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Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung gemäß Patentanspruch 9.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, eine lichtemittierende Diode mit einer Konverterschicht und mit einer Streuschicht zu versehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung mit einer lichtemittierenden Diode und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einer lichtemittierenden Diode bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass die Anordnung eine höhere Qualität aufweist und zudem einfacher herzustellen ist. Weiterhin weist die Anordnung den Vorteil auf, dass die lichtemittierende Diode im ausgeschalteten Zustand homogen weißlich erscheint.
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Dies wird dadurch erreicht, dass die Streuschicht in Form einer gedruckten Schicht ausgebildet ist und mit der Konverterschicht einen Schichtstapel bildet. Damit ist die Anordnung einfach und kostengünstig herzustellen. Zudem ist die Qualität der Streuschicht höher als bisher, da mithilfe des Schichtdruckverfahrens eine Streuschicht hergestellt werden kann, die über die Fläche gesehen eine gleichmäßigere Streuung ermöglicht. Weiterhin ist die Herstellung der Streuschicht einfacher, schneller und kostengünstiger.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einer Weiterbildung kann die Konverterschicht auch in Form einer gedruckten Schicht hergestellt werden.
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In einer Ausführungsform ist die Streuschicht in der Weise ausgebildet, dass einfallendes Licht im Wesentlichen gleichmäßig ohne Wellenlängenverschiebung reflektiert wird und insbesondere die Streuschicht bei natürlichem Sonnenlicht eine weiße Farbe aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Anordnung für einen Betrachter nicht in der Farbe der Konverterschicht erscheint. Beispielsweise kann eine gelbe Farbe der Konverterschicht durch das Vorsehen der Streuschicht abgemildert werden und weißlich erscheinen.
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In einer weiteren Ausführungsform sind der Streuanteil und die gestreute Farbe individuell einstellbar. Dies wird dadurch erreicht, dass die Streuschicht ein Matrixmaterial aufweist, wobei in dem Matrixmaterial Partikel enthalten sind, die das einfallende Licht mit einem gewünschten Streuanteil und in einer gewünschten Farbe streuen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Matrixmaterial sowohl für die Streuschicht als auch für die Konverterschicht vorzugsweise das gleiche Material verwendet. Vorzugsweise eignet sich Silikon als Matrixmaterial für die Streuschicht und/oder für die Konverterschicht.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Partikel für die Streuschicht Titandioxid aufweisen oder aus Titandioxid bestehen.
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Weiterhin kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Streuschicht und/oder die Konverterschicht eine Ausnehmung für die Zuführung eines Kontaktdrahtes zu der Diode aufweisen.
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Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform zwischen der Diode und der Konverterschicht bzw. zwischen der Konverterschicht und der Streuschicht oder auf der Streuschicht eine weitere Schicht vorgesehen sein.
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Das beschriebene Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein Schichtstapel aus der Streuschicht und der Konverterschicht auf einem Träger hergestellt wird, wobei die Streuschicht mit einem Schichtdruckverfahren hergestellt wird. Der Schichtstapel wird von dem Träger abgenommen und auf die Diode aufgebracht wird. Dadurch ist nur ein einmaliger Vorgang zum Aufbringen und zur Justierung des Schichtstapels auf der Diode erforderlich.
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Zudem wird durch die Herstellung des Schichtstapels mithilfe von Schichtdruckverfahren eine sehr hohe Haftung zwischen der Konverterschicht und der Streuschicht erreicht.
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Durch die Ausbildung des Schichtstapels bestehend aus der Streuschicht und der Konverterschicht kann der Schichtstapel vor der Montage genau vermessen und charakterisiert werden. Dadurch können Schichtstapel mit einer hohen Güte ausgewählt werden. Dadurch ist es möglich, Anordnungen mit einer Diode mit einer engeren Farbortverteilung und mit engeren Farbbereichen herzustellen. Damit wird die Ausbeute bei der Herstellung der Anordnungen mit lichtemittierenden Dioden erhöht.
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Zudem bietet das beschriebene Verfahren den Vorteil, dass die Schichtstapel individuell an verschiedene Geometrien von Dioden angepasst werden können.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform wird zuerst die erste oder die zweite Schicht auf einen Träger aufgebracht und anschließend wird die zweite bzw. die erste Schicht auf die bereits aufgebrachte Schicht aufgebracht. Somit kann ein Schichtstapel bestehend aus der Konverterschicht und aus der Streuschicht hergestellt werden, ohne dass eine weitere Schicht zur Verbindung benötigt wird. Insbesondere kann für die zwei Schichten als Matrixmaterial das gleiche Material verwendet werden. Beispielsweise kann als Matrixmaterial Silikon verwendet werden.
