DE202005011804U1 - Illuminating diode used in electronics comprises a support with chips for producing a uniform light mixture through its electrical connection - Google Patents

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Abstract

Illuminating diode comprises a support (10) with chips (30,40,50) for producing a uniform light mixture through its electrical connection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiode, insbesondere eine Leuchtdiode, welche Lichtstrahlen mit gleichmäßiger Lichtmischung aussenden kann.The The invention relates to a light-emitting diode, in particular a light-emitting diode, which light rays with uniform light mixture can send out.

Die Technik im Bereich der Leuchtdiode ist immer weiterentwickelt worden. Die Weißlicht-Leuchtdioden haben zwar eine weite Verbreitung gefunden, ihre Anwendungsgebiete sind jedoch aufgrund des hohen Kostenaufwands, des schlechten Wirkungsgrads und der schwierig kontrollierbaren Farbentemperatur stark eingeschränkt. Dies liegt daran, dass bei herkömmlichen Weißlicht-Leuchtdioden ein Blaulichtchip unter Zusatz von gelbem Fluoreszenzpulver Verwendung findet. Der Wirkungsgrad der Weißlicht-Leuchtdioden wird häufig durch den Zusatz von Lumineszenzpulver beeinträchtigt. Da die Fluoreszenzschicht aus anorganischem Polymer besteht, ist es kaum möglich, die Gleichmäßigkeit und Haftfähigkeit zu kontrollieren, wenn die Oberfläche oder die Ränder mit der Fluoreszenzschicht versehen sind. So weist das angeregte Mischungslicht (Weißlicht) eine ungleichmäßige Lichtmischung auf. Beispielsweise ist das Weißlicht in der Mitte eher blau und am Rand eher gelb. Das gilt insbesondere auch, wenn das Mischungslicht auf ein weißes Papier projiziert wird.The Technology in the field of light emitting diode has always been developed. The white light LEDs Although they have found a wide distribution, their fields of application However, because of the high cost, the poor efficiency and the difficult-to-control color temperature severely limited. This is because of conventional White light-emitting diodes a blue light chip with the addition of yellow fluorescent powder use place. The efficiency of white light LEDs is often through impaired the addition of luminescent powder. Because the fluorescent layer Made of inorganic polymer, it is hardly possible, the uniformity and adhesiveness to control if the surface or the edges with the fluorescent layer are provided. Thus, the excited mixing light (white light) an uneven light mixture on. For example, the white light in the middle rather blue and on the edge more yellow. This is especially true also when the mixture light is projected on a white paper.

Eine herkömmliche Konstruktion der Weißlicht-Leuchtdioden weist, wie aus 11 ersichtlich, mehrere LED-Chips A1, A2, A3 unterschiedlicher Farbe, wie Rot, Grün und Blau, in einem gemeinsamen LED-Gehäuse C auf. Darin ist ein Steuerchip E intern eingebaut. Es liegen Bonddrähte B vor, die zur elektrischen Verbindung der LED-Chips A1, A2, A3 mit dem Steuerchip E dienen. Außerdem werden Kontaktfüße D zur elektrischen Kontaktierung eingesetzt.A conventional construction of the white light emitting diodes shows how 11 can be seen, a plurality of LED chips A1, A2, A3 of different colors, such as red, green and blue, in a common LED housing C on. Therein a control chip E is installed internally. There are bonding wires B, which serve for the electrical connection of the LED chips A1, A2, A3 with the control chip E. In addition, contact feet D are used for electrical contacting.

