DE102015107739A1

DE102015107739A1 - Lichtquelle mit mehreren Halbleiterkomponenten

Info

Publication number: DE102015107739A1
Application number: DE102015107739.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Goldbach; Stefan Grötsch; Jürgen Holz; Stefan Illek
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2016-11-24
Also published as: WO2016184854A1; KR20180008617A; US20180166428A1; US10672749B2; JP2018517290A; DE112016002282A5; KR102590402B1; CN107851640A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle mit mehreren Halbleiterkomponenten, wobei eine Halbleiterkomponente mehrere Licht emittierende Dioden aufweist, wobei die Dioden in einem vorgegebenen Raster in wenigstens einer Spalte auf dem Halbeiterchip angeordnet sind, wobei eine Steuerschaltung für eine Ansteuerung der einzelnen Dioden auf der Halbleiterkomponente angeordnet ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Halbleiterkomponente mit mehreren Licht emittierende Dioden, wobei die Dioden in einem vorgegebenen Raster in wenigstens einer Spalte auf dem Halbeiterchip angeordnet sind, wobei eine Steuerschaltung für eine Ansteuerung der einzelnen Dioden auf der Halbleiterkomponente angeordnet ist, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, die Dioden einzeln anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle mit mehreren lichtemittierenden Halbleiterkomponenten gemäß Patentanspruch 1 und eine lichtemittierende Halbleiterkomponente gemäß Patentanspruch 15.
Aus DE 10 2013 104 046 A1 ist eine optische Anordnung und ein Anzeigegerät bekannt. Die optische Anordnung umfasst eine Vielzahl von lichtemittierenden Chips auf einem Träger. Dabei umfassen erste lichtemittierende Chips jeweils Pixel einer ersten Gruppe und zweite lichtemittierende Chips jeweils Pixel einer zweiten Gruppe. Jeweils einer der ersten und einer der zweiten lichtemittierenden Chips sind in ersten Einheitszellen flächig auf dem Träger angeordnet. Ferner ist ein optisches Element vorgesehen, welches in Abstrahlrichtung den lichtemittierenden Chips nachgeordnet ist. Das optische Element ist dazu eingerichtet, von den Pixeln der ersten und der zweiten Gruppe emittiertes Licht derart zu führen, dass Licht der ersten Pixel der ersten Gruppe und Licht der zweiten Pixel der zweiten Gruppe in zweite Einheitszellen in einer Auskoppelebene derart umverteilt wird, dass die zweiten Einheitszellen jeweils eine Fläche aufweisen, die geringer ist als die Fläche je einer der ersten Einheitszellen. Hierbei ist jeder Pixel in der Auskoppelebene durch Aktivierung des korrespondierenden Pixels der lichtemittierenden Chips individuell ansprechbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte elektronische Ansteuerung einer Lichtquelle mit individuell ansteuerbaren Lichtpunkten, bestehend aus mehreren lichtemittierenden Halbleiterkomponenten, und eine verbesserte lichtemittierende Halbleiterkomponente bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Lichtquelle gemäß Patentanspruch 1 und die lichtemittierende Halbleiterkomponente gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Weitere Ausbildungsformen der Lichtquelle sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil der beschriebenen Lichtquelle besteht darin, dass auf kostengünstige Weise eine Lichtquelle mit verbesserten Lichteigenschaften insbesondere für eine pixelweise Ansteuerung bereitgestellt wird.
In einer Ausführungsform sind die Dioden in einem vorgegebenen Raster in Spalten auf oder in der Halbleiterkomponente in der Weise angeordnet, dass benachbarte Dioden den gleichen Abstand aufweisen, wobei mehrere Halbleiterkomponenten in der Weise angeordnet sind, dass die Dioden von benachbarten Halbleiterkomponenten den gleichen Abstand wie benachbarte Dioden einer Halbleiterkomponente aufweisen. Dadurch wird eine Homogenität des Lichtstrahls der Lichtquelle verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform weist jede Halbleiterkomponente unabhängig von der Anzahl der Dioden lediglich vier elektrische Kontakte auf, wobei ein erster Kontakt für die Masse, ein zweiter Kontakt für eine Spannungsversorgung, ein dritter Kontakt für einen Signaleingang und ein vierter Kontakt für einen Signalausgang vorgesehen sind. Damit wird eine einfache Struktur der Halbleiterkomponente bereitgestellt, mit dem eine elektrische Versorgung der Steuerschaltung und der lichtemittierenden Dioden gegeben ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Steuerschaltungen ausgebildet, um Informationen in Form eines Daisy-Chain-Protokolls zu erhalten und zu verarbeiten. Auf diese Weise können eine Vielzahl von Halbleiterkomponenten mit entsprechenden Steuerschaltungen auf einfache Weise mit Steuersignalen zur individuellen Ansteuerung der lichtemittierenden Dioden versorgt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerschaltung zwischen zwei Spalten von Dioden angeordnet. Dadurch wird ein kompakter Aufbau bei gleichzeitig gleichmäßiger Verteilung der Dioden ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind die zwei Spalten von Dioden zwischen der Steuerschaltung und einer weiteren Steuerschaltung angeordnet. Auf diese Weise wird eine kompakte Anordnung von Dioden und zwei Steuerschaltungen auf einer Halbleiterkomponente erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist eine Halbleiterkomponente zwei Spalten von Dioden auf, wobei die zwei Spalten an gegenüberliegenden Seiten der Steuerschaltung angeordnet sind, und wobei die zwei Spalten wenigstens zwei, insbesondere drei oder mehr Dioden aufweisen. Auch dadurch wird eine kompakte Anordnung mit einer Vielzahl von Dioden bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens zwei Spalten von Halbleiterkomponenten vorgesehen, wobei zwei benachbarte Halbleiterkomponenten einer Spalte jeweils einen gleichen Abstand zueinander aufweisen, wobei die Halbleiterkomponenten der zweiten Spalte seitlich versetzt zu den Halbleiterkomponenten der ersten Spalte angeordnet sind, wobei insbesondere die Halbleiterkomponenten der zweiten Spalte in der Mitte von zwei Halbleiterkomponenten der ersten Spalte angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung der lichtemittierenden Dioden der einzelnen Halbleiterkomponenten erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine optische Einrichtung vorgesehen, um die Strahlen der einzelnen Dioden der Halbleiterkomponenten zu einer zusammenhängenden, gleichmäßigen Lichtfläche zu vereinen.
