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Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein Licht emittierende Vorrichtungen und Verfahren zum Betreiben mehrerer Licht emittierender Anordnungen.
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Licht emittierende Elemente, wie zum Beispiel Licht emittierende Dioden (LEDs), können Betriebsspannungen von weniger als 4 V haben. Wenn sie durch eine Netzspannung versorgt werden sollen, müssen sie möglicherweise in Reihe geschaltet werden oder durch Schaltnetzteile betrieben werden. Jedoch sind Schaltnetzteile komplex und können elektromagnetische Störungen einleiten.
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Licht emittierende Elemente, wie zum Beispiel LEDs, können sehr kurze Einschalt- und Ausschaltzeiten haben, die zum Flackern führen, wenn sie mit Wechselstrom oder pulsbreitenmoduliertem (PWM-)Strom betrieben werden. Das Flackern kann durch einen Glättungskondensator für den Strom reduziert werden. Jedoch muss der Glättungskondensator möglicherweise für die Netzspannung ausgelegt sein und es sind wegen der niedrigen Frequenz der Netzspannung Kondensatoren mit einer hohen Kapazität erforderlich. Um die Kosten gering zu halten, können elektrolytische Kondensatoren als Glättungskondensatoren verwendet werden. Elektrolytische Kondensatoren können jedoch eine eingeschränkte Nutzungsdauer haben, besonders wenn sie bei hohen Temperaturen betrieben werden, und sind möglicherweise schwer zu miniaturisieren.
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Gemäß einer Ausführungsform wird hierin eine Licht emittierende Vorrichtung beschrieben. Die Licht emittierende Vorrichtung umfasst mindestens ein Licht emittierendes Element und mindestens einen Kondensator. Der mindestens eine Kondensator ist als Spannungspuffer für das mindestens eine Licht emittierende Element eingerichtet. Der mindestens eine Kondensator ist ferner dafür ausgelegt, Wärme von dem mindestens einen Licht emittierenden Element abzuführen.
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In einer Ausgestaltung kann das mindestens eine Licht emittierende Element mehrere Licht emittierende Elemente aufweisen; wobei der mindestens eine Kondensator mehrere Kondensatoren aufweist; und wobei jeder der mehreren Kondensatoren mit einem der mehreren Licht emittierenden Elemente verbunden ist und als Spannungspuffer für das zugehörige Licht emittierende Element der mehreren Licht emittierenden Elemente eingerichtet ist. In noch einer Ausgestaltung kann jeder der mehreren Kondensatoren ferner zum Abführen von Wärme aus dem zugehörigen Licht emittierenden Element der mehreren Licht emittierenden Elemente eingerichtet sein. In noch einer Ausgestaltung kann mindestens einer der mehreren Kondensatoren mechanisch und elektrisch mit dem einen zugehörigen Licht emittierenden Element der mehreren Licht emittierenden Elemente über mindestens eines der Folgenden verbunden sein: einen leitenden Klebstoff; und Lot. In noch einer Ausgestaltung können die mehreren Licht emittierenden Elemente in einer Reihenschaltung miteinander verbunden sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Reihenschaltung der mehreren Licht emittierenden Vorrichtungen an eine gleichgerichtete Netzspannung angeschlossen sein. In noch einer Ausgestaltung kann der mindestens eine Kondensator ein Siliziumkondensator sein. In noch einer Ausgestaltung kann der mindestens eine Kondensator elektrisch mit dem mindestens einen Licht emittierenden Element über ein thermisches Durchgangsloch verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Träger für eine Licht emittierende Anordnung hierin beschrieben. Die Licht emittierende Anordnung umfasst einen Kondensator und eine Kontaktstruktur. Der Kondensator ist zum Puffern einer Spannung der Licht emittierenden Anordnung eingerichtet. Die Kontaktstruktur ist zum Herstellen von elektrischen Kontakten zur Licht emittierenden Anordnung eingerichtet. Der Kondensator ist elektrisch mit der Kontaktstruktur verbunden. Der Kondensator und die Kontaktstruktur sind derart angeordnet, dass der Kondensator zum Abführen von Wärme von der Licht emittierenden Anordnung eingerichtet ist.
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In einer Ausgestaltung kann der Kondensator in den Träger eingebettet sein und die Licht emittierende Anordnung kann auf dem Träger angeordnet sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Licht emittierende Anordnung sich mit dem Kondensator überlappen, wenn sie in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene des Trägers betrachtet wird. In noch einer Ausgestaltung kann die Kontaktstruktur zum elektrischen Anschließen des Kondensators parallel zur Licht emittierenden Anordnung eingerichtet sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Kontaktstruktur einen elektrisch leitenden Klebstoff oder Lot aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Kontaktstruktur eine Metallisierungsschicht aufweisen; und der Kondensator kann mit der Metallisierungsschicht über mindestens ein Durchgangsloch verbunden sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Kondensator ein Siliziumkondensator sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger ferner einen Substratträger aufweisen, wobei der Kondensator zwischen dem Substratträger und der Kontaktstruktur angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger ferner eine Gleichrichtungseinheit aufweisen, die zwischen dem Substratträger und der Kontaktstruktur angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger ferner eine Steuerschaltung aufweisen, die zum Steuern der Licht emittierenden Anordnung eingerichtet ist, wobei die Steuerschaltung zwischen dem Substratträger und der Kontaktstruktur angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann der Kondensator einen ersten Kondensator aufweisen und die Licht emittierende Anordnung kann eine erste Licht emittierende Anordnung aufweist, und der Träger kann ferner aufweisen: mindestens einen zweiten Kondensator, der zum Puffern einer Spannung mindestens einer zweiten Licht emittierenden Anordnung eingerichtet ist; wobei die Kontaktstruktur eine erste Kontaktstruktur aufweist und ferner mindestens eine zweite Kontaktstruktur aufweist, die zum Kontaktieren der zweiten Licht emittierenden Anordnung eingerichtet ist; wobei der mindestens eine zweite Kondensator elektrisch mit der mindestens einen zweiten Kontaktstruktur verbunden ist; und wobei der mindestens eine zweite Kondensator und die mindestens eine zweite Kontaktstruktur derart angeordnet sind, dass der mindestens eine zweite Kondensator zum Abführen von Wärme von der mindestens einen zweiten Licht emittierenden Anordnung eingerichtet ist. In noch einer Ausgestaltung kann die mindestens eine zweite Kontaktstruktur zum elektrischen Anschließen des mindestens einen zweiten Kondensators parallel zur zweiten Licht emittierenden Anordnung eingerichtet sein. In noch einer Ausgestaltung können die erste Kontaktstruktur und die mindestens eine zweite Kontaktstruktur miteinander derart verbunden sein, dass die Licht emittierende Anordnung und die mindestens eine weitere Licht emittierende Anordnung elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. In noch einer Ausgestaltung können die erste Kontaktstruktur und die mindestens eine zweite Kontaktstruktur eine selbe Metallisierungsschicht aufweisen.
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Des Weiteren wird gemäß einem weiteren Beispiel ein Verfahren zum Betreiben mehrerer Licht emittierender Elemente hierin beschrieben. Das Verfahren umfasst das Steuern von mindestens einem Licht emittierenden Element zur Ausgabe von Licht. Das Verfahren umfasst ferner die Verwendung von einem oder mehreren Kondensatoren, die mit dem mindestens einen Licht emittierenden Element verbunden sind, um die Lichtabgabe durch das mindestens eine Licht emittierende Element zu glätten. Das Verfahren umfasst ferner die Verwendung des einen oder der mehreren Kondensatoren zum Abführen von Wärme, die von dem mindestens einen Licht emittierenden Element erzeugt wird, weg von dem mindestens einen Licht emittierenden Element.
