DE102017102619B4 - LED-Einheit und LED-Modul - Google Patents

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Abstract

LED-Einheit (100, 300), umfassend
- ein Substrat (105) mit einem ersten LED-Chip (110), der eine erste Lichtaustrittsfläche (115) aufweist und der so auf dem Substrat (105) angeordnet ist, dass von ihm emittiertes Licht in eine Abstrahlrichtung (Z) der LED-Einheit (100, 300) abstrahlt,
- ein zweiter LED-Chip (120), der eine zweite Lichtaustrittsfläche (125) aufweist und der über dem ersten LED-Chip (110) angeordnet ist, so dass der zweite LED-Chip (120) den ersten LED-Chip (110) zumindest teilweise überdeckt und von ihm emittiertes Licht in die Abstrahlrichtung (Z) der LED-Einheit (100, 300) abstrahlt,
- eine erste Konversionsschicht (135) und eine zweite Konversionsschicht (140),
- wobei die erste Konversionsschicht (135) zumindest teilweise die erste Lichtaustrittsfläche (115) bedeckt und/oder den ersten LED-Chip (110) zumindest teilweise seitlich umschließt und die zweite Konversionsschicht (140) den zweiten LED-Chip (120) zumindest teilweise umhüllt, wobei
- die erste Konversionsschicht (135) zum Konvertieren des von dem ersten LED-Chip (110) emittierten Lichts in warm-weißes Licht und die zweite Konversionsschicht (140) zum Konvertieren des von dem zweiten LED-Chip (120) emittierten Lichts in kalt-weißes Licht eingerichtet ist, und die Farbtemperatur des von der LED-Einheit (100) emittierten Lichts zwischen 2 700K und 10 000K einstellbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Einheit umfassend ein Substrat, zwei LED-Chips und zwei Konversionsschichten. Die Erfindung betrifft ferner ein LED-Modul in dem mehrere LED-Einheiten angeordnet sind.
  • Die Druckschrift US 2012/0 130 166 A1 beschreibt ein lichtemittierendes Gerät und ein Endoskop mit einem lichtemittierenden Gerät.
  • Die Druckschrift US 2015/0 048 390 A1 beschreibt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Es sind LED-Einheiten bekannt die ein Substrat, ein Gehäuse und einen LED-Chip aufweisen, der in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist. Der LED-Chip kann beispielsweise ein Oberflächenemitter oder Volumenemitter sein. Ein oberflächenemittierender LED-Chip weist typischerweise einen elektrischen Kontakt an seiner Oberseite und einen elektrischen Kontakt an seiner Unterseite auf. Ein volumenemittierender LED-Chip weist typischerweise beide elektrischen Kontakte auf seiner Oberseite auf. Darüber hinaus sind auch LED-Chips bekannt, die als Flip-Chip ausgebildet sind. Ein Flip-Chip weist typischerweise beide elektrischen Kontakte auf seiner Unterseite auf.
  • Eine oder mehrere lichtemittierende Oberflächen des LED-Chips können mit einem Konversionselement oder einer Konversionsschicht, zum Konvertieren des von dem LED-Chip erzeugten Lichts bezüglich seiner Wellenlänge, bedeckt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der LED-Chip in der Ausnehmung des Gehäuses in einer Vergussmasse eingebettet sein. Die Vergussmasse kann beispielsweise Streupartikel und/oder Konvertermaterial aufweisen. 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 UVemittierenden Chip und ein Konversionselement umfassen.
  • Ein Nachteil der bekannten LED-Einheiten ist, dass sich LED-Einheiten mit hohem Lichtstrom und hoher Leuchtdichte oftmals nicht in einer gewünschten kompakten Bauweise realisieren lassen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine LED-Einheit bereitzustellen, wobei auf einfache Weise eine hohe Leuchtdichte sowie ein hoher Lichtstrom erzielt werden. Darüber hinaus ist die LED-Einheit in einer kompakten Bauweise einfach und kostengünstig herstellbar. Eine weitere Aufgabe ist es, ein LED-Modul bereitzustellen, das mehrere vorteilhafte LED-Einheiten aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine LED-Einheit nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der LED-Einheit sowie des LED-Moduls finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER LED-EINHEIT
  • Eine Ausführungsform der LED-Einheit umfasst ein Substrat mit einem ersten LED-Chip, der eine erste Lichtaustrittsfläche aufweist und der so auf dem Substrat angeordnet ist, dass von ihm emittiertes Licht in eine Abstrahlrichtung der LED-Einheit abstrahlt. Weiterhin umfasst die LED-Einheit einen zweiten LED-Chip, der eine zweite Lichtaustrittsfläche aufweist und der über dem ersten LED-Chip angeordnet ist, so dass der zweite LED-Chip den ersten LED-Chip zumindest teilweise überdeckt und von ihm emittiertes Licht in die Abstrahlrichtung der LED-Einheit abstrahlt. Darüber hinaus umfasst die LED-Einheit eine erste Konversionsschicht und eine zweite Konversionsschicht, wobei die erste Konversionsschicht zumindest teilweise die erste Lichtaustrittsfläche bedeckt und/oder den ersten LED-Chip zumindest teilweise seitlich umschließt und die zweite Konversionsschicht den zweiten LED-Chip zumindest teilweise umhüllt. Ferner ist die erste Konversionsschicht zum Konvertieren des von dem ersten LED-Chip emittierten Lichts in warm-weißes Licht und die zweite Konversionsschicht zum Konvertieren des von dem zweiten LED-Chip emittierten Lichts in kalt-weißes Licht eingerichtet, und die Farbtemperatur des von der LED-Einheit emittierten Lichts ist zwischen 2 700K und 10 000K einstellbar.
  • Dass der erste Konverter den ersten Chip zumindest teilweise seitlich umschließt bedeutet, dass Seitenflächen des ersten Chips die an die erste Lichtaustrittsfläche anschließen zumindest teilweise umschlossen werden. Für die räumliche Anordnung des ersten Konverters sind somit zwei Konstellationen möglich. In der ersten Konstellation bedeckt der erste Konverter die erste Lichtaustrittsfläche zumindest teilweise. Gleichzeitig umschließt der erste Konverter zumindest teilweise die Seitenflächen des ersten Chips, die an die erste Lichtaustrittsfläche anschließen. In der zweiten Konstellation bedeckt der Konverter die erste Lichtaustrittsfläche nicht. Er umschließt nur die Seitenflächen des ersten Chips, die an die erste Lichtaustrittsfläche anschließen.
  • Das Substrat kann einen keramischen Grundkörper aufweisen. Auf dem Grundkörper sind die elektrischen Leitungen, zum elektrischen Kontaktieren der LED-Chips, ausgebildet. Das Substrat weist vorzugsweise Keramik und/oder Glas und/oder Saphir auf. Zum Beispiel kann es aus Keramik und/oder Glas und/oder Saphir bestehen. Es ist jedoch auch möglich, dass das 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.
