 , It is important that the specific emission wavelength of the one or more luminescent materials contained within one layer differ from the specific emission of that one or more luminescent materials contained in the other layer.
Dieses
Wellenlängenumwandlungselement 3 kann beispielsweise
durch Formen der Geometrie der ersten Schicht 31 und Abscheiden
der zweiten Schicht 30 darauf, beispielsweise durch einen
zweiten Formschritt oder nach einer Rakel-Platten-Technik hergestellt
werden. Auf diese Weise können größere
Platten aus dem Wellenlängenumwandlungselement, die schließlich
würfelartig zerteilt werden, hergestellt werden. Auf jeden
Fall ist jede andere Methode zur Herstellung des Wellenlängenumwandlungselements 3 mit
verschiednen Anteilen des lumineszenten Materials an den beiden
Kanten in Lateralrichtung möglich. Die Schnittstelle 32 zwischen
den beiden Schichten 30 und 31 kann jede Form
aufweisen, das heißt, sie kann flach oder strukturiert
sein. In einer anderen Ausführungsform sind die beiden
lumineszenten Materialien mit dem Anteil zwischen den beiden lumineszenten
Materialien, der von einer Kante zur anderen in Lateralrichtung
ansteigt oder geringer wird, homogen gemischt.This wavelength conversion element 3 For example, by shaping the geometry of the first layer 31 and depositing the second layer 30 on, for example, by a second molding step or by a doctor-plate technique are produced. In this way, larger plates can be made from the wavelength conversion element, which are finally diced. In any case, any other method of manufacturing the wavelength conversion element is 3 possible with different proportions of the luminescent material at the two edges in the lateral direction. the interface 32 between the two layers 30 and 31 may be any shape, that is, it may be flat or textured. In another embodiment, the two luminescent materials are mixed homogeneously with the proportion between the two luminescent materials, which increases or decreases from one edge to the other in the lateral direction.
Wie
zuvor beschrieben worden ist, kann die optimale Position zwischen
dem Wellenlängenumwandlungselement 3 und der inhomogenen
Lichtquelle 2 durch Drehen des Wellenlängenumwandlungselements 3 um
eine Achse, die senkrecht zur homogenen Lichtquelle 2 ist,
bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Wellenlängenumwandlungselement
ebenfalls in eine Richtung, die parallel zur inhomogenen Lichtquelle 2 ist,
verschoben sein, um die Position fein abzustimmen.As described above, the optimum position between the wavelength conversion element 3 and the inhomogeneous light source 2 by rotating the wavelength conversion element 3 around an axis perpendicular to the homogeneous light source 2 is to be determined. Alternatively or additionally, the wavelength conversion element may also be in a direction parallel to the inhomogeneous light source 2 is to be postponed to fine tune the position.
Diese
Verschiebung wird nun mit Bezug auf die 22 und 23 erklärt,
wobei als Beispiel ein Wellenlängenumwandlungselement 3 mit
zwei Schichten 30, 31 verwendet wird, allerdings
kann die erklärte Verschiebungspositionierung auf jeden
Typ eines Wellenlängenumwandlungselements 3 und
jeden Typ einer inhomogenen Lichtquelle 2 angewendet werden.This shift will now be with reference to the 22 and 23 explaining, as an example, a wavelength conversion element 3 with two layers 30 . 31 however, the stated shift position can be applied to any type of wavelength conversion element 3 and any type of inhomogeneous light source 2 be applied.
Hierzu
ist das Wellenlängenumwandlungselement 3 auf dem
Gehäuse einer inhomogenen Lichtquelle 2 angeordnet,
die in vorteilhafter Weise Wände 4a in Form eines
Reflektors aufweist. Eine Ausnehmung 27 ist vorgesehen,
in der das Wellenlängenumwandlungselement 3 angeordnet
ist. Die Ausnehmung 27 weist hiermit eine größere
Breite als das Wellenlängenumwandlungselement 3 selbst
auf. Somit wird nur ein Teil des Wellenlängenumwandlungselements 3 mit
der inhomogenen Lichtquelle 2 beleuchtet.This is the wavelength conversion element 3 on the housing of an inhomogeneous light source 2 arranged, which advantageously walls 4a in the form of a reflector. A recess 27 is provided, in which the wavelength conversion element 3 is arranged. The recess 27 hereby has a greater width than the wavelength conversion element 3 yourself up. Thus, only a part of the wavelength conversion element becomes 3 with the inhomogeneous light source 2 illuminated.
