DE102018110544B4 - Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung) und eine LED-Lampe, die diese verwendet - Google Patents

Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung) und eine LED-Lampe, die diese verwendet Download PDF

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    • H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape

Abstract

Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung), die umfasst:
eine Mehrzahl von LED-Gruppen (110, 120, 130; 110a, 120a, 130a, 140a; 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c), die miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei jede LED-Gruppe (110, 120, 130; 110a, 120a, 130a, 140a; 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c) ein einzelnes stabförmiges LED-Modul oder eine Mehrzahl von stabförmigen LED-Modulen (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000), die miteinander parallel geschaltet sind, enthält,
wobei eine Anzahl von LED-Modulen (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000), die in einer ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) enthalten sind, verschieden ist von einer Anzahl von LED-Modulen, die in einer zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten sind,
wobei die LED-Modulanordnung ferner umfasst:
eine dritte LED-Gruppe (130; 140a; 130c), wobei die zweite LED-Gruppe (120; 130a; 120c) zwischen der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) und der dritten LED-Gruppe (130; 140a; 130c) angeordnet ist,
wobei die Anzahl der LED-Module, die in der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten sind, niedriger ist als die Anzahl der LED-Module, die in jeder von der ersten und der dritten LED-Gruppe (110, 130; 110a, 140a; 110c, 130c) enthalten sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Das vorliegende erfinderische Konzept betrifft eine Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung) und eine LED-Lampe, die diese verwendet.
  • STAND DER TECHNIK
  • Glüh- und Fluoreszenzlampen werden weit verbreitet als Lichtquellen für innen und außen verwendet. Glüh- und Fluoreszenzlampen können eine relativ kurze Lebensdauer aufweisen.
  • Um die Lebensdauer einer Lichtquelle zu erhöhen, wurden Beleuchtungsvorrichtungen entwickelt, die Leuchtdioden (LEDs) verwenden. Beispielsweise haben LEDs wegen ihrer hohen Lichtumwandlungseffizienz einen niedrigen Leistungsverbrauch. Außerdem können LEDs schnell ein- und ausgeschalten werden, da keine Aufwärmzeit benötigt wird.
  • Außerdem ist eine LED, im Vergleich zu Glühlampen und Fluoreszenzlampen, widerstandsfähiger gegen Stöße, und es können verschiedene Farbbeleuchtungseffekte realisiert werden. Außerdem können LEDs sehr klein gemacht werden.
  • Aus der US 2011/0 316 009 A1 ist eine Licht emittierende Vorrichtung bekannt, die ein Substrat und mehrere Licht emittierende Arrays oder Licht emittierende Gruppen umfasst, die auf dem Substrat angeordnet sind. Die Licht emittierenden Arrays oder Licht emittierenden Gruppen enthalten mehrere LED-Elemente, die parallel mit einem Paar benachbarter Elektroden verbunden sind. Die Anzahl der LED-Elemente, die jedes der lichtemittierenden Arrays oder der lichtemittierenden Gruppen bilden, unterscheidet sich in jedem der lichtemittierenden Arrays oder der lichtemittierenden Gruppen. Von der Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten lichtemittierenden Anordnungen oder den in einer Reihe angeordneten lichtemittierenden Gruppen ist die Anzahl der LED-Elemente der lichtemittierenden Anordnungen oder der lichtemittierenden Gruppen, die innerhalb des Substrats positioniert sind, größer als die Anzahl der LED-Elemente der Licht emittierenden Arrays oder der Licht emittierenden Gruppen, die außerhalb des Substrats positioniert sind.
  • CN 203 880 468 U offenbart eine lichtemittierende Anordnung einer 3D-COB-LED-Lampe, die in einer LED-Lampe angewendet wird, um Licht zu emittieren. Die LED-Lampe umfasst zumindest eine LED-Lampenhülle und einen Kühlkörper. Die LED-Lampen-Leuchtbaugruppe umfasst mindestens ein Substrat und einen LED-Leuchtchipsatz. Der LED-Licht emittierende Chipsatz ist an dem Substrat angebracht und das Substrat ist mit dem Kühlkörper verbunden, so dass die Wärme des LED-Licht emittierenden Chipsatzes durch das Substrat zu dem Kühlkörper übertragen werden kann.
  • Die US 2013/0 058 080 A1 zeigt eine LED-Birne, umfassend: eine LED-Birnenhülle; eine Kernsäule mit einem Absaugrohr und einer Halterung; mindestens einen LED-Leuchtstreifen mit LED-Chips darin, der 4π-Licht emittiert; einen Treiber; und einen elektrischen Verbinder, wobei die LED-Birnenhülle mit der Kernsäule vakuumversiegelt ist, um eine vakuumversiegelte Kammer zu bilden, die mit einem Gas mit einem niedrigen Viskositätskoeffizienten und einem hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten gefüllt ist, die Halterung und die an der Halterung befestigten LED-Leuchtstreifen sind in der vakuumversiegelten Kammer untergebracht, der LED-Leuchtstreifen wiederum ist elektrisch mit dem Treiber, dem elektrischen Verbinder, verbunden, während der elektrische Verbinder dazu dient, elektrisch mit einer externen Stromversorgung verbunden zu werden, um die LED-Leuchtstreifen zu versorgen. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung auch die LED-Leuchtstreifen mit LED-Chips bereit, die 4π-Licht emittieren, wie sie in der LED-Birne verwendet werden.
  • Eine rundum dreidimensional ausleuchtende LED-Filamentlampe einschließlich Lampenfassung und Lampenkörper ist aus der CN 205 424 487 U bekannt.
  • Im Hinblick auf das Vorstehende kann erkannt werden, dass der Bereich von Anwendungen, die LEDs verwenden, groß ist, und deshalb steigt die Nachfrage an LED-Beleuchtungsvorrichtungen. Entsprechend besteht eine Notwendigkeit die LED-Herstellungskosten zu verringern. Demnach sollen eine entsprechende Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung) und eine LED-Lampe, die diese verwendet angegeben werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Der eine entsprechende Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung) betreffende Aspekt der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch eine Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung) gemäß Anspruch 1 gelöst. Der eine LED-Lampe betreffende Aspekt der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch eine LED-Lampe gemäß Anspruch 8 gelöst. Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und andere Merkmale des vorliegenden erfinderischen Konzepts werden besser verstanden werden, indem beispielhafte Ausführungsformen davon, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, genau beschrieben werden, in welchen:
    • 1 eine Perspektivansicht einer Leuchtdioden-Lampe (LED-Lampe) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzeptes ist;
    • 2 eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' von 1 ist;
    • 3 eine Explosionsansicht einer LED-Modulanordnung von 1 ist;
    • 4 ein Schaltbild der LED-Modulanordnung von 3 ist;
    • 5 eine Perspektivansicht einer LED-Lampe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzeptes ist;
    • 6 eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie II-II' von 5 ist;
    • 7 eine Explosionsansicht einer LED-Modulanordnung von 5 ist;
    • 8 eine Explosionsansicht eines abgewandelten Beispiels der LED-Modulanordnung von 3 ist;
    • 9 ein Schaltbild einer LED-Modulanordnung eines Vergleichsbeispiels ist;
    • 10 ein Schaubild ist, das eine Lichtverteilung von einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts und von dem Vergleichsbeispiel vergleicht;
    • 11 eine seitliche Querschnittsansicht eines LED-Moduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts ist;
    • 12 eine vergrößerte Ansicht eines LED-Chips von 11 ist;
    • 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III' von 11 ist;
    • 14 ein abgewandeltes Beispiel eines LED-Moduls von 13 ist;
    • 15 eine Draufsicht auf ein LED-Modul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts ist;
    • 16 eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV` von 15 ist; und
    • 17 eine seitliche Querschnittsansicht eines LED-Modul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen können sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen.
