DE102011078619A1

DE102011078619A1 - LED-Lichtquelle und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number: DE102011078619A1
Application number: DE102011078619A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gärtner Christian; Erik Heinemann; Markus Kirsch; Jan Marfeld; Ales Markytan
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Es wird eine LED-Lichtquelle (10) angegeben, die eine Vielzahl von ersten LED-Chips (1) umfasst, die auf einem Träger angeordnet sind. Der Träger weist eine Vielzahl von Montagebereichen (3), Leiterbahnen (4) und zumindest einen Reservebereich (5) auf, die jeweils durch eine Metallisierung gebildet sind. Auf den Montagebereichen (3) ist jeweils ein erster LED-Chip (1) angeordnet. Die Montagebereiche (3), die ersten LED-Chips (1), die Leiterbahnen (4) und/oder der zumindest eine Reservebereich (5) sind zumindest teilweise mit ersten elektrisch leitenden Verbindungen (6, 6a) miteinander elektrisch leitend verbunden. Durch entfernbare und/oder hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindungen (7a, 7b), zwischen den Leiterbahnen (4), den Montagebereichen (3) und/oder den zumindest einem Reservebereich (5) sind defekte erste LED-Chips (1a) und/oder defekte erste elektrisch leitende Verbindungen (6a) überbrückbar. Weiter ist ein Herstellungsverfahren einer derartigen LED-Lichtquelle (10) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine LED-Lichtquelle mit einer Vielzahl von ersten LED-Chips, die auf einem Träger angeordnet sind. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen LED-Lichtquelle.
Für LED-Lichtquellen, welche eine Vielzahl von LED-Chips aufweisen, führt nachteilig der Defekt einer einzelnen Komponente der LED-Lichtquelle, beispielsweise ein Defekt eines der LED-Chips oder einer elektrisch leitenden Verbindung, zu einem Ausfall der gesamten LED-Lichtquelle, da die einzelnen LED-Chips meist seriell oder parallel verschaltet sind. Dabei nimmt nachteilig die Ausfallwahrscheinlichkeit der LED-Lichtquelle bei der Herstellung exponentiell mit der Anzahl der verbauten Komponenten zu. Nachteilig reduziert sich so die Anzahl der funktionsfähigen LED-Lichtquellen bei der Herstellung.
Um die Zuverlässigkeit der LED-Lichtquellen zu gewährleisten, müssen bei derartigen herkömmlichen LED-Lichtquellen die einzelnen LED-Chips einzeln auf ihre Funktionsfähigkeit getestet werden, was nachteilig zeitaufwändig und kostenintensiv ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine LED-Lichtquelle anzugeben, die die oben genannten Nachteile vermeidet, wodurch sich vorteilhafterweise eine LED-Lichtquelle ergibt, deren Ausfallwahrscheinlichkeit gering ist, und gleichzeitig deren Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird durch eine LED-Lichtquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter wird diese Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der LED-Lichtquelle und des Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einer Ausführungsform umfasst die LED-Lichtquelle eine Vielzahl von ersten LED-Chips, die auf einem Träger angeordnet sind. Der Träger weist eine Vielzahl von Montagebereichen, Leiterbahnen und zumindest einen Reservebereich auf, die jeweils durch eine Metallisierung gebildet sind. Auf den Montagebereichen ist jeweils ein erster LED-Chip angeordnet. Die Montagebereiche, die ersten LED-Chips, die Leiterbahnen und/oder der zumindest eine Reservebereich sind zumindest teilweise mit ersten elektrisch leitenden Verbindungen miteinander elektrisch leitend verbunden. Durch entfernbare und/oder hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Leiterbahnen, den Montagebereichen und/oder dem zumindest einen Reservebereich sind defekte erste LED-Chips und/oder defekte erste elektrisch leitende Verbindungen überbrückbar.
Durch die Kombination des Reservebereichs und der entfernbaren und/oder hinzufügbaren zweiten Verbindung kann das herkömmlicherweise auftretende Problem des Totalausfalls der LED-Lichtquelle, der beispielsweise auf einem Defekt einer einzelnen Komponente der Lichtquelle basiert, vorteilhafterweise reduziert werden. Insbesondere erlaubt beispielsweise der erfindungsgemäße Reservebereich, dass defekte Teilkomponenten überbrückt und beispielsweise durch zusätzliche LED-Chips oder ESD-Schutzdioden auf den Reservebereichen ersetzt werden. Hierdurch können auftretende Defekte durch beispielsweise Ersatz-LED-Chips ausgeglichen werden, wodurch der Totalausfall der LED-Lichtquelle verhindert werden kann und gleichzeitig der Gesamtlichtstrom der LED-Lichtquelle sowie die elektrischen und optischen Eigenschaften konstant gehalten werden können. Ein Defekt einer Komponente der Lichtquelle führt somit vorzugsweise lediglich zu einem weiteren benötigten Chip oder einer weiteren benötigten elektrisch leitenden Verbindung.
