DE102016214340A1 - LED module - Google Patents
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Abstract
Ein Leuchtdiodenmodul (100) umfasst ein erstes Substrat (105) mit mindestens einer ersten Leuchtdiode (110), die auf einer ersten Oberfläche (115) des ersten Substrats (105) angeordnet ist und eine erste Hauptlichtaustrittsfläche (120) aufweist. Weiterhin umfasst das Leuchtdiodenmodul ein zweites Substrat (125) mit mindestens einer zweiten Leuchtdiode (130), die auf einer zweiten Oberfläche (135) des zweiten Substrats (125) angeordnet ist und eine zweite Hauptlichtaustrittsfläche (140) aufweist sowie ein drittes Substrat (145) mit einer dritten Oberfläche (155). Das erste Substrat (105) und das zweite Substrat (125) sind auf der dritten Oberfläche (155) des dritten Substrats (145) so angeordnet, dass die erste Hauptlichtaustrittsfläche (120) und die zweite Hauptlichtaustrittsfläche (140) sich gegenüberstehen und die beiden Hauptlichtaustrittsflächen (120, 140) zueinander einen Öffnungswinkel (α), in Richtung der Hauptabstrahlrichtung (Z) des LED-Moduls, bilden.A light-emitting diode module (100) comprises a first substrate (105) with at least one first light-emitting diode (110) which is arranged on a first surface (115) of the first substrate (105) and has a first main light exit surface (120). Furthermore, the light-emitting diode module comprises a second substrate (125) with at least one second light-emitting diode (130) which is arranged on a second surface (135) of the second substrate (125) and has a second main light exit surface (140) and a third substrate (145). with a third surface (155). The first substrate (105) and the second substrate (125) are arranged on the third surface (155) of the third substrate (145) such that the first main light exit surface (120) and the second main light exit surface (140) face each other and the two main light exit surfaces (120, 140) to each other an opening angle (α), in the direction of the main emission (Z) of the LED module form.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul mit mehreren Leuchtdioden und mehreren Substraten.The present invention relates to an LED module with a plurality of light emitting diodes and a plurality of substrates.
Viele Anwendungen von LED-Modulen, beispielsweise in Projektoren, Endoskopen der Medizintechnik, Frontscheinwerfern des Automobilbaus oder Bühnenbeleuchtungen, benötigen eine hohe Leuchtdichte mit hohen Lichtintensitäten, um nachgeschaltete optische Systeme möglichst klein zu halten oder gar zu vermeiden. Auch müssen über die Leuchtdichte kleine Hell/Dunkel-Übergänge realisiert werden. Dabei ist es wichtig, dass das LED-Modul trotz geforderter hoher Leuchtdichte insgesamt klein baut und dennoch eine vergleichsweise hohe Lebensdauer aufweist.Many applications of LED modules, for example in projectors, endoscopes of medical technology, headlights of the automotive industry or stage lighting, require a high luminance with high light intensities to keep downstream optical systems as small as possible or even avoided. Also, small light / dark transitions must be realized via the luminance. It is important that the LED module builds despite the high luminance required overall small and yet has a relatively long life.
Die Verwendung von sogenannten Hochleistungs-LEDs für LED-Module führt zwar zu deutlich höheren Leuchtdichten, hat aber das grundsätzliche Problem, Wärme in ausreichendem Umfang ableiten zu können. Der maximal mögliche elektrische Strom zum Betreiben einer LED ist letztendlich nicht durch den LED-Chip selbst, sondern durch die thermische Anbindung des LED-Chips oder/und durch die thermische Belastbarkeit des Konversionselements auf dem LED-Chip begrenzt. Infolge dessen weisen derartige LED-Module, beziehungsweise deren LEDs, häufig eine verringerte Lebensdauer auf. Der höhere Betriebsstrom verursacht zusätzlich einen größeren Aufwand in der Auslegung der elektrischen Versorgungseinheit, zum Betreiben der LEDs beziehungsweise des LED-Moduls.Although the use of so-called high-power LEDs for LED modules leads to significantly higher luminance, but has the fundamental problem of being able to derive heat to a sufficient extent. The maximum possible electric current for operating an LED is ultimately not limited by the LED chip itself, but by the thermal connection of the LED chip and / or by the thermal capacity of the conversion element on the LED chip. As a result, such LED modules, or their LEDs, often have a reduced life. The higher operating current additionally causes a greater effort in the design of the electrical supply unit, to operate the LEDs or the LED module.
