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Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung.
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Bei einer herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung sind mehrere LEDs auf einem Substrat angeordnet und mit elektrischen Leitungen, die auf dem Substrat ausgebildet sind elektrisch verbunden. Die LEDs können elektrisch parallel und/oder elektrisch in Reihe geschaltet sein. Beispielsweise können die LEDs einer Gruppe von LEDs elektrisch in Reihe geschaltet sein, die LEDs einer anderen Gruppe von LEDs können elektrisch in Reihe geschaltet sein und die beiden Gruppen können elektrisch parallel geschaltet sein. Die LEDs können baugleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Gruppe von LEDs oberflächenemittierende Leuchtioden aufweisen, die typischerweise einen elektrischen Kontakt an ihrer Oberseite und einen elektrischen Kontakt an ihrer Unterseite aufweisen, und eine andere Gruppe von LEDs kann volumenemittierende Leuchtdioden aufweisen, die typischerweise beide elektrischen Kontakte auf ihrer Oberseite aufweisen. Ferner kann eine Gruppe von LEDs Leuchtdioden aufweisen, die Licht in einem Wellenlängenbereich emittieren, beispielsweise blaues Licht, und eine andere Gruppe von LEDs kann Leuchtdioden aufweisen, die Licht in einem anderen Wellenlängenbereich emittieren, beispielsweise rotes Licht.
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Bei derartigen Leuchtdiodenanordnungen kann es wünschenswert sein, eine Intensität und/oder einen Farbort der Leuchtdiodenanordnung einzustellen und/oder zu regeln. Zu diesem Zweck weisen derartige Leuchtdiodenanordnungen einen Lichtsensor und/oder einen Lichtdetektor auf. Eine Steuereinheit zum Betreiben der Leuchtdiodenanordnung kann dann von dem Lichtsensor ein Signal empfangen, das repräsentativ für die Intensität bzw. den Farbort der Leuchtdiodenanordnung ist, und abhängig von dem Signal ein Ansteuersignal zum Ansteuern der Leuchtdiodenanordnung erzeugen und/oder ausgeben.
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Falls der Lichtsensor zu nahe an den LEDs, beispielsweise einer Gruppe von LEDs angeordnet ist, so kann es sein, dass er mehr Licht von dieser Gruppe von LEDs empfängt, als von einer anderen Gruppe von LEDs. Dies kann dazu führen, dass der Lichtsensor Licht erfasst, das nicht repräsentativ für das von der Leuchtdiodenanordnung emittierte Licht ist. Falls der Lichtsensor zu weit weg von den LEDs angeordnet ist, so kann es sein, dass beispielsweise eine erfasste Intensität des Lichts nicht repräsentativ für die Intensität des von der Leuchtdiodenanordnung emittierten Lichts ist. Das Anordnen eines derartigen Lichtsensors derart, dass dieser Licht empfängt, das repräsentativ für das von der Leuchtdiodenanordnung emittierte Licht ist, kann aufwendig und/oder teuer sein.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchtdiodenanordnung bereitzustellen, die einfach und/oder kostengünstig herstellbar ist und/oder die auf einfache Weise ein präzises Erfassen und/oder Regeln einer Intensität und/oder eines Farborts des von der Leuchtdiodenanordnung emittierten Lichts ermöglicht.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung bereitzustellen, das einfach und/oder kostengünstig durchführbar ist und/oder das dazu beiträgt, dass die Leuchtdiodenanordnung auf einfache Weise ein präzises Erfassen und/oder Regeln einer Intensität und/oder eines Farborts des von der Leuchtdiodenanordnung emittierten Lichts ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt gelöst durch eine Leuchtdiodenanordnung mit einer Leiterplatte; einem Lichtsensor, der auf der Leiterplatte angeordnet ist; einer ersten Leuchtdiode, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und die erstes Licht in einem ersten Wellenlängenbereich erzeugt; mindestens einer zweiten Leuchtdiode, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und die zweites Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich erzeugt; einem Damm, der auf der Leiterplatte angeordnet ist, der für das erste Licht und das zweite Licht intransparent ist und der die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode räumlich und optisch von dem Lichtsensor trennt; und einer Streuschicht, die sich über die Leuchtdioden, den Damm und den Lichtsensor erstreckt und die zum Mischen des Lichts der Leuchtdioden und zum Führen des gemischten Lichts von den Leuchtdioden über den Damm hin zu dem Lichtsensor ausgebildet ist.
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Das mittels der Streuschicht gemischte Licht wird zum Großteil als Nutzlicht der Leuchtdiodenanordnung emittiert. Das Mischen des Lichts der Leuchtdioden und Führen des gemischten Lichts der Leuchtdioden hin zu dem Lichtsensor mittels der Streuschicht, wobei der direkte Lichtweg von den Leuchtdioden hin zu dem Lichtsensor mittels des Damms blockiert ist, trägt dazu bei, dass das mittels des Lichtsensors erfasste Licht besonders gut dem von der Leuchtdiodenanordnung emittierten Licht entspricht und dass die Leuchtdiodenanordnung besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet werden kann, da die zum Mischen des Lichts verwendete Streuschicht auch zum Führen des Lichts verwendet wird. Die Streuschicht hat somit die Doppelfunktion des Lichtmischens und des Lichtführens.
