DE102016202905A1

DE102016202905A1 - LED Modul mit Leuchtstoff aufweisender Verbindungsschicht

Info

Publication number: DE102016202905A1
Application number: DE102016202905.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Pfeiler-Deutschmann
Original assignee: Tridonic Jennersdorf GmbH
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein LED Modul (10) für die Erzeugung von weißem Mischlicht aufweisend einen Träger (1) und wenigstens einen auf einer Oberfläche (1a) des Trägers angeordneten LED Chip (2), eine zwischen dem Träger und dem LED Chip angeordnete Verbindungsschicht (3) aufweisend einen ersten Leuchtstoff, eine auf dem LED Chip (2) angeordnete Vergussmasse (4) aufweisend einen zweiten Leuchtstoff, und wobei die Verbindungsschicht (3) wenigstens teilweise die Seitenflächen (2b) des LED Chips bedeckt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorzugsweise weißes Licht emittierendes LED Modul wobei ein zur Farbkonversion genutzter Leuchtstoff wenigstens teilweise in einer Verbindungsschicht zwischen einem LED Chip und einem Träger des LED Moduls eingebracht ist.
Hintergrund und Aufgabe der Erfindung
Farbkonvertierte LED Chips und LED Module aufweisend einen oder mehrere solcher Chips sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Üblicherweise wird ein LED Chip auf einem Träger aufgebracht und anschließend mit einer Vergussmasse bzw. einer Farbkonversionsschicht vergossen. Die Vergussmasse kann beispielsweise eine Matrix aus Silikonmaterial sein, in welcher ein Leuchtstoff eingebracht ist, welcher das vom LED Chip emittierte Licht wenigstens teilweise in Licht einer höheren Wellenlänge umwandelt. Das so erhaltene Mischlicht aus beispielsweise blauem Primärlicht der LED und gelbem Sekundärlicht des Leuchtstoffs ermöglicht die Bereitstellung einer Weißlichtquelle.
Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass zur Erzeugung von Weißlicht und/oder zur Verbesserung der Farbtemperatur oder Farbqualität bzw. des Farbwiedergabeindex neben einem ersten Leuchtstoff auch ein zweiter, anderes Licht emittierender Leuchtstoff in dem LED Modul vorgesehen sein kann. Der zweite Leuchtstoff emittiert bei Anregung durch das Primärlicht der LED-Lichtquelle vorzugsweise Licht einer größeren Wellenlänge als das des ersten Leuchtstoffs, beispielsweise Licht im roten Spektrum.
Bei einer derartigen Anordnung besteht jedoch der Nachteil, dass der oben genannte zweite Leuchtstoff auch Quanten des ersten Leuchtstoffs absorbieren kann, was zu Lichtverlusten und gegebenenfalls zu einer höheren Wärmeentwicklung führen kann. Ein in eine Vergussmasse eingebrachter rot emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise wenigstens teilweise gelbes Licht eines in die Vergussmasse eingebrachten gelb emittierenden Leuchtstoffs absorbieren.
US 2013/0264937 A1 beschreibt beispielsweise ein LED Modul aufweisend einen blau emittierenden LED Chip, eine gelb emittierende Leuchtstoffschicht sowie wenigstens eine rot emittierende Leuchtstoffschicht, welche vertikal übereinander angeordnet sind.
US 2013/0193465 A1 beschreibt ein Weißlicht LED Modul aufweisend eine den LED Chip lediglich seitlich umgebende erste rot emittierende Leuchtstoffschicht und eine zweite darauf aufgebrachte gelb/orange und grün emittierende Leuchtstoffschicht, welche auch oberhalb des LED Chips angeordnet ist. Die erste Leuchtstoffschicht wird vorzugsweise mittels Siebdruckverfahren auf den Träger und um den LED Chip aufgebracht.
Basierend auf dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes LED Modul bereitzustellen, welches gleichzeitig durch ein einfaches und kosteneffektives Verfahren herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstands dar.
Beschreibung der Erfindung
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein LED Modul für die Erzeugung von vorzuweise weißem Mischlicht aufweisend einen Träger und wenigstens einen auf einer Oberfläche des Trägers angeordneten LED Chip, eine zwischen dem Träger und dem LED Chip angeordnete Verbindungsschicht aufweisend einen ersten Leuchtstoff, eine auf dem LED Chip angeordnete Vergussmasse aufweisend einen zweiten Leuchtstoff, und wobei die Verbindungsschicht wenigstens teilweise die Seitenflächen des LED Chips bedeckt.
