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Es
wird ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben. Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement
handelt es sich beispielsweise um ein Bauelement, das zur Erzeugung
von Licht geeignet ist.
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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht darin, ein strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben, das
besonders geräuscharm
betrieben werden kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Bauelement einen
Träger.
Bei dem Träger
handelt es sich beispielsweise um einen Anschlussträger, der
elektrische Anschlussstellen und Leiterbahnen zur Kontaktierung
von Bauelementen aufweist. Beispielsweise handelt sich bei dem Träger um eine Leiterplatte
oder eine Metallkernplatine. Der Träger weist beispielsweise einen
Grundkörper
aus einem elektrisch isolierenden Material wie Kunststoff oder Keramik
auf, in den und/oder auf den Anschlussstellen und Leiterbahnen eingebracht
und/oder aufgebracht sind.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Bauelement zumindest
einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, der an einer Oberseite
des Trägers
auf den Träger
aufgebracht ist. Bevorzugt ist der zumindest eine strahlungsemittierende
Halbleiterchip an der Oberseite am Träger befestigt. Beim strahlungsemittierenden
Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Laserdiodenchip
oder um einen Leuchtdiodenchip. Der zumindest eine Halbleiterchip
ist zum Beispiel zur Erzeugung von Licht vorgesehen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das strahlungsemittierende
Bauelement eine Abdeckkappe. Die Abdeckkappe umschließt den zumindest
einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Das heißt, die
Abdeckkappe umgibt den strahlungsemittierenden Halbleiterchip seitlich
und an seiner dem Träger
abgewandten Oberseite. Die Abdeckkappe ist dabei vorzugsweise an
der Oberseite des Trägers
am Träger
befestigt. Mit anderen Worten, sind die nicht dem Träger zugewandten,
frei zugänglichen
Außenflächen des
zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips von der
Abdeckkappe umgeben. Die Abdeckkappe ist dabei vorzugsweise zumindest
stellenweise strahlungsdurchlässig
ausgebildet, so dass im zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung das Bauelement
durch die Abdeckkappe verlassen kann. Die Abdeckkappe kann dabei
einstückig,
aus einem einzigen Material, oder mehrteilig, aus verschiedenen
Materialien, gebildet sein.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements befindet sich ein Lufteinschluss
zwischen der Oberseite des Trägers
und der Abdeckkappe im Bauelement, wobei der Lufteinschluss den
zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip umgibt. Das
heißt,
der Raum zwischen Abdeckkappe, Träger und strahlungsemittierenden
Halbleiterchip ist nicht evakuiert. Das strahlungsemittierende Bauelement
ist daher besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Bauelement ein Mittel
zur Schalldämmung,
das einen im Betrieb des zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchips vom strahlungsemittierenden Bauelement erzeugten
Schall reduziert. Das heißt,
der vom strahlungsemittierenden Bauelement im Betrieb erzeugte Schall
ist mit dem Mittel zur Schalldämmung
geringer als ohne dem Mittel zur Schalldämmung.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Bauelement einen
Träger,
zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, der an einer Oberseite
des Trägers
auf den Träger
aufgebracht ist, eine Abdeckkappe, die den zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip umschließt, wobei
die Abdeckkappe an der Oberseite des Trägers am Träger befestigt ist, einen Lufteinschluss, der
zwischen der Oberseite des Trägers
und der Abdeckkappe angeordnet ist und den zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip umgibt und ein Mittel zur Schalldämmung, das einen im Betrieb des
zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips vom strahlungsemittierenden
Bauelement erzeugten Schall reduziert.
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Das
hier beschriebene strahlungsemittierende Bauelement beruht dabei
unter anderem auf der folgenden Erkenntnis. Strahlungsemittierende
Bauelemente, bei denen zum Beispiel Leuchtdiodenchips als strahlungsemittierende
Halbleiterchips mit hoher Leistung betrieben werden, verursachen – insbesondere
wenn die Leuchtdiodenchips gepulst betrieben werden – einen
hohen Geräuschpegel.
