DE102015220511A1 - Light emission unit and method of manufacturing a light emission unit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtemissionseinheit (100), die eine Trägerschicht (102) mit einer zentralen Lichtquellenaufnahmefläche (104) und einer die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche (104) umgebenden äußeren Lichtquellenaufnahmefläche (106), eine auf der zentralen Lichtquellenaufnahmefläche (104) angeordnete zentrale Lichtquelle (108) sowie eine auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche (106) angeordnete äußere Lichtquelle (110) aufweist. Die zentrale Lichtquelle (108) ist zwischen zumindest zwei Teilabschnitten (112) der äußeren Lichtquelle (110) angeordnet.The invention relates to a light emission unit (100) comprising a carrier layer (102) having a central light source receiving surface (104) and an outer light source receiving surface (106) surrounding the central light source receiving surface (104), a central light source (108) disposed on the central light source receiving surface (104) ) and an outer light source (110) disposed on the outer light-receiving surface (106). The central light source (108) is arranged between at least two subsections (112) of the outer light source (110).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Basierend auf Halbleitermaterialien mit geeigneter Dotierung können Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise LEDs oder Laserdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen realisiert werden, insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts, von Infrarotlicht oder von UV-Licht bis ca. 240 nm.Based on semiconductor materials with suitable doping, semiconductor light sources such as LEDs or laser diodes with different wavelengths can be realized, in particular in the range of visible light, infrared light or UV light up to about 240 nm.

Die Kopplung der verschiedenen Wellenlängen kann beispielsweise mittels Strahlteiler wie Breitbandstrahlteiler, Polarisationsstrahlteiler oder dichroitische Strahlteiler, über eine kompakte Anordnung mehrerer individueller LEDs, etwa in rechteckförmigen Arrays, aber auch unter Verwendung von Phosphoreszenz, Fluoreszenz oder nichtlinearer Effekte realisiert werden.The coupling of the different wavelengths can be realized, for example, by means of beam splitters, such as broadband beam splitters, polarization beam splitters or dichroic beam splitters, via a compact arrangement of a plurality of individual LEDs, for example in rectangular arrays, but also using phosphorescence, fluorescence or nonlinear effects.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Lichtemissionseinheit, ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtemissionseinheit, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a light emission unit, a method for producing a light emission unit, furthermore a device which uses this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Es wird eine Lichtemissionseinheit mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einer Trägerschicht mit einer zentralen Lichtquellenaufnahmefläche und einer die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche umgebenden äußeren Lichtquellenaufnahmefläche;
einer auf der zentralen Lichtquellenaufnahmefläche angeordneten zentralen Lichtquelle; und
einer auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche angeordneten äußeren Lichtquelle, wobei die zentrale Lichtquelle zwischen zumindest zwei Teilabschnitten der äußeren Lichtquelle angeordnet ist.A light emission unit is presented with the following features:
a support layer having a central light source receiving surface and an outer light source receiving surface surrounding the central light source receiving surface;
a central light source disposed on the central light source receiving surface; and
a disposed on the outer light-receiving surface outer light source, wherein the central light source is disposed between at least two sections of the outer light source.

Unter einer Lichtemissionseinheit kann ein elektrisches Bauelement zum Aussenden von Lichtstrahlen verstanden werden. Unter einer Trägerschicht kann ein Substrat verstanden werden, auf dem die Lichtemissionseinheit aufgebaut ist. Insbesondere kann es sich bei der Trägerschicht um eine aus einem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium aber auch AlN, gefertigte Schicht handeln. Unter einer Lichtaufnahmefläche kann ein Teilabschnitt einer Oberfläche der Trägerschicht verstanden werden, auf die eine Lichtquelle aufgebracht werden kann. Hierbei kann die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche innerhalb der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche platziert sein und von dieser vollständig umgeben sein. Unter einer Lichtquelle kann beispielsweise eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder eine organische Leuchtdiode verstanden werden. Je nach Ausführungsform können die Lichtquelle und die äußere Lichtquelle beispielsweise ausgebildet sein, um Lichtstrahlen in je einem anderen Wellenlängenbereich auszusenden. Die äußere Lichtquelle kann zwei oder auch mehr als zwei Teilabschnitte aufweisen, wobei die Teilabschnitte je nach Ausführungsform miteinander verbunden sein können, aneinander angrenzen oder voneinander getrennt sein können. Beispielsweise können die Teilabschnitte auf einander gegenüberliegenden Seiten der zentralen Lichtquelle angeordnet sein. Hierbei können die beiden Teilabschnitte im gleichen Abstand zur zentralen Lichtquelle angeordnet sein. Beispielsweise kann die äußere Lichtquelle als Rahmen oder Ring um die zentrale Lichtquelle ausgestaltet sein. A light emission unit may be understood to mean an electrical component for emitting light beams. A carrier layer can be understood as meaning a substrate on which the light emission unit is constructed. In particular, the carrier layer may be a layer made of a semiconductor material, in particular silicon, but also AlN. A light-receiving surface can be understood as meaning a partial section of a surface of the carrier layer, onto which a light source can be applied. Here, the central light-receiving surface may be placed inside the outer light-receiving surface and completely surrounded by it. By a light source, for example, a light emitting diode, a laser diode or an organic light emitting diode can be understood. Depending on the embodiment, the light source and the external light source may be formed, for example, to emit light beams in a different wavelength range. The outer light source may have two or even more than two subsections, wherein the subsections may be interconnected depending on the embodiment, adjacent to each other or may be separated from each other. For example, the sections may be disposed on opposite sides of the central light source. Here, the two sections may be arranged at the same distance from the central light source. For example, the external light source may be configured as a frame or ring around the central light source.

Die äußere Lichtquelle kann beispielsweise vier Teilabschnitte umfassen, die in gleichmäßigen Abständen um die zentrale Lichtquelle verteilt sind. Die vier Teilabschnitte können etwa kreuzförmig um die zentrale Lichtquelle angeordnet sein. Hierbei können die einzelnen Teilabschnitte sowohl zueinander als auch zur zentralen Lichtquelle gleichmäßig beabstandet sein. Beispielsweise können die einzelnen Teilabschnitte rechteckig, vieleckig, kreis- oder trapezförmig ausgestaltet sein. Alternativ kann die äußere Lichtquelle mehr als vier Teilabschnitte, insbesondere beispielsweise zumindest acht Teilabschnitte umfassen, die auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche in gleichmäßigen Abständen sternförmig um die zentrale Lichtquelle verteilt sind.For example, the outer light source may comprise four sections which are evenly spaced around the central light source. The four sections may be arranged approximately in a cross shape around the central light source. In this case, the individual sections may be equally spaced both to each other and to the central light source. For example, the individual sections may be rectangular, polygonal, circular or trapezoidal. Alternatively, the outer light source may comprise more than four subsections, in particular for example at least eight subsections, which are distributed on the outer light source receiving surface at regular intervals around the central light source in a star shape.

Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass es durch eine entsprechende Anordnung einer Lichtquelle innerhalb einer weiteren Lichtquelle oder zwischen zwei Teilabschnitten der weiteren Lichtquelle möglich ist, eine besonders homogene Lichtverteilung zu erreichen. Insbesondere kann die homogene Lichtverteilung dadurch erreicht werden, dass die weitere Lichtquelle symmetrisch um die Lichtquelle verteilt angeordnet wird, insbesondere beispielsweise rotationssymmetrisch oder in einer einer endlichen zyklischen Drehgruppe entsprechenden Symmetrie.The approach described here is based on the knowledge that it is possible by means of a corresponding arrangement of a light source within a further light source or between two subsections of the further light source to achieve a particularly homogeneous light distribution. In particular, the homogeneous light distribution can be achieved by arranging the further light source distributed symmetrically around the light source, in particular for example rotationally symmetrical or in a symmetry corresponding to a finite cyclic rotation group.

Beispielsweise ist es durch die Verwendung bestimmter symmetrischer Geometrien bei der LED-Prozessierung oder dem LED-Packaging möglich, LEDs verschiedener Wellenlängen kompakt auf einem Chip zu koppeln. Doch eine derartige Integration kann auf kompaktem Bauraum eine möglichst homogene oder ähnliche Intensitätsortsverteilung verschiedener LED-Wellenlängen realisiert werden. Dies ermöglicht unter anderem eine effiziente Kollimation sowie eine effiziente Lichtkopplung mehrerer Wellenlängen auf kompaktem Bauraum, beispielsweise in Fasern. Eine derartige homogene Beleuchtung kann sich insbesondere für Anwendungen in der Sensorik oder Medizintechnik als vorteilhaft erweisen.For example, by using certain symmetrical geometries in LED processing or LED packaging, it is possible to compactly couple LEDs of different wavelengths onto a chip. But such integration can in a compact space possible homogeneous or similar intensity distribution of different LED wavelengths are realized. Among other things, this enables efficient collimation and efficient light coupling of several wavelengths in a compact space, for example in fibers. Such a homogeneous illumination can prove to be advantageous, in particular for applications in sensor technology or medical technology.

Wie bereits erwähnt, können die zentrale Lichtquelle und die äußere Lichtquelle gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sein, um Lichtstrahlen in je einem anderen Wellenlängenbereich auszusenden. Dadurch können verschiedene Wellenlängenbereiche in ein und derselben Lichtemissionseinheit miteinander kombiniert werden. Somit kann der Einsatzbereich der Lichtemissionseinheit vergrößert werden.As already mentioned, according to one embodiment, the central light source and the outer light source can be designed to emit light beams in a different wavelength range. As a result, different wavelength ranges can be combined in one and the same light emission unit. Thus, the area of use of the light emission unit can be increased.

Von Vorteil ist auch, wenn die beiden Teilabschnitte einen Rahmen um die zentrale Lichtquelle bilden. Je nach Ausführungsform kann der Rahmen beispielsweise ringförmig oder vieleckig, insbesondere rechteckig oder quadratisch, ausgeformt sein. Beispielsweise kann der Rahmen hierbei angrenzend an einen Außenrand der zentralen Lichtquelle angeordnet sein. Dadurch kann eine besonders homogene Lichtverteilung um die zentrale Lichtquelle herum erreicht werden. Beispielsweise kann in der Regel aufgrund der Kontaktierung der innenliegenden LEDs der Rahmen auch nicht geschlossen sein.It is also advantageous if the two sections form a frame around the central light source. Depending on the embodiment, the frame, for example, annular or polygonal, in particular rectangular or square, be formed. For example, the frame may be arranged adjacent to an outer edge of the central light source. As a result, a particularly homogeneous light distribution around the central light source can be achieved. For example, as a rule, due to the contacting of the inner LEDs, the frame may not be closed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zentrale Lichtquelle als Kreis oder reguläres Vieleck ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch die äußere Lichtquelle als Kreis oder reguläres Vieleck ausgeformt sein. Insbesondere können die zentrale Lichtquelle und die äußere Lichtquelle geometrisch ähnlich zueinander ausgeformt sein. Die zentrale Lichtquelle und die äußere Lichtquelle können beispielsweise dann als geometrisch zueinander ähnlich bezeichnet werden, wenn Winkel und Streckenverhältnisse einer jeweiligen Geometrie der beiden Lichtquellen identisch sind, jedoch eine Länge der Strecken voneinander abweicht. Dies ist dann der Fall, wenn die beiden Lichtquellen unterschiedlich groß sind. Auch durch diese Ausführungsform wird eine besonders homogene Lichtverteilung gewährleistet.According to a further embodiment, the central light source may be formed as a circle or regular polygon. Additionally or alternatively, the outer light source may be formed as a circle or regular polygon. In particular, the central light source and the outer light source may be formed geometrically similar to each other. The central light source and the external light source may be referred to as geometrically similar to one another, for example, if the angles and distance relationships of a respective geometry of the two light sources are identical, but a length of the paths deviates from one another. This is the case when the two light sources are different in size. This embodiment also ensures a particularly homogeneous light distribution.

Hierbei kann sich die äußere Lichtquelle zumindest abschnittsweise entlang eines Außenrands der zentralen Lichtquelle erstrecken. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die zentrale Lichtquelle durch Aufbringen einer entsprechenden Halbleiterschicht auf die äußere Lichtquelle hergestellt wird. Durch diese Ausführungsform wird eine besonders kompakte Anordnung der beiden Lichtquellen auf der Trägerschicht ermöglicht. Here, the outer light source may at least partially extend along an outer edge of the central light source. This can be achieved, for example, by producing the central light source by applying a corresponding semiconductor layer to the outer light source. This embodiment enables a particularly compact arrangement of the two light sources on the carrier layer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zentrale Lichtquelle, die äußere Lichtquelle oder die Trägerschicht aus einem Halbleitermaterial gefertigt sein. Bei dem Halbleitermaterial kann es sich insbesondere um Silizium oder ein siliziumhaltiges oder auch ein AlN (Aluminium Nitrid) oder ein AlN-haltiges Material handeln. Durch diese Ausführungsform kann die Lichtemissionseinheit besonders kompakt, effizient und kostengünstig hergestellt werden. According to a further embodiment, the central light source, the external light source or the carrier layer may be made of a semiconductor material. The semiconductor material may in particular be silicon or a silicon-containing or also an AlN (aluminum nitride) or an AlN-containing material. By this embodiment, the light emission unit can be made particularly compact, efficient and inexpensive.