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In den Zeichnungen betreffen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen gleiche Teile in allen verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, da die Betonung stattdessen allgemein auf der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung liegt. In den Zeichnungen kann das am weitesten links stehende Digit bzw. können die am weitesten links stehenden Digits einer Referenznummer die Figur identifizieren, in der die Referenznummer zuerst erscheint. Dieselben Nummern können in allen Zeichnungen zum Bezug auf gleiche Merkmale und Komponenten verwendet werden.
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In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
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Die 1A bis 1D zeigen eine Ausführungsform, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann, bei dem die Licht emittierende Vorrichtung auf dem Kondensator angeordnet ist.
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Die 2A bis 2D zeigen eine Ausführungsform, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann, bei dem der Kondensator in einen Träger integriert ist.
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Die 3A bis 3D zeigen eine weitere Ausführungsform, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann, bei dem der Kondensator in den Träger integriert ist.
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Die 4A bis 4C zeigen eine Ausführungsform, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann, mit mehreren Licht emittierenden Elementen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, die durch Erläuterung spezielle Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
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Das Wort "beispielhaft" wird hierin mit der Bedeutung "als Beispiel, Fall oder Erläuterung dienend" verwendet. Jede Ausführungsform oder Konstruktion, die hierin als "beispielhaft" beschrieben wird, soll nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konstruktionen gedeutet werden.
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Das Wort "über", das mit Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, welches "über" einer Seite oder Fläche gebildet ist, kann hierin mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material "direkt auf", z.B. in direktem Kontakt mit der besagten Seite oder Fläche gebildet sein kann. Das Wort "über", das mit Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, welches "über" einer Seite oder Fläche gebildet ist, kann hierin mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material "indirekt auf" der besagten Seite oder Fläche mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten gebildet sein kann, die zwischen der besagten Seite oder Fläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind.
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1A zeigt eine Ausführungsform 100, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann. Das Beleuchtungssystem kann mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 102 umfassen. Im Interesse der Klarheit zeigt die Ausführungsform 100 nur zwei Licht emittierende Vorrichtungen 102. Es kann jedoch jede beliebige Zahl von Licht emittierenden Vorrichtungen 102 verwendet werden. Wieder sind im Interesse der Klarheit Bezugszeichen über die zwei Licht emittierenden Vorrichtungen 102 verteilt, welche gezeigt werden, statt alle Elemente der Licht emittierenden Vorrichtungen 102 mit denselben Bezugszeichen zu etikettieren.
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Die Licht emittierenden Vorrichtungen 102 können elektrisch in Reihe geschaltet sein. Die Reihenschaltung der mehreren Licht emittierenden Vorrichtungen 102 kann an eine gleichgerichtete Netzspannung angeschlossen sein. Die Netzspannung kann zum Beispiel durch einen Halbwellengleichrichter oder einen Vollwellengleichrichter gleichgerichtet sein. Die Zahl der Licht emittierenden Vorrichtungen 102 kann gewählt werden, indem die maximale gleichgerichtete Netzspannung, zum Beispiel 110 V oder 230 V, minus dem Spannungsabfall des Gleichrichters, durch eine Betriebsspannung der Licht emittierenden Vorrichtung, zum Beispiel 1,6 V bis 4,4 V, dividiert wird. Zum Beispiel können für eine 230 V-Netzspannung 86 LEDs, jede mit einer Betriebsspannung von 2,5 V, in Reihe über die gleichgerichtete Netzspannung geschaltet werden. Auf diese Weise ist kein Abwärtswandler oder Netzschaltteil für die Netzspannung zum Betreiben der Licht emittierenden Vorrichtungen 102 erforderlich.
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Eine Licht emittierende Vorrichtung 102 kann eine Licht emittierende Anordnung 3 und einen Kondensator 6 umfassen. Zur besseren Erläuterung werden die Licht emittierende Anordnung 3 und der Kondensator 6 getrennt in 1B bzw. 1C gezeigt.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 ein einzelnes Licht emittierendes Element sein. Das Licht emittierende Element kann eine Licht emittierende Diode (LED) sein. Das Licht emittierende Element kann jedoch jede Vorrichtung sein, die elektromagnetische Strahlung, sichtbar oder unsichtbar für das menschliche Auge, emittiert. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 mehrere Licht emittierende Elemente umfassen. Die Licht emittierenden Elemente können in Reihe geschaltet sein, wie zum Beispiel in den 4A bis 4C illustriert wird, um die Licht emittierende Anordnung 3 zu bilden. Die Licht emittierenden Elemente können jedoch auch elektrisch auf andere Weise verbunden sein, wie zum Beispiel in einer Kombination von Parallelschaltungen und Reihenschaltungen.
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Die Licht emittierende Anordnung 3 kann eine erste Anschlussklemme 20 und eine zweite Anschlussklemme 21 haben. Die erste Anschlussklemme 20 kann in der Form einer Metallisierungsschicht 24 auf einer ersten Seite 13 sein, zum Beispiel auf der Rückseite der Licht emittierenden Anordnung 3. Die zweite Anschlussklemme 21 kann in der Form eines Bondpads 19 auf einer zweiten Seite 12 der Licht emittierenden Anordnung 3 sein. Die zweite Seite 12 kann gegenüber der ersten Seite 13 liegen und kann eine Licht emittierende Seite sein, d.h. eine Seite, von der elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Die erste und zweite Anschlussklemme 20, 21 können jedoch auch auf andere Weise implementiert werden. Sie können zum Beispiel auf derselben Seite der Licht emittierenden Anordnung 3 liegen.
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Der Kondensator 6 kann als Spannungspuffer für die Licht emittierende Anordnung 3 eingerichtet sein. Mit anderen Worten, kann der Kondensator 6 ein Glättungskondensator für die Spannung sein, die zum Betreiben der Licht emittierenden Anordnung 3 verwendet wird. Der Kondensator 6 kann die Licht emittierende Anordnung 3 während der Nulldurchgänge oder zwischen Impulsen einer PWM-Stromquelle mit Strom versorgen. Auf diese Weise kann das Flackern der Licht emittierenden Anordnung 3 reduziert werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 elektrisch parallel zur Licht emittierenden Anordnung 3 geschaltet sein. Der Kondensator 6 muss daher nur der Spannung widerstehen, die zum Betreiben der Licht emittierenden Anordnung 3 benötigt wird, die zwischen 1,6 V und 4,4 V liegen kann. Folglich braucht der Kondensator nicht der Spannung der Netzspannung zu widerstehen.
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Der Kondensator 6 kann eine erste Anschlussklemme 22 und eine zweite Anschlussklemme 23 haben. Die erste Anschlussklemme 22 kann in der Form einer Metallisierungsschicht 25 auf einer ersten Seite 15 des Kondensators 6 sein. Die zweite Anschlussklemme 23 kann in der Form einer Metallisierungsschicht 26 auf einer zweiten Seite 14 des Kondensators 6 sein. Die zweite Seite 14 kann der ersten Seite 15 gegenüberliegen. Die erste und zweite Anschlussklemme 22, 23 können jedoch auch auf andere Weise implementiert werden. Zum Beispiel können sie auf derselben Seite sein, siehe zum Beispiel 2C.