Nun
kann das Wellenlängenumwandlungselement 3 näher
an einer der Ausnehmungen 27 angeordnet werden, und die
optischen Eigenschaften des emittierten Lichts werden gemessen.
Wenn der entsprechende Wert nicht mit dem gewünschten übereinstimmt,
wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 etwas
gegen die andere Ausnehmung verschoben, und die Farbtemperatur und
die optischen Eigenschaften werden noch einmal gemessen. Eine Möglichkeit
zur Verschiebung des Wellenumwandlungselements 3 ist z.
B. eine Nadel, die durch ein kleines Loch in der Seite des Reflektors
gestochen wird. Diese Prozedur wird wiederholt, bis die gewünschten
optischen Eigenschaften des emittierten Lichts erreicht sind. In
einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 aufgenommen
und ein bisschen näher zu der anderen Ausnehmung nach und
nach angeordnet, bis die gewünschten optischen Eigenschaften
des emittierten Lichts erreicht sind. In einer anderen Ausführungsform
wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 in den
optischen Weg des Lichts, das von der inhomogenen Lichtquelle 2 emittiert
wird, eingesetzt, jedoch noch nicht auf der inhomogenen Lichtquelle
angeordnet. Durch Computersteuerung wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 entsprechend
ausgerichtet und schließlich auf der Ausnehmung 27 des
Reflektors 4a angeordnet. Auf diese Weise wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 nur
einmal angeordnet. In dieser endgültigen optimalen Position
wird das Wellenlängenumwandlungselement 3 an dem
Gehäuse 4 befestigt. Dieses kann entweder durch
Verkleben, oder, wie in 23 gezeigt,
mit einem Montiergerät 26 geschehen, das weiterhin
sicherstellt, dass nur Licht aus dem gewünschten Teil des
Wellenlängenumwandlungselements in Lateralrichtung von
der lichtemittierenden Vorrichtung 1 emittiert wird.Now, the wavelength conversion element 3 closer to one of the recesses 27 and the optical properties of the emitted light are measured. If the corresponding value does not match the desired one, the wavelength conversion element becomes 3 slightly shifted against the other recess, and the color temperature and the optical properties are measured again. One way to move the wave conversion element 3 is z. As a needle that is stung through a small hole in the side of the reflector. This procedure is repeated until the desired optical properties of the emitted light are achieved. In another embodiment of the present invention, the wavelength conversion element 3 taken and slightly closer to the other recess gradually arranged until the desired optical properties of the emitted light are reached. In another embodiment, the wavelength conversion element becomes 3 in the optical path of light, that of the inhomogeneous light source 2 is used, but not yet arranged on the inhomogeneous light source. Computer control becomes the wavelength conversion element 3 aligned accordingly and finally on the recess 27 of the reflector 4a arranged. In this way, the wavelength conversion element becomes 3 arranged only once. In this final optimum position, the wavelength conversion element becomes 3 on the housing 4 attached. This can either by gluing, or, as in 23 shown with a mounting device 26 done, which further ensures that only light from the desired part of the wavelength conversion element in the lateral direction of the light-emitting device 1 is emitted.
Die
Ausführungsform ermöglicht sowohl die Erhöhung
als auch die Verringerung der Farbtemperatur in Beziehung zu den
ersten gemessenen optischen Eigenschaften, ohne die Änderung
der Menge des Wellenlängenumwandlungsmaterials. Es ist
nur der Anteil der mindestens zwei verschiedenen lichtemittierenden
verschiedenen Materialien, die vom Licht einer inhomogenen Lichtquelle
belichtet werden, der verändert wird. Auf diese Weise,
wie im Fall der in dieser Erfindung angegebenen Ausführungsformen,
ist keine Nachbehandlung der Wellenlängenumwandlungszusammensetzung
nötig.The
Embodiment allows both the increase
as well as the reduction in color temperature in relation to the
first measured optical properties, without the change
the amount of wavelength conversion material. It is
only the proportion of at least two different light-emitting
different materials, the light of an inhomogeneous light source
be illuminated, which is changed. In this way,
as in the case of the embodiments specified in this invention,
is not a post-treatment of the wavelength conversion composition
necessary.