  • 1 ist eine Perspektivansicht einer Leuchtdioden-Lampe (LED-Lampe) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts und 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie I-I` von 1. 3 ist eine Explosionsansicht einer LED-Modulanordnung von 1 und 4 ist ein Schaltbild einer LED-Modulanordnung von 3.
  • Bezugnehmend auf 1 und 3 kann eine LED-Lampe 10 einen Kolben 200, einen Sockel 600 an einem Ende des Kolbens 200 und eine LED-Modulanordnung 100 in einem inneren Bereich des Kolbens 200 enthalten und eine Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11 aufweisen. Die Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11 kann eine Mehrzahl von LED-Gruppen 110, 120, und 130, die miteinander in Reihe geschaltet sind, ausbilden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist beispielshalber der Fall dargestellt, in welchem eine einzelne LED-Modulanordnung 100 in einem einzelnen Kolben 200 angeordnet ist; allerdings ist das erfinderische Konzept nicht darauf beschränkt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann eine Mehrzahl von LED-Modulanordnungen in dem einzelnen Kolben 200 angeordnet sein, und die Mehrzahl von LED-Modulanordnungen kann Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren.
  • Der Kolben 200 kann eine aus Glas, Hartglas, Quarzglas oder einem lichtdurchlässigem Harz ausgebildete Abdeckung sein, und er kann transparent, milchig, matt oder farbig sein. Eine Art des Kolbens 200 kann Kolbenabdeckungen einer Beleuchtungsvorrichtung umfassen, beispielsweise eine Kolbenabdeckungen eines A-Typs, eines G-Typs, eines R-Typs, eines PAR-Typs, eines T-Typs, eines S-Typs, eines Kerzen-Typs, eines P-Typs, eines PS-Typs, eines BR-Typs, eines ER-Typs, oder eines BRL-Typs.
  • Der Sockel 600 ist mit dem Kolben 200 verbunden, dadurch bildet er eine äußere Abdeckung der LED-Lampe 10. Außerdem ist der Sockel konfiguriert, an einer Fassung angebracht zu werden, z.B. an einer Fassung eines E40-, eines E27-, eines E26-, eines E14-, eines GU-, eines B22, eines BX-, eines BA-, eines EP-, eines EX-, eines GY-, eines GX-, eines GR-, eines GZ- und eines G-Typs oder dergleichen. Die Leistungsversorgung der LED-Lampe kann über den Sockel 600 erfolgen. Eine Leistungsversorgungseinheit 700 ist in einem inneren Bereich des Sockels 600 angeordnet, um Wechselstrom-Leistung (AC-Leistung), die über den Sockel 600 zugeführt wird, in Gleichstrom-Leistung (DC-Leistung) umzuwandeln, oder um eine Spannung zu verändern, wodurch die LED-Modulanordnung 100 mit Leistung versorgt wird.
  • Auf eine Mittelachse C1, die durch einen Mittelbereich des Sockels 600 von einem Ende zu einem anderen Ende des Kolbens 200 verläuft, ist eine Säule 300 angeordnet, die einen Rahmen 400 aufnehmen kann, welcher die Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11 der LED-Modulanordnung 100 sichert. Wenn entlang der Mittelachse C1 geblickt wird, kann die Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11, die mit der Säule 300 verbunden sind, somit in einem Mittelbereich des Kolbens 200 angeordnet sein.
  • Die Säule 300 ist aus einem Glas, einem Hartglas, einem Quarzglas oder einem lichtdurchlässigem Harz ausgebildet, ähnlich wie der Kolben 200. Deshalb kann die Säule 300 Licht, das von der LED-Modulanordnung 100 emittiert wird, durchlassen. Die Säule 300 deckt einen offenen Bereich des Kolbens 200 ab. Um den inneren Bereich des Kolbens 200 abzudichten, wird mittels einer Hochtemperaturwärmebehandlung ein Schweißen durchgeführt. Somit kann die LED-Modulanordnung 100, die in dem inneren Bereich des Kolbens 200 angeordnet ist, vor einer äußeren Feuchtigkeit oder dergleichen geschützt werden.
  • Der Rahmen 400 kann aus einem leitfähigen Metall ausgebildet sein. Der Rahmen 400 kann einen ersten Verbindungsrahmen 420a und einen zweiten Verbindungsrahmen 420b enthalten, die die Mehrzahl von LED-Gruppen 110, 120, und 130 der LED-Modulanordnung 100 verbinden, während er die LED-Modulanordnung 100 trägt. Der Rahmen 400 kann auch einen ersten Elektrodenrahmen 410a und einen zweiten Elektrodenrahmen 410b enthalten, welche an beiden Enden der LED-Modulanordnung 100 angeordnet sind, um die Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11 mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann der erste Elektrodenrahmen 410a und der zweite Elektrodenrahmen 410b an einem unteren Abschnitt der LED-Modulanordnung 100 angeordnet sein. Der erste Verbindungsrahmen 420a und der zweite Verbindungsrahmen 420b können an einem oberen Abschnitt der LED-Modulanordnung 100 angeordnet sein. Ein Abschnitt von jedem von dem ersten Verbindungsrahmen 420a und dem zweiten Verbindungsrahmen 420b, ebenso wie der erste Elektrodenrahmen 410a und der zweite Elektrodenrahmen 410b, können in die Säule 300 eingebracht und an ihr befestigt sein. Außerdem ist jeder von dem ersten Elektrodenrahmen 410a und dem zweiten Elektrodenrahmen 410b in der Säule 300 eingebettet und mit einem ersten Draht 500a und einen zweiten Draht 500b verbunden, welche mit der Leistungsversorgungseinheit 700 verbunden sind. Deshalb kann die LED-Modulanordnung 100 von der Leistungsversorgungseinheit 700 mit Leistung versorgt werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann die Leistungsversorgungseinheit 700 Leistung anlegen, um wahlweise eine Mehrzahl von LED-Modulanordnungen anzutreiben, die Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren, und kann Leistung anlegen, um eine Mehrzahl von LED-Modulanordnungen gleichzeitig anzutreiben. Außerdem kann ein Verhältnis von Spannungen oder Strömen, die an einer Mehrzahl von LED-Modulanordnungen angelegt sind, so angepasst werden, dass verschiedene Lichtmengen emittiert werden, während gleichzeitig eine Mehrzahl von LED-Modulanordnungen, die Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren, angetrieben werden.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt kann die LED-Modulanordnung 100 in einem inneren Bereich des Kolbens 200 untergebracht sein. Die LED-Modulanordnung 100 kann die Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11, die jeweils stabförmig sind, enthalten, und die Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11 kann konfiguriert sein, die Mehrzahl von LED-Gruppen 110, 120 und 130 auszubilden. Jede der LED-Gruppen 110, 120 und 130 kann ein einzelnes LED-Modul oder eine Mehrzahl von LED-Modulen enthalten. Wenn jede der LED-Gruppen 110, 120 und 130 eine Mehrzahl von LED-Modulen enthält, kann diese Mehrzahl von LED-Modulen parallel in einer Längsrichtung angeordnet sein, damit die LED-Module in der gleichen LED-Gruppe Licht in die gleiche Richtung emittieren. In diesem Fall kann die Mehrzahl von LED-Gruppen 110, 120 und 130 mittels des ersten Verbindungsrahmens 420a und des zweiten Verbindungsrahmens 420b miteinander elektrisch in der Reihe geschaltet sein.