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Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Konverterschicht in Form einer gedruckten Schicht oder in Form eines Plättchens beispielsweise aus einer Keramik oder aus Glas ausgebildet sein. Beispielsweise kann zur Verbindung des Schichtstapels und der Diode eine Klebeschicht aus Silikon verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Schichtdruckverfahren ein Siebdruckverfahren oder ein Schablonendruckverfahren verwendet.
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Zudem kann bei der Ausführungsform, bei der zuerst die Konverterschicht auf den Träger aufgebracht wird und anschließend die Streuschicht aufgebracht wird, die Konverterschicht sowohl die Oberseite als auch die Seitenflächen der Streuschicht bedecken. Auf diese Weise wird auch eine seitliche Bedeckung der Konverterschicht mit der Streuschicht erreicht. Dadurch wird ein homogenerer optischer Eindruck der Diode erreicht.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
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1 einen ersten Verfahrensschritt,
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2 einen zweiten Verfahrensschritt,
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3 eine erste Ausführungsform einer Anordnung,
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4 einen ersten Verfahrensschritt eines zweiten Verfahrens,
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5 einen zweiten Verfahrensschritt des zweiten Verfahrens,
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6 eine zweite Ausführungsform der Anordnung, und
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7 eine dritte Ausführungsform der Anordnung.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Verfahrensschritt eines ersten Verfahrens, bei dem auf einem Träger 1, der beispielsweise in Form einer Folie ausgebildet ist, mehrere erste Schichten 2 hergestellt werden. Die ersten Schichten 2 werden mithilfe eines Schichtdruckverfahrens hergestellt. Beispielsweise können als Schichtdruckverfahren ein Siebdruckverfahren oder ein Schablonendruckverfahren verwendet werden. Die ersten Schichten 2 stellen Konverterschichten dar. Eine Konverterschicht ist dazu ausgebildet, um wenigstens bei einem Teil eines Lichtes einer Diode eine Verschiebung in der Wellenlänge zu erreichen.
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Die erste Schicht 2 kann in Form einer gedruckten Schicht ausgebildet sein und ein Matrixmaterial beispielsweise Silikon aufweisen, in das Partikel beispielsweise Farbpartikel aus Phosphor eingebracht sind, die die Wellenlängenverschiebung erreichen. Anstelle von Phosphor können auch andere Farbstoffe vorgesehen sein. Zudem kann anstelle von Silikon auch ein anderes Matrixmaterial verwendet werden. Die perspektivisch dargestellten ersten Schichten 2 können jede Art von Form aufweisen, insbesondere in Form von quadratischen Schichten ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführung kann die erste Schicht 2 in Form von Plättchen beispielsweise aus Keramik oder Glas mit entsprechenden Farbstoffen, insbesondere Phosphor ausgebildet sein.
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Auf die ersten Schichten 2 werden in einem folgenden Prozessschritt, der in 2 dargestellt ist, zweite Schichten 3 aufgebracht. Werden die ersten Schichten 2 in Form von gedruckten Schichten aufgebracht, dann die Aufbringung der zweiten Schichten 3 auf die ersten Schichten 2 vor oder nach dem Aushärten der ersten Schichten 2 erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Aufbringung der zweiten Schichten 3 auf die ersten Schichten 2 nach dem Aushärten der ersten Schichten 2.
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Die ersten Schichten 2 können mit einem Schichtdruckverfahren, vorzugsweise mit einem Siebdruckverfahren oder einem Schablonendruckverfahren hergestellt werden. Die erste Schicht 2 weist vorzugsweise ein Matrixmaterial auf, in das Partikel eingebracht sind. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon oder auch ein anderes Material darstellen. Als Partikel werden Partikel verwendet, die eine gewünschte Wellenlängenverschiebung des von der Diode emittierten Lichtes durchführen. Dazu können entsprechende Partikel in Form von Farbstoffen, insbesondere Phosphor verwendet werden.
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Werden die ersten Schichten 2 in Form von Plättchen auf den Träger aufgelegt, dann können die zweiten Schichten 3 sofort auf die ersten Schichten 2 gedruckt werden. Die zweite Schicht 3 ist als Streuschicht ausgebildet. Die Streuschicht ist ausgebildet, um einfallendes Licht, insbesondere natürliches Sonnenlicht, wenigstens teilweise zu streuen. Das einfallende Licht wird vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig ohne eine Wellenlängenverschiebung von der Streuschicht gestreut. Bei natürlichem Sonnenlicht erscheint die Streuschicht für einen Betrachter vorzugsweise in weißer Farbe.
