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Es wird ein optoelektronisches Modul sowie eine Beleuchtungseinrichtung umfassend ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Modul angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls angegeben.
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Bei strahlungsemittierenden, optoelektronischen Halbleiterbauelementen eines Typs und Herstellers können bedingt durch den Herstellungsprozess Unterschiede bezüglich der Helligkeit oder des Farborts des emittierten Lichts auftreten, welche eine Klasseneinteilung (Englisch: binning) der Halbleiterbauelemente erforderlich machen. In vielen Anwendungen ist es notwendig, dass ein zur Ansteuerung des optoelektronischen Halbleiterbauelementes verwendetes Steuergerät Informationen über die Klasseneinteilung ermitteln kann.
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In der Druckschrift
DE 10 2008 025 865 A1 ist ein LED-Modul mit integrierten elektronischen Bauteilen für die Farbort- und Intensitätssteuerung beschrieben, wobei Parameter eines Farbraums für die Lichtsteuerung des LED-Moduls in einer Ansteuerschaltung des LED-Moduls gespeichert sind. Die Druckschrift
WO 2006/030191 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von LED-Reihen, wobei vorgegebene Parameter den LED-Reihen zugeordnet sind und anhand der Parameter eine Beleuchtung mit einer gewünschten Charakteristik eingestellt werden kann.
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Insbesondere ist in der Druckschrift
DE 10 2008 028 654 A1 ein optoelektronisches Modul beschrieben, bei welchem ein Transponder mit einem Speicherchip und einer Antenne auf einer Leiterplatte aufgeklebt ist. Die Druckschrift
DE 10 2010 009 718 A1 beschreibt ein Verfahren zur Gruppierung oder Kennzeichnung von Lumineszenzdiodenbauelementen, die jeweils einen Speicherbaustein aufweisen, wobei die zur Erzielung einer vorgegebenen Zielhelligkeit erforderliche Sollstromstärke in dem Speicherbaustein gespeichert ist.
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Die Druckschrift
DE 10322757 A1 beschreibt eine optoelektronische Sendeanordnung, bei der ein SMD-Bauelement und eine Haltevorrichtung rastbar miteinander verbindbar sind. In der Druckschrift
DE 10 2011 103 907 A1 ist ein LED-Modul beschrieben, das derart eingerichtet ist, Modulinformationen aus einem Modulspeicher über geeignete Speicherzugriffschnittstelle zu empfangen.
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Als Beispiel sei ein in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebautes Leuchtdiodenmodul genannt. Nach einem Unfall kann es erforderlich sein, einen Scheinwerfer zu ersetzen, soweit ein dem Scheinwerfer zugeordnetes Steuergerät noch funktionstüchtig ist. Da es wichtig ist, dass sich der ersetzte Scheinwerfer nicht zu stark in seiner Helligkeit von dem ursprünglich verwendeten unterscheidet, muss das Lichtsteuergerät in die Lage versetzt werden, Informationen über die Helligkeit des neu eingesetzten Leuchtdiodenmoduls zu ermitteln.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere Lösungen zu diesem Problem bekannt. Eine Lösung besteht darin, einen oder mehrere Widerstände (sogenannte Binning-Widerstände), deren Wert die Helligkeit des Leuchtdiodenmoduls repräsentiert, auf die den Leuchtdiodenchip tragende Leiterplatte aufzulöten. Wird dann ein bestehendes Leuchtdiodenmodul durch ein neues ersetzt, kann das Lichtsteuergerät den Widerstand bestimmen und das Leuchtdiodenmodul beispielsweise über Pulsweitenmodulation derart betreiben, dass die Helligkeit des erzeugten Lichts der Helligkeit des ursprünglich eingesetzten Leuchtdiodenmoduls entspricht. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass gewisse Teile des Leuchtdiodenmoduls durch einen zusätzlichen Lötprozess beschädigt werden können.