  • In jedem der Mehrzahl von LED-Modulen LM1 bis LM11 sind an beiden Enden Verbindungsanschlüsse freigelegt. Außerdem kann ein Mittelabschnitt von jedem der LED-Module LM1 bis LM11 eine längliche Stabsform aufweisen, die mit einem Wellenlängenumwandlungsabschnitt bedeckt ist. Die LED-Module LM1 bis LM11 können eine Form aufweisen, die ähnlich derer eines Leuchtfadens einer Glühlampe ist. Wenn Leistung angelegt ist, emittiert eine lineare Lichtvorrichtung hier Licht in einer ähnlichen Weise wie ein Leuchtfaden. In diesem Fall kann das LED-Modul als ein LED Leuchtfaden bezeichnet werden.
  • Beispielsweise ist die LED-Modulanordnung 100 konfiguriert, um es der Mehrzahl von LED-Gruppen 110, 120 und 130 zu ermöglichen, miteinander elektrisch in Reihe geschaltet zu sein. Außerdem können eine erste LED-Gruppe 110 und eine dritte LED-Gruppe 130 die gleiche Anzahl von LED-Modulen aufweisen, während eine zweite LED-Gruppe 120 eine unterschiedliche Anzahl von LED-Modulen wie die erste und dritte LED-Gruppe 110 und 130 aufweist.
  • Jede von der ersten, zweiten und dritten LED-Gruppe 110, 120 und 130 kann mindestens ein einzelnes LED-Modul enthalten. Wenn die ersten, zweiten und dritten LED-Gruppen 110, 120 und 130 eine Mehrzahl von LED-Modulen enthält, kann die Mehrzahl von LED-Modulen innerhalb j eder Gruppe miteinander elektrisch parallel geschaltet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird beispielshalber der Fall dargestellt, in dem die LED-Modulanordnung 100 mit drei LED-Gruppen ausgebildet ist, wobei die ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 sich von der zweiten LED-Gruppe 120 unterscheidet; allerdings ist das erfinderische Konzept nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die LED-Modulanordnung 100 mit zwei LED-Gruppen wie die zweite LED-Gruppe 120 und einer LED-Gruppe wie die erste LED-Gruppe 110 konfiguriert sein. Außerdem können mehr als eine LED-Gruppe an beiden Enden der zweiten LED-Gruppe 120 angeordnet sein.
  • Die ersten, zweiten und dritten LED-Gruppen 110, 120 und 130 können in einem inneren Bereich des Kolbens 200 in verschiedenen Winkeln bezogen auf die Mittelachse C1 angeordnet sein. Beispielsweise kann, wie in 2 und 3 dargestellt, die zweite LED-Gruppe 120 so angeordnet sein, dass in einer Längenrichtung der LED-Module LM5 bis LM7 ein Winkel θ1 ausgebildet ist, der größer als ein Winkel θ2 ist, der in einer Längenrichtung der LED-Module LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 ausgebildet ist. Somit können die ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130, die in einer Seitenfläche des Kolbens 200 angeordnet sind, so angeordnet sein, dass sie bezogen auf die Mittelachse C1 die gleiche Lichtverteilungsrichtung D2 aufweisen, und die zweite LED-Gruppe 120 kann die gleiche Lichtverteilungsrichtung D1 wie die Mittelachse C1 aufweisen. Hier kann eine Lichtverteilungsrichtung eine Richtung senkrecht zu einer Längenrichtung eines LED-Moduls sein. Anders ausgedrückt, eine Richtung, in welcher von einem LED-Modul emittiertes Licht abgestrahlt wird.
  • Außerdem können, senkrecht zur Mittelachse C1, die LED-Module LM5 bis LM7, die in der zweiten LED-Gruppe 120 enthalten sind, parallel angeordnet sein.
  • Somit kann, wie in 10 dargestellt, die LED-Modulanordnung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts eine Lichtverteilung G1 aufweisen, bei welcher Licht verstärkt in eine Richtung der Mittelachse C1 emittiert wird. Somit kann, im Vergleich zu einer Lichtverteilung G2 von einer LED-Modulanordnung, bei welcher ein LED-Modul nicht auf der Mittelachse C1 angeordnet ist, die Lichtverteilung gleichförmig sein. Somit kann, in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform, eine Lichtverteilung erhalten werden, die derjenigen eines Leuchtfadens, der in einer Glühlampe verwendet wird, ähnlicher ist.
  • Außerdem können eine Länge und/oder die Anzahl der LED-Module LM5 bis LM7, die in der zweiten LED-Gruppe 120 enthalten sind, verschieden sein von einer Länge und/oder der Anzahl der LED-Modulen LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11, die in den ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthalten sind. Beispielsweise kann die Anzahl von LED-Modulen, die in der zweiten LED-Gruppe 120 enthalten sind, kleiner sein als die Anzahl der LED-Module, die in jeder von der ersten bis dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthalten sind. Außerdem kann eine Länge eines LED-Moduls, das in der zweiten LED-Gruppe 120 enthalten ist, kürzer sein als eine Länge der LED-Module, die in den ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthalten sind. Hier kann eine Länge eines LED-Moduls eine Länge des LED-Moduls sein, ohne eine Länge seiner Verbindungsanschlüsse. Gemäß einer beispielshaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann eine Mehrzahl von LED-Chips, die in einem LED-Modul mit einer kurzen Länge enthalten sind, durch eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit einer Mehrfachübergangsstruktur ersetzt werden.