Von Vorteil ist auch, wenn die Teilabschnitte und die zentrale Lichtquelle auf einer gemeinsamen Achse liegen. Dadurch wird eine symmetrische Anordnung der beiden Teilabschnitte in Bezug auf die zentrale Lichtquelle ermöglicht. It is also advantageous if the sections and the central light source lie on a common axis. This allows a symmetrical arrangement of the two sections with respect to the central light source.

Hierbei kann die zentrale Lichtquelle zwischen zumindest zwei weiteren Teilabschnitten der äußeren Lichtquelle angeordnet sein. Die weiteren Teilabschnitte und die zentrale Lichtquelle können auf einer gemeinsamen weiteren Achse angeordnet sein. Insbesondere können die Achse und die weitere Achse im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Dadurch kann die äußere Lichtquelle kreuzförmig um die zentrale Lichtquelle angeordnet werden. Somit kann die äußere Lichtquelle besonders platzsparend um die zentrale Lichtquelle angeordnet werden, wobei gleichzeitig eine homogene Lichtverteilung um die zentrale Lichtquelle gewährleistet werden kann.In this case, the central light source can be arranged between at least two further subsections of the outer light source. The further sections and the central light source can be arranged on a common further axis. In particular, the axis and the further axis can be substantially perpendicular to each other. Thereby, the outer light source can be arranged in a cross shape around the central light source. Thus, the outer light source can be arranged to save space around the central light source, while at the same time a homogeneous light distribution can be ensured to the central light source.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zentrale Lichtquelle zwischen zumindest zwei zusätzlichen Teilabschnitten der äußeren Lichtquelle angeordnet sein. Die Teilabschnitte können ausgebildet sein, um Lichtstrahlen in einem ersten Wellenlängenbereich auszusenden, während die zusätzlichen Teilabschnitte ausgebildet sein können, um Lichtstrahlen in einem von dem ersten Wellenlängenbereich abweichenden zweiten Wellenlängenbereich auszusenden. Dadurch können unterschiedliche Wellenlängenbereiche platzsparend auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche miteinander kombiniert werden. Je nach Ausführungsform kann die Lichtemissionseinheit auch mehr als zwei zusätzliche Teilabschnitte, beispielsweise vier zusätzliche Teilabschnitte, aufweisen, die analog zu den vorstehenden Teilabschnitten ebenfalls kreuzförmig um die zentrale Lichtquelle angeordnet sein können.According to a further embodiment, the central light source can be arranged between at least two additional subsections of the outer light source. The subsections can be designed to emit light beams in a first wavelength range, while the additional subsections can be configured to emit light beams in a second wavelength range deviating from the first wavelength range. As a result, different wavelength ranges can be combined to save space on the outer light-receiving surface. Depending on the embodiment, the light emission unit can also have more than two additional subsections, for example four additional subsections, which, analogously to the projecting subsections, can likewise be arranged in a cross shape around the central light source.

Insbesondere können hierbei Teilabschnitte unterschiedlicher Wellenlängenbereiche alternierend um die zentrale Lichtquelle angeordnet sein.In particular, partial sections of different wavelength ranges may be arranged alternately around the central light source.

Es ist vorteilhaft, wenn die Trägerschicht zumindest eine die äußere Lichtquellenaufnahmefläche umgebende weitere äußere Lichtquellenaufnahmefläche aufweist. Hierbei kann zumindest eine weitere äußere Lichtquelle auf der weiteren äußeren Lichtquellenaufnahmefläche angeordnet sein. Die äußere Lichtquelle kann zwischen zumindest zwei Teilabschnitten der weiteren äußeren Lichtquelle angeordnet sein. Beispielsweise können die äußere Lichtquellenaufnahmefläche und die weitere äußere Lichtquellenaufnahmefläche konzentrisch um die zentrale Lichtquelle angeordnet sein. Die zentrale Lichtquelle, die äußere Lichtquelle und die weitere äußere Lichtquelle können optional ausgebildet sein, um Lichtstrahlen in je einem anderen Wellenlängenbereich auszusenden. Hierbei können die drei Lichtquellen unabhängig voneinander elektrisch kontaktierbar sein. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, eine Mehrzahl unterschiedlicher Wellenlängenbereiche innerhalb der Lichtemissionseinheit in einer möglichst kompakten Bauform miteinander zu kombinieren. Insbesondere können die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche hierbei unabhängig voneinander angesteuert werden.It is advantageous if the carrier layer has at least one further outer light source receiving surface surrounding the outer light source receiving surface. In this case, at least one further external light source on the other outer Be arranged light source receiving surface. The outer light source may be arranged between at least two subsections of the further outer light source. For example, the outer light source receiving surface and the other outer light source receiving surface may be concentrically arranged around the central light source. The central light source, the outer light source and the further outer light source may optionally be designed to emit light beams in a different wavelength range. Here, the three light sources can be electrically contacted independently of each other. By means of this embodiment, it is possible to combine a plurality of different wavelength ranges within the light emission unit in a design that is as compact as possible. In particular, the different wavelength ranges can be controlled independently of each other.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtemissionseinheit, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:
Anordnen einer zentralen Lichtquelle auf einer zentralen Lichtquellenaufnahmefläche einer Trägerschicht und einer äußeren Lichtquelle auf einer die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche umgebenden äußeren Lichtquellenaufnahmefläche der Trägerschicht, wobei die zentrale Lichtquelle zwischen zumindest zwei Teilabschnitten der äußeren Lichtquelle angeordnet wird.The approach presented here also provides a method for producing a light emission unit, the method comprising the following step:
Arranging a central light source on a central light source receiving surface of a carrier layer and an outer light source on an outer light source receiving surface of the carrier layer surrounding the central light source receiving surface, the central light source being arranged between at least two subsections of the outer light source.

Ein derartiges Verfahren bietet den Vorteil einer besonders kostengünstigen Herstellung der Lichtemissionseinheit.Such a method offers the advantage of a particularly cost-effective production of the light emission unit.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a device that is designed to perform the steps of a variant of a method presented here in appropriate facilities to drive or implement. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a schematic representation of a light emission unit according to an embodiment;

2 eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of a light emission unit according to an embodiment;

3 eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 a schematic representation of a light emission unit according to an embodiment;

4 eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4 a schematic representation of a light emission unit according to an embodiment;

5 eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of a light emission unit according to an embodiment;

6 eine schematische Darstellung einer Farbverteilung an einer Linse aus 4; 6 a schematic representation of a color distribution on a lens 4 ;

7 eine schematische Darstellung einer Farbverteilung an einem Lichtwellenleiter aus 4; 7 a schematic representation of a color distribution on an optical waveguide 4 ;

8 eine schematische Darstellung eines optischen Systems mit einer Multichip LED einer Linse und einem Lichtwellenleiter aus 4.; und 8th a schematic representation of an optical system with a multi-chip LED of a lens and an optical waveguide 4 . and