Bei der oben erwähnten Konstruktion sind die drei Leuchtchips getrennt angeordnet, sodass das ausgesendete Weißlicht auf die Kreuzungsstelle der drei Chips beschränkt ist. Am Rand jedes Chips und an der Kreuzungsstelle zweier benachbarter Chips liegt kein gleichmäßiges, gemischtes Weißlicht, sondern nur die eigene Lichtfarbe jedes Chips bzw. das Mischungslicht zweier LED-Chips vor. Dies ist nicht als optimal anzusehen.at the above mentioned Construction, the three light chips are arranged separately, so the emitted white light is limited to the intersection of the three chips. At the edge of each chip and there is no uniform, mixed at the intersection of two adjacent chips White light, but only the own light color of each chip or the mixture light two LED chips in front. This is not to be considered optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtdiode zu schaffen, mit der eine gleichmäßige Lichtmischung und Lichtfarbe möglich ist, ohne Herstellungskosten zu erhöhen.Of the Invention has for its object to provide a light-emitting diode, with a uniform light mixture and light color possible is without increasing production costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leuchtdiode, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.These The object is achieved by a light-emitting diode having the features specified in claim 1. Further advantageous developments of the invention will be apparent from the dependent claims out.

Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:in the Following are objects, features and operation of the invention based on the preferred embodiments and the accompanying drawings be explained in more detail. Show it:

1 einen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 1 a partial section through a first embodiment of a light emitting diode according to the invention;

2 eine erste Variante des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 2 a first variant of the first embodiment of a light emitting diode according to the invention;

3 eine zweite Variante des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 3 a second variant of the first embodiment of a light emitting diode according to the invention;

4 eine dritte Variante des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 4 a third variant of the first embodiment of a light emitting diode according to the invention;

5 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 5 a plan view of a second embodiment of a light emitting diode according to the invention;

6 eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 6 a modification of the second embodiment of a light emitting diode according to the invention;

7 einen Teilschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 7 a partial section through a third embodiment of a light emitting diode according to the invention;

8 eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 8th a modification of the third embodiment of a light emitting diode according to the invention;

9 ein Blockdiagramm einer extern angeschlossenen, integrierten Steuerschaltung einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; 9 a block diagram of an externally connected, integrated control circuit of a light emitting diode according to the invention;

10 ein Blockdiagramm einer intern eingebauten, integrierten Steuerschaltung einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode; und 10 a block diagram of an internally built, integrated control circuit of a light emitting diode according to the invention; and

11 eine Draufsicht auf eine Weißlicht-Leuchtdiode nach dem Stand der Technik. 11 a plan view of a white light LED according to the prior art.

Wie aus 1 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße Leuchtdiode [LED] einen zum Aufbringen von LED-Chips eingesetzten Träger 10 in einem LED-Gehäuse 20 aus lichtdurchlässigem Material auf. Der Träger 10 ist als Metallträger, gedruckte Leiterplatte, Aluminiumsubstrat, keramisches Substrat o.dgl. ausgeführt. Auf dem Träger 10 liegt wenigstens ein Chip auf . Bei der Ausführungsform nach der 1 wird eine Weißlicht-Leuchtdiode als Beispiel genommen. So sind drei Chips 30, 40, 50, welche Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben [wie rot, grün und blau] aussenden, übereinander auf dem Träger 10 angeordnet. Das heißt, dass der zweite Chip 40 auf dem ersten Chip 30 sowie der dritte Chip 50 auf dem zweiten Chip 40 liegt. Die Chips 30, 40, 50 sind durch transparente Klebstoffe miteinander verklebt.How out 1 can be seen, a light-emitting diode according to the invention [LED] has a carrier used for the application of LED chips 10 in an LED housing 20 made of translucent material. The carrier 10 is as metal carrier, printed circuit board, aluminum substrate, ceramic substrate or the like. executed. On the carrier 10 at least one chip is on. In the embodiment of the 1 a white light LED is taken as an example. So are three chips 30 . 40 . 50 which emit light beams of different colors [such as red, green and blue], one above the other on the carrier 10 arranged. That means that the second chip 40 on the first chip 30 as well as the third chip 50 on the second chip 40 lies. The chips 30 . 40 . 50 are glued together by transparent adhesives.

