DE202006014351U1 - LED module with red, green, blue (RGB) LED chips incorporates several LED clusters in specified pattern on circuit board embedded in cast material in different layers, for use in car dashboards, displays and control lamps - Google Patents

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Abstract

On a circuit bar (101) are fitted several LED clusters (102a-c), each with several LED chips (104a-c) covered by embedding material. Positions of circuit board with LED clusters are in specified pattern lay-out.Preferably, embedded LED chips of LEDs of same colour of different clusters occupy different positions under each embedding layer.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mit LED-Chips verschiedenfarbiger Leuchtdioden in einer bestimmten Anordnungsweise bestücktes LED-Modul.The The present invention relates to a LED chip of different colors Light-emitting diodes in a specific arrangement equipped LED module.

Lichtemittierende Dioden (LEDs) in den Farben Rot, Gelb, Grün und Blau sind seit den späten sechziger Jahren im Einsatz, so z.B. in Fahrzeugarmaturen, Displays oder als Kontrollleuchten von Elektrogeräten.light emitting Diodes (LEDs) in red, yellow, green and blue have been around since the late sixties Years in use, such as in vehicle fittings, displays or as Indicator lights of electrical appliances.

Die heute im Handel erhältlichen LED-Module bestehen üblicherweise aus einer Anzahl von Einzel-LEDs mit schmalbandigen, näherungsweise monochromatischen Emissionsspektren, die in Form von gehäusten Halbleiterkristallen gefertigt, zu Dreiergruppen in den Primärfarben Rot, Grün und Blau des additiven Farbsystems zusammengefasst und in einer bestimmten Anordnungsweise (z.B. in linear aneinander gereihter oder zu einem Cluster gruppierter Form) auf einer Leiterplatte aufgebracht und miteinander kombiniert sind. Die Leiterplatte erfüllt dabei nicht nur die Funktion eines Trägers, sondern ermöglicht auch eine einfache Ansteuerung der einzelnen Leuchtdioden und weiterer, für den Einsatz des LED-Moduls im Rahmen einer lichttechnischen Anlage benötigter optischer, elektronischer und/oder mechanischer Systemkomponenten.The commercially available today LED modules usually exist from a number of single LEDs with narrowband, approximately monochromatic emission spectra, which are in the form of packaged semiconductor crystals made to triplets in the primary colors red, green and blue of the summarized additive color system and in a particular arrangement (e.g., in a linear array or grouped into a cluster Form) applied to a circuit board and combined with each other are. The circuit board meets not only the function of a carrier, but also allows a simple control of the individual light-emitting diodes and further, for the Use of the LED module in the context of a lighting system required optical, electronic and / or mechanical system components.

Das elektrische Layout der Leiterplatte kann dabei der jeweiligen Applikation angepasst werden: Neben Monobetrieb lassen sich bei entsprechendem Layout farbige LEDs separat ansteuern, so dass individuelle Farbmischungen und Farbsequenzen mit ein und demselben LED-Modul möglich sind. Unterschiedli che Farben können dabei durch additive Farbmischung des von verschiedenfarbigen LEDs mit unterschiedlichen Emissionsspektren abgestrahlten Lichts erzeugt werden. Indem das LED-Modul jeweils drei Leuchtdioden in den drei Primärfarben Rot, Grün und Blau des additiven Farbsystems, welche sich zusammengenommen zu der Farbe Weiß addieren, zu einer Dreiergruppe zusammenfasst, ergeben sich bei geeigneter additiver Farbmischung Sekundärfarben jedes beliebigen Farbtons in einer verhältnismäßig hohen Farbsättigung.The electrical layout of the circuit board can be the respective application be adapted: In addition to mono operation can be with appropriate layout control colored LEDs separately, so that individual color mixtures and color sequences with one and the same LED module are possible. Different colors can be thereby by additive color mixing of the differently colored LEDs with generated different emission spectra emitted light become. By the LED module three LEDs each in the three primary colors red, green and blue of the additive color system, which taken together to the color Adding white, into a group of three, resulting in suitable additive color mixing secondary colors any hue in a relatively high color saturation.