Durch gezielte Ansteuerung der einzelnen Dioden ist eine adaptive Gestaltung der Lichtverteilung der Lichtfläche realisierbar.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Dioden in wenigstens zwei Spalten und mehreren Reihen angeordnet, wobei die Dioden einer Reihe auf einer Gerade angeordnet sind, wobei die Dioden in einer Spalte auf einer Geraden angeordnet sind, wobei die Dioden in einem Raster mit gleich großen Abständen zwischen benachbarten Dioden angeordnet sind, wobei eine erste Kontaktbahn für eine erste Diode der ersten Reihe und der ersten Spalte seitlich an die erste Diode geführt ist, wobei eine zweite Kontaktbahn an eine zweite Diode der zweiten Spalte und der ersten Reihe seitlich zwischen zwei Reihen von Dioden zu der zweiten Diode der zweiten Spalte und der ersten Reihe geführt ist. Auf diese Weise wird eine einfache und platzsparende Anordnung der Kontaktbahnen zu den Dioden ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Dioden in wenigstens drei Spalten und mehreren Reihen angeordnet, wobei eine erste Kontaktbahn für eine erste Diode der ersten Reihe und der ersten Spalte seitlich an die erste Diode geführt ist, wobei die zweite Kontaktbahn der zweiten Diode der zweiten Spalte und der ersten Reihe seitlich zwischen zwei Reihen von Dioden zu der zweiten Diode der zweiten Spalte und der ersten Reihe geführt ist, und wobei eine dritte Kontaktbahn zwischen zwei Reihen von Dioden zu der dritten Diode der dritten Spalte und der ersten Reihe geführt ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein erstes Array von Dioden und ein zweites Array von Dioden vorgesehen. Das erste und das zweite Array sind spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelachse angeordnet. Die entsprechenden Kontaktbahnen sind jeweils seitlich von außen zu den einzelnen Dioden geführt. Auf diese Weise wird eine kompakte Anordnung der Dioden und der Kontaktbahnen ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Steuerschaltungen symmetrisch zu einer Mittenachse angeordnet, wobei eine erste Kontaktfläche für eine Signalzufuhr und eine zweite Kontaktfläche für eine Signalweitergabe spiegelsymmetrisch zu einer Mittenachse der Halbleiterkomponente angeordnet sind, und wobei eine dritte Kontaktfläche für eine Stromversorgung der wenigstens einen Steuerschaltung spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein kompakter und einfach herzustellender Aufbau der Halbleiterkomponente bereitgestellt.
Weiterhin betrifft die Patentanmeldung entsprechend ausgebildete Halbleiterchips.