Weiterhin ist eine dreidimensionale LED-Anordnung bekannt, in der sich vier LEDs an den Seitenkanten eines Würfels befinden und optional noch eine weitere LED auf dessen Unterseite. Das Licht wird ins Innere des würfelförmigen Volumens emittiert und auf dessen Oberseite abgestrahlt. Hiermit wird die Leuchtdichte von bis zu 5 LEDs auf etwa der Fläche von einer LED konzentriert, wodurch die Leuchtdichte des Moduls gegenüber der Leuchtdichte einer einzelnen LED deutlich erhöht wird. Die theoretisch mögliche Erhöhung der Leuchtdichte um einen Faktor 5 wird jedoch in der Praxis bei Weitem nicht erzielt, da das Licht vor der Emission auf der Würfeloberseite viele Male innerhalb des Würfels reflektiert wird. Da die Reflektivität der Oberflächen deutlich kleiner ist als 100%, geht hierbei ein großer Teil des Lichtes verloren, sodass nur wenig mehr als eine Erhöhung auf die doppelte Leuchtdichte tatsächlich realisiert werden kann. Darüber hinaus ist der Zusammenbau eines solchen Moduls sehr aufwendig und eine Wärmeableitung ist fast nur mit einem ebenfalls dreidimensionalen Kühlkörper realisierbar. Somit ist es kaum möglich, mehrere derartige Module nah beieinander zu platzieren, um ein lineares LED-Array, zum Beispiel für einen Autoscheinwerfer, zu realisieren.Furthermore, a three-dimensional LED arrangement is known in which there are four LEDs on the side edges of a cube and optionally another LED on the underside. The light is emitted inside the cube-shaped volume and emitted on its top. Hereby, the luminance of up to 5 LEDs is concentrated to approximately the area of one LED, which significantly increases the luminance of the module compared to the luminance of a single LED. The theoretically possible increase in luminance by a factor of 5, however, is far from being achieved in practice, since the light is reflected many times within the cube before emission on the cube top. Since the reflectivity of the surfaces is significantly smaller than 100%, a large part of the light is lost, so that only a little more than an increase to twice the luminance can actually be realized. In addition, the assembly of such a module is very expensive and heat dissipation is almost only possible with a three-dimensional heat sink. Thus, it is hardly possible to place a plurality of such modules close to each other in order to realize a linear LED array, for example for a car headlight.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein LED-Modul bereitzustellen, wobei auf einfache Weise eine hohe Leuchtdichte erzielt wird und das LED-Modul darüber hinaus einfach sowie kostengünstig herstellbar ist.The present invention is based on the problem to provide an LED module, in a simple way, a high luminance is achieved and the LED module is also easy and inexpensive to produce.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein LED-Modul nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des LED-Moduls finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.According to the invention, this problem is solved by an LED module according to claim 1. Further developments and advantageous embodiments of the LED module can be found in the dependent claims and the description below.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DES LED-MODULSEMBODIMENTS OF THE LED MODULE
Eine Ausführungsform des LED-Moduls umfasst ein erstes Substrat mit mindestens einer ersten Leuchtdiode, die auf einer ersten Oberfläche des ersten Substrats angeordnet ist und eine erste Hauptlichtaustrittsfläche aufweist. Weiterhin umfasst das LED-Modul ein zweites Substrat mit mindestens einer zweiten Leuchtdiode, die auf einer zweiten Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet ist und eine zweite Hauptlichtaustrittsfläche aufweist sowie ein drittes Substrat mit einer dritten Oberfläche. Das erste Substrat und das zweite Substrat sind auf der dritten Oberfläche des dritten Substrats so angeordnet, dass die erste Hauptlichtaustrittsfläche und die zweite Hauptlichtaustrittsfläche sich gegenüberstehen und die beiden Hauptlichtaustrittsflächen zueinander einen Öffnungswinkel, in Richtung der Hauptabstrahlrichtung des LED-Moduls, bilden.An embodiment of the LED module comprises a first substrate having at least one first light-emitting diode, which is arranged on a first surface of the first substrate and has a first main light exit surface. Furthermore, the LED module comprises a second substrate with at least one second light-emitting diode which is arranged on a second surface of the second substrate and has a second main light exit surface and a third substrate with a third surface. The first substrate and the second substrate are arranged on the third surface of the third substrate such that the first main light exit surface and the second main light exit surface face each other and the two main light exit surfaces form an opening angle to each other in the direction of the main emission direction of the LED module.