Die nachträglich hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung ermöglicht unter anderem das Überbrücken der defekten Einzelkomponenten und das Überbrücken von beispielsweise nicht benötigten Reservebereichen.
In einer Weiterbildung ist zum Überbrücken von dem defekten ersten LED-Chip ein zweiter LED-Chip auf dem Reservebereich angeordnet, wobei der Reservebereich oder der zweite LED-Chip durch die hinzugefügte zweite elektrisch leitende Verbindung mit einem benachbarten Montagebereich oder einer Leiterplatte elektrisch leitend verbunden ist.
Der Reservebereich des Trägers dient demnach als Montagebereich und elektrisch leitende Verbindung zu dem zweiten LED-Chip. Alternativ kann anstelle des zweiten LED-Chips eine ESD-Schutzdiode auf dem Reservebereich angeordnet sein. Die hinzugefügte zweite Verbindung kann dabei von dem hinzugefügten zweiten LED-Chip zu einem benachbarten Montagebereich oder zu einer der Leiterbahnen geführt sein.
In einer Weiterbildung sind die ersten LED-Chips und der zweite LED-Chip seriell oder parallel elektrisch zueinander geschaltet. In einer Weiterbildung ist die erste elektrisch leitende Verbindung des Montagebereichs des defekten ersten LED-Chips getrennt. Durch das Auftrennen der Verbindung des Montagebereichs des defekten LED-Chips zu den restlichen Komponenten kann vorteilhafterweise der defekte LED-Chip abgekapselt werden. In diesem Fall ist die zweite elektrisch leitende Verbindung eine entfernbare Verbindung. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei parallel geschalteten ersten LED-Chips.
In einer Weiterbildung ist zum Überbrücken von defekten ersten elektrisch leitenden Verbindungen zwischen einem der ersten LED-Chips und einem dazu benachbarten Montagebereich der Montagebereich des einen der ersten LED-Chips durch die zweite elektrisch leitende Verbindung mit dem benachbarten Montagebereich elektrisch leitend verbunden. In diesem Fall wird parallel zu einer defekten ersten Verbindung eine funktionsfähige zweite Verbindung erstellt, womit die defekte erste Verbindung überbrückt werden kann.
In einer Weiterbildung ist zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem der ersten LED-Chips und einer der Leiterbahnen die erste Verbindung des Montagebereichs des LED-Chips getrennt. Auf dem Reservebereich ist ein zweiter LED-Chip angeordnet, wobei der Reservebereich oder der zweite LED-Chip durch die zweite elektrisch leitende Verbindung mit der einen der Leiterplatten elektrisch leitend verbunden ist. In diesem Fall finden somit als zweite elektrisch leitende Verbindungen eine hinzugefügte Verbindung sowie eine entfernte Verbindung Anwendung. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei parallel geschalteten ersten LED-Chips.
In einer Weiterbildung weist der Träger weiter zumindest einen Testbereich auf, der durch eine Metallisierung gebildet ist. Beispielsweise kann jeweils ein Testbereich auf jedem Montagebereich vorgesehen sein. Für eine zuverlässige Kontrolle der LED-Lichtquelle können so alle ersten LED-Chips einzeln kontrolliert werden. Beispielsweise sind die LED-Chips parallel geschaltet, wobei die einzelne Kontrolle durch eine Trennung der parallelen Stränge mittels entfernbaren zweiten elektrisch leitenden Verbindungen erfolgt. Bei der Kontrolle werden die einzelnen LED-Chips auf ihrer Funktionsfähigkeit getestet. Nach dem Testen aller parallelen Stränge können diese beispielsweise jeweils mit hinzugefügten zweiten elektrisch leitenden Verbindungen miteinander verbunden werden.
Alternativ ist auf dem Träger ein separater Testbereich ausgebildet, auf dem die einzelnen ersten LED-Chips auf ihre Funktionsfähigkeit getestet werden, bevor sie anschließend auf jeweils einem Montagebereich des Trägers angeordnet werden.
In einer Weiterbildung wird die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung durch ein Wire- oder ein Bändchenbonding realisiert. Die entfernbare zweite elektrisch leitende Verbindung kann mittels eines Durchbrennens, Durchlaserns, Durchätzens, Aufschmelzen oder Durchsägens der jeweiligen Metallisierung realisiert werden.
