DE102011010895A1 - light emitting diode module - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Leuchtdiodenmodul angegeben, mit — einem Modulträger (1), und — zumindest drei Leuchtdiodenchips (11, 12, 21, 22, 23), wobei — die Leuchtdiodenchips auf dem Modulträger (1) mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen sind, — die Leuchtdiodenchips (11, 12, 21, 22, 23) zu gleichen Zeiten und zu unterschiedlichen Zeiten betreibbar sind, — zumindest einer der Leuchtdiodenchips (11, 12) im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 400 nm abstrahlt, — zumindest einer der Leuchtdiodenchips (21) im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und — zumindest einer der Leuchtdiodenchips (22) im Betrieb im Betrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt.A light-emitting diode module is specified, with - a module carrier (1), and - at least three light-emitting diode chips (11, 12, 21, 22, 23), where - the light-emitting diode chips are mechanically attached and electrically connected to the module carrier (1), Light-emitting diode chips (11, 12, 21, 22, 23) can be operated at the same times and at different times, - at least one of the light-emitting diode chips (11, 12) emits electromagnetic radiation with a peak wavelength of at least 240 nm and at most 400 nm during operation - at least one of the light-emitting diode chips (21) emits red light during operation, and - at least one of the light-emitting diode chips (22) emits greenish-white light during operation during operation.