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer Leuchtdiode ein Bauelement verstanden werden, das mittels eines Halbleiterbauelementes (LED-Chip) und eines optionalen Konversionselements elektromagnetische Strahlung emittiert. Das Bilden von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge aus elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge (LED-Chip) wird Wellenlängenkonversion genannt. Wellenlängenkonversion wird in Leuchtdioden für die Farbumwandlung verwendet, beispielsweise zur Vereinfachung der Erzeugung von weißem Licht. Dabei wird beispielsweise ein blaues Licht (LED-Chip) in ein gelbes Licht konvertiert. Die Farbmischung aus blauen Licht und gelben Licht bildet weißes Licht. Ein Konversionselement umfasst ein Konvertermaterial, auch bezeichnet als Leuchtstoff. Das Konversionselement kann zur Wellenlängenkonversion im Lichtweg einer Leuchtdiode angeordnet sein. So kann beispielsweise eine Leuchtdiode einen InGaN-basierten blau- oder UV-emittierenden Chip und ein Konversionselement umfassen.In the context of this description, a light-emitting diode can be understood as a component which emits electromagnetic radiation by means of a semiconductor component (LED chip) and an optional conversion element. The formation of electromagnetic radiation of a second wavelength from electromagnetic radiation of a first wavelength (LED chip) is called wavelength conversion. Wavelength conversion is used in light-emitting diodes for color conversion, for example to facilitate the generation of white light. In this case, for example, a blue light (LED chip) is converted into a yellow light. The color mixture of blue light and yellow light forms white light. A conversion element comprises a converter material, also referred to as phosphor. The conversion element can be arranged for wavelength conversion in the light path of a light-emitting diode. For example, a light emitting diode may include an InGaN-based blue or UV emitting chip and a conversion element.
Die vorliegende Ausführungsform beschreibt eine dreidimensionale Anordnung von mindestens zwei Leuchtdioden, wobei die beiden Hauptlichtaustrittsflächen der Leuchtdioden sich gegenüberstehen und zum Beispiel einen Öffnungswinkel von ca. 60° bilden. Damit beschreibt ein Querschnitt durch die beiden Hauptlichtaustrittsflächen in etwa ein gleichseitiges Dreieck. Zwei Seiten des Dreiecks werden durch die zwei Hauptlichtaustrittsflächen der Leuchtdioden gebildet. Die dritte Seite des Dreiecks bildet die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls. Idealerweise kann emittiertes Licht der ersten und zweiten Hauptaustrittsfläche direkt oder nach Reflexion, an der jeweils gegenüberliegenden Hauptaustrittsfläche, durch die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls hindurchtreten. Bei perfekter Reflektivität aller Oberflächen könnte somit eine Verdopplung der Leuchtdichte erzielt werden.The present embodiment describes a three-dimensional arrangement of at least two light emitting diodes, wherein the two main light exit surfaces of the light emitting diodes face each other and form, for example, an opening angle of about 60 °. Thus, a cross section through the two main light exit surfaces describes approximately an equilateral triangle. Two sides of the triangle are formed by the two main light-emitting surfaces of the LEDs. The third side of the triangle forms the effective emitting area of the LED module. Ideally, emitted light of the first and second main exit surfaces may pass through the effective emission surface of the LED module directly or after reflection, at the respectively opposite main exit surface. With perfect reflectivity of all surfaces thus a doubling of the luminance could be achieved.
In etwa die Hälfte des emittierten Lichts einer jeden LED-Hauptaustrittsfläche tritt ohne Reflexion durch die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls hindurch. Nach der ersten Reflexion des verbliebenen emittierten Lichts tritt näherungsweise erneut etwa die Hälfte des reflektierten Lichts durch die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls hindurch. Bei einer Reflektivität von 90%, wie sie realistisch ist, ist damit in dieser Anordnung mit einer Lichtemission von ca. 90% des erzeugten Lichts zu rechnen, was einer Erhöhung der Leuchtdichte um ca. 80% gegenüber einer einzelnen Leuchtdiode entspricht. About half of the emitted light of each LED main exit surface passes through the effective emission surface of the LED module without reflection. After the first reflection of the remaining emitted light approximately approximately half of the reflected light again passes through the effective emission area of the LED module. With a reflectivity of 90%, as it is realistic, it is to be expected in this arrangement with a light emission of about 90% of the generated light, which corresponds to an increase in luminance by about 80% compared to a single light emitting diode.