In einer Weiterbildung weist der Träger eine Mehrzahl von Reservebereichen auf, wobei jeweils ein Reservebereich benachbart zu zumindest einem Montagebereich angeordnet ist. Beispielsweise sind die Montagebereiche und die Reservebereiche in einer Reihe angeordnet, wobei auf jeweils zwei benachbarte Montagebereiche ein Reservebereich folgt.
Die LED-Chips weisen jeweils vorzugsweise eine aktive Schicht auf, die einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweist. Die ersten LED-Chips weisen jeweils vorzugsweise ein III/V-Halbleitermaterial auf. III/V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten über den sichtbaren bis in den infraroten Spektralbereich besonders geeignet.
Die ersten und zweiten LED-Chips sind zum Beispiel Dünnfilm-LEDs. Als Dünnfilm-LED sind im Rahmen der Anmeldung jeweils eine LED angesehen, während deren Herstellung das Aufwachssubstrat, auf dem die Halbleiterschichten der LEDs epitaktisch aufgewachsen wurde, vorzugsweise vollständig abgelöst ist. Ferner ist aber auch die Verwendung von LED-Chips möglich, bei denen das Aufwachssubstrat zumindest teilweise im LED-Chip verbleibt.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer LED-Lichtquelle folgende Verfahrensschritte:

A) Bereitstellen eines Trägers, der eine Vielzahl von Montagebereichen, Leiterbahnen und zumindest einen Reservebereich aufweist, die jeweils durch eine Metallisierung gebildet werden,
B) Anordnen jeweils eines ersten LED-Chips auf jeweils einem Montagebereich,
C) elektrisch leitendes Verbinden der Montagebereiche, der ersten LED-Chips, der Leiterbahnen und/oder des zumindest einen Reservebereichs zumindest teilweise miteinander durch erste elektrisch leitende Verbindungen, und
D) Überbrücken von zumindest einem defekten ersten LED-Chip und/oder zumindest einer defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung durch entfernbare und/oder hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Leiterbahnen, den Montagebereichen und/oder dem Reservebereich.

Die in Verbindung mit der Lichtquelle angeführten Merkmale und Vorteile finden auch in Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren Verwendung und umgekehrt.
Mittels der zweiten elektrisch leitenden Verbindung können vorteilhafterweise defekte Teilkomponenten der LED-Lichtquelle überbrückt werden. Dadurch wird mit Vorteil der Totalausfall derartiger Lichtquellen vermieden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird zum Überbrücken von dem defekten ersten LED-Chip ein zweiter LED-Chip auf dem Reservebereich angeordnet, wobei der Reservebereich oder der zweite LED-Chip durch die hinzugefügte zweite elektrisch leitende Verbindung mit einem benachbarten Montagebereich oder einer der Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden wird.
Es wird demnach zu den ersten LED-Chips ein zusätzlicher zweiter LED-Chip auf dem Reservebereich angeordnet und mittels einer zusätzlichen elektrisch leitenden Verbindung mit den restlichen ersten LED-Chips elektrisch leitend verbunden, sodass die von dem zweiten LED-Chip emittierte Strahlung einen Beitrag zu der von der LED-Lichtquelle emittierten Gesamtstrahlung leistet, sodass der defekte erste LED-Chip den Gesamtlichtstrom der Lichtquelle sowie die elektrischen und optischen Eigenschaften nicht beeinflusst.
In einer Weiterbildung des Herstellungsverfahrens wird die erste Verbindung des Montagebereichs des defekten ersten LED-Chips getrennt. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei ersten LED-Chips, die seriell miteinander verschaltet sind.
In einer Weiterbildung wird zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem der ersten LED-Chips und einem benachbarten Montagebereich der Montagebereich des einen der ersten LED-Chips durch die zweite elektrisch leitende Verbindung mit dem benachbarten Montagebereich elektrisch leitend verbunden. Vorliegend wird demnach eine zweite elektrisch leitende Verbindung parallel zu einer defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung erstellt, womit die defekte erste elektrisch leitende Verbindung überbrückt werden kann.
In einer Weiterbildung wird zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem der ersten LED-Chips und einer der Leiterbahnen die erste Verbindung des Montagebereichs des LED-Chips getrennt. Auf dem Reservebereich wird ein zweiter LED-Chip angeordnet, wobei der Reservebereich oder der zweite LED-Chip durch die zweite elektrisch leitende Verbindung mit der einen der Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden wird. Dies findet insbesondere Anwendung bei parallel geschalteten ersten LED-Chips.