Description

Es wird ein Leuchtdiodenmodul angegeben.A light-emitting diode module is specified.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Leuchtdiodenmodul anzugeben, das besonders vielseitig verwendbar ist.An object to be solved is to specify a light-emitting diode module which is particularly versatile.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul einen Modulträger. Bei dem Modulträger kann es sich beispielsweise um einen Anschlussträger handeln, der im Leuchtdiodenmodul mechanisch stützende Eigenschaften und elektrische Eigenschaften wahrnimmt. Beispielsweise können Komponenten des Leuchtdiodenmoduls über den Modulträger elektrisch leitend miteinander verbunden und/oder von außen kontaktiert werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Modulträger um eine Leiterplatte, wie beispielsweise eine bedruckte Leiterplatte oder eine Metallkernplatine.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises a module carrier. The module carrier can be, for example, a connection carrier, which perceives mechanically supporting properties and electrical properties in the light-emitting diode module. For example, components of the light-emitting diode module can be electrically conductively connected to one another via the module carrier and / or contacted from the outside. For example, the module carrier is a printed circuit board, such as a printed circuit board or a metal core board.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul zumindest drei Leuchtdiodenchips. Bei den Leuchtdiodenchips handelt es sich insbesondere um drei unterschiedliche Leuchtdiodenchips, welche elektromagnetische Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren. Beispielsweise können die Leuchtdiodenchips zumindest teilweise als Dünnfilm-Leuchtdiodenchips ausgeführt sein. Das heißt, zumindest manche der Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls, im Extremfall alle, sind frei von einem Aufwachssubstrat.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises at least three light-emitting diode chips. The light-emitting diode chips are, in particular, three different light-emitting diode chips which emit electromagnetic radiation in different wavelength ranges. For example, the light-emitting diode chips may be at least partially embodied as thin-film light-emitting diode chips. That is, at least some of the light-emitting diode chips of the light-emitting diode module, in extreme cases all, are free of a growth substrate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls sind die Leuchtdiodenchips auf dem Modulträger mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen. Dabei können die Leuchtdiodenchips direkt auf dem Modulträger aufgebracht sein und dort mechanisch befestigt sowie elektrisch angeschlossen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Leuchtdiodenchips einzeln oder jeweils mehrere der Leuchtdiodenchips in Gehäusen und/oder auf Trägern angeordnet sind, die wiederum auf den Modulträger aufgebracht sind, dort mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen sind. Die Leuchtdiodenchips sind dann mittelbar am Modulträger mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode chips are mechanically fastened and electrically connected to the module carrier. In this case, the light-emitting diode chips can be applied directly to the module carrier and mechanically fastened there and electrically connected. However, it is also possible for the light-emitting diode chips to be arranged individually or in each case one or more of the light-emitting diode chips in housings and / or on carriers, which in turn are applied to the module carrier, where they are mechanically fastened and electrically connected. The light-emitting diode chips are then mechanically fastened to the module carrier and electrically connected.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls sind die Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls zu gleichen Zeiten und zu unterschiedlichen Zeiten betreibbar. Das heißt die Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls können alle gleichzeitig betrieben werden, so dass sie zu gleichen Zeiten elektromagnetische Strahlung emittieren. Ferner ist es möglich, dass zumindest manche der Leuchtdiodenchips zu unterschiedlichen Zeiten betreibbar sind. Zumindest manche der Leuchtdiodenchips können dann unabhängig voneinander betrieben werden, so dass beispielsweise ein erster Leuchtdiodenchip keine elektromagnetische Strahlung emittiert, während ein zweiter und ein dritter Leuchtdiodenchip betrieben werden kann. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Verschaltung am Modulträger erfolgen.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode chips of the light-emitting diode module can be operated at the same times and at different times. That is, the light-emitting diode chips of the light-emitting diode module can all be operated simultaneously, so that they emit electromagnetic radiation at the same time. Furthermore, it is possible that at least some of the light-emitting diode chips can be operated at different times. At least some of the light-emitting diode chips can then be operated independently of one another, so that, for example, a first light-emitting diode chip does not emit electromagnetic radiation, while a second and a third light-emitting diode chip can be operated. This can be done for example by appropriate interconnection on the module carrier.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls emittiert zumindest einer der Leuchtdiodenchips im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 400 nm. Das heißt, dieser Leuchtdiodenchip strahlt im Betrieb UV-Strahlung ab. Dabei ist es möglich, dass das Leuchtdiodenmodul zwei oder mehrere solche Leuchtdiodenchips aufweist, die im Betrieb UV-Strahlung abstrahlen. Dieser Leuchtdiodenchip oder diese Leuchtdiodenchips emittieren elektromagnetische Strahlung, die nicht zur Konversion in Licht im Leuchtdiodenmodul vorgesehen ist. Das heißt, die elektromagnetische Strahlung dieses Leuchtdiodenchips oder dieser Leuchtdiodenchips soll nicht, auch nicht teilweise, in sichtbares Licht umgewandelt werden, sondern es ist vorgesehen, dass das Leuchtdiodenmodul aufgrund dieses Leuchtdiodenchips oder dieser Leuchtdiodenchips zur Emission von UV-Strahlung eingerichtet ist. Im Betrieb des Leuchtdiodenmoduls ist dieses also dazu eingerichtet – zumindest in einem Betriebszustand –, UV-Strahlung zu emittieren.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, at least one of the light-emitting diode chips emits electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 400 nm during operation. That is, this light-emitting diode chip emits UV radiation during operation. In this case, it is possible for the light-emitting diode module to have two or more such light-emitting diode chips which emit UV radiation during operation. This light-emitting diode chip or these light-emitting diode chips emit electromagnetic radiation which is not intended for conversion into light in the light-emitting diode module. That is, the electromagnetic radiation of this LED chip or LED chips should not be, even partially, converted into visible light, but it is provided that the light emitting diode module is set up due to this LED chip or LED chips for the emission of UV radiation. During operation of the light-emitting diode module, the latter is therefore set up-at least in one operating state-to emit UV radiation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul zumindest einen Leuchtdiodenchip, beispielsweise auch zwei oder mehrere Leuchtdiodenchips, die im Betrieb rotes Licht abstrahlen. Das heißt, aufgrund dieser Leuchtdiodenchips oder dieses Leuchtdiodenchips ist das Leuchtdiodenmodul dazu eingerichtet – zumindest in einem Betriebszustand –, im Betrieb rotes Licht abzustrahlen.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises at least one light-emitting diode chip, for example two or more light-emitting diode chips, which emit red light during operation. That is, due to these light-emitting diode chips or this light-emitting diode chip, the light-emitting diode module is set up - at least in one operating state - to emit red light during operation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul zumindest einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt. Das Leuchtdiodenmodul kann dabei auch zwei oder mehrere solcher Leuchtdiodenchips enthalten, die dafür sorgen, dass das Leuchtdiodenmodul – zumindest in einem Betriebszustand – dazu eingerichtet ist, im Betrieb grünlich-weißes Licht abzustrahlen.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises at least one light-emitting diode chip which emits greenish-white light during operation. The light-emitting diode module can also contain two or more such light-emitting diode chips, which ensure that the light-emitting diode module is - at least in one operating state - configured to emit greenish-white light during operation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul einen Modulträger und zumindest drei Leuchtdiodenchips. Die Leuchtdiodenchips sind dabei auf dem Modulträger mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen. Die Leuchtdiodenchips können zu gleichen Zeiten und zu unterschiedlichen Zeiten betrieben werden. Zumindest einer der Leuchtdiodenchips strahlt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 400 nm ab, zumindest einer der Leuchtdiodenchips strahlt im Betrieb rotes Licht ab, und zumindest einer der Leuchtdiodenchips strahlt im Betrieb grünlich-weißes Licht ab.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises a module carrier and at least three light-emitting diode chips. The LED chips are mechanically fastened to the module carrier and electrically connected. The LED chips can be operated at the same times and at different times. At least one of the LED chips emits electromagnetic in operation Radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 400 nm, at least one of the light emitting diode chips emits red light during operation, and at least one of the light emitting diode chips emits greenish white light during operation.

Bei dem Leuchtdiodenmodul handelt es sich also um ein Leuchtdiodenmodul, das im Betrieb UV-Strahlung und/oder sichtbares Licht emittieren kann. Die UV-Strahlung liefert dabei keinen Beitrag zur Helligkeit der vom Leuchtdiodenmodul abgegebenen Strahlung, da es für den menschlichen Betrachter nicht oder nur schlecht sichtbar ist. Das UV-Licht kann jedoch für andere Aufgaben wie beispielsweise Desinfektion, Materialbearbeitung oder medizinische Behandlungen Verwendung finden.The light-emitting diode module is thus a light-emitting diode module which can emit UV radiation and / or visible light during operation. The UV radiation does not contribute to the brightness of the radiation emitted by the light emitting diode module, since it is not or only poorly visible to the human observer. However, the UV light can be used for other tasks such as disinfection, material processing or medical treatments.