LED-Module sind heutzutage in verschiedenen Formen und Größen auf dem Markt erhältlich. Man unterscheidet u.a. zwischen LED-Modulen mit bedrahteten, in Durchstecktechnologie montierten LEDs, in SMD-Technologie (engl.: „Surface Mounted Device Technology") gefertigten LED-Modulen, die einen höheren Miniaturisierungsgrad als LED-Module mit bedrahteten LEDs erlauben, und auf Basis innovativer Chip-on-Board (CoB)-Technologie bestückten LED-Modulen, bei denen die Halbleiterkristalle direkt auf einer Leiterplatte platziert und kontaktiert sind. Letzteres erlaubt hohe Bestückungsdichten, einen hohen Grad an Miniaturisierung und ein verhältnismäßig gutes thermisches Management für eine lange Lebensdauer.LED modules are available in different shapes and sizes on the market today. you differentiates among others between LED modules with leaded, in push-through technology mounted LEDs, SMD technology ("Surface Mounted Device Technology") manufactured LED modules, the one higher Allow for miniaturization as LED modules with leaded LEDs, and based on innovative chip-on-board (CoB) technology populated LED modules, where the semiconductor crystals directly on a circuit board placed and contacted. The latter allows high assembly densities a high degree of miniaturization and a relatively good one thermal management for a long life.

In JP 11-003051 ist ein mit LED-Clustern zu je vier Licht in den Spektralfarben Rot, Grün bzw. Blau emittierenden Leuchtdioden ausgestattetes LED-Display eines Anzeigegeräts beschrieben, bei dem jedes LED-Cluster über zwei im roten Spektralbereich emittierende Leuchtdioden verfügt.In JP 11-003051 is one with four LED light clusters in the spectral colors Red Green or blue emitting LEDs equipped LED display a display device described in which each LED cluster over two in the red spectral range emitting LEDs has.

AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGTASK OF THE PRESENT INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist daher der Aufgabe gewidmet, die Homogenität der Licht- und Farbverteilung herkömmlicher LED-Module zu verbessern.The The present invention is therefore devoted to the task of improving the homogeneity of the light and color distribution of conventional Improve LED modules.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele, die den Gedanken der Erfindung weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.These The object is achieved by the Characteristics of the independent Claims solved. advantageous Embodiments, which further develop the idea of the invention are defined in the dependent claims.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY PRESENTATION OF THE INVENTION

Die im vorhergehenden Abschnitt definierte Aufgabe wird durch ein LED-Modul gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.The The task defined in the previous section is controlled by an LED module according to claim 1 solved. The dependent ones claims form the central idea of the invention in a particularly advantageous Continue.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nunmehr, Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen, anhand einer detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, ausgehend von dem für die Erfindung einschlägigen Stand der Technik, erläutert.Further Features of the present invention will now be referred to on the attached Drawings, with reference to a detailed description of an embodiment of the present invention, starting from the relevant to the invention state technology, explained.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines bekannten LED-Moduls der von der Firma TridonicAtco hergestellten und vertriebenen LED-Modulkette LED D511 RGB (Stand der Technik) mit drei LED-Clustern, bestehend aus den LED-Chips von jeweils drei Licht in den Spektralfarben Rot, Grün und Blau emittierenden Leuchtdioden, 1 shows a schematic representation of a known LED module manufactured and sold by the company TridonicAtco LED module chain LED D511 RGB (prior art) with three LED clusters, consisting of the LED chips of three light in the spectral colors red, green and blue emitting light emitting diodes,