Damit ist das System ähnlich effizient wie eine Leuchtdiode, die mit etwa doppelter Stromstärke betrieben wird. Bei allen InGaN-basierten Chips die mit höhere Stromdichte betrieben werden, tritt eine Reduzierung der Effizienz in gleicher Größenordnung auf. Grund hierfür ist der sogenannte Droop-Effekt. Thus, the system is as efficient as a light emitting diode, which is operated with about twice the current. For all InGaN-based chips, which are operated with higher current density, a reduction in efficiency occurs in the same order of magnitude. The reason for this is the so-called Droop effect.
Wegen der halbierten Stromdichte ist jedoch die thermische Belastung des Konversionselements wesentlich geringer. Ebenso sind die Anforderungen an die elektrische Auslegung der Treiberelektronik, zum Betreiben des LED-Moduls, niedriger.Because of the halved current density, however, the thermal load of the conversion element is much lower. Likewise, the requirements for the electrical design of the driver electronics, to operate the LED module, lower.
Das LED-Modul kann unter Verwendung von Standardequipment und Standardprozessen der Halbleitertechnologie hergestellt werden. Das LED-Modul kann mit SMT-fähigen Bauteilen ausgestaltet werden. Es ist ohne Einschränkungen möglich, ein lineares LED-Array derartiger LED-Module durch Aneinandersetzen mehrerer LED-Module, wobei auf dem ersten bzw. zweiten Substrat eine oder mehrere Leuchtdioden angeordnet sind, zu erzeugen. Derartige lineare LED-Arrays sind beispielsweise für Kfz-Frontscheinwerfer üblich.The LED module can be manufactured using standard equipment and standard processes of semiconductor technology. The LED module can be designed with SMT-compatible components. It is possible without any restrictions, a linear LED array of such LED modules by juxtaposing a plurality of LED modules, wherein on the first and second substrate, one or more light-emitting diodes are arranged to produce. Such linear LED arrays are common for example for motor vehicle headlights.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls weist die dritte Oberfläche des dritten Substrats elektrische Kontaktflächen auf.According to a development of the LED module, the third surface of the third substrate has electrical contact surfaces.
Das dritte Substrat kann ein elektrisch nicht leitendes Grundmaterial aufweisen. In einem separaten Arbeitsschritt werden die elektrischen Leiterbahnen und die elektrischen Kontaktflächen auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass das dritte Substrat in einer Leadframe-Technologie hergestellt wird. In diesem Fall wird eine größere Metallplatte derart strukturiert, dass viele elektrische Kontaktstrukturen durch ausstanzen vordefiniert werden und die erzeugten Zwischenräume mit einem Thermoplast oder einem Silikon als Isoliermaterial ausgefüllt werden. Hierbei werden die elektrischen Leiterbahnen und die elektrischen Kontaktflächen direkt durch den Leadframe gebildet. The third substrate may comprise an electrically non-conductive base material. In a separate step, the electrical conductors and the electrical contact surfaces are arranged on a surface of the substrate. However, it is also possible that the third substrate is manufactured in a leadframe technology. In this case, a larger metal plate is structured such that many electrical contact structures are predefined by punching out and the spaces generated are filled with a thermoplastic or a silicone as insulating material. Here, the electrical conductors and the electrical contact surfaces are formed directly by the leadframe.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls sind das erste Substrat und das zweite Substrat mit den elektrischen Kontaktflächen des dritten Substrats elektrisch leitend verbunden.According to a development of the LED module, the first substrate and the second substrate are electrically conductively connected to the electrical contact surfaces of the third substrate.
Somit werden das erste und das zweite Substrat zentral, über die elektrischen Kontaktflächen des dritten Substrats, mit elektrischer Energie versorgt. Dabei werden das erste und das zweite Substrat vorteilhafterweise seriell verschaltet, was einen niedrigeren Betriebsstrom als bei einer Parallelschaltung ermöglicht. Durch die Reihenschaltung wird darüber hinaus sichergestellt, dass das erste und das zweite Substrat mit identischem Strom versorgt werden.Thus, the first and the second substrate are supplied with electrical energy centrally via the electrical contact surfaces of the third substrate. In this case, the first and the second substrate are advantageously connected in series, which allows a lower operating current than in a parallel connection. The series connection also ensures that the first and the second substrate are supplied with identical current.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls weist die erste Oberfläche des ersten Substrats und/oder die zweite Oberfläche des zweiten Substrats eine reflektierende Oberfläche auf.According to a development of the LED module, the first surface of the first substrate and / or the second surface of the second substrate has a reflective surface.