9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel. 9 a flowchart of a method for producing a light emission unit according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lichtemissionseinheit 100 ist mit einer Trägerschicht 102 realisiert, deren Oberfläche eine zentrale Lichtquellenaufnahmefläche 104 und eine die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche 104 umgebende äußere Lichtquellenaufnahmefläche 106 umfasst. Auf der zentralen Lichtquellenaufnahmefläche 104 ist eine zentrale Lichtquelle 108 angeordnet. Auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche 106 ist eine äußere Lichtquelle 110 angeordnet. Die äußere Lichtquelle 110 umfasst zwei Teilabschnitte 112, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der zentralen Lichtquelle 108 angeordnet sind, sodass sich die zentrale Lichtquelle 108 zwischen den beiden Teilabschnitten 112 befindet. 1 shows a schematic representation of a light emission unit 100 according to an embodiment. The light emission unit 100 is with a carrier layer 102 realized whose surface is a central light source receiving surface 104 and a central light source receiving surface 104 surrounding outer light source receiving surface 106 includes. On the central light source receiving surface 104 is a central light source 108 arranged. On the outer light source receiving surface 106 is an external light source 110 arranged. The external light source 110 includes two subsections 112 located on opposite sides of the central light source 108 are arranged so that the central light source 108 between the two subsections 112 located.

Bei den beiden Lichtquellen 108, 110 handelt es sich beispielsweise um Leucht- oder Laserdioden. Gemäß einem optionalen Ausführungsbeispiel ist die zentrale Lichtquelle 108 ausgebildet, um Licht in einem ersten Wellenlängenbereich auszusenden, während die äußere Lichtquelle 110 ausgebildet ist, um Licht in einem von dem ersten Wellenlängenbereich abweichenden zweiten Wellenlängenbereich auszusenden. Insbesondere können die beiden Lichtquellen 108, 110 aus einem Halbleitermaterial wie etwa Silizium gefertigt sein. Auch die Trägerschicht 102 kann aus einem derartigen Halbleitermaterial gefertigt sein.For the two light sources 108 . 110 These are, for example, light emitting diodes or laser diodes. According to an optional embodiment, the central light source is 108 configured to emit light in a first wavelength range, while the outer light source 110 is formed to emit light in a deviating from the first wavelength range second wavelength range. In particular, the two light sources 108 . 110 be made of a semiconductor material such as silicon. Also the carrier layer 102 can be made of such a semiconductor material.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lichtemissionseinheit 100 ist in der Draufsicht gezeigt. Bei der Lichtemissionseinheit 100 handelt es sich beispielsweise um eine Lichtemissionseinheit, wie sie vorangehend anhand von 1 beschrieben ist. Gezeigt ist ein Beispiel einer möglichen Anordnung mehrerer Lichtquellen in Form von LEDs mit verschiedenen Wellenlängen. Bei der in 2 gezeigten Anordnung handelt es sich beispielhaft um eine C4-Symmetrie. 2 shows a schematic representation of a light emission unit 100 according to an embodiment. The light emission unit 100 is shown in plan view. In the light emission unit 100 is, for example, a light emission unit, as described above with reference to 1 is described. Shown is an example of a possible arrangement of several light sources in the form of LEDs with different wavelengths. At the in 2 shown arrangement is exemplified by a C 4 symmetry.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die zentrale Lichtquelle 108 quadratisch ausgeformt. Hierbei bilden die beiden Teilabschnitte 112 der äußeren Lichtquelle 110 einen entlang eines Außenrands der zentralen Lichtquelle 108 verlaufenden Rahmen um die zentrale Lichtquelle 108, der entsprechend einer quadratischen Form der zentralen Lichtquelle 108 ebenfalls quadratisch ausgeformt ist. Hierbei sind die beiden Teilabschnitte 112 beispielsweise einteilig ausgeführt. Die zentrale Lichtquelle 108 und die äußere Lichtquelle 110 unterscheiden sich somit lediglich in ihrer Größe, d. h., sie sind geometrisch zueinander ähnlich. Falls notwendig kann auch die Lichtfläche gegebenenfalls zur Kontaktierung der inneren Strukturen unterbrochen sein.According to this embodiment, the central light source 108 square shaped. Here are the two subsections 112 the outer light source 110 one along an outer edge of the central light source 108 extending frame around the central light source 108 , which according to a square shape of the central light source 108 also formed square. Here are the two subsections 112 for example, in one piece. The central light source 108 and the external light source 110 thus differ only in their size, ie, they are geometrically similar to each other. If necessary, the light surface can optionally be interrupted for contacting the internal structures.

Gemäß 2 umfasst die Lichtemissionseinheit 100 zusätzlich zur zentralen und äußeren Lichtquellenaufnahmefläche eine die äußere Lichtquellenaufnahmefläche umgebende weitere äußere Lichtquellenaufnahmefläche 200, auf der eine weitere äußere Lichtquelle 202, etwa ebenfalls eine Leucht- oder Laserdiode, aufgebracht ist. Wie die beiden Lichtquellen 108, 110 weist auch die weitere äußere Lichtquelle 202 eine quadratische Form auf, die zu den jeweiligen Formen der Lichtquellen 108, 110 geometrisch ähnlich ist. Hierbei bildet die weitere äußere Lichtquelle 202 einen entlang eines Außenrands der äußeren Lichtquelle 110 verlaufenden Rahmen um die äußere Lichtquelle 110, sodass sich sowohl die äußere Lichtquelle 110 als auch die zentrale Lichtquelle 108 zwischen zwei einander gegenüberliegenden Teilabschnitten der weiteren äußeren Lichtquelle 202 befinden. Die beiden Teilabschnitte der weiteren äußeren Lichtquelle 202 sind in 2 mit gestrichelten Linien angedeutet.According to 2 includes the light emission unit 100 in addition to the central and outer light-receiving surface, a further outer light-receiving surface surrounding the outer light-receiving surface 200 on which another external light source 202 , about also a light emitting diode or laser diode, is applied. Like the two light sources 108 . 110 also indicates the other external light source 202 a square shape that corresponds to the respective shapes of the light sources 108 . 110 is geometrically similar. Here, the other external light source forms 202 one along an outer edge of the outer light source 110 extending frame around the outer light source 110 , so that both the external light source 110 as well as the central light source 108 between two opposite sections of the further outer light source 202 are located. The two subsections of the further outer light source 202 are in 2 indicated by dashed lines.

Optional wird die weitere äußere Lichtquelle 202 von einer vierten Lichtquelle 204 umrahmt, wobei die drei Lichtquellen 108, 110, 202 wiederum zwischen zwei Teilabschnitten der vierten Lichtquelle 204 angeordnet sind.Optionally, the other external light source 202 from a fourth light source 204 framed, the three light sources 108 . 110 . 202 again between two sections of the fourth light source 204 are arranged.