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Der Kondensator 6 kann so eingerichtet sein, dass er Wärme von der Licht emittierenden Anordnung 3 abführt. Er kann ähnlich einer Wärmesenke arbeiten, welche eine bekannte metallische Struktur ist, die speziell zum Abführen von Wärme von einer oder mehreren elektronischen Komponenten eingerichtet ist, für die Licht emittierende Anordnung 3, zum Beispiel durch Anordnen des Kondensators 6 in der Nähe der Licht emittierenden Anordnung 3. Das Wort "Nähe" kann anzeigen, dass der Kondensator 6 so nahe wie möglich an der Licht emittierenden Anordnung 3 platziert werden sollte, um die Wärmeübertragung von der Licht emittierenden Anordnung 3 auf den Kondensator 6 zu maximieren.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 direkt unterhalb der Licht emittierenden Anordnung 3 angeordnet sein. Mit anderen Worten können sich die Licht emittierende Anordnung 3 und der Kondensator 6 überlappen, wenn man auf die Ausführungsform 100 in einer Z-Richtung blickt. Die Z-Richtung kann senkrecht zu einer der Verbindungsstrukturen 11 in der ersten Metallisierung 1, dem Substrat 9 und dem Substratträger 8 sein, die detaillierter unten beschrieben werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 die Licht emittierende Anordnung 3 vollständig überlappen. Somit kann Wärme, die von der Licht emittierenden Anordnung 3 emittiert wird, zum Beispiel in der negativen Z-Richtung, vom Kondensator 6 abgeleitet werden. Der Kondensator 6 kann eine höhere Wärmeleitfähigkeit haben als das Substrat 9 und kann daher Wärme von der Licht emittierenden Anordnung 3 effizienter ableiten als ein Substrat 9, ohne dass ein Kondensator 6 in der Nähe der Licht emittierenden Anordnung 3 angeordnet ist. Durch die Wirkung als Wärmesenke reduziert der Kondensator 6 nicht nur das Flackern der Licht emittierenden Anordnung 3, sondern entfernt auch Wärme, die von der Licht emittierenden Anordnung 3 erzeugt wird. Die Licht emittierende Anordnung 3 kann daher mit größerer Leistung betrieben werden, um mehr Licht zu liefern. Oder, wenn die Leistung, mit der die Licht emittierende Anordnung 3 betrieben wird, die gleiche bleibt, kann die Nutzungsdauer der Licht emittierenden Anordnung 3 erhöht werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 mechanisch am Kondensator 6 über einen Klebstoff 2 befestigt werden, zum Beispiel einen Die-Attach-Kleber. Der Klebstoff 2 kann ein wärmeleitender Klebstoff sein, so dass Wärme effizienter von der Licht emittierenden Anordnung 3 zum Kondensator 6 übertragen werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 am Kondensator 6 mittels Lot mechanisch fixiert werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Klebstoff 2 elektrisch leitfähig sein und kann die erste Anschlussklemme 20 auf der ersten Seite 13 der Licht emittierenden Anordnung 3 elektrisch mit der zweiten Anschlussklemme 23 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6 verbinden. Auf diese Weise ist keine zusätzliche elektrische Verbindung erforderlich. Die erste Anschlussklemme 20 der Licht emittierenden Anordnung 3 und die zweite Anschlussklemme 23 des Kondensators 6 können jedoch auch mechanisch und elektrisch auf andere Weise verbunden werden, zum Beispiel über ein Lot.
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Die Metallisierung 26 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6 kann so gebildet werden, dass sie ein Bondpad 16 für einen Bonddraht 10 hat. Das Bondpad 16 kann Teil der Metallisierung 26 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6 sein. Der Bonddraht 10 kann zum Verbinden der Licht emittierenden Vorrichtung 102 mit einer weiteren Licht emittierenden Vorrichtung 102 verwendet werden. Zum Beispiel kann die Licht emittierende Vorrichtung 102 auf der rechten Seite der Ausführungsform 100 mit einem Bonddraht 10 an der Licht emittierenden Vorrichtung 102 verbunden werden, die auf der linken Seite angeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen können andere Verbindungstechniken als Bonddraht verwendet werden. Zum Beispiel können die Licht emittierenden Vorrichtungen 102 durch strukturiertes Plattieren verbunden werden.
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Der Kondensator 6 kann auf einer Metallisierungsschicht 1 angeordnet sein. Die Metallisierungsschicht 1 kann auf einem Substrat 9 angeordnet sein und kann gemustert sein, um für elektrische Verbindungsstrukturen 11 für die Licht emittierenden Anordnungen 3 und die Kondensatoren 6 zu sorgen. Eine zugehörige Verbindungsstruktur 11 kann für jede Licht emittierende Vorrichtung 102 vorgesehen sein. Die Verbindungsstruktur 11 kann zum elektrischen Verbinden der zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 3 und des Kondensators 6 eingerichtet sein. Sie kann ferner zum elektrischen Verbinden von Licht emittierenden Anordnungen 3 miteinander eingerichtet sein, zum Beispiel um sie elektrisch in Reihe miteinander zu verbinden, zum Beispiel unter Verwendung von Bonddrähten 10.
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Das Substrat 9 kann elektrisch isolierend sein und kann zum Beispiel eine formbare oder eine fließfähige Substanz sein, wie zum Beispiel eine Formkomponente, oder kann ein Leiterplatten(PCB)-Substrat sein. Eine Seite des Substrats 9, die der Seite gegenüberliegt, auf der die Metallisierungsschicht 1 angeordnet ist, kann eine Metallisierungsschicht 8 haben, die darauf angeordnet ist. Die Schicht 8 kann jedoch auch ein Substratträger sein, auf dem das Substrat 9 angeordnet ist. Die Metallisierungsschicht 1, die zweite Metallisierungsschicht (oder der Substratträger) 8 und das Substrat 9, angeordnet zwischen diesen, können einen Träger 106 für Licht emittierende Vorrichtungen 102 bilden.
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Der Kondensator 6 kann mechanisch an der Verbindungsstruktur 11 mittels eines Klebstoffs 7 befestigt werden, zum Beispiel einen Die-Attach-Klebstoff. Der Klebstoff 7 kann elektrisch leitfähig sein und kann elektrisch die erste Anschlussklemme 22 auf der ersten Seite 15 des Kondensators 6 mit der Verbindungsstruktur 11 verbinden. Der Klebstoff 7 kann wärmeleitfähig sein und kann Wärme vom Kondensator 6 zur Verbindungsstruktur 11 leiten. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 mechanisch an der Verbindungsstruktur 11 mittels Lot befestigt werden.
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Die Verbindungsstruktur 11 kann ein erstes Bondpad 17 umfassen, das elektrisch an die Verbindungsstruktur 11 angeschlossen werden kann. Das erste Bondpad 17 kann elektrisch mit dem Bondpad 19 auf der zweiten Seite 12 der Licht emittierenden Anordnung 3 verbunden sein kann, zum Beispiel mittels eines Bonddrahtes 4. Die Verbindungsstruktur 11 kann ein zweites Bondpad 18 umfassen, das elektrisch an die Verbindungsstruktur 11 angeschlossen werden kann. Das zweite Bondpad 18 kann elektrisch mit dem Bondpad 16 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 3 einer weiteren Licht emittierenden Vorrichtung 102 verbunden sein, zum Beispiel mittels eines Bonddrahtes 10. In verschiedenen Ausführungsformen können andere Verbindungstechniken als Bonddraht verwendet werden. Zum Beispiel können die Licht emittierenden Vorrichtungen 102 durch strukturiertes Plattieren verbunden werden.
