DE102015215301A1 - Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung - Google Patents

Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung Download PDF

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Leuchtdiodenanordnung (10) bereitgestellt. Die Leuchtdiodenanordnung (10) weist auf: ein erstes Substrat; ein zweites Substrat, das auf dem ersten Substrat (12) angeordnet ist und das mindestens eine erste Leiterbahn (36) aufweist; einen ersten Leuchtdiodenstrang (40) (20), der mehrere erste Leuchtdioden (40) aufweist, die auf dem ersten Substrat (12) angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei mindestens zwei der ersten Leuchtdioden (40) mittels der ersten Leiterbahn (36) des zweiten Substrats (16) elektrisch in Reihe geschaltet sind; und mindestens einen zweiten Leuchtdiodenstrang (22), der mehrere zweite Leuchtdioden (42) aufweist, die auf dem zweiten Substrat (16) angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung.
  • Bei einer herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung sind mehrere Leuchtdioden, insbesondere 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 blaues Licht emittierende Leuchtdioden aufweisen und eine andere Gruppe von LEDs kann rotes Licht emittierende Leuchtdioden aufweisen. Das Substrat kann beispielsweise eine Metallkernplatine sein oder einen keramischen Grundkörper haben, auf dem die elektrischen Leitungen zum elektrischen Kontaktieren der LEDs ausgebildet sind.
  • Über den LEDs können eine oder mehrere Konversionsschichten ausgebildet sein. Beispielsweise kann über einer ersten Gruppe von LEDs eine erste Konversionsschicht ausgebildet sein und über einer zweiten Gruppe von LEDs kann eine zweite Konversionsschicht ausgebildet sein. Die Konversionsschichten önnen jeweils ein Trägermaterial aufweisen, in das Konvertermaterial eingebettet ist. Das Konvertermaterial kann Konverterpartikel aufweisen. Alternativ dazu können die Konversionsschichten aus dem Konvertermaterial gebildet sein. Das Konvertermaterial eignet sich zum Konvertieren von Licht bezüglich seiner Wellenlänge. Beispielsweise emittieren die LEDs einer Gruppe von LEDs blaues Licht, das Konvertermaterial absorbiert zumindest einen Teil des blauen Lichts und emittiert gelbes oder mint-farbiges Licht. Das gelbe bzw. mint-farbige Licht mischt sich mit dem restlichen nicht konvertierten blauen Licht, wodurch weißes Licht erzeugt werden kann. Alternativ dazu kann das blaue Licht mittels des Konvertermaterials in gelbes Licht konvertiert werden und mittels eines anderen Konvertermaterials kann das blaue Licht in blau-weißes (Bluish-White)-Licht konvertiert werden, wodurch einstellbares oder tunable weißes Licht erzeugt werden kann.
  • Ferner kann mit einer ersten Gruppe von LEDs grünes Licht erzeugt werden, beispielsweise mittels blaues Licht emittierender LEDs und einer das blaue Licht absorbierenden und das grüne Licht emittierenden Konversionsschicht, mit einer zweiten Gruppe von LEDs kann rotes Licht erzeugt werden, beispielsweise direkt oder mittels einer entsprechenden Konversionsschicht, und mit einer dritten Gruppe von LEDs kann, beispielsweise direkt, blaues Licht oder mittels einer entsprechenden Konversionsschicht weißes Licht erzeugt werden.
  • Aufgrund der elektrischen Kopplung der LEDs innerhalb einer Gruppe werden die LEDs einer Gruppe vorzugsweise nahe benachbart zueinander, beispielsweise in Form sich linear erstreckender Leuchtdiodenstränge angeordnet. Falls nun zwei benachbarte Leuchtdiodenstränge mit oder ohne entsprechender Konversionsschicht Licht unterschiedlicher Farbe erzeugen, so führt dies zwar in ausreichendem Abstand zu einer gewissen Mischung des Lichts, jedoch kann der dadurch erreichte Grad an Lichtmischung bei einigen Anwendungen nicht ausreichend sein, beispielsweise im Falle der Verwendung eines nicht facettierten und/oder glatten Reflektors zum Reflektieren des gemischten Lichts. Insbesondere kann dies bei einer Projektion des gemischten Lichts auf eine Fläche zu Bereichen unterschiedlicher Farbe und/oder zu einem Regenbogeneffekt führen.
  • Die Lichtmischung kann verbessert werden, indem die Leuchtdioden direkt auf die Substrate aufgebracht werden (Chip-on-Board Technologie), anstatt der Verwendung von in separate Gehäuse gepackten LEDs auf dem Substrat. Insbesondere kann dadurch der Abstand zwischen Emissionsorten unterschiedlicher Farbe verringert werden, was zu einer besseren Lichtmischung führt.
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf eine herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1. Die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1 weist ein Substrat 2 mit einem optisch aktiven Bereich 3 auf. Der optisch aktive Bereich 3 ist in Draufsicht auf das Substrat 2 kreisförmig ausgebildet und in lateraler Richtung von einem Damm 4 umgeben. Die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1 weist zwei herkömmliche erste Leuchtdiodenstränge 6 und zwei herkömmliche zweite Leuchtdiodenstränge 8 auf. Mittels der herkömmlichen ersten Leuchtdiodenstränge 6 wird blaues Licht erzeugt mittels LEDs, die blaues Licht emittieren und Saphir-Chips aufweisen und die von Chip zu Chip elektrisch gekoppelt sind und insbesondere elektrischen Reihe geschaltet sind. Mittels der herkömmlichen zweiten Leuchtdiodenstränge 8 wird blaues Licht erzeugt mittels LEDs, die blaues Licht emittieren und Saphir-Chips aufweisen und die von Chip zu Chip elektrisch gekoppelt sind und insbesondere elektrischen Reihe geschaltet sind, und das blaue Licht wird mittels einer Konversionsschicht in grünes Licht konvertiert. Die herkömmlichen Leuchtdiodenstränge 6, 8 verlaufen linear und parallel zueinander.
  • Bei einer Draufsicht auf die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1 oder bei einer Projektion des mittels der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 1 erzeugten Lichts auf eine Fläche sind weiterhin zumindest in Teilbereichen die unterschiedlichen Lichtfarben, insbesondere blau und grün, erkennbar. Insbesondere sind die unterschiedlichen Farben in Form der parallelen Linien der herkömmlichen Leuchtdiodenstränge 6, 8 erkennbar.
  • Die Lichtmischung kann weiter verbessert werden mittels einer Streuschicht zum Streuen des mittels der Leuchtdiodenstränge emittierten Lichts. Eine derartige Streuschicht hat jedoch negative Auswirkungen auf die Effizienz der entsprechenden Leuchtdiodenanordnung.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchtdiodenanordnung bereitzustellen, die Licht unterschiedlicher Farbe erzeugt und das erzeugte Licht mischt, wobei auf einfache Weise ein besonders hoher Grad an Farbmischung und/oder Lichtmischung erzielt wird, und/oder die besonders effizient ist und/oder die besonders einfach und/oder kostengünstig herstellbar ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung bereitzustellen, das besonders einfach und/oder kostengünstig durchführbar ist und/oder das dazu beiträgt, dass die Leuchtdiodenanordnung besonders effizient ist und/oder Licht unterschiedlicher Farbe erzeugt und das erzeugte Licht mischt, wobei auf einfache Weise ein besonders hoher Grad an Farbmischung und/oder Lichtmischung erzielt wird.
  • Eine Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Leuchtdiodenanordnung mit einem ersten Substrat; einem zweiten Substrat, das auf dem ersten Substrat angeordnet ist und das mindestens eine erste Leiterbahn aufweist; einem ersten Leuchtdiodenstrang, der mehrere erste Leuchtdioden aufweist, die auf dem ersten Substrat angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei mindestens zwei der ersten Leuchtdioden mittels der ersten Leiterbahn des zweiten Substrats elektrisch in Reihe geschaltet sind; und mindestens einem zweiten Leuchtdiodenstrang, der mehrere zweite Leuchtdioden aufweist, die auf dem zweiten Substrat angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind.