2 zeigt eine weitere schematische Darstellung dieses LED-Moduls, durch die der auf die Linsenform der erhärteten Vergussmasseschichten einzelner LED-Cluster zurückzuführende, zu einer Anisotropie der von den jeweiligen LED-Clustern emittierten Strahlung führende Linseneffekt veranschaulicht wird, 2 shows a further schematic representation of this LED module, which illustrates the attributable to the lens shape of the hardened Vergussmasseschichten individual LED clusters, resulting in an anisotropy of the radiation emitted by the respective LED clusters radiation lens effect,

3 zeigt eine Seitenansicht dieses LED-Moduls 3 shows a side view of this LED module

4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen LED-Moduls mit drei LED-Clustern, bestehend aus den LED-Chips von jeweils drei Licht in den Spektralfarben Rot, Grün und Blau emittierenden Leuchtdioden, bei dem LED-Chips von Licht gleicher Farbe emittierenden Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster in verschiedenen Eckpunkten dreier gleichsinnig orientierter gleichseitiger Dreiecke, also um 120° gegeneinander versetzt, angeordnet sind. 4 shows a schematic representation of an LED module according to the invention with three LED clusters, consisting of the LED chips of three light in the spectral colors red, green and blue emitting LEDs, in which LED chips of light of the same color emitting light emitting diodes of different LED Cluster in different vertices of three in the same direction oriented equilateral triangles, so offset by 120 ° from each other, are arranged.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Im Folgenden wird das in 4 abgebildete Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ausgehend von dem unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschriebenen Stand der Technik, im Detail beschrieben.In the following, the in 4 illustrated embodiment of the present invention, starting from the with reference to 1 to 3 described prior art, described in detail.

Bei dem in 1 skizzierten LED-Modul 100 sind drei LED-Cluster 102a–c, bestehend aus den LED-Chips 104a–c von jeweils drei Licht in den Spektralfarben Rot, Grün und Blau emittierenden Leuchtdioden, zusammen mit den für einen Konstantstrombetrieb des LED-Moduls 100 benötigten elektronischen Bauelementen einer zur Ansteuerung der einzelnen LED-Cluster 102–c benötigten LED-Treiberschaltung, den zur Stromversorgung der einzelnen Leuchtdioden dieser LED-Cluster 102a–c dienenden Anschlusskontakten 105 und dem Verdrahtungslayout 106 dieser Bauelemente in Surface Mounted Device (SMD)- oder Chip-on-Board (CoB)-Technik auf einer Leiterplatte 101 aufgebracht.At the in 1 sketched LED module 100 are three LED clusters 102 -C, consisting of the LED chips 104a -C of each three light in the spectral colors red, green and blue emitting LEDs, together with those for a constant current operation of the LED module 100 required electronic components one for controlling the individual LED cluster 102 -C needed LED driver circuit, which is used to power the individual LEDs of these LED clusters 102 -C serving connection contacts 105 and the wiring layout 106 these components in Surface Mounted Device (SMD) or chip-on-board (CoB) technology on a printed circuit board 101 applied.

Mit 103a ist ein Befestigungsloch in der Platine bezeichnet, das zur Befestigung durch eine Schraube o.ä. dient.With 103a is a mounting hole in the board referred to, or similar for attachment by a screw. serves.

Zur Kühlung des LED-Modul kann es bspw. durch ein vormontierte wärmeleitende Klebetape auf der Rückseite des LED-Modules auf einen Kühlkörper montiert/geklebt werden. Dieser Kühlkörper kann auch gleichzeitig der Reflektor oder die Leuchte sein. An dem "tc Punkt" 103b kann anhand eines Temperaturfühlers die Oberflächentemperatur des LED-Modules gemessen werden, um den optimalen Betrieb bzw. die ausreichende Kühlung des LED-Modules festzustellen. Dazu kann diese Temperaturerfassung zu der Ansteuerelektronik der LEDs zurückgeführt werden, die die LED-Leistung mittels einer PWM-Modulation der Betriebsspannung steuert.For cooling the LED module, it can for example be mounted / glued on a heat sink by means of a preassembled heat-conducting adhesive tape on the rear side of the LED module. This heat sink can also be the reflector or the light at the same time. At the "tc point" 103b Using a temperature sensor, the surface temperature of the LED module can be measured to determine the optimum operation or sufficient cooling of the LED module. For this purpose, this temperature detection can be returned to the control electronics of the LEDs, which controls the LED power by means of a PWM modulation of the operating voltage.

Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die mit gleichen Bezugszeichen bezeichneten LED-Chips 104a, 104 bzw. 104c von Licht gleicher Spektralfarbe (z.B. Rot, Grün bzw. Blau) emittierenden Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster 102a, 102b bzw. 102c jeweils in den gleichen Eckpunkten dreier gleichsinnig orientierter, zueinander kongruenter gleichseitiger Dreiecke angeordnet. Mit „gleichsinniger Orientierung" ist dabei gemeint, dass die gleichnamigen Ecken der gleichseitigen Dreiecke, die die dreieckförmigen Anordnungen der einzelnen LED-Cluster 102a–c beschreiben, jeweils in dieselben Richtungen weisen. Die Positionen der drei LED-Cluster 102a–c auf der Leiterplatte 101 des betreffenden LED-Moduls 100 sind dabei durch die Orte der auf einer parallelen Geraden zu einer Längsseite des LED-Moduls 100 angeordneten Inkreis-Mittelpunkte dieser gleichseitigen Dreiecke vorgegeben, wobei die Inkreis-Mittelpunkte aller benachbarten Dreiecke zueinander denselben Abstand haben. Die Anordnung und Orientierung (Ausrichtung) der einzelnen LED-Chips 104a–c ist somit bei allen LED-Clustern 102a–c des LED-Moduls 100 gleich, was bedeutet, dass Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster, welche Licht derselben Spektralfarbe emittieren, immer in denselben Ecken dieser gleichsinnig orientierten gleichseitigen Dreiecke angeordnet sind.How out 1 it can be seen, the LED chips designated by the same reference numerals 104a . 104 respectively. 104c light of the same spectral color (eg red, green or blue) emitting light emitting diodes of different LED clusters 102 . 102b respectively. 102c each arranged in the same vertices of three in the same direction oriented, mutually congruent equilateral triangles. By "equidirectional orientation" is meant that the eponymous corners of the equilateral triangles, the triangular arrays of individual LED clusters 102 Describe -c, each pointing in the same directions. The positions of the three LED clusters 102 -C on the circuit board 101 of the relevant LED module 100 are doing through the places on a parallel line to a longitudinal side of the LED module 100 arranged in-center points of these equilateral triangles, wherein the inscribed centers of all adjacent triangles have the same distance from each other. The arrangement and orientation (alignment) of the individual LED chips 104a -C is thus on all LED clusters 102 -C of the LED module 100 which means that light-emitting diodes of different LED clusters which emit light of the same spectral color are always arranged in the same corners of these equilateral triangles oriented in the same direction.

