DE102014206019A1 - LED array - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine LED-Anordnung mit zumindest einer anregenden LED, deren Licht über einen Leuchtstoff in cyanfarbenes bzw. mintfarbenes Licht wandelbar ist. Die Anordnung hat weiterhin zumindest eine rot emittierende LED. Erfindungsgemäß sind alle LEDs der Anordnung, also die anregende(n) LED(s) und die rot emittierende(n) LED(s) auf einer gemeinsamen Leiterpatte montiert.Disclosed is an LED array with at least one exciting LED whose light is convertible via a phosphor in cyan or mint light. The arrangement further has at least one red emitting LED. According to the invention, all the LEDs of the arrangement, that is to say the exciting LED (s) and the red-emitting LED (s), are mounted on a common conductor plate.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung geht aus von LED-Anordnungen, bei denen mehrere verschiedenfarbene LEDs gruppiert sind um weißes Licht zu erzeugen.The invention is based on LED assemblies in which several different colored LEDs are grouped to produce white light.
Stand der TechnikState of the art
Gemäß dem Stand der Technik wird in der energiesparenden LED-Technologie weißes Licht durch verschiedene LEDs über additive Farbmischung erzeugt. Dabei können Leuchtstoffe verwendet werden. So ist es bekannt, eine blau strahlende LED mit einer weiteren blau strahlenden LED zu kombinieren, deren Licht über einen Leuchtstoff in gelbes Licht gewandelt wird. Weiterhin ist es bekannt, rotes, grünes und blaues Licht durch LEDs und Leuchtstoffe zu erzeugen und zu mischen. Bei beiden Beispielen wird durch additive Farbmischung weißes Licht erzeugt.According to the state of the art, in the energy-saving LED technology, white light is generated by various LEDs via additive color mixing. In this case, phosphors can be used. It is known, for example, to combine a blue-emitting LED with another blue-emitting LED whose light is converted to yellow light via a phosphor. Furthermore, it is known to generate red, green and blue light by LEDs and phosphors and mix. In both examples, white light is produced by additive color mixing.
Die Erfindung betrifft insbesondere LED-Anordnungen, bei denen zur Erzeugung von weißem Licht rotes und cyanfarbenes bzw. mintfarbenes Licht gemischt werden. Das so erzeugte weiße Licht hat ein hohe spektrale Effizienz. Dabei werden gemäß dem Stand der Technik die einzelnen LEDs baulich voneinander getrennt.More particularly, the invention relates to LED arrays in which red and cyan or mint colored light are mixed to produce white light. The white light thus generated has a high spectral efficiency. In this case, the individual LEDs are structurally separated from each other according to the prior art.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Anordnung mit verringertem vorrichtungstechnischem Aufwand und Platzbedarf zu schaffen, bei der Licht von Quellen mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, insbesondere rotes und blaugrünes Licht, gemischt werden. Als rotes Licht im Sinne dieser Anmeldung ist insbesondere elektromagnetische Strahlug in einem Wellenlängenbereich von 600 nm bis 700 nm anzusehen, während cyanfarbenes Licht im Sinne dieser Anmeldung insbesondere einen Wellenlängenbereich 450nm bis 500 nm, bevorzugt eine Wellenlänge von 480 nm umfasst. Mintfarbenes Licht ist insbesondere durch eine Mischung aus blauen und grünen Komponenten erzeugbar, wobei der Wellenlängenbereich für blaues Licht bevorzugt zwischen 420 nm und 460 nm und der für grünes Licht bevorzugt zwischen 495 nm und 550 nm angesehen wird.The object of the present invention is to provide an LED arrangement with reduced device complexity and space requirement, in which light from sources with different wavelength ranges, in particular red and blue-green light, are mixed. In the context of this application, the term "red light" is to be understood in particular as meaning electromagnetic radiation in a wavelength range from 600 nm to 700 nm, while cyan light in the context of this application in particular comprises a wavelength range from 450 nm to 500 nm, preferably a wavelength of 480 nm. Mint-colored light can be generated in particular by a mixture of blue and green components, the wavelength range for blue light preferably being between 420 nm and 460 nm and that for green light preferably being between 495 nm and 550 nm.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit einer LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, deren Licht über einen Leuchtstoff in Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich wandelbar ist, und mit einer LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, wobei der erste Wellenlängenbereich zumindest teilweise kürzere Wellenlängen umfasst als der zweite Wellenlängenbereich und der zweite Wellenlängenbereich zumindest teilweise kürzere Wellenlängen umfasst als der dritte Wellenlängenbereich, wobei die LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt und die LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, auf einer gemeinsamen Leiterpatte montiert sind.This object is achieved by an arrangement with an LED that emits light in a first wavelength range, whose light is convertible via a phosphor into light in a second wavelength range, and with an LED that emits light in a third wavelength range, wherein the first wavelength range at least partially shorter wavelengths than the second wavelength range and the second wavelength range comprises at least partially shorter wavelengths than the third wavelength range, wherein the LED that emits light in a first wavelength range and the LED that emits light in a third wavelength range, on a common conductor plate are mounted.