Die reflektierende Oberfläche kann aus dem Grundmaterial des ersten oder zweiten Substrats, beispielsweise Metall, ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Die reflektierende Oberfläche kann zu einer besonders hohen Effizienz des LED-Moduls beitragen, da optische Verluste im LED-Modul minimiert sind.The reflective surface may be formed of the base material of the first or second substrate, for example, metal. It is also possible that the reflective surface comprises a reflective coating, for example, titanium dioxide embedded in a matrix material such as silicone. The reflective surface can contribute to a particularly high efficiency of the LED module, since optical losses in the LED module are minimized.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist der Raum zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat im Bereich zum dritten Substrat mit einem reflektierenden Körper zumindest teilweise ausgefüllt. Der reflektierende Körper berührt und/oder verdeckt nicht die Hauptaustrittsflächen der ersten und der zweiten Leuchtdiode.According to a development of the LED module, the space between the first substrate and the second substrate in the area to the third substrate is at least partially filled with a reflective body. The reflective body does not touch and / or obscure the main exit surfaces of the first and second light emitting diodes.
Der reflektierende Körper kann aus einem Grundmaterial mit reflektierenden Eigenschaften und einer speziell bearbeiteten Oberfläche, beispielsweise poliertes Metall, ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus möglich, dass der reflektierende Körper eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Der reflektierende Körper kann zu einer besonders hohen Effizienz des LED-Moduls beitragen, da optische Verluste im LED-Modul minimiert sind.The reflective body may be formed of a base material having reflective properties and a specially machined surface, such as polished metal. It is about it In addition, it is possible for the reflective body to comprise a reflective coating, for example, titanium dioxide embedded in a matrix material such as silicone. The reflective body can contribute to a particularly high efficiency of the LED module, since optical losses are minimized in the LED module.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist zwischen der dritten Oberfläche des dritten Substrats und der der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Rückseite des ersten Substrats und/oder der der zweiten Oberfläche gegenüberliegenden Rückseite des zweiten Substrats ein Kühlkörper angeordnet.According to a further development of the LED module, a heat sink is arranged between the third surface of the third substrate and the rear side of the first substrate opposite the first surface and / or the rear side of the second substrate opposite the second surface.
Der Kühlkörper kann aus einem Grundmaterial mit hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise Metall, ausgebildet sein. Durch den flächigen Kontakt des Kühlkörpers mit den jeweiligen Substratoberflächen wird sichergestellt, dass die im Betrieb des LED-Moduls entstehende Wärme effizient abgeführt werden kann. The heat sink may be formed of a base material of high thermal conductivity, for example metal. The flat contact of the heat sink with the respective substrate surfaces ensures that the heat generated during operation of the LED module can be efficiently dissipated.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit zwischen den Oberflächen des Kühlkörpers und den jeweiligen Substratoberflächen, ein thermisch leitfähiges Mittel angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Mittel zum Herstellen des thermischen Kontakts ein thermisch leitfähiges Verbindungsmittel, das eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kühlkörper und den Substraten bereitstellt. Dabei kann es sich insbesondere um einen Kleber, eine TIM-Folie (TIM steht für den Fachbegriff: Thermal Interface Material) oder ein Lot handeln. It is an embodiment that a thermally conductive agent is arranged to improve the thermal conductivity between the surfaces of the heat sink and the respective substrate surfaces. Preferably, the means for producing the thermal contact is a thermally conductive connecting means, which provides a material connection between the heat sink and the substrates. This may in particular be an adhesive, a TIM film (TIM stands for the technical term: thermal interface material) or a solder.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls liegt der Öffnungswinkel zwischen 40° und 100°.According to a development of the LED module, the opening angle is between 40 ° and 100 °.