Die Überlappung der Chips 30, 40, 50 kann aber auch anderer Reihenfolge nach erfolgen. Außerdem sind die überlappten Chips 30, 40, 50 mit dem Gehäuse 20 ummantelt. Es ist auch möglich, dass sie ohne Gehäuse 20 in der Luft freiliegen. Als lichtdurchlässiges Material für das LED-Gehäuse 20 sind Silikon, Epoxidharz oder eine Kombination von Silikon und Epoxidharz ausgewählt.The overlap of the chips 30 . 40 . 50 but can also be done in other order. Also, the overlapped chips 30 . 40 . 50 with the housing 20 jacketed. It is also possible that they are without housing 20 to be exposed in the air. As a translucent material for the LED housing 20 are selected silicone, epoxy resin or a combination of silicone and epoxy resin.

Wie aus 2 ersichtlich, ist jeder der Chips 30, 40, 50 über Drahtbonden 60 mit einem nicht näher dargestellten, entgegengesetzten Träger verbunden. Um die Verbindung über Bonddrähte 60 zu erleichtern, sind die Chips 30, 40, 50 nach oben hin immer kleiner dimensioniert. Das heißt, dass der oberste Chip 50 eine kleinere Baugröße aufweist als der mittlere Chip 40, damit der mittlere Chip 40 einen gewissen Raum zum Drahtbonden besitzt. Außerdem muss der mittlere Chip 40 kleiner sein als der unterste Chip 30, damit der unterste Chip 30 ebenfalls einen gewissen Raum zum Drahtbonden besitzt. So können die Bonddrähte 60 zu einem nicht überlappten Bereich problemlos stattfinden.How out 2 Obviously, each of the chips 30 . 40 . 50 via wire bonding 60 connected to a not shown, opposite carrier. To connect via bonding wires 60 to facilitate, are the chips 30 . 40 . 50 dimensioned smaller and smaller towards the top. That means the top chip 50 a smaller size than the middle chip 40 , so the middle chip 40 has a certain space for wire bonding. In addition, the middle chip must 40 be smaller than the lowest chip 30 , so the bottom chip 30 also has a certain space for wire bonding. So can the bonding wires 60 to a non-overlapped area easily take place.

Aus 3 ist ersichtlich, dass der Chip 30 durch Flip-Chip-Montage, über Lötkugeln aus Sn oder Au, mit dem Träger 10 verbunden ist. Bei der Ausführungsform nach der 3 werden Sn-Lötkugeln 70 eingesetzt. Die Baugröße des mittleren Chips 40 ist gleich wie oder kleiner als diejenige des untersten Chips 30, während die Baugröße des obersten Chips 50 kleiner sein muss als diejenige des mittleren Chips 40. Der mittlere und der oberste Chip 40, 50 werden ebenfalls über Bonddrähte 60 elektrisch kontaktiert.Out 3 it can be seen that the chip 30 by flip-chip mounting, via solder balls made of Sn or Au, with the carrier 10 connected is. In the embodiment of the 3 become Sn solder balls 70 used. The size of the middle chip 40 is equal to or less than that of the lowest chip 30 while the size of the top chip 50 must be smaller than that of the middle chip 40 , The middle and the top chip 40 . 50 are also via bonding wires 60 electrically contacted.

In 4 ist gezeigt, dass die drei Chips 30, 40, 50 gleich dimensioniert und über Sn-Lötkugeln 70 durch Flip-Chip-Montage miteinander verbunden sind, wobei es nicht notwendig ist, dass die Chips 30, 40, 50 über Bonddrähte 60 elektrisch kontaktiert werden.In 4 is shown that the three chips 30 . 40 . 50 Equally dimensioned and over Sn solder balls 70 are connected by flip-chip mounting, whereby it is not necessary that the chips 30 . 40 . 50 over bonding wires 60 be contacted electrically.