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Falls es notwendig ist, im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung die Temperatur der Leuchtdioden und/oder des Lichtsensors zu erfassen, so bewirkt das Anordnen des Lichtsensors auf der gleichen Leiterplatte wie die Leuchtdioden, dass der Lichtsensor und die Leuchtdioden nahezu die gleiche Temperatur haben und die Temperatur mittels eines einzigen Temperatursensors erfasst werden kann. Dies kann dazu beitragen, dass die Leuchtdiodenanordnung besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet werden kann.
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Ferner kann das Anordnen der Leuchtdioden und des Lichtsensors auf derselben Leiterplatte dazu beitragen, dass die Leuchtdiodenanordnung besonders einfach und/oder kostengünstig hergestellt werden kann, da die Leuchtdioden und der Lichtsensor in einem gleichen oder ähnlichen Verfahren auf der Leiterplatte angeordnet werden können, beispielsweise mittels Pick-and-Place.
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Ferner ermöglicht das Anordnen des Lichtsensors auf derselben Leiterplatte wie die Leuchtdioden, den Lichtsensor besonders nahe an den Leuchtdioden anzuordnen. Dies trägt dazu bei, dass eine ausreichend große Lichtmenge von dem Lichtsensor erfasst werden kann, so dass ein zuverlässiges und/oder präzises Erfassen des Lichtes möglich ist, auch wenn die Leuchtdioden gedimmt werden.
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Der Damm kann beispielsweise Silikon aufweisen oder aus Silikon gebildet sein. Der erste Wellenlängenbereich kann ein anderer Wellenlängenbereich sein als der zweite Wellenlängenbereich. Der erste Wellenlängenbereich und der zweite Wellenlängenbereich können sich überlappen oder können sich nicht überlappen. Das erste Licht kann beispielsweise rotes Licht sein. Das zweite Licht kann beispielsweise blaues Licht sein. Das gemischte Licht kann beispielsweise weißes Licht sein. Bei einer Weiterbildung sind die ersten Leuchtdioden oberflächenemittierende LEDs und die zweiten Leuchtdioden sind volumenemittierende LEDs. Beispielsweise können die ersten Leuchtdioden oberflächenemittierende rotes Licht erzeugende LEDs sein und die zweiten Leuchtdioden können volumenemittierende blaues Licht erzeugende LEDs sein.
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Gemäß einer Weiterbildung umgibt der Damm die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode in lateraler Richtung und der Lichtsensor ist außerhalb des Damms angeordnet. Dies trägt dazu bei, dass ein Platz auf der Leiterplatte, der für die Leuchtdioden benötigt wird, nicht für den Lichtsensor verwendet werden muss. Insbesondere kann ein zentraler Bereich der Leiterplatte den Leuchtdioden vorbehalten sein, während der Lichtsensor außerhalb des zentralen Bereichs, beispielsweise am Rand der Leiterplatte, angeordnet sein kann. Dies kann ferner dazu beitragen, dass das Mischen des von den Leuchtdioden erzeugten Lichts nicht aufgrund des Anordnens des Lichtsensors zwischen den Leuchtdioden gestört wird.
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Gemäß einer Weiterbildung umgibt der Damm den Lichtsensor in lateraler Richtung und die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode sind außerhalb des Damms angeordnet. Dies ermöglicht, den Lichtsensor beispielsweise in einem zentralen Bereich der Leiterplatte anzuordnen, was dazu beitragen kann, dass das von dem Lichtsensor erfasste Licht besonders gut gemischt ist.
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Gemäß einer Weiterbildung umgibt der Damm jeweils einen ersten Bereich, in dem der erste Lichtsensor angeordnet ist, und einen zweiten Bereich, in dem die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode angeordnet sind, in lateraler Richtung und trennt den ersten Bereich und den zweiten Bereich räumlich und optisch voneinander. In anderen Worten erstreckt sich der Damm in lateraler Richtung nicht nur zwischen den Leuchtdioden und dem Lichtsensor, sondern auch um den Lichtsensor und um die Leuchtdioden herum. Dies ermöglicht, den Damm nicht nur als Barriere für einen direkten Lichtweg von den Leuchtdioden zu dem Lichtsensor zu verwenden, sondern auch als Barriere für ungewünschte Lichtwege aus der Leuchtdiodenanordnung heraus. Beispielsweise kann gewünscht sein, dass die Leuchtdiodenanordnung das Licht nur in vertikaler Richtung abstrahlt und nicht in lateraler Richtung und/oder dass Licht, das hin zu dem Lichtsensor geleitet wird, nicht ungewünscht aus der Leuchtdiodenanordnung austritt.