Aufgrund des Vorhandenseins insbesondere zumindest eines Leuchtdiodenchips, der im Betrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt und zumindest eines Leuchtdiodenchips, der im Betrieb rotes Licht abstrahlt, weist das vom Leuchtdiodenmodul abgestrahlte sichtbare Licht einen besonders guten Farbwiedergabeindex auf. Das heißt, das Leuchtdiodenmodul kann im Betrieb Licht erzeugen, das sich durch eine besonders gute Farbwiedergabe auszeichnet. Insbesondere die Verwendung zumindest eines Leuchtdiodenchips, der im Betrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt, ermöglicht es, dass das vom Leuchtdiodenmodul abgestrahlte Mischlicht weißes Licht mit sehr guten Farbwiedergabeeigenschaften ist.Due to the presence in particular of at least one light-emitting diode chip which emits greenish-white light during operation and at least one light-emitting diode chip which emits red light during operation, the visible light emitted by the light-emitting diode module has a particularly good color rendering index. That is, the light emitting diode module can generate light during operation, which is characterized by a particularly good color rendering. In particular, the use of at least one light-emitting diode chip, which emits greenish-white light during operation, makes it possible for the mixed light emitted by the light-emitting diode module to be white light with very good color rendering properties.

Bei dem grünlich-weißen Licht handelt es sich insbesondere um Licht aus folgendem Farbortbereich im CIE-Normalfarbsystem X ≥ 0,26, insbesondere 0,28 und X ≤ 0,43, Y ≥ 0,26, insbesondere 0,29 und Y ≤ 0,53.In particular, the greenish-white light is light from the following color locus range in the CIE standard color system X ≥ 0.26, in particular 0.28 and X ≦ 0.43, Y ≥ 0.26, in particular 0.29 and Y ≦ 0 , 53rd

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls weist der Leuchtdiodenchip, der im Betrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt, insbesondere den folgenden Aufbau auf: Der Leuchtdiodenchip umfasst einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Zone, die im Betrieb UV-Strahlung und/oder blaues Licht erzeugt. Ferner umfasst der Leuchtdiodenchip ein Konverterelement, das einen Teil der von der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung in gelbes und grünes Licht konvertiert. Dazu können beispielsweise keramische Lumineszenzkonversionsstoffe in einer Schicht auf oder an der Außenfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein. Der Leuchtdiodenchip, der den Halbleiterkörper und das Konverterelement umfasst, sendet dann Mischstrahlung aus, die sich aus der vom Halbleiterkörper primär erzeugten Strahlung und/oder der vom Konverterelement abgegebenen Strahlung zusammensetzt. Handelt es sich bei dem Halbleiterkörper um einen Halbleiterkörper, dessen aktive Zone im Betrieb UV-Strahlung aufweist, umfasst das Konverterelement zumindest einen zusätzlichen Konversionsstoff, der im Betrieb blaues Licht abstrahlt, welches zur Bildung des grünlich-weißen Mischlichtes zumindest teilweise beiträgt.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode chip which emits greenish-white light in operation has in particular the following structure: The light-emitting diode chip comprises a semiconductor body having an active zone which generates UV radiation and / or blue light during operation. Furthermore, the light-emitting diode chip comprises a converter element which converts part of the electromagnetic radiation generated by the active zone into yellow and green light. For this purpose, for example, ceramic luminescence conversion materials can be arranged in a layer on or on the outer surface of the semiconductor body. The light-emitting diode chip, which comprises the semiconductor body and the converter element, then emits mixed radiation, which is composed of the radiation primarily generated by the semiconductor body and / or the radiation emitted by the converter element. If the semiconductor body is a semiconductor body whose active zone has UV radiation during operation, the converter element comprises at least one additional conversion substance which emits blue light during operation, which at least partially contributes to the formation of the greenish-white mixed light.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul zumindest einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 280 nm abstrahlt. Derartige UV-Strahlung eignet sich besonders gut zur Keimabtötung, insbesondere zur Abtötung von unerwünschten Bakterien. Ferner kann derartige UV-Strahlung zur medizinischen Behandlung beispielsweise von Erkrankungen der Haut wie Neurodermitis oder Schuppenflechte Verwendung finden.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises at least one light-emitting diode chip which, during operation, emits electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 280 nm. Such UV radiation is particularly suitable for killing germs, in particular for killing unwanted bacteria. Furthermore, such UV radiation can be used for the medical treatment of, for example, diseases of the skin such as atopic dermatitis or psoriasis.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul zumindest einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb UV-Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 320 nm und höchstens 400 nm abstrahlt. Eine derartige UV-Strahlung eignet sich besonders gut zur Materialbearbeitung und dort insbesondere zum Aushärten von Kunststoffen, Silikonen und Lacken. Ferner kann auch eine solche UV-Strahlung zur Behandlung von Krankheiten, insbesondere von Hautkrankheiten, Verwendung finden. Ferner kann eine solche UV-Strahlung gut zur Bräunung der menschlichen Haut Verwendung finden.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises at least one light-emitting diode chip which, during operation, emits UV radiation having a peak wavelength of at least 320 nm and at most 400 nm. Such UV radiation is particularly well suited for material processing and there in particular for curing plastics, silicones and paints. Furthermore, such UV radiation can also be used for the treatment of diseases, in particular of skin diseases. Furthermore, such UV radiation can be used well for tanning human skin.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul zumindest einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb grünes und/oder gelbes und/oder blaues Licht erzeugt. Das heißt, zusätzlich zu den bereits vorhandenen lichtabstrahlenden Leuchtdiodenchips kann das Leuchtdiodenmodul weitere farbige Leuchtdiodenchips umfassen, welche beispielsweise den Farbwiedergabeindex des abgestrahlten weißen Mischlichts des Leuchtdiodenmoduls erhöhen können.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises at least one light-emitting diode chip which generates green and / or yellow and / or blue light during operation. That is, in addition to the already existing light-emitting LED chips, the light-emitting diode module can comprise further colored light-emitting diode chips, which can increase, for example, the color rendering index of the emitted white mixed light of the light-emitting diode module.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenmoduls umfasst das Leuchtdiodenmodul ein optisches Element, das sämtlichen Leuchtdiodenchips des Moduls zur Strahlformung der von den Leuchtdiodenchips im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung nachgeordnet ist. Das optische Element ist dabei insbesondere für UV-Strahlung durchlässig und gegenüber UV-Strahlung beständig. Das heißt, das optische Element altert, zum Beispiel vergilbt, unter dem Einfluss der von den Leuchtdiodenchips im Betrieb abgegebenen UV-Strahlung nicht oder kaum. Beispielsweise kann das optische Element dafür aus Materialien wie Borosilikatglas und/oder Quarzglas gebildet sein.In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode module, the light-emitting diode module comprises an optical element that is arranged downstream of all the light-emitting diode chips of the module for beam shaping of the electromagnetic radiation generated by the light-emitting diode chips during operation. The optical element is permeable in particular to UV radiation and resistant to UV radiation. That is, the optical element ages, for example yellowed, under the influence of the UV radiation emitted by the light-emitting diode chips during operation, or hardly. For example, the optical element for this may be formed from materials such as borosilicate glass and / or quartz glass.