  • Das elektrische Kontaktieren der ersten Leuchtdioden des ersten Leuchtdiodenstrangs über die Leiterbahn des zweiten Substrats ermöglicht, den ersten und den zweiten Leuchtdiodenstrang besonders nah beieinander anzuordnen und/oder den ersten und den zweiten Leuchtdiodenstrang so anzuordnen, dass diese sich kreuzen. Falls die ersten Leuchtdioden Licht einer anderen Farbe emittieren als die zweiten Leuchtdioden oder Licht der gleichen Farbe emittieren, welches jedoch nachfolgend in Licht unterschiedlicher Farbe konvertiert wird, insbesondere mittels einer oder zwei entsprechender Konversionsschichten, so kann das besonders nahe aneinander Anordnen der Leuchtdiodenstränge und/oder das Kreuzen der Leuchtdiodenstränge zu einer besonders guten Farbmischung beitragen, insbesondere auf Substratebene und/oder ohne oder schon vor einer Streuschicht. Die Leuchtdiodenanordnung emittiert dann insgesamt gemischtes Licht, das beispielsweise weißes Licht sein kann, das einen hohen Grad an Farbmischung aufweist.
  • Beispielsweise können die ersten Leuchtdioden erstes Licht emittieren und die zweiten Leuchtdioden können zweites Licht emittieren. Das erste Licht kann beispielsweise blaues Licht sein und das zweite Licht kann beispielsweise rotes Licht sein. Alternativ dazu kann das erste und das zweite Licht blaues Licht sein. Über den ersten und/oder über den zweiten Leuchtdioden kann je eine Konversionsschicht ausgebildet sein, die das emittierte erste und/oder zweite Licht in rotes, grünes, weißes oder blau-weißes Licht konvertiert. Die ersten Leuchtdioden können beispielsweise volumenemittierende Leuchtdioden sein und die zweiten Leuchtdioden können beispielsweise oberflächenemittierende Leuchtdioden sein. Alternativ dazu können die ersten und zweiten Leuchtdioden volumenemittierende Leuchtdioden sein.
  • Zusätzlich zu dem ersten Leuchtdiodenstrang können ein, zwei oder mehr weitere erste Leuchtdiodenstränge auf dem ersten Substrat angeordnet sein, wobei dann das zweite Substrat ein, zwei bzw. entsprechend mehr weitere erste Leiterbahnen zum elektrischen in Reihe Schalten der entsprechenden ersten Leuchtdiodenstränge aufweist. Die weiteren ersten Leuchtdiodenstränge weisen ebenfalls erste Leuchtdioden auf, also Leuchtdioden, die baugleich sind wie die ersten Leuchtdioden des ersten Leuchtdiodenstrangs, und/oder denen die gleichen Konversionsschichten optisch nachgeschaltet sind und mittels derer das erste Licht erzeugt wird. In dieser Anmeldung werden alle Leuchtdiodenstränge, die dazu beitragen, Licht einer ersten Farbe zu erzeugen, als erste Leuchtdiodenstränge bezeichnet.
  • Zusätzlich zu dem zweiten Leuchtdiodenstrang können ein, zwei oder mehr weitere zweite Leuchtdiodenstränge auf dem zweiten Substrat angeordnet sein. Die weiteren zweiten Leuchtdiodenstränge weisen ebenfalls zweite Leuchtdioden auf, also Leuchtdioden, die baugleich sind wie die zweiten Leuchtdioden des zweiten Leuchtdiodenstrangs und/oder denen die gleichen Konversionsschichten optisch nachgeschaltet sind und mittels derer das zweite Licht erzeugt wird. In anderen Worten werden in dieser Anmeldung alle Leuchtdiodenstränge, die dazu beitragen, Licht einer zweiten Farbe zu erzeugen, als zweite Leuchtdiodenstränge bezeichnet.
  • Abgesehen von den Leiterbahnen dienen elektrische Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der Leuchtdioden eines der Leuchtdiodenstränge. Beispielsweise werden die Leuchtdioden innerhalb eines Leuchtdiodenstrangs mittels der elektrischen Leiter elektrisch in Reihe geschaltet, sofern dies nicht mittels einer der Leiterbahnen erfolgt. Die elektrischen Leiter können beispielsweise elektrisch leitfähige Drähte, beispielsweise Metalldrähte, beispielsweise Bonddrähte, insbesondere Gold- und/oder Kupferdrähte sein.
  • Das erste Substrat kann beispielsweise Metall aufweisen, insbesondere kann das erste Substrat eine Metallkernplatine sein. Das zweite Substrat kann beispielsweise Keramik aufweisen oder aus Keramik gebildet sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Leuchtdiodenanordnung mindestens einen dritten Leuchtdiodenstrang auf, der mehrere dritte Leuchtdioden aufweist, die auf dem ersten Substrat angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das zweite Substrat weist mindestens eine zweite Leiterbahn auf. Mindestens zwei der dritten Leuchtdioden sind mittels der zweiten Leiterbahn elektrischen Reihe geschaltet. Mittels des dritten Leuchtdiodenstrangs kann Licht einer dritten Farbe, insbesondere drittes Licht erzeugt werden. Das dritte Licht kann mit dem ersten und/oder dem zweiten Licht gemischt werden.
  • Zusätzlich zu dem dritten Leuchtdiodenstrang können ein, zwei oder mehr weitere dritte Leuchtdiodenstränge ausgebildet sein, wobei dann das zweite Substrat ein, zwei bzw. entsprechend mehr weitere zweite Leiterbahnen zum elektrischen in Reihe Schalten der entsprechenden dritten Leuchtdiodenstränge aufweist. Die weiteren dritten Leuchtdiodenstränge weisen ebenfalls dritte Leuchtdioden auf, also Leuchtdioden, die baugleich sind wie die dritten Leuchtdioden des dritten Leuchtdiodenstrangs, und/oder denen die gleichen Konversionsschichten optisch nachgeschaltet sind und mittels derer Licht der gleichen Farbe erzeugt wird. In anderen Worten werden in dieser Anmeldung alle Leuchtdiodenstränge, die dazu beitragen, Licht einer dritten Farbe zu erzeugen, als dritte Leuchtdiodenstränge bezeichnet.
  • Beispielsweise können die dritten Leuchtdioden das dritte Licht emittieren. Das dritte Licht kann beispielsweise blaues oder rotes Licht sein. Über den dritten Leuchtdioden kann eine Konversionsschicht ausgebildet sein, die das emittierte dritte Licht in rotes, grünes, weißes oder blau-weißes Licht konvertiert. Die dritten Leuchtdioden können beispielsweise volumenemittierende oder oberflächenemittierende Leuchtdioden sein. Alternativ können die dritten Leuchtdioden mittels der ersten Leiterbahnen elektrisch in Reihe geschaltet sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist das zweite Substrat einstückig ausgebildet. Dies kann dazu beitragen, dass die Leuchtdiodenanordnung besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet werden kann. Auf dem einstückigen zweiten Substrat können ein, zwei oder mehr der zweiten Leuchtdiodenstränge angeordnet sein. Der bzw. die zweiten Leuchtdiodenstränge auf dem zweiten Substrat können von ein, zwei oder mehr der ersten Leuchtdiodenstränge und/oder von ein, zwei oder mehr der dritten Leuchtdiodenstränge gekreuzt werden, wobei das zweite Substrat entsprechende erste bzw. zweite Leiterbahn zum elektrischen in Reihe Schalten der ersten bzw. dritten Leuchtdiodenstränge aufweist.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist das zweite Substrat mehrere körperlich voneinander getrennte Teilsubstrate auf. Auf den Teilsubstraten sind die zweiten Leuchtdioden angeordnet. Die Teilsubstrate weisen die die ersten und/oder zweiten Leiterbahn, zum elektrischen in Reihe Schalten zweier erster Leuchtdioden bzw. zweier dritter Leuchtdioden auf. Dies kann dazu beitragen, dass Bereiche, in denen Licht unterschiedlicher Farbe erzeugt wird, besonders nah ein einander angeordnet und/oder besonders gut gemischt werden können. Dies kann zu einem besonders hohen Grad an Farbmischung beitragen.