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Eine andere Lösung besteht darin, einen bereits auf der Leiterplatte vorgesehenen Widerstand nachträglich beispielsweise durch Laserabgleich bezüglich seiner Größe zu verändern. Ungünstig hieran ist, dass zusätzliche Apparate zur Verfügung stehen müssen, um eine exakte Einstellung des Widerstandswerts zu ermöglichen. Sollen die bereits vorhandenen Widerstände dagegen durch einen elektrischen Impuls zerstört werden, so müssen entsprechende zusätzliche Kontakte vorgehalten werden. Insgesamt bedeutet dies einen hohen apparativen Aufwand.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Modul anzugeben, auf welchem mit einfachen technischen Mitteln und kostengünstig Informationen über dessen optische Parameter aufgebracht werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Modul gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein optoelektronisches Modul herzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Moduls sowie des Verfahrens sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung umfasst das optoelektronische Modul mindestens ein zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung vorgesehenes Halbleiterbauelement sowie mindestens eine Haltevorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Bauelement zur Kodierung mindestens eines optischen oder elektronischen Parameters des optoelektronischen Moduls zu fixieren.
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Bei dem Halbleiterbauelement handelt es sich beispielsweise um eine Laserdiode, einen Laserdiodenchip, eine Leuchtdiode oder einen Leuchtdiodenchip.
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Bevorzugt ist die Haltevorrichtung dazu ausgebildet, ein Bauelement irreversibel zu fixieren. Dies heißt, dass das Bauelement ohne oder mit nur geringem Kraftaufwand in die Haltevorrichtung einsetzbar, aber nur mit großem Kraftaufwand oder bei Zerstörung der Haltevorrichtung aus dieser zu entfernen ist.
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Außerdem ist bevorzugt, dass die Haltevorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Bauelement zu fixieren, welches als Quader mit einer ersten Seitenlänge zwischen 0,4 und 7,3 mm, insbesondere zwischen 1,5 und 2,5 mm, einer zweiten Seitenlänge zwischen 0,2 und 6,1 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 1,5 mm und einer dritten Seitenlänge zwischen 0,1 und 4 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 1,5 mm ausgebildet ist, also in einem Bereich zwischen Längen, welche jeweils der kleinst- und größtmöglichen Bauform eines SMD-Bauelementes (SMD = „Surface mountable device“) entsprechen.
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Ferner ist es erfindungsgemäß, dass die Haltevorrichtung als Schutzvorrichtung ausgebildet ist, welche ein in der Haltevorrichtung fixiertes Bauelement zumindest teilweise umschließt.
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Die Haltevorrichtung ermöglicht es, ein Bauelement zur Kodierung der Eigenschaften des optoelektronischen Moduls in diese einzusetzen, ohne dass ein zusätzlicher Lötvorgang oder eine anderweitige Manipulation des optoelektronischen Moduls benötigt wird, welche zusätzlichen apparativen Aufwand erforderlich macht. Gemäß der Erfindung umfasst das optoelektronische Modul ferner ein Trägerelement. Die Haltevorrichtung ist auf oder in dem Trägerelement oder auf oder in einem auf dem Trägerelement befestigten Steckelement oder Steckverbinder angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist die Haltevorrichtung zumindest teilweise durch eine Aussparung in dem Trägerelement, Steckelement oder Steckverbinder gebildet.
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Das optoelektronische Modul umfasst ferner mindestens zwei elektrische Leiterbahnen, welche mit Anschlüssen eines Steuergeräts leitend verbindbar sind und welche mit mindestens zwei in der Haltevorrichtung angeordneten elektrischen Kontaktelementen leitend verbunden sind. Durch die zwei elektrischen Leiterbahnen kann eine elektrische Verbindung zu einem Steuergerät hergestellt werden, über welche durch das Steuergerät Informationen bezüglich eines optischen oder elektronischen Parameters des optoelektronischen Moduls ermittelbar sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des optoelektronischen Moduls umfasst die Haltevorrichtung mindestens eine Verriegelungsvorrichtung, welche zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Aufnahmestellung bewegbar ist. In der Aufnahmestellung ist ein Bauelement entlang einer Einsetzrichtung zu einer Fixierposition innerhalb der Haltevorrichtung hin verschiebbar. Dagegen ist die Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung dazu ausgebildet, das Bauelement in der Fixierposition zumindest teilweise zu fixieren. Dies heißt, dass die Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung dazu ausgebildet sein kann, das Bauelement in der Fixierposition zumindest in Bezug auf eine Richtung zu fixieren, während andere Teile der Haltevorrichtung eine Fixierung bezüglich anderer Richtungen bewirken. Ebenso ist aber denkbar, dass die Verriegelungsvorrichtung das Bauelement in der Fixierposition vollständig fixiert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Verriegelungsvorrichtung mindestens ein Verriegelungselement aus elastischem Material. Das Verriegelungselement ist dazu ausgebildet, die Verschiebung eines Bauelements entlang der Einsetzrichtung zu der Fixierposition hin zuzulassen. Dies geschieht dadurch, dass sich das Verriegelungselement in Folge der Verschiebung elastisch verformt. Ferner ist das Verriegelungselement dazu ausgebildet, bei Erreichen der Fixierposition des Bauelements seine ursprüngliche Form oder eine seiner ursprünglichen Form ähnlichere Form anzunehmen und hierdurch das Bauelement zu fixieren.