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Allgemein gesprochen ermöglichen der Damm und die Streuschicht, den Lichtsensor an einer beliebigen Stelle auf der Leiterplatte anzuordnen und dennoch präzise Messergebnisse mittels des Lichtsensors zu erhalten. Dies ermöglicht, die Stelle, an der der Lichtsensor angeordnet wird, beispielsweise so auszuwählen, dass der Lichtsensor besonders wenig störender elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist. Dies kann dazu beitragen, dass ein Rauschen in einem Messsignal des Lichtsensors besonders gering ist. Die störende elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise von den Leuchtdioden erzeugt werden, beispielsweise wenn diese im Pulsbetrieb (PWM) betrieben werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vertikal über dem Lichtsensor und der Streuschicht eine intransparente Abdeckschicht ausgebildet. Dies trägt dazu bei, dass gemischtes Licht, das hin zu dem Lichtsensor geleitet wird und nicht auf den Lichtsensor trifft, nicht verloren geht, sondern erneut hin zu dem Lichtsensor gelenkt wird. Dies kann dazu beitragen, dass eine besonders große Lichtmenge hin zu dem Lichtsensor geleitet wird und/oder von dem Lichtsensor erfasst wird. Ferner trägt dies dazu bei, dass gemischtes Licht, das hin zu dem Lichtsensor geleitet wird und nicht auf den Lichtsensor trifft, nicht verloren geht, sondern zurück zu einem Bereich, in dem die Leuchtdioden angeordnet sind, gelenkt wird. Dies bewirkt, dass eine besonders große Lichtmenge die Leuchtdiodenanordnung als Nutzlicht verlässt, was zu einer hohen Effizienz der Leuchtdiodenanordnung beiträgt.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die intransparente Abdeckschicht auf einer dem Lichtsensor zugewandten Seite spiegelnd ausgebildet. Dies trägt dazu bei, dass eine besonders große Menge des gemischten Lichtes zu dem Lichtsensor gelangt. Dies kann dazu beitragen, dass das Erfassen des gemischten Lichtes besonders präzise ist.
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Gemäß einer Weiterbildung bilden der Damm und die intransparente Abdeckschicht eine intransparente Hülle, die den Lichtsensor umgibt und die eine Öffnung aufweist, durch die sich die Streuschicht erstreckt. Dies bewirkt, dass gemischtes Licht, das hin zu dem Lichtsensor gelenkt wird, nicht verloren geht, auch wenn dies nicht auf den Lichtsensor trifft. Des Weiteren kann über eine Größe der Öffnung ein Anteil des gemischten Lichtes, das zu dem Lichtsensor gelenkt wird, an dem insgesamt emittierten gemischten Licht eingestellt werden. Beispielsweise kann bei einer Anwendung, bei der ein relativ großer Anteil des gemischten Lichtes hin zu den Lichtsensor gelenkt werden soll, die Öffnung relativ groß gestaltet werden. Im Unterschied dazu kann bei einer Anwendung, bei der ein relativ kleiner Anteil des gemischten Lichtes hin zu dem Lichtsensor gelenkt werden soll, die Öffnung relativ klein gestaltet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen mindestens einer der Leuchtdioden und der Streuschicht eine Konversionsschicht angeordnet, die das von der entsprechenden Leuchtdiode emittierte Licht bezüglich seiner Wellenlänge konvertiert. Die Konversionsschicht weist ein Konvertermaterial auf. Zumindest ein Teil des von der entsprechenden Leuchtdiode emittierten Lichts wird mittels des Konvertermaterials konvertiert. Insbesondere absorbiert das Konvertermaterial einen Teil des Lichts, der eine bestimmte Wellenlänge hat oder in einem bestimmten Wellenwellenlängenbereich liegt, und emittiert Licht, das eine andere Wellenlänge hat oder in einem anderen Wellenlängenbereich liegt. Beispielsweise kann das Licht rotes, grünes oder blaues Licht sein. Das konvertierte Licht kann beispielsweise rotes oder weißes Licht sein.
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Das Konvertermaterial ist beispielsweise in ein Trägermaterial der Konversionsschicht eingebettet. Das Konvertermaterial kann Konverterpartikel aufweisen. Alternativ kann die Konversionsschicht von dem Konvertermaterial gebildet sein. Das Konvertermaterial eignet sich zum Konvertieren von Licht bezüglich seiner Wellenlänge. Beispielsweise konvertiert das erste Konvertermaterial erste Licht. Beispielsweise emittieren die ersten Leuchtdioden blaues Licht, das erste Konvertermaterial absorbiert zumindest einen Teil des blauen Lichts und emittiert gelbes oder mint-farbiges Licht, wodurch weißes Licht erzeugt werden kann. Alternativ dazu kann das blaue Licht mittels des Konvertermaterials in gelbes Licht und/oder mittels eines anderen Konvertermaterials in Bluish-White-Licht (blau-weißes Licht) konvertiert werden, wodurch einstellbares oder tunable weißes Licht erzeugt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen mindestens einer der Leuchtdioden und/oder dem Lichtdetektor und der Streuschicht eine transparente Schicht ausgebildet. Die transparente Schicht kann beispielsweise als Lichtleiter dienen oder als Planarisierungsschicht zum Bereitstellen eines planaren Untergrunds als Grundlage für das Ausbilden der Streuschicht. Die transparente Schicht kann beispielsweise Silikon aufweisen oder aus Silikon gebildet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Damm eine reflektierende Oberfläche auf. Dies kann dazu beitragen, dass ein besonders hoher Anteil des von den Leuchtdioden emittierten Lichts als Nutzlicht die Leuchtdiodenanordnung verlässt. Dies kann zu einer besonders hohen Effizienz der Leuchtdiodenanordnung beitragen. Ferner kann dies dazu beitragen, dass ein besonders großer Anteil des Lichts, das hin zu dem Lichtsensor gelenkt wird, von dem Lichtsensor erfasst wird. Dies kann zu einem besonders präzisen Erfassen des gemischten Lichtes beitragen.