  • Bei dem ersten und zweiten LED-Chip kann es sich um oberflächenemittierende und/oder volumenemittierende LED-Chips handeln. In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem ersten LED-Chip um einen Flip-Chip. Der erste und zweite LED-Chip können Licht gleicher oder unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. Der erste und zweite LED-Chip kann als Saphir-Chip ausgebildet sein.
  • Unter einer Hauptabstrahlrichtung kann für den jeweiligen LED-Chip oder einer LED-Einheit diejenige Richtung verstanden werden, die einer Symmetrieachse des davon abgestrahlten Lichts entspricht. Die Hauptabstrahlrichtung kann einer Richtung eines höchsten Lichtstroms bzw. einer höchsten Lichtstärke entsprechen.
  • Unter einer Hauptlichtaustrittsfläche kann für den jeweiligen LED-Chip diejenige Fläche verstanden werden, über die der höchste Lichtstrom bzw. die höchste Lichtstärke emittiert wird. Die erste Lichtaustrittsfläche des ersten LED-Chips kann eine Hauptlichtaustrittsfläche des ersten LED-Chips ausbilden. Die zweite Lichtaustrittsfläche des zweiten LED-Chips kann eine Hauptlichtaustrittsfläche des zweiten LED-Chips ausbilden.
  • Die erste und zweite Konversionsschicht kann jeweils ein Trägermaterial aufweisen, in das Konvertermaterial und/oder Streupartikel eingebettet sind. Das Konvertermaterial kann Konverterpartikel aufweisen. Alternativ dazu können die Konversionsschichten aus dem Konvertermaterial gebildet sein. Das Konvertermaterial eignet sich zum Konvertieren von Licht bezüglich seiner Wellenlänge. Beispielsweise emittieren die LED-Chips blaues Licht, das Konvertermaterial absorbiert zumindest einen Teil des blauen Lichts und emittiert gelbes oder mint-farbiges Licht. Das gelbe bzw. mint-farbige Licht mischt sich mit dem restlichen, nicht konvertierten blauen Licht, wodurch weißes Licht erzeugt werden kann. Alternativ dazu kann das blaue Licht mittels des Konvertermaterials in gelbes Licht konvertiert werden und mittels eines anderen Konvertermaterials kann das blaue Licht in blau-weißes Licht (Bluish-White) konvertiert werden, wodurch einstellbares weißes Licht erzeugt werden kann. Die erste und zweite Konversionsschicht können ein oder mehrere Konvertermaterialien aufweisen. Die erste und zweite Konversionsschicht können gleiche oder unterschiedliche Konvertermaterialien aufweisen.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass das Substrat eine reflektierende Oberfläche aufweist. Die reflektierende Oberfläche des Substrats kann aus dem Grundmaterial des 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. Es ist auch möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, beziehungsweise einen weißen Lack aufweist oder davon gebildet ist.
  • Im Betrieb der LED-Einheit führt die reflektierende Oberfläche dazu, dass ein besonders hoher Anteil des emittierten Lichts über die Lichtaustrittsflächen abgestrahlt wird. Dies kann zu einer besonders hohen Effizienz der LED-Einheit beitragen, da optische Verluste in der LED-Einheit minimiert sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit weist der erste LED-Chip und der zweite LED-Chip separate, räumlich getrennte Stromkontaktierungen auf.
  • Die räumlich getrennten Stromkontaktierungen ermöglichen es, den ersten und den zweiten LED-Chip mit unterschiedlichen elektrischen Parametern zu betreiben. In der LED-Einheit können LED-Chips und Konversionsschichten verwendet werden, die Licht in unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. Beispielsweise kann der erste LED-Chip mit der ersten Konversionsschicht erstes Licht emittieren und der zweite LED-Chip mit der zweiten Konversionsschicht kann zweites Licht emittieren. Das erste Licht kann beispielsweise warm-weißes Licht sein und das zweite Licht kann beispielsweise blau-weißes Licht sein. Um den Gesamtlichtstrom und die Leuchtdichte der LED-Einheit zu optimieren, kann es technisch vorteilhaft sein, den ersten LED-Chip mit einem höheren elektrischen Strom zu betreiben als den zweiten LED-Chip. Die höhere elektrische Belastung des ersten LED-Chips verursacht eine höhere thermische Belastung im Vergleich zum elektrisch niedrigeren belasteten zweiten LED-Chip. Da das Substrat bezüglich seiner thermischen Wärmleitfähigkeit optimiert sein kann, kann die im ersten LED-Chip entstehende thermische Belastung effektiver durch das Substrat abgeführt werden.
  • Die erste Konversionsschicht ist zum Konvertieren des von dem ersten LED-Chip emittierten Lichts in warm-weißes Licht, eingerichtet.
  • Der Begriff „warm-weißes Licht“ wird hierin mit der Bedeutung verstanden, dass die Farbtemperatur des emittierbaren Lichts im Bereich von ungefähr 2 700K bis ungefähr 3 500K liegt.
  • Der Begriff „Farbtemperatur“ wird hierin mit der Bedeutung verwendet, als die Temperatur eines Schwarzen Körpers, des sogenannten Planckschen Strahlers, die zu einer bestimmten Farbe des Lichts gehört, das von dieser Strahlungsquelle ausgeht. Konkret ist es die Temperatur, deren Lichtwirkung bei gleicher Helligkeit und unter festgelegten Beobachtungsbedingungen der zu beschreibenden Farbe am ähnlichsten ist. Die Farbtemperatur ist ein Maß, um einen jeweiligen Farbeindruck einer Lichtquelle quantitativ zu bestimmen.
  • Die zweite Konversionsschicht ist zum Konvertieren des von dem zweiten LED-Chip emittierten Lichts, in kalt-weißes Licht, eingerichtet.
  • Der Begriff „kalt-weißes Licht“ wird hierin mit der Bedeutung verstanden, dass die Farbtemperatur des emittierbaren Lichts im Bereich von ungefähr 5 000K bis ungefähr 10 000K liegt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit sind die erste Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht derart aufeinander abgestimmt, dass das beim alleinigen Betrieb des ersten LED-Chips emittierte Licht in warm-weißes Licht konvertiert wird.