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Durch diese Ausbildung wird ein selbstschließender Mechanismus bereitgestellt. Infolge der Verschiebung des Bauelements, welche entlang der Einsetzrichtung erfolgt und in der Fixierposition endet, gibt das Verriegelungselement aus elastischem Material nach und wechselt aus der ursprünglichen Form, welche der Verriegelungsstellung der Verriegelungsvorrichtung entspricht, in eine Form, welche der Aufnahmestellung der Verriegelungsvorrichtung entspricht. Unter Wirkung einer elastischen Rückstellkraft wird das Verriegelungselement bei Erreichen der Fixierposition des Bauelements wieder in die Verriegelungsstellung bewegt, in welcher es seine ursprüngliche Form oder eine seiner ursprünglichen Form ähnlichere Form annimmt.
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Das Verriegelungselement kann bevorzugt als Zunge ausgebildet sein, welche in der Verriegelungsstellung mit der Einsetzrichtung einen spitzen Winkel von weniger als 30° bildet und von einer seitlichen Innenwand der Haltevorrichtung absteht.
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Gemäß der Erfindung umfasst das optoelektronische Modul ferner mindestens ein Kodierelement, welches Informationen über einen optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls trägt und durch die Haltevorrichtung fixiert ist.
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Bei dem optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls handelt es sich beispielsweise um eine Helligkeit oder einen Farbort der vom Halbleiterbauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um nominelle bzw. initiale Parameter, deren Werte typischerweise vor der eigentlichen Inbetriebnahme des optoelektronischen Moduls an seinem Bestimmungsort mit einer außerhalb vom optoelektronischen Modul gelegenen Messvorrichtung ermittelt werden. Dazu wird vor der eigentlichen Inbetriebnahme des optoelektronischen Moduls das darauf angeordnete Halbleiterbauelement bei einer Referenzstromstärke sowie bei einer Referenztemperatur betrieben. Die hierbei von der Messvorrichtung ermittelten Werte für die Helligkeit und den Farbort bilden sodann die Grundlage für die Informationen, welche das Kodierelement in analoger oder digitaler Form trägt.
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Informationen über den Farbort sind von Interesse, wenn die von dem optoelektronischen Modul emittierte Strahlung nicht auf eine einzige Wellenlänge beschränkt ist. Vielmehr kann durch ein Konversionselement, das dem mindestens einen Halbleiterbauelement in Abstrahlrichtung nachgeordnet ist, die Wellenlänge der von diesem erzeugten Strahlung zumindest teilweise konvertiert werden. Typischerweise absorbiert das Konversionselement zumindest einen Teil der vom Halbleiterbauelement emittierten Strahlung und emittiert darauf bevorzugt Strahlung einer größeren Wellenlänge als die Wellenlänge der Strahlung, die ursprünglich von dem Halbleiterbauelement emittiert wurde. Hierdurch kann mischfarbiges Licht, vorzugsweise weißes Licht, erzeugt werden.
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Ferner kann mischfarbiges Licht erzeugt werden, indem mindestens zwei Halbleiterbauelemente verwendet werden, welche Licht verschiedener Wellenlänge emittieren und deren Licht wahlweise gemischt wird.
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Eine Ermittlung des Farbortes des so erzeugten mischfarbigen Lichtes kann anhand eines beliebigen Farbraumes erfolgen, wobei beispielsweise ein normiertes Farbraumsystem wie ein CIE-Farbraumsystem oder ein DIN-Farbraumsystem verwendet werden kann.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Haltevorrichtung ferner ein Abdeckelement.