Es wird darüber ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdiodenmoduls gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen angegeben. Die Leuchtdioden des Leuchtdiodenmoduls können in zumindest zwei Betriebsmodi betrieben werden. In einem ersten Betriebsmodus werden ausschließlich die Leuchtdiodenchips betrieben, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 400 nm abstrahlen. Mit anderen Worten wird in diesem Betriebsmodus vom Leuchtdiodenmodul lediglich UV-Strahlung abgegeben. In einem zweiten Betriebsmodus werden ausschließlich Leuchtdiodenchips betrieben, die sichtbares Licht abstrahlen. Das heißt, in diesem Betriebsmodus sendet das Leuchtdiodenmodul keine oder kaum Augen- oder Haut-schädliche UV-Strahlung ab. Das Leuchtdiodenmodul findet in diesem Betriebsmodus insbesondere zur Beleuchtung oder Ausleuchtung Verwendung. A method for operating a light-emitting diode module in accordance with one of the preceding embodiments is therefore specified. The light-emitting diodes of the light-emitting diode module can be operated in at least two operating modes. In a first operating mode, only the light-emitting diode chips are operated, which in operation emit electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 400 nm. In other words, only UV radiation is emitted by the light-emitting diode module in this operating mode. In a second operating mode only LED chips are operated, emitting the visible light. That is, in this mode of operation, the light-emitting diode module emits no or hardly any eye or skin-damaging UV radiation. The light-emitting diode module is used in this operating mode, in particular for lighting or illumination use.

Das Leuchtdiodenmodul kann ferner in weiteren Betriebsmodi betrieben werden, in denen das Betreiben aller Leuchtdiodenchips oder mancher der Leuchtdiodenchips gleichzeitig möglich ist. So können beispielsweise in einem Betriebsmodus die gründlich-weißen Leuchtdiodenchips und die UV-Strahlung abgebenden Leuchtdiodenchips gleichzeitig betrieben werden.The light-emitting diode module can also be operated in further operating modes, in which the operation of all light-emitting diode chips or some of the light-emitting diode chips is simultaneously possible. Thus, for example, in one operating mode, the thoroughly white LED chips and the UV radiation emitting LED chips can be operated simultaneously.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens findet das Leuchtdiodenmodul im ersten Betriebsmodus zur Desinfektion, insbesondere zur Keimabtötung, zur medizinischen Behandlung, insbesondere der menschlichen Haut oder zur Materialbearbeitung Verwendung.In accordance with at least one embodiment of the method, the light-emitting diode module is used in the first operating mode for disinfecting, in particular for killing germs, for medical treatment, in particular for human skin or for material processing.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens findet das Leuchtdiodenmodul im zweiten Betriebsmodus zur Beleuchtung, insbesondere zur Beleuchtung mit hohem Farbwiedergabeindex Verwendung.In accordance with at least one embodiment of the method, the light-emitting diode module is used in the second operating mode for illumination, in particular for illumination with a high color rendering index.