In einer Weiterbildung werden vor dem Verfahrensschritt C) die ersten LED-Chips einzeln auf ihre Funktionsfähigkeit getestet, wobei anschließend im Verfahrensschritt C) das elektrisch leitende Verbinden abhängig von den Testergebnissen der ersten LED-Chips erfolgt. Wird beispielsweise bei einem ersten LED-Chip festgestellt, dass dieser defekt ist, so findet bei diesem defekten LED-Chip kein elektrisch leitendes Verbinden mit beispielsweise der Leiterbahnen oder benachbarter Montagebereiche statt.
In einer Weiterbildung wird auf dem Träger im Verfahrensschritt A) zumindest ein Testbereich ausgebildet, der durch eine Metallisierung gebildet ist, wobei anschließend vor dem Verfahrensschritt B) die ersten LED-Chips nacheinander jeweils aus dem Testbereich angeordnet und deren Funktionsfähigkeit getestet werden. Anschließend werden die LED-Chips von dem Testbereich entfernt und auf jeweils einem Montagebereich angeordnet. In diesem Fall ist insbesondere auf dem Träger eine Testfläche vorgesehen, mittels der die Funktionsfähigkeit aller Einzelkomponenten getestet werden kann, bevor diese anschließend verbaut werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den in Verbindung mit den 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1A bis 3B jeweils eine schematische Aufsicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen LED-Lichtquelle im Herstellungsprozess.
In den Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Bestandteile und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Bestandteile, wie beispielsweise Schichten, Strukturen, Komponenten und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
In 1A ist eine Aufsicht auf eine LED-Lichtquelle 10 gezeigt, die eine Mehrzahl von elektrischen Komponenten umfasst, wobei dabei Teilkomponenten der LED-Lichtquelle 10 defekt sind. In 1B ist die LED-Lichtquelle 10 aus 1A gezeigt, bei der die defekten Teilkomponenten überbrückt sind.
Die LED-Lichtquelle 10 der 1A weist einen Träger auf (nicht dargestellt), auf dem eine Vielzahl von ersten LED-Chips 1 angeordnet sind. Beispielsweise weist die LED-Lichtquelle 10 zehn erste LED-Chips 1 oder mehr auf. Die LED-Chips 1 sind dabei in einer Reihe angeordnet. Jeweils ein LED-Chip 1 weist demnach zwei sich gegenüberliegende benachbarte LED-Chips auf.
Die LED-Chips 1 sind jeweils auf einem Montagebereich 3 des Trägers angeordnet. Die Montagebereiche 3 sind jeweils durch eine Metallisierung gebildet, die auf dem Träger aufgebracht ist. Die Montagebereiche 3 sind demnach zwischen Träger und LED-Chips 1 angeordnet. Die Montagebereiche 3 sind entsprechend der LED-Chips 1 entlang einer Linie in Reihe angeordnet.
Die ersten LED-Chips 1 sind parallel geschaltet. Insbesondere weist die LED-Lichtquelle 10 parallele Stränge auf, wobei jeweils ein paralleler Strang einen ersten LED-Chip 1 umfasst. Die parallelen Stränge sind dabei parallel elektrisch leitend verbunden.
Auf dem Träger sind weiter zwei Leiterbahnen 4 angeordnet, die linienförmig ausgebildet sind. Die Montagebereiche 3 und die ersten LED-Chips 1 sind dabei zwischen den zwei Leiterbahnen 4 angeordnet. Die linienförmige Erstreckung der Anordnung der ersten LED-Chips 1 und die linienförmige Erstreckung der jeweiligen Leiterbahnen 4 sind dabei vorzugsweise parallel ausgebildet. Die Leiterbahnen 4 sind ebenfalls durch eine Metallisierung gebildet.
Weiter sind auf dem Träger Reservebereiche 5 angeordnet, die jeweils durch eine Metallisierung gebildet sind. Die Reservebereiche 5 entsprechen dabei den Montagebereichen 3, wobei auf den Reservebereichen 5 keine ersten LED-Chips angeordnet sind.
Die Reservebereiche 5 sind jeweils zu Montagebereichen 3 benachbart angeordnet. Insbesondere ist jeweils ein Reservebereich 5 von zwei Montagebereichen 3 eingeschlossen.
Die Anzahl der Montagebereiche 3, der ersten LED-Chips 1 und der Reservebereiche 5 ist nicht auf die Anzahl der im Ausführungsbeispiel der 1A gezeigten Komponenten eingeschränkt. Vielmehr können weitere LED-Chips 1, Montagebereiche 3 und Reservebereiche 5 entsprechend der in 1A gezeigten Anordnung angehängt sein.
Die Montagebereiche 3 und die Reservebereiche 5 sind jeweils mit einer ersten elektrisch leitenden Verbindung 6 mit einer ersten Leiterbahn 4 des Trägers elektrisch leitend verbunden.