  • Das vom ersten LED-Chip emittierte Licht mit einer ersten Wellenlänge wird größtenteils in der ersten Konversionsschicht in Licht einer zweiten Wellenlänge konvertiert. Es ist jedoch möglich, dass ein geringer Anteil des vom ersten LED-Chip emittierten Lichts durch die erste Konversionsschicht hindurch tritt, ohne dass eine Wellenlängenkonversion stattfindet. Somit kann vom ersten LED-Chip emittiertes Licht auf die zweite Konversionsschicht treffen und in Licht einer dritten Wellenlänge konvertiert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Licht der ersten Wellenlänge weder in der ersten noch in der zweiten Konversionsschicht konvertiert wird. Die erste Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht sind derart aufeinander abgestimmt, dass das beim alleinigen Betrieb des ersten LED-Chips emittierte Licht in warm-weißes Licht konvertiert wird. Mit anderen Worten, die Lichtmischung aus Licht mit erster, zweiter und dritter Wellenlänge entspricht warm-weißem Licht.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit sind die erste Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht derart aufeinander abgestimmt sind, dass das beim alleinigen Betrieb des zweiten LED-Chips emittierte Licht in kalt-weißes Licht konvertiert wird.
  • Das vom zweiten LED-Chip emittierte Licht mit einer ersten Wellenlänge wird größtenteils in der zweiten Konversionsschicht in Licht einer zweiten Wellenlänge konvertiert. Es ist jedoch möglich, dass ein geringer Anteil des vom zweiten LED-Chip emittierten Lichts durch die zweite Konversionsschicht hindurch tritt, ohne dass eine Wellenlängenkonversion stattfindet. Somit kann vom zweiten LED-Chip emittiertes Licht auf die erste Konversionsschicht treffen und in Licht einer dritten Wellenlänge konvertiert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Licht der ersten Wellenlänge weder in der zweiten noch in der ersten Konversionsschicht konvertiert wird. Die erste Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht sind derart aufeinander abgestimmt, dass das beim alleinigen Betrieb des zweiten LED-Chips emittierte Licht in kalt-weißes Licht konvertiert wird. Mit anderen Worten, die Lichtmischung aus Licht mit erster, zweiter und dritter Wellenlänge entspricht kalt-weißem Licht.
  • Bei der LED-Einheit ist die Farbtemperatur des von der LED-Einheit emittierten Lichts zwischen 2 700K und 10 000K einstellbar.
  • Eine einstellbare Farbtemperatur des emittierten Lichts der LED-Einheit kann dadurch realisiert werden, dass einerseits der erste und der zweite LED-Chip mit unterschiedlichen elektrischen Parametern betrieben wird und andererseits die Kombinationen aus ersten LED-Chip und erster Konversionsschicht sowie zweiten LED-Chip und zweiter Konversionsschicht jeweils Licht mit unterschiedlicher Farbtemperatur emittieren. Eine Farbtemperatur von 2 700K kann dadurch erreicht werden, dass nur der erste LED-Chip der LED-Einheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Das vom ersten LED-Chip emittierte Licht wird mit Hilfe der ersten und zweiten Konversionsschicht in Licht mit einer Farbtemperatur von 2 700K konvertiert. Eine Farbtemperatur von 10 000K kann dadurch erreicht werden, dass nur der zweite LED-Chip der LED-Einheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Das vom zweiten LED-Chip emittierte Licht wird mit Hilfe der zweiten und ersten Konversionsschicht in Licht mit einer Farbtemperatur von 10 000K konvertiert. Eine Farbtemperatur zwischen 2 700K und 10 000K des emittierten Lichts der LED-Einheit kann dadurch erreicht werden, dass der erste LED-Chip und der zweite LED-Chip mit geeigneten elektrischen Parametern betrieben werden. In der oben beschriebenen Auslegung der LED-Einheit bewirkt eine Änderung des elektrischen Arbeitspunkts des ersten LED-Chips oder des zweiten LED-Chips eine Änderung des Lichtstroms, der Leuchtdichte und der Farbtemperatur.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit weist der erste LED-Chip und/oder der zweite LED-Chip im Bereich einer Anordnungsfläche zum Substrat oder zum ersten LED-Chip eine Verspiegelung auf.
  • Das im ersten und zweiten LED-Chip erzeugte Licht kann in den gesamten Raumwinkel abgestrahlt werden. Um Absorptionsverluste an den Anordnungsflächen der LED-Chips zu minimieren, können der erste und der zweite LED-Chip im Bereich ihrer Anordnungsfläche eine Verspiegelung aufweisen. Auf die Verspiegelung auftreffendes Licht wird in die LED-Einheit zurückreflektiert, und steht somit der LED-Einheit weiterhin als Licht zur Verfügung. Die Verspiegelung kann beispielsweise eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, einen weißen Lack und/oder Titandioxid aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit ist die zweite Lichtaustrittsfläche zumindest teilweise mit einer transluzenten Schicht bedeckt.
  • Die Höhenerstreckung der zweiten Konversionsschicht über der zweiten Lichtaustrittsfläche ist im Vergleich zur Seitenerstreckung der zweiten Konversionsschicht zum zweiten LED-Chip kleiner. Durch die geringere Höhenerstreckung kann ein erhöhter Strahlungsanteil des vom zweiten LED-Chip emittierten Lichts, zum Beispiel blaues Licht, die LED-Einheit nicht konvertiert verlassen. Der Blaulichtanteil des von der LED-Einheit emittierten Lichts, erhöht sich somit. Durch eine transluzente Schicht, die zumindest teilweise die zweite Lichtaustrittsfläche bedeckt, wird ein Anteil des vom zweiten LED-Chip emittierten Lichts, zum Beispiel blaues Licht, absorbiert. Der Blaulichtanteil des von der LED-Einheit emittierten Lichts, kann somit verringert werden.
  • Die Verwendung einer transluzenten Schicht kann dann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise der erste LED-Chip und der zweite LED-Chip blaues Licht emittiert und die LED-Einheit Licht mit einer Farbtemperatur kleiner 5 000K emittieren soll.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit umfasst die transluzente Schicht eine Silikonschicht mit darin dispergierten zur Lichtstreuung ausgebildeten Partikeln.
  • Durch die Silikonschicht kann technisch definiert ein bestimmter Anteil des vom zweiten LED-Chip emittierten Lichts absorbiert werden. Die in der Silikonschicht eingebetteten Streupartikel verstärken den Effekt einer einheitlich leuchtenden Oberfläche.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit ist die zweite Lichtaustrittsfläche zumindest teilweise mit einer reflektierenden Schicht bedeckt.
  • Durch die Verwendung einer reflektierenden Schicht kann erreicht werden, dass emittiertes Licht vom zweiten LED-Chip nicht durch die zweite Lichtaustrittsfläche hindurch treten kann. Das vom zweiten LED-Chip emittierte Licht wird an der Schicht reflektiert und kann den zweiten LED-Chip durch dessen Seitenflächen verlassen. Anschließend wird es das emittierte Licht vorzugsweise in der zweiten Konversionsschicht konvertiert. Die reflektierende Schicht kann beispielsweise eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, einen weißen Lack und/oder Titandioxid aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Die Verwendung einer reflektierenden Schicht kann dann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise der erste LED-Chip und der zweite LED-Chip blaues Licht emittiert und die LED-Einheit Licht mit einer Farbtemperatur kleiner 3 500K emittieren soll.