Denkbare Einsatzmöglichkeiten des Leuchtdiodenmoduls sind beispielsweise wie folgt:
Das Leuchtdiodenmodul kann in Räumen, Geräten oder Bereichen Verwendung finden, welche einer erhöhten Keimbelastung ausgesetzt sind und welche eine erhöhte Anforderung hinsichtlich der Keimfreiheit haben. Dazu kommen im Leuchtdiodenmodul insbesondere Leuchtdiodenchips zum Einsatz, die sich dadurch auszeichnen, dass sie im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 280 nm abstrahlen.Possible applications of the light-emitting diode module are, for example, as follows:
The light-emitting diode module can be used in rooms, appliances or areas which are exposed to an increased germ load and which have an increased requirement with regard to sterility. In addition, light-emitting diode chips are used in particular in the light-emitting diode module, which are characterized in that they emit electromagnetic radiation with a peak wavelength of at least 240 nm and at most 280 nm during operation.

Beispielsweise. kommt das Leuchtdiodenmodul in einem Kühlschrank oder in einem Gefrierschrank zum Einsatz. Im ersten Betriebsmodus werden dazu nur die UV-Leuchtdiodenchips betrieben, beispielsweise so lange die Gerätetür geschlossen ist. Im zweiten Betriebsmodus werden dann lediglich die Leuchtdiodenchips betrieben, die sichtbares Licht emittieren und sich durch die gute Farbwiedergabe des abgestrahlten Mischlichts auszeichnen. Der zweite Betriebsmodus kommt dabei bei geöffneter Gerätetür zum Einsatz.For example. The LED module is used in a refrigerator or in a freezer. In the first operating mode, only the UV light-emitting diode chips are operated for this purpose, for example, as long as the appliance door is closed. In the second operating mode, only the light-emitting diode chips are then operated, which emit visible light and are distinguished by the good color rendering of the radiated mixed light. The second operating mode is used when the door is open.

Weiter kann das Leuchtdiodenmodul in einem Krankenhaus, beispielsweise in einer Operationsleuchte zum Einsatz kommen. Im ersten Betriebsmodus kommen dabei lediglich die UV-Leuchtdiodenchips zur Keimabtötung zur Verwendung. Alternativ kann das Leuchtdiodenmodul in einem dritten Betriebsmodus betrieben werden, in dem die UV-Leuchtdioden und die grünlich-weißen Leuchtdiodenchips zur Verwendung kommen. Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, da auf diese Weise eine gleichzeitige Ausleuchtung des Operationssaals erfolgt, die beispielsweise einem Wachdienst ausreichend Helligkeit gewährleistet, um den Raum von außen zu kontrollieren. Zur gleichen Zeit kann dann zusätzliche eine Desinfektion mittels der UV-Strahlung erfolgen.Furthermore, the light-emitting diode module can be used in a hospital, for example in a surgical light. In the first operating mode, only the UV light-emitting diode chips are used for germ killing. Alternatively, the light-emitting diode module can be operated in a third operating mode in which the UV light-emitting diodes and the green-white light-emitting diode chips are used. This may prove to be advantageous, since in this way a simultaneous illumination of the operating room takes place, which, for example, guarantees a security guard sufficient brightness to control the space from the outside. At the same time, additional disinfection by means of the UV radiation can take place.

Im zweiten Betriebsmodus kommen dann die sichtbares Licht emittierenden Leuchtdiodenchips zum Einsatz, die sich durch ihre hohe Farbwiedergabe des erzeugten Mischlichts auszeichnen. Dabei können neben den grünlich-weißen Leuchtdiodenchips und den roten Leuchtdiodenchips auch weitere monochromatische Leuchtdiodenchips wie grüne, gelbe oder blaue Leuchtdiodenchips Verwendung finden.In the second mode of operation then the visible light-emitting LED chips are used, which are characterized by their high color rendering of the mixed light produced. Besides the greenish-white light-emitting diode chips and the red light-emitting diode chips, it is also possible to use further monochromatic light-emitting diode chips such as green, yellow or blue light-emitting diode chips.

Ähnlich wie im Krankenhaus und Operationssaal kann das Leuchtdiodenmodul auch in einem Schwimmbad, insbesondere auch unter Wasser in einem Schwimmbecken Verwendung finden.Similar to the hospital and operating room, the light-emitting diode module can also be used in a swimming pool, especially under water in a swimming pool.

Zur medizinischen Behandlung kann das Leuchtdiodenmodul beispielsweise zur Hautbehandlung Verwendung finden, wobei in einem ersten Betriebsmodus neben den UV-Leuchtdiodenchips zur Krankheitsbehandlung oder Hautbräunung auch die Licht erzeugenden Leuchtdiodenchips Verwendung finden können. Das Licht der Licht erzeugenden Leuchtdiodenchips kann dabei gedimmt sein und lediglich eine schwache Beleuchtung des Raums sicherstellen. Im zweiten Betriebsmodus werden dann lediglich die Leuchtdiodenchips betrieben, die sichtbares Licht erzeugen, um eine gute Farbwiedergabe der Haut sicherzustellen. In diesem Modus kann beispielsweise eine optische Kontrolle der behandelten Hautstelle erfolgen.For medical treatment, the light-emitting diode module can be used, for example, for skin treatment, and in a first operating mode, the light-emitting light-emitting diode chips can also be used in addition to the UV light-emitting diode chips for disease treatment or skin tanning. The light of the light-generating LED chips can be dimmed and ensure only a weak illumination of the room. In the second operating mode, only the light-emitting diode chips are then operated, which generate visible light in order to ensure good color rendering of the skin. In this mode, for example, a visual inspection of the treated skin site can be carried out.