  • Beispielsweise kann auf jedem Teilsubstrat mindestens eine zweite Leuchtdiode, insbesondere genau eine zweite Leuchtdiode, angeordnet sein. Ferner kann auf jedem Teilsubstrat mindestens eine erste Leiterbahn und/oder mindestens eine zweite Leiterbahn, beispielsweise genau eine erste Leiterbahn und/oder genau eine zweite Leiterbahn, ausgebildet sein. Optional können ein, zwei oder mehr Teilsubstrate des zweiten Substrats auf dem ersten Substrat angeordnet sein, auf denen keine zweite Leuchtdiode und/oder keine erste Leiterbahn und/oder keine zweite Leiterbahn ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung kreuzen sich in Draufsicht auf das erste Substrat der erste Leuchtdiodenstrang, der zweite Leuchtdiodenstrang und/oder der dritte Leuchtdiodenstrang. Dies kann zu einem besonders hohen Grad an Farbmischung des mittels der Leuchtdiodenanordnung erzeugten Lichts beitragen. In anderen Worten verlaufen bei einer horizontalen Ausrichtung der Substrate die elektrischen Leiter und/oder die Leiterbahnen zum Verbinden der sich kreuzenden Leuchtdiodenstränge im Kreuzungspunkt vertikal übereinander. Beispielsweise kreuzen sich die entsprechenden Leuchtdiodenstränge in Draufsicht über dem zweiten Substrat oder gegebenenfalls über dessen Teilsubstraten.
  • Gemäß einer Weiterbildung kreuzen sich in Draufsicht auf das erste Substrat die elektrischen Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der zweiten Leuchtdioden und die Leiterbahnen der zweiten Substrate. In anderen Worten verlaufen bei einer horizontalen Ausrichtung der Substrate die elektrischen Leiter zum elektrischen Verbinden der zweiten Leuchtdioden vertikal über den ersten Leiterbahnen zum elektrischen Verbinden der ersten Leuchtdioden und/oder über den zweiten Leiterbahnen zum elektrischen Verbinden der dritten Leuchtdioden. Dies ermöglicht auf besonders einfache Weise, die Leuchtdiodenstränge zu kreuzen. Insbesondere ermöglicht dies, dass zum Kreuzen der Leuchtdiodenstränge keine elektrischen Leiter, insbesondere Bonddrähte, vertikal übereinander und/oder sich kreuzend angeordnet werden müssen. Dies trägt dazu bei, dass die Leuchtdiodenanordnung auf einfache Weise hergestellt werden kann und/oder dass die Leuchtdiodenanordnung besonders robust ist gegenüber äußeren Krafteinwirkungen.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind die Leiterbahnen L-förmig ausgebildet. Dies trägt zu einer besonders vorteilhaften Raumaufteilung beim Ausbilden der Leiterbahnen auf dem zweiten Substrat bzw. dessen Teilsubstraten und/oder beim Anordnen der sich kreuzenden Leuchtdiodenstränge bei.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist mindestens einer der Leuchtdiodenstränge von einer Konversionsschicht zum Konvertieren von Licht der entsprechenden Leuchtdioden bedeckt. Dies ermöglicht, Licht einer zusätzlichen Farbe zu erzeugen und/oder bei Verwendung baugleicher Leuchtdioden Licht unterschiedlicher Farbe zu erzeugen. Beispielsweise sind die ersten Leuchtdioden von einer ersten Konversionsschicht bedeckt, die zweiten Leuchtdioden sind von einer zweiten Konversionsschicht bedeckt und/oder die dritten Leuchtdioden sind von einer dritten Konversionsschicht bedeckt. Insbesondere kann auf jedem Leuchtdiodenstrang genau eine Konversionsschicht ausgebildet sein. Die Konversionsschichten können jeweils ein Trägermaterial aufweisen, in das entsprechende Konverterpartikel eingebettet sind. Alternativ dazu können eine, zwei oder alle drei Konversionsschichten aus Konvertermaterial gebildet sein. Die verschiedenen Konversionsschichten können verschiedene Konvertermaterialien aufweisen. In anderen Worten kann mittels der verschiedenen Konversionsschichten Licht entsprechend verschiedener Farbe erzeugt werden. Beispielsweise können die Konversionsschichten so ausgebildet sein, dass mittels ihnen grünes, rotes, weißes oder blau-weißes Licht erzeugt werden kann. Optional können die Leuchtdioden eines der Leuchtdiodenstränge von einer optisch transparenten Schicht bedeckt sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind der erste Leuchtdiodenstrang und/oder der zweite Leuchtdiodenstrang mit je einer Konversionsschicht bedeckt und das zweite Substrat dient als räumliche Begrenzung für die Konversionsschicht. Dies kann dazu beitragen, die Leuchtdiodenanordnung und insbesondere die Konversionsschichten auf besonders einfache und/oder kostengünstige Weise auszubilden.
  • Gemäß einer Weiterbildung verläuft mindestens einer der Leuchtdiodenstränge in lateraler Richtung geradlinig. Dies kann zu einem besonders einfachen und/oder kostengünstigen Ausbilden der Leuchtdiodenanordnung beitragen.
  • Gemäß einer Weiterbildung verlaufen in Draufsicht auf das erste Substrat der erste Leuchtdiodenstrang und der dritte Leuchtdiodenstrang parallel zueinander und der zweite Leuchtdiodenstrang verläuft in Richtung senkrecht zu dem ersten Leuchtdiodenstrang und dem dritten Leuchtdiodenstrang. Dies kann zu einem besonders hohen Grad an Farbmischung beitragen.
  • Gemäß einer Weiterbildung verläuft mindestens einer der Leuchtdiodenstränge in lateraler Richtung gebogen. Dies kann zu einem besonders hohen Grad an Farbmischung beitragen.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen der Leuchtdiodenanordnung, bei dem das erste Substrat bereitgestellt, beispielsweise ausgebildet, wird; das zweite Substrat, das mindestens die erste Leiterbahn aufweist, auf dem ersten Substrat angeordnet wird; mehrere der ersten Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden, so dass sie den ersten Leuchtdiodenstrang bilden, wobei mindestens zwei der ersten Leuchtdioden mittels der ersten Leiterbahn des zweiten Substrats elektrisch in Reihe geschaltet werden; und mehrere der zweiten Leuchtdioden auf dem zweiten Substrat angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden, sodass sie den zweiten Leuchtdiodenstrang bilden.
  • Die im Vorhergehenden im Zusammenhang mit der Leuchtdiodenanordnung erläuterten Weiterbildungen und Vorteile können ohne weiteres auf Weiterbildungen und Vorteile des Verfahrens zum Herstellen der Leuchtdiodenanordnung übertragen werden.
  • Die vorstehend genannten Verfahrensschritte können in der vorstehend genannten Reihenfolge abgearbeitet werden oder in einer anderen Reihenfolge. Beispielsweise können zunächst die ersten Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet werden und/oder die zweiten Leuchtdioden auf dem zweiten Substrat angeordnet werden und dann kann das zweite Substrat auf dem ersten Substrat angeordnet werden. Alternativ dazu kann zuerst das zweite Substrat auf dem ersten Substrat angeordnet werden und dann können die Leuchtdioden auf den entsprechenden Substraten angeordnet werden. Ferner können zuerst die ersten Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet werden, dann das zweite Substrat auf dem ersten Substrat angeordnet werden und dann die zweiten Leuchtdioden auf dem zweiten Substrat angeordnet werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung werden zuerst die zweiten Leuchtdioden auf dem zweiten Substrat angeordnet, dann wird das zweite Substrat auf dem ersten Substrat angeordnet und dann werden die ersten Leuchtdioden elektrisch mit der ersten Leiterbahn verbunden. Dies kann zu einem besonders einfachen und/oder kostengünstigen Herstellen der Leuchtdiodenanordnung beitragen.