Die Verbindungsschicht erstreckt sich vorzugsweise von einem Zwischenraum zwischen einer Unterseite des LED Chips und der Oberfläche des Trägers hin zu den Seitenflächen des LED Chips. Die Verbindungsschicht ragt demnach seitlich über eine Unterseite des LED Chips hinaus, so dass diese wenigstens teilweise die Seitenflächen des LED Chips bedeckt. Die Verbindungsschicht bedeckt die Seitenflächen des LED Chips vorzugsweise nicht vollständig.
Durch die Bereitstellung der Verbindungsschicht mit darin enthaltenem Leuchtstoff wird eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit der Verbindungsschicht erzielt, wodurch der Wärmetransport vom LED Chip hin zu dem Träger verbessert wird. Der Leuchtstoff in der Verbindungsschicht ermöglicht des Weiteren durch seine Erstreckung hin zu den Seitenflächen des LED Chips, dass vom LED Chip emittiertes Licht wenigstens teilweise in Licht einer anderen Wellenlänge durch den ersten Leuchtstoff umgewandelt wird. Das vom LED Chip emittierte Primärlicht wird also zunächst wenigstens teilweise von dem ersten Leuchtstoff in der Verbindungsschicht umgewandelt, bevor das Licht auf den in der Vergussmasse enthaltenen zweiten Leuchtstoff trifft. Hierdurch kann die Farbtemperatur des resultierenden Weißlichts und/oder die Farbqualität bzw. der Farbwiedergabeindex des resultierenden Mischlichts optimiert werden.
Der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff sind vorzugsweise unterschiedlich bzw. emittieren Licht unterschiedlicher Wellenlänge bei deren Anregung durch das Primärlicht des LED Chips. Der erste Leuchtstoff emittiert vorzugsweise Licht einer anderen Wellenlänge als der zweite Leuchtstoff. Der erste Leuchtstoff emittiert vorzugsweise Licht in einem längeren Wellenlängenbereich als der zweite Leuchtstoff. Der erste Leuchtstoff hat somit einen geringeren Wirkungsgrad als der zweite Leuchtstoff. Der erste Leuchtstoff ist vorzugsweise ein rotes Licht emittierender Leuchtstoff. Der zweite Leuchtstoff ist vorzugsweise ein gelbes, grünes oder gelbgrünes Licht emittierender Leuchtstoff. Der erste und zweite Leuchtstoff sind vorzugsweise anorganische Leuchtstoff- bzw. Farbkonversionspartikel.
Der Träger des LED Moduls ist vorzugsweise ein Trägersubstrat. Dieses kann eine Leiterplatte sein, auf welcher der wenigstens eine LED Chip aufgebracht ist. Der Träger kann aus FR4, CM3 Material oder aus Aluminium bestehen. Die Oberfläche des Trägers auf welcher der LED Chips aufgebracht ist, ist vorzugsweise eben.
Der Träger ist vorzugsweise ausgeprägt, um als Wärmesenke zu fungieren. Der Träger weist demnach eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit auf. Die Materialstärke des Trägers liegt vorzugsweise zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 8 mm.
Der Träger kann eine Kavität bzw. Aussparung aufweisen, in welcher der wenigstens eine LED Chip angeordnet ist. Die Kavität des Trägers kann kreisförmig oder ellipsoid sein.
Die Verbindungsschicht zwischen der gegenüberliegenden Unterseite des LED Chips und der Oberfläche des Trägers weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 8 und 20 μm auf. Die Verbindungsschicht weist zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen der LED Chip Unterseite und der Trägeroberseite vorzugsweise eine homogene Dicke auf. Die LED Chip Unterseite und der Trägeroberseite sind demnach vorzugsweise im Wesentlichen parallel angeordnet, mit einer dazwischenliegenden Verbindungs- oder Klebefuge, welche durch die Verbindungsschicht geformt ist. Die Verbindungsschicht erstreckt sich somit vorzugsweise aus der Verbindungs- oder Klebefuge zu den Seitenflächen des LED Chips. Dies resultiert aus dem unten näher beschriebenen Herstellungsverfahren, in welchem ein zwischen LED Chip Unterseite und der Trägeroberseite zuvor vorhandenes Material der Verbindungsschicht wenigstens teilweise verdrängt wird.