In der Materialbearbeitung kann das Leuchtdiodenmodul im ersten Betriebsmodus insbesondere zur Aushärtung von Kunststoffen, Silikonen und Lacken Verwendung finden, wobei insbesondere Leuchtdiodenchips Verwendung finden, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 320 und 400 nm emittieren. Im zweiten Betriebsmodus werden die sichtbares Licht emittierenden Leuchtdiodenchips zur Kontrolle des Bearbeitungsergebnisses betrieben.In material processing, the light-emitting diode module can be used in the first operating mode, in particular for curing plastics, silicones and paints, wherein in particular light-emitting diode chips are used which in operation emit electromagnetic radiation having a peak Emit wavelength between 320 and 400 nm. In the second operating mode, the visible light-emitting LED chips are operated to control the processing result.

Ferner ist es möglich, dass in einem weiteren Betriebsmodus UV-Strahlung emittierende Leuchtdiodenchips, insbesondere Leuchtdiodenchips, die auf UV-Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 320 und 400 nm emittieren, gleichzeitig mit den Leuchtdiodenchips betrieben werden, die sichtbares Licht abstrahlen. Dieser Betriebsmodus kann insbesondere zur Inspektion von Gegenständen, zur Darstellung von UV-Markern, zur Inspektion von UV-Wasserzeichen (beispielsweise zur Fälschungssicherung bei Geldscheinen, Dokumenten und Produkten) Verwendung finden.Furthermore, it is possible that in a further operating mode UV emitting light emitting diode chips, in particular light emitting diode chips, which emit UV radiation with a peak wavelength between 320 and 400 nm, are operated simultaneously with the light emitting diode chips which emit visible light. This operating mode can be used, in particular, for inspecting objects, for displaying UV markers, for inspecting UV watermarks (for example for counterfeiting in the case of bills, documents and products).

Insgesamt zeichnet sich das hier beschriebene Leuchtdiodenmodul durch seine vielseitigen Einsatzmöglichkeiten aus.Overall, the light-emitting diode module described here is characterized by its versatility.

Im Folgenden wird das hier beschriebene Leuchtdiodenmodul anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Figuren näher erläutert.In the following, the light-emitting diode module described here will be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments and associated figures.

Die 1, 2 und 3 zeigen in schematischen Schnittdarstellungen unterschiedliche Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Leuchtdiodenmodulen.The 1 . 2 and 3 show in schematic sectional views different embodiments of light-emitting diode modules described here.

Die 4 zeigt eine grafische Auftragung zur weiteren Erläuterung eines hier beschriebenen Leuchtdiodenmoduls.The 4 shows a graphical plot for further explanation of a light-emitting diode module described here.

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.The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. Rather, individual elements may be exaggerated in size for better representability and / or better understanding.

Die schematische Schnittdarstellung der 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtdiodenmoduls. Das Leuchtdiodenmodul umfasst einen Modulträger 1. Bei dem Modulträger 1 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, die einen elektrisch isolierenden Grundkörper umfassen kann, auf den oder in den Leiterbahnen und elektrische Anschlussstellen zur elektrischen Kontaktierung und Verschaltung der Komponenten des Leuchtdiodenmoduls vorgesehen sind.The schematic sectional view of 1 shows a first embodiment of a light-emitting diode module described here. The light-emitting diode module comprises a module carrier 1 , In the module carrier 1 it is, for example, a printed circuit board, which may comprise an electrically insulating base body, are provided on the or in the conductor tracks and electrical connection points for electrical contacting and interconnection of the components of the light emitting diode module.

Auf eine Oberfläche des Modulträgers 1 sind vorliegend wenigstens drei Leuchtdiodenchips 11, 12, 21, 22 aufgebracht. Das Leuchtdiodenmodul umfasst einen Leuchtdiodenchip 11, 12, der UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich der Peak-Wellenlänge zwischen 240 und 400 nm emittiert. Beispielsweise handelt es sich bei dem Leuchtdiodenchip um einen Leuchtdiodenchip 11, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 240 und 280 nm emittiert oder um einen Leuchtdiodenchip 12, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge zwischen wenigstens 320 und höchstens 400 nm emittiert.On a surface of the module carrier 1 In the present case, at least three light-emitting diode chips are present 11 . 12 . 21 . 22 applied. The light-emitting diode module comprises a light-emitting diode chip 11 . 12 which emits UV radiation in a wavelength range of the peak wavelength between 240 and 400 nm. By way of example, the light-emitting diode chip is a light-emitting diode chip 11 which emits in operation electromagnetic radiation with a peak wavelength between 240 and 280 nm or around a light-emitting diode chip 12 which in operation emits electromagnetic radiation having a peak wavelength between at least 320 and at most 400 nm.

Weiter umfasst das Leuchtdiodenmodul einen Leuchtdiodenchip 21, der im Betrieb grünlich-weißes Licht erzeugt. Der Leuchtdiodenchip 21 umfasst einen Halbleiterkörper 210 mit einer aktiven Zone 2, die im Betrieb des Halbleiterkörpers beispielsweise blaues Licht abstrahlt. Ein Konverterelement 211, das beispielsweise keramische Lumineszenskonversionsstoffe umfasst, wandelt einen Teil dieses Lichts in gelbes und grünes Licht um. Es resultiert grünlich-weißes Mischlicht.Furthermore, the light-emitting diode module comprises a light-emitting diode chip 21 which produces greenish-white light in the plant. The LED chip 21 comprises a semiconductor body 210 with an active zone 2 which emits, for example, blue light during operation of the semiconductor body. A converter element 211 containing for example ceramic luminescence conversion materials converts a part of this light into yellow and green light. It results greenish-white mixed light.