  • Gemäß einer Weiterbildung der LED-Einheit ist auf dem Substrat oder seitlich vom Substrat eine Gehäusewand angeordnet, die sich in Richtung der Abstrahlrichtung erstreckt. Die Gehäusewand umschließt den ersten LED-Chip und den zweiten LED-Chip vollständig, wobei die Innenhöhe der Gehäusewand größer ist als die Höhe der Anordnung aus ersten LED-Chip und zweiten LED-Chip.
  • Die Anordnung einer Gehäusewand auf dem Substrat oder seitlich vom Substrat kann die Herstellung der LED-Einheit vereinfachen. Nachdem der erste und zweite LED-Chip auf dem Substrat angeordnet sind, wird die Gehäusewand angeordnet. Die Gehäusewand umschließt den ersten und zweiten LED-Chip vollständig und bildet somit eine Kavität, in die anschließend auf einfache Art und Weise eine oder mehrere Konversionsschichten eingefüllt werden können. Die Gehäusewand verhindert ein seitliches verfließen der Konversionsschicht und ermöglicht eine exakte Mengendosierung der Konversionsschicht. Anschließend kann die LED-Einheit durch konventionelle Pick-and-Place Technologie weiterverarbeitet werden.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Gehäusewand eine reflektierende Oberfläche aufweist. Die reflektierende Oberfläche der Gehäusewand kann aus dem Grundmaterial der Gehäusewand, beispielsweise Kunststoff, ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Es ist auch möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, beziehungsweise einen weißen Lack aufweist oder davon gebildet ist. Im Betrieb der LED-Einheit führt die reflektierende Oberfläche dazu, dass ein besonders hoher Anteil des emittierten Lichts an der Oberfläche reflektiert werden kann und der LED-Einheit weiterhin zur Verfügung steht. Dies kann zu einer besonders hohen Effizienz der LED-Einheit beitragen, da optische Verluste in der LED-Einheit minimiert sind.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Gehäusewand eine keilförmige Grundform aufweist, wobei die Breite der Gehäusewand in Richtung der Abstrahlrichtung abnimmt. Im Betrieb der LED-Einheit führt die keilförmige Gehäusewand dazu, dass ein erhöhter Anteil des auf die Gehäusewand treffenden Lichts, schräg zurück in die LED-Einheit reflektiert wird. Dies kann zu einer besonders guten Farbdurchmischung des emittierten Lichts der LED-Einheit beitragen.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein LED-Modul das mehrere LED-Einheiten umfasst.
  • Das LED-Modul kann mehrere LED-Einheiten umfassen, wobei die einzelnen LED-Einheiten baugleich und/oder unterschiedlich ausgebildet sind. Es ist somit möglich, in dem LED-Modul LED-Einheiten zu verwenden die unterschiedliche erste LED-Chips und/oder zweite LED-Chips und/oder erste Konversionsschichten und/oder zweite Konversionsschichten aufweisen. Es ist somit möglich, durch eine gezielte Auswahl der zu verwendeten LED-Einheiten das LED-Modul bezüglich einer oder mehrerer lichttechnischen Vorgaben, wie Lichtstrom, Leuchtdichte oder Farbtemperatur, zu optimieren.
  • Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls weisen alle LED-Einheiten ein gemeinsames Substrat auf.
  • Die Verwendung eines gemeinsamen Substrats ermöglicht es, ein kompaktes und einfach herzustellendes LED-Modul zu realisieren.
  • Es ist eine Ausgestaltung, das mehrere LED-Einheiten auf dem gemeinsamen Substrat eine Gruppe bilden und elektrisch leitend, in Reihen- und/oder Parallelschaltung, miteinander verbunden sind. Es ist auch möglich, dass mehrere Gruppen von LED-Einheiten auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Jede Gruppe kann mit einheitlichen oder unterschiedlichen elektrischen Parametern versorgt werden. Weiterhin ist es möglich, mehrere Gruppen untereinander, in Reihen- und/oder Parallelschaltung, elektrisch leitend zu verbinden. Es ist somit möglich, durch eine gezielte Auswahl der zu verwendeten LED-Einheiten, durch gezielte elektrische Verschaltung der LED-Einheiten zu einer oder mehrerer Gruppen, durch gezielte elektrische Verschaltung der Gruppen und durch geeignete Wahl der elektrischen Betriebsparameter für jede Gruppe das LED-Modul bezüglicher einer oder mehrerer lichttechnischen Vorgaben, wie Lichtstrom, Leuchtdichte oder Farbtemperatur, zu optimieren.
  • Gemäß einer Weiterbildung des LED-Moduls ist auf dem Substrat oder seitlich vom Substrat eine Gehäusewand angeordnet ist die sich in Richtung der Abstrahlrichtung erstreckt. Die Gehäusewand umschließt die LED-Einheiten vollständig, wobei die Höhe der Gehäusewand größer ist als die Höhe der Anordnungen aus ersten LED-Chips und zweiten LED-Chips.
  • Die Anordnung einer Gehäusewand auf dem gemeinsamen Substrat oder seitlich vom gemeinsamen Substrat kann die Herstellung des LED-Moduls vereinfachen. Nachdem die LED-Einheiten auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, wird die Gehäusewand angeordnet. Die Gehäusewand umschließt die LED-Chips vollständig und bildet somit eine Kavität, in die anschließend auf einfache Art und Weise eine oder mehrere Konversionsschichten eingefüllt werden können. Die Gehäusewand verhindert ein seitliches verfließen der Konversionsschicht und ermöglicht eine exakte Dosierung der Konversionsschicht. Anschließend kann das LED-Modul durch konventionelle Pick-and-Place Technologie weiterverarbeitet werden.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Gehäusewand eine reflektierende Oberfläche aufweist. Die reflektierende Oberfläche der Gehäusewand kann aus dem Grundmaterial der Gehäusewand, beispielsweise Kunststoff, ausgebildet sein. Es ist darüber hinaus möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Es ist auch möglich, dass die reflektierende Oberfläche eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, beziehungsweise einen weißen Lack aufweist oder davon gebildet ist. Im Betrieb des LED-Moduls führt die reflektierende Oberfläche dazu, dass ein besonders hoher Anteil des emittierten Lichts an der Oberfläche reflektiert werden kann und dem LED-Modul weiterhin zur Verfügung steht. Dies kann zu einer besonders hohen Effizienz des LED-Moduls beitragen, da optische Verluste im LED-Modul minimiert sind.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Gehäusewand eine keilförmige Grundform aufweist, wobei die Breite der Gehäusewand in Richtung der Abstrahlrichtung abnimmt. Im Betrieb des LED-Moduls führt die keilförmige Gehäusewand dazu, dass ein erhöhter Anteil des auf die Gehäusewand treffenden Lichts, schräg zurück in das LED-Modul reflektiert wird. Dies kann zu einer besonders guten Farbdurchmischung des emittierten Lichts des LED-Moduls beitragen.