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Gemäß einer Weiterbildung ist über den Leuchtdioden und über der Streuschicht eine optische Linse ausgebildet. Dies ermöglicht, einen Lichtkegel des von der Leuchtdiodenanordnung emittierten Lichts einzustellen.
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Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen dem Lichtsensor und der Streuschicht eine intransparente Schicht ausgebildet, die direkt über einem sensitiven Bereich des Lichtsensors mindestens eine Ausnehmung aufweist, durch die Licht von der Streuschicht hin zu dem Lichtsensor gelangt. Die intransparente Schicht verhindert weitgehend, dass gemischtes Licht in einem ungewünschten Einfallswinkel auf eine sensitive Fläche des Lichtsensors einfällt, damit die Messergebnisse des Lichtsensors nicht verfälscht werden. Die Ausnehmungen in der intransparenten Schicht ermöglichen, dass Licht innerhalb eines bestimmten Bereichs von Einfallswinkeln auf die sensitive Fläche des Lichtsensors einfallen kann. Die Ausnehmungen in der intransparenten Schicht bewirken damit, dass das Licht, das auf den Lichtsensor einfällt, einen gewünschten Einfallswinkel hat. Die intransparente Schicht kann eine Licht absorbierende Schicht sein.
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Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiodenanordnung, bei dem die Leiterplatte bereitgestellt wird; der Lichtsensor auf der Leiterplatte angeordnet wird; die erste Leuchtdiode, die erstes Licht in dem ersten Wellenlängenbereich erzeugt, auf der Leiterplatte angeordnet wird; mindestens die zweite Leuchtdiode, die zweites Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich erzeugt, auf der Leiterplatte angeordnet wird; der Damm, der für das Licht der ersten Leuchtdiode und das Licht der zweiten Leuchtdiode intransparent ist, auf der Leiterplatte so angeordnet und/oder ausgebildet wird, dass er die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode räumlich und optisch von dem Lichtsensor trennt; und die Streuschicht zum Mischen des Lichts der Leuchtdioden und zum Führen des gemischten Lichts von den Leuchtdioden über den Damm hin zu dem Lichtsensor so ausgebildet wird, dass sie sich über die Leuchtdioden, den Damm und den Lichtsensor erstreckt.
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Die im Vorhergehenden erläuterten Vorteile der Leuchtdiodenanordnung können ohne weiteres auf das Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiodenanordnung übertragen werden. Insbesondere kann das Anordnen der ersten und zweiten Leuchtdioden auf demselben Substrat dazu beitragen, dass das Verfahren besonders einfach und/oder kostengünstig und/oder in wenigen Arbeitsschritten hergestellt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung wird über mindestens einer der Leuchtdioden und/oder über dem Lichtsensor eine Schicht ausgebildet, indem das Material der Schicht in flüssigem Zustand über die entsprechende Leuchtdiode und/oder den Lichtsensor gegossen wird, wobei der Damm als laterale Barriere für das Material in flüssigem Zustand dient, so dass dieses nicht über den Damm hinaus oder an diesem vorbei fließt, und nachfolgend wird das Material der Schicht getrocknet. Die Schicht kann beispielsweise die transparente Schicht zwischen den Leuchtdioden und der Streuschicht oder zwischen dem Lichtsensor und der Streuschicht sein. Alternativ dazu kann die Schicht die Konversionsschicht sein. Alternativ dazu kann die Schicht die Streuschicht sein. Alternativ dazu kann die Schicht die transparente Schicht, die Konversionsschicht und/oder die Streuschicht aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Schicht die transparente Schicht und über der transparenten Schicht wird die Streuschicht ausgebildet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung;
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3 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung;
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4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Eine Leuchtdiodenanordnung kann zwei, drei oder mehr Leuchtdioden (light emitting diode, LED) und einen Lichtsensor aufweisen. Optional kann eine Leuchtdiodenanordnung auch ein, zwei oder mehr elektronische Bauelemente aufweisen. Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
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Eine LED ist ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein.