  • Wenn die oben beschriebene LED-Modulanordnung 100 in dem Kolben 200 angeordnet ist, ist, da der Kolben 200 einen schmalen Eingang aufweist, eine Breite LA der LED-Modulanordnung 100, die in dem Kolben 200 angeordnet werden soll, beschränkt (siehe 2). Wenn die LED-Modulanordnung 100 drei oder mehrere LED-Gruppen enthält, ist eine Gesamtlänge der LED-Modulanordnung 100 vergrößert. Deshalb ist die Breite LA der LED-Modulanordnung 100, die in dem Kolben 200 angeordnet ist, auch vergrößert. Somit kann die LED-Modulanordnung 100 nicht in einem Kolben einer Glühlampe angeordnet werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist eine Länge eines LED-Moduls, das in der auf der Mittelachse C1 angeordneten zweiten LED-Gruppe 120 enthalten ist, kürzer als eine Länge eines LED-Moduls, das in den ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthalten ist. Deshalb ist eine Vergrößerung der Breite LA der LED-Modulanordnung 100 signifikant verringert. Somit kann die LED-Modulanordnung 100 in einem Kolben einer Glühlampe angeordnet werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform kann eine Länge L1 der zweiten LED-Gruppe 120, die zwischen den ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 angeordnet ist, kürzer sein als eine Länge L2 von jeder von den ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130.
  • Außerdem kann die Anzahl der LED-Module LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 kleiner sein als die Anzahl der LED-Module LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130.
  • Außerdem kann die Anzahl der LED-Chips, die in jedem von den LED-Modulen LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 enthalten sind, kleiner sein als die Anzahl der LED-Chips, die in jedem von den LED-Modulen LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthalten sind.
  • Außerdem kann ein Abstand zwischen den LED-Chips, die in jedem der LED-Module LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 enthalten sind, kleiner sein als ein Abstand zwischen den LED-Chips, die in jedem der LED-Module LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthalten sind.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fall dargestellt, in welchem die zweite LED-Gruppe 120 drei LED-Module enthält und jede von den ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthält vier LED-Module; allerdings ist das erfinderische Konzept nicht darauf beschränkt.
  • Die LED-Modulanordnung 100, die eine oben beschriebene Konfiguration aufweist, kann die gleiche Gesamtmenge an Licht emittieren wie eine LED-Modulanordnung, bei welcher ein LED-Modul nicht auf der Mittelachse C1 angeordnet ist. Deshalb sind die Herstellungskosten verringert und eine Lichtverteilung und Wärmeabgabecharakteristiken sind erhöht. Dies wird detailliert mit Bezug auf 4 und 9 beschrieben werden.
  • 4 ist ein Schaltdiagramm der LED-Modulanordnung 100, welches die elektrische Verbindungsbeziehung der zweiten LED-Gruppe 120 und der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 illustriert. Die ersten, zweiten und dritten LED-Gruppen 110, 120 130 sind miteinander in Reihe geschaltet. In 4 wird beispielsweise ein Fall dargestellt, bei welchem jedes der LED-Module LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 sieben LED-Chips LED2-1 bis LED2-7 enthält und jedes der LED-Module LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 enthält 18 LED-Chips LED1-1, LED1-18, LED3-1 und LED3-18.
  • Wenn iT von 4 60 mA beträgt, ist ein Strom i1, der in jedem der LED-Module LM1 bis LM4 der ersten LED-Gruppe 110 fließt, 15 mA, ist ein Strom i2, der in jedem der LED-Module LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 fließt, 20 mA, und ist ein Strom i3, der in jedem der LED-Module LM8 bis LM11 der dritten LED-Gruppe 130 fließt, 15 mA. Wenn ein Leistungsverbrauch unter Berücksichtigung der Anzahl der LED-Chips, die in jedem LED-Modul angebracht sind, berechnet wird, wird bestätigt, dass jedes der LED-Module LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 0,58 W an Leistung verbraucht und jedes der LED-Module LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 verbraucht 0,83 W an Leistung. Wenn anhand des Leistungsverbrauchs eine emittierte Lichtmenge berechnet wird, emittiert jedes der LED-Module LM5 bis LM7 der zweiten LED-Gruppe 120 66 Im an Licht, und jedes der LED-Module LM1 bis LM4 und LM8 bis LM11 der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 emittiert 100 lm an Licht. Somit emittiert die zweite LED-Gruppe 120 200 lm an Licht, und jede der ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 emittiert 400 lm an Licht.
  • Andererseits sind in dem Vergleichsbeispiel von 9 zwei LED-Gruppen 110a und 130a miteinander in Reihe geschaltet und vier LED-Module LM1c bis LM8c sind in jeder der LED-Gruppen 110a und 130a enthalten. Außerdem sind 24 LED-Chips (z.B. LED4-1 bis LED4-24) und (z.B. LED5-1 bis LED5-24) in jedem der LED-Module LM1c bis LM8c enthalten. Wenn IT 60 mA beträgt, beträgt jeder Strom I4 und I5, welcher in jedem der LED-Module LM1c bis LM8c der LED-Gruppen 110a und 130a fließt, 15 mA. Wenn ein Leistungsverbrauch unter Berücksichtigung der Anzahl der LED-Chips, die an jedem LED-Modul angebracht sind, berechnet wird, verbraucht jede der LED-Gruppen 110a und 130a 1.04 W an Leistung. Wenn anhand des Leistungsverbrauchs eine emittierte Lichtmenge berechnet wird, emittiert jedes der LED-Module LM1c bis LM8c der LED-Gruppen 110a und 130a 125 lm an Licht. Somit emittiert jede der LED-Gruppen 110a und 130a 500 lm an Licht.
  • Somit emittiert die Ausführungsform von 4 und das Vergleichsbeispiel von 9 die gleiche Gesamtmenge an Licht, zum Beispiel 1000 lm, aber die Anzahl der LED-Chips von 4 ist 186 und die Anzahl der LED-Chips des Vergleichsbeispiels ist 192. Somit ist die Anzahl der LED-Chips von 4 klein im Vergleich zu der Anzahl der LED-Chips des Vergleichsbeispiels. Außerdem verringert sich eine Länge einer Leiterplatte, welche zum Anbringen eines LED-Chips notwendig ist, wenn die Anzahl an angebrachten Chips abnimmt. Deshalb können die Herstellungskosten eines LED-Moduls geringer sein.
  • Außerdem ist bei der Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, wie vorher beschrieben, die zweite LED-Gruppe 120 auf der Mittelachse C1 angeordnet, somit kann im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel eine Lichtverteilung erhöht sein. Außerdem kann bei der Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, da die Anzahl der LED-Chips geringer ist, die von einer LED-Modulanordnung emittierte Wärme geringer sein. Außerdem ist, da die Anzahl der LED-Module erhöht ist, eine Kontaktfläche mit Luft vergrößert. Deshalb ist eine Wärmeabgabeeffizienz erhöht und eine Wärmeabgabewirkung ist ebenso erhöht.
  • 8 ist eine Explosionsansicht, die als ein abgewandeltes Beispiel der LED-Modulanordnung 100 von 3 eine LED-Modulanordnung darstellt, bei welcher die Anzahl von LED-Gruppen erhöht ist.
