DE112011103147T5 - Multi-Chip-LED-Vorrichtungen - Google Patents

Multi-Chip-LED-Vorrichtungen Download PDF

Info

Publication number
DE112011103147T5
DE112011103147T5 DE112011103147T DE112011103147T DE112011103147T5 DE 112011103147 T5 DE112011103147 T5 DE 112011103147T5 DE 112011103147 T DE112011103147 T DE 112011103147T DE 112011103147 T DE112011103147 T DE 112011103147T DE 112011103147 T5 DE112011103147 T5 DE 112011103147T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
led
led chips
chips
led device
substructure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112011103147T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112011103147B4 (de
Inventor
Peter S. Andrews
David T. Emerson
Michael P. Laughner
Jeffrey C. Britt
Raymond Rosado
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CreeLED Inc
Original Assignee
Cree Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cree Inc filed Critical Cree Inc
Publication of DE112011103147T5 publication Critical patent/DE112011103147T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112011103147B4 publication Critical patent/DE112011103147B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Multi-Chip-LED-Vorrichtung (200, 300) werden beschrieben. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten Multi-Chip-LED-Vorrichtungen (200, 300) mit relativ hoher Effizienz und guter Farbwiedergabe. Die LED-Vorrichtung (200, 300) enthält eine Mehrzahl von verbundenen LED-Chips (202, 302) und ein optisches Element, wie z. B. eine Linse. Das optische Element kann aus Silicon geformt sein. Die LED-Chips (202, 302) können parallel verbunden sein. Bei manchen Ausführungsformen beinhaltet die LED-Vorrichtung (200, 300) einen Unterbau (100), welcher aus einem keramischen Material, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, hergestellt sein kann. Bonddrähte (204, 304, 305) können mit den LED-Chips (202, 302) derart verbunden sein, dass sich alle Bonddrähte zu der Außenseite einer Gruppe von LED-Chips erstrecken. Verschiedene Größen und Typen von LED-Chips können verwendet werden, einschließlich vertikaler LED-Chips und Seitenansicht-LED-Chips.