Der Öffnungswinkel, der durch die Hauptlichtaustrittsflächen der ersten und zweiten Leuchtdiode gebildet wird, definiert die Größe der effektiven Emissionsfläche des LED-Moduls. Mit steigendem Öffnungswinkel vergrößert sich die effektive Emissionsfläche des LED-Moduls und folglich sinkt die Leuchtdichte des Moduls. Zur Bereitstellung eines LED-Moduls mit optimierter Leuchtdichte, liegt der Öffnungswinkel bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge in folgenden Bereichen: 40° bis 100°, 40° bis 80° und 40° bis 60°.The opening angle formed by the main light exit surfaces of the first and second light emitting diodes defines the size of the effective emission area of the LED module. As the opening angle increases, the effective emitting area of the LED module increases, and consequently, the luminance of the module decreases. In order to provide an LED module with optimized luminance, the opening angle is preferably in the following order in the following ranges: 40 ° to 100 °, 40 ° to 80 ° and 40 ° to 60 °.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls sind die erste Leuchtdiode und die zweite Leuchtdiode als oberflächenemittierende Leuchtdiode ausgebildet.According to a development of the LED module, the first light-emitting diode and the second light-emitting diode are designed as surface-emitting light-emitting diodes.
Oberflächenemittierende Leuchtdioden weisen typischerweise einen elektrischen Kontakt an ihrer Oberseite und einen elektrischen Kontakt an ihrer Unterseite auf. Die in der LED erzeugte Strahlung wird nur über die Hauptlichtaustrittsfläche emittiert. Bei volumenemittierenden Leuchtdioden wird auch ein kleiner Anteil der erzeugten Strahlung über die Seitenflächen der Leuchtdiode emittiert. Somit weisen oberflächenemittierende Leuchtdioden konstruktionsbedingt eine höhere Leuchtdichte auf als volumenemittierende Leuchtdioden.Surface-emitting light-emitting diodes typically have an electrical contact on their upper side and an electrical contact on their underside. The radiation generated in the LED is emitted only via the main light exit surface. In the case of volume-emitting light-emitting diodes, a small proportion of the radiation generated is also emitted via the side surfaces of the light-emitting diode. Thus, surface emitting LEDs have a higher luminance by design than volume emitting LEDs.
Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist in Richtung der Hauptabstrahlrichtung, über der ersten und der zweiten Leuchtdiode, eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Scheibe angeordnet.According to a development of the LED module, an at least partially translucent disk is arranged in the direction of the main emission direction, above the first and the second light emitting diode.
Die Scheibe kann aus diffusem (d.h. zur Lichtstreuung eingerichtetem) oder transparentem (d.h. klarem) Material bestehen. Bei der Festlegung auf ein klares Material kann die Leuchtdichte des LED-Moduls optimiert werden, während bei der Festlegung auf ein diffuses Material die Eigenschaft einer gleichmäßigen Abstrahlcharakteristik verbessert wird.The disk may be made of diffused (i.e., designed for light scattering) or transparent (i.e., clear) material. When laying down on a clear material, the luminance of the LED module can be optimized, while in the determination of a diffused material, the property of a uniform radiation characteristic is improved.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren geben die erste(n) Ziffer(n) eines Bezugszeichens die Figur an, in denen das Bezugszeichen zuerst verwendet wird. Die gleichen Bezugszeichen werden für gleichartige oder gleich wirkende Elemente bzw. Eigenschaften in allen Figuren verwendet.Various embodiments of the solution according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. In the figures, the first digit (s) of a reference numeral indicate the figure in which the reference numeral is used first. The same reference numerals are used for similar or equivalent elements or properties in all figures.
Es zeigenShow it
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DES LED-MODULSEMBODIMENTS OF THE LED MODULE
Zur Reduzierung von Absorptionsverlusten ist der Raum X zwischen dem ersten Substrat
Zusätzlich ist die Anbringung einer seitlichen Abdeckung, idealerweise aus einem hoch reflektierenden, Material, zur Reduzierung von Strahlungsverlusten, möglich.In addition, it is possible to attach a side cover, ideally made of a highly reflective material, to reduce radiation losses.
Das Substrat
Weitere Elemente und Kontaktflächen, beispielsweise zur zusätzlichen Integration eines ESD-Chips, sind möglich, können jedoch auch im Substrat (
Das Substrat
Aufgrund seiner ebenen Form kann das Substrat
Alternativ kann die schräge Fläche bereits bei der Leadframe-Herstellung definiert und metallisiert werden. Während der Weiterverarbeitung hängen die Bauteile dann an einer anderen, beispielsweise an der der schrägen Kante gegenüberliegenden Kante zusammen.Alternatively, the inclined surface can already be defined and metallised during leadframe production. During further processing, the components then hang together at another, for example, at the opposite edge of the oblique edge.