Weiter umfasst das Leuchtdiodenmodul an der Oberseite des Modulträgers 1 einen dritten Leuchtdiodenchip 22, der im Betrieb beispielsweise dazu geeignet ist, rotes Licht abzustrahlen.Furthermore, the light-emitting diode module comprises at the top of the module carrier 1 a third LED chip 22 For example, in operation, it is capable of emitting red light.

Die Leuchtdiodenchips 11, 12, 21, 22 des Leuchtdiodenmoduls können zu gleichen Zeiten und unabhängig voneinander betrieben werden. Beispielsweise wird in einem ersten Betriebsmodus lediglich der UV-Strahlung emittierende Leuchtdiodenchip 11, 12 bestromt, so dass das Leuchtdiodenmodul UV-Strahlung emittiert. In einem zweiten Betriebsmodus können dann die sichtbares Licht emittierenden Leuchtdiodenchips 21, 22 gemeinsam betrieben werden, so dass vom Leuchtdiodenmodul weißes Mischlicht mit hohem Farbwiedergabeindex abgegeben wird.The LED chips 11 . 12 . 21 . 22 of the light emitting diode module can be operated at the same times and independently of each other. For example, in a first operating mode, only the UV-emitting LED chip is emitted 11 . 12 energized, so that the light emitting diode module emits UV radiation. In a second operating mode then the visible light emitting LED chips 21 . 22 operated together, so that the light-emitting module white mixed light with high color rendering index is delivered.

Die 4 zeigt eine schematische grafische Auftragung der CIE-Normfarbtafel. In die Farbtafel sind Spektralbereiche A, B, C, D schematisch eingetragen, die die von den Leuchtdiodenchips des Leuchtdiodenmoduls abgestrahlte elektromagnetische Strahlung repräsentieren.The 4 shows a schematic graphical plot of the CIE standard color chart. In the color chart spectral regions A, B, C, D are schematically entered, representing the radiated by the LED chips of the light emitting diode module electromagnetic radiation.

Der Bereich D bezeichnet dabei den Spektralbereich für UV-Strahlung, wie sie von den Leuchtdiodenchips 11, 12 emittiert wird. Der Bereich A bezeichnet den Spektralbereich für grünlich-weißes Licht, der folgende Koordinaten aufweist. 0,26 ≤ x ≤ 0,43; 0,26 ≤ y ≤ 0,53. Der Bereich B bezeichnet den Spektralbereich für rotes Licht, wie es beispielsweise vom Leuchtdiodenchip 22 emittiert wird und der Bereich C bezeichnet den Spektralbereich für grünes Licht.The region D denotes the spectral range for UV radiation, as they are from the light-emitting diode chips 11 . 12 is emitted. The area A denotes the spectral range for greenish-white light having the following coordinates. 0.26 ≤ x ≤ 0.43; 0.26 ≤ y ≤ 0.53. The area B denotes the spectral range for red light, as for example from the LED chip 22 is emitted and the area C denotes the spectral range for green light.

In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtdiodenmoduls näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Leuchtdiodenmodul Leuchtdiodenchips 11, 12, 21, 22, 23. Beispielsweise umfasst das Leuchtdiodenmodul zwei Leuchtdiodenchips 11, 12, die UV-Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen abstrahlen. Ferner umfasst das Leuchtdiodenmodul einen grünlich-weißes Licht emittierenden Leuchtdiodenchip 21, einen rotes Licht emittierenden Leuchtdiodenchip 22 und einen weiteren farbiges Licht emittierenden Leuchtdiodenchip 23, der beispielsweise grünes, gelbes oder blaues Licht emittiert.In conjunction with the schematic sectional view of 2 another embodiment of a light-emitting diode module described here is explained in more detail. In this exemplary embodiment, the light-emitting diode module comprises light-emitting diode chips 11 . 12 . 21 . 22 . 23 , By way of example, the light-emitting diode module comprises two light-emitting diode chips 11 . 12 , which emit UV radiation in different wavelength ranges. Furthermore, the light-emitting diode module comprises a greenish-white light-emitting LED chip 21 , a light emitting diode chip emitting red light 22 and another colored light emitting LED chip 23 which emits, for example, green, yellow or blue light.

In Verbindung mit der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtdiodenmoduls näher erläutert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein optisches Element 3 zur Strahlformung, vorliegend eine Sammellinse, vorhanden, die sämtlichen Leuchtdiodenchips nachgeordnet ist.In conjunction with the 3 another embodiment of a light-emitting diode module described here is explained in more detail. In contrast to the embodiment of 1 is an optical element in this embodiment 3 for beam shaping, in the present case a converging lens, present, which is arranged downstream of all light-emitting diode chips.

Das optische Element ist dazu aus einem UV-stabilen Material gebildet, das für die von den Leuchtdiodenchips 11, 12 erzeugte UV-Strahlung im Wesentlichen durchlässig ist. Beispielsweise ist das optische Element aus Quarzglas oder Borosilikatglas gebildet.For this purpose, the optical element is formed from a UV-stable material which is suitable for the light-emitting diode chips 11 . 12 generated UV radiation is substantially permeable. For example, the optical element is formed of quartz glass or borosilicate glass.