Description

  • Stand der Technik
  • Beleuchtungssysteme mit lichtemittierenden Dioden (LED) werden immer vorherrschender als Ersatz für existierende Beleuchtungssysteme. LEDs sind ein Beispiel von Festkörperbeleuchtung (SSL) und haben Vorteile gegenüber traditionellen Beleuchtungslösungen, wie z. B. Glühbeleuchtung und Fluoreszenzbeleuchtung, weil sie weniger Energie verbrauchen, beständiger sind, länger arbeiten, in Mehrfarbanordnungen kombiniert werden können, welche derart gesteuert werden können, dass sie virtuell jegliches Farblicht liefern, und kein Blei oder Quecksilber enthalten. In vielen Anwendungen werden ein oder mehrere LED-Chips (oder Substrate) innerhalb einer LED-Verpackung oder auf einem LED-Modul angebracht, und solch eine Vorrichtung kann einen Teil einer Beleuchtungseinheit, Lampe, ”Lichtbirne” oder einfacher einer ”Birne” bilden, welche ein oder mehrere Spannungsversorgungen zur Stromversorgung der LEDs aufweist. Eine LED-Birne kann mit einem Formfaktor hergestellt werden, welcher ermöglicht, dass sie eine standardmäßige, mit einem Gewinde versehene Glühbirne oder jegliche von verschiedenen Typen fluoreszierende Leuchten ersetzt.
  • Farbreproduktion kann eine wichtige Charakteristik von jeglichem Typ künstlicher Beleuchtung, einschließlich LED-Beleuchtung, sein. Farbreproduktion wird typischerweise gemessen unter Verwendung des Farbwiedergabeindex (CRI). Der CRI ist eine relative Größe, wie sich die Farbwiedergabe eines Beleuchtungssystems mit der eines theoretischen Schwarzkörperstrahlers vergleicht. Parktisch ausgedrückt, ist der CRI eine relative Größe der Verschiebung in der Oberflächenfarbe eines Objekts, wenn es von einer bestimmten Lampe beleuchtet wird. Der CRI gleicht 100, falls die Farbkoordinaten eines Satzes von Testoberflächen, welche von der Lampe beleuchtet werden, dieselben sind wie die Koordinaten derselben Testoberflächen, welche von dem theoretischen Schwarzkörperstrahler beleuchtet werden. Tageslicht hat den höchsten CRI (100), wobei Glühbirnen relativ nahe beieinanderliegen (etwa 95) und Fluoreszenz-Beleuchtung weniger genau ist (70–85). Bei Multi-Chip-LED-Vorrichtungen wird die Farbe des Lichtes von der Vorrichtung durch die Farbe des von jedem Chip in der Vorrichtung emittierten Lichts beeinflusst. Chips müssen geeignet gemischt werden, um die erwünschten Farbparameter für eine Vorrichtung, einschließlich des CRI, aufrechtzuerhalten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen Multi-Chip-LED-Vorrichtungen mit relativ hoher Effizienz und guter Farbwiedergabe zur Benutzung in Beleuchtungssystemen. Bei manchen Ausführungsformen umfasst eine LED-Vorrichtung eine Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und ein optisches Element, welches derart angeordnet ist, dass es Licht von den LED-Chips beeinflusst. Bei manchen Ausführungsformen ist das optische Element weniger als 5 mm im Durchmesser, während ein Abstand zwischen einem beliebigen der LED-Chips und einem Rand des optischen Elements derart aufrechterhalten wird, dass der Abstand etwa 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite der Mehrzahl der LED-Chips beträgt. Bei manchen Ausführungsformen ist die Linse weniger als 4 mm im Durchmesser. Bei manchen Ausführungsformen ist der Abstand etwa 0,3 bis 0,65 mal der Maximalbreite der Mehrzahl von LED-Chips. Bei manchen Ausführungsformen sind zumindest einige der LED-Chips parallel verbunden.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist das optische Element, welches eine Linse sein kann, etwa 3,1 mm im Durchmesser. Bei manchen Ausführungsformen ist das optische Element eine geformte Siliconlinse, und ein Unterbau für die Vorrichtung ist ein keramisches Material, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid. Bei manchen Ausführungsformen ist die Mehrzahl von LED-Chips derart ausgewählt, dass sie den CRI der LED-Vorrichtung maximieren. Bei manchen Ausführungsformen emittiert die LED-Vorrichtung, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt werden, Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W, und der CRI beträgt zumindest 80. Bei manchen Ausführungsformen emittiert die LED-Vorrichtung Licht mit einer Effizienz von zumindest etwa 89 lm/W, und der CRI ist zumindest 82.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist eine Mehrzahl von Bonddrähten mit den LED-Chips verbunden, wobei jeder Bonddraht zwischen einem LED-Chip und dem Unterbau angeschlossen ist und die Mehrzahl von Bonddrähten derart angeordnet ist, dass alle Bonddrähte sich zur Außenseite der Mehrzahl von LED-Chips erstrecken. Bei manchen Ausführungsformen sind zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips vertikale LED-Chips. Bei manchen Ausführungsformen sind zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips Seitenansicht-LED-Chips (Sideview Chip).
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine obere Draufsicht eines LED-Unterbaus gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine obere Draufsicht einer Multi-Chip-LED-Vorrichtung gemäße einer Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall ist jede LED über die untere Montageoberfläche des Chips und einem Bonddraht auf der Oberseite des Chips angeschlossen. Die Vorrichtung von 2 verwendet den Unterbau von 1, und die Linse und ihre Verzerrung sind aus Klarheitsgründen weggelassen.
  • 3 ist eine obere Draufsicht einer Multi-Chip-LED-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall sind zwei Bonddrähte an der Oberseite jedes LED-Chips verwendet, um den Chip anzuschließen. Die Vorrichtung von 3 verwendet wiederum den Unterbau von 1, und die Linse und ihre Verzerrung sind aus Klarheitsgründen weggelassen.
  • 4 ist ein elektrisches Schemadiagramm der LED-Vorrichtung von 2 und 3.
  • 5 ist eine obere Draufsicht eines LED-Unterbaus gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 6–9 sind obere Draufsichten verschiedener Multi-Chip-LED-Vorrichtungen mit hoher Dichte gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die in 6–9 gezeigten Ausführungsformen verwenden alle den Unterbau von 5, und die Linse und ihre Verzerrung sind aus Klarheitsgründen weggelassen.
  • 10 ist eine obere Draufsicht eines LED-Unterbaus gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • 11 und 12 sind obere Draufsichten von verschiedenen Multi-Chip-LED-Vorrichtungen mit hoher Dichte gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die in 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen verwenden den Unterbau von 10, und die Linse und ihre Verzerrung sind aus Klarheitsgründen weggelassen.
  • 13 ist ein generalisiertes elektrisches Schemadiagramm von LED-Vorrichtungen nach 5–8.
  • 14 ist eine perspektivische Ansicht einer vollständigen Multi-Chip-LED-Vorrichtung mit hoher Dichte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 15 ist eine obere schematische Illustration einer Ausführungsform der Erfindung zum Angeben, wie die geeignete Linsengröße bestimmt wird.
  • Beste Art(en) zur Ausführung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt im Folgenden vollständiger mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden, und sie sollte nicht als auf die hier angeführten Ausführungsformen begrenzt angesehen werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen angeführt, so dass diese Offenbarung durchgängig und vollständig ist und den Schutzumfang der Erfindung für Fachleute vollständig übermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgängig auf gleiche Elemente.
  • Man wird verstehen, dass diese Elemente, obwohl die Ausdrücke erster, zweiter usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, durch diese Ausdrücke nicht begrenzt sein sollen. Diese Ausdrücke werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise könnte ein erstes Element ein zweites Element genannt werden, und in ähnlicher Weise könnte ein zweites Element ein erstes Element genannt werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Wie hier verwendet, beinhaltet der Ausdruck ”und/oder” jegliche und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen angeführten Gegenstände.
  • Man wird verstehen, dass ein Element, wie z. B. eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat, wenn es als ”auf” oder erstreckend ”auf” ein weiteres Element bezeichnet wird, direkt auf dem anderen Element sein kann bzw. sich darauf erstrecken kann, oder zwischenliegende Elemente ebenfalls vorliegen können. Im Gegensatz dazu gibt es, wenn ein Element als ”direkt auf” oder sich erstreckend ”direkt auf” ein weiteres Element bezeichnet wird, keine dazwischen liegenden Elemente. Man wird auch verstehen, dass ein Element, wenn es als ”angeschlossen” oder ”verbunden” an bzw. mit einem anderen Elemente bezeichnet wird, direkt an das andere Element angeschlossen bzw. damit verbunden sein kann oder dazwischen liegende Elemente vorliegen können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als ”direkt angeschlossen” oder ”direkt verbunden” an bzw. mit einem anderen Element bezeichnet wird, so gibt es keine dazwischen liegenden Elemente.
  • Relative Ausdrücke, wie z. B. ”unter” oder ”über” oder ”oberer” oder ”unterer” oder ”horizontal” oder ”vertikal” können hier verwendet werden, um eine Beziehung von einem Element, einer Schicht oder einem Bereich zu einem anderen Element, einer anderen Schicht oder einem anderen Bereich, wie in den Figuren illustriert, zu beschreiben. Man wird verstehen, dass diese Ausdrücke verschiedene Orientierungen der Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung umfassen sollen.
  • Die hier verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der/die/das” die Pluralformen genauso umfassen, falls es der Kontext nicht deutlich anders anzeigt. Man wird weiter verstehen, dass die Ausdrücke ”umfasst”, ”umfassend”, ”beinhaltet” und/oder ”beinhaltend”, wie hier verwendet, die Gegenwart von den bezeichneten Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht die Gegenwart oder Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
  • Falls nicht anders definiert, haben alle Ausdrücke (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke), die hier verwendet werden, dieselbe Bedeutung, wie gemeinhin verstanden von Fachleuten, an die sich die Erfindung richtet, verstanden wird. Man wird weiter verstehen, dass die hier verwendeten Ausdrücke interpretiert werden sollen als eine Bedeutung habend, welche konsistent mit ihrer Bedeutung in dem Kontext dieser Spezifikation und dem relevanten Stand der Technik ist, und sollten nicht in einer idealisierten oder in einem übertrieben formalen Sinn interpretiert werden, falls nicht ausdrücklich hier so definiert.
  • Falls nicht anderweitig ausdrücklich festgestellt, sollen vergleichende, quantitative Terme, wie z. B. ”weniger” und ”größer”, das Konzept der Gleichheit umfassen. Beispielsweise kann ”weniger” nicht nur ”weniger” im strengsten mathematischen Sinn bedeuten, sondern auch ”weniger als oder gleich”.
  • 1 ist eine obere Draufsicht eines Unterbaus 100 für eine LED-Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Der Unterbau 100 von 1 umfasst eine starre Basis 102, welche beispielsweise aus einem keramischen Material, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, hergestellt sein kann. Der Unterbau 100 umfasst ebenfalls eine strukturierte Metallschicht, die derart gestaltet ist, dass sie Anschlussmöglichkeiten für die an dem Unterbau befestigten LED-Chips bietet. Der Metallschichtbereich 104 dient zur Verbindung mit den Anoden der an dem Unterbau befestigten LED-Chips, und ein Metallschichtbereich 106 dient zur Verbindung mit den Kathoden der LED-Chips. Die Metallschicht kann anfänglich auf der keramischen Basis abgeschieden und dann zur Ausbildung des erwünschten Musters geätzt werden, kann gebildet werden und mit Klebstoff an der Basis befestigt werden oder kann in irgendeiner anderen geeigneten Art und Weise produziert werden. Die Metallschicht kann verschiedene Löcher und Kerben zur Ausrichtung während der Herstellung, sichtbare Identifikationen usw., wie z. B. Verbindungspunkte 108 zum Verbinden von Drähten von der positiven Seite der Spannungsquelle der LED-Vorrichtung und Verbindungspunkte 109 zum Verbinden von Drähten von der negativen Seite der Spannungsquelle mit der LED-Vorrichtung enthalten. Verbindungspunkte können aus zusätzlichem Metall oder aus auf der Metallschicht abgeschiedenem Lot gebildet werden.
  • 2 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 200 gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 200 verwendet den Unterbau 100, wie in 1 beschrieben. Die LED-Vorrichtung 200 umfasst eine Mehrzahl von verbundenen LED-Chips 202, welche an dem Metallschichtbereich 104 des Unterbaus befestigt sind. Bei diesem speziellen Beispiel werden vier LED-Chips verwendet. Die Anoden der LED-Chips sind auf der Unterseite der Chips in dieser Ansicht und sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 104, welcher wiederum mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Chips verbunden ist. Die Kathoden der LED-Chips sind durch Bonddrähte 204 mit dem Metallschichtbereich 106 verbunden, welcher wiederum mit dem negativen Anschluss der Spannungsquelle verbunden ist. Somit sind bei diesem Beispiel die vier LED-Chips parallel verbunden.
  • Weiter mit Bezug auf 2 umfasst die LED-Vorrichtung 200 einen Schutzchip 206 gegen elektrostatische Entladung (ESD) 206, welcher ebenfalls an dem Metallschichtbereich 104 befestigt ist. Der ESD-Chip 206 ist mittels eines Banddrahtes mit dem Metallschichtbereich 106 verbunden. Es sollte ebenfalls bemerkt werden, dass die Bonddrähte 204, welche zwischen den LED-Chips und dem Unterbau angeschlossen sind, derart angeordnet sind, dass alle Bonddrähte auf der Außenseite der Gruppe der vier LED-Chips, welche in der LED-Vorrichtung 200 verwendet werden, angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Mehrzahl der LED-Chips nahe beieinander platziert und relativ klein ist, aber dennoch eine relativ hohe Effizienz und Ausgabe hat. Zusätzlich können vier Chips in verschiedenen Farbkombinationen kombiniert werden, um einen erwünschten CRI, eine erwünschte Farbtemperatur oder andere farbbezogene Charakteristika zu erzielen.
  • Die LED-Chips 202 und der ESD-Chip 206 von 2 können mit Leitkleber, Lot, einem Schweißprozess oder auf irgendeine von verschiedenen anderen Arten am Unterbau befestigt werden. Die Vorrichtung wird mit einem optischen Element vervollständigt, beispielsweise einer Linse, welche auf die Oberseite der Vorrichtung gesetzt und an Ort und Stelle befestigt wird, um das Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl die Linse als auch die Verzerrung, welche sie einführen würde, wenn die Vorrichtung betrachtet wird, sind in 2 aus Klarheitsgründen weggelassen, aber eine beispielhafte Linse wird später in Verbindung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Sowohl der Ausdruck ”optisches Element” als auch der Ausdruck ”Linse”, wie in dieser Offenbarung verwendet, sollen in ihrem breitesten Sinn verstanden werden. Solch ein Element kann Licht durch Beugen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen, durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung zu liefern. Eine Linse zur Verwendung mit einer LED-Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung kann aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, kann an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden oder anderweitig gebildet oder an die Vorrichtung angebracht werden, wie erwünscht. Beispielsweise kann die Linse an Ort und Stelle aus Silicon geformt werden. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird ein Abstand zwischen dem Rand von jeglichen der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse aufrechterhalten. Bei manchen Ausführungsformen beträgt der Abstand näherungsweise 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite über die LED-Chips. Der Abstand kann ebenfalls von 03, bis 0,65 mal der Breite der LED-Chips reichen. Bei einem spezielleren Beispiel mit vier LED-Chips beträgt der Abstand etwa 0,9 mm, falls die Maximalbreite der LED-Chips 1,4 mm ist, oder etwa 0,643 bei der Maximalbreite der LED-Chips.
  • Die LED-Chips 202 von 2 können aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit einem hohen Farbwiedergabeindex (CRI) zu liefern. Die erwünschte Farbmischung kann beispielsweise unter Verwendung von blauen, grünen, gelben, roten und/oder rotorangen LED-Chips erreicht werden. Ein oder mehrere der Chips können in einer Verpackung mit einem Phosphor sein oder können andererseits lokal aufgebrachten Phosphor haben. Ein Beispiel des Auswählens von Chips aus verschiedenen Farbbins zum Erzeugen erwünschter Farbcharakteristika ist beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 2010/0140633, veröffentlicht am 10. Januar 2010, welche hierin durch Bezugnahme eingegliedert wird. Ein detailliertes Beispiel der Verwendung von Gruppen von LEDs, welche Licht verschiedener Wellenlägen emittieren, zum Erzeugen von im Wesentlichen weißem Licht lässt sich im erteilten US-Patent 7,213,940 finden, welches hierin durch Bezugnahme eingegliedert wird.
  • Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 200 von 2, geringer als 5 mm im Durchmesser oder geringer als 4 mm im Durchmesser sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse etwa 3,1 mm im Durchmesser sein und kann LED-Chips von etwa 700 μm in der Größe aufweisen, was bedeutet, dass die Chips etwa 700 μm auf einer Seite breit sind. Die Chips können etwa oder weniger als 1000 μm in der Größe, etwa oder weniger als 700 μm in der Größe, etwa oder weniger als 500 μm in der Größe oder etwa oder weniger als 300 μm in der Größe sein. Eine LED-Vorrichtung, wie die in 2 gezeigte, kann eine Effizienz von zumindest 80 Lumen/Watt (lm/W) und einen CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von zumindest 89 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Das Design der LED-Vorrichtung kann derart angepasst werden, dass verschiedene Typen von LED-Chips verwendet werden können, wie z. B. Direct-Bond-Chips, Flip-Chips und Chips mit Substraten aus Saphir, Siliciumcarbid, Silicium oder anderen Materialien.
  • 3 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 300 gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 300 verwendet wiederum den Unterbau 100, wie in 1 beschrieben. Die LED-Vorrichtung 300 enthält eine Mehrzahl verbundener LED-Chips 302, welche an dem Metallschichtbereich 104 des Unterbaus befestigt sind. In diesem Beispiel sind die LED-Chips so genannte ”Seitenansicht”-LEDs, wobei für jeden die Verbindungspunkte für sowohl die Anode als auch die Kathode auf der Oberseite liegen. Die Anoden der LED-Chips sind mit dem Metallschichtbereich 104 mittels Bonddrähten 304 verbunden, und die Kathoden der LED-Chips sind mittels Bonddrähten 305 mit dem Metallschichtbereich 106 verbunden. Bei diesem Beispiel sind die vier LED-Chips wiederum parallel geschaltet.
  • Weiter mit Bezug auf 3 umfasst die LED-Vorrichtung 300 einen Schutzchip 306 gegen elektrostatische Entladung (ESD), der am Metallschichtbereich 104 befestigt ist. Der ESD-Chip 306 ist ebenfalls mittels eines Bonddrahtes mit dem Metallschichtbereich 106 verbunden. Es sollte ebenfalls bemerkt werden, dass die Bonddrähte, welche zwischen der Mehrzahl von LED-Chips und dem Unterbau angeschlossen sind, derart angeordnet sind, dass sich alle Bonddrähte so weit wie möglich zur Außenseite der Gruppe der vier LED-Chips, welche in der LED-Vorrichtung 300 verwendet werden, erstrecken. Diese Anordnung wiederum ermöglicht, dass die LED-Chips nahe zusammen platziert werden. Wie zuvor, können die LED-Chips in verschiedenen Farbkombinationen kombiniert werden, um einen erwünschten CRI, eine erwünschte Farbtemperatur oder andere farbbezogene Charakteristik zu erzielen.
  • Die LED-Chips 302 von 3 können an den Unterbau mit Klebstoff oder in einer beliebigen von verschiedenen anderen Arten befestigt werden. Da diese Seitenansicht-Chips beide Verbindungen an der Oberseite haben, muss der Klebstoff nicht leitfähig sein. Wie zuvor wird die Vorrichtung mit einem optischen Element vervollständigt, beispielsweise einer Linse, welche auf die Oberseite der Vorrichtung platziert und an Ort und Stelle befestigt wird, um Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl die Linse als auch die Verzerrung, welche die Vorrichtung einführen würde, wenn sie betrachtet wird, sind aus Klarheitsgründen aus 3 weggelassen, eine Beispiellinse wird aber später in Verbindung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung illustriert. Sowohl der Ausdruck ”optisches Element” als auch der Ausdruck ”Linse”, wie in dieser Offenbarung verwendet, sind in ihrem breitesten Sinn gemeint. Solch ein Element kann Licht durch Beugen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen, durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung vorzusehen. Eine Linse zur Verwendung mit einer LED-Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung kann aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, kann an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden oder anderweitig geformt oder an die Vorrichtung angebracht werden, wie erwünscht. Beispielshalber kann die Linse an Ort und Stelle aus Silicon geformt werden. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird ein Abstand wiederum zwischen dem Rand von jeglichem der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse aufrechterhalten. Bei manchen Ausführungsformen beträgt der Rand näherungsweise 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite über die LED-Chips. Der Abstand kann ebenfalls zwischen 0,3 und 0,65 mal der Breite der LED-Chips betragen. Die LED-Chips 302 von 3 können wiederum aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtaugsbeute mit hohem Farbwiedergabeindex (CRI) zu liefern. Die erwünschte Farbmischung kann beispielsweise durch Verwendung blauer, grüner, gelber, roter und/oder rot-oranger LED-Chips erzielt werden. Einer oder mehrere der Chips können in einer Packung mit einem Phosphor sein oder können andererseits lokal aufgebrachten Phosphor aufweisen.
  • Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 300 von 3, kleiner als 5 mm im Durchmesser oder kleiner als 4 mm im Durchmesser sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse etwa 3,1 mm im Durchmesser sein. LED-Chips verschiedener Größen und Gestalten können verwendet werden. Ein typischer Seitenansicht-Chip hat eine rechteckige Oberseite, gewinkelte Seiten und eine kleinere rechteckige Unterseite. Die Seiten des Rechtecks können zwischen 100 und 500 μm variieren, und der Chip kann eine Dicke von 100 bis 150 μm aufweisen.
  • 4 ist ein elektronisches Schemadiagramm der Schaltung der LED-Vorrichtungen von 2 und 3. Die Schaltung 400 umfasst vier LEDs 402, welche parallel geschaltet sind, um eine einzelne Gruppe von LEDs zu bilden. Strom zum Beleuchten der LEDs wird von der Spannungsquelle 405 zugeführt. Die ESD-Schutzvorrichtung 406 ist parallel zu den LEDs geschaltet.
  • 5 ist eine obere Draufsicht eines Unterbaus 500, welche für verschiedene LED-Vorrichtungen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung benutzt werden kann. Der Unterbau 500 von 5 enthält eine starre Basis 502, welche beispielshalber aus Kunststoff sein kann oder als weiteres Beispiel aus einem keramischen Material, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, hergestellt sein kann. der Unterbau 500 enthält eine strukturierte Metallschicht, die derart gestaltet ist, dass sie Anschlussmöglichkeiten für die am Unterbau befestigten LED-Chips bietet. Diese strukturierte Metallschicht umfasst halbkreisförmige Bereiche aus Metall, auf die die LED-Chips gebondet werden können. Der Metallschichtbereich 504 ist zur Verbindung mit den Anoden einer Gruppe von LED-Chips, welcher an dem Unterbau befestigt werden, und der Metallschichtbereich 506 ist zur Verbindung mit den Anoden einer weiteren Gruppe von LED-Chips. Der Metallschichtbereich 508 ist zur Verbindung mit einigen der Kathoden der LED-Chips in der ersten Gruppe der LED-Chips, und der Metallschichtbereich 510 ist zur Verbindung mit einigen der Kathoden in der anderen Gruppe der LED-Chips. Der Metallschichtbereich 510 ist mit der hervorstehenden Schiene 512 verbunden, und die Metallschichtbereiche 506 und 508 sind durch die Verbindungsschiene 514 verbunden. Die Schienen 512 und 514 verlaufen nahe zueinander und formen einen zentral gelegenen Verbindungsbus oder einfacher ausgedrückt einen zentralen Bus, mit dem Bonddrähte von einigen Kathoden der LED-Chips verbunden sind. Ein zentraler Bus oder ein zentraler Verbindungsbus innerhalb der Bedeutung dieser Offenbarung ist ein Teil der Metallschicht eines Unterbaus, wo mit verschiedenen LEDs oder verschiedenen Anschlüssen von LEDs zu verbindende Bereich einander nahe kommen, um Verbindungen zu ermöglichen, welche eine relativ hohe Chipdichte ermöglichen. Solch ein zentraler Bus hat typischerweise ein oder mehrere Verbindungsschienen zum Bereitstellen von zumindest einigen der Verbindungsbereiche. In diesem Beispiel sind Bonddrähte von einigen der Kathoden der LED-Chips aus der ersten Gruppe von LED-Chips mit der Schiene 514 verbunden, und Bonddrähte von einigen der Kathoden der LED-Chips in der zusätzlichen Gruppe von LED-Chips sind mit der Schiene 512 verbunden.
  • Die Metallschicht kann anfänglich auf die Basis abgeschieden und dann geätzt werden, um das erwünschte Muster zu bilden, kann gebildet und mit Klebstoff auf der Basis fixiert werden, kann in eine Basis geformt werden oder auf eine andere geeignete Art und Weise erzeugt werden. Die Metallschicht kann verschiedene Löcher und Kerben zur Ausrichtung während der Herstellung, sichtbare Identifikationen und dergleichen sowie Verbindungspunkte, wie z. B. Verbindungspunkte 520 zum Verbinden von Drähten von der positiven Seite der Spannungsquelle für die LED-Vorrichtung und Verbindungspunkte 522 zum Verbinden von Drähten von der negativen Seite der Spannungsquelle für die LED-Vorrichtung enthalten. Die Verbindungspunkte können aus zusätzlichem Metall oder auf der Metallschicht abgeschiedenem Lot gebildet werden.
  • 6 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 600 gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 600 verwendet den Unterbau 500, wie in 5 beschrieben. Die LED-Vorrichtung 600 enthält zwölf LED-Chips, welche in zwei Gruppen angeordnet sind. Sechs LED-Chips 610 sind am Metallschichtbereich 504 des Unterbaus befestigt und parallel geschaltet. Die Anoden sind auf der Unterseite der LED-Chips 610 und sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 504, welcher wiederum mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die Vorrichtung über Verbindungspunkte 520 verbunden ist. Sechs LED-Chips 612 sind am Metallschichtbereich 506 des Unterbaus befestigt und sind ebenfalls parallel geschaltet. Die Anoden der LED-Chips 612 sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 506.
  • Weiter mit Bezug auf 6 sind die Kathoden von allen LED-Chips durch Bonddrähte mit Metallschichtbereichen des Unterbaus 500 folgendermaßen verbunden. Bonddrähte von den Kathoden der LED-Chips 610 sind mit Metallschichtbereichen des Unterbaus verbunden. Insbesondere sind die Bonddrähte 614 mit der Verbindungsschiene 514 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und die Bonddrähte 616 sind mit dem Metallschichtbereich 508 des Unterbaus verbunden. Bonddrähte von den Kathoden der LED-Chips 612 sind ebenfalls mit Metallschichtbereichen des Unterbaus verbunden. Insbesondere sind die Bonddrähte 618 mit der Verlängerungsschiene 512 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und die Bonddrähte 620 sind mit dem Metallschichtbereich 510 des Unterbaus 500 verbunden.
  • Weiterhin mit Bezug auf 6 umfasst die LED-Vorrichtung 600 einen Schutzchip 630 gegen elektrostatische Entladung (ESD), welcher an dem Metallschichtbereich 510 befestigt ist und mittels eines Bonddrahtes am Metallschichtbereich 504 angeschlossen ist. Der Metallschichtbereich 504 ist mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung verbunden. Der Metallschichtbereich 510 ist mit dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung verbunden. Die zwischen den LED-Chips innerhalb jeder Gruppe von sechs LED-Chips in der LED-Vorrichtung 600 und dem Unterbau angeschlossenen Bonddrähte sind derart angeordnet, dass alle Bonddrähte in einer Gruppe auf der Außenseite der Gruppe von sechs LED-Chips angeordnet sind, was ermöglicht, dass die LED-Chips in einer Gruppe nahe zusammen platziert werden und diese Dichte von LED-Chips in einer Gruppe erlaubt, dass die LED-Vorrichtung 600 relativ klein ist, aber noch eine relativ hohe Effizienz und Ausgabe aufweist. Ebenfalls verbindet das Strukturieren der Metallschichtbereiche des Unterbaus zusammen mit der Anordnung der Bonddrähte die LED-Chips innerhalb einer Gruppe parallel, während die Gruppen selbst in Serie geschaltet sind.
  • Die LED-Chips und der ESD-Chip der LED-Vorrichtung 600 von 6 kann an den Unterbau mit Leitkleber, Lot, einem Schweißprozess oder in einer beliebigen von verschiedenen anderen Arten befestigt werden. Wie zuvor, wird die Vorrichtung vervollständigt mit einem optischen Element, welches auf die Oberseite der Vorrichtung gesetzt wird, um Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl das optische Element als auch die Verzerrung, welche die Vorrichtung einführen würde, wenn sie betrachtet wird, sind in 6 aus Klarheitsgründen weggelassen, aber eine beispielhafte Linse wird später mit Bezug auf 14 diskutiert. Wiederum kann ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, Licht durch Beugen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung zu liefern. Eine Linse oder ein anderes optisches Element zur Verwendung bei einer LED-Vorrichtung nach Ausführungsformen der Erfindung kann aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, kann an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden oder kann anderweitig geformt oder an die Vorrichtung angebracht werden, wie erwünscht. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird wiederum ein Abstand zwischen dem Rand von jeglichem der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse aufrechterhalten. Bei manchen Ausführungsformen beträgt der Abstand etwa 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite der LED-Chips. Der Abstand kann ebenfalls zwischen 0,3 und 0,65 der Breite der LED-Chips liegen. Bei einem spezielleren Beispiel beträgt der Linsenabstand etwa 1,7 mm, falls die maximale Breite der LED-Chips 5,6 mm beträgt, oder etwa 0,303 mal der Maximalbreite der LED-Chips.
  • Wie zuvor können die LED-Chips in der Vorrichtung nach 6 aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit einem hohen CRI zu schaffen. Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 600 von 6, geringer als 12 mm im Durchmesser sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse kleiner als 10 mm im Durchmesser, kleiner als 9 mm im Durchmesser oder kleiner als 8 mm im Durchmesser sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse ungefähr 9,1 mm im Durchmesser sein und kann identische LED-Chips von etwa 1000 μm Größe verwenden, was bedeutet, dass die Chips auf einer Seite etwa 1000 μm breit sind. Jedoch können Chips verschiedener Größe verwendet werden. Die Chips können etwa oder weniger als 2000 μm in der Größe oder etwa oder weniger als 1000 μm in der Größe, etwa oder weniger als 700 μm in der Größe oder etwa oder weniger als 500 μm in der Größe sein. Ebenfalls können in einer einzelnen Vorrichtung gemischte Chipgrößen verwendet werden. Eine spezielle beispielhafte Ausführungsform mit gemischten Chipgrößen wird später in dieser Offenbarung mit Bezug auf 9 beschrieben. Eine LED-Vorrichtung, wie die in 6 gezeigte, kann eine Effizienz von zumindest 80, 85 oder 90 Lumen/Watt (lm/W) und einen CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von etwa 95 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Die Effizienz solch einer LED-Vorrichtung mit einer warmen weißen Farbe, wie oft zum Ersatz von Glühbeleuchtung erwünscht, kann so viel wie etwa 100 lm/W betragen. Das Design der LED-Vorrichtung von 6 kann ebenfalls derart angepasst werden, dass verschiedene Typen von LED-Chips verwendet werden können, wie z. B. Direct-Bond-Chips, Flip-Chips und Chips mit Substraten aus Saphir, Siliciumcarbid, Silicium oder anderen Materialien.
  • 7 und 8 sind obere Draufsichten von LED-Vorrichtungen, welche ähnlich der in 6 gezeigten Vorrichtung sind, aber welche mehr LED-Chips in jeder Gruppe enthalten. 7 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 700 gemäß einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 700 verwendet einen Unterbau 500, wie zuvor beschrieben. Die LED-Vorrichtung 700 umfasst vierzehn LED-Chips, welche in zwei Gruppen angeordnet sind. Sieben LED-Chips 710 sind am Metallschichtbereich 504 des Unterbaus befestigt und sind parallel geschaltet. Sieben LED-Chips 712 sind am Metallschichtbereich 506 des Unterbaus befestigt und ebenfalls parallel geschaltet. Wie zuvor sind die Anoden der LED-Chips in Kontakt mit Bereichen der Metallschicht des Unterbaus 500.
  • Weiter mit Bezug auf 7 sind die Kathoden aller LED-Chips mittels Bonddrähten mit Metallschichtbereichen des Unterbaus verbunden. Bonddrähte 714 sind mit der Verbindungsschiene 514 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und Bonddrähte 716 sind mit dem Metallschichtbereich 408 des Unterbaus verbunden. Bonddrähte 718 sind mit der Verlängerungsschiene 512 deszentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und Bonddrähte 720 sind mit dem Metallschichtbereich 510 des Unterbaus 500 verbunden. Die LED-Vorrichtung 700 umfasst einen Schutzchip 730 gegen elektrostatische Entladung (ESD), welcher an dem Metallschichtbereich 510 befestigt ist, wobei ein Bonddraht mit dem Metallschichtbereich 504 verbunden ist. Wie zuvor, ist der Metallschichtbereich 504 mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle und der Metallschichtbereich 510 mit dem negativen Anschluss verbunden. Die Bonddrähte, welche zwischen den LED-Chips innerhalb jeder Gruppe von sieben LED-Chips in der LED-Vorrichtung 700 und dem Unterbau angeschlossen sind, sind wiederum derart angeordnet, dass alle Bonddrähte in einer Gruppe auf der Außenseite der Gruppe von sieben LED-Chips angeordnet sind, was ermöglicht, dass die LED-Chips in einer Gruppe nahe zusammen platziert werden. Die LED-Chips innerhalb einer Gruppe sind parallel geschaltet, während die Gruppen von Chips in Reihe geschaltet sind.