  • Bezugnehmend auf 8 ist in einer LED-Modulanordnung 100c gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, im Vergleich zu der Ausführungsform von 3, der erste Elektrodenrahmen in zwei erste Elektrodenrahmen 410c und 410d geteilt, und jeder von dem ersten Verbindungsrahmen und dem zweiten Verbindungsrahmen ist in zwei erste Verbindungsrahmen 420c und 420d geteilt, ebenso in zwei zweite Verbindungsrahmen 420e und 420f. Deshalb ist die Anzahl der LED-Gruppen, die in einer LED-Modulanordnung enthalten sind, erhöht. Im Vergleich zu 3 ist die Anzahl der LED-Module LM1b bis LM10b, die in 8 enthalten sind, um eine verringert, aber die Anzahl der LED-Gruppen 110c, 120c, 130c, 140c, 150c und 160c, die in Reihe geschaltet sind, ist von drei auf sechs erhöht. In dem Fall von 8 wird Leistung über die geteilten ersten Elektrodenrahmen 410c und 420d zugeführt.
  • 5 bis 7 illustrieren eine LED-Lampe 20, die eine LED-Modulanordnung mit einem Aufbau aufweist, der sich von den vorherig beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen unterscheidet. 5 ist eine Perspektivansicht einer LED-Lampe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts, 6 ist eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie II-II' von 5, und 7 ist eine Explosionsansicht einer LED-Modulanordnung von 5.
  • Bezugnehmend auf 5-7 kann die LED-Lampe 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Kolben 200, einen Sockel 600 an einem Ende des Kolbens 200 und eine LED-Modulanordnung 110a in einem inneren Bereich des Kolbens 200 enthalten und eine Mehrzahl von LED-Modulen LM1a bis LM14a aufweisen. Die LED-Modulanordnung 100a kann ähnlich wie die LED-Modulanordnung 100 sein, die in 1 dargestellt ist, aber die Anzahl und Anordnung der LED-Module LM1a bis LM14a ist verschieden. Außerdem sind die Konfigurationen einer Säule 300a und eines Rahmens 400a verschieden.
  • Die LED-Modulanordnung 100a unterscheidet sich von der oben beschriebenen LED-Modulanordnung 100 dadurch, dass sie erste, zweite, dritte und vierte LED-Gruppen 110a, 120a, 130a und 140a enthält. Bei der Ausführungsform von 1 - 3 ist zum Beispiel die zweite LED-Gruppe 120 auf der Mittelachse C1 angeordnet. Allerdings gibt es bei der vorliegenden Ausführungsform zwei LED-Gruppen, wo die zweite LED-Gruppe 120 lokalisiert war. Außerdem sind die zweiten und dritten LED-Gruppen 120a und 130a symmetrisch angeordnet, um bezogen auf die Mittelachse C2 die gleiche Lichtverteilungsrichtung D3 aufzuweisen. Die ersten und vierten LED-Gruppen 110a und 140a sind derart angeordnet, dass sie bezogen auf die Mittelachse C2 die gleiche Lichtverteilungsrichtung D4 aufweisen, ähnlich zu derjenigen, die vorstehend für die ersten und dritten LED-Gruppen 110 und 130 beschrieben wurde. Auch ähnlich wie bei der Ausführungsform von 1 bis 3 kann beispielsweise eine Länge L3 der zweiten und dritten LED-Gruppen 120a und 130a, die zwischen den ersten und vierten LED-Gruppen 110a und 140a angeordnet sind, kürzer sein als eine Länge L4 der ersten und vierten LED-Gruppen 110a und 140a. Außerdem kann die Anzahl der LED-Module LM5a bis LM7a und LM8a bis LM10a der zweiten und dritten LED-Gruppen 120a und 130a kleiner sein als die Anzahl der LED-Module LM1a bis LM4a und LM11a bis LM14a der ersten und vierten LED-Gruppen 110a und 140a.
  • Außerdem enthält beispielsweise der Rahmen 400a bei der vorliegenden Ausführungsform, im Vergleich zu dem Rahmen 400 von 1 bis 3, ferner einen dritten Verbindungsrahmen 440. Außerdem kann die Säule 300a ferner einen Auflageabschnitt 320 zum Stützen des dritten Verbindungsrahmens 440 enthalten. Der erste Elektrodenrahmen 410a und der zweite Elektrodenrahmen 410b sind an einer Mitte 310 der Säule 300a angebracht, dadurch sind die LED-Module LM1a bis LM4a und LM1 1a bis LM14a, die mit dem ersten Elektrodenrahmen 410a und dem zweiten Elektrodenrahmen 410b verschweißt sind, gestützt. Außerdem sind der erste Elektrodenrahmen 410a und der zweite Elektrodenrahmen 410b mit dem ersten Draht 500a bzw. dem zweiten Draht 500b, die in der Säule 300a eingebettet sind, verbunden. Deshalb kann eine Leistung, die von der Leistungsversorgungseinheit 700 zugeführt wird, daran angelegt werden.
  • 11 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein LED-Modul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts illustriert, und 12 ist eine vergrößerte Ansicht des in 11 illustrierten LED-Moduls.
  • Bezugnehmend auf 11 und 12 kann ein LED-Modul 1000 einen LED-Chip 1200, eine Leiterplatte 1100 auf welcher der LED-Chip 1200 angebracht ist, einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400, der den LED-Chip 1200 umgibt, enthalten, ebenso einen ersten Verbindunganschluss 1500a und eine zweite Verbindungsanschluss 1500b, die mit dem LED-Chip 1200 zum Anlegen von Leistung verbunden sind.
  • Die Leiterplatte 1100 weist eine erste Fläche 1100a, auf welcher der LED-Chip 1200 angebracht ist, und eine zweite Fläche 1100b auf, die einander gegenüber liegen. Die Leiterplatte 1110 kann eine sich in eine Richtung erstreckende Plattenform aufweisen. Die Leiterplatte 1100 kann ein transparentes Substrat sein, das durch Verwenden von Glas, Hartglas, Quarzglas, einer transparenten Keramik, Saphir, Plastik, oder dergleichen hergestellt wird. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann die Leiterplatte 1100 aus dem gleichen Material ausgebildet sein, wie das transparente Trägersubstrat des LED-Chips 1200.
  • Bezugnehmend auf 12 kann der LED-Chip 1200 einen lichtemittierenden Aufbau 1220 mit einem Halbleiter 1220a von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine aktive Schicht 1220b mit einer Mehrfachquantentopfstruktur und einen Halbleiter von einem zweiten Leitfähigkeitstyp 1220c aufweisen, die aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 1210 angeordnet sind.
  • Das lichtdurchlässige Substrat 1210 kann ein Substrat für Halbleiterwachstum sein und kann aus einem Material wie z.B. Saphir, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN, oder dergleichen ausgebildet sein. Im Fall von Saphir als ein Kristallkörper mit hexagonaler-rhomboedrischer R3c-Symmetrie sind die Gitterkonstanten in der c-Achsenrichtung und in der a-Achsenrichtung 13,000 Å beziehungsweise 4,758 Å, und der Saphir weist eine C(0001)-Ebene, eine A(11-20)-Ebene, eine R(1-102)-Ebene und dergleichen auf. In diesem Fall wird die C-Ebene hauptsächlich als ein Substrat für Nitrid-Wachstum verwendet, da eine Nitrid-Dünnschicht relativ einfach darauf wächst und die C-Ebene bei hohen Temperaturen stabil ist.