  • Gemäß einer Weiterbildung werden die zweiten Leuchtdioden auf dem zweiten Substrat getestet. Nachfolgend werden die zweiten Leuchtdioden und/oder das zweite Substrat abhängig von einem Testergebnis des Tests auf dem ersten Substrat angeordnet. Beispielsweise können die zweiten Leuchtdioden bezüglich der Intensität und/oder des Farborts des von Ihnen emittierten Lichts getestet werden. Insbesondere kann die Intensität bzw. der Farbort des entsprechenden emittierten Lichts erfasst werden. Abhängig von der erfassten Intensität bzw. dem erfassten Farbort kann dann entschieden werden, ob die entsprechenden zweiten Leuchtdioden überhaupt für die Leuchtdiodenanordnung verwendet werden können oder nicht, und falls ja, für welche Leuchtdiodenanordnung konkret sie verwendet werden sollen, wo auf der entsprechenden Leuchtdiodenanordnung sie angeordnet werden sollen und/oder mit welcher Konversionsschicht sie bedeckt werden sollen. Beispielsweise kann eine Abweichung der Intensität und/oder des Farborts des von den zweiten LEDs emittierten Lichts mittels Anpassens der entsprechenden Konversionsschicht ausgeglichen werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird ein Material zum Ausbilden mindestens einer der Konversionsschichten in flüssigem Zustand derart auf das erste Substrat aufgebracht, dass es in lateraler Richtung von dem zweiten Substrat begrenzt ist und nicht auf oder über das zweite Substrat fließt. Das Material zum Ausbilden der Konversionsschicht wird auf dem ersten Substrat getrocknet und/oder gehärtet, wodurch die entsprechende Konversionsschicht gebildet wird. Anschaulich gesprochen wirken das zweite Substrat und/oder dessen Teilsubstrate als Damm für das flüssige Material der Konversionsschicht. Dies kann zu einem besonders einfachen und/oder kostengünstigen Herstellen der Leuchtdiodenanordnung beitragen
  • Optional kann eine derartige Konversionsschicht so ausgebildet werden, dass sie in getrocknetem und/oder gehärtetem Zustand bezogen auf eine Oberfläche des ersten Substrats eine größere Höhe hat als das zweite Substrat, wobei dann die entsprechende Konversionsschicht als Begrenzung und/oder als Damm für ein flüssiges Material zum Ausbilden einer weiteren Schicht über dem zweiten Substrat dienen kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf eine herkömmliche Leuchtdiodenanordnung;
  • 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiodenanordnung;
  • 3 eine Detailansicht der Leuchtdiodenanordnung gemäß 2;
  • 4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiodenanordnung;
  • 5 eine Detailansicht der Leuchtdiodenanordnung gemäß 4;
  • 6 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung;
  • 7 eine detaillierte Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung;
  • 8 eine detaillierte Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung;
  • 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung;
  • 10 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung.
  • 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.
  • Eine Leuchtdiodenanordnung kann zwei, drei oder mehr Leuchtdioden (light emitting diode, LED) 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.
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf eine herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1. die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1 weist ein Substrat 2 auf, auf dem ein optisch aktiver Bereich 3 der Leuchtdiodenanordnung 1 ausgebildet ist. In dem optisch aktiven Bereiche 3 der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 1 erzeugt die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1 während ihres Betriebs Licht.
  • Der optisch aktive Bereich 3 ist in lateraler Richtung auf dem Substrat 2 von einem Damm 4 begrenzt. Der Damm 4 ist in Draufsicht auf das Substrat 2 kreisförmig ausgebildet.
  • Die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 1 weist zwei herkömmliche erste Leuchtdiodenstränge 6 und zwei herkömmliche zweite Leuchtdiodenstränge 8 auf. Die herkömmlichen Leuchtdiodenstränge 6, 8 sind in dem optisch aktiven Bereich 3 der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 1 angeordnet. Die herkömmlichen Leuchtdiodenstränge 6, 8 sind linear ausgebildet und verlaufen auf dem Substrat 2 parallel zueinander.
  • Die herkömmlichen ersten Leuchtdiodenstränge 6 weisen in 1 nicht dargestellte erste Leuchtdioden auf. Die herkömmlichen zweiten Leuchtdiodenstränge 8 weisen in 1 nicht dargestellte zweite Leuchtdioden auf. Die ersten und zweiten Leuchtdioden sind blaues Licht emittierende Leuchtdioden und können volumenemittierende Leuchtdioden sein und/oder Saphir-Chips aufweisen. Auf oder über den ersten Leuchtdioden der herkömmlichen ersten Leuchtdiodenstränge 6 sind Konversionsschichten ausgebildet, die Konvertermaterialien aufweisen, die das mittels der ersten Leuchtdioden emittierte blaue Licht in blau-weißes (bluish-white) Licht konvertieren. Auf oder über den zweiten Leuchtdioden der herkömmlichen zweiten Leuchtdiodenstränge 8 sind Konversionsschichten ausgebildet, die Konvertermaterialien aufweisen, die das mittels der zweiten Leuchtdioden emittierte blaue Licht in grünes und rotes Licht konvertieren. Das mittels der ersten Leuchtdioden emittierte blau-weiße Licht mischt sich mit dem mittels der zweiten Leuchtdioden erzeugten grünen und roten Licht, wodurch gemischtes Licht, insbesondere weißes Licht, entsteht, das von der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 1 emittiert wird.
  • Aufgrund der linearen, parallelen Anordnung der herkömmlichen Leuchtdiodenstränge 6, 8 erfährt das blaue und grüne Licht auf Substratebene keine besonders gute Lichtmischung und hat nur einen geringen Grad an Lichtmischung. Dies bewirkt, dass im Betrieb der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 1 die parallelen Linien der herkömmlichen Leuchtdiodenstränge 6, 8 sichtbar sind, beispielsweise in Draufsicht auf das Substrat 2 und/oder bei einer Projektion des erzeugten gemischten Lichts auf eine Fläche.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiodenanordnung 10 und 3 zeigt eine Detailansicht der Leuchtdiodenanordnung gemäß 2.
  • Die Leuchtdiodenanordnung 10 weist ein erstes Substrat 12 auf. Das erste Substrat 12 kann beispielsweise Metall aufweisen oder aus Metall gebildet sein. Beispielsweise kann das erste Substrat 12 eine Metallkernplatine sein.
  • Die Leuchtdiodenanordnung 10 weist einen optisch aktiven Bereich 13 auf, in dem während des Betriebs der Leuchtdiodenanordnung 10 Licht erzeugt und abgestrahlt wird. Der optisch aktive Bereich 13 ist in lateraler Richtung von einem Damm 14 umgeben und ist in lateraler Richtung von dem Damm 14 begrenzt. Der Damm 14 kann beispielsweise Silikon aufweisen oder aus Silikon gebildet sein.
  • Auf dem ersten Substrat 12 ist in dem optisch aktiven Bereich 13 ein zweites Substrat 16 angeordnet. Das zweite Substrat 16 weist mehrere Teilsubstrate 18 auf oder ist aus den Teilsubstraten 18 gebildet. Alternativ dazu kann das zweite Substrat 16 einstückig ausgebildet sein. Das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18, kann Keramik aufweisen oder aus Keramik gebildet sein. Das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18, ist auf dem ersten Substrat 12 befestigt, beispielsweise mittels Klebens. Das zweite Substrat 16 weist mindestens eine erste Leiterbahn 36 auf. Die erste Leiterbahn 36 ist auf dem zweiten Substrat 16 ausgebildet. Insbesondere weist jedes Teilsubstrat 18 eine entsprechende erste Leiterbahn 36 auf.