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Die zweite Schicht 3 wird mit einem Schichtdruckverfahren, vorzugsweise mit einem Siebdruckverfahren oder einem Schablonendruckverfahren hergestellt. Die zweite Schicht 3 weist vorzugsweise ein Matrixmaterial auf, in das Partikel eingebracht sind. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon oder auch ein anderes Material darstellen. Als Partikel werden Partikel verwendet, die natürliches Sonnenlicht in einer vorgegebenen Farbe vorzugsweise in weißer Farbe streuen. Beispielsweise können die Partikel Titandioxid aufweisen oder aus Titandioxid bestehen. Abhängig von der Konzentration der Partikel in der zweiten Schicht 3 und der Schichtdicke der zweiten Schicht 3 wird der Streuanteil eingestellt.
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2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die zweite Schicht 3 nicht nur eine Oberseite 4 der ersten Schicht 2, sondern auch alle vier Seitenflächen 5 der ersten Schicht 2 bedeckt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die zweite Schicht 3 auch nur auf der Oberseite 4 der ersten Schicht 2 angeordnet sein. Die erste und die zweite Schicht 2, 3 stellen einen Schichtstapel 6 dar. Die Schichtstapel 6 können nun genau vermessen und charakterisiert werden. Mithilfe der Vermessung und Charakterisierung können beispielsweise die Schichtstapel 6 mit geringerer Farbortstreuung ausgesucht und weiter verwendet werden.
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Zur Herstellung einer Anordnung wird der Schichtstapel 6 von dem Träger 1 abgenommen und mit der ersten Schicht 3 auf eine Oberseite 7 einer lichtemittierenden Diode 8 aufgebracht, wie in 3 dargestellt ist. Die Oberseite 7 der LED 8 stellt die Seite dar, über die die LED 8 Licht abstrahlt. Zur Befestigung des Schichtstapels 6 kann zwischen der Oberseite 7 der LED 8 eine Verbindungsschicht, beispielsweise eine Klebeschicht insbesondere aus Silikon vorgesehen sein. Die LED 8 weist im Querschnitt vorzugsweise die gleiche Fläche wie die erste Schicht 3 auf.
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4 zeigt einen Verfahrensschritt eines zweiten Verfahrens, bei dem zuerst die zweite Schicht 3 mithilfe eines Schichtdruckverfahrens auf einen Träger 1 aufgebracht wird. Die zweite Schicht 3 stellt eine Streuschicht dar, die mithilfe eines Schichtdruckverfahrens hergestellt wird. Die zweite Schicht 3 des zweiten Verfahrens besteht aus dem gleichen Material wie die zweite Schicht 3 des ersten Verfahrens.
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Anschließend wird, wie in 5 dargestellt ist, auf eine Oberseite 9 der zweiten Schicht 3 eine erste Schicht 2 aufgebracht. Die erste Schicht 2 stellt eine Konverterschicht dar und besteht aus dem gleichen Material wie die Konverterschicht des ersten Verfahrens. Die erste Schicht 2 kann als gedruckte Schicht oder als Plättchen in Form einer Keramikschicht oder als Glasschicht ausgebildet sein. Auch in diesem Verfahren können die Schichtstapel 6 genau vermessen und charakterisiert werden. Mithilfe der Vermessung und Charakterisierung können beispielsweise die Schichtstapel 6 mit geringerer Farbortstreuung ausgesucht und weiter verwendet werden.
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Zur Herstellung einer zweiten Anordnung, die in 6 dargestellt ist, wird ein Schichtstapel 6 bestehend aus der ersten und der zweiten Schicht 2, 3 von dem Träger 1 entfernt, um 180° gedreht und mit der ersten Schicht 3 auf die Oberseite 7 einer LED 8 aufgelegt und auf der LED 8 befestigt. Dazu kann, wie bereits zum Ausführungsbeispiel der 3 beschrieben, eine Verbindungsschicht, beispielsweise in Form einer Silikonschicht vorgesehen sein.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die erste Schicht 2 und vorzugsweise auch die zweite Schicht 3 eine Ausnehmung 10 aufweisen, um einen elektrischen Kontakt, beispielsweise in Form eines Bonddrahtes 11 zu einer Bondfläche 12 der LED 8 zu führen. 7 zeigt schematisch eine entsprechende Ausführungsform, die auf der Anordnung der 6 basiert. Entsprechend kann auch die Anordnung der 3 eine Ausnehmung 10 in der ersten Schicht 2 und vorzugsweise zusätzlich auch in der zweiten Schicht 3 aufweisen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Träger
- 2
- erste Schicht
- 3
- zweite Schicht
- 4
- Oberseite erste Schicht
- 5
- Seitenfläche erste Schicht
- 6
- Schichtstapel
- 7
- Oberseite LED
- 8
- LED
- 9
- Oberseite zweite Schicht
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Kontaktdraht
- 12
- Bondfläche