Wie 5 erkennen lässt, sind der oberste Chip 50 und der mittlere Chip 40 auf dem Träger 10 derart versetzt angeordnet, dass beide Seiten des mittleren Chips 40 aus dem obersten Chip 50 herausragen, wodurch die entstandenen Überstände zum Drahtbonden eingesetzt werden können. Da der nicht näher dargestellte, unterste Chip 30 keinen Platz zum Drahtbonden aufweist, so erfolgt die Kontaktierung durch Flip-Chip-Montage. Außerdem findet die Verbindung zwischen dem mittleren Chip 40 und dem obersten Chip 50 durch Flip-Chip-Montage über Sn-Lötkugeln 70 statt, wie in 6 dargestellt ist.As 5 recognize, are the top chip 50 and the middle chip 40 on the carrier 10 arranged such that both sides of the middle chip 40 from the top chip 50 protrude, whereby the resulting supernatants can be used for wire bonding. As the not shown, lowest chip 30 has no space for wire bonding, the contact is made by flip-chip mounting. In addition, the connection between the middle chip takes place 40 and the top chip 50 by flip-chip mounting over Sn solder balls 70 instead of, as in 6 is shown.

Wie 8 zeigt, liegen zwei parallel zueinander verlaufende mittlere Chips 40, 40' auf einem untersten Chip 30, wobei ein Spalt zwischen den beiden mittleren Chips 40, 40' vorhanden ist, auf denen sich ein oberster Chip 50 befindet. Die Chips sind von oben nach unten oder umgekehrt von unten nach oben immer größer dimensioniert. Als Alternative dazu können sie oben groß, jedoch mitten klein dimensioniert sein, wie in 7 dargestellt ist.As 8th shows, are two mutually parallel middle chips 40 . 40 ' on a lowest chip 30 , where a gap between the two middle chips 40 . 40 ' is present, on which a top chip 50 located. The chips are dimensioned from top to bottom or vice versa from bottom to top ever larger. Alternatively, they may be large at the top but small in the middle, as in FIG 7 is shown.

Die drei Chips 30, 40, 50 werden durch Drahtbonden mit einer integrierten Steuerschaltung 80 verbunden, die im Verpackungsverfahren gleichzeitig oder getrennt installiert ist. Hierdurch ergibt sich die integrierte Steuerschaltung 80 in extern angeschlossener und intern eingebauter Bauweise, wie in den 9 bzw. 10 dargestellt ist.The three chips 30 . 40 . 50 are made by wire bonding with an integrated control circuit 80 connected in the packaging process simultaneously or separately. This results in the integrated control circuit 80 in externally connected and internally built construction, as in the 9 respectively. 10 is shown.

Zusammengefasst lassen sich mit der erfindungsgemäßen Leuchtdiode beispielsweise folgende Vorteile realisieren:

  • 1. Da die erfindungsgemäßen Chips, welche Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge aussenden, in überlappter Weise angeordnet sind, wird vermieden, dass die Lichtmischung der Leuchtdiode nur an der Lichtkreuzungsstelle der Chips stattfindet, was eine schlechte und ungleichmäßige Lichtmischung verursachen kann.
  • 2. Unter Verwendung des gegenüber dem Stand der Technik unterschiedlichen Chipverbindungsverfahrens wird der erfindungsgemäße Lichtkreuzungsbereich zwischen den Chips erweitert, was für eine gleichmäßige Lichtmischung sorgt.
  • 3. Die optimale und gleichmäßige Lichtmischung erfolgt durch die Veränderung der Chipverbindung, ohne Herstellungskosten zu erhöhen.
In summary, for example, the following advantages can be realized with the light-emitting diode according to the invention:
  • 1. Since the chips according to the invention, which emit light beams of different wavelength, are arranged in an overlapping manner, it is avoided that the light mixture of the light-emitting diode takes place only at the light intersection of the chips, which can cause a poor and uneven light mixture.
  • 2. By using the chip connection method different from the prior art, the light crossing region according to the invention between the chips is widened, which ensures uniform light mixing.
  • 3. The optimal and uniform light mixing is done by changing the chip connection without increasing manufacturing costs.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf obige Beispiele beschrieben wurde, welche derzeit als praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsformen betrachtet werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die ausdrücklich offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.Even though the invention has been described with reference to the above examples, which currently as the most practical and preferred embodiments It should be understood that the invention is not to be considered the express disclosed embodiments limited is.