  • Innerhalb des optisch aktiven Bereichs 13 verlaufen mehrere Leuchtdiodenstränge in lateraler Richtung. Die räumlichen Verläufe der Leuchtdiodenstränge sind in 1 mittels verschiedener Linien gekennzeichnet. In 2 sind die Leuchtdiodenstränge durch die entsprechenden Leuchtdioden gekennzeichnet, wie nachfolgend näher erläutert.
  • Insbesondere weist die Leuchtdiodenanordnung 10 mehrere erste Leuchtdiodenstränge 20 auf. Die Verläufe der ersten Leuchtdiodenstränge 20 sind in 1 mittels gepunkteter Linien dargestellt. Die ersten Leuchtdiodenstränge 20 verlaufen in 1 im Wesentlichen von links nach rechts. Die ersten Leuchtdiodenstränge 20 weisen jeweils mehrere erste Leuchtdioden 40 auf, die entlang der entsprechenden gepunkteten Linien innerhalb des optisch aktiven Bereichs 13 angeordnet sind. Die ersten Leuchtdioden 40 sind auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Die ersten Leuchtdioden 40 eines der ersten Leuchtdiodenstränge 20 sind untereinander elektrischen Reihe geschaltet. Mindestens je zwei der ersten Leuchtdioden 40 der ersten Leuchtdiodenstränge 20 sind mittels je einer der ersten Leiterbahnen 36 der Teilsubstrate 18 elektrischen Reihe geschaltet.
  • Die ersten Leuchtdioden 40 emittieren blaues Licht und sind volumenemittierende Leuchtdioden, die Saphir-Chips aufweisen. Alternativ dazu können die ersten Leuchtdioden 40 Licht einer anderen Farbe emittieren, beispielsweise rotes Licht, oberflächenemittierende Leuchtdioden sein und/oder Dünnfilmchips aufweisen.
  • Außerdem weist die Leuchtdiodenanordnung 10 zwei zweite Leuchtdiodenstränge 22 auf. Die Verläufe der zweiten Leuchtdiodenstränge 22 sind in 1 mittels gestrichelter Linien dargestellt. Die zweiten Leuchtdiodenstränge 22 verlaufen in 1 von oben nach unten und kreuzen die ersten Leuchtdiodenstränge 20. Insbesondere kreuzen die zweiten Leuchtdiodenstränge 22 die ersten Leuchtdiodenstränge 20 in Draufsicht im Bereich der Teilsubstrate 18. Die zweiten Leuchtdiodenstränge 22 weisen mehrere zweite Leuchtdioden 42 auf. Die zweiten Leuchtdioden 42 sind auf dem zweiten Substrat 16 bzw. dessen Teilsubstraten 18 angeordnet. Die zweiten Leuchtdioden 42 sind untereinander elektrischen Reihe geschaltet. Die elektrischen Leitungen zum elektrischen in Reihe Schalten der zweiten Leuchtdioden 42 kreuzen in Draufsicht die ersten Leiterbahnen 36 und erstrecken sich vertikal über den ersten Leiterbahnen 36.
  • Die zweiten Leuchtdioden 42 emittieren rotes Licht und sind oberflächenemittierende Leuchtdioden, die Dünnfilmchips aufweisen. Alternativ dazu können die zweiten Leuchtdioden 42 blaues Licht emittieren, volumenemittierende Leuchtdioden sein und/oder Saphir-Chips aufweisen.
  • Zusätzlich weist die Leuchtdiodenanordnung 10 dritte Leuchtdiodenstränge 24 auf. Die Verläufe der dritten Leuchtdiodenstränge 24 sind in 1 mit Strich-Punkt-Linien dargestellt. Die dritten Leuchtdiodenstränge 24 weisen dritte Leuchtdioden 44 auf. Die dritten Leuchtdioden 44 sind auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Die dritten Leuchtdiodenstränge 24 kreuzen die zweiten Leuchtdiodenstränge 22. Insbesondere kreuzen die dritten Leuchtdiodenstränge 24 die zweiten Leuchtdiodenstränge 20 in Draufsicht im Bereich des zweiten Substrats 16, insbesondere in den Bereichen der Teilsubstrate 18. Die dritten Leuchtdioden 44 sind untereinander elektrischen Reihe geschaltet. Je zwei der dritten Leuchtdioden 44 der dritten Leuchtdiodenstränge 24 sind mittels der ersten Leiterbahnen 36 der Teilsubstrate 18 elektrisch in Reihe geschaltet.
  • Die dritten Leuchtdioden 44 emittieren blaues Licht und sind volumenemittierende Leuchtdioden, die Saphir-Chips aufweisen. Alternativ dazu können die dritten Leuchtdioden 44 Licht einer anderen Farbe emittieren, beispielsweise rotes Licht, oberflächenemittierende Leuchtdioden sein und/oder Dünnfilmchips aufweisen.
  • Die ersten Leuchtdiodenstränge 20 verlaufen außerhalb der Teilsubstrate 18 in ersten Bereichen 30. Die zweiten Leuchtdiodenstränge 22 verlaufen auf den Teilsubstraten 18, die zweite Bereiche 32 definieren. Die dritten Leuchtdiodenstränge 24 verlaufen außerhalb der Teilsubstrate 18 in dritten Bereichen 34. Somit ist der optisch aktive Bereich 13 der Leuchtdiodenanordnung 10 in die ersten Bereiche 30, die zweiten Bereiche 32 und die dritten Bereiche 34 aufgeteilt. Die ersten und dritten Bereiche 30, 34 werden in lateraler Richtung voneinander und von den zweiten Bereichen 32, insbesondere dem zweiten Substrat 16 und dessen Teilsubstraten 18, begrenzt.
  • In den Bereichen 30, 32, 34 können die entsprechenden Leuchtdioden 40, 42, 44 mit diversen Schichten bedeckt sein. Die Schichten können beispielsweise transparente Schichten, transluzente Schichten und/oder Konversionsschichten sein. Die Konversionsschichten können Konvertermaterial aufweisen. Mittels des Konvertermaterials kann das von den entsprechenden Leuchtdioden 40, 42, 44 erzeugte Licht bezüglich seiner Wellenlänge konvertiert werden.
  • Beispielsweise kann von den ersten Leuchtdioden 40 erzeugtes blaues Licht mittels einer entsprechenden Konversionsschicht in den ersten Bereichen 30 in rotes Licht konvertiert werden. Beispielsweise kann mittels der dritten Leuchtdioden 44 erzeugtes blaues Licht mittels einer entsprechenden Konversionsschicht in den dritten Bereichen 34 in grünes Licht konvertiert werden. Beispielsweise kann mittels der zweiten Leuchtdioden 22 erzeugtes blaues Licht mit einer entsprechenden Konversionsschicht in blau-weißes Licht konvertiert werden. Dies ermöglicht, mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 ein gemischtes Licht zu Erzeugen und zu emittieren, das eine weiße Farbe hat.
  • Alternativ dazu kann beispielsweise mittels der ersten Leuchtdioden 42 erzeugtes blaues Licht mit einer entsprechenden Konversionsschicht in den ersten Bereichen 30 in blau-weißes Licht konvertiert werden. Beispielsweise kann mittels der dritten Leuchtdioden 44 erzeugtes blaues Licht mittels einer entsprechenden Konversionsschicht in den dritten Bereichen 34 in grünes Licht konvertiert werden. Beispielsweise kann mittels der zweiten Leuchtdioden 42 erzeugtes rotes Licht nicht konvertiert werden, indem die zweiten Leuchtdioden 42 überhaupt nicht mit einer Schicht bedeckt werden oder lediglich mit einer transparenten oder transluzenten farblosen Schicht bedeckt werden. Auch gemäß diesem Beispiel kann mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 weißes Licht erzeugt und emittiert werden.