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, wobei
1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer hybriden Komponente mit mehreren Halbleiterkomponenten,
2 eine Ansicht von unten auf die Anordnung der 1,
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Rückseite eines Komponentenverbundes mit einem Trägerwafer,
4 eine Lichtquelle mit mehreren Halbleiterkomponenten gemäß 1,
5 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkomponente,
6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkomponente,
7 eine schematische Darstellung einer Lichtquelle mit mehreren Halbleiterkomponenten gemäß 6,
8 eine schematische Darstellung der Anordnung von drei Halbleiterkomponenten und einer optischen Verschiebung der Strahlung der lichtemittierenden Dioden der Halbleiterkomponenten,
9 eine schematische Schnittansicht einer Lichtquelle mit optischen Elementen zur Abbildung der Lichtstrahlen mehrerer Halbleiterkomponenten,
10 eine schematische Darstellung eines pixelierten Halbleiterchips mit mehreren, individuell ansteuerbaren lichtemittierenden Dioden,
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung von lichtemittierenden Dioden auf einer Halbleiterkomponente,
12 einen Ausschnitt einer weiteren Anordnung von lichtemittierenden Dioden mit elektrischer Kontaktierung der Dioden,
13 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Hableiterchips,
14 eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkomponente und
15 eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Halbleiterkomponenten gemäß 14
zeigt.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf einen Hableiterchip 1, der eine Steuerschaltung 2 und sechs lichtemittierende Dioden 3 aufweist. Die Halbleiterkomponente 1 weist einen Träger 17 auf, auf dem die Dioden 3 und die Steuerschaltung 2 aufgebracht sind bzw. die Dioden 3 und die Steuerschaltung 2 integriert sind. Anstelle eines Trägers kann auch eine Anordnung vorgesehen sein, bei der die Dioden 3 und die Steuerschaltung 2 in einem Kunststoffmaterial eingebettet sind und die Halbleiterkomponente 1 bilden. Die sechs Dioden 3 sind in der Weise angeordnet, dass jeweils zwei benachbarte Dioden einen gleich großen Abstand zueinander aufweisen. Die Dioden 3 sind in zwei Spalten 4, 5 und drei Reihen 6, 7, 8 angeordnet. Die erste und die zweite Spalte 4, 5 weist den gleichen Abstand wie die Reihen 6, 7, 8 zueinander auf. Die Steuerschaltung 2 ist zwischen der ersten und zweiten Spalte 4, 5 mittig angeordnet. Die Steuerschaltung 2 ist jeweils über eine elektrische Leitung 9 mit einem ersten elektrischen Kontakt 10 jeder Diode 3 verbunden. Dazu weist die Steuerschaltung 2 erste Kontaktflächen 11 auf. Weiterhin weist die Steuerschaltung 2 eine zweite Kontaktfläche 12 auf, über die die Steuerschaltung mit einer Versorgungsspannung verbunden ist. Zudem weist die Steuerschaltung 2 eine dritte und eine vierte Kontaktfläche 13, 14 auf. Die dritte Kontaktfläche 13 ist zur Zuführung eines Steuersignals vorgesehen. Die vierte Kontaktfläche 14 ist zur Weitergabe eines Steuersignales vorgesehen.
In der dargestellten Ausführungsform der Steuerschaltung 2 sind die einzelnen Kontaktflächen 11 bis 14 spiegelsymmetrisch zu einer Mittenachse 26 angeordnet. Zudem sind in der dargestellten Ausführungsform der 1 auch die Dioden 3 spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse 26 der Halbleiterkomponente 1 angeordnet.
Zur Zuführung des Steuersignales ist eine erste Steuerleitung 15 und zur Weitergabe des Steuersignales ist eine zweite Steuerleitung 16 mit der entsprechenden dritten bzw. vierten Kontaktfläche 13, 14 verbunden.
Die Steuerschaltung 2 ist ausgebildet, um beispielsweise Steuersignale gemäß einem Daisy-Chain-Protokoll zu erhalten, zu verarbeiten und entsprechend weiterzugeben. Weiterhin ist die Steuerschaltung 2 ausgebildet, um die einzelnen Dioden 3 individuell und unabhängig voneinander anzusteuern.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Rückseite 18 der Halbleiterkomponente 1.
Auf der Rückseite 18 des Trägers 17 ist eine erste elektrische leitende Fläche 19 vorgesehen, die einen elektrischen Anschluss für ein Massepotential darstellt. Weiterhin weist die Rückseite 18 eine zweite elektrisch leitende Fläche 20 auf, die mit einer Versorgungsspannung verbunden werden kann. Zudem ist eine dritte elektrisch leitende Fläche 21 zur Zuführung eines Steuersignals vorgesehen. Weiterhin ist eine vierte elektrisch leitende Fläche 22 zur Ausgabe und Weiterleitung des Steuersignals vorgesehen. Die elektrisch leitenden Flächen 19, 20, 21, 22 sind über entsprechende Isolationsbereiche 23 voneinander elektrisch isoliert.
Weiterhin sind in 2 sowohl die zweite elektrisch leitende Fläche 20 als auch die dritte und die vierte elektrisch leitende Fläche 21, 22 spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse 26 angeordnet.
Da nur vier externe elektrische Kontakte für die Halbleiterkomponente 1 erforderlich sind, reicht ein einfaches Layout für die Ausbildung der Halbleiterkomponente 1 aus. Zudem kann aufgrund der symmetrischen Anordnung der Dioden eine gute Wärmeableitung erreicht werden.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Trägerband 50 mit einer Trägerfläche 24. Die Trägerfläche 24 kann durch eine entsprechende Vereinzelung in einzelne Träger 17 aufgeteilt werden. Die einzelnen Träger 17 sind in 3 in Form einer gestrichelten Linie voneinander getrennt dargestellt.