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Die Informationen über den optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls können auf verschiedene Weise in dem Kodierelement abgelegt sein. Bevorzugt ist, dass ein Steuergerät zur Ansteuerung des optoelektronischen Moduls über Übertragungsmittel die vom Kodierelement bereitgestellten Informationen ermitteln kann.
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Hierzu kann das Kodierelement einen Widerstand umfassen, dessen Widerstandswert dem optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls entspricht bzw. von diesem abhängt. In diesem Fall ist ein zur Ansteuerung des optoelektronischen Moduls verwendetes Steuergerät dazu ausgebildet, den Widerstand des Kodierelements zu ermitteln, beispielsweise durch Messen eines Spannungsabfalls an dem Widerstand.
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Des Weiteren kann das Kodierelement einen Kondensator umfassen, dessen Kapazität dem optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls entspricht bzw. von diesem abhängt. Bevorzugt kann in diesem Fall ein zur Ansteuerung des optoelektronischen Moduls verwendetes Steuergerät eine Kapazität des Kondensators ermitteln, beispielsweise durch Überprüfung des Resonanzverhaltens des Kodierelements.
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Des Weiteren kann das Kodierelement eine Speichereinheit umfassen, in welcher digitale Werte abgespeichert sind, welche dem optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls entsprechen bzw. von diesem abhängen. Bevorzugt ist ein zur Ansteuerung des optoelektronischen Moduls verwendetes Steuergerät dazu ausgebildet, die in der Speichereinheit abgelegten digitalen Werte auszulesen.
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Gemäß der Erfindung ist das Kodierelement ein oberflächenmontierbares Bauelement, welches auch als SMD-Bauelement bezeichnet werden kann (SMD = „Surface mountable device“). In diesem Zusammenhang wird auch von Oberflächenmontagetechnologie (SMT, „Surface mounting technology“) gesprochen.
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Bevorzugt wird das als oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildete Kodierelement allerdings nicht auf das optoelektronische Modul aufgelötet, wie dies üblicherweise im Rahmen der Oberflächenmontagetechnologie vorgesehen ist. Vielmehr ist die Verwendung von oberflächenmontierbaren Bauelementen vorteilhaft, weil sie aufgrund ihrer geringen Abmaße wenig Platz verbrauchen und die Bestückung in Serie und damit kostengünstig erfolgen kann. Des Weiteren existieren SMD-Widerstände sowie SMD-Kondensatoren in einer großen Anzahl von standardmäßig verwendeten Baugrößen sowie Widerstandswerten beziehungsweise Kapazitäten. Schließlich erlaubt die Verwendung von oberflächenmontierbaren Bauelementen deren Einsetzung in die hierfür vorgesehene Haltevorrichtung in einem Bestückungsautomaten. Beispielsweise können Widerstände mit Nennwerten verwendet werden, welche einer E-Reihe entsprechen.
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Gemäß der Erfindung weist das Kodierelement mindestens zwei elektrische Kontaktflächen auf, welche in elektrischem Kontakt mit den elektrischen Kontaktelementen der Haltevorrichtung stehen.
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Es wird weiter eine Beleuchtungseinrichtung angegeben, welche ein Steuergerät zur Ansteuerung des optoelektronischen Moduls sowie Übertragungsmittel umfasst. Über die Übertragungsmittel sind die von dem Kodierelement bereitgestellten Informationen durch das Steuergerät ermittelbar. Typischerweise umfassen die Übertragungsmittel hierbei die oben beschriebenen elektrischen Leiterbahnen des optoelektronischen Moduls.
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Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls angegeben, wie es im Zusammenhang mit zumindest einer der obigen Ausführungsformen beschrieben ist.
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Gemäß des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird zunächst ein optoelektronisches Modul mit mindestens einem zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen Halbleiterbauelement bereitgestellt. Nachfolgend wird ein optischer oder elektronischer Parameter des optoelektronischen Moduls gemessen. Beispielsweise kann eine Helligkeit des optoelektronischen Moduls gemessen werden, indem das Halbleiterbauelement bei einer Referenzstromstärke sowie bei einer Referenztemperatur betrieben wird.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Kodierelement bereitgestellt, welches Informationen über den gemessenen optischen oder elektronischen Parameter des optoelektronischen Moduls trägt.
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In einem abschließendem Verfahrensschritt wird das Kodierelement in oder auf dem optoelektronischen Modul fixiert.