Beispielsweise sind die ersten elektrisch leitenden Verbindungen 6 senkrecht zur linienförmigen Anordnung der ersten LED-Chips 1 und der ersten Leiterbahn 4 ausgerichtet. Die ersten elektrisch leitenden Verbindungen 6 sind beispielsweise ebenfalls als Metallisierung auf dem Träger gebildet.
Die ersten LED-Chips 1 sind jeweils mit der zweiten Leiterbahn 4 des Trägers mittels einer weiteren ersten elektrisch leitenden Verbindung 6 elektrisch leitend verbunden. Die elektrisch leitenden Verbindungen 6 sind beispielsweise Bonddrähte, die von einem vorderseitigen Anschlusskontakt des ersten LED-Chips 1 zur zweiten Leiterbahn 4 geführt ist. Mittels der ersten elektrisch leitenden Verbindungen 6 sind die ersten LED-Chips 1 jeweils elektrisch mit den Leiterbahnen 4 verbunden und somit elektrisch leitend kontaktierbar.
Die LED-Lichtquelle 10 der 1A weist als defekte Teilkomponenten einen defekten ersten LED-Chip 1a auf, der im Gegensatz zu den restlichen ersten LED-Chips 1 nicht geeignet ist, im Betrieb Strahlung zu emittieren. Zudem weist die LED-Lichtquelle 10 eine defekte erste elektrisch leitende Verbindung 6a zwischen einem der ersten LED-Chips 1 und der zweiten Leiterbahn 4 auf. Diese defekten Teilkomponenten ändern nachteilig den Gesamtlichtstrom der Lichtquelle sowie die elektrischen und optischen Eigenschaften. Insbesondere können nachteilig die defekten Teilkomponenten 1a, 6a zu einem Gesamtausfall der LED-Lichtquelle 10 führen.
Um diese Nachteile zu verhindern, werden erfindungsgemäß die defekten Teilkomponenten überbrückt. Eine derartige Überbrückung der defekten Teilkomponenten ist in dem Ausführungsbeispiel der 1B dargestellt. Zum Überbrücken des defekten ersten LED-Chips 1a wird die erste elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Monotagebereich 3 des defekten ersten LED-Chips 1 und der ersten Leiterbahn 4 aufgetrennt. Damit wird die Verbindung des parallelen Strangs des defekten ersten LED-Chips 1 zu den restlichen parallelen Strängen unterbunden. Die erste elektrisch leitende Verbindung 6 zwischen Montagebereich 3 des defekten ersten LED-Chips 1a und der ersten Leiterbahn 4 bildet dabei eine entfernbare zweite elektrisch leitende Verbindung 7a.
Um den Gesamtlichtstrom der Lichtquelle 10 und die elektrischen sowie optischen Eigenschaften der Lichtquelle konstant zu halten, wird für den defekten LED-Chip 1a ein zweiter LED-Chip 2 auf einen Reservebereich 5 montiert und mit diesem elektrisch leitend verbunden. Da der Reservebereich 5 mit der ersten Leiterbahn 4 mittels der ersten elektrisch leitenden Verbindung 6 elektrisch leitend verbunden ist, kann so ein weiterer paralleler Strang zu den restlichen Strängen der LED-Lichtquelle zugeschaltet werden. Dafür wird insbesondere ein vorderseitiger Anschlusskontakt des zweiten LED-Chips 2 mit der zweiten Leiterbahn 4 mittels einer hinzufügbaren zweiten elektrisch leitenden Verbindung 7b, beispielsweise mittels eines Bonddrahtes, elektrisch leitend verbunden.
Der defekte erste LED-Chip 1a wird somit von den restlichen LED-Chips 1a der LED-Lichtquelle 10 aufgetrennt und durch einen zweiten LED-Chip 2 auf dem Reservebereich 5 ersetzt, der zu den restlichen ersten LED-Chips 1 zugeschaltet wird.
Um die defekte erste elektrisch leitende Verbindung 6a eines weiteren ersten LED-Chips 1 zu überbrücken, wird ebenfalls die erste elektrisch leitende Verbindung zwischen Montagebereich 3 des ersten LED-Chips mit defekter Verbindung 6a und erster Leiterbahn 4 aufgetrennt. Die erste elektrisch leitende Verbindung dieses elektrisch parallelen Strangs bildet somit eine entfernbare zweite elektrisch leitende Verbindung 7a. Dieser LED-Chip 1 ist somit ebenfalls von den restlichen ersten LED-Chips 1 der LED-Lichtquelle 10 getrennt. Das Öffnen der Kontakte zwischen Montagefläche 3 und erster Leiterbahn 4 wird beispielsweise durch Durchbrennen, Durchlasern oder Durchsägen erzeugt.