  • Das lichtdurchlässige Substrat 1210 kann Flächen aufweisen, die sich gegenüberliegen, und eine konkav-konvexe Struktur kann in mindestens einer der sich gegenüberliegenden Flächen ausgebildet sein. Die konkav-konvexe Struktur kann ausgebildet werden, indem ein Abschnitt des lichtdurchlässigen Substrats 1210 geätzt wird. Alternativ kann die konkav-konvexe Struktur erhalten werden, indem ein anderes Material als das lichtdurchlässige Substrat 1210 verwendet wird.
  • Der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp 1220a kann ein Nitrid-Halbleiter sein, der n-Typ AlxInyGa1-x-yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1) erfüllt, und ein n-Typ Fremdatom kann Silizium (Si) sein. Der Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp 1220c kann ein Nitrid-Halbleiter sein, der p-Typ AlxInyGa1-x-yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1) erfüllt, und ein p-Typ Fremdatom kann Magnesium (Mg) sein. Beispielsweise kann der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp 1220a ein n-Typ GaN enthalten und der Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp 1220c kann ein p-Typ GaN enthalten. Außerdem kann der Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp 1220c einen Einzelschichtaufbau aufweisen. Allerdings ist das erfinderische Konzept nicht darauf beschränkt und der Halbleiter vom zweite Leitfähigkeitstyp 1220c kann einen Mehrschichtaufbau mit unterschiedlichen Zusammensetzungen aufweisen.
  • Die aktive Schicht 1220b kann eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW-Struktur) aufweisen, in welcher eine Quantentopfschicht und eine Quantenbarriereschicht abwechselnd aufeinander geschichtet sind. Beispielsweise können die Quantentopfschicht und die Quantenbarriereschicht aus AlxInyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y<1) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Quantentopfschicht InxGa1-xN (0<x≤1) sein und die Quantenbarriereschicht kann GaN oder AlGaN sein.
  • Der LED-Chip 1200 kann eine erste Elektrode 1240 enthalten, die auf dem Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp 1220a angeordnet ist, ebenso eine ohmsche Kontaktschicht 1230 und eine zweite Elektrode 1250, die aufeinanderfolgend auf dem Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp 1220c angeordnet sind.
  • Die erste Elektrode 1240 und die ohmsche Kontaktschicht 1230 können aus einem Material wie zum Beispiel Silber (Ag), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Magnesium (Mg), Zink (Zn), Platin (Pt), Gold (Au) oder dergleichen ausgebildet sein und können eine Einzelschicht oder einen Mehrschichtaufbau aufweisen. Allerdings sind die erste Elektrode 1240 und die ohmsche Kontaktschicht 1230 nicht darauf beschränkt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann die erste Elektrode 1240 Cr/Au als eine Kontaktelektrodenschicht enthalten. Die erste Elektrode 1240 kann ferner eine Pad-Elektrodenschicht auf einer Kontaktelektrodenschicht enthalten. Die Pad-Elektrodenschicht kann eine Au-, Sn- oder Au/Sn-Schicht sein.
  • Die ohmsche Kontaktschicht 1230 kann gemäß einem Chip-Aufbau unterschiedlich implementiert sein. Beispielsweise kann, in dem Fall eines Wende-Aufbaus (Flipchip-Aufbaus), die ohmsche Kontaktschicht 1230 Ag enthalten. Im Falle eines umgekehrt angeordneten Aufbaus kann die ohmsche Kontaktschicht 1230 aus einer transparenten Elektrode ausgebildet sein. Die transparente Elektrode kann eine transparente leitfähige Oxidschicht oder eine Nitridschicht sein. Beispielsweise kann die transparente Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO), zinkdotiertem Indiumzinnoxid (ZITO), Zink-Indiumoxid (ZIO), Gallium-Indiumoxid (GIO), Zink-Zinnoxid (ZTO), fluordotiertem Zinnoxid (FTO), aluminiumdotiertem Zinkoxid (AZO), galliumdotiertem Zinkoxid (GZO), In4Sn3O12 sowie Zink-Magnesiumoxid wie Zn(1-x)MgxO, wobei 0≤x≤1, hergestellt sein. Außerdem kann die ohmsche Kontaktschicht 1230 Graphen enthalten. Die zweite Elektrode 1250 kann Au, Sn oder Au/Sn enthalten.
  • Bezugnehmend auf 11 können der erste Verbindungsanschluss 1500a und der zweite Verbindungsanschluss 1500b an beiden Enden der Leiterplatte 1100 angeordnet sein, um mit der ersten Elektrode 1240 und der zweiten Elektrode 1250 des LED-Chips 1200 verbunden zu sein. Außerdem kann eine thermische Paste zum Erhöhen der thermischen Leitfähigkeit aufgetragen werden oder eine Metallschicht kann auf einer Fläche, die mit der ersten Elektrode 1240 und der zweiten Elektrode 1250 verbunden ist, aufgetragen werden. Die thermische Paste kann einen Diamant mit guter thermische Leitfähigkeit enthalten und einen Füllstoff aus Ag, AlN, B, und ZnO. Die Metallschicht kann Au, Sn, Ag, Al, W, Ni, Cu, In oder Pb enthalten. Somit kann in dem ersten Verbindungsanschluss 1500a und in dem zweiten Verbindunganschluss 1500b von dem LED-Chip 1200 emittierte Wärme über die Leiterplatte 1100 schnell abgegeben werden.
  • Der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 kann derart ausgebildet sein, dass er die erste Fläche 1100a der Leiterplatte 1100 und die zweite Fläche 1100b der Leiterplatte 1100 bedeckt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 die Leiterplatte 1100 umgeben, während der LED-Chip 1200, der auf einer oberen Fläche (z.B. der ersten Fläche 1100a) der Leiterplatte 1100 lokalisiert ist, bedeckt ist. Somit kann alles Licht L, das in obere und untere Richtungen des LED-Moduls 1000 emittiert wird, von dem Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 in das gewünschte Licht umgewandelt werden. Der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 enthält gemäß einer LED-Gruppe, die in dem LED-Modul 1000 enthalten ist, Wellenlängenumwandlungsmaterialen mit verschiedenen Zusammensetzungen, und somit kann der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 Licht mit verschiedenen Farbtemperaturen gemäß der LED-Gruppe emittieren.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht des LED-Moduls von 11. Bezugnehmend auf 13 ist eine Befestigungsfläche P-P`, von welcher sich eine obere Fläche der Leiterplatte 1100 erstreckt, derart angeordnet, dass sie niedriger als eine Fläche CP-CP` ist, die durch das Zentrum C0 des Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 durchgeht. Deshalb kann ein Bereich einer Fläche des vorderen Abschnitts 1400A des Wellenlängenumwandlungsabschnitts 1400 breiter sein als ein Bereich einer Fläche eines hinteren Abschnitts 1400B des Wellenlängenumwandlungsabschnitts 1400. Durch das Verwenden der oben beschriebenen Anordnung kann eine Lichtmenge, die zu einer oberen Fläche und einer unteren Fläche emittiert wird, angepasst werden.