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Insbesondere wird das Kodierelement hierbei in einer dafür vorgesehenen Haltevorrichtung fixiert. Dies ermöglicht es, das Kodierelement in oder auf dem optoelektronischen Modul anzubringen, ohne dass hierfür ein zusätzlicher Lötvorgang erforderlich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird in dem ersten Verfahrensschritt ein optoelektronisches Modul bereitgestellt, welches mindestens eine Haltevorrichtung mit einer Verriegelungsvorrichtung umfasst, welche zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Aufnahmestellung bewegbar ist. In der Aufnahmestellung ist ein Bauelement entlang einer Einsetzrichtung zu einer Fixierposition innerhalb der Haltevorrichtung hin verschiebbar. Dagegen ist die Verriegelungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung dazu ausgebildet, das Bauelement in der Fixierposition zumindest teilweise zu fixieren. Im abschließenden Verfahrensschritt kann dann das Kodierelement entlang der Einsetzrichtung in die Fixierposition eingesetzt oder eingedrückt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird mindestens einer der oben beschriebenen Verfahrensschritte zumindest teilweise in einem Bestückungsautomaten ausgeführt. Insbesondere kann ein Kodierelement mit den passenden Eigenschaften durch eine Vakuumpinzette des Bestückungsautomaten aufgehoben, zu dem optoelektronischen Modul hin bewegt sowie in oder auf dem optoelektronischen Modul fixiert werden.
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Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optoelektronisches Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2A und B schematische Darstellungen eines Steckverbinders, welcher auf dem erfindungsgemäßen optoelektronischen Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel angeordnet ist, in Rück- bzw. Vorderansicht,
- 3 eine schematische Darstellung einer in dem Steckverbinder angeordneten Haltevorrichtung in Draufsicht,
- 4A und B schematische Schnittdarstellungen der Haltevorrichtung,
- 5 schematisch das Einsetzen eines Kodierelements in die Haltevorrichtung,
- 6A und B schematische Schnittdarstellungen der Haltevorrichtung mit eingesetztem Kodierelement,
- 7A, B und C eine Verriegelungsvorrichtung der Haltevorrichtung in drei verschiedenen Bewegungsstellungen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 8A, B, C und D ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 9A, B und C ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis überproportional groß dargestellt sein; dies kann sich auf einzelne Abmessungen oder auf alle Abmessungen der Elemente beziehen.
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1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes, insgesamt mit 100 bezeichnetes optoelektronisches Modul. Dieses umfasst eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen 10, welche im Betrieb blaues Licht emittieren, welches durch nicht genauer dargestellte Konversionselemente in weißes Licht umgewandelt wird. Die Halbleiterbauelemente 10 sind auf eine keramische Leiterplatte 11 gelötet, welche auf einer als Trägerelement dienenden Metallkernplatine 30 aufgeklebt und befestigt ist. Auf der Metallkernplatine 30 ist ferner ein Temperatursensor 33 angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, die Temperatur des optoelektronischen Moduls 100 oder insbesondere der Vielzahl von Halbleiterbauelementen 10 zu bestimmen. Es ist auch möglich, jedem Halbleiterbauelement 10 genau einen Temperatursensor zuzuordnen, sodass jeder Temperatursensor im Wesentlichen die Temperatur des ihm zugeordneten Halbleiterbauelements ermittelt.
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Der Temperatursensor 33 kann als ein Thermoelement ausgebildet sein. Weiterhin kann der Temperatursensor 33 auch ein temperaturabhängiger Widerstand sein, welcher einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstand) oder einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand) aufweisen kann. Alternativ kann auch ein Halbleiterbauelement, beispielsweise ein Transistor oder eine Diode als Temperatursensor verwendet werden.
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Auf der Metallkernplatine 30 ist ferner ein Steckverbinder 40 aufgelötet, in welchem elektrische Leiterbahnen 41a, b, c, d, e, f eingebettet sind (sichtbar in 2A). Die elektrischen Leiterbahnen 41a, b, c, d, e, f enden in einer Vielzahl von gewinkelten Lötstiften 31a, b, c, d, e, f, welche auf dazu passende Lötflächen 34a, b, c, d, e, f der Metallkernplatine 30 aufgelötet sind. Die Lötflächen 34c, d, e, f sind jeweils Bestandteil von elektrischen Leiterbahnen 32c, d, e, f, welche auf der Metallkernplatine 30 angeordnet sind und über welche die Halbleiterbauelemente 10 sowie der Temperatursensor 33 jeweils mit einem Betriebsstrom versorgt werden.