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Es ist von Vorteil, wenn der dritte Wellenlängenbereich Wellenlängen von 600 nm bis 700 nm umfasst. Dies wird als rotes Licht wahrgenommen. LEDs, die in diesem Wellenlängenbereich abstrahlen, besitzen eine besonders gute Effizienz.It is advantageous if the third wavelength range comprises wavelengths of 600 nm to 700 nm. This is perceived as a red light. LEDs that radiate in this wavelength range have a particularly good efficiency.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der zweite Wellenlängenbereich Wellenlängen von 450nm bis 500 nm, bevorzugt 480 nm umfasst. Dies wird als cyanfarbenes Licht wahrgenommen. Es kann auch zweckmäßig sein, wenn der zweite Wellenlängenbereich dem von mintfarbenem Licht entspricht, d.h. einer Mischung von Licht zweier Wellenlängenbereiche.Furthermore, it is expedient if the second wavelength range comprises wavelengths of 450 nm to 500 nm, preferably 480 nm. This is perceived as cyan light. It may also be expedient if the second wavelength range corresponds to that of mint-colored light, i. a mixture of light from two wavelength ranges.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, ein Oberflächenemitter, so dass sie nur über ihre Oberfläche (beispielsweise rotes) Licht abstrahlt. Dabei ist eine Absorption verringert und die Effizienz der LED-Anordnung erhöht.In a particularly preferred development, the LED, which emits light in a third wavelength range, is a surface emitter, so that it emits light only over its surface (for example red). This reduces absorption and increases the efficiency of the LED array.
Dabei kann die zumindest eine LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, eine Dünnfilm-LED sein.In this case, the at least one LED, which emits light in a third wavelength range, may be a thin-film LED.
Die zumindest eine LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, kann ein Volumenenemitter sein, der über seine Oberfläche und seine Seiten anregendes Licht zum Leuchtstoff abstrahlt.The at least one LED, which emits light in a first wavelength range, may be a volume emitter which radiates stimulating light to the phosphor via its surface and its sides.
Die LED-Anordnung ist besonders energieeffizient, wenn die zumindest eine LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, blau emittierend ist. Der Wellenlängenbereich für blaues Licht im Sinne dieser Anmeldung liegt bevorzugt zwischen 420 nm und 460 nm.The LED array is particularly energy efficient when the at least one LED that emits light in a first wavelength range is blue emitting. The wavelength range for blue light in the context of this application is preferably between 420 nm and 460 nm.
Es wird bevorzugt, wenn die LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, eine Saphir-LED ist.It is preferable that the LED that emits light in a first wavelength range is a sapphire LED.
Zur effektiven Anregung des Leuchtstoffs kann dieser die LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, überdecken und umgeben. Dabei bleibt der Leuchtstoff zur Vermeidung von Absorption von der zumindest einen LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, beabstandet.For effective excitation of the phosphor, it can cover and surround the LED, which emits light in a first wavelength range. In this case, the phosphor remains to prevent absorption of the at least one LED, the light radiates in a third wavelength range, spaced.
Fertigungstechnisch einfacher ist es, wenn zur Vermeidung von Absorption der Leuchtstoff die zumindest eine LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, überdeckt und umgibt und dabei auch die zumindest eine LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, umgibt, also in seitlichem Kontakt mit der LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, steht. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Oberfläche der LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, frei von Leuchtstoff ist.It is simpler in terms of manufacturing technology if, for the purpose of avoiding absorption, the phosphor covers and surrounds at least one LED which emits light in a first wavelength range and also surrounds the at least one LED which emits light in a third wavelength range, ie in lateral contact with the LED that emits light in a third wavelength range stands. This may in particular mean that the surface of the LED, which emits light in a third wavelength range, is free of phosphor.