  • Die LED-Chips und der ESD-Chip der LED-Vorrichtung 700 von 7 können am Unterbau mittels Leitkleber, Lot, einem Schweißprozess oder auf eine beliebige von verschiedenen anderen Arten befestigt werden. Wie zuvor, wird die Vorrichtung mit einem optischen Element vervollständigt, welches auf die Oberseite der Vorrichtung gesetzt wird, um Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl das optische Element als auch die Verzerrung, die die Vorrichtung einführen würde, wenn sie betrachtet wird, sind in 7 aus Klarheitsgründen weggelassen. Wiederum kann ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, Licht durch Brechen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung zu schaffen. Eine Linse oder ein anderes optisches Element zur Verwendung bei einer LED-Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung kann aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, kann dann auch an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden oder kann anderweitig gebildet oder an die Vorrichtung angebracht werden, wie erwünscht. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird ein Abstand zwischen dem Rand von jeglichem der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse, wie zuvor beschrieben, aufrechterhalten.
  • Wie zuvor, können die LED-Chips in der Vorrichtung von 7 aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit einem hohen CRI zu schaffen. Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 700 von 7, weniger als 12 mm im Durchmesser betragen. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse weniger als 10 mm im Durchmesser, weniger als 9 mm im Durchmesser oder weniger als 8 mm im Durchmesser betragen. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse etwa 9,1 mm im Durchmesser betragen und kann identische LED-Chips von etwa 1000 μm Größe verwenden, was bedeutet, dass die Chips auf einer Seite etwa 1000 μm breit sind. Jedoch können verschiedene Größen, Materialien und Typen verwendet werden, wie mit Bezug auf 6 beschrieben. Eine LED-Vorrichtung, wie die in. 7 gezeigte, kann eine Effizienz von zumindest 80, 85 oder 90 Lumen/Watt (lm/W) und einen CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von etwa 95 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Die Effizienz solch einer LED-Vorrichtung mit einer warmen weißen Farbe, wie zum Ersatz von Glühbeleuchtung oft erwünscht, kann so groß sein wie etwa 100 lm/W. Falls jedoch die Vorrichtung für eine kühle weiße Farbe gebinnt wird, kann eine Effizienz von so viel wie etwa 105 lm/W erzielt werden.
  • 8 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 800 gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 800 verwendet den Unterbau 500, wie zuvor beschrieben, und enthält sechzehn LED-Chips, welche in zwei Gruppen angeordnet sind. Acht LED-Chips 810 sind am Metallschichtbereich 504 des Unterbaus befestigt. Acht LED-Chips 812 sind am Metallschichtbereich 506 des Unterbaus befestigt. Wie zuvor sind die Anoden der LED-Chips in Kontakt mit Bereichen der Metallschicht des Unterbaus 500. Die Kathoden von allen LED-Chips in der Vorrichtung 800 sind durch Bonddrähte mit Metallschichtbereichen des Unterbaus verbunden. Die Bonddrähte 814 sind mit der Verbindungsschiene 514 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und die Bonddrähte 816 sind mit der Metallschichtbereich 408 des Unterbaus verbunden. Die Bonddrähte 818 sind mit der Verlängerungsschiene 512 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und die Bonddrähte 820 sind mit dem Metallschichtbereich 510 des Unterbaus 500 verbunden.
  • Weiter mit Bezug auf 8 umfasst die Vorrichtung 800 einen Schutzchip 830 gegen elektrostatische Entladung (ESD), welcher an einem Metallschichtbereich 510 angebracht ist und durch einen Bonddraht mit dem Metallschichtbereich 504 verbunden ist. Wie zuvor ist der Metallschichtbereich 504 mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle verbunden und ist der Metallschichtbereich 510 mit dem negativen Anschluss verbunden. Die Bonddrähte, welche zwischen den LED-Chips innerhalb jeder Gruppe von acht LED-Chips in der LED-Vorrichtung 800 und dem Unterbau angeschlossen sind, sind wiederum derart angeordnet, dass alle Bonddrähte in einer Gruppe auf der Außenseite der Gruppe von acht LED-Chips angeordnet sind, was ermöglicht, dass die LED-Chips in einer Gruppe nahe zusammen platziert sind. Die LED-Chips innerhalb einer Gruppe sind parallel geschaltet, während die Gruppen in Serie geschaltet sind.
  • Die LED-Chips und der ESD-Chip der LED-Vorrichtung 800 von 8 können an dem Unterbau mit Leitkleber, Lot, einem Schweißprozess oder in einer beliebigen von verschiedenen anderen Arten befestigt werden. Wie zuvor wird die Vorrichtung mit einem optischen Element vervollständigt, welches auf die Oberseite der Vorrichtung platziert wird, um das Licht von dem LED-Chip zu beeinflussen. Sowohl das optische Element als auch die Verzerrung, welche die Vorrichtung einführen würde, wenn sie betrachtet wird, sind in 8 aus Klarheitsgründen weggelassen. Wiederum kann ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, das Licht durch Beugen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen, durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung vorzusehen. Eine Linse oder ein anderes optisches Element zur Verwendung mit einer LED-Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung können aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, können an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden oder können anderweitig geformt oder an die Vorrichtung angebracht werden, falls erwünscht. Ein Abstand wird zwischen dem Rand von einem jeweiligen der Mehrzahl von verbundenen Chips und dem Rand der Linse aufrechterhalten, wie zuvor beschrieben.
  • Wie zuvor, können die LED-Chips in der Vorrichtung von 8 aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit einem hohen CRI zu schaffen. Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 800 nach 8, weniger als 12 mm im Durchmesser betragen. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse weniger als 10 mm im Durchmesser, weniger als 9 mm im Durchmesser oder weniger als 8 mm im Durchmesser betragen. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse etwa 9,1 mm im Durchmesser betragen und kann identische LED-Chips von etwa 1000 μm in der Größe verwenden, was bedeutet, dass die Chips auf einer Seite etwa 1000 μm breit sind. Jedoch können verschiedene Größen, Materialien und Typen verwendet werden, wie mit Bezug auf 6 beschrieben. Eine LED-Vorrichtung wie diejenige, welche in 8 gezeigt ist, kann eine Effizienz von zumindest 80, 85 oder 90 Lumen/Watt (lm/W) und einen CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von etwa 95 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Die Effizienz solch einer LED-Vorrichtung mit einer warmen weißen Farbe, wie oft bei der Ersetzung für Glühbeleuchtung erwünscht, kann so viel wie etwa 100 lm/W sein. Falls jedoch die Vorrichtung für eine kühle weiß Farbe gebinnt ist, kann eine Effizienz von so viel wie etwa 150 lm/W erreicht werden.
  • Wie zuvor erwähnt, braucht eine Ausführungsform der Erfindung nicht LED-Chips gleicher Größe zu verwenden. 9 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 900, bei der verschiedene Größen von LED-Chips verwendet werden. Die LED-Vorrichtung 900 verwendet den Unterbau 500, wie mit Bezug auf 4 beschrieben. Die LED-Vorrichtung 900 umfasst sechzehn LED-Chips, einschließlich Chips von zwei unterschiedlichen Größen, welche in zwei Gruppen angeordnet sind. Sechs LED-Chips 910 einer Größe und zwei LED-Chips 911 einer kleineren Größe sind auf dem Metallschichtbereich 504 des Unterbaus befestigt und parallel geschaltet. Die Anoden der LED-Chips 910 und 911 sind auf den Unterseiten der Chips und sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 504, welcher wiederum mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die Vorrichtung über Verbindungspunkte 520 verbunden ist. Sechs LED-Chips 912 einer Größe und zwei LED-Chips 913 einer kleineren Größe sind am Metallschichtbereich 506 des Unterbaus befestigt und ebenfalls parallel geschaltet. Die Anoden der LED-Chips 912 und 913 sind auf den Unterseiten der Chips und sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 506.
  • Weiterhin mit Bezug auf 9 sind die Kathoden aller LED-Chips mittels Bonddrähten mit Metallschichtbereichen des Unterbaus 500 folgendermaßen verbunden. Die Bonddrähte 914 sind von den Kathoden von einigen der LED-Chips 910 mit der Verbindungsschiene 514 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und Bonddrähte 916 sind von dem Rest der LED-Chips 910 mit dem Metallschichtbereich 508 des Unterbaus verbunden. Die Bonddrähte 917 sind von den Kathoden der kleineren LED-Chips 911 mit dem Metallschichtbereich 408 des Unterbaus verbunden. Die Bonddrähte 918 sind von den Kathoden von manchen LED-Chips 912 mit der Verlängerungsschiene 512 des zentralen Busses des Unterbaus 500 verbunden, und die Bonddrähte 920 sind von den Kathoden des Restes der LED-Chips 912 mit dem Metallschichtbereich 510 des Unterbaus 500 verbunden. Die Bonddrähte 921 sind von den Kathoden der kleineren LED-Chips 913 mit dem Metallschichtbereich 508 des Unterbaus verbunden.
  • Weiter mit Bezug auf 9 umfasst die LED-Vorrichtung 900 einen Schutzchip 930 gegen elektrostatische Entladung (ESD), der wie zuvor beschrieben angeschlossen ist. Der Metallschichtbereich 504 ist mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung verbunden. Der Metallschichtbereich 510 ist mit dem negativen Anschluss einer Stromquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung verbunden. Die Bonddrähte, welche zwischen den LED-Chips innerhalb jeder Gruppe von acht LED-Chips gemischter Größe in der LED-Vorrichtung 900 und dem Unterbau angeschlossen sind, sind derart angeordnet, dass alle Bonddrähte in einer Gruppe auf der Außenseite der Gruppe von LED-Chips angeordnet sind, was ermöglicht, dass die LED-Chips in einer Gruppe nahe beieinander platziert sind. Ebenfalls verbindet das Strukturieren der Metallschichtbereiche des Unterbaus zusammen mit der Anordnung der Bonddrähte die LED-Chips innerhalb einer Gruppe parallel, während die Gruppen von Chips in Serie geschaltet sind.
  • Wie bei den anderen Ausführungsformen können die LED-Chips und der ESD-Chip der LED-Vorrichtung 900 von 9 an dem Unterbau mit Leitkleber, Lot, einem Schweißprozess oder auf eine beliebige von verschiedenen anderen Arten befestigt werden. Wie zuvor wird die Vorrichtung mit einem optischen Element vervollständigt, welches auf die Oberseite der Vorrichtung gesetzt wird, um das Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl das optische Element als auch die Verzerrung, die die Vorrichtung einführen würde, wenn sie betrachtet wird, sind in 9 aus Klarheitsgründen weggelassen. Wiederum kann ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, das Licht durch Beugen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen, durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung vorzusehen. Eine Linse oder ein anderes optisches Element zur Verwendung bei einer LED-Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung könnte aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, könnte an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden oder könnte anderweitig geformt oder an die Vorrichtung angebracht werden, wie erwünscht. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird zwischen dem Rand von jeglichem der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse wiederum ein geeigneter Abstand aufrechterhalten.
  • Wie zuvor können die LED-Chips in der Vorrichtung von 9 aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit hohem CRI zu schaffen. Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 900 von 9, geringer als 12 mm in Durchmesser sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse weniger als 10 mm im Durchmesser, weniger als 9 mm im Durchmesser oder weniger als 8 mm im Durchmesser sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse etwa 9,1 mm im Durchmesser sein. Verschiedene Anzahlen von Chips verschiedener Größen können auf verschiedene Weisen kombiniert werden, um eine Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen der Erfindung zu bilden. Chips zweier verschiedener Größen, dreier verschiedener Größen oder vierer verschiedener Größen können verwendet werden. Größere LED-Chips von etwa 1000 μm Größe, was bedeutet, dass die Chips auf einer Seite etwa 1000 μm breit sind, können verwendet werden. Jedoch können verschiedene Größen verwendet werden. Die größeren Chips können ungefähr oder weniger als 2000 μm in der Größe, ungefähr oder weniger als 1000 μm in der Größe, ungefähr oder weniger als 700 μm in der Größe oder ungefähr oder weniger als 500 μm in der Größe betragen. Die kleineren Chips können 1000 μm, 700 μm, 500 μm in der Größe oder weniger betragen.
  • Die Möglichkeit, mehrere LED-Chips verschiedener Größen zu verwenden, ermöglicht einem Designer, die Multi-Chip-LED-Vorrichtung für die erwünschte Kombination von Spannung, Stromdichte und Lichtausbeute ”abzustimmen”. Kleinere Chips können ebenfalls verwendet werden, um Zwischenräume zwischen oder um größere Chips zu füllen, um eine größere Chipdichte zu erzielen. LED-Chips verschiedener Größen haben verschiedene Stromdichten für denselben Treiberstrom, wie größere Chips eine geringere Vorwärtsspannung für denselben Treiberstrom haben als kleinere Chips aufgrund der Stromdichte. LED-Chips verschiedener Größen können bei jeder Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer Gruppe von Chips zusammen vermischt werden, wie z. B. bei der Ausführungsform, welche mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, oder bei Ausführungsformen mit zwei Gruppen von Chips, wo parallele Gruppen in Serie geschaltet sind, wie z. B. bei denen, die mit Bezug auf 6–9 beschrieben wurden. Eine LED-Vorrichtung wie diejenige, welche in 9 gezeigt ist, kann eine Effizienz von zumindest 80, 85 oder 90 Lumen/Watt (lm/W) und einem CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von etwa 95 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Die Effizienz solch einer LED-Vorrichtung mit einer warmen weißen Farbe, wie beim Ersatz von Glühbeleuchtung oft erwünscht, kann so viel wie etwa 100 lm/W betragen. Falls jedoch die Vorrichtung für eine kühle weiße Farbe gebinnt ist, kann eine Effizienz von so viel wie etwa 150 lm/W erzielt werden. Das Design der LED-Vorrichtung von 9 kann derart angepasst werden, dass verschiedene Typen von LED-Chips benutzt werden können, wie z. B. Direct-Bond-Chips, Flip-Chips und Chips mit Substraten aus Saphir, Siliciumcarbid, Silicium oder anderen Materialien.
  • 10 ist eine obere Draufsicht eines weiteren Unterbaus 1000, welcher für verschiedene LED-Vorrichtungen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann. Der Unterbau 1000 von 10 umfasst wiederum eine starre Basis 1002, welche beispielhalber aus Kunststoff hergestellt sein kann oder welche als weiteres Beispiel aus einem keramischen Material, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, hergestellt sein kann. Der Unterbau 1000 umfasst eine strukturierte Metallschicht, welche derart gestaltet ist, dass sie Anschlussmöglichkeiten für auf dem Unterbau befestigten LED-Chips bietet. Diese strukturierte Metallschicht wiederum umfasst halbkreisförmige Bereiche aus Metall, auf die vertikale LED-Chips gebondet werden können. Der Metallschichtbereich 1004 dient zur Verbindung mit den Anoden und einer Gruppe von LED-Chips, welche auf dem Unterbau befestigt sind, und der Metallschichtbereich 1006 dient zur Verbindung mit den Anoden einer weiteren Gruppe von LED-Chips. Der Metallschichtbereich 1008 ist zur Verbindung mit einigen der Kathoden der LED-Chips in der ersten Gruppe von LED-Chips, und der Metallschichtbereich 1010 ist zur Verbindung mit einigen der Kathoden in der andere Gruppe der LED-Chips. Der Metallschichtbereich 1010 ist mit der vorstehenden Schiene 1012 verbunden, und die Metallschichtbereiche 1004 und 1006 liegen beide neben dieser Schiene und nahe beieinander. Wie beim Unterbau, welcher in 5 gezeigt ist, bilden die Schiene 1012 und die benachbarten Bereiche der Metallschicht einen zentral gelegenen Verbindungsbus, oder, einfacher gesagt, einen zentralen Bus, mit dem Bonddrähte von einigen der Kathoden der LED-Chips verbunden sind.
  • Die Metallschicht kann anfänglich auf der Basis abgeschieden und dann geätzt werden, um das erwünschte Muster zu bilden, kann gebildet und an der Basis mit Klebstoff befestigt werden, kann in einer Basis geformt werden oder kann auf irgendeine andere geeignete Art und Weise erzeugt werden. Die Metallschicht kann verschiedene Löcher und Kerben zur Ausrichtung während der Herstellung, sichtbare Identifikationen und dergleichen sowie Verbindungspunkte, wie z. B. die Verbindungspunkte 1020 zum Verbinden der Drähte von der positiven Seite der Stromquelle mit der LED-Vorrichtung und die Verbindungspunkte 1022 zur Verbindung von Drähten von der negativen Seite der Stromquelle mit der LED-Vorrichtung, enthalten. Die Verbindungspunkte können durch zusätzliches Metall oder auf der Metallschicht abgeschiedenes Lot gebildet werden.