Um wiederum den Gesamtlichtstrom der LED-Lichtquelle sowie die elektrischen und optischen Eigenschaften konstant zu halten, wird auf einem weiteren Reservebereich 5 ein weiterer zweiter LED-Chip 2 aufgebracht und mit diesem elektrisch leitend verbunden. Da der zweite Reservebereich 5 ebenfalls mit der ersten Leiterbahn 4 elektrisch leitend verbunden ist, kann mittels einer hinzufügbaren zweiten elektrisch leitenden Verbindung 7b, die von dem weiteren zweiten LED-Chip 2 zur zweiten Leiterbahn 4 geführt ist, dieser weitere Reservebereich 5 elektrisch leitend mit den restlichen ersten LED-Chips 1 geschaltet werden. Dadurch kann mit Vorteil eine LED-Lichtquelle 10 erzeugt werden, die trotz defekter Teilkomponenten einen konstanten Gesamtlichtstrom sowie konstante elektrische und optische Eigenschaften aufweist. Ein Defekt einer Teilkomponente führt demnach lediglich zu einem weiteren benötigten LED-Chip. Ein Totalausfall der LED-Lichtquelle kann so vermieden werden.
Dieser Vorteil wird insbesondere durch das Vorsehen von Ersatzflächen, nämlich den Reservebereichen 5, erzielt. Bei den elektrisch parallel verlaufenden LED-Strängen werden nachträglich hinzufügbare Verbindungen vorgesehen, durch welche die parallel verlaufenden LED-Stränge nachträglich miteinander verbunden werden können und welche defekte parallele LED-Stränge ersetzen können.
Das Ausführungsbeispiel der 2A und 2B unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B dadurch, dass die LED-Chips 1 seriell geschaltet sind. Dabei sind die Leiterbahnen 4 jeweils lediglich mit einem Montagebereich 3 eines LED-Chips 1 elektrisch leitend verbunden, während die restlichen Montagebereiche und somit LED-Chips 1 miteinander mittels ersten leitenden Verbindungen 6, beispielsweise Bonddrähten, verbunden sind. Die ersten elektrisch leitenden Verbindungen 6 führen dabei jeweils von einem vorderseitigen Anschlusskontakt eines ersten LED-Chips 1 zu einem benachbarten Montagebereich 3 eines benachbarten LED-Chips 1.
In 2A ist eine LED-Lichtquelle 10 gezeigt, die eine Mehrzahl von Montageflächen 3 mit darauf angeordneten ersten LED-Chips 1 und eine Mehrzahl von Reservebereichen 5 aufweist, wobei die Reservebereiche 5 zumindest teilweise zwischen den Montagebereichen 3 angeordnet sind. Die LED-Vorrichtung 10 weist eine defekte erste leitende Verbindung 6a eines ersten LED-Chips 1 zu einem benachbarten Reservebereich 5 auf. Zudem weist die LED-Lichtquelle 10 einen defekten LED-Chip 1a auf, der in Serie mit den restlichen LED-Chips 1 der LED-Lichtquelle 10 geschaltet ist.
Die Montagebereiche 3 weisen eine Mehrzahl von Ausformungen 3a auf, die zur nachträglichen Überbrückung defekter Teilkomponenten eines LED-Chips oder einer ersten elektrisch leitenden Verbindung 6 dienen können. Die Überbrückung der defekten ersten leitfähigen Verbindung 6a und des defekten LED-Chips 1a ist in 2B gezeigt.
Die defekte erste elektrisch leitende Verbindung 6a wird mittels einer hinzugefügten zweiten elektrisch leitenden Verbindung 7b überbrückt, die zwischen einer Ausformung 3a des Montagebereichs 3 des ersten LED-Chips 1 mit der defekten Verbindung 6a zu der benachbarten Ausformung des Reservebereichs 5 geführt ist. Auf dem Reservebereich 5 ist ein zweiter LED-Chip 2 angeordnet und elektrisch leitend mit dem Reservebereich 5 verbunden. Ein vorderseitiger Anschlusskontakt des zweiten LED-Chips 2 ist wiederum mit dem benachbarten Montagebereich 3 des benachbarten LED-Chips 1 elektrisch leitend verbunden.
Die defekte erste elektrisch leitende Verbindung 6a wird somit überbrückt durch eine zusätzlich hinzugefügte zweite elektrisch leitende Verbindung 7b, sodass der Defekt der elektrisch leitenden Verbindung 6a nicht zu einem Totalausfall der LED-Lichtquelle 10 führt. Durch Aufbringen des zweiten LED-Chips 2 auf dem Reservebereich 5 kann dabei ein konstanter Gesamtlichtstrom sowie konstante elektrische und optische Eigenschaften der LED-Lichtquelle gewährleistet werden.