1010
Trägercarrier
2020
Gehäusecasing
3030
Chipchip
4040
Chipchip
40'40 '
Chipchip
5050
Chipchip
6060
Bonddrahtbonding wire
7070
Sn-LötkugelSn solder ball
8080
integrierte Steuerschaltungintegrated control circuit
A1A1
Chipchip
A2A2
Chipchip
A3A3
Chipchip
BB
Bonddrahtbonding wire
CC
Gehäusecasing
DD
Kontaktfußcontact foot
Ee
Steuerchipcontrol chip

Claims (12)

Leuchtdiode, die einen Träger (10) aufweist, auf dem sich wenigstens zwei übereinander liegende Chips befinden, die durch ihre elektrische Verbindung eine gleichmäßige Lichtmischung ermöglicht.Light emitting diode comprising a support ( 10 ), on which there are at least two superimposed chips, which enables a uniform light mixture by their electrical connection. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) aus einer Gruppe bestehend aus Metallträger, gedruckter Leiterplatte, Aluminiumsubstrat und keramischem Substrat ausgewählt ist.Light-emitting diode according to Claim 1, characterized in that the carrier ( 10 ) is selected from a group consisting of metal carrier, printed circuit board, aluminum substrate and ceramic substrate. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chips (30, 40, 50) durch Drahtbonden elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar sind.Light-emitting diode according to Claim 1, characterized in that the chips ( 30 . 40 . 50 ) are electrically contacted or contactable by wire bonding. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chips (30, 40, 50) über Sn-Lötkugeln (70) durch Flip-Chip-Montage elektrisch miteinander verbunden sind.Light-emitting diode according to Claim 1, characterized in that the chips ( 30 . 40 . 50 ) over Sn solder balls ( 70 ) are electrically connected together by flip-chip mounting. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung der Chips (30, 40, 50) durch eine Kombination aus Drahtbonden oder Flip-Chip-Montage (mit Sn-Lötkugeln) erfolgt ist.Light emitting diode according to claim 1, characterized in that the electrical connection of the chips ( 30 . 40 . 50 ) is done by a combination of wire bonding or flip-chip mounting (with Sn solder balls). Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei überlappten Chips freiliegen, ohne dass sie mit einem aus lichtdurchlässigem Material hergestellten Gehäuse (20) ummantelt sind.Light-emitting diode according to Claim 1, characterized in that the at least two overlapped chips are exposed without being connected to a housing made of light-transmissive material ( 20 ) are sheathed. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei überlappten Chips mit einem aus lichtdurchlässigem Material hergestellten Gehäuse (20) ummantelt sind.Light emitting diode according to claim 1, characterized in that the at least two overlapped chips with a housing made of transparent material ( 20 ) are sheathed. Leuchtdiode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtdurchlässiges Material Silikon ausgewählt ist.Light-emitting diode according to Claim 7, characterized that as translucent Material silicone selected is. Leuchtdiode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtdurchlässiges Material Epoxidharz ausgewählt ist.Light-emitting diode according to Claim 7, characterized that as translucent Material epoxy resin selected is. Leuchtdiode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtdurchlässiges Material eine Kombination von Silikon und Epoxidharz ausgewählt ist.Light-emitting diode according to Claim 7, characterized that as translucent Material is a combination of silicone and epoxy resin selected. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei überlappten Chips eine intern eingebaute, integrierte Steuerschaltung (80) aufweisen.Light-emitting diode according to Claim 1, characterized in that the at least two overlapped chips have an internally integrated, integrated control circuit ( 80 ) exhibit. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei überlappten Chips eine extern angeschlossene, integrierte Steuerschaltung (80) aufweisen.Light emitting diode according to claim 1, characterized in that the at least two overlapped chips an externally connected, integrated control circuit ( 80 ) exhibit.
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