  • 11 ist eine obere Ansicht einer LED-Vorrichtung 1100 gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 1100 verwendet den Unterbau 1000, wie in 10 beschrieben. Die LED-Vorrichtung 1100 umfasst zwölf LED-Chips, welche in zwei Gruppen angeordnet sind. Sechs LED-Chips 1120 sind am Metallschichtbereich 1006 des Unterbaus befestigt und parallel verbunden. Die Anoden sind auf der Unterseite der LED-Chips 1120 und sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 1006. Sechs LED-Chips 1121 sind an dem Metallschichtbereich 1004 des Unterbaus befestigt und ebenfalls parallel verbunden. Die Anoden der LED-Chips 1121 sind in Kontakt mit dem Metallschichtbereich 1004.
  • Weiterhin mit Bezug auf 11 sind die Kathoden aller LED-Chips durch Bonddrähte mit den Metallschichtbereichen des Unterbaus 1000 verbunden. Die Bonddrähte von den Kathoden der LED-Chips 1120 sind mit den Metallschichtbereichen des Unterbaus verbunden. Insbesondere sind die Bonddrähte 1122 mit der Verbindungsschiene 1012 des zentralen Busses des Unterbaus 1000 verbunden, und die Bonddrähte 1123 sind mit dem Metallschichtbereich 1010 des Unterbaus verbunden. Die Bonddrähte von den Kathoden der LED-Chips 1121 sind ebenfalls mit den Metallschichtbereichen des Unterbaus verbunden. Insbesondere sind die Bonddrähte 1125 mit einem naheliegenden Teil des Metallschichtbereiches 1006 des Unterbaus 1000 verbunden und sind die Bonddrähte 1126 mit den Metallschichtbereich 1008 des Unterbaus 1000 verbunden.
  • Weiter mit Bezug auf 11 umfasst die LED-Vorrichtung 1100 einen Schutzchip 1130 gegen elektrostatische Entladung (ESD), welcher am Metallschichtbereich 1010 befestigt und mittels eines Bonddrahts mit dem Metallschichtbereich 1004 verbunden ist. Der Metallschichtbereich 1004 ist mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung über Verbindungspunkte 1020 verbunden. Der Metallschichtbereich 1010 ist mit dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung über Verbindungspunkte 1022 verbunden. Die zwischen den LED-Chips innerhalb jeder Gruppe von sechs LED-Chips in der LED-Vorrichtung 1100 und dem Unterbau angeschlossenen Bonddrähte sind derart angeordnet, dass alle Bonddrähte in einer Gruppe auf der Außenseite der Gruppe von den sechs LED-Chips angeordnet sind, was ermöglicht, dass die LED-Chips in einer Gruppe nahe zusammen platziert und diese Dichte von LED-Chips in einer Gruppe ermöglicht, dass die LED-Vorrichtung 1100 relativ klein ist, aber dennoch eine relativ hohe Effizienz und Ausgabe hat. Ebenfalls verbindet das Restrukturieren der Metallschichtbereiche des Unterbaus zusammen mit der Anordnung der Bonddrähte die LED-Chips innerhalb einer Gruppe parallel, während die Gruppen selbst in Serie geschaltet sind. Andere Serien- und Parallelkombinationen sind implementierbar.
  • Die LED-Chips und ESD-Chip der LED-Vorrichtung 1100 von 11 kann an dem Unterbau mit Leitkleber, Lot, einem Schweißprozess oder in irgendeiner von verschiedenen anderen Arten befestigt werden. Wie zuvor wird die Vorrichtung mit einem optischen Element vervollständigt, welches auf die Oberseite der Vorrichtung gesetzt wird, um Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl das optische Element als auch die Verzerrung, wie die Vorrichtung einführen würde, wenn sie betrachtet wird, sind in 11 aus Klarheitsgründen weggelassen, aber eine beispielhafte Linse wird später mit Bezug auf 14 diskutiert. Wiederum kann ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, Licht durch Beugen und/oder Konzentrieren von Lichtstrahlen, durch Farbmischen oder durch eine Kombination dieser Effekte beeinflussen. Ein Phosphor könnte ebenfalls verwendet werden, um eine Wellenlängenumwandlung zu bieten. Bei beispielhaften Ausführungsformen wird wiederum ein Abstand zwischen dem Rand von einem jeweiligen der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse aufrechterhalten. Bei einigen Ausführungsformen ist der Abstand etwa 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite über die LED-Chips. Der Abstand kann ebenfalls von 0,3 bis 0,65 mal der Breite der LED-Chips liegen. In einem spezielleren Beispiel ist der Linsenabstand etwa 1,7 mm, falls die Maximalbreite der LED-Chips 5,6 mm beträgt, oder etwa 0,303 mal der Maximalbreite der LED-Chips.
  • Wie zuvor können die LED-Chips in der Vorrichtung von 11 aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit einem hohen CRI zu liefern. Bei manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 1100 von 11, geringer als 12 mm im Durchmesser sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse geringer als 10 mm im Durchmesser, geringer als 9 mm im Durchmesser oder geringer als 8 mm im Durchmesser sein. Bei manchen Ausführungsformen kann die Linse etwa 9,1 mm im Durchmesser sein und kann identische LED-Chips von etwa 1000 μm in der Größe verwenden, was bedeutet, dass die Chips auf einer Seite etwa 1000 μm breit sind. Jedoch können Chips verschiedener Größen verwendet werden. Die Chips können etwa oder weniger als 2000 μm in der Größe, etwa oder weniger als 1000 μm in der Größe, etwa oder weniger als 700 μm in der Größe oder etwa oder weniger als 500 in der Größe sein. Eine LED-Vorrichtung wie diejenige, die in 11 gezeigt ist, kann eine Effizienz von zumindest 80, 85 oder 90 Lumen/Watt (lm/W) und einen CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von etwa 95 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Das Design der LED-Vorrichtung von 11 kann derart angepasst werden, dass verschiedene Typen von LED-Chips verwendet werden können, wie z. B. Direct-Bond-Chips, Flip-Chips und Chips mit Substraten aus Saphir, Siliciumcarbid, Silicon oder anderen Materialien. Die Effizienz solch einer LED-Vorrichtung mit einer warmen weißen Farbe, wie beim Ersatz von Glühbeleuchtung oft erwünscht, kann so viel wie etwa 100 lm/W betragen. Falls jedoch die Vorrichtung für eine kühle weiße Farbe gebinnt ist, kann eine Effizienz von so viel wie etwa 150 lm/W erzielt werden.
  • 12 ist eine obere Draufsicht einer LED-Vorrichtung 1200 gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Die LED-Vorrichtung 1200 macht wiederum Verwendung vom Unterbau 1000, wie in 10 beschrieben. Die LED-Vorrichtung 1200 enthält jedoch zwei verschiedene Arten von LED-Chips. Die LED-Chips 1220 sind auf dieselbe Art und Weise wie die LED-Chips 1120 in 11, welche an der Metallschiene 1012 befestigt waren, positioniert und verbunden. Die LED-Chips 1221 sind am Metallschichtbereich 1004 des Unterbaus befestigt. Die Vorrichtung 1200 jedoch beinhaltet ebenfalls Seitenansicht-LED-Chips 1240, von denen jeder Bonddrähte aufweist, welche mit der Oberseite sowohl für die Anode als auch für die Kathode verbunden sind. Die LED-Chips 1240 sind ebenfalls rechteckig anstatt quadratisch in der Gestalt. Die Bonddrähte 1242 verbinden die Anoden und die Bonddrähte 1244 verbinden die Kathoden mit dem geeigneten Metallschichtbereich. Somit können LED-Multi-Chip-Vorrichtungen mit hoher Dichte gemäß der Ausführungsform der Erfindung verschiedene Typen und Gestalten von LEDs aufweisen. Jeglicher von verschiedenen Typen kann allein verwendet werden, oder verschiedene Typen, Größen und Gestalten von LEDs können kombiniert werden.
  • Weiter mit Bezug auf 12 beinhaltet die LED-Vorrichtung 1200 einen Schutzchip 1230 gegen elektrostatische Entladung (ESD), welcher an dem Metallschichtbereich 1010 befestigt ist und mit einem Bonddraht am Metallschichtbereich 1004 angeschlossen ist. Der Metallschichtbereich 1004 ist mit dem positiven Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung über Verbindungspunkte 1020 verbunden. Der Metallschichtbereich 1010 ist mit dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle zur Stromversorgung für die LED-Vorrichtung über Verbindungspunkte 1022 verbunden. Die zwischen den LED-Chips innerhalb jeder Gruppe von sechs LED-Chips gemischten Typs in der LED-Vorrichtung 1200 und dem Unterbau verbundenen Bonddrähte sind wiederum derart angeordnet, dass alle Bonddrähte in einer Gruppe auf der Außenseite der Gruppe von sechs LED-Chips angeordnet sind, was ermöglicht, dass die LED-Chips in einer Gruppe nahe zusammen gesetzt sind und diese Dichte der LED-Chips in einer Gruppe ermöglicht, dass die LED-Vorrichtung 1200 relativ klein ist, aber dennoch eine relativ hohe Effizienz und Ausgabe aufweist. Ebenfalls verbindet das Strukturieren der Metallschichtbereiche des Unterbaus zusammen mit der Anordnung von Bonddrähten die LED-Chips innerhalb einer Gruppe parallel, während die Gruppen selbst in Reihe geschaltet sind. Weitere Serien- und/oder Parallelkombinationen von LEDs sind möglich mit allen in den verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen gezeigten Unterbauten.
  • Wie zuvor wird die Vorrichtung 1200 von 12 mit einem optischen Element vervollständigt, welches auf die Oberseite der Vorrichtung gesetzt wird, um das Licht von den LED-Chips zu beeinflussen. Sowohl das optische Element als auch die Verzerrung, die es einführen würde, wenn die Vorrichtung betrachtet wird, sind in 12 aus Klarheitsgründen weggelassen, aber eine beispielhafte Linse wird später mit Bezug auf 14 erörtert. In einer Ausführungsform mit gemischten Chipgrößen und -gestalten wird wiederum ein Abstand zwischen dem Rand von einem jeglichen der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips und dem Rand der Linse aufrechterhalten. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Abstand etwa 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite über die LED-Chips. Dieser Abstand kann ebenfalls zwischen 0,3 und 0,54 mal der Breite der LED-Chips liegen. In einem speziellen Beispiel ist der Linsenabstand etwa 1,7 mm, falls die Maximalbreite der LED-Chips 5,6 mm ist, oder etwa 0,303 mal der Maximalbreite der LED-Chips.
  • Wie zuvor können die LED-Chips in der Vorrichtung von 12 aus verschiedenen Lichtfarbbins ausgewählt werden, um eine kombinierte Lichtausbeute mit einem hohen CRI zu schaffen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse für eine LED-Vorrichtung, wie z. B. die LED-Vorrichtung 1200 von 12, kleiner als 12 mm im Durchmesser sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse geringer als 10 mm im Durchmesser, geringer als 9 mm im Durchmesser oder geringer als 8 mm im Durchmesser sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse etwa 9,1 mm im Durchmesser sein und kann identische LED-Chips von etwa 1000 μm in der Größe verwenden, was bedeutet, dass die Chips etwa 1000 μm auf einer Seite breit sind. Jedoch können Chips verschiedener Größen verwendet werden. Die Chips können etwa oder weniger als 2000 μm in der Größe, etwa oder weniger als 1000 μm in der Größe, etwa oder weniger als 700 μm in der Größe oder etwa oder weniger als 500 μm in der Größe sein. Eine LED-Vorrichtung wie diejenigen, die in 12 gezeigt ist, kann eine Effizienz von zumindest 80, 85 oder 90 Lumen/Watt (lm/W) und einen CRI von zumindest 80 aufweisen. Die LED-Vorrichtung kann eine Effizienz von etwa 95 lm/W und einen CRI von zumindest 82 aufweisen. Weiterhin kann die Effizienz solch einer LED-Vorrichtung bei einer warmen weißen Farbe, wie oft erwünscht beim Ersatz von Glühbeleuchtung, so viel wie ungefähr 100 lm/W betragen. Falls jedoch die Vorrichtung für eine kühle weiße Farbe gebinnt ist, kann eine Effizienz von so viel wie etwa 150 lm/W erzielt werden.
  • 13 ist ein generalisiertes elektronisches Schemadiagramm der Schaltung der LED-Vorrichtungen von 6–12. Die Schaltung 1300 umfasst mehrere LEDs 1302, welche parallel geschaltet sind, um eine erste Gruppe von parallel geschalteten LEDs zu bilden. Mehrere LEDs 1303 sind parallel geschaltet, um eine zweite Gruppe von parallel geschalteten LEDs zu bilden. Die zwei Gruppen von parallelen LEDs sind wiederum in Serie geschaltet. Strom zum Beleuchten der LEDs wird durch die Spannungsquelle 1305 zugeführt. Die ESD-Schutzvorrichtung 1306 ist parallel über die gesamte LED-Schaltung umspannend beide Gruppen von LEDs angeschlossen.
  • 14 ist eine perspektivische Ansicht der LED-Vorrichtung 1100, welche zuvor gezeigt und mit Bezug auf 11 beschrieben wurde. In 14 ist das optische Element, die Linse 1150, sichtbar über den zwei Gruppen von sechs LED-Chips und dem Unterbau 1000. Die durch die Linse eingeführte Verzerrung ist ebenfalls erkennbar. In der Ansicht von 14 ist die Vorrichtung 1100 derart positioniert, dass das Pluszeichen in der Metallschicht in der oberen linken Ecke ist. Wie zuvor erwähnt, kann eine Linse zur Verwendung bei einer LED-Vorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung aus Glas oder Kunststoff sein, an Ort und Stelle oder andernorts geformt werden, oder kann anderweitig geformt oder an die Vorrichtung angebracht werden, wie erwünscht. Beispielsweise kann die Linse an Ort und Stelle aus Silicon geformt werden. 14 illustriert eine Linse, welche bei der Ausführungsform der LED-Vorrichtung, die zuvor präzise in 11 gezeigt wurde, verwendet wird, jedoch kann essentiell derselbe Typ und dieselbe Erscheinungsform von Linse bei einer beliebigen der hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, und zwar mit geeigneter Einstellung der Größe der Linse für die Anzahl von LED-Chips und die Größe des verwendeten Substrats.
  • 15 zeigt, wie der Abstand zwischen den LED-Chips und dem Rand der Linse für Ausführungsformen der Erfindung bestimmt wird. Die Ansicht von 15 ist rein schematisch. Bei diesem Beispiel werden vierzehn identische LED-Chips durch Quadrate 1502 dargestellt. Der äußere Rand der Linse wird durch einen Kreis 1504 dargestellt. Der Kreis 1506 umschreibt die LED-Chips an ihrem breitesten Punkt. Der Bereich 1508 ist der Abstandsbereich, wobei die Größe des Abstands durch die Länge 1510 definiert ist. Wie zuvor beschrieben, kann diese Größe bei beispielhaften Ausführungsformen etwa 0,2 bis 0,8 mal der Maximalbreite über die LED-Chips betragen. Dieser Abstand kann ebenfalls zwischen 0,3 und 0,65 mal der Breite der LED-Chips liegen.
  • Multi-Chip-Vorrichtungen mit hoher Dichte, wie hier beschrieben, insbesondere wie durch die Ausführungsformen, welche in 5–15 gezeigt sind, exemplarisch angeführt wurden, können mit vielen Typen von LED-Chips hergestellt werden. Vertikale Chips wurden weitläufig in diesen Ausführungsformen verwendet, aber Flip-Chips und Seitenansicht-Chips können ebenfalls verwendet werden, und Seitenansichtstil-Chips sind in einigen dieser speziellen Ausführungsformen ebenfalls gezeigt. Chips mit geringer Reabsorption, insbesondere für blaues Licht, können zum Verbessern der Lichtausbeute beitragen. Quadratische Unterbauten sind gezeigt worden, aber es können Unterbauten verschiedener Gestalten und Größen verwendet werden. Die Unterbauten können aus Keramik, wie bei den vorherigen Beispielen, Metall oder Kunststoff sein. Ein Kunststoffunterbau kann einen Metalleinsatz zur Unterstützung als Wärmesenke aufweisen. Verschiedene Halbleitermaterialien können für die LEDs verwendet werden, einschließlich Siliciumcarbid und Saphir. Die Layouts bieten hohe Dichte und sehr effiziente Lichtausbeute teilweise durch die Platzierung der Bondwerte, welche verwendet werden, um die LED-Chips zu verbinden. Die speziellen Designs des Unterbau-Metallmusters minimieren Lichtabsorption durch den Unterbau und helfen somit ebenfalls, die Lichtausbeute zu erhöhen.
  • Die oben beschriebenen Charakteristika ermöglichen eine Lichtvorrichtung mit hoher Dichte, die beschriebenermaßen bei einem Festkörperersatz für eine helle Halogenbirne, wie z. B. die neue populäre MR16-Halogen-Multreflektorbirne, zu verwenden ist. Bei beispielhaften Ausführungsformen ist die Größe der Vorrichtung etwa 10 mm auf einer Seite. Es ist möglich, durch die Verwendung kleiner LED-Chips oder weniger größerer LED-Chips noch eine sehr hohe Effizienz in einer kleinen Packung zu erzielen, beispielsweise einer Packung mit weniger als 5 mm auf einer Seite oder weniger als 3,5 mm auf einer Seite. Vier 1000-μm-LED-Chips könnten durch einen 2000-μm-LED-Chip ersetzt werden. Eine Vorrichtung könnte ebenfalls auf genau die Maximalgröße skaliert werden, welche in eine LED-Birne mit einem Formfaktor geeignet für eine spezielle Glühleuchte oder Halogenleuchte passen würde, wie z. B. die zuvor erwähnte MR16-Birne.
  • Obwohl hier spezielle Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, werden die Fachleute erkennen, dass jede beliebige Anordnung, welche zum Erzielen desselben Zwecks ausgelegt ist, für die speziellen gezeigten Ausführungsformen substituiert werden kann und dass die Erfindung andere Anwendungen in anderen Umgebungen aufweist. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der vorliegenden Erfindung abdecken. Die folgenden Ansprüche sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht auf die speziell hierin beschriebenen Ausführungsformen limitieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7213940 [0028]