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Das optoelektronische Modul 100 ist über den Steckverbinder 40 mittels eines nicht dargestellten Gegensteckers über einen Kabelbaum mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden, welches einen Betriebsstrom für die Halbleiterbauelemente 10 und den Temperatursensor 33 zur Verfügung stellt sowie die vom Temperatursensor 33 gelieferten Messdaten auswertet.
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In dem Steckverbinder 40 ist eine Aussparung 21 vorgesehen, innerhalb derer eine Haltevorrichtung 20 zur Fixierung eines oberflächenmontierbaren Bauelements angeordnet ist.
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Die 2A und B zeigen schematische Ansichten des Steckverbinders 40 aus zwei verschiedenen Perspektiven. Die in dem Steckverbinder 40 eingebetteten elektrischen Leiterbahnen 41a, b, c, d, e, f liegen an einer Seite des Steckverbinders 40 frei und gehen dort in Steckkontakte über, welche in geeignete Buchsen des (nicht dargestellten) Gegensteckers einfügbar sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des Steckverbinders 40 werden die elektrischen Leiterbahnen 41a, b, c, d, e, f herausgeführt und sind mit den gewinkelten Lötstiften 31a, b, c, d, e, f verbunden, welche auf die dafür vorgesehenen Lötflächen 34a, b, c, d, e, f der Metallkernplatine 30 aufgelötet sind. Die elektrischen Leiterbahnen 41c, d werden zur elektrischen Versorgung des Temperatursensors 33, und die elektrischen Leiterbahnen 41e, f zur elektrischen Versorgung der Halbleiterbauelemente 10 verwendet. Die mit den elektrischen Leiterbahnen 41a, b verbundenen gewinkelten Lötstiften 31a, b enden auf Lötflächen 34a, b, welche mit keiner zusätzlichen elektrischen Leiterbahn auf der Metallkernplatine 30 verbunden sind.
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3 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer Oberseite des Steckverbinders 40. Die in der Aussparung 21 vorgesehene Haltevorrichtung 20 umfasst zwei als Verriegelungselemente dienende Zungen 23a, b aus elastischem Material, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, welche von zwei seitlichen Innenwänden 26a, b der Aussparung 21 abstehen.
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Die 4A und B zeigen zwei Schnittansichten der Haltevorrichtung 20, aus denen ersichtlich ist, dass die durch den Steckverbinder 40 geführten elektrischen Leiterbahnen 41a, b in die Aussparung 21 hineinragen und dort elektrische Kontaktelemente 22a, b bilden (von denen in den 4A und 4B nur das elektrische Kontaktelement 22b dargestellt ist).
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5 zeigt eine weitere schematische, perspektivische Ansicht des Steckverbinders 40, in welcher eine Einsetzrichtung 24 dargestellt ist, entlang derer ein Kodierelement 50 in Form eines oberflächenmontierbaren Bauelements in die Haltevorrichtung 20 einsetzbar ist. Die Einsetzrichtung 24 verläuft senkrecht zur Oberfläche der Metallkernplatine 30 und parallel zu den seitlichen Innenflächen 26a, b der Aussparung 21. Das Kodierelement 50 ist genauer ein SMD-Widerstand, dessen Widerstandswert einer gemessenen Helligkeit des von dem optoelektronischen Modul 100 abgestrahlten Lichts entspricht. Das Kodierelement 50 weist zwei elektrische Kontaktflächen 51a, b auf, welche in elektrischem Kontakt mit den elektrischen Kontaktelementen 22a, b der Haltevorrichtung 20 stehen, wenn das Kodierelement 50 in die Haltevorrichtung 20 eingesetzt ist.