Aufgrund dieser Ausbildungsform kann ein einfaches Layout verwendet werden, um aus einer zusammenhängenden Trägerfläche 24 mehrere Träger 17 mit entsprechenden Trägereinheiten gemäß 2 auszubilden. Dabei kann eine Kontaktbahn 51 durch eine entsprechende Trennung in eine dritte elektrisch leitende Fläche 21 und eine vierte elektrisch leitende Fläche 22 aufgeteilt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Lichtquelle 27, wobei acht Halbleiterkomponenten 1 gemäß der Ausführungsform der 1 in zwei Spalten angeordnet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr oder weniger Halbleiterkomponenten 1 angeordnet sein. Zudem können die Halbleiterkomponenten 1 auch in einer anderen Anordnung mit mehreren Spalten und/oder Reihen angeordnet werden. Für die Realisierung einer Lichtquelle 27 mit 300 Pixeln können fünfzig Halbleiterkomponenten 1 vorgesehen sein, wobei jeweils zwei Spalten mit jeweils fünfundzwanzig Halbleiterkomponenten 1 angeordnet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können optische Elemente zur Homogenisierung und/oder zur Gleichverteilung der Lichtstrahlung der Dioden 3 der Lichtquelle 27 vorgesehen sein.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkomponente 1, wobei die Halbleiterkomponente 1 einen Träger 17 aufweist, auf der eine Steuerschaltung 2 und sieben Dioden 3 angeordnet sind. Die Steuerschaltung 2 weist erste Kontaktflächen 11 auf, die jeweils über eine elektrische Leitung 9 mit einem ersten Kontakt 10 einer Diode 3 verbunden sind. Zudem weist die Steuerschaltung 2 eine zweite Kontaktfläche 12 zur Zuführung der Versorgungsspannung auf. Weiterhin weist die Steuerschaltung 2 eine dritte und eine vierte Kontaktfläche 13, 14 auf. Die dritte Kontaktfläche 13 ist zur Zuführung eines Steuersignals vorgesehen. Die vierte Kontaktfläche 14 ist zur Weitergabe des Steuersignals vorgesehen.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Dioden 3 in einer Spalte mit gleichen Abständen zueinander angeordnet. Die Steuerschaltung 2 ist neben der Spalte der Dioden 3 auf dem Träger 17 und mit einer Längsachse parallel zur Achse der Spalte der Dioden 3 angeordnet.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkomponente 1, wobei die Anordnung gemäß der 5 ausgebildet ist, jedoch eine zweite Spalte von Dioden 3 und eine zweite Steuerschaltung 28 aufweist. Die zweite Spalte von Dioden 3 ist spiegelsymmetrisch zu einer Mittenachse 26 der Halbleiterkomponente 1 in Bezug auf die erste Spalte der Dioden angeordnet. Ebenso ist die zweite Steuerschaltung 28 spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Mittenachse 26 und die erste Steuerschaltung 2 angeordnet. Ebenso sind bis auf die dritte und vierte Kontaktfläche 13, 14 die Kontaktflächen der zweiten Steuerschaltung 28 spiegelsymmetrisch zu den Kontaktflächen der Steuerschaltung 2 vorgesehen. Die zweite Steuerschaltung 28 ist wie die erste Steuerschaltung 2 ausgebildet, um die einzelnen Dioden 3, die mit der zweiten Steuerschaltung 28 verbunden sind, einzeln anzusteuern. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Steuerschaltung 2 und die zweite Steuerschaltung 28 identisch ausgebildet sein. Die vierte Kontaktfläche 14 der Steuerschaltung 2 ist über eine elektrische Leitung mit der dritten Kontaktfläche 13 der zweiten Steuerschaltung 28 verbunden.
7 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Lichtquelle 27 mit zwanzig Halbleiterkomponenten 1, die gemäß 6 ausgebildet sind. Die Halbleiterkomponenten 1 sind in zwei Spalten angeordnet, wobei in jeder Spalte zehn Halbleiterkomponenten 1 angeordnet sind. Die Halbleiterkomponenten 1 sind mit der Längserstreckung senkrecht zu der Achse der Spalten angeordnet. Die Halbleiterkomponenten 1 der zwei Spalten sind gegenseitig versetzt zueinander angeordnet, sodass eine Halbleiterkomponente einer zweiten Spalte in der Mitte von zwei benachbarten Halbleiterkomponenten der ersten Spalte angeordnet ist. Dadurch wird eine gleichmäßigere Anordnung der einzelnen LEDs der Lichtquelle 27 ermöglicht. Abhängig von der gewählten Ausführung können auch mehrere Spalten von Halbleiterkomponenten mit mehr oder weniger Halbleiterkomponenten pro Spalte angeordnet sein.
8 zeigt in einer schematischen Darstellung drei Halbleiterkomponenten 1, die analog zu 6 aufgebaut sind. Dabei ist nur ein Ausschnitt der Lichtquelle 27 mit drei Halbleiterkomponenten 1 dargestellt. Schematisch zwischen den Halbleiterkomponenten 1 ist ein optisches Element 29 dargestellt, das für eine Vergleichmäßigung der Lichtstrahlen in einer Abbildungsebene vorgesehen ist. Dabei sind umverteilte Pixel 30 in der Abbildungsebene dargestellt, die durch das optische Element 29 aufgrund der Lichtstrahlen der einzelnen Dioden der drei dargestellten Halbleiterkomponenten erzeugt werden. Somit werden die Lichtstrahlen der Dioden 3 der drei Halbleiterkomponenten 1 auf die 24 umverteilten Pixel 30 abgebildet.