Es hat sich gezeigt, dass dieser Geräuschpegel unter anderem durch
ein Mitschwingen der Abdeckkappe des strahlungsemittierenden Bauelements
verstärkt oder übertragen
werden kann, wenn sich die Halbleiterchips aufgrund von periodischem
Erwärmen
und Abkühlen
ausdehnen und zusammenziehen. Das hier beschriebene Bauelement vereint
nun die Vorteile eines Bauelements mit Abdeckkappe – nämlich, dass das
Bauelement mechanisch besonders stabil und einfach herstellbar ist – mit einem
geringen Geräuschpegel
im Betrieb des Bauelements.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Mittel zur Schalldämmung eine
weitere Abdeckkappe, wobei die weitere Abdeckkappe an der Oberseite
des Trägers
am Träger
befestigt ist und die erste Abdeckkappe umschließt. Das Mittel zur Schalldämmung kann
dabei aus der weiteren Abdeckkappe bestehen. Die weitere Abdeckkappe
umschließt
die nicht dem Träger
zugewandten Bereiche der ersten Abdeckkappe. Vorzugsweise ist die
weitere Abdeckkappe beabstandet zur ersten Abdeckkappe angeordnet,
so dass ein Lufteinschluss zwischen der ersten Abdeckkappe und der
weiteren Abdeckkappe vorhanden ist. Vorzugsweise weist die weitere
Abdeckkappe eine andere Dicke als die erste Abdeckkappe auf. Die
weitere Abdeckkappe ist also dünner oder
dicker als die erste Abdeckkappe. Es hat sich nun gezeigt, dass
durch diesen weiteren Lufteinschluss die Schwingungen der ersten
Abdeckkappe gedämmt
werden.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements enthalten die Abdeckkappe und/oder
die weitere Abdeckkappe ein Glas oder die Abdeckkappe und/oder die
weitere Abdeckkappe bestehen aus einem Glas. Darüber hinaus ist es aber auch
möglich,
dass Abdeckkappe und weitere Abdeckkappe mit einem anderen strahlungsdurchlässigen Material,
wie zum Beispiel einem strahlungsdurchlässigen Kunststoff, gebildet
sind.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements ist die weitere Abdeckkappe
zumindest stellenweise mit einer anderen Dicke ausgebildet als die
Abdeckkappe. Es hat sich gezeigt, dass die Schalldämmung durch die
weitere Abdeckkappe umso effektiver ist, je unterschiedlicher die
Dicken der Abdeckkappen sind. Die Abdeckkappe weist zum Beispiel
eine Dicke von 250 μm
auf. Die weitere Abdeckkappe ist dann um wenigstens 10% dünner oder
dicker als die Abdeckkappe. Der Abstand zwischen den beiden Abdeckkappen
beträgt
bevorzugt zwischen wenigstens 200 μm und höchstens 500 μm.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements ist die weitere Abdeckkappe
zumindest stellenweise dicker ausgebildet als die Abdeckkappe. Es
hat sich gezeigt, dass die Schalldämmung durch die weitere Abdeckkappe
umso effektiver ist, je dicker die weitere Abdeckkappe im Vergleich
zur ersten Abdeckkappe ist. Beispielsweise weisen beide Abdeckkappen
jeweils eine gleichmäßige Dicke
auf, wobei die Dicke der weiteren Abdeckkappe größer ist als die Dicke der ersten
Abdeckkappe.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements ist die weitere Abdeckkappe
zumindest stellenweise dünner ausgebildet
als die Abdeckkappe. Es hat sich gezeigt, dass die Schalldämmung durch
die weitere Abdeckkappe umso effektiver ist, je dünner die
weitere Abdeckkappe im Vergleich zur ersten Abdeckkappe ist. Beispielsweise
weisen beide Abdeckkappen jeweils eine gleichmäßige Dicke auf, wobei die Dicke der
weiteren Abdeckkappe kleiner ist als die Dicke der ersten Abdeckkappe.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das Mittel zur Schalldämmung zumindest
eine Ausnehmung in der Abdeckkappe. Das heißt, die Abdeckkappe weist zumindest
eine Öffnung
auf, durch die Luft aus dem Lufteinschluss entweichen und in den
Lufteinschluss, das heißt
in den Zwischenraum zwischen Träger
und Abdeckkappe, gelangen kann. Durch diesen Luftaustausch kann
das Mitschwingen der Abdeckkappe gedämpft werden.
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Die
zumindest eine Ausnehmung kann dabei das einzige Mittel zur Schalldämmung des
strahlungsemittierenden Bauelements sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass
die Ausnehmung mit der weiteren Abdeckkappe kombiniert wird, um
eine besonders gute Schalldämmung
zu erhalten.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das strahlungsemittierende
Bauelement eine Steuervorrichtung, die vorgesehen ist, den zumindest
einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip gepulst zu betreiben.
Die Steuervorrichtung kann dazu beispielsweise eine Pulsweitenmodulationsschaltung umfassen,
die geeignet ist, den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip
in schneller periodischer Abfolge in Durchlass- und in Sperrrichtung
zu bestromen. Der Halbleiterchip wird zum Beispiel mit einer Pulsfrequenz
im Kiloherzbereich, zum Beispiel zwischen 1 kHz und 10 kHz betrieben.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements ist die Steuervorrichtung auf
dem Träger
angeordnet. Die Steuervorrichtung kann dabei an der Oberseite oder an
der der Oberseite abgewandten Unterseite des Trägers angeordnet sein.