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Die 6A und B zeigen zwei schematische, perspektivische Ansichten der Haltevorrichtung 20 mit dem in diese eingesetzten Kodierelement 50. Die elastischen Zungen 23a, b wirken als Rastnasen, welche die Verschiebung des Kodierelements 50 entlang der Einsetzrichtung zulassen, sodass das Einsetzen des Kodierelements 50 nur einen geringen Kraftaufwand erfordert. In einer Fixierposition 25, in welcher sich das Kodierelement 50 in den 6A und 6B befindet, befinden sich die Zungen 23a, b in einer Verriegelungsstellung, durch welche das Kodierelement 50 irreversibel fixiert ist, d. h., das Kodierelement 50 ist gar nicht oder nur mit großem Kraftaufwand aus der Haltevorrichtung 20 entfernbar. Entlang der Einsetzrichtung 24 ist das Kodierelement in der Fixierposition 25 durch die elastischen Zungen 23a, b einerseits und die elektrischen Kontaktelemente 22a, b andererseits, auf welchen das Kodierelement 50 mit seinen zwei elektrischen Kontaktflächen 51a, b aufliegt, formschlüssig fixiert. Senkrecht zu der Einsetzrichtung 24 ist das Kodierelement 50 durch Innenflächen 26a, b, c, d der Aussparung 21 formschlüssig fixiert. Durch die formschlüssige Fixierung des Kodierelements 50 wirkt die Haltevorrichtung 20 zusätzlich als Schutzvorrichtung, welche das Kodierelement 50 überwiegend umschließt.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Kodierelement 50 um einen SMD-Widerstand in Form eines Quaders. Dementsprechend sind die Abstände der seitlichen Innenflächen 26a, b, c, d der Aussparung 21 und die Länge sowie Anordnung der elastischen Zungen 23a, b bevorzugt so gewählt, dass sie einen derart dimensionierten Quader formschlüssig fixieren können.
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Das Kodierelement 50 trägt Informationen über die initiale Helligkeit des optoelektronischen Moduls 100, d. h. eine Helligkeit, welche bei einer Referenzstromstärke und Referenztemperatur vor der eigentlichen Inbetriebnahme des optoelektronischen Moduls 100 durch eine Messvorrichtung ermittelt wurde. Genauer ist der Widerstandswert des Kodierelements 50 so gewählt, dass aus einer direkten oder indirekten Messung des Widerstandswertes auf die initiale Helligkeit des optoelektronischen Moduls 100 geschlossen werden kann. Über die elektrischen Leiterbahnen 41a, b, welche über die elektrischen Kontaktelemente 22a, b der Haltevorrichtung 20 mit den zwei elektrischen Kontaktflächen 51a, b des Kodierelements 50 verbunden sind, kann von einem mit ihnen verbundenen Steuergerät, welches zur Ansteuerung des optoelektronischen Moduls 100 dient, der Widerstandswert des Kodierelements 50 ermittelt werden. Die elektrischen Leiterbahnen 41a, b sowie die weiteren zwischengeschalteten Elemente wie beispielsweise ein in den Steckverbinder 40 eingesteckter Gegenstecker und ein zwischen dem Gegenstecker und dem Steuergerät verlaufender Kabelbaum dienen somit als Übertragungsmittel, über welche die von dem Kodierelement 50 bereitgestellten Informationen durch das Steuergerät ermittelbar sind.
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Auf Grundlage der initialen Helligkeit des optoelektronischen Moduls 100 und gegebenenfalls eines durch den Temperatursensor 33 ermittelten Temperaturmesswertes stellt das Steuergerät über die elektrischen Leiterbahnen 41e, f und 32e, f einen geeigneten Betriebsstrom zur Verfügung, mit welchem die Halbleiterbauelemente 10 bestromt werden.
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Bevorzugt werden Widerstandswerte aus einer E-Reihe (Englisch: e-series) verwendet, welche hinsichtlich Alterung und Temperaturverhaltens des Widerstands hinreichend unterscheidbar sind und jeweils bestimmten Helligkeitswerten zugeordnet sind.
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Die 7A bis C zeigen die durch die elastischen Zungen 23a, b gebildete Verriegelungsvorrichtung in drei verschiedenen Bewegungsstellungen. 7A zeigt die elastischen Zungen 23a, b in einer Verriegelungsstellung, in welcher sie mit der Einsetzrichtung 24 einen spitzen Winkel von weniger als 45°, bevorzugt weniger als 30°, bilden und von den zwei seitlichen Innenwänden 26a, b der Aussparung 21 abstehen. Das Kodierelement 50 wird nun entlang der Einsetzrichtung 24 verschoben, bis es die Fixierposition 25 innerhalb der Haltevorrichtung 20 erreicht (dargestellt in 7C).