Als „seitlich“ bzw. „oben“ und verwandte Bezeichnungen sind im Sinne dieser Anmeldung insbesondere Richtungsangaben anzusehen, die Richtungen senkrecht bzw. parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung einer LED und/oder einer Montagefläche für die LED angeben.As "lateral" or "top" and related names are in the context of this application in particular directional information to be considered, indicating the directions perpendicular or parallel to a Hauptabstrahlrichtung an LED and / or a mounting surface for the LED.
Gemäß einer bevorzugten ersten Variante weist die Leiterplatte eine oder mehrere Erhöhungen auf, auf denen eine oder mehrere LEDs, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlen, montiert sind. Dabei ist die zumindest eine anregende LED beabstandet von der Erhöhung oder benachbart zur Erhöhung auf einen niedrigeren Niveau der Leiterplatte montiert.According to a preferred first variant, the printed circuit board has one or more elevations on which one or more LEDs emitting light in a third wavelength range are mounted. In this case, the at least one exciting LED is mounted spaced from the elevation or adjacent to the elevation to a lower level of the circuit board.
Gemäß einer bevorzugten zweiten Variante weist die Leiterplatte Vertiefungen auf, in denen eine oder mehrere LEDs, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt bzw. abstrahlen, montiert ist bzw. sind. Dabei ist die zumindest eine LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, beabstandet von der Vertiefung oder benachbart zur Vertiefung auf einen höheren Niveau der Leiterplatte montiert.According to a preferred second variant, the printed circuit board has recesses in which one or more LEDs which emit or radiate light in a first wavelength range are or are mounted. In this case, the at least one LED, which emits light in a third wavelength range, is mounted at a distance from the depression or adjacent to the depression to a higher level of the printed circuit board.
Bei beiden Varianten sind die LEDs, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlen, erhöht gegenüber den LEDs, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlen, so dass ein umgeben – z.B. umgießen – der LEDs, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlen, mit Leuchtstoff möglich ist, ohne dass die LEDs, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlen, mit Leuchtstoff überdeckt werden, und ohne dass sich ihr Licht in der erfindungsgemäßen LED-Anordnung vermischen und absorbieren kann.In both variants, the LEDs which emit light in a third wavelength range are increased in relation to the LEDs which emit light in a first wavelength range, so that a surrounding - e.g. encapsulate - the LEDs that emit light in a first wavelength range is possible with phosphor without the LEDs that emit light in a third wavelength range, are covered with phosphor, and without their light in the LED assembly according to the invention mix and can absorb.
Dabei kann die Leiterplatte ein punched leadframe mit welligem Querschnitt oder eine keramische Leiterplatte sein.In this case, the printed circuit board may be a punched leadframe with wavy cross-section or a ceramic circuit board.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ergibt sich aus der Oberfläche der zumindest einen LED, die Licht in einem dritten Wellenlängenbereich abstrahlt, und aus der Oberfläche des Leuchtstoffs etwa eine Ebene.In a preferred embodiment, the surface of the at least one LED which emits light in a third wavelength range results, and the surface of the phosphor approximately a plane.
Bei eine fertigungstechnisch einfachen Variante ist die Leiterplatte flach oder eben. Dann kann sich eine unebene Oberfläche des Leuchtstoffs ergeben, insbesondere wenn dieser über der LED, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich abstrahlt, eine Wölbung bildet.In a manufacturing technology simple variant, the circuit board is flat or even. Then, an uneven surface of the phosphor may result, especially if it forms a curvature over the LED, which emits light in a first wavelength range.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
In dem zwischen den Erhöhungen
Bereiche über und neben den blauen Saphir-LEDs
Bei den drei Ausführungsbeispielen ist die erfindungsgemäße optische Entkopplung des roten Lichts, das nur aus der Oberfläche
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1; 101; 2011; 101; 201
- Leiterplatte circuit board
- 2; 1022; 102
- Erhöhung increase
- 44
- rote Dünnfilm-LED red thin film LED
- 6; 1066; 106
- Vertiefung deepening
- 88th
- blaue Saphir-LED blue sapphire LED
- 10; 21010; 210
- Leuchtstoff fluorescent
- 1212
- Oberfläche surface
- 14; 11414; 114
- Oberfläche surface
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