Claims (35)

  1. LED-Vorrichtung mit: einer Mehrzahl verbundener LED-Chips; und einem optischen Element, welches derart angeordnet ist, dass es das Licht von den LED-Chips beeinflusst; wobei das optische Element weniger als 5 mm im Durchmesser beträgt, während ein Abstand zwischen irgendeinem der LED-Chips und einem Rand des optischen Elements derart ist, dass der Abstand zwischen etwa 0,2 und 0,8 mal der Breite der Mehrzahl der verbundenen LED-Chips liegt.
  2. LED-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Element weniger als 4 mm im Durchmesser aufweist.
  3. LED-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Abstand zwischen etwa 0,3 und 0,65 mal der Breite der Mehrzahl verbundener LED-Chips liegt.
  4. LED-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die LED-Chips parallel verbunden sind und auf einem keramischen Unterbau angebracht sind.
  5. LED-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das optische Element aus Silicon geformt ist.
  6. LED-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei zumindest einige der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips vertikale LED-Chips sind.
  7. LED-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt sind, die Vorrichtung Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W und einem Farbwiedergabeindex von zumindest 80 emittiert.
  8. LED-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das optische Element etwa 3,1 mm im Durchmesser, die Effizienz zumindest etwa 89 lm/W und der CRI zumindest 82 beträgt.
  9. LED-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei zumindest einige der Mehrzahl von verbundenen LED-Chips Seitenansicht-LED-Chips sind.
  10. LED-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt sind, Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W und einem Farbwiedergabeindex von zumindest 80 emittiert.
  11. LED-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das optische Element etwa 3,1 mm im Durchmesser, die Effizienz zumindest etwa 89 lm/W und der CRI zumindest 82 beträgt.
  12. LED-Vorrichtung mit: einem Unterbau; einer Mehrzahl von LED-Chips, welche an dem Unterbau befestigt sind; einer Mehrzahl von Bonddrähten, die jeweils zwischen einem LED-Chip und dem Unterbau angeschlossen sind, wobei die Mehrzahl von Bonddrähten derart angeordnet ist, dass alle Bonddrähte sich zur Außenseite der Mehrzahl von LED-Chips erstrecken; und einem optischen Element, was derart angeordnet ist, das das Licht von der Mehrzahl von LED-Chips beeinflusst.
  13. LED-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das optische Element Silicon und der Unterbau Keramik aufweist.
  14. LED-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei zumindest einige der Mehrzahl der LED-Chips parallel verbunden sind.
  15. LED-Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Mehrzahl von LED-Chips vier LED-Chips aufweist.
  16. LED-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips vertikale LED-Chips sind.
  17. LED-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt sind, Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W und einem Farbwiedergabeindex von zumindest 80 emittiert.
  18. LED-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das optische Element 3,1 mm im Durchmesser, die Effizienz zumindest etwa 89 lm/W und der CRI zumindest 82 beträgt.
  19. LED-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips Seitenansicht-LED-Chips sind.
  20. LED-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt sind, Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W und einem Farbwiedergabeindex von zumindest 80 emittiert.
  21. LED-Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das optische Element etwa 3,1 mm im Durchmesser, die Effizienz zumindest etwa 89 lm/W und der CRI zumindest 82 ist.
  22. LED-Vorrichtung mit: einem keramischen Unterbau; einer Mehrzahl von LED-Chips, welche an dem Unterbau befestigt sind, wobei die Mehrzahl von LED-Chips derart ausgewählt ist, dass sie einen Farbwiedergabeindex (CRI) der LED-Vorrichtung maximieren; und einer Siliconlinse, welche derart angeordnet ist, dass sie das Licht von der Mehrzahl von LED-Chips beeinflusst.
  23. LED-Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips vertikale LED-Chips sind.
  24. LED-Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Vorrichtung, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt sind, Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W emittiert und der CRI zumindest 80 beträgt.
  25. LED-Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei das optische Element etwa 3,1 mm im Durchmesser, die Effizienz zumindest etwa 89 lm/W und der Cri zumindest 92 beträgt.
  26. LED-Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips Seitenansicht-LED-Chips sind.
  27. LED-Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Vorrichtung, wenn die LED-Chips mit Energie versorgt sind, Licht mit einer Effizienz von zumindest 80 lm/W emittiert und der CRI zumindest 80 beträgt.
  28. LED-Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei das optische Element etwa 3,1 mm im Durchmesser, die Effizienz zumindest etwa 89 lm/W und der CRI zumindest 82 beträgt.
  29. Verfahren zum Herstellen einer LED-Vorrichtung, welches folgende Schritte aufweist: Auswählen einer Mehrzahl von LED-Chips zum Maximieren eines Farbwiedergabeindex (CRI) der LED-Vorrichtung; Befestigen der Mehrzahl von LED-Chips an einem keramischen Unterbau; Verbinden der Mehrzahl von LED-Chips; und Anbringen einer Siliconlinse auf den keramischen Unterbau, so dass er Licht von den LED-Chips beeinflusst.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend den Schritt des Herstellens des keramischen Aufbaus aus Aluminiumoxid.
  31. LED-Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips vertikale LED-Chips sind.
  32. LED-Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips Seitenansicht-LED-Chips sind.
  33. Verfahren nach Anspruch 29, weiterhin aufweisend den Schritt des Herstellens des keramischen Unterbaus aus Aluminiumnitrid.
  34. LED-Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips vertikale LED-Chips sind.
  35. LED-Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei zumindest einige der Mehrzahl von LED-Chips Seitenansicht-LED-Chips sind.
DE112011103147.5T 2010-09-20 2011-09-19 LED-Vorrichtung Active DE112011103147B4 (de)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38462310P 2010-09-20 2010-09-20
US61/384,623 2010-09-20
US39096310P 2010-10-07 2010-10-07
US61/390,963 2010-10-07
US13/017,502 2011-01-31
US13/017,502 US9041042B2 (en) 2010-09-20 2011-01-31 High density multi-chip LED devices
US13/017,407 2011-01-31
US13/017,407 US8696159B2 (en) 2010-09-20 2011-01-31 Multi-chip LED devices
PCT/US2011/052102 WO2012040084A1 (en) 2010-09-20 2011-09-19 Multi-chip led devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112011103147T5 true DE112011103147T5 (de) 2013-07-25
DE112011103147B4 DE112011103147B4 (de) 2022-11-03