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Die Parallelverbindung der Licht emittierenden Anordnung 3 und des Kondensators 6 können eine Licht emittierende Vorrichtung 102 bilden. Mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 102 können miteinander elektrisch in Reihe verbunden werden, zum Beispiel mittels Bonddrähten 10.
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1D zeigt eine äquivalente Schaltung 104 der Ausführungsform 100. Die äquivalente Schaltung 104 zeigt, dass die Licht emittierende Anordnung 3, die durch das Symbol einer Diode dargestellt wird, elektrisch parallel zum Kondensator 6 geschaltet ist.
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Die erste Anschlussklemme 20 der Licht emittierenden Anordnung 3 kann mit der zweiten Anschlussklemme 23 des Kondensators 6 verbunden werden, zum Beispiel durch elektrisches Verbinden der Metallisierungsschicht 24 auf der ersten Seite der Licht emittierenden Anordnung 3 mit der Metallisierungsschicht 26 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6, zum Beispiel mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs 2 oder mittels einer Lotverbindung. Die zweite Anschlussklemme 21 der Licht emittierenden Anordnung 3 kann an die erste Anschlussklemme 22 des Kondensators 6 angeschlossen werden, zum Beispiel mittels Bonddraht 4, der an das erste Bondpad 17 der Verbindungsstruktur 11 und den elektrisch leitfähigen Klebstoff 7 angeschlossen ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 ein Siliziumkondensator oder ein Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Kondensator sein. Es kann jedoch jede andere Art von Kondensator verwendet werden. Zum Beispiel kann der Kondensator 6 ein Kondensator mit einer Metall-Oxid-Metall-Struktur sein. Siliziumkondensatoren können als Gräben in einem Halbleitersubstrat gebildet werden. Die Gräben können unter Verwendung des reaktiven Ionenätzens (RIE) gebildet werden. Eine Schicht von leitendem n+-dotiertem Silizium, wie zum Beispiel Polysilizium, kann auf der Oberfläche der Gräben gebildet werden, um eine erste Elektrode des Kondensators zu bilden. Ein dünnes Dielektrikum, zum Beispiel eine isolierende Oxid-Nitrit-Oxid(ONO)-Schicht, kann auf der ersten Elektrode gebildet werden, um das Dielektrikum des Kondensators zu bilden. Eine weitere leitende Schicht aus n+-dotiertem Silizium, wie zum Beispiel Polysilizium, kann auf dem Dielektrikum gebildet werden, um eine zweite Elektrode des Kondensators zu bilden. Statt des Polysiliziums können die erste und zweite Elektrode aus Metall hergestellt werden. Die Gräben können in Feldern angeordnet und parallel geschaltet werden, um die Kapazität des Kondensators zu erhöhen.
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Der Siliziumkondensator kann ein niedriges Profil haben, zum Beispiel kann er eine Dicke zwischen 70 µm und 120 µm haben. Er kann daher leicht eingebettet werden, zum Beispiel in einen Träger.
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Siliziumkondensatoren können hoher Temperatur widerstehen, zum Beispiel bis zu 150 °C, bei sehr guter Stabilität der Kapazität und bei langsamem Altern. Sie können daher als Wärmesenke verwendet werden, zum Beispiel für Licht emittierende Vorrichtungen, wie zum Beispiel LEDs. Siliziumkondensatoren können eine hohe Kapazitätsdichte haben, d.h. ein großes Verhältnis von Kapazität zu Volumen oder Fläche, zum Beispiel 100 nF/mm2 und mehr. Bei zunehmendem Erscheinen von Dielektrika mit hohem k-Wert werden sogar noch höhere Kapazitätsdichten erhältlich. Sie können daher zur Miniaturisierung eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Cluster von 86 LEDs, die auf einem Spotlight mit einem Durchmesser von 12 mm angeordnet sind, mit einer Gesamtkapazität von bis zu 10 µF vorgesehen werden.
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Siliziumkondensatoren, zum Beispiel mit hoher Kapazitätsdichte, können elektrische Durchschlagsspannungen zwischen etwa 10 V bis 50 V haben, zum Beispiel 20 V. Eine elektrische Durchschlagsspannung, die höher ist, ist jedoch möglicherweise nicht notwendig, wenn der Kondensator parallel zu einer der Licht emittierenden Anordnungen geschaltet ist, die in Reihe geschaltet sind, da die Spannung über dem Kondensator kleiner als die Netzspannung dividiert durch die Zahl der Licht emittierenden Anordnungen sein kann.
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Der Kondensator 6 kann ein einzelner Kondensator, eine Reihenschaltung von Kondensatoren, eine Parallelschaltung von Kondensatoren oder eine Kombination von mindestens einer Reihenschaltung von Kondensatoren und mindestens einer Parallelschaltung von Kondensatoren sein.
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2A zeigt eine Ausführungsform 200, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann. Zur besseren Erläuterung werden die Licht emittierende Anordnung 3 und der Kondensator 6 wieder getrennt in 2B bzw. 2C gezeigt.
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Die Ausführungsform 200 kann der Ausführungsform 100 ähnlich sein, die in Verbindung mit den 1A bis 1D beschrieben wurde, so dass die Merkmale, die dort beschrieben wurden, auch hier gelten. Es kann jedoch Unterschiede geben.
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Im Gegensatz zu Ausführungsform 100 kann die Licht emittierende Anordnung 3 auf der Verbindungsstruktur 11 in der Metallisierungsschicht 1 statt auf dem Kondensator 6 angeordnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 mechanisch an der Verbindungsstruktur 11 mit einem Klebstoff 2 befestigt werden, zum Beispiel mit einem Die-Attach-Kleber. Der Klebstoff 2 kann elektrisch leitfähig sein und kann die erste Anschlussklemme 20 auf der ersten Seite 13 der Licht emittierenden Anordnung 3 elektrisch mit der Verbindungsstruktur 11 verbinden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 mechanisch an der Verbindungsstruktur 11 mittels Lot befestigt werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 wieder ein Siliziumkondensator sein. Er kann wieder als Wärmesenke für die Licht emittierende Anordnung 3 eingerichtet sein, zum Beispiel durch Anordnen des Kondensators 6 in der Nähe der Licht emittierenden Anordnung 3. Das Wort "Nähe" kann anzeigen, dass der Kondensator 6 mit Bezug auf die Licht emittierende Anordnung 3 platziert werden sollte, so dass die Wärmeübertragung von der Licht emittierenden Anordnung 3 zum Kondensator 6 maximal wird. Zum Beispiel kann der Kondensator 6 im Substrat 9 unterhalb der Licht emittierenden Anordnung 3 platziert werden, d.h. die Licht emittierende Anordnung 3 und der Kondensator 6 können sich überlappen, wenn sie in der Z-Richtung betrachtet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 die Licht emittierende Anordnung 3 vollständig überlappen. Um die Wärmeübertragung von der Licht emittierenden Anordnung 3 weiter zu verbessern, kann der Kondensator 6 so nahe wie möglich in Z-Richtung an der ersten Metallisierung 1 platziert werden. Auf diese Weise kann die Menge an Substrat 9, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit haben kann, zwischen der ersten Licht emittierenden Anordnung und dem Kondensator 6 reduziert oder sogar beseitigt werden.