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Ein Lichtsensor ist ein photosensitives, lichtempfindliches und/oder Licht absorbierendes Bauelement mit einer bezüglich des Lichts sensitiven Fläche und kann auch als Lichtdetektor bezeichnet werden. Der Lichtsensor kann auch als Lichtsensoranordnung ausgebildet sein und ein, zwei oder mehr lichtempfindliche Bauelemente aufweisen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiodenanordnung 10. Die Leuchtdiodenanordnung 10 weist eine Leiterplatte 12 auf, auf der ein Damm 16, ein Lichtsensor 18, mindestens eine erste Leuchtdiode 20, beispielsweise zwei erste Leuchtdioden 20, und mindestens eine zweite Leuchtdiode 22 angeordnet sind. Zusätzlich können noch weitere in 1 nicht gezeigte erste und/oder zweite Leuchtdioden 20, 22 angeordnet sein. Die Leuchtdioden 20, 22 sind in einem zentralen Bereich der Leiterplatte angeordnet. Der Lichtsensor 18 ist außerhalb des zentralen Bereichs der Leiterplatte 12 angeordnet.
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Die Leiterplatte 12 kann beispielsweise Metall aufweisen, beispielsweise eine Metallkernplatine sein, oder die Leiterplatte 12 kann eine Keramikplatine sein. Die Leiterplatte 12 kann eine, zwei oder mehr Leiterbahnen und/oder eine, zwei oder mehr Anschlussflächen zum elektrischen Kontaktieren der Leuchtdiodenanordnung 10 und/oder der Leuchtdioden 20, 22 und/oder des Lichtsensors 18 aufweisen.
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Die ersten Leuchtdioden 20 emittieren erstes Licht 24 in einem ersten Wellenlängenbereich. Beispielsweise emittieren die ersten Leuchtdioden 20 rotes Licht. Die ersten Leuchtdioden 20 können beispielsweise oberflächenemittierende Leuchtdioden sein. Die ersten Leuchtdioden 20 können beispielsweise Dünnfilmchips aufweisen. Alternativ dazu können die ersten Leuchtdioden 20 ein anderes Licht emittieren, beispielsweise blaues Licht, und/oder die ersten Leuchtdioden 20 können volumenemittierende Leuchtdioden sein und/oder Saphir-Chips aufweisen.
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Die zweiten Leuchtdioden 22 emittieren zweites Licht 25 in einem zweiten Wellenlängenbereich. Beispielsweise emittieren die zweiten Leuchtdioden 22 blaues Licht. Die zweiten Leuchtdioden 22 können beispielsweise volumenemittierende Leuchtdioden sein. Die zweiten Leuchtdioden 22 können beispielsweise Saphir-Chips aufweisen. Alternativ dazu können die zweiten Leuchtdioden 22 ein anderes Licht emittieren, beispielsweise rotes Licht, und/oder die zweiten Leuchtdioden 22 können oberflächenemittierende Leuchtdioden sein und/oder die zweiten Leuchtdioden 22 können Dünnfilmchips aufweisen.
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Der Damm 16 ist zwischen den Leuchtdioden 20, 22 und dem Lichtsensor 18 angeordnet und trennt einen ersten Bereich, in dem der Lichtsensor 18 angeordnet ist, räumlich von einem Bereich, in dem die Leuchtdioden 20, 22 angeordnet sind. Der Damm 16 ist für das erste und zweite Licht 24, 25 intransparent. Der Damm 16 dient im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 dazu, zu verhindern, dass das mittels der Leuchtdioden 20, 22 erzeugte Licht 24, 25 auf direktem Weg hin zu dem Lichtsensor 18 gelangt. In anderen Worten dient der Damm 16 im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 als optische Barriere für das von den Leuchtdioden 20, 22 emittierte Licht 24, 25.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Damm 16 nicht nur zwischen den Leuchtdioden 20, 42 und dem Lichtsensor 18, sondern auch um die Leuchtdioden 20, 22 und den Lichtsensor 18 herum. In anderen Worten umgibt der Damm 16 die Leuchtdioden 20, 22 und den Lichtsensor 18 in lateraler Richtung. Somit dient bei diesem Ausführungsbeispiel der Damm 16 im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 auch dazu, zu verhindern, dass das Licht 4 20, 25 der Leuchtdioden 20, 22 in lateraler Richtung aus der Leuchtdiodenanordnung 10 austritt. Alternativ dazu kann der Teil des Damms 16, der sich außen um die Leuchtdioden 20, 22 und den Lichtsensor 18 herum erstreckt, von einem alternativen oder zusätzlichen Damm gebildet sein, der jedoch in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Die laterale Richtung ist parallel zu einer Oberfläche der Leiterplatte 12, auf der die Leuchtdioden 20, 22 angeordnet sind, und verläuft in 1 in horizontaler Richtung. Die vertikale Richtung steht senkrecht auf der Oberfläche der Leiterplatte 12.
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Der Damm 16 weist einen Kunststoff auf oder ist davon gebildet. Beispielsweise weist der Damm 16 Silikon auf oder ist davon gebildet. Außerdem kann der Damm 16 ein hochreflektierendes Material, beispielsweise Titandioxid, aufweisen und so im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 als Spiegel dienen. Das hochreflektierende Material kann beispielsweise in den Damm 16 eingebettet sein und/oder der Damm 16 mit einem hochreflektierenden Material beschichtet sein.