Die Verbindungsschicht erstreckt sich seitlich am LED Chip ausgehend von der Oberfläche des Trägers vorzugsweise bis zu einer maximalen Höhe von 50 bis 200 μm (in Seitenansicht des LED Chips). Die Grenzlinie der Verbindungsschicht an den jeweiligen Seitenflächen des LED Chips ist vorzugsweise im Wesentlichen dreiecksförmig oder kuppelförmig ausgeprägt bzw. angeordnet (in Seitenansicht des LED Chips).
Die Verbindungsschicht besteht vorzugsweise aus einer Silikon- oder Epoxidharzmatrix mit darin eingebrachtem Leuchtstoff oder Quantenpunkten, sog. „Q-Dot”-Teilchen. Der in der Verbindungsschicht eingebrachte Leuchtstoff liegt vorzugsweise hochkonzentriert vor. Die Verbindungsschicht kann zwischen 5–50, vorzugsweise zwischen 20–50 Gewichtsprozent Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffpartikel aufweisen.
Die Vergussmasse besteht vorzugsweise aus einer Silikon- oder Epoxidharzmatrix mit darin eingebrachtem Leuchtstoff. Der in die Vergussmasse eingebrachte Leuchtstoff liegt vorzugsweise in einer schwächeren Konzentration vor, als der Leuchtstoff in der Verbindungsschicht. Die Vergussmasse kann zwischen 5–20, vorzugsweise zwischen 10–15 Gewichtsprozent Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffpartikel aufweisen.
Die Gesamtdicke bzw. die maximale Höhe der Vergussmasse, von der Oberfläche des Trägers bis hin zu einer dem Träger gegenüberliegenden Oberfläche der Farbkonversionsschicht liegt vorzugsweise zwischen 150 bis 350 μm, mehr bevorzugt zwischen 170 bis 250 μm. Die Höhe der Vergussmasse kann konstant sein oder variieren, insbesondere wenn die Vergussmasse in Form eines Dispenstropfens auf den LED Chip aufgebracht ist.
Der wenigstens eine LED Chip ist vorzugsweise ein blau oder UV-Licht emittierender LED Chip. Das resultierende Mischlicht des LED Moduls ist vorzugsweise weißes Mischlicht. Dieses weist einen Farbwiedergabeindex von vorzugsweise größer als 90 Ra, mehr bevorzugt größer als 95 Ra auf.
Das LED Modul kann mehrere LED Chips aufweisen. Diese sind vorzugsweise einzeln mit einer Vergussmasse bedeckt. Die LED Chips können alternativ mit einer gemeinsamen Vergussmasse bedeckt sein. Diese erstreckt sich dann in vorzugsweise konstanter Höhe über die einzelnen LED Chips. Die jeweiligen Verbindungsschichten für die mehreren LED Chips können wenigstens teilweise zusammenhängend ausgeprägt sein. Dies kann dadurch erzielt sein, dass die einzelnen Dispenstropfen für die jeweilige Verbindungsschicht der LED Chips wenigstens teilweise miteinander verlaufen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines LED Moduls aufweisend die Schritte:

– Aufbringen einer wenigstens teilweise flüssigen Verbindungsschicht aufweisend einen ersten Leuchtstoff auf einen Träger,
– Aufbringen eines LED Chips auf die wenigstens teilweise flüssige Verbindungsschicht, und
– Aufbringen einer Vergussmasse mit einem zweiten Leuchtstoff auf den LED Chip.

Neben den oben genannten Vorteilen hinsichtlich des Thermomanagements des resultierenden LED Moduls wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders kosteneffektive Herstellung eines LED Moduls mit verbesserter Farbtemperatur und/oder Farbqualität des resultierenden Mischlichts ermöglicht.
Die Verbindungsschicht wird vorzugsweise mittels Dispensverfahren auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht. Die Verbindungsschicht ist vorzugsweise ein auf dem Träger aufgebrachter Dispenstropfen.
Die Verbindungsschicht bzw. der Dispenstropfen ist nach Aufbringen auf dem Träger vorzugsweise in Draufsicht kreisförmig. Die Verbindungsschicht bzw. der Dispenstropfen weist vorzugsweise einen Durchmesser (in Draufsicht) von zwischen 400 und 700 μm, mehr bevorzugt zwischen 450 und 650 μm, noch mehr bevorzugt zwischen 450 und 550 μm auf.