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Im Gegensatz zu den 1A bis 1D können die erste Metallisierung 1 und ein Teil des Substrats 9 zwischen der Licht emittierenden Anordnung 3 und dem Kondensator 6 angeordnet sein, was zu einem höheren Wärmewiderstand führen kann. Die Wärmeleitung kann jedoch im Vergleich mit einem Substrat 9 ohne den Kondensator 6 noch weiter verbessert werden, da der Kondensator 6 eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Substrat 9 haben kann, und daher mehr Wärme von der Licht emittierenden Anordnung 3 weg leiten kann, als ein Substrat 9 allein. In verschiedenen Ausführungsformen können die Licht emittierende Anordnung 3 und der Kondensator 6 elektrisch durch das erste Durchgangsloch 27 verbunden sein. Das erste Durchgangsloch 27 kann den thermischen Widerstand zwischen der Licht emittierenden Anordnung 3 und dem Kondensator 6 reduzieren. Das erste Durchgangsloch 27 kann eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben. Es kann zum Beispiel ein thermisches Durchgangsloch sein und kann zwischen der Licht emittierenden Anordnung 3 und dem Kondensator 6 platziert sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Klebstoff 2, der zur mechanischen Fixierung der Licht emittierenden Anordnung 3 an der Verbindungsstruktur 11 verwendet wird, ein wärmeleitfähiger Klebstoff sein, so dass Wärme effizienter von der Licht emittierenden Anordnung 3 zum Kondensator 6 übertragen werden kann.
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Der Kondensator 6 kann wieder eine erste Anschlussklemme 22 und eine zweite Anschlussklemme 23 haben. Die erste Anschlussklemme 22 und zweite Anschlussklemme 23 können jedoch auf derselben Seite des Kondensators 6 sein, zum Beispiel auf der zweiten Seite 14. Die erste Anschlussklemme 22 und zweite Anschlussklemme 23 können in der Metallisierungsschicht 26 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6 gebildet oder strukturiert sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Kondensator 6 im Substrat 9 befinden, statt auf der Metallisierungsschicht 1 angeordnet zu sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 mechanisch am Trägersubstrat 8 befestigt sein, zum Beispiel mittels eines Klebstoffs 7, zum Beispiel einem Die-Attach-Kleber. Der Klebstoff 7 kann ein wärmeleitfähiger Kleber sein, so dass Wärme effizienter vom Kondensator 6 zum Trägersubstrat 8 übertragen werden kann. Der Klebstoff 7 braucht nicht elektrisch leitfähig zu sein.
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Eine zugehörige Licht emittierende Vorrichtung 102 kann eine zugehörige Verbindungsstruktur 11 haben. Die jeweilige Verbindungsstruktur 11 kann elektrisch mit einem ersten Durchgangsloch 27 und einem zweiten Durchgangsloch 5 verbunden sein. Das erste Durchgangsloch 27 kann die erste Anschlussklemme 20 auf der ersten Seite 13 der Licht emittierenden Anordnung 3 über die zugehörige Verbindungsstruktur 11 mit der zweiten Anschlussklemme 23 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6 der zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 102 verbinden. Das zweite Durchgangsloch 5 kann die erste Anschlussklemme 22 auf einer zweiten Seite 14 eines Kondensators 6 einer weiteren, zum Beispiel benachbarten, Licht emittierenden Vorrichtung 102 elektrisch anschließen. Die Verbindungsstruktur 11 kann ein Bondpad 28 umfassen. Das Bondpad 28 kann elektrisch mit der Verbindungsstruktur 11 verbunden sein. Das Bondpad 28 kann an das Bondpad 19 auf einer zweiten Seite 12 einer Licht emittierenden Anordnung 3 einer weiteren, zum Beispiel benachbarten, Licht emittierenden Vorrichtung 102 elektrisch angeschlossen sein, zum Beispiel mittels eines Bonddrahtes 4. Die Verbindungsstruktur 11 kann zum elektrischen Anschließen der Licht emittierenden Vorrichtung 102 an eine weitere Licht emittierende Vorrichtung 102 in Reihe verwendet werden.
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2D zeigt eine äquivalente Schaltung 204 der Ausführungsform 200. Die äquivalente Schaltung 204 kann eine Licht emittierende Anordnung 3 haben, die durch das Symbol einer Diode dargestellt wird, welche elektrisch parallel zu einem Kondensator 6 geschaltet ist. Die erste Anschlussklemme 20 der Licht emittierenden Anordnung 3 kann mit der zweiten Anschlussklemme 23 des Kondensators 6 elektrisch verbunden sein, zum Beispiel mittels des elektrisch leitfähigen Klebstoffs 2, mit der Verbindungsstruktur 11, auf der die Licht emittierende Anordnung 3 angeordnet ist, und mit dem ersten Durchgangsloch 27.
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Die zweite Anschlussklemme 21 der Licht emittierenden Anordnung 3 kann mit der ersten Anschlussklemme 22 des Kondensators 6 verbunden sein, zum Beispiel mittels Bonddraht 4, mit dem Bondpad 28 auf der Verbindungsstruktur 11, auf der eine Licht emittierende Anordnung 3 angeordnet ist, und mit dem zweiten Durchgangsloch 5. Eine benachbarte Licht emittierende Anordnung 3 kann eine Licht emittierende Anordnung 3 sein, die direkt neben, d.h. ohne intermittierende Licht emittierende Anordnungen 3, einer weiteren Licht emittierenden Anordnung 3 angeordnet ist. Es kann die Licht emittierende Anordnung 3 sein, die elektrisch in Reihe am nächsten zur Licht emittierenden Anordnung 3 geschaltet ist. Daher kann die Verbindungsstruktur 11 einer Licht emittierenden Anordnung 3 zum Verbinden oder Anschließen des Kondensators 6 einer weiteren Licht emittierenden Anordnung 3 verwendet werden.
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Die Parallelverbindung der Licht emittierenden Anordnung 3 und des Kondensators 6 können eine Licht emittierende Anordnung 102 bilden. Mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 102 können miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sein, zum Beispiel über eine jeweilige Verbindungsstruktur 11, die elektrisch mit einer weiteren jeweiligen Verbindungsstruktur 11 verbunden ist. Die weitere zugehörige Verbindungsstruktur 11 kann elektrisch in Verbindung mit der ersten Anschlussklemme 22 von Kondensator 6 stehen, zum Beispiel über das zweite Durchgangsloch 5, und kann elektrisch eine zweite Anschlussklemme 20 der Licht emittierenden Anordnung 3, zum Beispiel über Bonddraht 4, mit der ersten Anschlussklemme 20 ihrer Licht emittierenden Anordnung 3 verbinden, zum Beispiel über einen leitfähigen Klebstoff 2, und mit einer zweiten Anschlussklemme 23 ihres Kondensators 6, zum Beispiel über ein erstes Durchgangsloch 27.