Alternativ kann das Substrat
Der in
Das Trägersubstrat
Die Kontakte
Über die Kontaktflächen
Der Zusammenbau des LED-Moduls
Zum Zweck des mechanischen Schutzes oder zur Homogenisierung des Lichtaustritts ist in Richtung der Hauptabstrahlrichtung Z, über der ersten und der zweiten Leuchtdiode
Wird das Modul für einen Kfz-Scheinwerfer verwendet, ist an/in der Scheibe
Zusätzlich ist die Anbringung einer seitlichen Abdeckung, idealerweise aus einem hoch reflektierenden, Material, zur Reduzierung von Strahlungsverlusten, möglich. Prinzipiell kann bei Verwendung einer Leadframe-Technologie für das Substrat
Das LED-Modul
Alternativ dazu kann das lineare LED-Array aus mehreren Teilmodulen, die nebeneinander in Reihe auf einem großen Trägersubstrat
ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNGFINAL FINDING
Die Beleuchtungsvorrichtung wurde zur Veranschaulichung des zugrundeliegenden Gedankens anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf bestimmte Merkmalskombinationen beschränkt. Auch wenn einige Merkmale und Ausgestaltungen nur im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel oder einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können sie jeweils mit anderen Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es ist ebenso möglich, in Ausführungsbeispielen einzelne dargestellte Merkmale oder besondere Ausgestaltungen wegzulassen oder hinzuzufügen, soweit die allgemeine technische Lehre realisiert bleibt.The lighting device has been described to illustrate the underlying idea using some embodiments. The embodiments are not limited to specific feature combinations. Although some features and configurations have been described only in connection with a particular embodiment or individual embodiments, they may each be combined with other features from other embodiments. It is also possible to omit or add in individual embodiments illustrated features or particular embodiments, as far as the general technical teaching is realized.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Leuchtdiodenmodul light emitting diode module
- 105105
- erstes Substrat first substrate
- 110110
- erste Leuchtdiode first light-emitting diode
- 115115
- erste Oberfläche first surface
- 120120
- erste Hauptlichtaustrittsfläche first main light exit surface
- 125125
- zweites Substrat second substrate
- 130130
- zweite Leuchtdiode second light-emitting diode
- 135135
- zweite Oberfläche second surface
- 140140
- zweite Hauptlichtaustrittsfläche second main light exit surface
- 145145
- drittes Substrat, Trägersubstrat third substrate, carrier substrate
- 155155
- dritte Oberfläche third surface
- 160160
- reflektierende Oberfläche reflective surface
- 165165
- reflektierenden Körper reflective body
- 170170
- Rückseite back
- 175175
- Rückseite back
- 180180
- Kühlkörper heatsink
- 185185
- effektive Emissionsfläche effective emission area
- 200200
- Teilmodul sub-module
- 205205
- Metallfläche metal surface
- 210210
- Metallfläche metal surface
- 215215
- Bonddraht bonding wire
- 220220
- elektrische Kontaktfläche electrical contact surface
- 225225
- elektrische Kontaktfläche electrical contact surface
- 230230
- isolierender Bereich insulating area
- 305305
- Kontaktfläche, N-Kontakt Contact surface, N-contact
- 310310
- Kontaktfläche, P-Kontakt Contact surface, P-contact
- 315315
- Kontaktfläche contact area
- 400400
- Leuchtdiodenmodul light emitting diode module
- 410410
- Deckscheibe cover disc
- 420420
- absorbierende oder reflektierende Kante absorbent or reflective edge
- 500500
- Leuchtdiodenmodul light emitting diode module
- 510510
- Leuchtdiode led
- 520 520
- Leuchtdiodeled
- 530530
- seitliche Abdeckung lateral cover
- αα
- Öffnungswinkel opening angle
- XX
- Raum room
- ZZ
- Hauptabstrahlrichtung elektrische KontaktflächenMain emission direction electrical contact surfaces
Claims (9)
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DE102016214340.9A DE102016214340A1 (en) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | LED module |
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- 2016-08-03 DE DE102016214340.9A patent/DE102016214340A1/en not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-07-14 WO PCT/EP2017/067941 patent/WO2018024471A1/en active Application Filing
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