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Über den Leuchtdioden 20, 22 und über dem Lichtsensor 18 ist eine transparente Schicht ausgebildet. Insbesondere ist über den Leuchtdioden 20, 42 eine erste transparente Schicht 28 ausgebildet und über dem Lichtsensor 18 ist eine zweite transparente Schicht 30 ausgebildet. Alternativ dazu kann in der ersten transparenten Schicht 28 Konvertermaterial eingebettet sein. In anderen Worten kann alternativ zu der ersten transparenten Schicht 28 eine Konversionsschicht angeordnet sein. Gegebenenfalls kann die Konversionsschicht ausschließlich über den ersten Leuchtdioden 20 oder den zweiten Leuchtdioden 22 ausgebildet sein oder über den ersten Leuchtdioden 20 und den zweiten Leuchtdioden 22. Alternativ dazu kann die erste transparente Schicht 30 ausgebildet sein und zusätzlich kann über den ersten Leuchtdioden 20 und/oder den zweiten Leuchtdioden 22 eine in den Figuren nicht dargestellte Konversionsschicht ausgebildet sein.
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Die Konversionsschicht bzw. das Konvertermaterial dienen gegebenenfalls dazu, das mittels der Leuchtdioden 20, 22 erzeugte Licht bezüglich seiner Wellenlänge zu konvertieren. Beispielsweise kann ein Teil des von den zweiten Leuchtdioden 22 erzeugten Lichts, beispielsweise blaues Licht, konvertiert werden, beispielsweise in gelbes oder mint-farbiges Licht, und sich mit dem nicht konvertierten Teil des von den zweiten Leuchtdioden 22 erzeugten Lichts mischen. Dadurch wird ein Mischlicht, beispielsweise weißes Licht, mit einem Wellenlängenspektrum erzeugt, das sich aus dem Wellenlängenspektrum des von den zweiten Leuchtdioden 22 erzeugten Lichts und dem Wellenlängenspektrum des konvertierten Lichts zusammensetzt. Das von den zweiten Leuchtdioden 22 erzeugte Licht und/oder das konvertierte Licht können sich mit dem von den ersten Leuchtdioden 20 emittierten Licht mischen. Dadurch kann wiederum Licht mit einem aus den einzelnen Wellenlängenspektren zusammengesetzten Wellenlängenspektrum erzeugt werden. Beispielsweise können das Licht derart erzeugt und die Wellenlängenspektren derart gemischt werden, dass die Leuchtdiodenanordnung 10 weißes Licht emittiert. Alternativ dazu kann das blaue Licht mittels Konvertermaterials in gelbes Licht konvertiert werden und mittels eines weiteren Konvertermaterials in Bluish-White-Licht konvertiert werden, wodurch einstellbares oder tunable weißes Licht erzeugt werden kann.
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Auf der transparenten Schicht 28, 30 ist eine Streuschicht 32 ausgebildet. Die Streuschicht 32 ist insbesondere über den ersten Leuchtdioden 20 und den zweiten Leuchtdioden 22 und dem Lichtsensor 18 ausgebildet. Die Streuschicht 32 erstreckt sich über die Leuchtdioden 20, 22 und den Lichtsensor 18. Die Streuschicht 32 kann beispielsweise Streupartikel aufweisen, die in einem Trägermaterial eingebettet sind. Die Streuschicht 32 dient im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 dazu, das Licht 24, 25 der Leuchtdioden 20, 22 zu mischen. Ein erster Anteil 40 des gemischten Lichts kann durch eine optische Linse 34 als Nutzlicht der Leuchtdiodenanordnung 10 nach außen abgestrahlt werden. Die Streuschicht 32 dient im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 weiter dazu, einen zweiten Anteil 42 des gemischten Lichts hin zu dem Lichtsensor 18 zu leiten, insbesondere über den Damm 16. Über eine Konzentration und/oder Art der Streupartikel insbesondere über dem Lichtsensor 18, kann eine Größe des zweiten Anteils 42 des gemischten Lichts eingestellt und/oder vorgegeben werden.
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Gegebenenfalls ist die optische Linse 34 über dem Bereich angeordnet, in dem die Leuchtdioden 20, 22 angeordnet sind. Über dem Bereich, in dem der Lichtsensor 18 angeordnet ist, kann eine intransparente Abdeckschicht 38 angeordnet sein. Die Abdeckschicht 38 dient dazu, dass das Licht des zweiten Anteils 42 des gemischten Lichts nicht die Leuchtdiodenanordnung 10 verlässt ohne von dem Lichtsensor 18 erfasst zu werden oder zurück in den Bereich mit den Leuchtdioden 20, 22 reflektiert zu werden. Eine in 1 dargestellte Unterseite der Abdeckschicht 38, die dem Lichtsensor 18 zugewandt ist, kann beispielsweise verspiegelt oder reflektierend ausgebildet sein.