Family

ID=45816938

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112011103148.3T Active DE112011103148B4 (de) 2010-09-20 2011-09-19 Multichip-LED-Vorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung
DE112011103147.5T Active DE112011103147B4 (de) 2010-09-20 2011-09-19 LED-Vorrichtung

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112011103148.3T Active DE112011103148B4 (de) 2010-09-20 2011-09-19 Multichip-LED-Vorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (3) US8696159B2 (de)
KR (1) KR101487867B1 (de)
CN (2) CN103189980A (de)
DE (2) DE112011103148B4 (de)
TW (2) TWI451604B (de)
WO (2) WO2012040084A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013224581A1 (de) * 2013-11-29 2015-06-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102013225552A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US9274343B2 (en) 2012-05-02 2016-03-01 Rockwell Automation Safety Ag Lens carrier and optical module for a light curtain and fabrication method

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9172012B2 (en) 2007-10-31 2015-10-27 Cree, Inc. Multi-chip light emitter packages and related methods
US9082921B2 (en) 2007-10-31 2015-07-14 Cree, Inc. Multi-die LED package
US9666762B2 (en) 2007-10-31 2017-05-30 Cree, Inc. Multi-chip light emitter packages and related methods
US8319247B2 (en) 2010-03-25 2012-11-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Carrier for a light emitting device
US8486761B2 (en) * 2010-03-25 2013-07-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Hybrid combination of substrate and carrier mounted light emitting devices
US8696159B2 (en) * 2010-09-20 2014-04-15 Cree, Inc. Multi-chip LED devices
US10147853B2 (en) 2011-03-18 2018-12-04 Cree, Inc. Encapsulant with index matched thixotropic agent
US8962359B2 (en) * 2011-07-19 2015-02-24 Crystal Is, Inc. Photon extraction from nitride ultraviolet light-emitting devices
US10043960B2 (en) * 2011-11-15 2018-08-07 Cree, Inc. Light emitting diode (LED) packages and related methods
US9847372B2 (en) 2011-12-01 2017-12-19 Micron Technology, Inc. Solid state transducer devices with separately controlled regions, and associated systems and methods
TWI456143B (zh) * 2012-04-26 2014-10-11 新世紀光電股份有限公司 光源模組
FR3009650B1 (fr) 2013-08-08 2016-11-25 Archimej Tech Procede de fabrication d'un emetteur de lumiere
US9515055B2 (en) 2012-05-14 2016-12-06 Cree, Inc. Light emitting devices including multiple anodes and cathodes
US10439112B2 (en) * 2012-05-31 2019-10-08 Cree, Inc. Light emitter packages, systems, and methods having improved performance
USD749051S1 (en) 2012-05-31 2016-02-09 Cree, Inc. Light emitting diode (LED) package
US9349929B2 (en) 2012-05-31 2016-05-24 Cree, Inc. Light emitter packages, systems, and methods
US10424702B2 (en) 2012-06-11 2019-09-24 Cree, Inc. Compact LED package with reflectivity layer
US20130328074A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 Cree, Inc. Led package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces
US10468565B2 (en) 2012-06-11 2019-11-05 Cree, Inc. LED package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces
US9818919B2 (en) 2012-06-11 2017-11-14 Cree, Inc. LED package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces
US9887327B2 (en) 2012-06-11 2018-02-06 Cree, Inc. LED package with encapsulant having curved and planar surfaces
DE102012019782A1 (de) * 2012-10-09 2014-04-10 Infineon Technologies Ag Elektrisches Kontakt-Pad
US9923132B2 (en) 2013-05-24 2018-03-20 Cree, Inc. Solid state lighting component package with conformal reflective coating
US20150016104A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Everlight Electronics Co., Ltd. Lighting Component And Lighting Device
US9461024B2 (en) 2013-08-01 2016-10-04 Cree, Inc. Light emitter devices and methods for light emitting diode (LED) chips
JP2015092529A (ja) * 2013-10-01 2015-05-14 ソニー株式会社 発光装置、発光ユニット、表示装置、電子機器、および発光素子
KR102154061B1 (ko) * 2014-02-05 2020-09-09 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치
US9603212B2 (en) 2014-03-11 2017-03-21 Seoul Semiconductor Co., Ltd. AC-driven LED lighting apparatus with multi-cell LED
US10234119B2 (en) * 2014-03-24 2019-03-19 Cree, Inc. Multiple voltage light emitter packages, systems, and related methods
USD771579S1 (en) 2014-05-26 2016-11-15 Citizens Electronics Co., Ltd. Light emitting diode
JP1524801S (de) * 2014-05-26 2015-06-01
USD790486S1 (en) * 2014-09-30 2017-06-27 Cree, Inc. LED package with truncated encapsulant
JP2016096322A (ja) * 2014-11-07 2016-05-26 日亜化学工業株式会社 発光装置
USD762596S1 (en) * 2015-04-02 2016-08-02 Genesis Photonics Inc. Light emitting diode package substrate
KR102471944B1 (ko) * 2016-01-05 2022-11-30 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광소자 패키지
JP6289718B1 (ja) * 2017-01-02 2018-03-07 ルーメンス カンパニー リミテッド Ｌｅｄディスプレイ装置
DE102018211723A1 (de) * 2018-07-13 2020-01-16 Osram Gmbh Led-anordnung und beleuchtungsvorrichtung
US11530141B2 (en) 2018-11-02 2022-12-20 Crystal Is, Inc. Systems and methods for fluid disinfection with ultraviolet light
CN113574312B (zh) * 2019-03-14 2024-04-16 昕诺飞控股有限公司 发光设备
US11279632B2 (en) 2019-04-22 2022-03-22 Crystal Is, Inc. Fluid treatment reactor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7213940B1 (en) 2005-12-21 2007-05-08 Led Lighting Fixtures, Inc. Lighting device and lighting method