9 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine Lichtquelle 27, die mehrere Halbleiterkomponenten 1 mit jeweils mehreren Dioden 3 aufweist. Zur Erzeugung einer homogenen oder zusammenhängenden Lichtfläche 31 ist ein optisches Element 29 vorgesehen. In Abstrahlrichtung der Dioden 3 ist ein Array aus Mikrolinsen 32 gefolgt von einem Prismenarray 33 vorgesehen. Weiterhin sind in der Abstrahlrichtung ein weiteres Prismenarray 34 und ein weiteres Mikrolinsenarray 35 angeordnet. Diese optischen Komponenten bilden das optische Element 29 zum Kollimieren und Lenken des Lichtes, das von den Dioden 3 der Halbleiterkomponenten 1 emittiert wird. Alternativ oder ergänzend können statt Mikrolinsen und/oder Prismen auch Gitter, holografische Elemente, Fresnellinsen sowie binäre diffraktive Elemente verwendet werden. In der Ebene der Lichtfläche 31 wird auf diese Weise eine homogen ausgeleuchtete, zusammenhängende Lichtfläche erzeugt. Die zusammenhängende Lichtfläche wird nicht durch eine Lichtmischung der Lichstrahlen der einzelnen Dioden erzeugt, sondern durch eine insbesondere nahtlose Umverteilung der Lichtstrahlen der einzelnen Dioden (Pixel). Zudem kann in der Lichtfläche 31 jeder einzelne Pixel individuell angesteuert werden, indem der korrespondierende Pixel im „Chip“-Array angesteuert wird.
10 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teilausschnitt eines ersten Arrays 38 eines pixelierten LED Halbleiterchips, wobei das erste Array 38 sechs Dioden 3 aufweist. Die Dioden 3 sind in zwei Spalten 4, 5 und drei Reihen 6, 7, 8 angeordnet. Die Dioden der ersten Spalte 4 sind jeweils über eine erste Kontaktbahn 36 elektrisch kontaktiert, wobei die Kontaktbahnen 36 seitlich an die Dioden 3 geführt sind. Die ersten Kontaktbahnen 36 sind mit einem ersten elektrischen Kontakt 10 der Dioden 3 verbunden. Die zweiten elektrischen Anschlüsse der Dioden 3 sind über eine Rückseite mit einem Massepotential verbunden.
Zudem sind zweite Kontaktbahnen 37 vorgesehen, die für eine elektrische Kontaktierung der Dioden 3 der zweiten Spalte 5 vorgesehen sind. Die zweiten Kontaktbahnen 37 sind zwischen zwei Dioden der ersten Spalte 4 und zwei benachbarten Reihen 6, 7, 8 zu den Dioden 3 der zweiten Spalte 5 geführt. Die zweiten Kontaktbahnen 37 kontaktieren die Dioden 3 der zweiten Spalte 5 auf einer Seite, die einer benachbarten Diode der zweiten Spalte 5 zugewandt ist. Auf diese Weise wird eine platzsparende Anordnung der Dioden und der Kontaktbahnen 36, 37 auf der Halbleiterkomponente 1 ermöglicht.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterkomponente 1, wobei ein erstes Array 38 von Dioden 3 vorgesehen ist. Das erste Array 38 weist zwei Spalten 4, 5 und sechs Reihen von Dioden 3 auf. Die Kontaktierung der Dioden ist entsprechend der Kontaktierung der 10 ausgeführt. Zudem ist ein zweites Array 39 vorgesehen, das spiegelsymmetrisch zu einer Mittenachse 26 angeordnet ist und wie das erste Array 38 aufgebaut ist. Auch im zweiten Array 39 sind zwei Spalten 4, 5 und sechs Reihen von Dioden 3 vorgesehen, die mit Kontaktbahnen 36, 37 kontaktiert sind, wobei die Kontaktbahnen 36, 37 ausgehend von einer Längsseite seitlich zu den Dioden 3 geführt sind.
12 zeigt einen Ausschnitt einer Halbleiterkomponente 1 mit einer weiteren Anordnung von Dioden 3. Bei dieser Anordnung sind drei Spalten 4, 5, 40 von Dioden 3 vorgesehen. Die Dioden 3 einer Reihe werden über eine erste, eine zweite und eine dritte Kontaktbahn 36, 37, 41 elektrisch kontaktiert. Die Dioden 3 der dritten Spalte 40 werden über die dritte Kontaktbahn 41 kontaktiert, die ebenfalls zwischen zwei Reihen von Dioden ausgehend von einer Längsseite zu der entsprechenden Diode 3 geführt sind. Somit sind zwischen zwei Reihen von Dioden jeweils eine zweite und eine dritte Kontaktbahn 37, 41 angeordnet. Auf diese Weise wird eine kompakte Anordnung von Dioden 3 und Kontaktbahnen 36, 37, 41 auch für drei Spalten und mehrere Reihen zur Verfügung gestellt.