Beispielsweise sendet die zentrale Lichtquelle 108 rotes Licht, die äußere Lichtquelle 110 gelbes Licht, die weitere äußere Lichtquelle 202 grünes Licht und die vierte Lichtquelle 204 blaues Licht aus. For example, the central light source sends 108 red light, the external light source 110 yellow light, the other external light source 202 green light and the fourth light source 204 blue light off.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Lichtemissionseinheit sind die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche 104 und die äußere Lichtquellenaufnahmefläche 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel je als reguläres Achteck ausgeformt. Die zentrale Lichtquelle 108 ist wie in 2 quadratisch ausgeformt und mittig auf der zentralen Lichtquellenaufnahmefläche 104 platziert. Die beiden Teilabschnitte 112 der äußeren Lichtquelle sind derart auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche 106 angeordnet, dass sie mit der zentralen Lichtquelle 108 auf einer Achse 300 liegen. 3 shows a schematic representation of a light emission unit 100 according to an embodiment. Unlike the in 2 The light emission unit shown are the central light source receiving surface 104 and the outer light source receiving surface 106 according to this embodiment each formed as a regular octagon. The central light source 108 is like in 2 square shaped and centered on the central light source receiving surface 104 placed. The two subsections 112 the outer light source are so on the outer light source receiving surface 106 arranged it with the central light source 108 on an axis 300 lie.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die äußere Lichtquelle zusätzlich zu den beiden Teilabschnitten 112 zwei weitere Teilabschnitte 302, die analog zu den beiden Teilabschnitten 112 auf einander gegenüberliegenden Seiten der zentralen Lichtquelle 108 angeordnet sind und mit der zentralen Lichtquelle 108 auf einer weiteren Achse 304 liegen. Die beiden Achsen 300, 304 schneiden sich in einem Mittelpunkt der zentralen Lichtquelle 108 und stehen senkrecht aufeinander, sodass sich eine kreuzförmige, symmetrische Anordnung der vier Teilabschnitte 112, 302 um die zentrale Lichtquelle 108 ergibt. Beispielsweise sind die vier Teilabschnitte 112, 302 ausgebildet, um blaues Licht auszusenden.According to this embodiment, the external light source includes in addition to the two sections 112 two further sections 302 , analogous to the two subsections 112 on opposite sides of the central light source 108 are arranged and with the central light source 108 on another axis 304 lie. The two axes 300 . 304 intersect at a center of the central light source 108 and are perpendicular to each other, so that a cross-shaped, symmetrical arrangement of the four sections 112 . 302 around the central light source 108 results. For example, the four subsections 112 . 302 designed to emit blue light.

Gemäß 3 umfasst die äußere Lichtquelle beispielhaft vier zusätzliche Teilabschnitte 306, wobei die zentrale Lichtquelle 108 zwischen den vier zusätzlichen Teilabschnitten 306 angeordnet ist. Hierbei befinden sich zwei der vier Teilabschnitte 306 und die zentrale Lichtquelle 108 auf einer ersten zusätzlichen Achse 308 sowie zwei weitere der vier Teilabschnitte 306 und die zentrale Lichtquelle 108 auf einer zweiten zusätzlichen Achse 310. Analog zu den beiden Achsen 300, 304 stehen auch die beiden Achsen 308, 310 senkrecht aufeinander. Gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Achsen 308, 310 derart angeordnet, dass sie jeweils als Winkelhalbierende von den beiden Achsen 300, 304 eingeschlossenen Winkeln fungieren. Beispielsweise sind die zusätzlichen Teilabschnitte 306 ausgebildet, um grünes Licht auszusenden. Somit ergibt sich eine gleichmäßige sternförmige Anordnung der verschiedenen Teilabschnitte der äußeren Lichtquelle um die zentrale Lichtquelle 108.According to 3 For example, the outer light source includes four additional subsections 306 , where the central light source 108 between the four additional sections 306 is arranged. Here are two of the four sections 306 and the central light source 108 on a first additional axis 308 as well as two more of the four subsections 306 and the central light source 108 on a second additional axis 310 , Analogous to the two axes 300 . 304 are also the two axes 308 . 310 perpendicular to each other. According to the in 3 embodiment shown are the two axes 308 . 310 arranged such that they each as an angle bisector of the two axes 300 . 304 enclosed angles act. For example, the additional sections 306 designed to emit green light. This results in a uniform star-shaped arrangement of the different sections of the outer light source around the central light source 108 ,

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen zwei Teilabschnitten mit blauem Licht jeweils ein Teilabschnitt mit grünem Licht angeordnet, sodass eine möglichst homogene Verteilung von grünem und blauem Licht rund um die Lichtquelle 108 erreicht wird. According to this embodiment, a partial section with green light is arranged between two sections with blue light, so that the most homogeneous possible distribution of green and blue light around the light source 108 is reached.

Die Teilabschnitte 112, 302, 306 der äußeren Lichtquelle sind gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel trapezförmig ausgestaltet. Hierbei grenzt jeweils eine kürzere der beiden parallelen Seiten einer jeweiligen Trapezform der Teilabschnitte an einen Außenrand der zentralen Lichtquellenaufnahmefläche 104 an.The sections 112 . 302 . 306 the outer light source are in accordance with the in 3 shown embodiment trapezoidal designed. In this case, each of a shorter of the two parallel sides of a respective trapezoidal shape of the sections adjacent to an outer edge of the central light source receiving surface 104 at.

Auch eine azimutale Anordnung der LEDs entlang des Radius eines Kreises, wie in 3 zu sehen (blau und grün) kann bereits Vorteile bezüglich der Homogenität der Lichtverteilung ermöglichen. Die Lichtverteilung wird umso homogener je mehr Elemente der 2 LEDs verwendet werden. Im Grenzfall unendlich vieler infinitesimal kleiner Kreissegmente ist im Fernfeld nur noch die entsprechende Farbmischung (grün + blau → cyan) zu erkennen. Also an azimuthal arrangement of LEDs along the radius of a circle, as in 3 seeing (blue and green) can already provide advantages in terms of homogeneity of the light distribution. The light distribution becomes more homogeneous the more elements of the 2 LEDs are used. In the limiting case of infinitely many infinitesimal small circle segments, only the corresponding color mixture (green + blue → cyan) can be seen in the far field.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Lichtemissionseinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ähnlich wie in 2 ist die in 4 gezeigte Lichtemissionseinheit 100 als eine Multi-LED bestehend aus den Lichtquellen 108, 110, 202, 204 realisiert. Im Unterschied zu 2 sind die drei Lichtquellen 110, 202, 204 hier konzentrisch in Bezug auf die zentrale Lichtquelle 108 angeordnet. 4 shows a schematic representation of a light emission unit 100 according to an embodiment. Similar to in 2 is the in 4 shown light emission unit 100 as a multi-LED consisting of the light sources 108 . 110 . 202 . 204 realized. In contrast to 2 are the three light sources 110 . 202 . 204 here concentric with respect to the central light source 108 arranged.