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Optional kann sich der Damm 16 auch zumindest teilweise über die Streuschicht 32 erstrecken, beispielsweise derart, dass von dem Damm 16, der Leiterplatte 12 und der Abdeckschicht 38 eine geschlossene, intransparente Hülle gebildet ist, die den Lichtsensor 18 vollständig umgibt bis auf eine Öffnung 46, durch die die Streuschicht 32 sich von dem zweiten Bereich mit den Leuchtdioden 20, 22 hin zu dem ersten Bereich mit dem Lichtsensor 18 erstreckt. Der zweite Anteil 42 des gemischten Lichts, der hin zu dem Lichtsensor 18 geleitet wird, kann über eine Größe der Öffnung 46 eingestellt werden. Wird die Öffnung 46 beispielsweise besonders groß ausgebildet, so gelangt ein besonders großer zweiter Anteil 42 des gemischten Lichts hin zu dem Lichtsensor 18. Wird die Öffnung 46 beispielsweise besonders klein ausgebildet, so gelangt ein besonders kleiner zweiter Anteil 42 des gemischten Lichts hin zu dem Lichtsensor 18.
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Der Damm 16 dient optional nicht nur als optische Barriere sondern auch als laterale körperliche Grenze für die transparente Schicht 28, 30, die optische Linse 34 und/oder die Streuschicht 32.
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Optional kann zwischen dem Lichtsensor 18 und der Streuschicht 32, beispielsweise direkt auf dem Lichtsensor 18, eine intransparente Schicht ausgebildet sein, die Ausnehmungen aufweist, durch die das gemischte Licht hin zu einer sensitiven Fläche des Lichtsensors 18 gelangt. Über eine Größe und Erstreckungsrichtung der Ausnehmungen der intransparenten Schicht kann ein Einfallswinkel des gemischten Lichts auf der sensitiven Fläche des Lichtsensors 18 eingestellt und/oder vorgegeben werden. Beispielsweise können die Ausnehmungen bezogen auf ihre Länge einen relativ kleinen Durchmesser haben und/oder die Ausnehmungen können ein großes Aspektverhältnis haben und/oder die Ausnehmungen können vertikal auf der sensitiven Fläche des Lichtsensors 18 stehen, so dass das gemischte Licht 42 im Wesentlichen im rechten Winkel auf den Lichtsensor 18 einfällt. Beispielsweise kann gewünscht sein, dass das gemischte Licht senkrecht auf den Lichtsensor 18 einfällt mit einer Winkelabweichung von maximal 10°. Alternativ oder zusätzlich kann die intransparente Schicht auf dem Lichtsensor 18 beispielsweise 700 µm dick sein und ein Durchmesser der Ausnehmung(en) kann beispielsweise 120 µm sein.
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Optional kann die Leuchtdiodenanordnung 10 einen in den Figuren nicht dargestellten Treiberschaltkreis zum Betreiben, Steuern und/oder Regeln der Leuchtdioden 20, 22 und/oder zum Empfangen eines Messsignals des Lichtsensors 18 aufweisen. Alternativ dazu kann die Leuchtdiodenanordnung 10 mit dem Treiberschaltkreis zum Betreiben der LEDs 20, 22 elektrisch verbunden sein. Mittels des Treiberschaltkreises kann beispielsweise ein Farbort und/oder eine Intensität des von der Leuchtdiodenanordnung 10 emittierten Lichts erfolgen.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung 10. Die Leuchtdiodenanordnung 10 kann beispielsweise weitgehend der mit Bezug zu 1 näher erläuterten Leuchtdiodenanordnung 10 entsprechen. Die Leuchtdiodenanordnung 10 weist mehrere Kontaktflächen 50 und mehrere Leiterbahnen 52 auf. Die Kontaktflächen 50 dienen zum elektrischen Kontaktieren und/oder zum Steuern der Leuchtdiodenanordnung 10, insbesondere der Leuchtdioden 20, 22, und/oder zum Auslesen eines Messsignals des Lichtsensors 18.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung 10, die beispielsweise weitgehend der mit Bezug zu 1 erläuterten Leuchtdiodenanordnung 10 entsprechen kann. Der Lichtsensor 18 ist in dem zentralen Bereich der Leiterplatte 12, insbesondere in der Mitte der Leiterplatte 12 angeordnet. Der Damm 16 umgibt den ersten Lichtsensor 18 in lateraler Richtung vollständig. Außerdem umgibt der Damm 16 oder ein weiterer Damm die Leuchtdioden 20, 22 in lateraler Richtung.
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Im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 10 mischt die Streuschicht 32 das erste Licht 24 und das zweite Licht 25 und der erste Anteil 40 des gemischten Lichts verlässt die Leuchtdiodenanordnung 10 als Nutzlicht. Außerdem leitet die Streuschicht 32 das das erste Licht 24 und das zweite Licht 25 hin zu dem zentralen Bereich, so dass der zweite Anteil 42 des gemischten Lichts von dem Lichtsensor 18 erfasst werden kann.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung.