  • Figurenliste
  • 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.
  • Es zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung einer LED-Einheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 2a, 2b und 2c eine schematische Darstellung der elektrischen Kontaktierung einer LED-Einheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht;
    • 3 eine schematische Darstellung einer LED-Einheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 4 eine schematische Darstellung einer LED-Einheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 5 eine schematische Darstellung eines LED-Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung;
    • 6 eine schematische Darstellung eines LED-Moduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER LED-EINHEIT
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer LED-Einheit 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die LED-Einheit 100 umfasst ein Substrat 105 mit einem ersten LED-Chip 110, der eine erste Lichtaustrittsfläche 115 aufweist und so auf dem Substrat angeordnet ist, dass von ihm emittiertes Licht in eine Abstrahlrichtung Z der LED-Einheit 100 abstrahlt. Weiterhin umfasst die LED-Einheit 100 einen zweiten LED-Chip 120, der eine zweite Lichtaustrittsfläche 125 aufweist und der über dem ersten LED-Chip 110 angeordnet ist, so dass der zweite LED-Chip 120 den ersten LED-Chip 110 zumindest teilweise überdeckt und von ihm emittiertes Licht in die Abstrahlrichtung Z der LED-Einheit 100 abstrahlt. Darüber hinaus umfasst die LED-Einheit 100 eine erste Konversionsschicht 135 und eine zweite Konversionsschicht 140, wobei die erste Konversionsschicht 135 die erste Lichtaustrittsfläche 115 zumindest teilweise bedeckt und den ersten LED-Chip 110 seitlich umschließt. Die zweite Konversionsschicht 140 umhüllt den zweiten LED-Chip 120 zumindest teilweise.
  • Die erste Lichtaustrittsfläche 115 des ersten LED-Chips 110 kann als Hauptlichtaustrittsfläche des ersten LED-Chips 110 ausgebildet sein. Die zweite Lichtaustrittsfläche 125 des zweiten LED-Chips 120 kann als Hauptlichtaustrittsfläche des zweiten LED-Chips 120 ausgebildet sein. Die Abstrahlrichtung Z kann als Hauptabstrahlrichtung der LED-Einheit ausgebildet sein.
  • Das Substrat 105 wurde mit Hilfe einer Leadframe-Technologie hergestellt. Wird eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit des Substrats 105 benötigt, kann das Substrat 105 auch als Metallkernplatine oder Keramikplatine ausgebildet sein.
  • Bei dem ersten LED-Chip 110 und dem zweiten LED-Chip 120 handelt es sich jeweils um einen volumenemittierenden LED-Chip, der seine elektrischen Kontakte jeweils auf seiner Oberseite aufweist. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten LED-Chip 110 beziehungsweise zweiten LED-Chip 120 und dem Substrat 105 erfolgt durch Drähte 130, 160, den sogenannten Bonddrähten 130,160. Ein Ende der Bonddrähte 130, 160 wird mit den an der Oberseite befindlichen elektrischen Kontakten (siehe 2) der jeweiligen LED-Chips 110, 120 verbunden. Das zweite Ende der Drähte wird mit den elektrischen Leiterbahnen des Substrats 105 verbunden.
  • Der zweite LED-Chip 120 wurde mit Hilfe eines transparenten und UV-beständigen Klebers über dem ersten LED-Chip fixiert. Die Dicke der Klebeschicht liegt im Bereich von 5 µm bis 10µm. Der erste LED-Chip 110 wurde mittels eines Klebers oder eines Lots auf dem Substrat 105 fixiert.
  • Der erste LED-Chip 110 und der zweite LED-Chip 120 weisen im Bereich ihrer Anordnungsfläche 145 zum Substrat 105 oder zum ersten LED-Chip 110, jeweils eine metallische Verspiegelung 150 auf. Das im ersten und zweiten LED-Chip 110, 120 erzeugte Licht wird in den gesamten Raumwinkel abgestrahlt. Auf die Verspiegelung 150 auftreffendes Licht wird in die LED-Einheit 100 zurückreflektiert, und steht somit der LED-Einheit 100 weiterhin als Licht zur Verfügung. Die Verspiegelung minimiert die Absorptionsverluste an den Anordnungsflächen 145 der LED-Chips 110, 120.
  • Das vom ersten LED-Chip 110 emittierte Licht wird durch die erste Konversionsschicht 135 in warm-weißes Licht, das heißt Licht mit einer Farbtemperatur von ungefähr 2 700K bis ungefähr 3 500K, konvertiert. Das vom zweiten LED-Chip 120 emittierte Licht wird durch die zweite Konversionsschicht 140 in kalt-weißes Licht, das heißt Licht mit einer Farbtemperatur von ungefähr 5 000K bis ungefähr 10 000K, konvertiert.
  • Durch die separaten, räumlich getrennten Stromkontaktierungen für den ersten und zweiten LED-Chip 110, 120, kann jeder LED-Chip 110, 120 der LED-Einheit 100 mit individuellen elektrischen Parametern betrieben werden. Die LED-Einheit 100 kann dementsprechend auf vorgegebene lichttechnische Anforderungen eingestellt werden. In der oben beschriebenen Ausführung ist es somit möglich, dass die LED-Einheit 100 Licht mit einer Farbtemperatur von ungefähr 2 700K bis ungefähr 10 000K emittiert. Eine Farbtemperatur von ungefähr 2 700K wird dadurch erreicht werden, dass nur der erste LED-Chip 110 der LED-Einheit 100 mit elektrischer Energie versorgt wird. Eine Farbtemperatur von ungefähr 10 000K wird dadurch erreicht werden, dass nur der zweite LED-Chip 120 der LED-Einheit 100 mit elektrischer Energie versorgt wird. Eine Farbtemperatur des emittierten Lichts der LED-Einheit 100 zwischen den beiden Grenzwerten von ungefähr 2 700K und ungefähr 10 000K, wird durch die Wahl geeigneter elektrischer Arbeitspunkte für den ersten LED-Chip 110 und für den zweiten LED-Chip 120 erreicht. In der oben beschriebenen Auslegung der LED-Einheit bewirkt eine Änderung des elektrischen Arbeitspunkts des ersten LED-Chips oder des zweiten LED-Chips eine Änderung des Lichtstroms, der Leuchtdichte und der Farbtemperatur.