Beispielsweise
kann man unter Anwendung der Nadeltechnik mit einem höheren
Anteil des ersten lumineszenten Materials beginnen, das beispielsweise
eine höhere Emissionswellenlänge aufweist und
die Menge dieses lumineszenten Materials in Beziehung zum zweiten
lumineszenten Material verringern, das eine niedrigere Emissionswellenlänge
aufweist, oder umgekehrt durch Verschieben des Wellenlängenumwandlungselements.
In diesem Fall kann die Farbtemperatur des von der LED emittierten Lichts
nach und nach verringert oder erhöht werden, bis die gewünschte
Farbtemperatur erreicht ist.For example
you can with the use of needle technology with a higher
Share of the first luminescent material begin, for example
has a higher emission wavelength and
the amount of this luminescent material in relation to the second
reduce luminescent material, which has a lower emission wavelength
or, conversely, by shifting the wavelength conversion element.
In this case, the color temperature of the light emitted by the LED
gradually reduced or increased until the desired
Color temperature is reached.
Es
wird hier festgestellt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt
ist, sondern jede lichtemittierende Vorrichtung umfasst, die auf
der allgemeinen Idee basiert, eine inhomogene Lichtquelle und ein
Wellenlängenumwandlungselement mit einer inhomogenen Verteilung
von mindestens einem lumineszenten Material zur Verfügung
zu stellen.It
It is stated here that the present invention does not apply
limited the embodiments described above
but each light-emitting device comprises
based on the general idea, an inhomogeneous light source and a
Wavelength conversion element with an inhomogeneous distribution
of at least one luminescent material available
to deliver.
Nach
dem Zusammenbau der lichtemittierenden Vorrichtung 1 kann
man das weiße Licht zusätzlich unter Verwendung
von Diffuserteilchen, die in das Wellenlängenumwandlungselement 3 gegeben
worden wird, oder Diffuserplatten, die in Richtung des von der lichtemittierenden
Vorrichtung emittierten Lichts angeordnet sind, homogenisieren.
In einer anderen Ausführungsform ist das Wellenlängenumwandlungselement
nicht auf einem Reflektor 4a befestigt, sondern auf einer
anderen Form eines Gehäuses, das die in homogene Lichtquelle
umgibt, beispielsweise ein Rahmen.After assembling the light-emitting device 1 In addition, the white light can be diffused using diffuser particles incorporated into the wavelength conversion element 3 or diffuser plates which are arranged in the direction of the light emitted by the light-emitting device, homogenize. In another embodiment, the wavelength conversion element is not on a reflector 4a attached, but on another form of a housing that surrounds the homogeneous light source, such as a frame.
Das
Wellenlängenumwandlungselement 3 kann direkt an
der inhomogenen Lichtquelle 2 befestigt sein oder an einem
Gehäuse 4, das die inhomogene Lichtquelle 2 umgibt,
oder es kann in einiger Entfernung von der inhomogenen Lichtquelle 2 in Richtung
des von der inhomogenen Lichtquelle 2 emittierten Lichts
angeordnet sein. In einer Ausführungsform können
zusätzliche Schichten, die weiterhin die Lichtintensitätsänderungen
zwischen den strukturierten und den nicht strukturierten Flächen
erhöhen, zwischen der inhomogenen Lichtquelle 2 und dem
Wellenlängenumwandlungselement 3 angeordnet sein.
Andernfalls kann eine kleine Luftlücke zwischen dem Wellenlängenumwandlungselement 3 und
der inhomogenen Lichtquelle 2 vorgesehen sein.The wavelength conversion element 3 can be directly at the inhomogeneous light source 2 be attached or on a housing 4 that the inhomogeneous light source 2 surrounds, or it may be at some distance from the inhomogeneous light source 2 in the direction of the inhomogeneous light source 2 be emitted light emitted. In one embodiment, additional layers that further increase the light intensity changes between the patterned and unstructured areas may be interposed between the inhomogeneous light source 2 and the wavelength conversion element 3 be arranged. Otherwise, there may be a small air gap between the wavelength conversion element 3 and the inhomogeneous light source 2 be provided.