  • Die Leuchtdiodenanordnung 10 emittiert gemischtes Licht, das einen besonders hohen Grad an Lichtmischung aufweist. In anderen Worten ist das mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 erzeugte Licht besonders gut gemischt. Dies bewirkt, dass in Draufsicht auf das Substrat 2 und/oder bei einer Projektion des mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 erzeugten Lichts auf eine Fläche die unterschiedlichen Farben des mittels der Leuchtdioden 40, 42, 44 erzeugten Lichts nur noch schwer oder gar nicht mehr erkennbar sind. Die besonders gute Lichtmischung bzw. der besonders hohe Grad an Lichtmischung wird dadurch erreicht, dass sich die ersten und zweiten Leuchtdiodenstränge 20, 24 räumlich kreuzen und die dritten und zweiten Leuchtdiodenstränge 24, 22 räumlich kreuzen.
  • Alternativ kann auf die dritten Leuchtdiodenstränge 24 verzichtet werden und/oder anstatt der dritten Leuchtdiodenstränge können weitere erste Leuchtdiodenstränge 20 ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann lediglich ein zweiter Leuchtdiodenstrang 22 oder es können mehr als zwei zweite Leuchtdiodenstränge 22 angeordnet sein.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiodenanordnung 10, die beispielsweise weitgehend der im Vorhergehenden erläuterten Leuchtdiodenanordnung 10 entsprechen kann, und 5 zeigt eine Detailansicht der Leuchtdiodenanordnung 10 gemäß 4.
  • Die dritten Leuchtdiodenstränge 24 verlaufen in lateraler Richtung derart auf dem ersten Substrat 12, dass sie über denselben Teilsubstraten 18 die zweiten Leuchtdiodenstränge 22 kreuzen wie die ersten Leuchtdiodenstränge 20. Außerdem kreuzen die dritten Leuchtdiodenstränge 24 auf denselben Teilsubstraten 18 auch die ersten Leuchtdiodenstränge 20.
  • Das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18 weisen zweite Leiterbahnen 38 auf, die auf den entsprechenden Teilsubstraten 18 ausgebildet sind. Die zweiten Leiterbahnen 38 dienen dazu, je zwei dritte Leuchtdioden 44 der dritten Leuchtdiodenstränge 24 elektrisch in Reihe zu schalten. In Draufsicht kreuzen die elektrischen Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der ersten Leuchtdioden 40 und die elektrischen Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der zweiten Leuchtdioden 42 über den Teilsubstraten 18 die zweiten Leiterbahnen 38.
  • Bei dieser Ausführungsform verlaufen über jedem zweiten der Teilsubstrate 18 keine der ersten oder dritten Leuchtdiodenstränge 20, 24. Diese Teilsubstrate 18 können jedoch weiterhin zum Anordnen zweiter Leuchtdioden 42 dienen. Optional können diese Teilsubstrate 18 ohne Leiterbahnen 36, 38 ausgebildet werden. Falls auf diesen Teilsubstraten keine zweite Leuchtdioden 42 angeordnet werden sollen, so können diese Teilsubstrate 18 weggelassen werden oder lediglich als Begrenzung für die ersten und dritten Bereiche 30, 34 vorgesehen und/oder angeordnet werden.
  • Da sich die ersten und die zweiten Leuchtdiodenstränge 20, 22, die zweiten und die dritten Leuchtdiodenstränge 22, 24 und die ersten und die dritten Leuchtdiodenstränge 20, 24 über dem zweiten Substrat 12 räumlich kreuzen, wird das mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 erzeugte Licht besonders gut gemischt und weist einen besonders hohen Grad an Lichtmischung auf.
  • 6 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung 10, die beispielsweise weitgehend der mit Bezug zu den 4 und 5 erläuterten Leuchtdiodenanordnung 10 entsprechen kann. Bei der Leuchtdiodenanordnung 10 ist das zweite Substrat 16 einstückig ausgebildet und weist keine Teilsubstrate 18 auf. Das zweite Substrat 16 weist für jeden ersten Leuchtdiodenstrang 20, der den entsprechenden zweiten Leuchtdiodenstrang 22 kreuzt, je eine der ersten Leiterbahnen 36 auf. Das zweite Substrat 16 weist für jeden der dritten Leuchtdiodenstränge 24, der den entsprechenden zweiten Leuchtdiodenstrang 22 kreuzt, je eine der zweiten Leiterbahnen 38 auf.
  • Bei den im Vorhergehenden erläuterten Ausführungsbeispielen sind die Leiterbahnen 36, 38 jeweils L-förmig ausgebildet. Alternativ dazu können die Leiterbahnen 36, 38 jedoch auch andere Formen, beispielsweise lineare, polygonale oder rundliche Formen aufweisen.
  • 7 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung 10, beispielsweise einer der im Vorhergehenden erläuterten Leuchtdiodenanordnungen 10. Über dem ersten Bereich 30 ist eine erste Schicht 50 ausgebildet. Über dem zweiten Bereich 32 ist eine zweite Schicht 52 ausgebildet. Über dem dritten Bereich 34 ist eine dritte Schicht 54 ausgebildet. Das zweite Substrat 16, insbesondere das Teilsubstrat 18, dient als laterale räumliche Begrenzung für die erste und die dritte Schicht 50, 54. Die erste und die dritte Schicht 50, 54 dienen als laterale Begrenzung für die zweite Schicht 52.
  • Beispielsweise wird beim Herstellen der Leuchtdiodenanordnung 10 zunächst das zweite Substrat 16 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Dann werden die Materialien für die erste Schicht 50 und die dritte Schicht 54 in zähflüssigem Zustand derart auf das erste Substrat 12 aufgebracht, dass diese zwar in lateraler Richtung an das zweite Substrat 16 angrenzen, jedoch nicht auf das zweite Substrat 16 fließen. Nachdem die erste und die dritte Schicht 50, 54 getrocknet sind, wird das flüssige Material der zweiten Schicht 52 in die von der ersten und dritten Schicht 50, 54 gebildete Ausnehmung gefüllt und nachfolgend getrocknet und/oder gehärtet.
  • Die Leuchtdioden 40, 42, 44 emittieren jeweils blaues Licht. Die erste Schicht 50 ist eine Konversionsschicht, die das blaue Licht der ersten Leuchtdioden 40 in rotes Licht konvertiert. Die dritte Schicht 54 ist eine Konversionsschicht, die das blaue Licht der dritten Leuchtdioden 44 in grünes Licht konvertiert. Die zweite Schicht 52 ist transparent oder transluzent ausgebildet oder ist eine Konversionsschicht, die das blaue Licht der zweiten Leuchtdioden 42 in blau-weißes Licht konvertiert. Dies ermöglicht, mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 weißes Licht zu Erzeugen und zu emittieren.
  • 8 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiodenanordnung 10, die beispielsweise weitgehend der mit Bezug zu 7 erläuterten Leuchtdiodenanordnung 10 entsprechen kann.
  • Die ersten und dritten Leuchtdioden 40, 44 emittieren jeweils blaues Licht und die zweiten Leuchtdioden 42 emittieren jeweils rotes Licht. Die erste Schicht 50 ist eine Konversionsschicht, die das blaue Licht der ersten Leuchtdioden 40 in blau-weißes Licht konvertiert. Die dritte Schicht 54 ist eine Konversionsschicht, die das blaue Licht der dritten Leuchtdioden 44 in grünes Licht konvertiert. Die zweite Schicht 52 ist transparent oder transluzent ausgebildet. Dies ermöglicht, mittels der Leuchtdiodenanordnung 10 weißes Licht zu Erzeugen und zu emittieren.
  • 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung 10, die beispielsweise einer der im Vorhergehenden erläuterten Leuchtdiodenanordnungen 10 entspricht.