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.The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

Claims (10)

Leuchtdiodenmodul mit – einem Modulträger (1), und – zumindest drei Leuchtdiodenchips (11, 12, 21, 22, 23), wobei – die Leuchtdiodenchips auf dem Modulträger (1) mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen sind, – die Leuchtdiodenchips (11, 12, 21, 22, 23) zu gleichen Zeiten und zu unterschiedlichen Zeiten betreibbar sind, – zumindest einer der Leuchtdiodenchips (11, 12) im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 400 nm abstrahlt, – zumindest einer der Leuchtdiodenchips (21) im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und – zumindest einer der Leuchtdiodenchips (22) im Betrieb im Betrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt.Light-emitting diode module with - a module carrier ( 1 ), and - at least three light-emitting diode chips ( 11 . 12 . 21 . 22 . 23 ), wherein - the light-emitting diode chips on the module carrier ( 1 ) are mechanically fastened and electrically connected, - the light-emitting diode chips ( 11 . 12 . 21 . 22 . 23 ) at the same times and at different times, at least one of the light-emitting diode chips ( 11 . 12 ) emits in operation electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 400 nm, at least one of the light-emitting diode chips ( 21 ) emits red light during operation, and - at least one of the light-emitting diode chips ( 22 ) emits greenish-white light in operation during operation. Leuchtdiodenmodul nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der zumindest eine Leuchtdiodenchip (21), der im Bebtrieb grünlich-weißes Licht abstrahlt, einen Halbleiterkörper (210) mit einer aktiven Zone (2) umfasst, die im Betrieb UV-Strahlung und/oder blaues Licht erzeugt, und ein Konverterelement (211), das einen Teil der von der aktiven Zone (2) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in gelbes und grünes Licht konvertiert.Light-emitting diode module according to the preceding claim, in which the at least one light-emitting diode chip ( 21 ), which radiates greenish-white light in the drive, a semiconductor body ( 210 ) with an active zone ( 2 ) which generates in operation UV radiation and / or blue light, and a converter element ( 211 ), which is part of the active zone ( 2 ) converted electromagnetic radiation into yellow and green light. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Leuchtdiodenchips (11) im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 280 nm abstrahlt.Light-emitting diode module according to one of the preceding claims, in which at least one of the light-emitting diode chips ( 11 ) emits in operation electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 280 nm. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Leuchtdiodenchips (12) im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 320 nm und höchstens 400 nm abstrahlt.Light-emitting diode module according to one of the preceding claims, in which at least one of the light-emitting diode chips ( 12 ) emits in operation electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 320 nm and at most 400 nm. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Leuchtdiodenchips (21, 22, 23) im Betrieb grünes und/oder gelbes und/oder blaues Licht erzeugt.Light-emitting diode module according to one of the preceding claims, in which at least one of the light-emitting diode chips ( 21 . 22 . 23 ) produces green and / or yellow and / or blue light during operation. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, – mit einem optischen Element (3), das allen Leuchtdiodenchips (11, 12, 21, 22, 23) zur Strahlformung der von den Leuchtdiodenchips erzeugten elektromagnetischen Strahlung nachgeordnet ist, wobei das optische Element (3) mit einem für UV-Strahlung durchlässigen und für UV-Strahlung stabilen Material gebildet ist.Light-emitting diode module according to one of the preceding claims, - with an optical element ( 3 ), all LED chips ( 11 . 12 . 21 . 22 . 23 ) is arranged downstream of the beam shaping of the electromagnetic radiation generated by the light-emitting diode chips, wherein the optical element ( 3 ) is formed with a permeable to UV radiation and UV radiation stable material. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Material Borosilikatglas oder Quarzglas ist.Light-emitting diode module according to one of the preceding claims, in which the material is borosilicate glass or quartz glass. Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdiodenmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – in einem ersten Betriebmodus ausschließlich Leuchtdiodenchips (11, 12) betrieben werden, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von wenigstens 240 nm und höchstens 400 nm abstrahlen, und – einem zweiten Betriebmodus ausschließlich Leuchtdiodenchips (21, 22, 23) betrieben werden, die sichtbares Licht abstrahlen.Method for operating a light-emitting diode module according to one of the preceding claims, wherein - in a first operating mode, only light-emitting diode chips ( 11 . 12 ) are operated, which emit in operation electromagnetic radiation having a peak wavelength of at least 240 nm and at most 400 nm, and - a second mode of operation only LED chips ( 21 . 22 . 23 ) which emit visible light. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Leuchtdiodenmodul im ersten Betriebmodus zur Desinfektion, insbesondere zur Keimabtötung, zur medizinischen Behandlung, insbesondere der menschlichen Haut oder zur Materialbearbeitung verwendet wird.Method according to the preceding claim, wherein the light-emitting diode module is used in the first mode of operation for disinfection, in particular for killing germs, for medical treatment, in particular human skin or material processing. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Leuchtdiodenmodul im zweiten Betriebmodus zur Beleuchtung verwendet wird. The method of claim 8 or 9, wherein the light emitting diode module is used in the second operating mode for lighting.
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