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Während der Verschiebung des Kodierelements 50 entlang der Einsetzrichtung 24 geben die elastischen Zungen 23a, b nach und werden durch die Verschiebung des Kodierelements 50 zur Seite gedrückt und dadurch elastisch verformt. Hierdurch werden die elastischen Zungen 23a, b in eine Aufnahmestellung bewegt (dargestellt in 7B), in welcher sie die fortdauernde Verschiebung des Kodierelements 50 entlang der Einsetzrichtung 24 zulassen. Bei Erreichen der Fixierposition 25 (7C) werden die elastischen Zungen 23a, b unter Wirkung einer elastischen Rückstellkraft wieder in ihre ursprüngliche Form zurückbewegt und befinden sich dann wieder in der Verriegelungsstellung. In dieser fixieren sie das Kodierelement 50 derart, dass eine Verschiebung entgegen der Einsetzrichtung 24 verhindert wird. Auf der Grundfläche 27 der Aussparung 21 sind die elektrischen Kontaktelemente 22a, b angeordnet, auf welchen das Kodierelement 50 in der Fixierposition 25 mit seinen zwei elektrischen Kontaktflächen 51a, b aufliegt.
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Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zunächst wird ein in 1 dargestelltes optoelektronisches Modul 100 bereitgestellt. Sodann wird bei einer Referenzstromstärke und einer Referenztemperatur eine Helligkeit des von dem optoelektronischen Modul 100 abgestrahlten weißen Lichts gemessen. Sodann wird ein passendes, die Helligkeit des optoelektronischen Moduls 100 repräsentierendes Kodierelement 50 ausgewählt, von einer Vakuumpinzette eines Bestückungsautomaten aufgehoben und in die in den 7A bis C dargestellte Haltevorrichtung 20 eingesetzt. Genauer wird unter einer Vielzahl von baugleichen SMD-Widerständen, welche verschiedene Helligkeitswerte repräsentieren, ein Bauelement, dessen Widerstandswert die gemessene Helligkeit des optoelektronischen Moduls 100 am besten repräsentiert, ausgewählt und mit Hilfe der Vakuumpinzette des Bestückungsautomaten in die Haltevorrichtung 20 des optoelektronischen Moduls 100 eingepresst.
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In den 8A bis D ist ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein optoelektronisches Modul bereitgestellt, welches eine Aussparung 21 aufweist, welche beispielsweise wiederum in dem Steckverbinder 40 vorgesehen sein kann. Im Gegensatz zu den 7A bis C sind in der Aussparung 21 in diesem Ausführungsbeispiel keine Verriegelungselemente in Form von elastischen Zungen oder ähnlichem vorgesehen. Auf der Grundfläche 27 der Aussparung 21 sind jedoch wiederum elektrische Kontaktelemente 22a, b angeordnet. Nach der Messung der Helligkeit des optoelektronischen Moduls wird ein passendes Kodierelement 50 derart in die Aussparung 21 eingesetzt, dass die zwei elektrischen Kontaktflächen 51a, b des Kodierelements 50 auf den in der Aussparung 21 angeordneten elektrischen Kontaktelementen 22a, b aufliegen (8B). Nunmehr wird ein Abdeckelement 28 über der Aussparung 21 angeordnet, sodass das Kodierelement durch die seitlichen Innenflächen 26a, b der Aussparung einerseits und das Abdeckelement 28 und die Grundfläche 27 andererseits formschlüssig fixiert ist (dargestellt in den 8C und D). Hierdurch wird eine Haltevorrichtung 20 bereitgestellt, welche das Kodierelement 50 vollständig umschließt.
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Die 9A bis C zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Moduls 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Dieses unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass kein Abdeckelement auf der Aussparung 21 angeordnet wird. Vielmehr wird zunächst das Kodierelement 50 in die Fixierposition 25 eingesetzt (dargestellt in 9B). Daraufhin wird ein erhitzter Stempel 60 entlang der Einsetzrichtung 24 von außen auf eine Oberfläche des optoelektronischen Moduls in einem Bereich, welche die Aussparung 21 umfasst, gedrückt, sodass Material in einem Deformationsbereich 29 plastisch verformt wird. Hierdurch entsteht wiederum eine Haltevorrichtung 20, welche das Kodierelement 50 vollständig umschließt.