13 zeigt eine Ansicht einer Halbleiterkomponente 1 mit einem ersten Array 38 der 10, wobei zusätzlich zu den Dioden 3 eine Steuerschaltung 2 vorgesehen ist. Die Steuerschaltung 2 weist erste Kontaktflächen 11 auf, die über elektrische Leitungen 9, beispielsweise Bonddrähte mit den Kontaktbahnen 36, 37 verbunden sind. Die Kontaktbahnen 36, 37 sind mit ersten Kontakten 10 der Dioden 3 verbunden. Zudem weist die Steuerschaltung 2 eine zweite Kontaktfläche 12 zur Versorgung mit einer elektrischen Spannung, eine dritte und vierte Kontaktfläche 13, 14 zum Zuführen eines Steuersignals und zur Weitergabe eines Steuersignales auf. Die Steuerschaltung 2 ist im Wesentlichen gemäß der Ausführung der 5 aufgebaut.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Halbleiterkomponente 1, die lichtemittierende Dioden 3 in der Anordnung gemäß 11 aufweist, wobei zudem auf beiden Seiten der Arrays 38, 39 jeweils eine Steuerschaltung 2, 28 angeordnet ist. Weiterhin weist der Träger 17, auf dem die Halbleiterkomponente 1 angeordnet ist, einen ersten, zweiten, dritten und vierten elektrischen Kontakt 42, 43, 44, 45 auf. Der erste elektrische Kontakt 42 ist in Form eines länglichen Streifens ausgebildet und erstreckt sich von der ersten Steuerschaltung 2 bis zur zweiten Steuerschaltung 28. Der erste elektrische Kontakt 42 dient zur Weiterleitung des Steuersignals, das von der Steuerschaltung 2 empfangen wird, verarbeitet wird in Form eines Daisy-Chain-Protokolls und an die zweite Steuerschaltung 28 weitergegeben wird. Der zweite elektrische Kontakt 43 ist ebenfalls in Form eines länglichen Streifens ausgebildet und dient der Spannungsversorgung sowohl für die Steuerschaltung 2 als auch für die zweite Steuerschaltung 28. Der dritte und vierte elektrische Kontakt 44, 45 dient zur Zufuhr bzw. zur Weitergabe eines Steuersignales beispielsweise eines Steuersignales eines Daisy-Chain-Protokolls.
15 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Lichtquelle 27 mit zwei Reihen von Halbleiterkomponenten 1, wobei jede Halbleiterkomponente gemäß 14 aufgebaut ist. Die Halbleiterkomponenten 1 der zwei Reihen sind in der Weise angeordnet, dass eine Halbleiterkomponente 1 der einen Reihe mittig in Bezug auf zwei Halbleiterkomponenten der anderen Reihe angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der lichtemittierenden Dioden erreicht. Für eine homogene Erzeugung einer Lichtfläche wird ein optisches Element 29, wie oben erläutert, vorgesehen. In 15 ist nur ein Teilausschnitt der Lichtquelle 27 dargestellt. Die Lichtquelle 27 kann eine Vielzahl von Spalten und Reihen aufweisen.
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.
Bezugszeichenliste

1: lichtemittierende Halbleiterkomponente
2: Steuerschaltung
3: Diode
4: erste Spalte
5: zweite Spalte
6: erste Reihe
7: zweite Reihe
8: dritte Reihe
9: elektrische Leitung
10: erster Kontakt
11: erste Kontaktfläche
12: zweite Kontaktfläche
13: dritte Kontaktfläche
14: vierte Kontaktfläche
15: erste Steuerleitung
16: zweite Steuerleitung
17: Träger
18: Rückseite
19: erste elektrisch leitende Fläche
20: zweite elektrisch leitende Fläche
21: dritte elektrisch leitende Fläche
22: vierte elektrisch leitende Fläche
23: Isolationsbereich
24: Trägerfläche
26: Mittenachse
27: Lichtquelle
28: zweite Steuerschaltung
29: optisches Element
30: umverteiltes Pixel
31: Lichtfläche
32: Mikrolinsen
33: Prismenarray
34: weiteres Prismenarray
35: weiteres Mikrolinsenarray
36: erste Kontaktbahn
37: zweite Kontaktbahn
38: erstes Array
39: erstes Array
40: dritte Spalte
41: dritte Kontaktbahn
42: erster elektrischer Kontakt
43: zweiter elektrischer Kontakt
44: dritter elektrischer Kontakt
45: vierter elektrischer Kontakt
50: Trägerband
51: Kontaktbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013104046 A1 [0002]

Claims

Lichtquelle (27) mit mehreren Halbleiterkomponenten (1), wobei eine Halbleiterkomponente (1) mehrere Licht emittierende Dioden (3) aufweist, wobei die Dioden (3) in einem vorgegebenen Raster in wenigstens einer Spalte (4, 5) in oder auf dem Halbeiterchip (1) angeordnet sind, wobei eine Steuerschaltung (2, 28) für eine Ansteuerung der einzelnen Dioden (3) auf der Halbleiterkomponente (1) angeordnet ist.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die Dioden (3) in einem vorgegebenen Raster in Spalten (4, 5) auf dem Halbeiterchip in der Weise angeordnet sind, dass benachbarte Dioden (3) den gleichen Abstand aufweisen, wobei mehrere Halbleiterkomponenten (1) in der Weise angeordnet sind, dass die Dioden (3) von benachbarten Halbleiterkomponenten (1) den gleichen Abstand wie benachbarte Dioden (3) einer Halbleiterkomponente (1) aufweisen.