  • 2a, 2b und 2c zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Kontaktierung einer LED-Einheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht. 2a zeigt die erste Lichtaustrittsfläche 115 des oberflächenemittierenden ersten LED-Chips 110. Auf der ersten Lichtaustrittsfläche 115 sind die zwei Stromkontaktierungen 210, an denen die Bonddrähte 130 (in 2a nicht dargestellt) angeschlossen werden, angeordnet. 2b zeigt die zweite Lichtaustrittsfläche 125 des oberflächenemittierenden zweiten LED-Chips 120. Auf der zweiten Lichtaustrittsfläche 125 sind die zwei Stromkontaktierungen 220, an denen die Bonddrähte 160 (in 2b nicht dargestellt) angeschlossen werden, angeordnet. 2c zeigt die räumliche Lage der Stromkontaktierungen 210, 220 wenn der zweite LED-Chip 120 über dem ersten LED-Chip 110angeordnet ist.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer LED-Einheit 300 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die LED-Einheit 300 umfasst ein Substrat 105 mit einem ersten LED-Chip 110, der eine erste Lichtaustrittsfläche 115 aufweist und so auf dem Substrat angeordnet ist, dass von ihm emittiertes Licht in eine Abstrahlrichtung Z der LED-Einheit 300 abstrahlt. Weiterhin umfasst die LED-Einheit 300 einen zweiten LED-Chip 120, der eine zweite Lichtaustrittsfläche 125 aufweist und der über dem ersten LED-Chip 110 angeordnet ist, so dass der zweite LED-Chip 120 den ersten LED-Chip 110 zumindest teilweise überdeckt und von ihm emittiertes Licht in die Abstrahlrichtung Z der LED-Einheit 300 abstrahlt. Darüber hinaus umfasst die LED-Einheit 300 eine erste Konversionsschicht 135 und eine zweite Konversionsschicht 140, wobei die erste Konversionsschicht 135 die erste Lichtaustrittsfläche 115 bedeckt und die zweite Konversionsschicht 140 den ersten und zweiten LED-Chip 110, 120 umhüllt.
  • Die erste Lichtaustrittsfläche 115 des ersten LED-Chips 110 kann als Hauptlichtaustrittsfläche des ersten LED-Chips 110 ausgebildet sein. Die zweite Lichtaustrittsfläche 125 des zweiten LED-Chips 120 kann als Hauptlichtaustrittsfläche des zweiten LED-Chips 120 ausgebildet sein. Die Abstrahlrichtung Z kann als Hauptabstrahlrichtung der LED-Einheit ausgebildet sein.
  • Das Substrat 105 wurde mit Hilfe einer Leadframe-Technologie hergestellt. Wird eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit des Substrats 105 benötigt, kann das Substrat 105 auch als Metallkernplatine oder Keramikplatine ausgebildet sein. Das Substrat 105 weist eine reflektierende Oberfläche 310 auf. Die reflektierende Oberfläche 310 ist aus dem Grundmaterial des Substrats 105, aus einer reflektierenden Beschichtung oder einer Metallisierung, gebildet.
  • Bei dem ersten LED-Chip 110 handelt es sich um einen oberflächenemittierenden LED-Chip, der als Flip-Chip ausgebildet ist. Der Flip-Chip weist seine elektrischen Kontakte auf der Unterseite auf. Bei dem zweiten LED-Chip 120 handelt es sich um einen volumenemittierenden LED-Chip, der seine elektrischen Kontakte auf seiner Oberseite aufweist. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten LED-Chip 110 und dem Substrat 105 erfolgt direkt über die an der Unterseite des LED-Chips 110 befindlichen elektrischen Kontakte und den Leiterbahne des Substrats 105. Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten des ersten LED-Chips 110 und dem Substrat 105 wird mit Hilfe eines Lots oder eines leitfähigen Klebers sichergestellt. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem zweiten LED-Chip 110 und dem Substrat 105 erfolgt durch Drähte 160, den sogenannten Bonddrähten. Ein Ende der Bonddrähte 160 wird hierzu mit den an der Oberseite befindlichen elektrischen Kontakten des LED-Chips 120 verbunden. Das zweite Ende der Drähte wird mit den elektrischen Leiterbahnen des Substrats 105 verbunden.
  • Der zweite LED-Chip 120 wurde mit Hilfe eines transparenten und UV-beständigen Klebers über dem ersten LED-Chip fixiert. Die Dicke der Klebeschicht liegt im Bereich von 5 µm bis 10 µm. Der erste LED-Chip 110 wurde mittels eines Leitklebers oder eines Lots auf dem Substrat 105 fixiert.
  • Das vom ersten LED-Chip 110 emittierte Licht wird durch die erste Konversionsschicht 135 in warm-weißes Licht, das heißt Licht mit einer Farbtemperatur von ungefähr 2 700K bis ungefähr 3 500K, konvertiert. Das vom zweiten LED-Chip 120 emittierte Licht wird durch die zweite Konversionsschicht 140 in kalt-weißes Licht, das heißt Licht mit einer Farbtemperatur von ungefähr 5 000K bis ungefähr 10 000K, konvertiert.
  • Die erste Konversionsschicht 135 ist direkt auf der ersten Lichtaustrittsfläche 115 angeordnet. Dabei handelt es sich um einen Keramikkonverter. Der Keramikkonverter umfasst einen Keramikgrundkörper, der die für die Wellenlängenkonversion notwendigen Konvertermaterialien beinhaltet. Der Keramikgrundköper wurde mittels eines transparenten und UV-beständigen Klebers auf der Lichtaustrittsfläche 115 fixiert. Die zweite Konversionsschicht 140 umhüllt den ersten und zweiten LED-Chip 110, 120 vollständig.
  • Über der zweiten Lichtaustrittsfläche 125 ist eine transluzente Schicht 320 angeordnet. Die Höhenerstreckung a1 der zweiten Konversionsschicht 140 über der zweiten Lichtaustrittsfläche 125 ist im Vergleich zur Seitenerstreckung a2 der zweiten Konversionsschicht 140 zum zweiten LED-Chip 120 kleiner. Durch die geringere Höhenerstreckung a1 kann ein erhöhter Strahlungsanteil, des vom zweiten LED-Chip 120 emittierten Lichts, die LED-Einheit nicht konvertiert verlassen. Durch eine transluzente Schicht 320, die die zweite Lichtaustrittsfläche 125 bedeckt, wird ein Anteil des vom zweiten LED-Chip 120 emittierten Lichts absorbiert. Der nicht konvertierte Strahlungsanteil, des von der LED-Einheit 300 emittierten Lichts, wird somit verringert.