  • 14 und 15 illustrieren beispielshalber ein LED-Modul, das einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt mit einem Aufbau aufweist, der sich von der oben mit Bezug auf 11-13 beschriebenen beispielhaften Ausführungsform unterscheidet.
  • Bezugnehmend auf 14 kann ein LED-Modul 1000A gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzeptes einen LED-Chip 1200, eine Leiterplatte 1100`und einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400`, der den LED-Chip 1200 umgibt, enthalten. Der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400` kann ähnlich wie ein in 17 dargestellter Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 konfiguriert sein.
  • Im Vergleich zu der Ausführungsform von 13 ist der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400` in einem Abschnitt A1 einer Fläche der Leiterplatte 1100', auf welcher der LED-Chip 1200 angebracht ist, ausgebildet. Somit gibt es Unterschiede darin, dass beide Enden A2 der Leiterplatte 1100' freigelegt sind. Außerdem ist eine reflektierende Schicht 1600 auf der Leiterplatte 1100` angeordnet. Licht L, das von dem LED-Chip 1200 emittiert wird, wird von der reflektierenden Schicht 1600 reflektiert und wird dann von einer oberen Fläche davon emittiert. Somit kann der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400` nur in einer Fläche ausgebildet sein auf welcher der LED-Chip 1200 angebracht ist. Somit kann ein Abteil des verwendeten Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400` verkleinert werden. Außerdem kann ein Bereich, in welchem der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400` mit niedriger Wärmeeffizienz nicht angeordnet ist, erhöht werden. Somit kann die Wärmeeffizienz des LED-Moduls 1000A erhöht werden.
  • 15 ist eine Draufsicht auf ein LED-Modul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts und 16 ist eine seitliche Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV` von 15.
  • Bezugnehmend auf 15 kann ein LED-Modul 2000 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts eine Leiterplatte 2100, eine Mehrzahl von LED-Chips 1200, die auf einer Fläche der Leiterplatte 2100 angebracht sind, einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400, der die Mehrzahl von LED-Chips 1200 umgibt, enthalten, ebenso wie einen ersten Verbindungsanschluss 1500a und einen zweiten Verbindunganschluss 1500b, die mit den LED-Chips 1200 zum Anlegen von Leistungen verbunden sind.
  • Der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 kann ähnlich wie der in 11 dargestellte Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 konfiguriert sein.
  • Die Mehrzahl von LED-Chips 1200 kann mit einem Draht 1300 in Reihe, parallel oder sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet werden; allerdings ist das erfinderische Konzept nicht darauf beschränkt. Alternativ kann die Mehrzahl von LED-Chips in einer Chip-on-Board (COB) Form direkt auf der Leiterplatte 2100 angebracht werden, ohne dass eine separate Einheit verwendet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Fall gezeigt, in welchem die Mehrzahl von LED-Chips 1200 mittels des Drahts 1300 in Reihe geschaltet ist.
  • Die Leiterplatte 2100 kann, in einer ähnlichen Weise wie die in 11 dargestellte Leiterplatte 1100, als ein transparentes Substrat ausgebildet sein. Allerdings kann die Leiterplatte 2100, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzeptes, aus einem Metallsubstrat ausgebildet sein, das exzellente Wärmeeigenschaften aufweist. Bezugnehmend auf 16 können in der Leiterplatte 2100 außerdem Bereiche A4 zur Luft freigelegt sein, abgesehen von einem Bereich A3, in welchem der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 angeordnet ist. Somit kann Wärme, die von dem LED-Chip 1200 emittiert wird, schnell abgegeben werden. Bezugszeichen 2100a und 2100b entsprechen den Abschnitten der Leiterplatte 2100, wo der Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400 beispielsweise nicht in einer Breitenrichtung angeordnet ist.
  • 17 illustriert beispielsweise ein LED-Modul, das einen Aufbau aufweist, der sich von der Ausführungsform, die für 11 beschrieben wurde, unterscheidet.
  • Bezugnehmend auf 17 kann ein LED-Modul 3000 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts einen LED-Chip 3200, eine Leiterplatte 3100 mit einer Fläche 3100a auf welcher der LED-Chip 3200 angebracht ist und eine anderen Fläche 3100b, die der Fläche 3100a gegenüberliegt, enthalten. Außerdem kann das LED-Modul 3000 einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt 1400, der den LED-Chip 3200 umgibt, enthalten. Ein erstes Verbindungspad 3110a und ein zweites Verbindungspad 3100b, an welchen der LED-Chip 3200 durch Löten verbunden ist, können in der Fläche 3100a der Leiterplatte 3100 angeordnet sein.
  • Im Vergleich zu der vorherigen Ausführungsformen (siehe 11) gibt es einen Unterschied darin, dass eine Mehrzahl von LED-Chips durch einen einzelnen LED-Chip 3200, der eine Mehrfachübergangsstruktur aufweist, ersetzt ist. Der LED-Chip 3200 mit einer Mehrfachübergangsstruktur kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Zellen enthalten, die einen Halbleiter von einem ersten Leitfähigkeitstyp teilen, indem ein Abschnitt eines einzelnen Halbleiterstapels mesa-geätzt wird. Somit kann, wenn eine Mehrzahl von lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen durch den LED-Chip 3200 mit der Mehrfachübergangsstruktur ersetzt wird, eine Länge eines LED-Moduls kürzer sein als eine Länge eines LED-Moduls, das die gleiche Anzahl von lichtemittierenden Zellen aufweist. Deshalb können Herstellungskosten verringert werden. Im Vergleich zu der Ausführungsform von 11 ist eine Länge TL2 des LED-Moduls 3000 von 17 kürzer als eine Länge TL1 des LED-Moduls 1000 von 11. Deshalb können Herstellungskosten der Leiterplatte 3100 und des Wellenlängenumwandlungsabschnitts 1400 verringert werden.
  • Wie oben ausgeführt wurde, kann gemäß beispielhafter Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzeptes, eine LED-Modulanordnung und eine LED-Lampe, die die LED-Modulanordnung verwendet, geringere Herstellungskosten und eine exzellente Lichtverteilung aufweisen.
  • Während die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, so ist es für den Durchschnittfachmann ersichtlich, dass Abwandlungen und Variationen davon gemacht werden können, ohne vom Umfang des vorliegenden erfinderischen Konzepts, das durch die angehängten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims (16)

  1. Leuchtdioden-Modulanordnung (LED-Modulanordnung), die umfasst: eine Mehrzahl von LED-Gruppen (110, 120, 130; 110a, 120a, 130a, 140a; 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c), die miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei jede LED-Gruppe (110, 120, 130; 110a, 120a, 130a, 140a; 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c) ein einzelnes stabförmiges LED-Modul oder eine Mehrzahl von stabförmigen LED-Modulen (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000), die miteinander parallel geschaltet sind, enthält, wobei eine Anzahl von LED-Modulen (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000), die in einer ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) enthalten sind, verschieden ist von einer Anzahl von LED-Modulen, die in einer zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten sind, wobei die LED-Modulanordnung ferner umfasst: eine dritte LED-Gruppe (130; 140a; 130c), wobei die zweite LED-Gruppe (120; 130a; 120c) zwischen der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) und der dritten LED-Gruppe (130; 140a; 130c) angeordnet ist, wobei die Anzahl der LED-Module, die in der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten sind, niedriger ist als die Anzahl der LED-Module, die in jeder von der ersten und der dritten LED-Gruppe (110, 130; 110a, 140a; 110c, 130c) enthalten sind.