Die Verbindungsschicht bzw. der Dispenstropfen weist vorzugsweise einen Mindestdurchmesser auf, welcher der größten Kantenlänge des jeweiligen LED Chips entspricht. Bei einem aufzubringenden LED Chip mit den Kantenlängen (Länge und Breite) von 300 × 500 μm entspricht der Mindestdurchmesser der Verbindungsschicht bzw. des Dispenstropfens 500 μm.
Es können auch mehrere Dispenstropfen auf den Träger aufgebracht werden, welche miteinander verlaufen können und somit eine wenigstens teilweise zusammenhängende Verbindungsschicht für einen oder mehrere LED Chips bilden.
Die Scheitelhöhe der Verbindungsschicht bzw. des Dispenstropfens ausgehend von der Oberfläche des Trägers vor Aufbringen des LED Chips liegt vorzugsweise zwischen 100 bis 200 μm, mehr bevorzugt zwischen 130 bis 170 μm.
Die Verbindungsschicht besteht vorzugsweise aus Silikon- oder Epoxidharz Material mit darin eingebrachtem Leuchtstoff oder sog. Q-Dot Teilchen. Diese liegen vorzugsweise homogen dispergiert in der aufzubringenden Verbindungsschicht vor. Diese bildet eine Matrix für die darin enthaltenen Partikel.
Das Aufbringen des LED Chips auf die Verbindungsschicht erfolgt vorzugsweise derart, dass das zuvor aufgebrachte Material der Verbindungsschicht bzw. des Dispenstropfens wenigstens teilweise zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen der Unterseite des LED Chips und der Oberfläche des Trägers verdrängt wird. Dies wird durch den noch wenigstens teilweise flüssigen Zustand der Verbindungsschicht ermöglicht. Beim Aufbringen des LED Chips in die Verbindungsschicht wird dieser vorzugsweise leicht in die Oberfläche der Verbindungsschicht eingedrückt.
Beim Aufbringen des LED Chips auf die Verbindungsschicht erfolgt eine Verdrängung des Materials der Verbindungsschicht hin zu den Seitenflächen des LED Chips vorzugsweise derart, dass die Seitenflächen von der Verbindungsschicht wenigstens teilweise bedeckt werden.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen des LED Chips auf die Verbindungsschicht mit einer zuvor definierten Aufbringkraft derart, dass die Seitenflächen des LED Chips von der Verbindungsschicht nicht vollständig bedeckt werden. Das verdrängte Material der Verbindungsschicht erstreckt sich vorzugsweise entlang den jeweiligen Seitenflächen des LED Chips nicht homogen. Eine entstehende Grenzlinie der Verbindungsschicht ist an den jeweiligen Seitenflächen des LED Chips im Wesentlichen dreiecksförmig oder kuppelförmig in Seitenansicht angeordnet.
Das zwischen der Unterseite des LED Chips und der Oberfläche des Trägers verbleibende Material der Verbindungsschicht bildet dann eine Verbindungs- oder Klebefuge, die im ausgehärteten Zustand der Verbindungsschicht den LED Chip fest mit dem Träger verbindet.
Nach dem Aufbringen des LED Chips erfolgt das Aufbringen der Vergussmasse vorzugsweise derart, dass der LED Chip und vorzugsweise auch die Verbindungsschicht komplett bedeckt sind.
Nach dem Aufbringen der Vergussmasse erfolgt vorzugsweise ein Aushärteprozess, in welchem die Verbindungsschicht und die Vergussmasse gleichzeitig ausgehärtet werden. Alternativ kann die Verbindungsschicht in einem ersten Aushärteschritt und die Vergussmasse in einem zweiten Aushärteschritt ausgehärtet werden.
Das beschriebe Verfahren eignet sich um das oben beschriebene LED Modul herzustellen. Die oben genannten Merkmale, welche in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen LED Modul beschrieben sind, sind auch auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar. Ebenso sind alle im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale auch auf das erfindungsgemäße LED Modul anwendbar.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnung näher erläutert werden.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LED Moduls in seitlicher Querschnittansicht.
2 zeigt das LED Modul gemäß 1 in Seitenansicht, ohne eine auf den LED Chip aufgebrachte Vergussmasse.