Die Lichtemissionseinheit 100 ist ferner mit einer optischen Linse 400 gezeigt, die ausgebildet ist, um die von der Lichtemissionseinheit 100 ausgesandten Lichtstrahlen in einen Lichtwellenleiter 402 oder zur Freistrahlpropagation 402 zu lenken.The light emission unit 100 is further provided with an optical lens 400 shown adapted to that of the light emitting unit 100 emitted light rays in an optical waveguide 402 or for free-jet propagation 402 to steer.

5 zeigt die als symmetrische Multi-LED realisierte Lichtemissionseinheit 100 aus 4 in der Draufsicht. Zu erkennen ist die Trägerschicht 102 mit den darauf aufgebrachten Lichtquellen 108, 110, 202, 204. 5 shows the realized as symmetrical multi-LED light emission unit 100 out 4 in the plan view. The carrier layer can be seen 102 with the light sources applied to it 108 . 110 . 202 . 204 ,

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Farbverteilung am Linsenausgang der Linse 400 aus 4. 6 shows a schematic representation of a color distribution at the lens exit of the lens 400 out 4 ,

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Farbverteilung am Ausgang des Lichtwellenleiters 402 aus 4. 7 shows a schematic representation of a color distribution at the output of the optical waveguide 402 out 4 ,

In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass die Bezeichnung „Farbe“ lediglich im übertragenen Sinne verwendet wird, wobei auch über das klassische optisch wahrnehmbare Spektrum hinaus Wellenlängen als eine solche „Farbe“ bezeichnet werden können. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang eine ultraviolette Strahlung oder eine Infrarotstrahlung genannt, die wir auch als „Farbe“ bezeichnet werden kann und durch entsprechende Leuchtsegmente oder LEDs abgestrahlt werden kann.In this context, it is noted that the term "color" is used only in a figurative sense, and beyond the classical optically observable spectrum, wavelengths may also be referred to as such a "color". By way of example, in this context, an ultraviolet radiation or an infrared radiation is called, which we can also be referred to as "color" and can be emitted by corresponding light segments or LEDs.

Wie in den 6 und 7 zu erkennen, erzeugt eine symmetrische Anordnung der vier Lichtquellen, wie sie in den 4 und 5 gezeigt ist, am Ausgang der Linse 400 sowie am Ausgang des Lichtwellenleiters 402 eine sehr homogene Farbverteilung.As in the 6 and 7 To detect, produces a symmetrical arrangement of the four light sources, as in the 4 and 5 is shown at the exit of the lens 400 and at the output of the optical fiber 402 a very homogeneous color distribution.

Durch eine derartige Kopplung verschiedener Wellenlängen kann die Lichtemissionseinheit sehr kompakt ausgeführt werden. Je nach Ausführungsbeispiel kann das von der Lichtemissionseinheit ausgesandte Licht anschließend in eine optische Faser als Lichtwellenleiter 402 eingekoppelt werden. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Kopplung erhöht werden.By such a coupling of different wavelengths, the light emission unit can be made very compact. Depending on the exemplary embodiment, the light emitted by the light emission unit can then be converted into an optical fiber as an optical waveguide 402 be coupled. As a result, the efficiency of the coupling can be increased.

Gemäß einem optionalen Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Lichtquellen mittels entsprechender Kontaktierungselemente getrennt voneinander elektrisch kontaktierbar. Durch eine geeignete Modulation kann somit eine selektive Emission von Licht aus einer der Lichtquellen realisiert werden. Hierdurch können die verschiedenen Wellenlängen durch einen gemeinsamen Detektor detektiert und trotzdem voneinander unterschieden werden.According to an optional embodiment, the individual light sources can be electrically contacted separately by means of corresponding contacting elements. By suitable modulation, a selective emission of light from one of the light sources can thus be realized. As a result, the different wavelengths can be detected by a common detector and still be distinguished from each other.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems mit einer Multichip LED, der Linse 400 und dem Lichtwellenleiter 402 aus 4. Anstatt des Lichtwellenleiters könnte z. B. auch eine Freistrahlzelle kommen. 8th shows a schematic representation of an optical system with a multi-chip LED, the lens 400 and the optical fiber 402 out 4 , Instead of the optical waveguide z. B. also come a free-jet cell.

9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Herstellen einer Lichtemissionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 900 kann beispielsweise zur Herstellung einer vorangehend anhand der 1 bis 8 beschriebenen Lichtemissionseinheit durchgeführt werden. Hierzu wird in einem Schritt 910 eine zentrale Lichtquelle auf einer zentralen Lichtquellenaufnahmefläche einer Trägerschicht und eine äußere Lichtquelle auf einer die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche umgebenden äußeren Lichtquellenaufnahmefläche der Trägerschicht angeordnet. Hierbei wird die zentrale Lichtquelle zwischen zumindest zwei Teilabschnitten der äußeren Lichtquelle angeordnet. 9 shows a flowchart of a method 900 for producing a light emission unit according to an embodiment. The procedure 900 For example, for the preparation of a preceding on the basis of 1 to 8th be performed described light emission unit. This is done in one step 910 a central light source is disposed on a central light source receiving surface of a support layer; and an outer light source is disposed on an outer light source receiving surface of the support layer surrounding the central light source receiving surface. In this case, the central light source is arranged between at least two subsections of the outer light source.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren 900 durchgeführt, um eine Lichtemissionseinheit in Form eines Multi-LED-Bauelements zu realisieren, in das zumindest zwei Leuchtdioden als Lichtquellen, die beispielsweise unterschiedliche Emissionswellenlängen aufweisen, durch einen symmetrischen Aufbau so integriert werden, dass das von diesen Halbleiterbauelementen emittierte Licht möglichst homogen verteilt wird. Dazu werden je nach Ausführungsbeispiel rotationssymmetrische Geometrien sowie Geometrien, die der Klasse der endlichen zyklischen Drehgruppen angehören, eingesetzt. Die Symmetrien können sich sowohl auf ein Gesamtsystem als auch auf einzelne Elemente, die Wellenlängen mit geringer Bandbreite emittieren, beziehen, wie in den 2 und 3 gezeigt. Die Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittierenden Lichtquellen sind je nach Ausführungsbeispiel radial und/oder azimutal auf der Trägerschicht verteilt. Die 2 und 3 zeigen beispielhaft eine Lichtemissionseinheit zum Aussenden von Licht in drei bzw. vier unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Der hier vorgeschlagene Ansatz lässt sich aber auch auf beliebig viele Lichtquellen erweitern. According to one embodiment, the method 900 performed to realize a light emitting unit in the form of a multi-LED device, in which at least two light-emitting diodes as light sources having different emission wavelengths, for example, are integrated by a symmetrical structure so that the light emitted from these semiconductor devices light is distributed as homogeneously as possible. Depending on the exemplary embodiment, rotationally symmetric geometries and geometries belonging to the class of finite cyclic rotation groups are used for this purpose. The symmetries may refer to both an overall system and to individual elements that emit low bandwidth wavelengths, as in US Pat 2 and 3 shown. The light of different wavelengths emitting light sources are distributed depending on the embodiment radially and / or azimuthally on the carrier layer. The 2 and 3 show by way of example a light emission unit for emitting light in three or four different wavelength ranges. The approach proposed here can also be extended to any number of light sources.