Mit
Bezug auf die 24 wird im Folgenden das Verfahren
zur Bereitstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung 1 mit
vordefinierten optischen Eigenschaften des emittierten Lichts erklärt.With reference to the 24 In the following, the method of providing a light-emitting device will be described 1 explained with predefined optical properties of the emitted light.
Das
Verfahren beginnt in Stufe S0. In Stufe S1 wird die inhomogene Lichtquelle 2 sowie
das Wellenlängenumwandlungselement 3, das eine
inhomogene Verteilung von mindestens einem lumineszenten Material
umfasst, bereitgestellt. In der nächsten Stufe S2 werden
die inhomogene Lichtquelle 2 und das Wellenlängenumwandlungselement 3 in
Beziehung zueinander in einer ersten Position positioniert. In der
nächsten Stufe S3 werden die optischen Eigenschaften des
von der lichtemittierenden Vorrichtung 1 emittierten Lichts
in der vorliegenden Position gemessen.The process begins in step S0. In step S1, the inhomogeneous light source becomes 2 and the wavelength conversion element 3 providing an inhomogeneous distribution of at least one luminescent material. In the next stage S2 become the inhomogeneous light source 2 and the wavelength conversion element 3 positioned in relation to one another in a first position. In the next step S3, the optical characteristics of the light-emitting device become 1 emitted light measured in the present position.
Wie
bereits erklärt worden ist, gibt es zur Bestimmung der
optimalen Position der inhomogenen Lichtquelle 2 und des
Wellenlängenumwandlungselements 3 in Beziehung
zueinander zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit
ist in Stufe S4 gezeigt, wo die optimale Position, beispielsweise
gestützt durch einen Computer, auf der Basis der in Stufe
S3 durchgeführten Messung berechnet wird.As already explained, there is the determination of the optimal position of the inhomogeneous light source 2 and the wavelength conversion element 3 in relation to each other two possibilities. The first possibility is shown in step S4, where the optimal position, for example supported by a computer, is calculated on the basis of the measurement made in step S3.
Gemäß einer
anderen Möglichkeit wird die Position des Wellenlängenumwandlungselements 3 in
Beziehung zur inhomogenen Lichtquelle 2 in Stufe S5 verändert,
und in der nächsten Stufe S6 werden die optischen Eigenschaften
in der geänderten Position wieder gemessen. In Stufe S7
wird bestimmt, ob genug Positionen gemessen worden sind. Wenn dieses
nicht der Fall ist, geht das Verfahren zurück zur Stufe
S5, wo wieder die Position verändert wird. Andernfalls
wird in Stufe S8 aus allen Positionen und entsprechenden Messungen
die optimale Position auf der Basis der Messungen nachgewiesen.
In jedem Fall fährt dann das Verfahren mit Stufe S9 fort, wo
die inhomogene Lichtquelle 2 und das Wellenlängenumwandlungselement
in dieser optimalen Position befestigt werden. Das Verfahren endet
in Stufe S10.According to another possibility, the position of the wavelength conversion element becomes 3 in relation to the inhomogeneous light source 2 in step S5, and in the next step S6 the optical properties in the changed position are measured again. In step S7, it is determined whether enough positions have been measured. If this is not the case, the process goes back to step S5, where the position is changed again. Otherwise, in step S8, from all positions and corresponding measurements, the optimum position is detected on the basis of the measurements. In either case, the method then proceeds to step S9, where the inhomogeneous light source 2 and the wavelength conversion element are fixed in this optimum position. The process ends in stage S10.
In
der vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl von Ausführungsformen
beschrieben worden. Es wird festgestellt, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt
ist, sondern dass alle Merkmale, Komponenten, Eigenschaften oder
Funktionen von einer oder mehreren Ausführungsformen ebenfalls
innerhalb einer anderen Ausführungsform, falls geeignet, angewendet
werden können.In the present invention, a variety of embodiments have been described. It is noted that the present invention is not limited to the described embodiments, but that all features, compo components, properties or functions of one or more embodiments can also be applied within another embodiment, if appropriate.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 7256057
B2 [0005] - US 7256057 B2 [0005]
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- US 2006/0258028 A1 [0007] US 2006/0258028 A1 [0007]
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- US 7250715 B2 [0009] US 7250715 B2 [0009]