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Halbleiterkomponente (1) vier elektrische Kontakte aufweist, wobei ein erster Kontakt für Masse, ein zweiter Kontakt (12) für eine Spannungsversorgung, ein dritter Kontakt für einen Signaleingang (13) und ein vierter Kontakt (14) für einen Signalausgang vorgesehen sind.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltungen (2, 28) ausgebildet sind, um Informationen in Form eines Daisy-Chain-Protokolls zu erhalten, zu verarbeiten und weiter zu geben.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (2, 28) zwischen zwei Spalten (4, 5) von Dioden (3) angeordnet ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zwei Spalten (4, 5) von Dioden zwischen der Steuerschaltung (2) und einer weiteren Steuerschaltung (28) angeordnet sind.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Halbleiterkomponente (1) zwei Spalten (4, 5) von Dioden (3) aufweist, wobei die zwei Spalten (4, 5) an gegenüberliegenden Seiten der Steuerschaltung (2) angeordnet sind, und wobei die zwei Spalten (4, 5) wenigstens zwei, insbesondere drei oder mehr Dioden (3) aufweisen.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Spalten (4, 5) von Halbleiterkomponenten (1) vorgesehen sind, wobei zwei benachbarte Halbleiterkomponenten (1) einer Spalte (4) jeweils einen gleichen Abstand zueinander aufweisen, wobei die Halbleiterkomponenten (1) der zweiten Spalte (5) seitlich versetzt zu den Halbleiterkomponenten (1) der ersten Spalte (4) angeordnet sind, wobei insbesondere die Halbleiterkomponenten (1) der zweiten Spalte (5) in der Mitte von zwei Halbleiterkomponenten (1) der ersten Spalte angeordnet sind.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine optische Einrichtung (29, 32, 33, 34, 35) vorgesehen ist, um die Strahlungen der Dioden (3) der Halbleiterkomponenten (1) zu einer zusammenhängenden Lichtfläche (31) umzuverteilen.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Dioden (3) in wenigstens zwei Spalten (4, 5) und mehreren Reihen (6, 7, 8) angeordnet sind, wobei die Dioden (3) einer Reihe (6) auf einer Geraden angeordnet sind, wobei die Dioden (3) einer Spalte (4, 5) auf einer Geraden angeordnet sind, wobei die Dioden (3) in einem Raster mit gleich großen Abständen zwischen benachbarten Dioden (3) angeordnet sind, wobei eine erste Kontaktbahn (36) für eine erste Diode (3) der ersten Reihe (6) und der ersten Spalte (4) seitlich an die Diode (3) geführt ist, wobei eine zweite Kontaktbahn (37) einer zweiten Diode (3) der zweiten Spalte (5) und der ersten Reihe (6) seitlich zwischen zwei Reihen (6, 7) von Dioden (3) zu der zweiten Diode (3) geführt ist.
Lichtquelle nach Anspruch 9, wobei die Dioden (3) in wenigstens drei Spalten (4, 5, 40) und mehreren Reihen (6, 7, 8) angeordnet sind, wobei eine erste Kontaktbahn (36) für eine erste Diode (3) der ersten Reihe (6) und der ersten Spalte (4) seitlich an die Diode (3) geführt ist, wobei eine zweite Kontaktbahn (37) einer zweiten Diode der zweiten Spalte (5) und der ersten Reihe (6) seitlich zwischen zwei Reihen (6, 7) von Dioden (3) zu der zweiten Diode geführt ist, und wobei eine dritte Kontaktbahn (41) zwischen zwei Reihen (7, 8) von Dioden (3) zu der dritten Diode der dritten Spalte (40) und der ersten Reihe (6) geführt ist.
Lichtquelle nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein erstes Array (38) von Dioden (3) mit wenigstens zwei Spalten (4, 5) und mit mehreren Reihen (6, 7, 8) und mit den Kontaktbahnen (36, 37, 40) vorgesehen ist, wobei ein zweites Array (39) mit wenigstens zwei Spalten (4, 5) und mit mehreren Reihen (6, 7, 8) von Dioden (3) und den entsprechenden Kontaktbahnen (36, 37, 40) vorgesehen ist, wobei die zwei Arrays (38, 39) spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Spiegelachse (26) ausgebildet und angeordnet sind, wobei die Spiegelachse (26) parallel zu einer Spalte (4, 5) des ersten Arrays (38) angeordnet ist, so dass die Kontaktbahnen (36, 37, 41) jeweils von außen seitlich zu den Arrays (38, 39) geführt sind.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltungen (2, 28) symmetrisch zu einer Mittenachse (26) angeordnet sind, wobei eine dritte Kontaktfläche (13) für eine Signalzufuhr und eine vierte Kontaktfläche (14) für eine Signalweitergabe spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse (26) der Halbleiterkomponente (1) angeordnet sind, wobei eine erste Kontaktfläche (12) für eine Stromversorgung der wenigstens einen Steuerschaltung spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse angeordnet ist.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Halbleiterkomponenten identisch ausgebildet sind.