  • In einem Schritt S2 wird ein erstes Substrat bereitgestellt, beispielsweise wird das erste Substrat 12 bereitgestellt, insbesondere ausgebildet.
  • In einem Schritt S4 wird ein zweites Substrat auf dem ersten Substrat angeordnet, beispielsweise wird das zweite Substrat 16 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Gegebenenfalls werden in diesem Schritt die Teilsubstrate 18 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet.
  • In einem Schritt S6 werden erste Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet, beispielsweise werden die ersten Leuchtdioden 40 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Die ersten Leuchtdioden 40 bilden die ersten Leuchtdiodenstränge 20. Die ersten Leuchtdioden 40 werden so auf dem ersten Substrat 12 angeordnet, dass die ersten Leuchtdiodenstränge 20 das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18 kreuzen. Ferner können in dem Schritt S6 die ersten Leuchtdioden 40 elektrisch miteinander in Reihe geschaltet werden, insbesondere unter Verwendung mehrerer elektrischer Leiter und der ersten Leiterbahnen 36 des zweiten Substrats 16 bzw. der Teilsubstrate 18.
  • Optional können dritte Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet werden, beispielsweise können die dritten Leuchtdioden 44 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet werden. Gegebenenfalls bilden die dritten Leuchtdioden 44 die dritten Leuchtdiodenstränge 24. Gegebenenfalls werden die dritten Leuchtdioden 44 so auf dem ersten Substrat 12 angeordnet, dass sie das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18 kreuzen. Ferner können die dritten Leuchtdioden 40 elektrisch miteinander in Reihe geschaltet werden, insbesondere unter Verwendung mehrerer elektrischer Leiter und der ersten Leiterbahnen 36 und/oder der zweiten Leiterbahnen 38 des zweiten Substrats 16 bzw. der Teilsubstrate 18.
  • In einem Schritt S8 werden zweite Leuchtdioden auf dem zweiten Substrat angeordnet, beispielsweise werden die zweiten Leuchtdioden 42 auf dem zweiten Substrat 16 bzw. den Teilsubstraten 18 angeordnet. Die zweiten Leuchtdioden 42 bilden die zweiten Leuchtdiodenstränge 22. Ferner können in dem Schritt S8 die zweiten Leuchtdioden 42 unter Verwendung mehrerer elektrischer Leiter elektrisch miteinander in Reihe geschaltet werden.
  • Optional können die zweiten Leuchtdioden 42 auf dem zweiten Substrat 16 angeordnet werden, bevor die ersten Leuchtdioden und/oder die dritten Leuchtdioden 40, 44 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet werden.
  • Als elektrische Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der Leuchtdioden 40, 42, 44 können beispielsweise Drähte, insbesondere Bonddrähte und/oder Metalldrähte, beispielsweise Silber- oder Golddrähte, verwendet werden.
  • In einem Schritt S10 können ein, zwei oder mehr Konversionsschichten über den Leuchtdiodensträngen 20, 42, 24 insbesondere den Leuchtdioden 40, 42, 44 ausgebildet werden. Beispielsweise können die ersten Schichten 50, die zweiten Schichten 52 oder die dritten Schichten 54 in den entsprechenden Bereichen 30, 32, 34 ausgebildet werden. Dabei können das zweite Substrat 16 bzw. dessen Teilsubstrate 18 als räumliche Begrenzung zum Ausbilden der ersten und dritten Schichten 50, 54 dienen und die fertig ausgebildeten ersten und dritten Schichten 50, 54 können als räumliche Begrenzung zum Ausbilden der zweiten Schichten 52 dienen, wie vorstehend mit Bezug zu den 7 und 8 näher erläutert.
  • 10 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung.
  • In einem Schritt S12 wird ein erstes Substrat bereitgestellt, beispielsweise wird das erste Substrat 12 bereitgestellt, insbesondere ausgebildet.
  • In einem Schritt S14 werden zweite Leuchtdioden auf einem zweiten Substrat angeordnet, beispielsweise werden die zweiten Leuchtdioden 42 auf dem zweiten Substrat 16 bzw. den Teilsubstraten 18 angeordnet. Ferner können in dem Schritt S14 die zweiten Leuchtdioden 42 unter Verwendung mehrerer elektrischer Leiter elektrisch miteinander in Reihe geschaltet werden, insbesondere wenn das zweite Substrat 16 einstückig ausgebildet ist.
  • In einem Schritt S16 werden die zweiten Leuchtdioden 42 auf dem zweiten Substrat 16 getestet. Beispielsweise kann eine Testspannung an die zweiten Leuchtdioden 42 angelegt werden oder die zweiten Leuchtdioden 42 können mit einem Teststrom beaufschlagt werden und beispielsweise können ein elektrischer Widerstand der entsprechenden zweiten Leuchtdioden 42 und/oder eine Intensität oder ein Farbort des mittels der entsprechenden zweiten Leuchtdioden 42 erzeugten Lichts erfasst und/oder gemessen und ausgewertet werden.
  • In einem Schritt S18 werden das zweite Substrat 16 bzw. dessen Teilsubstrate 18 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Die zweiten Leuchtdioden 42 bilden die zweiten Leuchtdiodenstränge 22. Das Anordnen des zweiten Substrats 16 bzw. der Teilsubstrate 18 auf dem ersten Substrat 12 und damit das Anordnen der zweiten Leuchtdioden 42 über dem ersten Substrat 12 kann optional abhängig von der Auswertung der Testergebnisse des Schritts S16 erfolgen. Beispielsweise können zweite Leuchtdioden 42, die nur ein ungenügendes Testergebnis erzielt haben, aussortiert und nicht über dem ersten Substrat 12 angeordnet werden. Ferner können zweite Leuchtdioden 42 bezüglich der gemessenen Intensität bzw. bezüglich des gemessenen Farborts sortiert und auf verschiedene Leuchtdiodenanordnungen 10 für verschiedene Anwendung verteilt werden oder auf einer einzigen Leuchtdiodenanordnung 10 geeignet verteilt werden, so dass insgesamt eine Leuchtdiodenanordnung 10 geschaffen wird, deren Licht eine gewünschte Intensität, einen gewünschten Farbort und/oder einen gewünschten Grad an Farbmischung hat.
  • In einem Schritt S20 werden erste Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet, beispielsweise werden die ersten Leuchtdioden 40 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet. Die ersten Leuchtdioden 40 bilden die ersten Leuchtdiodenstränge 20. Die ersten Leuchtdioden 40 werden so auf dem ersten Substrat 12 angeordnet, dass die ersten Leuchtdiodenstränge 20 das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18 kreuzen. Ferner können in dem Schritt S6 die ersten Leuchtdioden 40 elektrisch miteinander in Reihe geschaltet werden, insbesondere unter Verwendung mehrerer elektrischer Leiter und der ersten Leiterbahnen 36 des zweiten Substrats 16 bzw. der Teilsubstrate 18.
  • Optional können dritte Leuchtdioden auf dem ersten Substrat angeordnet werden, beispielsweise können die dritten Leuchtdioden 44 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet werden. Gegebenenfalls bilden die dritten Leuchtdioden 44 die dritten Leuchtdiodenstränge 24. Gegebenenfalls werden die dritten Leuchtdioden 44 so auf dem ersten Substrat 12 angeordnet, dass sie das zweite Substrat 16, insbesondere die Teilsubstrate 18 kreuzen. Ferner können die dritten Leuchtdioden 40 elektrisch miteinander in Reihe geschaltet werden, insbesondere unter Verwendung mehrerer elektrischer Leiter und der ersten Leiterbahnen 36 und/oder der zweiten Leiterbahnen 38 des zweiten Substrats 16 bzw. der Teilsubstrate 18.