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Die Ausführungsform 200 kann auch in Bezug auf einen Träger 202 beschrieben werden. Der Träger 202 kann derart eingerichtet sein, dass ein Licht emittierendes System durch Fixieren und elektrisches Anschließen der Licht emittierenden Anordnungen 3 an den Träger 202 erhalten werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen können eine oder mehrere Licht emittierende Anordnungen 3 auf dem Träger 202 angeordnet oder befestigt werden, zum Beispiel durch Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs 2 oder durch Löten. Für jede Licht emittierende Anordnung 3 kann der Träger 202 einen zugehörigen Kondensator 6 und eine zugehörige Verbindungsstruktur 11 umfassen. Die zugehörigen Kondensatoren 6 können zum Puffern einer Spannung der zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 3 eingerichtet sein. Die zugehörige Kontaktstruktur 11 kann zum elektrischen Verbinden der zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 3 eingerichtet sein, zum Beispiel durch Bereitstellen von Pads für elektrisch leitenden Klebstoff, für Drahtbonding oder zum Löten. Der zugehörige Kondensator 6 kann elektrisch mit der zugehörigen Kontaktstruktur 11 verbunden sein. Der zugehörige Kondensator 6 und die zugehörige Kontaktstruktur 11 können derart angeordnet sein, dass der Kondensator 6 eine Wärmesenke für die zugehörigen Licht emittierenden Anordnungen 3 bildet. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zugehörige Kontaktstruktur 11 zum elektrischen Verbinden des zugehörigen Kondensators 6 parallel zur zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 3 eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zugehörige Kontaktstruktur 11 in der Metallisierungsschicht 1 gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann der zugehörige Kondensator 6 mit der zugehörigen Kontaktstruktur 11 durch ein erstes Durchgangsloch 27 verbunden werden und kann mit einer weiteren Kontaktstruktur 11 durch ein zweites Durchgangsloch 5 verbunden werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die Durchgangslöcher 5, 27 thermische Durchgangslöcher sein, d.h. Durchgangslöcher, die so ausgelegt sind, dass sie einen geringen thermischen Widerstand haben. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 elektrisch mit der Licht emittierenden Anordnung 3 durch die Kontaktstruktur 11 verbunden werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger einen Substratträger 8 umfassen. Der Kondensator 6 kann auf dem Substratträger 8 angeordnet oder fixiert sein, zum Beispiel durch einen Klebstoff 7. Der Kondensator 6 kann auf den Substratträger 8 auflaminiert sein, zum Beispiel durch Platzieren einer Folie über den Kondensator 6 und den Substratträger 8 und durch Ausüben von Druck oder Temperatur oder beidem auf die Folie. Die Folie kann das Substrat 9 bilden. Es sind jedoch andere Verfahren zum Einbetten des Kondensators 6 in ein Substrat 9 zwischen der Metallisierungsschicht 1 (oder der Verbindungsstruktur 11) und dem Substratträger 8 möglich.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 202 ferner eine Gleichrichtungseinheit umfassen, die in den Träger 202 eingebettet ist, zum Beispiel zwischen dem Substratträger 8 und der Kontaktstruktur 11. Die Gleichrichtungseinheit kann eine Netzspannung, zum Beispiel 110 V oder 230 V, gleichrichten. Die Gleichrichtungseinheit erfordert keinen Glättungskondensator, da die Licht emittierenden Anordnungen 3 elektrisch parallel zum zugehörigen Kondensator 6 geschaltet sein können, die als Glättungskondensatoren wirken.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 202 ferner eine Steuerschaltung umfassen, die in den Träger 202 eingebettet ist, zum Beispiel zwischen dem Substratträger 8 und der Kontaktstruktur 11. Die Steuerschaltung kann zum Steuern der Licht emittierenden Anordnungen 3 eingerichtet sein, zum Beispiel zum Steuern der Intensität oder der Farbe des emittierten Lichts.
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In verschiedenen Ausführungsformen sind die Kontaktstrukturen 11 so miteinander verbunden, dass die Licht emittierenden Anordnungen 3 elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Kontaktstrukturen 11 in derselben Metallisierungsschicht 1 strukturiert.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Licht emittierende Anordnung 3 eines der Folgenden umfassen: ein Licht emittierendes Element und mehrere Licht emittierende Elemente, die elektrisch in Reihe geschaltet sind.
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Der Träger 202 kann von einem Hersteller von Licht emittierenden Anordnungen 3 dazu verwendet werden, Beleuchtungssysteme herzustellen. Die erste Anschlussklemme 20 der Licht emittierenden Anordnungen 3 können mit der zugehörigen Verbindungsstruktur 11 verbunden sein, zum Beispiel unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs oder einer Art des Lötens, zum Beispiel die Art, die verwendet wird, wenn Oberflächenmontagetechnik (SMD) montiert wird, und die zweite Anschlussklemme 21 der Licht emittierenden Anordnungen 3 kann mit dem Bondpad 28 auf der benachbarten Verbindungsstruktur 11 verbunden werden, zum Beispiel durch Drahtbonding. Es werden keine Extraverbindungen benötigt, wenn der Gleichrichter und die Steuereinheit im Träger 202 enthalten sind. Die Reihenschaltung von Lichtvorrichtungen 102 kann direkt an Netzspannung angeschlossen werden. Da die Kondensatoren 6 für Pufferspannungen sorgen, kann das Flackern reduziert werden, selbst bei den niedrigen Frequenzen der Netzspannung. Wegen der Verwendung der Kondensatoren 6 als Wärmesenken ist ferner eine zusätzliche Wärmesenke möglicherweise nicht notwendig, was die Installation des Lichtsystems vereinfachen kann.
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3A zeigt eine Ausführungsform 300, die Teil eines Beleuchtungssystems sein kann. Zur besseren Erläuterung werden die Licht emittierende Anordnung 3 und der Kondensator 6 wieder getrennt in 3B bzw. 3C gezeigt.
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Die Ausführungsform 300 kann der Ausführungsform 200 ähnlich sein, die in Verbindung mit den 2A bis 2D beschrieben wurde, so dass die Merkmale, die dort beschrieben wurden, auch hier gelten. Es kann jedoch Unterschiede geben.
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Der Kondensator 6 kann zum Beispiel ein Siliziumkondensator sein. Im Gegensatz zu Ausführungsform 200 können die Kondensatoren 6 erste Anschlussklemmen 22 und zweite Anschlussklemmen 23 auf entgegengesetzten Seiten 14, 15 des Kondensators 6 haben, wie in den 1A bis 1D.