  • Die transluzente Schicht 320 umfasst eine Silikonschicht mit zur Lichtstreuung ausgebildeten Partikeln. Durch die Silikonschicht wird ein bestimmter Anteil des vom zweiten LED-Chip 120 emittierten Lichts absorbiert werden. Die in der Silikonschicht 320 eingebetteten Streupartikel verstärken den Effekt einer einheitlich leuchtenden Oberfläche.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer LED-Einheit 400 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die LED-Einheit 400 ist gemäß der LED-Einheit 300 ausgelegt. Zur grundsätzlichen Beschreibung der LED-Einheit 400, wird auf die Beschreibung der 3 verwiesen. Die LED-Einheit 400 wurde in folgenden Punkten, gegenüber der LED-Einheit 300, modifiziert.
  • Auf dem Substrat 105 ist eine Gehäusewand 430 angeordnet die sich in Richtung der Abstrahlrichtung Z erstreckt. Die Gehäusewand umschließt den ersten LED-Chip 110 und den zweiten LED-Chip 120 vollständig, wobei die Innenhöhe H der Gehäusewand größer ist als die Höhe h der Anordnung aus ersten LED-Chip 110 und zweiten LED-Chip 120.
  • Die Gehäusewand 430 weist eine reflektierende Oberfläche 440 auf. Die reflektierende Oberfläche 440 der Gehäusewand 430 ist aus dem Grundmaterial der Gehäusewand, einem Kunststoff, ausgebildet. Es ist darüber hinaus möglich, dass die reflektierende Oberfläche 440 eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Es ist auch möglich, dass die reflektierende Oberfläche 440 eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, beziehungsweise einen weißen Lack aufweist oder davon gebildet ist. Im Betrieb der LED-Einheit 400 führt die reflektierende Oberfläche 430 dazu, dass ein besonders hoher Anteil des emittierten Lichts an der Oberfläche reflektiert wird und der LED-Einheit 400 weiterhin zur Verfügung steht. Dies trägt zu einer besonders hohen Effizienz der LED-Einheit bei, da optische Verluste in der LED-Einheit minimiert werden.
  • Die Gehäusewand 430 weist eine keilförmige Grundform auf, wobei die Breite der Gehäusewand 430 in Richtung der Abstrahlrichtung Z abnimmt. Im Betrieb der LED-Einheit 400 führt die keilförmige Gehäusewand 430 dazu, dass ein erhöhter Anteil des auf die Gehäusewand 430 treffenden Lichts, schräg zurück in die LED-Einheit 400 reflektiert wird. Dies trägt zu einer besonders guten Farbdurchmischung des emittierten Lichts der LED-Einheit bei.
  • Über der zweiten Lichtaustrittsfläche 125 ist eine reflektierende Schicht 410 angeordnet. Durch die Verwendung einer reflektierenden Schicht 410 wird erreicht, dass emittiertes Licht vom zweiten LED-Chip 120 nicht durch die zweite Lichtaustrittsfläche 125 hindurch treten kann. Das vom zweiten LED-Chip 120 emittierte Licht wird an der Schicht 410 reflektiert und kann den zweiten LED-Chip durch dessen Seitenflächen verlassen. Anschließend wird das emittierte Licht vorzugsweise in der zweiten Konversionsschicht 140 konvertiert. Der nicht konvertierte Strahlungsanteil, des von der LED-Einheit 400 emittierten Lichts, wird somit minimiert.
  • Die reflektierende Schicht 410 kann beispielsweise eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, einen weißen Lack und/oder Titandioxid aufweisen oder davon gebildet sein.
  • Die Verwendung einer reflektierenden Schicht ist dann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise der erste LED-Chip 110 und der zweite LED-Chip 120 blaues Licht emittieren und die LED-Einheit 400 Licht mit einer Farbtemperatur kleiner 3 500K emittieren soll.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 500 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Das LED-Modul 500 umfasst ein gemeinsames Substrat 505, auf dem mehrere LED-Einheiten 100 angeordnet sind. Die LED-Einheiten 100 sind gemäß 1 ausgebildet. Daher wird zur grundsätzlichen Beschreibung der LED-Einheiten 100 auf die Beschreibung der 1 verwiesen. Auf dem Substrat 505 ist eine Gehäusewand 430 angeordnet die sich in Richtung der Abstrahlrichtung Z erstreckt. Die Gehäusewand umschließt die LED-Einheiten 100 vollständig, wobei die Innenhöhe H der Gehäusewand größer ist als die Höhe h der Anordnung aus ersten LED-Chip 110 und zweiten LED-Chip 120.
  • Mehrere auf dem gemeinsamen Substrat angeordnete LED-Einheiten 100 bilden eine erste Gruppe Gr1, eine zweite Gruppe Gr2 und eine dritte Gruppe Gr3. Innerhalb einer Gruppe sind alle LED-Einheiten 100 miteinander elektrisch leitend verbunden. Alle LED-Einheiten einer Gruppe werden mit einheitlichen elektrischen Parametern versorgt. Jede Gruppe kann mit einheitlichen oder unterschiedlichen elektrischen Parametern versorgt werden.
  • Durch die Auswahl geeigneter LED-Einheiten 100, durch den elektrischen Zusammenschluss von mehreren LED-Einheiten 100 zu mehreren Gruppen Gr1, Gr2, Gr3 und durch geeignete elektrische Betriebsparameter für jede Gruppe, kann das LED-Modul flexibel auf unterschiedliche lichttechnische Erfordernisse eingestellt werden.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung eines LED-Moduls 600 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Das LED-Modul 600 umfasst ein gemeinsames Substrat 505, auf dem mehrere LED-Einheiten 300, 400 angeordnet sind. Die LED-Einheiten 300, 400 sind gemäß 3 und 4 ausgebildet. Zur grundsätzlichen Beschreibung der LED-Einheiten 300, 400 wird auf die Beschreibung der 3 und 4 verwiesen. Seitlich am Substrat 505 ist eine Gehäusewand 430 angeordnet die sich in Richtung der Abstrahlrichtung Z erstreckt. Die Gehäusewand umschließt die LED-Einheiten 300, 400 vollständig, wobei die Innenhöhe H der Gehäusewand größer ist als die Höhe h der Anordnung aus ersten LED-Chip 110 und zweiten LED-Chip 120.