3 zeigt das LED Modul gemäß 1 und 2 in Draufsicht, ohne eine auf den LED Chip aufgebrachte Vergussmasse.
Detaillierte Figurenbeschreibung
Die 1 bis 3 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen LED Moduls. Das erfindungsgemäße LED Modul 10 ist vorzugsweise ausgeprägt, um weißes Mischlicht zu erzeugen.
Das LED Modul 10 weist einen Träger 1 und wenigstens einen auf einer Oberfläche 1a des Trägers angeordneten LED Chip (LED Die) 2 auf. Der LED Chip 2 ist vorzugsweise ein handelsüblicher in Draufsicht quadratischer oder rechteckiger LED Chip mit einer Seitenlänge von circa 200–400 μm. Die Höhe des LED Chips beträgt vorzugsweise zwischen 100–250 μm.
Der LED Chip emittiert vorzugsweise blaues und/oder ultraviolettes Licht.
Der LED Chip 2 ist mit Hilfe einer Verbindungsschicht 3 auf einer Oberfläche 1a des Trägers 1 angeordnet. Die Verbindungsschicht 3 stellt somit eine Klebeschicht zwischen dem Träger 1 und dem LED Chip 2 dar.
Die Oberfläche 1a des Trägers 1 ist vorzugsweise eben. Die Oberfläche 1a kann aber auch eine Vertiefung aufweisen, in welcher der LED Chip 2 angeordnet ist.
Die Verbindungsschicht 3 weist einen ersten Leuchtstoff auf, welcher vorzugsweise in der Verbindungsschicht 3 homogen dispergiert ist. Die Verbindungsschicht 3 weist vorzugsweise einen rotes Licht emittierenden Leuchtstoff oder einen rotes Licht emittierenden Quantum-Dot (Q-Dot) auf. Der rote Leuchtstoff ist vorzugsweise eine Nitrid-Verbindung z. B. CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺ oder eine Fluorid-Verbindung z. B. K₂SiF₆:Mn⁴⁺.
Oberhalb des LED Chips 2 ist eine Vergussmasse 4 angeordnet (siehe 1), welche den LED Chip vorzugsweise vollständig bedeckt, d. h. diesen zwischen der Oberfläche 1a des Trägers 1 und einer äußeren Oberfläche der Vergussmasse 4 einschließt. Die Vergussmasse 4 kann eine im Wesentlichen hemisphärische Form aufweisen. Die Vergussmasse 4 kann ein sogenannten Globe-top darstellen. Die Vergussmasse 4 kann alternativ eine im Wesentlichen homogene Dicke bzw. Höhe aufweisen (in Seitenansicht). Hierbei kann die Vergussmasse eine Vertiefung (nicht gezeigt), in welcher der LED Chip 2 angeordnet sein kann, ausfüllen. Dies bedeutet, dass die Vergussmasse in einer Vertiefung des Trägers 1 positioniert ist, und den LED Chip 2 abdeckt, der ebenso in der Vertiefung angeordnet ist.
Die Vergussmasse 4 weist einen zweiten Leuchtstoff auf, welcher sich vorzugsweise vom ersten Leuchtstoff unterscheidet bzw. bei dessen Anregung ein Licht einer anderen Wellenlänge emittiert wird. Der zweite Leuchtstoff ist vorzugsweise ein gelbes, grünes oder gelb-grünes Licht emittierender Leuchtstoff. Die Vergussmasse kann weitere Leuchtstoffe oder Q-dots (z. B. rote, gelbe, grüne, orange) die bspw. gelbes, grünes, oranges, rotes Licht emittieren, aufweisen. Die Leuchtstoffe, die als zweites und/oder als weiteres Leuchtstoff einsetzbar sind, können aus der Gruppe von Ortho-Silikaten, Granaten, Oxiden und Nitriden z. B. (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺, (Ca,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺ (B. O. S. E.), Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (LuAG), Lu3(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺, (Y,Ge)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺, (Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (YAG), La₃Si₆N₁₁:Ce³⁺, CaSc₂O₄:Ce³⁺, (Si,Al)₃(O,N)₄:Eu²⁺ (β-SiAlON) ausgewählt werden.