Der defekte erste LED-Chip 1a wird entsprechend überbrückt. Insbesondere wird eine Ausformung 3a des Montagebereichs 3 des defekten LED-Chips 1a mittels einer hinzugefügten zweiten elektrisch leitenden Verbindung 7b mit dem benachbarten Reservebereich 5 elektrisch leitend verbunden. Auf dem benachbarten Reservebereich 5 ist ein weiterer zweiter LED-Chip 2 angeordnet und mit diesem elektrisch leitend verbunden, wobei der zweite LED-Chip 2 mittels eines vorderseitigen Anschlusskontakts mit einem weiteren benachbarten Reservebereich 5 elektrisch leitend verbunden ist. Der dritte Reservebereich 5, auf dem kein erster oder zweiter LED-Chip 1 angeordnet ist, der also bei der LED-Lichtquelle 10 der 2B nicht benötigt wird, wird mittels einer weiteren hinzugefügten zweiten elektrisch leitenden Verbindung 7b mit einer der Leiterbahnen 4 des Trägers elektrisch leitend verbunden.
Mittels der hinzugefügten zweiten elektrisch leitenden Verbindungen 7b kann somit bei den seriell geschalteten LED-Chips gewährleistet werden, dass die LED-Lichtquelle 10 einen konstanten Gesamtlichtstrom sowie konstante elektrische und optische Eigenschaften aufweist. Defekte Teilkomponenten der LED-Lichtquelle werden durch zusätzliche zweite LED-Chips auf den Reservebereichen ersetzt. Ein Totalausfall aufgrund einer defekten Teilkomponente in der seriellen Verschaltung kann so vermieden werden.
Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 2A und 2B mit dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B im Wesentlichen überein.
Für eine zuverlässige Kontrolle der LED-Lichtquelle 10 müssen alle ersten LED-Chips 1 einzeln kontrolliert werden. Eine derartige Kontrolle ist in dem Ausführungsbeispiel der 3A und 3B dargestellt. Die LED-Lichtquelle 10 der 3A und 3B entspricht dabei im Wesentlichen der LED-Lichtquelle des Ausführungsbeispiels der 1B, wobei die ersten elektrisch leitenden Verbindungen 6 zwischen Montagebereichen 3 und Reservebereichen 5 zur ersten Leiterbahn 4 des Trägers vorerst unterbrochen sind. Insbesondere sind alle parallelen Stränge der LED-Lichtquelle 10 zunächst voneinander getrennt. Dadurch können alle LED-Chips 1 einzeln getestet werden. Nach dem Testen aller parallelen Stränge werden diese parallel verbunden, indem zweite elektrisch leitende Verbindungen 7b zwischen den einzelnen Montagebereichen 3 und der ersten Leiterbahn 4 hinzugefügt werden, wie in dem Ausführungsbeispiel der 3B gezeigt. Dabei genügt es, lediglich die Bereiche der LED-Lichtquelle 10 mit der ersten Leiterbahn 4 des Trägers elektrisch leitend zu verbinden, auf denen ein funktionsfähiger LED-Chip 1 angeordnet ist. Nicht benötigte Reservebereiche 5 und defekte LED-Chips können dabei von den restlichen parallelen Strängen der LED-Lichtquelle 10 getrennt bleiben.
Das nachträgliche Schließen der Kontakte wird beispielsweise durch ein Wire- oder Bändchenbonding von Montagebereich zur ersten Leiterbahn erzeugt.
Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 3A und 3B mit dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B im Wesentlichen überein.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombinationen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben sind.

Claims

LED-Lichtquelle (10), die eine Vielzahl von ersten LED-Chips (1) umfasst, die auf einem Träger angeordnet sind, wobei – der Träger eine Vielzahl von Montagebereichen (3), Leiterbahnen (4) und zumindest einen Reservebereich (5) aufweist, die jeweils durch eine Metallisierung gebildet sind, – auf den Montagebereichen (3) jeweils ein erster LED-Chip (1) angeordnet ist, – die Montagebereiche (3), die ersten LED-Chips (1), die Leiterbahnen (4) und/oder der zumindest eine Reservebereich (5) zumindest teilweise mit ersten elektrisch leitenden Verbindungen (6, 6a) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, und – durch entfernbare und/oder hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindungen (7a, 7b) zwischen den Leiterbahnen (4), den Montagebereichen (3) und/oder dem zumindest einen Reservebereich (5) defekte erste LED-Chips (1a) und/oder defekte erste elektrisch leitende Verbindungen (6a) überbrückbar sind.