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Die Verbindungsstruktur 11 und das erste Durchgangsloch 27 können wieder die erste Anschlussklemme 20 auf der ersten Seite 13 der Licht emittierenden Anordnung 3 elektrisch mit der zweiten Anschlussklemme 23 auf der zweiten Seite 14 des Kondensators 6 verbinden. Das zweite Durchgangsloch 5 kann wieder mit einer weiteren Verbindungsstruktur 11 und über das Bondpad 28 und den Bonddraht 4 elektrisch mit der zweiten Seite 12 der Licht emittierenden Anordnung 3 verbunden sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 wieder mechanisch am Trägersubstrat 8 befestigt sein, zum Beispiel mittels eines Klebstoffs 7, zum Beispiel einem Die-Attach-Kleber. Der Klebstoff 7 kann ein wärmeleitfähiger Kleber sein, so dass Wärme effizienter vom Kondensator 6 zum Trägersubstrat 8 übertragen werden kann. Zum elektrischen Anschließen der ersten Anschlussklemme 22 auf der ersten Seite 15 des Kondensators 6 kann der Klebstoff 7 jedoch elektrisch leitfähig sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 6 mechanisch am Trägersubstrat 8 mittels Lot befestigt werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann das Trägersubstrat 8 aus zugehörigen Trägersubstraten 8 hergestellt werden, die elektrisch voneinander isoliert sind. Ein zugehöriges Trägersubstrat 8 kann für jede Licht emittierende Vorrichtung 102 vorgesehen sein. Das Trägersubstrat 8 kann ein Isolator sein. Es kann eine Metallisierung auf der Seite haben, auf der der Kondensator 6 angeordnet ist. Die Metallisierung kann elektrisch mit der ersten Anschlussklemme 22 des Kondensators 6 über den Klebstoff 7 verbunden sein. Die Metallisierung kann sich entlang des Trägersubstrats 8 bis zum zweiten Durchgangsloch 5 erstrecken und kann elektrisch mit dem zweiten Durchgangsloch 5 verbunden sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das zugehörige Trägersubstrat 8 elektrisch leitfähig sein, so dass keine Metallisierung erforderlich ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann ein gemeinsames Trägersubstrat 8 für mehr als eine oder alle Licht emittierenden Vorrichtungen 102 verwendet werden. Eine Metallisierung kann auf dem gemeinsamen Trägersubstrat 8 angeordnet sein. Die Metallisierung kann zum Bereitstellen zugehöriger Metallisierungen für die Licht emittierenden Vorrichtungen 102 strukturiert sein, wobei die zugehörigen Metallisierungen voneinander isoliert sind. Wieder kann ein zugehöriger Kondensator 6 als Wärmesenke für eine zugehörige Licht emittierende Anordnung 3 eingerichtet sein, zum Beispiel durch Platzieren des zugehörigen Kondensators 6 in der Nähe, zum Beispiel direkt unterhalb, der zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 3.
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Die Ausführungsform 300 kann auch in Bezug auf einen Träger 302 beschrieben werden. Der Träger 302 kann derart eingerichtet werden, dass ein Licht emittierendes System durch elektrisches Verbinden der Licht emittierenden Anordnungen 3 mit dem Träger 302 erhalten werden kann, zum Beispiel mittels eines leitfähigen Klebstoffs 2 oder einer Oberflächenmontagetechnik (SMT). Der Träger 302 kann dem Träger 202 ähnlich sein, der in Verbindung mit den 2A bis 2D beschrieben wurde, so dass die Merkmale, die dort beschrieben wurden, auch hier gelten können. Es kann jedoch Unterschiede geben.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 302 wieder eine oder mehrere Licht emittierende Anordnungen 3 tragen und kann zugehörige Kondensatoren 6 und die zugehörige Kontaktstruktur 11 umfassen. Die zugehörige Kontaktstruktur 11 kann wieder zum elektrischen Verbinden des zugehörigen Kondensators 6 parallel zur Licht emittierenden Anordnung 3 eingerichtet sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann jedoch der Träger 302 einen zugehörigen Substratträger 8 für jede Licht emittierende Anordnung 3 statt eines Substratträgers 8 für alle Licht emittierenden Anordnungen 3 umfassen, wie für die Ausführungsform 200 in Verbindung mit den 2A bis 2D beschrieben. Der zugehörige Substratträger 8 kann leitfähig sein oder eine leitende Metallisierung auf der Seite haben, die dem zugehörigen Kondensator 6 zugewandt ist. Der zugehörige Kondensator 6 kann auf dem entsprechenden Substratträger 8 angeordnet oder fixiert sein, zum Beispiel mittels eines leitfähigen Klebstoffs 7 oder durch Löten.
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Wieder können die Kondensatoren 6 im Träger 302 angeordnet sein, und die Kontaktstruktur 11 kann auf dem Träger 302 derart angeordnet sein, dass die Kondensatoren 6 Wärmesenken für die jeweilige Licht emittierende Anordnung 3 bilden.
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3D zeigt eine äquivalente Schaltung 304 der Ausführungsform 300. Die äquivalente Schaltung 304 kann Licht emittierende Anordnungen 3 haben, die durch das Diodensymbol repräsentiert werden, elektrisch parallel zu den zugehörigen Kondensatoren 6 geschaltet. Die Beschreibung kann dieselbe sein wie für die äquivalente Schaltung 204, außer dass das zweite Durchgangsloch 5 die erste Anschlussklemme 22 des Kondensators 6 nicht direkt kontaktiert. Stattdessen ist die erste Anschlussklemme 22 über den Substratträger 8 und den elektrisch leitenden Klebstoff 7 angeschlossen.
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Wieder können die Parallelverbindung der Licht emittierenden Anordnung 3 und des Kondensators 6 eine Licht emittierende Vorrichtung 102 bilden, und mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 102 können miteinander elektrisch in Reihe verbunden sein.
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4A zeigt eine Draufsicht, und 4B zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform 400, die Teil einer Licht emittierenden Vorrichtung 102 eines Beleuchtungssystems sein kann. Die Ausführungsform 400 zeigt eine Licht emittierende Anordnung 3, die mehr als ein Licht emittierendes Element 3 umfasst. Obwohl vier Licht emittierende Elemente 3 gezeigt werden, kann jede Zahl von Licht emittierenden Elementen verwendet werden. Zum Beispiel können zwei bis zehn Licht emittierende Elemente 3 in Reihe miteinander verbunden sein. Einige oder alle Licht emittierenden Elemente können jedoch aus Parallelschaltungen von Licht emittierenden Elementen hergestellt werden.
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Die Zahl der Licht emittierenden Elemente 3 kann von der Betriebsspannung der Licht emittierenden Elemente 3 und der maximal zulässigen Betriebsspannung des Kondensators 6 abhängen. Die maximal zulässige Betriebsspannung des Kondensators 6 kann größer als die Summe der Betriebsspannungen der Licht emittierenden Elemente 3 sein, d.h. größer als die Betriebsspannung der Reihenschaltung der Licht emittierenden Elemente 3.
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Die Ausführungsform 400 kann der Ausführungsform 200 ähnlich sein, die in Verbindung mit den 2A bis 2D beschrieben wurde, da der Kondensator 6 seine erste Anschlussklemme 22 und die zweite Anschlussklemme 23 auf derselben Seite hat, so dass die Merkmale, die dort beschrieben werden, auch hier gelten können. Die Ausführungsform 400 kann jedoch auch der Ausführungsform 300 ähnlich sein, die in Verbindung mit den FIGUREN 3A bis 3D beschrieben wurde, wenn der Kondensator 6 seine erste Anschlussklemme 22 und die zweite Anschlussklemme 23 auf entgegengesetzten Seiten hat, so dass die Merkmale, die dort beschrieben werden, auch hier gelten können.