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In einem Schritt S2 wird eine Leiterplatte bereitgestellt, beispielsweise die Leiterplatte 12. Die Leiterplatte 12 kann beispielsweise bereitgestellt werden, indem sie ausgebildet wird. Alternativ dazu kann eine bereits fertig gestellte Leiterplatte 12 bereitgestellt werden.
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In einem Schritt S4 werden erste Leuchtdioden angeordnet, beispielsweise werden die ersten Leuchtdioden 20 auf der Leiterplatte 12 angeordnet und elektrisch mit dieser verbunden. Die ersten Leuchtdioden 20 können beispielsweise in einem Pick-and-Place-Verfahren auf der Leiterplatte 12 angeordnet werden.
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In einem Schritt S6 werden zweite Leuchtdioden angeordnet, beispielsweise werden die zweiten Leuchtdioden 22 auf der Leiterplatte 12 angeordnet und elektrisch mit dieser verbunden. Die zweiten Leuchtdioden 20 können beispielsweise in einem Pick-and-Place-Verfahren auf der Leiterplatte 12 angeordnet werden.
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In einem Schritt S8 wird ein Lichtsensor angeordnet, beispielsweise wird der Lichtsensor 18 auf der Leiterplatte 12 angeordnet und elektrisch mit dieser verbunden. Der Lichtsensor 18 kann beispielsweise in einem Pick-and-Place-Verfahren auf der Leiterplatte 12 angeordnet werden.
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In einem Schritt S10 wird ein Damm ausgebildet, beispielsweise wird der Damm 16 auf der Leiterplatte 12 zwischen den Leuchtdioden 20, 22 und dem Lichtsensor 18 ausgebildet. Der Damm 16 kann beispielsweise in einem Formgussverfahren direkt auf der Leiterplatte 12 ausgebildet werden. Alternativ dazu kann der Damm 16 außerhalb der Leiterplatte 12 ausgebildet werden und dann auf der Leiterplatte 12 angeordnet werden, beispielsweise mittels eines Klebstoffs.
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Die Reihenfolge der Schritte S4 bis S10 kann beliebig vertauscht werden. Insbesondere kann zuerst der Damm 16 ausgebildet werden und danach können die Leuchtdioden 20, 22 und/oder der Lichtsensor 18 auf der Leiterplatte 12 angeordnet werden.
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Optional können über den Leuchtdioden 20, 22 die erste transparente Schicht 28 und/oder eine, zwei oder mehr Konversionsschichten ausgebildet werden. Ferner kann optional die zweite transparente Schicht 30 über dem Lichtsensor 18 ausgebildet werden. Die transparenten Schichten 28, 30 können beispielsweise zum Leiten des Lichts weg von den Leuchtdioden 20, 24 und/oder hin zu dem Lichtsensor 18 dienen. Gegebenenfalls können die transparenten Schichten 28, 30 und/oder die Konversionsschichten ausgebildet werden, indem deren Material in flüssigem Zustand, beispielsweise gelöst in einem Lösungsmittel, auf die Leiterplatte 12 aufgebracht wird, wobei der Damm 16 als laterale Grenze und/oder Barriere für das flüssige Material der entsprechenden Schicht dienen kann. Nachfolgend kann die entsprechende Schicht gehärtet und/oder getrocknet werden.
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In einem Schritt S12 wird eine Streuschicht ausgebildet, beispielsweise wird die Streuschicht 32 derart über den Leuchtdioden 20, 22 und dem Lichtsensor 18 ausgebildet, dass sie sich über die Leuchtdioden 20, 22, den Lichtsensor 18 und den Damm 16 zwischen den Leuchtdioden 20, 22 und dem Lichtsensor 18 erstreckt. Optional kann in einem Randbereich der Leiterplatte 12 und/oder lateral außerhalb der Leuchtdioden 20, 22 und des Lichtsensors 18 der Damm 16 derart hoch ausgebildet sein, dass der Damm 16 in diesem Bereich als körperliche Grenze und/oder Barriere für die Streuschicht 32 dient. Das Material der Streuschicht 32 kann optional in flüssigen Zustand aufgebracht werden, wobei in dem äußeren Randbereich gegebenenfalls der Damm 16 als körperliche Grenze und/oder Barriere dienen kann, so dass dort das Material der Streuschicht 32 nicht über den Damm 16 hinaus fließen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Leuchtdiodenanordnung 10 mehr oder weniger Leuchtdioden 20, 22 oder zwei oder mehr Lichtsensoren 18 aufweisen. Ferner können die Leuchtdioden 20, 22 anderes Licht als blaues Licht oder rotes Licht emittieren, beispielsweise grünes oder weißes Licht. Ferner kann das mit Bezug zu 4 erläuterte Verfahren weitere Verfahrensschritte aufweisen, beispielsweise zum Ausbilden diverser Zwischenschichten oder mehrere Schritte des Verfahrens können gleichzeitig ausgeführt werden, beispielsweise die Schritte S4, S6 und/oder S8.