LED-Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei – zum Überbrücken von dem defekten ersten LED-Chip (1a) ein zweiter LED-Chip (2) auf dem Reservebereich (5) angeordnet ist, und – der Reservebereich (5) oder der zweite LED-Chip (2) durch die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung (7b) mit einem benachbarten Montagebereich (3) oder einer der Leiterbahnen (4) elektrisch leitend verbunden ist.
LED-Lichtquelle nach Anspruch 2, wobei die erste Verbindung (6) des Montagebereichs (3) des defekten ersten LED-Chips (1a) getrennt ist.
LED-Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung (6a) zwischen einem der ersten LED-Chips (1) und einem benachbarten Montagebereich (3) der Montagebereich (3) des einen der ersten LED-Chips (1) durch die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung (7b) mit dem benachbarten Montagebereich (3) elektrisch leitend verbunden ist.
LED-Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei – zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung (6a) zwischen einem der ersten LED-Chips (1) und einer der Leiterbahnen (4) die erste Verbindung (6) des Montagebereichs (3) des LED-Chips (1) getrennt ist, – auf dem Reservebereich (5) ein zweiter LED-Chip (2) angeordnet ist, und – der Reservebereich (5) oder der zweite LED-Chip (2) durch die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung (7b) mit der einen der Leiterbahnen (4) elektrisch leitend verbunden ist.
LED-Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger weiter zumindest einen Testbereich aufweist, der durch eine Metallisierung gebildet ist.
LED-Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger eine Mehrzahl von Reservebereichen (5) aufweist, wobei jeweils ein Reservebereich (5) benachbart zu zumindest einem Montagebereich (3) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer LED-Lichtquelle (10) mit folgenden Verfahrensschritten: A) Bereitstellen eines Trägers, der eine Vielzahl von Montagebereichen (3), Leiterbahnen (4) und zumindest einen Reservebereich (5) aufweist, die jeweils durch eine Metallisierung gebildet werden, B) Anordnen jeweils eines ersten LED-Chips (1) auf jeweils einem Montagebereich (3), c) Elektrisch leitendes Verbinden der Montagebereiche (3), der ersten LED-Chips (1), der Leiterbahnen (4) und/oder des zumindest einen Reservebereichs (5) zumindest teilweise miteinander durch erste elektrisch leitende Verbindungen (6, 6a), und D) Überbrücken von zumindest einem defekten ersten LED-Chip (1a) und/oder zumindest einer defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung (6a) durch entfernbare und/oder hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindungen (7a, 7b) zwischen den Leiterbahnen (4), den Montagebereichen (3) und/oder dem Reservebereich (5).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei – zum Überbrücken von dem defekten ersten LED-Chip (1a) ein zweiter LED-Chip (2) auf dem Reservebereich (5) angeordnet wird, und – der Reservebereich (5) oder der zweite LED-Chip (2) durch die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung (7b) mit einem benachbarten Montagebereich (3) oder einer der Leiterbahnen (4) elektrisch leitend verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Verbindung (6) des Montagebereichs (3) des defekten ersten LED-Chips (1a) getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung (6a) zwischen einem der ersten LED-Chips (1) und einem benachbarten Montagebereich (3) der Montagebereich (3) des einen der ersten LED-Chips (1) durch die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung (7b) mit dem benachbarten Montagebereich (3) elektrisch leitend verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei – zum Überbrücken von der defekten ersten elektrisch leitenden Verbindung (6a) zwischen einem der ersten LED-Chips (1) und einer der Leiterbahnen (4) die erste Verbindung (6) des Montagebereichs (3) des LED-Chips (1) getrennt wird, – auf dem Reservebereich (5) ein zweiter LED-Chip (2) angeordnet wird, und – der Reservebereich (5) oder der zweite LED-Chip (2) durch die hinzufügbare zweite elektrisch leitende Verbindung (7b) mit der einen der Leiterbahnen (4) elektrisch leitend verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei – vor dem Verfahrensschritt C) die ersten LED-Chips (1) einzeln auf ihre Funktionsfähigkeit getestet werden, und – im Verfahrensschritt C) das elektrisch leitende Verbinden abhängig von den Testergebnissen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei – auf dem Träger im Verfahrensschritt A) zumindest ein Testbereich ausgebildet wird, der durch eine Metallisierung gebildet ist, – vor dem Verfahrensschritt B) die ersten LED-Chips (1) nacheinander jeweils auf dem Testbereich angeordnet und deren Funktionsfähigkeit getestet werden, und – anschließend die LED-Chips (1) jeweils vom Testbereich entfernt werden.