  2. LED-Modulanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste LED-Gruppe (110; 110a; 110c) und die dritte LED-Gruppe (130; 140a; 130c) an Enden der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) angeordnet sind.
  3. LED-Modulanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Anzahl von LED-Chips (1200; LED2-1 bis LED2-7), die in einem LED-Modul vorgesehen sind, welches in der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten ist, niedriger ist als eine Anzahl von LED-Chips (1200; LED1-1 bis LED1-18, LED3-1 bis LED3-18), die in einem LED-Modul vorgesehen sind, welches in jeder von der ersten und der dritten LED-Gruppe (110, 130; 110a, 140a; 110c, 130c) enthalten ist.
  4. LED-Modulanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Länge eines LED-Moduls, das in der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten ist, kürzer ist als eine Länge eines LED-Moduls, das in jeder von der ersten und der dritten LED-Gruppe (110, 130; 110a, 140a; 110c, 130c) enthalten ist.
  5. LED-Modulanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eines der LED-Module (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000) enthält: ein transparentes Substrat (1100; 2100), das eine erste Fläche (1100a) und eine zweite Fläche (1100b), die der ersten Fläche (1100a) gegenüberliegt, aufweist; eine Mehrzahl von LED-Chips (1200), die auf der ersten Fläche (1100a) des transparenten Substrats (1100; 2100) angebracht sind und miteinander elektrisch verbunden sind; einen ersten Verbindungsanschluss (1500a) und einen zweiten Verbindungsanschluss (1500b), die an Enden des transparenten Substrats (1100; 2100) angeordnet sind und mit der Mehrzahl von LED-Chips (1200) elektrisch verbunden sind; und einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt (1400), der die LED-Chips (1200) bedeckt.
  6. LED-Modulanordnung nach Anspruch 5, wobei eine Länge eines transparenten Substrats (1100; 2100) eines LED-Moduls, das in der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) enthalten ist, kürzer ist als eine Länge eines transparenten Substrats (1100; 2100) eines LED-Moduls, das in der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten ist.
  7. LED-Modulanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner umfasst, einen leitenden Rahmen (400; 400a), um die erste und die zweite LED-Gruppe (110, 120; 110a, 130a; 110c, 120c) miteinander zu verbinden.
  8. Leuchtdioden-Lampe (LED-Lampe), die umfasst; einen Kolben (200); einen Sockel (600), der an einem ersten Ende des Kolbens (200) angeordnet ist; und eine LED-Modulanordnung (100; 120a; 100c), die in einem inneren Bereich des Kolbens (200) angeordnet ist, wobei die LED-Modulanordnung (100; 100a; 100c) eine Mehrzahl von LED-Gruppen (110, 120, 130; 110a, 120a, 130a, 140a; 110c, 120c, 130c, 140c, 150c, 160c) enthält, die miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei jede LED-Gruppe ein einzelnes stabförmiges LED-Modul oder eine Mehrzahl von stabförmigen LED-Modulen (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000), die miteinander parallel geschaltet sind, enthält, und eine Anzahl von LED-Modulen, die in einer ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) enthalten sind, ist verschieden von einer Anzahl von LED-Modulen, die in einer zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten sind, wobei die LED-Modulanordnung ferner umfasst: eine dritte LED-Gruppe (130; 140a; 130c), wobei die zweite LED-Gruppe (120; 130a; 120c) zwischen der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) und der dritten LED-Gruppe (130; 140a; 130c) angeordnet ist, wobei die Anzahl der LED-Module, die in der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) enthalten sind, niedriger ist als die Anzahl der LED-Module, die in jeder von der ersten und der dritten LED-Gruppe (110, 130; 110a, 140a; 110c, 130c) enthalten sind.
  9. LED-Lampe nach Anspruch 8, wobei die zweite LED-Gruppe (120) auf einer Mittelachse (C1) angeordnet ist, die sich von dem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende des Kolbens (200) erstreckt.
  10. LED-Lampe nach Anspruch 9, wobei die Module der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c) mit ihrer Längsrichtung in einem ersten Winkel (θ1) bezogen auf die Mittelachse angeordnet sind und die Module der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) mit ihrer Längsrichtung in einem zweiten Winkel (θ2) bezogen auf die Mittelachse (C1; C2) angeordnet sind.
  11. LED-Lampe nach Anspruch 10, wobei eine Länge eines LED-Moduls der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) größer ist als eine Länge eines LED-Moduls der zweiten LED-Gruppe (120; 130a; 120c).
  12. LED-Lampe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Längenrichtung von jedem der LED-Module der ersten LED-Gruppe (110; 110a; 110c) denselben Winkel bezogen auf die Mittelachse (C1; C2) aufweist.
  13. LED-Lampe nach Anspruch 12, wobei die LED-Module der zweiten LED-Gruppe (120) senkrecht zu der Mittelachse (C1) parallel angeordnet sind.
  14. LED-Lampe nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei mindestens eines der LED-Module (LM1-LM11; LM1a-LM14a; LM1b-LM10b; 1000; 1000A; 2000; 3000) enthält: ein transparentes Substrat (1100; 2100), das eine erste Fläche (1100a) und eine zweite Fläche (1100 B), die der ersten Fläche gegenüberliegt (1100a), aufweist; eine Mehrzahl von LED-Chips (1200), die auf der ersten Fläche (1100a) des transparenten Substrats (1100; 2100) angebracht sind und miteinander elektrisch verbunden sind; einen ersten Verbindungsanschluss (1500a) und einen zweiten Verbindungsanschluss (1500b), die an Enden des transparenten Substrats (1100; 2100) angeordnet sind und mit der Mehrzahl von LED-Chips (1200) elektrisch verbunden sind; und einen Wellenlängenumwandlungsabschnitt (1400), der den LED-Chip (1200) bedeckt.
  15. LED-Lampe nach Anspruch 14, wobei die LED-Modulanordnung eine erste LED-Modulanordnung und eine zweite LED-Modulanordnung enthält, und ein Wellenlängenumwandlungsabschnitt, der in jeder von der ersten LED-Modulanordnung und der zweiten LED-Modulanordnung enthalten ist, eine unterschiedliche Art von Wellenlängenumwandlungsmaterial aufweist.
  16. LED-Lampe nach Anspruch 15, ferner umfassend: eine Leistungsversorgungseinheit (700) zum Versorgen der ersten LED-Modulanordnung und der zweiten LED-Modulanordnung mit Leistung, wobei die Leistungsversorgungseinheit (700) wahlweise die erste LED-Modulanordnung und die zweite LED-Modulanordnung antreibt.
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