Denkbar ist ferner, dass auch ein Verfahren vorgesehen ist, Multi-LED folgendermaßen herzustellen:

  • 1) Prozessierung von verschiedenen Wellenlängen auf einem Waver oder
  • 2) über Anordnen von verschiedenen LED-Chips auf einem Submount oder eine Kombination aus 1) und 2)
It is also conceivable that a method is also provided to produce multi-LED as follows:
  • 1) Processing of different wavelengths on a wafer or
  • 2) arranging different LED chips on a submount or a combination of 1) and 2)

Die Herstellung der Lichtemissionseinheit als LED-System wird gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einem der folgenden Prozesse oder aus einer Kombination dieser Prozesse umgesetzt.The manufacture of the light emission unit as an LED system is implemented according to various embodiments of the present invention in one of the following processes or a combination of these processes.

Zum einen kann die Herstellung durch Aufwachsen und Prozessierung von n Geometrien auf einem einzelnen Chip als Trägerschicht erfolgen. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine sehr starke Kompaktierung der Lichtemissionseinheit. On the one hand, the production can be carried out by growing and processing n geometries on a single chip as a carrier layer. This embodiment enables a very strong compaction of the light emission unit.

Zum anderen können die n Geometrien alternativ auf n Chips aufgewachsen und prozessiert werden. Die Chips werden anschließend in einem symmetrischen Aufbau zusammengefügt.On the other hand, the n geometries can alternatively be grown and processed on n chips. The chips are then assembled in a symmetrical structure.

Durch den symmetrischen Aufbau oder die dadurch erreichte symmetrische Abstrahlcharakteristik kann das Gesamtelement in einer besonders kompakten Bauweise realisiert werden.Due to the symmetrical structure or the symmetrical radiation characteristic achieved thereby, the entire element can be realized in a particularly compact design.

Von Vorteil ist auch, dass die Anzahl der erforderlichen Prozessschritte und Komponenten wie etwa Linsen oder Strahlteiler im Vergleich zur Einzelprozessierung der verschiedenen LEDs verringert werden kann. Ebenso kann dadurch die Robustheit des Komplettsystems erhöht werden.It is also advantageous that the number of required process steps and components such as lenses or beam splitters can be reduced in comparison to the individual processing of the various LEDs. Likewise, this can increase the robustness of the complete system.

Zudem wird durch die Symmetrie die Kopplung oder Homogenisierung unterschiedlicher Wellenlängen erleichtert.In addition, the symmetry facilitates the coupling or homogenization of different wavelengths.

Somit können insbesondere Systeme, bei denen eine Faserkopplung vorgesehen ist, kompakter gestaltet werden. Dadurch kann ferner ein Wirkungsgrad dieser Systeme erhöht werden.Thus, in particular systems in which a fiber coupling is provided, be made more compact. This can further increase the efficiency of these systems.

Wie bereits erwähnt, werden gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest zwei LEDs, die insbesondere mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, als Lichtquellen in symmetrischen Anordnungen entweder auf eine Trägerschicht in Form eines Chips gewachsen oder prozessiert oder einzeln gewachsen oder prozessiert und in entsprechenden symmetrischen Geometrien angeordnet. Eine Möglichkeit der Herstellung ist die sequenzielle Abfolge von Wachsen und Prozessierung der LEDs. Unter Verwendung zusätzlicher Masken werden bereits prozessierte LEDs geschützt. Beispielsweise wird die radiale Abfolge der LEDs so gewählt, dass beim Wachsen möglichst wenig Verspannung entsteht.As already mentioned, according to one exemplary embodiment, at least two LEDs, which in particular emit at different wavelengths, are either grown or processed as light sources in symmetrical arrangements on a carrier layer in the form of a chip or individually grown or processed and arranged in corresponding symmetrical geometries. One way of manufacturing is the sequential sequence of waxing and processing of the LEDs. Using additional masks, already processed LEDs are protected. For example, the radial sequence of the LEDs is chosen so that as little as possible distortion arises during waxing.

Optional werden transparente Zwischenschichten eingeführt, um das Wachsen der einzelnen Schichten zu vereinfachen oder Verspannungen zwischen den Schichten aufgrund unterschiedlicher Gitterkonstanten zu minimieren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die emittierten Wellenlängen und somit die für die einzelnen LEDs verwendeten Halbleitermaterialien sehr unterschiedlich sind.Optionally, transparent interlayers are introduced to facilitate the growth of individual layers or to minimize stresses between layers due to different lattice constants. This is particularly advantageous if the emitted wavelengths and thus the semiconductor materials used for the individual LEDs are very different.

Beispielsweise können die LEDs mit folgender Wellenlängenverteilung auf den Chip gewachsen werden: Auf die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche in Form eines zentralen Kreises wird eine LED gewachsen, die bei 405 nm emittiert. Auf einen ersten inneren Ring wird eine Struktur gewachsen, die bei 285 nm emittiert. Auf einen zweiten inneren Ring wird eine bei 227 nm emittierende Schicht gewachsen. Schließlich wird auf einen äußersten Ring eine LED gewachsen, die bei 217 nm emittiert. Mit einer derartigen Lichtemissionseinheit lassen sich beispielsweise die Gasspezies NO, NO2 und NH3 gleichzeitig detektieren.For example, the LEDs can be grown with the following wavelength distribution on the chip: an LED that emits at 405 nm is grown on the central light source receiving surface in the form of a central circle. On a first inner ring, a structure is grown that emits at 285 nm. On a second inner ring, a 227 nm emitting layer is grown. Finally, an LED is grown on an outermost ring, which emits at 217 nm. With such a light emission unit, for example, the gas species NO, NO 2 and NH 3 can be detected simultaneously.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims (14)