  • Die Gehäusewand 430 weist eine reflektierende Oberfläche 440 auf. Die reflektierende Oberfläche 440 der Gehäusewand 430 ist aus dem Grundmaterial der Gehäusewand, einem Kunststoff, ausgebildet. Es ist darüber hinaus möglich, dass die reflektierende Oberfläche 440 eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise in ein Matrixmaterial wie Silikon eingebettetes Titandioxid, umfasst. Es ist auch möglich, dass die reflektierende Oberfläche 440 eine Metallisierung, beispielsweise eine Aluminiumschicht oder eine Silberschicht, beziehungsweise einen weißen Lack aufweist oder davon gebildet ist. Im Betrieb des LED-Moduls 600 führt die reflektierende Oberfläche 430 dazu, dass ein besonders hoher Anteil des emittierten Lichts an der Oberfläche reflektiert wird und dem LED-Modul 600 weiterhin zur Verfügung steht. Dies trägt zu einer besonders hohen Effizienz des LED-Moduls bei, da optische Verluste im LED-Modul minimiert werden.
  • Die Gehäusewand 430 weist eine keilförmige Grundform auf, wobei die Breite der Gehäusewand 430 in Richtung der Abstrahlrichtung Z abnimmt. Im Betrieb des LED-Moduls 600 führt die keilförmige Gehäusewand 430 dazu, dass ein erhöhter Anteil des auf die Gehäusewand 430 treffenden Lichts, schräg zurück in das LED-Modul 600 reflektiert wird. Dies trägt zu einer besonders guten Farbdurchmischung des emittierten Lichts des LED-Moduls 600 bei.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    LED-Einheit
    105
    Substrat
    110
    erster LED-Chip
    115
    erste Lichtaustrittsfläche
    120
    zweiter LED-Chip
    125
    zweite Lichtaustrittsfläche
    130
    Bonddraht erster LED-Chip
    135
    erste Konversionsschicht
    140
    zweite Konversionsschicht
    145
    Anordnungsfläche
    150
    Verspiegelung
    160
    Bonddraht zweiter LED-Chip
    210
    Stromkontaktierungen erster LED-Chip
    220
    Stromkontaktierungen zweiter LED-Chip
    300
    LED-Einheit
    310
    reflektierende Oberfläche
    320
    transluzente Schicht
    400
    LED-Einheit
    410
    reflektierende Schicht
    430
    Gehäusewand
    440
    reflektierende Oberfläche
    500
    LED-Modul
    505
    gemeinsames Substrat
    600
    LED-Modul
    a1
    Höhenerstreckung
    a2
    Seitenerstreckung
    Gr1
    erste Gruppe
    Gr2
    zweite Gruppe
    Gr3
    dritte Gruppe
    H
    Innenhöhe (Gehäusewand)
    h
    Höhe (Chip-Anordnung)
    Z
    Abstrahlrichtung

Claims (12)

  1. LED-Einheit (100, 300), umfassend - ein Substrat (105) mit einem ersten LED-Chip (110), der eine erste Lichtaustrittsfläche (115) aufweist und der so auf dem Substrat (105) angeordnet ist, dass von ihm emittiertes Licht in eine Abstrahlrichtung (Z) der LED-Einheit (100, 300) abstrahlt, - ein zweiter LED-Chip (120), der eine zweite Lichtaustrittsfläche (125) aufweist und der über dem ersten LED-Chip (110) angeordnet ist, so dass der zweite LED-Chip (120) den ersten LED-Chip (110) zumindest teilweise überdeckt und von ihm emittiertes Licht in die Abstrahlrichtung (Z) der LED-Einheit (100, 300) abstrahlt, - eine erste Konversionsschicht (135) und eine zweite Konversionsschicht (140), - wobei die erste Konversionsschicht (135) zumindest teilweise die erste Lichtaustrittsfläche (115) bedeckt und/oder den ersten LED-Chip (110) zumindest teilweise seitlich umschließt und die zweite Konversionsschicht (140) den zweiten LED-Chip (120) zumindest teilweise umhüllt, wobei - die erste Konversionsschicht (135) zum Konvertieren des von dem ersten LED-Chip (110) emittierten Lichts in warm-weißes Licht und die zweite Konversionsschicht (140) zum Konvertieren des von dem zweiten LED-Chip (120) emittierten Lichts in kalt-weißes Licht eingerichtet ist, und die Farbtemperatur des von der LED-Einheit (100) emittierten Lichts zwischen 2 700K und 10 000K einstellbar ist.
  2. LED-Einheit (100, 300) nach Anspruch 1, wobei der erste LED-Chip (110) und der zweite LED-Chip (120) separate, räumlich getrennte Stromkontaktierungen (210, 220) aufweist.
  3. LED-Einheit (100, 300) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Konversionsschicht (135) und die zweite Konversionsschicht (140) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das beim alleinigen Betrieb des ersten LED-Chips (110) emittierte Licht in warm-weißes Licht konvertiert wird.
  4. LED-Einheit (100, 300) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die erste Konversionsschicht (135) und die zweite Konversionsschicht (140) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das beim alleinigen Betrieb des zweiten LED-Chips (120) emittierte Licht in kalt-weißes Licht konvertiert wird.
  5. LED-Einheit (100, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste LED-Chip (110) und/oder der zweite LED-Chip (120) im Bereich einer Anordnungsfläche (145) zum Substrat (105) oder zum ersten LED-Chip (110) eine Verspiegelung (150) aufweist.
  6. LED-Einheit (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Lichtaustrittsfläche (125) zumindest teilweise mit einer transluzenten Schicht (320) bedeckt ist.
  7. LED-Einheit (300) nach Anspruch 6, wobei die transluzente Schicht (320) eine Silikonschicht mit zur Lichtstreuung ausgebildeten Partikeln umfasst.
  8. LED-Einheit (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Lichtaustrittsfläche (125) zumindest teilweise mit einer reflektierenden Schicht (410) bedeckt ist.
  9. LED-Einheit (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem Substrat (105) oder seitlich vom Substrat (105) eine Gehäusewand (430) angeordnet ist, die sich in Richtung der Abstrahlrichtung (Z) erstreckt und den ersten LED-Chip (110) und den zweiten LED-Chip (120) vollständig umschließt, wobei die Höhe (H) der Gehäusewand (430) größer ist als die Höhe (h) der Anordnung aus ersten LED-Chip (110) und zweiten LED-Chip (120).
  10. LED-Modul (500, 600) mit mehreren LED-Einheiten (100, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
  11. LED-Modul (500, 600) nach Anspruch 10, wobei alle LED-Einheiten (100, 300, 400) ein gemeinsames Substrat (505) aufweisen.
  12. LED-Modul (500, 600) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei auf dem gemeinsamen Substrat (505) oder seitlich vom gemeinsamen Substrat (505) eine Gehäusewand (430) angeordnet ist, die sich in Richtung der Abstrahlrichtung (Z) erstreckt und die LED-Einheiten (100, 300, 400) vollständig umschließt, wobei die Höhe (H) der Gehäusewand (430) größer ist als die Höhe (h) der Anordnungen aus ersten LED-Chips und zweiten LED-Chips.
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