Halbleiterkomponente (1) mit mehreren Licht emittierenden Dioden (3), wobei die Dioden (3) in einem vorgegebenen Raster in wenigstens einer Spalte (4, 5) auf dem Halbeiterchip (1) angeordnet sind, wobei eine Steuerschaltung (2, 28) für eine Ansteuerung der einzelnen Dioden (3) auf der Halbleiterkomponente (1) angeordnet ist, wobei die Steuerschaltung (2, 28) ausgebildet ist, die Dioden (3) einzeln anzusteuern.
Halbleiterkomponente nach Anspruch 15, wobei die Dioden (3) in einem vorgegebenen Raster in Spalten (4, 5) auf dem Halbeiterchip in der Weise angeordnet sind, dass benachbarte Dioden (3) den gleichen Abstand aufweisen.
Halbleiterkomponente nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei jede Halbleiterkomponente (1) vier elektrische Kontakte aufweist, wobei ein erster Kontakt für Masse, ein zweiter Kontakt (12) für eine Spannungsversorgung, ein dritter Kontakt (13) für einen Signaleingang und ein vierter Kontakt (14) für einen Signalausgang vorgesehen sind, so dass die Halbleiterkomponenten (1) in Form einer Daisy-Chain Steuerung angesteuert werden können.
Halbleiterkomponente nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei eine Halbleiterkomponente (1) als pixelierter LED Halbleiterchip ausgebildet ist.
Halbleiterkomponente nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Steuerschaltung (2, 28) wischen zwei Spalten (4, 5) von Dioden (3) angeordnet ist.
Halbleiterkomponente nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die zwei Spalten (4, 5) von Dioden (3) zwischen der Steuerschaltung (2) und einer weiteren Steuerschaltung (28) angeordnet sind.
Halbleiterkomponente nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei mehrere Dioden (3) in wenigstens zwei Spalten (4, 5) und mehreren Reihen (6, 7, 8) angeordnet sind, wobei die Dioden (3) einer Reihe (6, 7, 8) auf einer Geraden angeordnet sind, wobei die Dioden (3) einer Spalte (4, 5) auf einer Geraden angeordnet sind, wobei die Dioden (3) in einem Raster mit gleich großen Abständen zwischen benachbarten Dioden (3) angeordnet sind, wobei eine erste Kontaktbahn (36) für eine erste Diode (3) der ersten Reihe (6) und der ersten Spalte (4) seitlich an die erste Diode (3) geführt ist, wobei eine zweite Kontaktbahn (37) einer zweiten Diode (3) der zweiten Spalte (5) und der ersten Reihe (6) seitlich zwischen zwei Reihen (6, 7) von Dioden (3) zu der zweiten Diode (3) geführt ist.
Halbleiterkomponente nach Anspruch 21, wobei die Dioden (3) in wenigstens drei Spalten (4, 5, 40) und mehreren Reihen (6, 7, 8) angeordnet sind, wobei eine erste Kontaktbahn (36) für eine erste Diode (3) der ersten Reihe (6) und der ersten Spalte (4) seitlich an die erste Diode (3) geführt ist, wobei eine zweite Kontaktbahn (37) einer zweiten Diode der zweiten Spalte (3) und der ersten Reihe (6) seitlich zwischen zwei Reihen (6, 7) von Dioden (3) zu der zweiten Diode (3) geführt ist, und wobei eine dritte Kontaktbahn (41) zwischen zwei Reihen (7, 8) von Dioden (3) zu der dritten Diode (3) geführt ist.
Halbleiterkomponente nach Anspruch 21 oder 22, wobei ein erstes Array (38) von Dioden (3) mit wenigstens zwei Spalten (4, 5) und mit mehreren Reihen (6, 7, 8) und mit den Kontaktbahnen (36, 37, 41) vorgesehen ist, wobei ein zweites Array (39) mit wenigstens zwei Spalten (4, 5) und mit mehreren Reihen (6, 7, 8) von Dioden (3) und den entsprechenden Kontaktbahnen (36, 37, 41) vorgesehen ist, wobei die zwei Arrays (38, 39) spiegelsymmetrisch zueinander in Bezug auf eine Spiegelachse (26) angeordnet sind, wobei die Spiegelachse (26) parallel zu einer Spalte (4, 5) des ersten Feldes (38) angeordnet ist, so dass die Kontaktbahnen (36, 37, 41) jeweils von außen seitlich zu den Arrays (38, 39) geführt sind.
Halbleiterkomponente nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei die Steuerschaltungen (2, 28) symmetrisch zu einer Mittenachse (26) der Halbleiterkomponente (1) angeordnet sind, wobei eine Kontaktfläche (13) für eine Signalzufuhr und eine weitere Kontaktfläche (14) für eine Signalweitergabe spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse (26) der Halbleiterkomponente (1) angeordnet sind, wobei eine zusätzliche Kontaktfläche (12) für eine Stromversorgung der wenigstens einen Steuerschaltung (2, 28) spiegelsymmetrisch zu der Mittenachse (26) angeordnet ist.