Der rot emittierende Leuchtstoff weist üblicherweise einen geringeren Wirkungsgrad als der gelb und/oder grün emittierende Leuchtstoff auf, wodurch tendenziell eine höhere Erwärmung der roten Leuchtstoffpartikel bzw. der den Leuchtstoff enthaltenden Matrix erfolgt. Durch eine direkte Anordnung des roten Leuchtstoffs auf dem Träger 1 als Verbindungsschicht 3 zwischen Träger 1 und LED Chip 2 wird die Wärmeabfuhr vom LED Chip 2 und vom roten Leuchtstoff hin zum Träger 2 verbessert. Der Träger 2 ist vorzugsweise als Wärmesenke ausgeprägt und weist eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit auf. Ferner kann ein Kühlkörper an der dem LED-Chip gegenüberliegenden Seite des Trägers 1b angeordnet werden.
Die Verbindungsschicht 3 bildet eine Klebefuge 3a in einem Zwischenraum zwischen einer Unterseite 2a des LED Chips und der Oberfläche 1a des Trägers. Die Klebefuge 3a hat vorzugsweise eine konstante Dicke h (siehe 1) zwischen 8 und 20 μm, mehr bevorzugt 10–20 μm.
Der Verbindungsschicht 3 erstreckt sich von der Klebefuge 3a hin zu den jeweiligen Seitenflächen 2b des LED Chips. Hierbei bedecken jeweils sich seitlich erstreckende Bereiche 3b die jeweiligen Seitenflächen 2b des LED Chips wenigstens teilweise. Die sich seitlich erstreckende Bereiche 3b der Verbindungsschicht 3 erstrecken sich entlang den Seitenflächen 2b des LED Chips vorzugsweise bis zu einer maximalen Höhe H von 50 bis 200 μm (in Seitenansicht des LED Chips, siehe 2).
Eine Grenzlinie 3c (siehe 2) der Verbindungsschicht 3 an den jeweiligen Seitenflächen 2b des LED Chips 2 ist in Seitenansicht im Wesentlichen dreiecksförmig oder kuppelförmig angeordnet. Die Grenzlinie 3c steigt vorzugsweise von den jeweiligen äußeren Seitenkanten des LED Chips hin zur Mitte der jeweiligen Seitenfläche 2b an. Die Grenzlinie 3c der Verbindungsschicht 3 liegt vorzugsweise in Draufsicht unterhalb einer oberen Kante des LED Chips 2, d. h. unterhalb der Oberfläche des LED Chips. Die Grenzlinie 3c erstreckt sich vorzugsweise bis circa 15 bis 30 μm unterhalb der Oberfläche des LED Chips.
Diese Anordnung der Verbindungsschicht 3 wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt, in welchem zunächst die wenigstens teilweise flüssige Verbindungsschicht 3 vorzugsweise als Dispenstropfen auf die Oberfläche 1a des Trägers 1 aufgetragen wird. Alternativ kann die Verbindungsschicht mit einem Stempelverfahren auf die Oberfläche 1a aufgebracht werden. Der Dispenstropfen weist in Draufsicht vorzugsweise einen Durchmesser (D) von zwischen 400 und 600 μm, mehr bevorzugt zwischen 450 und 550 μm auf. Die Scheitelhöhe der Verbindungsschicht 3 bzw. des Dispenstropfens ausgehend von der Oberfläche 1a des Trägers 1 und vor Aufbringen des LED Chips 2 liegt vorzugsweise zwischen 100 bis 200 μm, mehr bevorzugt zwischen 130 bis 170 μm.
Beim Auftragen des LED Chips 2 auf die Verbindungsschicht 3, welches vorzugsweise mit vordefinierter Kraft erfolgt, wird der LED Chip 2 wenigstens teilweise in den zuvor aufgetragenen Dispenstropfen gedrückt. Hierbei wird Material des Dispenstropfens bzw. der Verbindungsschicht aus dem Zwischenraum zwischen der Unterseite 2a des LED Chips und der Oberfläche 1a des Trägers 1 hin zu den Seitenflächen 2b des LED Chips 2 verdrängt, welches dann an den Seitenflächen 2b des LED Chips 2 anliegt.
Im Anschluss erfolgt das Aufbringen der Vergussmasse 4 auf den LED Chip 2, vorzugsweise mit einem Dispensverfahren.