Lichtemissionseinheit (100) mit folgenden Merkmalen: einer Trägerschicht (102) mit einer zentralen Lichtquellenaufnahmefläche (104) und einer die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche (104) umgebenden äußeren Lichtquellenaufnahmefläche (106); einer auf der zentralen Lichtquellenaufnahmefläche (104) angeordneten zentralen Lichtquelle (108); und einer auf der äußeren Lichtquellenaufnahmefläche (106) angeordneten äußeren Lichtquelle (110), welche zumindest zwei Teilabschnitte (112) aufweist, wobei die zentrale Lichtquelle (108) zwischen zumindest zwei Teilabschnitten (112) der äußeren Lichtquelle (110) angeordnet ist.Light emission unit ( 100 ) having the following features: a carrier layer ( 102 ) with a central light source receiving surface ( 104 ) and one the central light source receiving surface ( 104 ) surrounding outer light source receiving surface ( 106 ); one on the central light source receiving surface ( 104 ) arranged central light source ( 108 ); and one on the outer light source receiving surface ( 106 ) arranged external light source ( 110 ), which comprise at least two subsections ( 112 ), wherein the central light source ( 108 ) between at least two subsections ( 112 ) of the external light source ( 110 ) is arranged. Lichtemissionseinheit (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtquelle (108) und die äußere Lichtquelle (110) ausgebildet sind, um Lichtstrahlen in je einem anderen Wellenlängenbereich auszusenden.Light emission unit ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the central light source ( 108 ) and the external light source ( 110 ) are adapted to emit light beams in each a different wavelength range. Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (112) einen Rahmen um die zentrale Lichtquelle (108) bilden.Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the subsections ( 112 ) a frame around the central light source ( 108 ) form. Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtquelle (108) und/oder die äußere Lichtquelle (110) als Kreis oder Vieleck ausgeformt ist, insbesondere wobei die zentrale Lichtquelle (108) und die äußere Lichtquelle (110) geometrisch ähnlich zueinander ausgeformt sind. Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the central light source ( 108 ) and / or the external light source ( 110 ) is formed as a circle or polygon, in particular wherein the central light source ( 108 ) and the external light source ( 110 ) are formed geometrically similar to each other. Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die äußere Lichtquelle (110) zumindest abschnittsweise entlang eines Außenrands der zentralen Lichtquelle (108) erstreckt.Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the external light source ( 110 ) at least in sections along an outer edge of the central light source ( 108 ). Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtquelle (108) und/oder die äußere Lichtquelle (110) und/oder die Trägerschicht (102) aus einem Halbleitermaterial gefertigt ist.Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the central light source ( 108 ) and / or the external light source ( 110 ) and / or the carrier layer ( 102 ) is made of a semiconductor material. Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (112) und die zentrale Lichtquelle (108) auf einer gemeinsamen Achse (300) liegen.Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the subsections ( 112 ) and the central light source ( 108 ) on a common axis ( 300 ) lie. Lichtemissionseinheit (100) gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtquelle (108) zwischen zumindest zwei weiteren Teilabschnitten (302) der äußeren Lichtquelle (110) angeordnet ist, wobei die weiteren Teilabschnitte (302) und die zentrale Lichtquelle (108) auf einer gemeinsamen weiteren Achse (304) angeordnet sind, insbesondere wobei die Achse (300) und die weitere Achse (304) im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen.Light emission unit ( 100 ) according to claim 7, characterized in that the central light source ( 108 ) between at least two further subsections ( 302 ) of the external light source ( 110 ), the further subsections ( 302 ) and the central light source ( 108 ) on a common further axis ( 304 ) are arranged, in particular wherein the axis ( 300 ) and the further axis ( 304 ) are substantially perpendicular to each other. Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lichtquelle (108) zwischen zumindest zwei zusätzlichen Teilabschnitten (306) der äußeren Lichtquelle (110) angeordnet ist, wobei die Teilabschnitte (112) ausgebildet sind, um Lichtstrahlen in einem ersten Wellenlängenbereich auszusenden, und die zusätzlichen Teilabschnitte (306) ausgebildet sind, um Lichtstrahlen in einem von dem ersten Wellenlängenbereich abweichenden zweiten Wellenlängenbereich auszusenden.Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the central light source ( 108 ) between at least two additional sections ( 306 ) of the external light source ( 110 ), the subsections ( 112 ) are adapted to emit light beams in a first wavelength range, and the additional subsections ( 306 ) are adapted to emit light beams in a deviating from the first wavelength range second wavelength range. Lichtemissionseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (102) zumindest eine die äußere Lichtquellenaufnahmefläche (106) umgebende weitere äußere Lichtquellenaufnahmefläche (200) aufweist, wobei zumindest eine weitere äußere Lichtquelle (202) auf der weiteren äußeren Lichtquellenaufnahmefläche (200) angeordnet ist, wobei die äußere Lichtquelle (110) zwischen zumindest zwei Teilabschnitten der weiteren äußeren Lichtquelle (202) angeordnet ist.Light emission unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier layer ( 102 ) at least one of the outer light source receiving surface ( 106 ) surrounding further outer light source receiving surface ( 200 ), wherein at least one further external light source ( 202 ) on the further outer light source receiving surface ( 200 ), wherein the external light source ( 110 ) between at least two sections of the further outer light source ( 202 ) is arranged. Verfahren (900) zum Herstellen einer Lichtemissionseinheit (100), wobei das Verfahren (900) den folgenden Schritt umfasst: Anordnen (910) einer zentralen Lichtquelle (108) auf einer zentralen Lichtquellenaufnahmefläche (104) einer Trägerschicht (102) und einer äußeren Lichtquelle (110) auf einer die zentrale Lichtquellenaufnahmefläche (104) umgebenden äußeren Lichtquellenaufnahmefläche (106) der Trägerschicht (102), wobei die zentrale Lichtquelle (108) zwischen zumindest zwei Teilabschnitten (112) der äußeren Lichtquelle (110) angeordnet wird.Procedure ( 900 ) for producing a light emission unit ( 100 ), the process ( 900 ) comprises the following step: arranging ( 910 ) of a central light source ( 108 ) on a central light source receiving surface ( 104 ) a carrier layer ( 102 ) and an external light source ( 110 ) on a central light source receiving surface ( 104 ) surrounding outer light source receiving surface ( 106 ) of the carrier layer ( 102 ), the central light source ( 108 ) between at least two subsections ( 112 ) of the external light source ( 110 ) is arranged. Vorrichtung, die ausgebildet ist, um das Verfahren (900) gemäß Anspruch 11 auszuführen, anzusteuern und/oder umzusetzen. Device designed to perform the method ( 900 ) according to claim 11, to drive and / or implement. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (900) gemäß Anspruch 11 auszuführen, anzusteuern und/oder umzusetzen.Computer program that is adapted to the procedure ( 900 ) according to claim 11, to drive and / or implement. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.A machine readable storage medium storing the computer program of claim 13.
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