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Im
Folgenden wird das hier beschriebene strahlungsemittierende Bauelement
anhand von Ausführungsbeispielen
und den dazugehörigen
Figuren näher
erläutert:
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Die 1A und 1B zeigen
schematische Schnittdarstellungen strahlungsemittierender Bauelemente,
anhand derer die Erfindung näher
erläutert
wird.
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Die 1C, 1D und 1E zeigen
anhand schematischer Schnittdarstellungen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen
strahlungsemittierenden Bauelementen.
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Gleiche,
gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit
denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse
der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht
als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können
einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren
Verständnis übertrieben
groß dargestellt
sein.
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Die 1A zeigt
ein strahlungsemittierendes Bauelement ohne Mittel zur Schalldämmung. Das
strahlungsemittierende Bauelement umfasst einen Träger 1,
bei dem es sich beispielsweise um eine Leiterplatte handeln kann.
Auf dem Träger 1 sind
zumindest zwei strahlungsemittierende Halbleiterchips, beispielsweise
Leuchtdiodenchips, angeordnet. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 sind
dabei an der Oberseite 1a des Trägers 1 auf diesem
befestigt. Die Halbleiterchips 2 sind mittels Kontaktdrähten 6 elektrisch
leitend am Träger 1 angeschlossen.
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Die
strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 sind an ihren
freiliegenden Außenflächen von
der Abdeckkappe 3 umgeben, die vorliegend aus Glas besteht
und eine Dicke d1 aufweist. Zwischen den strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 2, dem Träger 1 und der Abdeckkappe 3 ist
ein Lufteinschluss 4 angeordnet.
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Die
Abdeckkappe 3 ist mittels eines Verbindungsmaterials 5 an
der Oberseite 1a am Träger 1 befestigt.
Bei dem Verbindungsmaterial 5 kann es sich beispielsweise
um einen Klebstoff oder um ein Glaslot handeln.
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Die 1B zeigt
das strahlungsemittierende Bauelement der 1A im
Pulsbetrieb der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2.
Im Pulsbetrieb dehnen sich die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 thermisch
aus und ziehen sich zusammen. Diese Schwingung wird auf die Abdeckkappe 3 übertragen,
so dass Schall 7 erzeugt wird. Mit anderen Worten wirkt
die Abdeckkappe 3 wie die Membran eines Lautsprechers.
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Die 1C zeigt
nun ein strahlungsemittierendes Bauelement, bei dem als Mittel zur
Schalldämmung
eine weitere Abdeckkappe 8 an der Oberseite 1a des
Trägers
auf dem Träger 1 befestigt
ist. Die weitere Abdeckkappe 8 besteht ebenfalls vorliegend
aus einem Glas. Die weitere Abdeckkappe 8 ist beabstandet
zur Abdeckkappe 3 angeordnet. Zwischen Abdeckkappe 3 und
weiterer Abdeckkappe 8 ist ein weiterer Lufteinschluss 9 angeordnet.
Die weitere Abdeckkappe 8 weist vorzugsweise eine größere Dicke
d2 als die Dicke d1 der Abdeckkappe 3 auf. Aufgrund der
zweiten Abdeckkappe 8 entsteht ein Lufteinschluss 9,
der als Puffer wirkt und die Schwingung der ersten Abdeckkappe 3 dämpft. Eine
zusätzliche
Dämpfung
wird dadurch erreicht, dass die erste Abdeckkappe 3 dünner gewählt ist
als die zweite Abdeckkappe 8.
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In
Verbindung mit der 1D ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelements erläutert. Im
Ausführungsbeispiel
der 1D ist das Mittel zur Schalldämmung durch mehrere Ausnehmungen 8 gegeben,
die beispielsweise durch Löcher
in der Abdeckkappe 3 gebildet sind. Durch die Ausnehmungen 10 hindurch
ist ein Luftaustausch zwischen dem Lufteinschluss 4 und
der Umgebung ermöglicht,
wodurch sich ein Mitschwingen der Abdeckkappe 3 bei Ausdehnung
und Zusammenziehen der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 reduziert.
Nachteilig sind die Halbleiterchips 2 in diesem Ausführungsbeispiel schlechter
vor äußeren Einflüssen geschützt als
dies beispielsweise im Ausführungsbeispiel
der 1C der Fall ist, bei dem zwei Abdeckkappen 3, 8 die Halbleiterchips 2 vor äußeren Einflüssen schützen.
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In
Verbindung mit der 1E ist ein Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelements gezeigt.
In Ergänzung zum
in Verbindung mit der 1C beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist hier eine Steuervorrichtung 11 an der Oberseite 1a des
Trägers 1 angeordnet. Die
Steuervorrichtung 11 umfasst beispielsweise zumindest eine
Pulsweitenmodulationsschaltung, die geeignet ist, zumindest einen
der strahlungsemittierenden Halbleiterchips gepulst zu betreiben.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
auf diese beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst
nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen
angegeben ist.