Um eine feste Verbindung zwischen LED Chip 2 und Träger 1 sowie zwischen Vergussmasse 4, dem LED Chip 2 und dem Träger 1 zu erzielen, wird die Verbindungsschicht 3 und/oder die Vergussmasse 4 in einem anschließenden Verfahrensschritt ausgehärtet. Alternativ können die Schichten 3, 4 in zwei oder mehreren getrennten nacheinander folgenden Schritten ausgehärtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0264937 A1 [0005]
US 2013/0193465 A1 [0006]

Claims

LED Modul (10) für die Erzeugung von weißem Mischlicht aufweisend: einen Träger (1) und wenigstens einen auf einer Oberfläche (1a) des Trägers angeordneten LED Chip (2), eine zwischen dem Träger und dem LED Chip angeordnete Verbindungsschicht (3) aufweisend einen ersten Leuchtstoff, eine auf dem LED Chip (2) angeordnete Vergussmasse (4) aufweisend einen zweiten Leuchtstoff, und wobei die Verbindungsschicht (3) wenigstens teilweise die Seitenflächen (2b) des LED Chips bedeckt.
Das LED Modul nach Anspruch 1, wobei sich die Verbindungsschicht (3) von einem Zwischenraum zwischen einer Unterseite (2a) des LED Chips (2) und der Oberfläche (1a) des Trägers (1) hin zu den Seitenflächen (2b) des LED Chips erstreckt.
Das LED Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Leuchtstoff Licht in einer längeren Wellenlängenbereich emittiert als der zweite Leuchtstoff.
Das LED Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindungsschicht (3) die Seitenflächen (2b) des LED Chips (2) nicht vollständig bedeckt.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (3) zwischen der gegenüberliegenden Unterseite (2a) des LED Chips (2) und der Oberfläche (1a) des Trägers (1) eine Dicke zwischen 8 und 20 μm aufweist.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Verbindungsschicht (3) seitlich am LED Chip (2) ausgehend von der Oberfläche (1a) des Trägers (1) bis zu einer maximalen Höhe von 50 bis 200 μm erstreckt.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Grenzlinie (3c) der Verbindungsschicht (3) an einer Seitenfläche (2b) des LED Chips (2) im Wesentlichen dreiecksförmig oder kuppelförmig in Seitenansicht angeordnet ist.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (3) aus einer Silikonmatrix mit darin eingebrachtem Leuchtstoff oder Q-Dot Teilchen besteht.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff in der Vergussmasse (4) in einer schwächeren Konzentration vorliegt als der Leuchtstoff in der Verbindungsschicht (3).
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (3) zwischen 5–50 Gewichtsprozent vorzugsweise rot emittierenden Leuchtstoff enthält.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergussmasse (4) zwischen 10–15 Gewichtsprozent vorzugsweise gelb, grün oder gelb-grün emittierenden Leuchtstoff enthält.
Das LED Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine LED Chip (2) ein blau oder UV–Licht emittierender LED Chip ist.
Verfahren zur Herstellung eines LED Moduls aufweisend die Schritte: – Aufbringen einer wenigstens teilweise flüssigen Verbindungsschicht (3) aufweisend einen ersten Leuchtstoff auf einen Träger (1), – Aufbringen eines LED Chips (2) auf die wenigstens teilweise flüssige Verbindungsschicht (3), und – Aufbringen einer Vergussmasse (4) mit einem zweiten Leuchtstoff auf den LED Chip (2).
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verbindungsschicht (3) ein auf dem Träger (1) aufgebrachter Dispenstropfen ist, welcher vorzugsweise aus Silikonmaterial mit darin eingebrachtem Leuchtstoff besteht.
Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Scheitelhöhe der Verbindungsschicht (3) ausgehend von einer Oberfläche (1a) des Trägers (1) vor Aufbringen des LED Chips (2) zwischen 100 bis 200 μm, vorzugsweise 130 bis 170 μm beträgt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Aufbringen des LED Chips (2) derart erfolgt, dass das zuvor aufgebrachte Material der Verbindungsschicht (3) wenigstens teilweise zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen der Unterseite (2a) des LED Chips und der Oberfläche (1a) des Trägers (1) verdrängt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei eine Verdrängung des Materials der Verbindungsschicht (3) hin zu den Seitenflächen (2b) des LED Chips (2) stattfindet, welche dann von der Verbindungsschicht (3) wenigstens teilweise bedeckt werden.
LED Modul herstellbar mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17.