  • Optional können die ersten Leuchtdioden 40 und/oder die dritten Leuchtdioden 44 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet werden, bevor das zweite Substrat 16 und/oder dessen Teilsubstrate 18 auf dem ersten Substrat 12 angeordnet werden.
  • Als elektrische Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der Leuchtdioden 40, 42, 44 können beispielsweise Drähte, insbesondere Bonddrähte und/oder Metalldrähte, beispielsweise Silber oder Golddrähte, verwendet werden.
  • In einem Schritt S22 können ein, zwei oder mehr Konversionsschichten über den Leuchtdiodensträngen 20, 42, 24 insbesondere den Leuchtdioden 40, 42, 44 ausgebildet werden. Beispielsweise können die ersten Schichten 50, die zweiten Schichten 52 oder die dritten Schichten 54 in den entsprechenden Bereichen 30, 32, 34 ausgebildet werden. Dabei können die das zweite Substrat 16 bzw. dessen Teilsubstrate 18 als räumliche Begrenzung zum Ausbilden der ersten und dritten Schichten 50, 54 dienen und die fertig ausgebildeten ersten und dritten Schichten 50, 54 können als räumliche Begrenzung zum Ausbilden der zweiten Schichten 52 dienen, wie vorstehend mit Bezug zu den 7 und 8 näher erläutert.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die gezeigten Leuchtdiodenstränge 20, 22, 24 nicht nur geradlinig oder zumindest abschnittsweise geradlinig sondern auch gebogen verlaufen. Beispielsweise können die zweiten Leuchtdiodenstränge 22 bei den in 2 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen in der Mitte nach innen oder nach außen gebogen sein, so dass die dazwischenliegenden ersten und dritten Bereiche 30, 34 dementsprechend verkürzt oder verlängert sind. Alternativ oder zusätzlich können die Bereiche 30, 32, 34 andere als die gezeigten Formen aufweisen. Beispielsweise können die zweiten Teilsubstrate 18 beliebig polygonal oder rundlich, beispielsweise kreisförmig oder elliptisch ausgebildet sein, weshalb dann auch die zweiten Bereiche 32 dementsprechend polygonal oder rundlich, beispielsweise kreisförmig oder elliptisch, und die ersten und dritten Bereiche 30, 34 dazu korrespondierend ausgebildet sind.

Claims (16)

  1. Leuchtdiodenanordnung (10), mit einem ersten Substrat (12), einem zweiten Substrat (16), das auf dem ersten Substrat (12) angeordnet ist und das mindestens eine erste Leiterbahn (36) aufweist, einem ersten Leuchtdiodenstrang (20), der mehrere erste Leuchtdioden (40) aufweist, die auf dem ersten Substrat (12) angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei mindestens zwei der ersten Leuchtdioden (40) mittels der ersten Leiterbahn (36) des zweiten Substrats (16) elektrisch in Reihe geschaltet sind, und mindestens einem zweiten Leuchtdiodenstrang (22), der mehrere zweite Leuchtdioden (42) aufweist, die auf dem zweiten Substrat (16) angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind.
  2. Leuchtdiodenanordnung (10) nach Anspruch 1, mit mindestens einem dritten Leuchtdiodenstrang (24), der mehrere dritte Leuchtdioden (44) aufweist, die auf dem ersten Substrat (12) angeordnet sind und die elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei das zweite Substrat (16) mindestens eine zweite Leiterbahn (38) aufweist und wobei mindestens zwei der dritten Leuchtdioden (44) mittels der zweiten Leiterbahn (38) elektrischen Reihe geschaltet sind.
  3. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das zweite Substrat (16) einstückig ausgebildet ist.
  4. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das zweite Substrat (16) mehrere körperlich voneinander getrennte Teilsubstrate (18) aufweist, wobei auf den Teilsubstraten (18) die zweiten Leuchtdioden (42) angeordnet sind und wobei die Teilsubstrate (18) die ersten und/oder zweiten Leiterbahnen (36, 38) zum elektrischen in Reihe Schalten zweier erster Leuchtdioden (40) oder zweier dritter Leuchtdioden (44) aufweisen.
  5. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der sich der erste Leuchtdiodenstrang (20), der zweite Leuchtdiodenstrang (22) und/oder der dritte Leuchtdiodenstrang (24) in Draufsicht auf das erste Substrat (12) kreuzen.
  6. Leuchtdiodenanordnung (10) nach Anspruch 5, bei der sich in Draufsicht auf das erste Substrat (12) elektrische Leiter zum elektrischen in Reihe Schalten der zweiten Leuchtdioden (42) und die Leiterbahnen (36, 38) der zweiten Substrate (16) kreuzen.
  7. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Leiterbahnen (36, 38) L-förmig ausgebildet sind.
  8. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der mindestens einer der Leuchtdiodenstränge (20, 22, 24) von einer Konversionsschicht (50, 52, 54) zum Konvertieren von Licht der entsprechenden Leuchtdioden (40, 42, 44) bedeckt ist.
  9. Leuchtdiodenanordnung (10) nach Anspruch 8, bei der der erste Leuchtdiodenstrang (20) und/oder der zweite Leuchtdiodenstrang (22) mit je einer Konversionsschicht (50, 52, 54) bedeckt sind und bei der das zweite Substrat (16) als räumliche Begrenzung für die Konversionsschichten (50, 52, 54) dient.
  10. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der mindestens einer der Leuchtdiodenstränge (20, 22, 24) in lateraler Richtung geradlinig verläuft.
  11. Leuchtdiodenanordnung (10) nach den Ansprüchen 2 und 10, bei der in Draufsicht auf das erste Substrat (12) der erste Leuchtdiodenstrang (20) und der dritte Leuchtdiodenstrang (24) parallel zueinander verlaufen und der zweite Leuchtdiodenstrang (22) in Richtung senkrecht zu dem ersten Leuchtdiodenstrang (20) und dem dritten Leuchtdiodenstrang (24) verläuft.
  12. Leuchtdiodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der mindestens einer der Leuchtdiodenstränge (20, 22, 24) in lateraler Richtung gebogen verläuft.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung (10), bei dem ein erstes Substrat (12) bereitgestellt wird, ein zweites Substrat (16), das mindestens eine erste Leiterbahn (36) aufweist, auf dem ersten Substrat (12) angeordnet wird, mehrere erste Leuchtdioden (40) auf dem ersten Substrat (12) angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden, so dass sie einen ersten Leuchtdiodenstrang (20) bilden, wobei mindestens zwei der ersten Leuchtdioden (40) mittels der ersten Leiterbahn (36) des zweiten Substrats (16) elektrisch in Reihe geschaltet werden, und mehrere zweite Leuchtdioden (42) auf dem zweiten Substrat (16) angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden, sodass sie einen zweiten Leuchtdiodenstrang (22) bilden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zuerst die zweiten Leuchtdioden (42) auf dem zweiten Substrat (16) angeordnet werden, dann das zweite Substrat (16) auf dem ersten Substrat (12) angeordnet wird und dann die ersten Leuchtdioden (40) elektrisch mit der ersten Leiterbahn (36) verbunden werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die zweiten Leuchtdioden (42) auf dem zweiten Substrat (16) getestet werden und bei dem die zweiten Leuchtdioden (42) und/oder das zweite Substrat (16) abhängig von einem Testergebnis des Tests auf dem ersten Substrat (12) angeordnet werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem ein Material zum Ausbilden einer Konversionsschicht (50, 52, 54) in flüssigem Zustand derart über den ersten Leuchtdioden (40) auf das erste Substrat (12) aufgebracht wird, dass es in lateraler Richtung von dem zweiten Substrat (16) begrenzt ist und nicht auf oder über das zweite Substrat (16) fließt und bei dem das Material zum Ausbilden der Konversionsschicht (50, 52, 54) auf dem ersten Substrat (12) getrocknet und/oder gehärtet wird, wodurch die entsprechende Konversionsschicht (50, 52, 54) gebildet wird.
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