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Die Licht emittierende Anordnung 3 kann mehrere Licht emittierende Elemente 3 umfassen, zum Beispiel 3a, 3b, 3c und 3d, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind. Die Licht emittierenden Elemente 3 können LEDs sein. Die Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d können auf der zugehörigen Verbindungsstruktur 11 angeordnet werden, zum Beispiel 11a, 11b, 11c und 11d. Die jeweilige Verbindungsstruktur 11 kann elektrisch mit einer ersten Anschlussklemme 20 des zugehörigen Licht emittierenden Elementes 3 in Verbindung stehen, zum Beispiel unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs 2 oder einer Oberflächenmontagetechnik. Die jeweilige Verbindungsstruktur 11 kann ferner elektrisch mit einer zweiten Anschlussklemme 21 eines Licht emittierenden Elementes verbunden werden, das auf einer benachbarten Verbindungsstruktur 11 angeordnet ist, zum Beispiel mittels Bonddraht 28. Der Begriff "benachbart" kann zum Beschreiben des Licht emittierenden Elementes verwendet werden, das in der elektrischen Reihenschaltung am nächsten liegt, oder in anderen Worten direkt mit dem Licht emittierenden Element verbunden ist. Zum Beispiel ist die Verbindungsstruktur 11a zur Verbindungsstruktur 11b benachbart, Verbindungsstruktur 11b ist zur Verbindungsstruktur 11c benachbart, und die Verbindungsstruktur 11c ist zur Verbindungsstruktur 11d benachbart.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann eine erste jeweilige Verbindungsstruktur, zum Beispiel die Verbindungsstruktur 11a, elektrisch über ein zweites Durchgangsloch 5 mit der ersten Anschlussklemme 22 des Kondensators 6 verbunden werden. Eine letzte jeweilige Verbindungsstruktur, zum Beispiel die Verbindungsstruktur 11d, kann über ein erstes Durchgangsloch 27 mit der zweiten Anschlussklemme 23 des Kondensators 6 verbunden werden. Sie kann elektrisch zum Beispiel über einen weiteren Bonddraht 4 mit einer weiteren Licht emittierenden Vorrichtung 102 verbunden werden.
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Die Reihenschaltung der mehreren Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d kann mit dem Kondensator 6 verbunden werden. Wenn die Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d LEDs mit einer Betriebsspannung von 2 V bis 3 V sind, braucht der Kondensator 6 nur Spannungen von 8 V bis 12 V statt der Netzspannung zu widerstehen. Der Kondensator 6 kann zum Beispiel ein Siliziumkondensator sein. Ferner kann die Zahl von benötigten Durchgangslöchern dadurch reduziert werden, dass nur zwei Durchgangslöcher für die Reihenschaltung der Licht emittierenden Elemente 3 statt zweier Durchgangslöcher für jedes Licht emittierende Element 3 vorhanden sind.
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Jedes der Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d kann auf dem Kondensator 6 platziert werden. Wieder kann der Kondensator 6 als Wärmesenke für die Licht emittierende Anordnung 3 eingerichtet sein, hier von den vier Licht emittierenden Elementen 3a, 3b, 3c und 3d gebildet, indem der Kondensator 6 in der Nähe der Licht emittierenden Anordnung 3 platziert wird, wie oben beschrieben. Die Wärme, die von jedem Licht emittierenden Element 3a, 3b, 3c und 3d erzeugt wird, kann vom Kondensator 6 abgeleitet werden.
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Wieder kann die Ausführungsform 400 in Bezug auf einen Träger 402 beschrieben werden. Da der Träger 402 dem Träger 202 ähnlich ist, kann die Beschreibung von Träger 202 auch für den Träger 402 gelten. Die Verbindungsstruktur 11 kann jedoch mehrere Verbindungsstrukturen umfassen, zum Beispiel vier, für jedes Licht emittierende Element 3, zum Beispiel die Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d. Die mehreren Verbindungsstrukturen können zum elektrischen Verbinden der Licht emittierenden Elemente 3 eingerichtet sein. Die mehreren Verbindungsstrukturen können für eine elektrische Reihenverbindung oder Reihenschaltung der Licht emittierenden Elemente 3 eingerichtet sein.
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4C zeigt eine äquivalente Schaltung 404 der Ausführungsform 400. Die äquivalente Schaltung 404 zeigt die Reihenschaltung der vier Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d, die wieder durch das Diodensymbol dargestellt werden und die Licht emittierende Anordnung 3 bilden. Die vier Licht emittierenden Elemente 3a, 3b, 3c und 3d können durch Bonddrähte 28 in Reihe geschaltet werden. Die Reihenschaltung kann elektrisch parallel unter Verwendung der Durchgangslöcher 5, 27 parallel zum Kondensator 6 geschaltet werden. Wieder kann die Parallelverbindung der Licht emittierenden Anordnung 3 und des Kondensators 6 eine Licht emittierende Vorrichtung 102 bilden. Mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 102 können miteinander elektrisch in Reihe verbunden werden, zum Beispiel mittels Bonddrähten 4. In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben mehrerer Licht emittierender Anordnungen 3 vorgestellt. Das Verfahren kann zum Bereitstellen von Licht ohne Flackern verwendet werden. Das Verfahren kann das Steuern von mindestens einem Licht emittierenden Element zum Abgeben von Licht umfassen, zum Beispiel durch Verbinden der mehreren Licht emittierenden Anordnungen 3 in Reihe miteinander über eine gleichgerichtete Netzspannung; Verwenden von einem oder mehreren Kondensatoren, die die mit dem mindestens einen Licht emittierenden Element verbunden sind, um das Licht zu glätten, das von dem mindestens einen Licht emittierenden Element abgegeben wird, zum Beispiel durch elektrisches Verbinden der jeweiligen Kondensatoren 6 parallel zu einer zugehörigen Licht emittierenden Anordnung 3; Verwenden des einen oder der mehreren Kondensatoren zum Abführen von Wärme, die von dem mindestens einen Licht emittierenden Element erzeugt wird, weg von dem mindestens einen Licht emittierenden Element, zum Beispiel durch Leiten von Wärme, die von den jeweiligen Licht emittierenden Anordnungen 3 erzeugt wird, weg von der jeweiligen Licht emittierenden Anordnung 3 durch Verwenden des zugehörigen Kondensators 6 als Wärmesenke. Die jeweiligen Kondensatoren 6 können als Spannungspuffer sowie gleichzeitig als Wärmesenken für die zugehörigen Licht emittierenden Anordnungen 3 wirken, wodurch sie die Betriebstemperaturen der jeweiligen Licht emittierenden Anordnungen 3 reduzieren und für Licht ohne Flackern sorgen.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Kondensatoren 6 in einen Träger eingebettet sein, und die zugehörigen Licht emittierenden Anordnungen 3 sind auf dem Träger angeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Kondensatoren 6 Siliziumkondensatoren sein. In verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Licht emittierenden Anordnungen 3 so angeordnet sein, dass die Wärme, die von den zugehörigen Licht emittierenden Anordnungen 3 erzeugt wird, vom jeweiligen Kondensator 6 abgeleitet wird. Zum Beispiel können die Licht emittierenden Anordnungen 3 in der Nähe der zugehörigen Kondensatoren 6 angeordnet sein, zum Beispiel so dicht wie möglich an den zugehörigen Kondensatoren 6. Zum Beispiel kann die jeweilige Lichtanordnung 3 mit der größtmöglichen Überlappung, zum Beispiel 100 %, mit dem zugehörigen Kondensator 6 angeordnet sein, wenn sie in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägers betrachtet werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Kondensatoren 6 die gesamte oder sogar mehr als die zugehörige Licht emittierende Anordnung 3 überlappen. Nutzt man die Ansicht, die in 4A zur Erläuterung dargestellt wird, kann/können das/die Rechteck(e), die die jeweilige Lichtanordnung 3 darstellt, vollkommen innerhalb des Rechtecks liegen, das den Kondensator 6 darstellt. Das Rechteck, das den Kondensator 6 darstellt, kann größer als das/die Rechteck(e) sein, das/die die zugehörige Lichtanordnung 3 darstellt/darstellen.
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Obwohl die Erfindung besonders mit Verweis auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Geltungsbereich der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Geltungsbereich der Erfindung wird daher durch die angehängten Ansprüche angezeigt, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, sollen somit eingeschlossen sein.