Family Cites Families (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187377A (en) * 1988-07-15 1993-02-16 Sharp Kabushiki Kaisha LED array for emitting light of multiple wavelengths
US4963933A (en) * 1988-10-05 1990-10-16 Hewlett-Packard Company LED illuminator bar for copier
US5600363A (en) 1988-12-28 1997-02-04 Kyocera Corporation Image forming apparatus having driving means at each end of array and power feeding substrate outside head housing
US5226723A (en) 1992-05-11 1993-07-13 Chen Der Jong Light emitting diode display
US6583444B2 (en) * 1997-02-18 2003-06-24 Tessera, Inc. Semiconductor packages having light-sensitive chips
JP3993475B2 (ja) 2002-06-20 2007-10-17 ローム株式会社 Ｌｅｄチップの実装構造、およびこれを備えた画像読み取り装置
JP2004140185A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 発光装置
TW591811B (en) * 2003-01-02 2004-06-11 Epitech Technology Corp Ltd Color mixing light emitting diode
CN100587560C (zh) 2003-04-01 2010-02-03 夏普株式会社 发光装置用组件、发光装置、背侧光照射装置、显示装置
JP4966656B2 (ja) 2003-05-28 2012-07-04 ソウル半導体株式会社 複数のヒートシンクを有する発光ダイオードパッケージ
US20080035947A1 (en) * 2003-12-09 2008-02-14 Weaver Jr Stanton Earl Surface Mount Light Emitting Chip Package
JP4765632B2 (ja) * 2004-01-20 2011-09-07 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
JP2006179572A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Sharp Corp 発光ダイオード、バックライト装置および発光ダイオードの製造方法
US8125137B2 (en) 2005-01-10 2012-02-28 Cree, Inc. Multi-chip light emitting device lamps for providing high-CRI warm white light and light fixtures including the same
US9793247B2 (en) * 2005-01-10 2017-10-17 Cree, Inc. Solid state lighting component
KR100663906B1 (ko) * 2005-03-14 2007-01-02 서울반도체 주식회사 발광 장치
JP4744178B2 (ja) 2005-04-08 2011-08-10 シャープ株式会社 発光ダイオード
JP2006294898A (ja) 2005-04-12 2006-10-26 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc 発光素子収納用パッケージ
DE102005023210A1 (de) 2005-05-16 2006-11-23 Noctron S.A.R.L. Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung sowie Nachtsichtgerät mit einer solchen Vorrichtung
JP2007013027A (ja) 2005-07-04 2007-01-18 Fujikura Ltd 発光素子実装用ホーロー基板、発光素子モジュール、照明装置、表示装置及び交通信号機
WO2007010879A2 (en) * 2005-07-15 2007-01-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Light-emitting module and mounting board used therefor
JP4856463B2 (ja) 2005-10-17 2012-01-18 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
US8231251B2 (en) * 2005-10-28 2012-07-31 Philips Lumileds Lighting Company Llc Multiple piece reflective angle transformer
KR100649765B1 (ko) 2005-12-21 2006-11-27 삼성전기주식회사 엘이디 패키지 및 이를 이용한 백라이트유닛
US7655957B2 (en) * 2006-04-27 2010-02-02 Cree, Inc. Submounts for semiconductor light emitting device packages and semiconductor light emitting device packages including the same
JP4863203B2 (ja) 2006-04-28 2012-01-25 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
WO2008018548A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-14 Mitsubishi Chemical Corporation Illuminating apparatus
US20080099772A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-01 Geoffrey Wen-Tai Shuy Light emitting diode matrix
JP2008147203A (ja) * 2006-12-05 2008-06-26 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光装置
US7800304B2 (en) 2007-01-12 2010-09-21 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Multi-chip packaged LED light source
US20080179618A1 (en) 2007-01-26 2008-07-31 Ching-Tai Cheng Ceramic led package
JP2008211072A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Mitsubishi Electric Corp 光モジュール
TW200837974A (en) * 2007-03-01 2008-09-16 Touch Micro System Tech Light emitting diode package structure and manufacturing method thereof
JP4983348B2 (ja) 2007-04-04 2012-07-25 豊田合成株式会社 発光装置
US7622795B2 (en) 2007-05-15 2009-11-24 Nichepac Technology Inc. Light emitting diode package
JP5431688B2 (ja) * 2007-06-29 2014-03-05 ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド マルチｌｅｄパッケージ
US8026533B2 (en) * 2007-07-19 2011-09-27 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing the same
US20090086508A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Thin Backlight Using Low Profile Side Emitting LEDs
TWM331086U (en) * 2007-10-17 2008-04-21 Tai Sol Electronics Co Ltd Combination of LED and heat conduction device
USD615504S1 (en) 2007-10-31 2010-05-11 Cree, Inc. Emitter package
US8368100B2 (en) 2007-11-14 2013-02-05 Cree, Inc. Semiconductor light emitting diodes having reflective structures and methods of fabricating same
JP2009130301A (ja) 2007-11-27 2009-06-11 Sharp Corp 発光素子および発光素子の製造方法
JP2010526425A (ja) * 2008-05-20 2010-07-29 パナソニック株式会社 半導体発光装置、並びに、これを用いた光源装置及び照明システム
EP2293354B1 (de) 2008-05-30 2020-05-06 Sharp Kabushiki Kaisha Lichtemittierende anordnung, planare lichtquelle, flüssigkristallanzeigeanordnung
JP5345363B2 (ja) 2008-06-24 2013-11-20 シャープ株式会社 発光装置
US8915610B2 (en) * 2008-08-11 2014-12-23 Rohm Co., Ltd. Lighting device
US20100072491A1 (en) * 2008-09-23 2010-03-25 Baoliang Wang LED chip module
US7871842B2 (en) * 2008-10-03 2011-01-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Production process for surface-mounting ceramic LED package, surface-mounting ceramic LED package produced by said production process, and mold for producing said package
US8075165B2 (en) * 2008-10-14 2011-12-13 Ledengin, Inc. Total internal reflection lens and mechanical retention and locating device
US9425172B2 (en) 2008-10-24 2016-08-23 Cree, Inc. Light emitter array
US8791471B2 (en) 2008-11-07 2014-07-29 Cree Hong Kong Limited Multi-chip light emitting diode modules
US7973324B2 (en) * 2008-12-01 2011-07-05 Wen-Tsung Cheng Lamp type light emitting device for safety fuse
BRPI1005425B1 (pt) * 2009-02-05 2019-11-05 Koninl Philips Electronics Nv dispositivo, sistema e método
US7967652B2 (en) 2009-02-19 2011-06-28 Cree, Inc. Methods for combining light emitting devices in a package and packages including combined light emitting devices
JP5283539B2 (ja) 2009-03-03 2013-09-04 シャープ株式会社 発光装置、発光装置ユニット、および発光装置製造方法
KR20100109212A (ko) * 2009-03-31 2010-10-08 삼성전자주식회사 발광 장치
JP5726409B2 (ja) * 2009-07-01 2015-06-03 シャープ株式会社 発光装置および発光装置の製造方法
CN102893085A (zh) * 2010-04-26 2013-01-23 吉可多公司 连接至灯具的基于led的照明模块的连接装置
US8696159B2 (en) * 2010-09-20 2014-04-15 Cree, Inc. Multi-chip LED devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7213940B1 (en) 2005-12-21 2007-05-08 Led Lighting Fixtures, Inc. Lighting device and lighting method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9274343B2 (en) 2012-05-02 2016-03-01 Rockwell Automation Safety Ag Lens carrier and optical module for a light curtain and fabrication method
DE102013224581A1 (de) * 2013-11-29 2015-06-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US9865785B2 (en) 2013-11-29 2018-01-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method of production thereof
DE102013225552A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US9620694B2 (en) 2013-12-11 2017-04-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component

Also Published As

Publication number Publication date
TW201234678A (en) 2012-08-16
TWI451604B (zh) 2014-09-01
KR101487867B1 (ko) 2015-01-29
CN103189981B (zh) 2017-04-19
US20120069564A1 (en) 2012-03-22
US20120068198A1 (en) 2012-03-22
US8696159B2 (en) 2014-04-15
TW201234648A (en) 2012-08-16
KR20130079541A (ko) 2013-07-10
DE112011103148T5 (de) 2013-07-18
CN103189981A (zh) 2013-07-03
DE112011103147B4 (de) 2022-11-03
WO2012040085A1 (en) 2012-03-29
US20150048393A1 (en) 2015-02-19
US9041042B2 (en) 2015-05-26
DE112011103148B4 (de) 2023-03-09
CN103189980A (zh) 2013-07-03
WO2012040084A1 (en) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112011103147B4 (de) LED-Vorrichtung
DE10051159C2 (de) LED-Modul, z.B. Weißlichtquelle
DE102006021648B4 (de) Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung und Herstellungsverfahren dafür
DE112011106156B4 (de) Lichtemittierende Diodeneinheit auf Waferebene
DE102004063978B4 (de) Lichtemittierende Vorrichtung
DE102014109718B4 (de) Licht emittierende Vorrichtung und Beleuchtungseinrichtung unter Verwendung derselben
DE102014118238A1 (de) Licht emittierende Vorrichtung, dieselbe beinhaltende Beleuchtungsvorrichtung und Montiersubstrat
DE112015002289B4 (de) Festkörper-Beleuchtungseinrichtungen mit einem zu einer Schwarzkörper-Ortskurve nicht übereinstimmenden Farbpunkt
DE102014109647B4 (de) Lichtemittierendes Modul und Beleuchtungsvorrichtung
DE202013012509U1 (de) Lichtemittierendes Element, Beleuchtungsvorrichtung und deren Vorrichtungsrahmen
DE202006021128U1 (de) Subträger zur Montage einer lichtemittierenden Vorrichtung und Paket für die lichtemittierende Vorrichtung
DE102019129907A1 (de) Mehrfarben-Lichtgenerator für eine Halbleiterlampe
DE212016000126U1 (de) Hintergrundbeleuchtungseinheit unter Verwendung von Mehrzellen-Leuchtdioden
WO2014048830A1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE102016102778A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
DE102016116000A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
DE102018112314A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
DE112016003939T5 (de) Licht emittierende Vorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102016102772A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung
DE102021133724A1 (de) Lichtemittierendes modul und verfahren zum herstellen eines lichtemittierenden moduls
DE102017118749A1 (de) Lichtemittierende vorrichtung, beleuchtungsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer lichtemittierenden vorrichtung
DE102015113743A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung, Beleuchtungslichtquelle und Beleuchtungsvorrichtung
DE102016102765A1 (de) Trägersubstrat und LED Modul, welches dieses aufweist
DE202013008610U1 (de) LED-Beleuchtungseinrichtungen
DE202018107074U1 (de) Eine lichtemittierende Vorrichtung und ein lichtemittierendes Element

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CREELED, INC., NEWARK, US

Free format text: FORMER OWNER: CREE, INC., DURHAM, N.C., US

R082 Change of representative

Representative=s name: ISARPATENT - PATENT- UND RECHTSANWAELTE BARTH , DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final