Ein Problem bei dieser Art der Anordnung und Orientierung der einzelnen RGB-Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster besteht in der Anisotropie der emittierten Strahlungsintensität. Diese resultiert daraus, dass die Linsenform der drei zu Klumpen erhärteten Vergussmasseschichten 108a–c einen Linseneffekt zur Bündelung der von den einzelnen LEDs der LED-Clusters 102a–c emittierten isotropen Lichtstrahlung bewirkt, der abhängig von der Position der mit den Vergussmasseschichten 108a–c überzogenen LED-Chips 102a–c variiert (siehe 2). Aufgrund der Tatsache, dass alle drei LED-Cluster 102a–c des LED-Moduls 100 gleichsinnig orientiert sind, handelt es sich bei dem Farbton der von den 15 LED-Modulen der streifenförmigen Modulkette in eine bestimmte Raumrichtung emittierten Lichts um eine durch additive Farbmischung entstandene Farbe, die aus einer Überlagerung der von den LEDs der einzelnen LED-Cluster 102a–c in diese Raumrichtung emittierten Lichtstrahlung entsteht und von der gleichsinnigen Orientierung der einzelnen LED-Cluster 102a–c auf den Leiterplatten 101 der einzelnen LED-Module 100 abhängt. Sind die LED-Chips 104a–c der einzelnen, zu LED-Clustern 102a–c zusammengefassten RGB-Leuchtdioden nicht genau im Mittelpunkt der linsenförmigen Vergussmasse-Klumpen 108a–c positioniert, führt die gleichsinnige Orientierung der LED-Cluster 102a–c zu dem störenden Effekt, dass das Emissionsspektrum des von den RGB-Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster 102a–c emittierten Lichts, betrachtet aus einer Raumrichtung, in der die LED- Chips 104a–c der einzelnen LED-Cluster 102a–c am weitesten von einem Betrachter entfernt sind, wesentlich rötlicher erscheint als aus der diametral gegenüberliegenden Raumrichtung (siehe dazu 3). Folglich erscheint die Licht streuende Schicht 109 bei Betrachtung aus einem Raumwinkel, in dem die LED-Chips 104a–c der einzelnen LED-Cluster 102a–c am weitesten von dem Betrachter entfernt sind, in einem dem Betrachter nahe kommenden Bereich rötlicher als im gesamten restlichen Bereich, wobei der Rotstich mit zunehmender Entfernung vom Betrachter abnimmt.A problem with this type of arrangement and orientation of the individual RGB light-emitting diodes of different LED clusters is the anisotropy of the emitted radiation intensity. This results from the fact that the lens shape of the three hardened Vergussmasseschichten to lumps 108a -C a lens effect for focusing the individual LEDs of the LED clusters 102 -C emitted isotropic light radiation, which depends on the position of the Vergussmasseschichten 108a -C coated LED chips 102 -C varies (see 2 ). Due to the fact that all three LED clusters 102 -C of the LED module 100 Oriented in the same direction, it is the hue of the light emitted by the 15 LED modules of the strip-shaped module chain in a given spatial direction to a color resulting from additive color mixing, which consists of a superposition of the LEDs of the individual LED clusters 102 -C light radiation emitted in this spatial direction arises and of the same direction orientation of the individual LED clusters 102 -C on the circuit boards 101 the individual LED modules 100 depends. Are the LED chips 104a -C single, to LED clusters 102 -C combined RGB light-emitting diodes not exactly in the center of the lenticular grout lumps 108a -C positions, leads the same direction orientation of the LED cluster 102 -C to the disturbing effect that the emission spectrum of the of the RGB LEDs of each LED cluster 102 C emitted light, viewed from a spatial direction in which the LED chips 104a -C of the single LED cluster 102 -C are farthest from a viewer, appears much redder than from the diametrically opposite spatial direction (see 3 ). Consequently, it appears the light-scattering layer 109 when viewed from a solid angle, in which the LED chips 104a -C of the single LED cluster 102 C are farthest from the viewer, redder in an area nearer the viewer than in the rest of the area, with the reddish decreasing with distance from the observer.

Hervorgerufen wird diese Farbveränderung durch die Rayleigh-Streuung des von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster 102a–c emittierten Lichts. Die zwischen den LED-Modulen 100 und dem Betrachter befindliche Luft wirkt hierbei, ebenso wie die einzelnen Vergussmasseschichten 108a–c, als diffus streuendes Medium, wobei blaues und grünes Licht durch die Silikonmoleküle der Vergussmasse und die Moleküle der Luft, welche einen im Vergleich zu den Wellenlängen der gestreuten Lichtwellen kleinen Durchmesser besitzen, stets stärker gestreut wird als das wesentlich langwelligere rote Licht, so dass die verbliebenen, langwelligen Lichtanteile in Relation stärker zu Tage treten, den Betrachter also mehr rotes als blaues und grünes Licht erreicht und der Farbeindruck sich in Richtung der Spektralfarbe Rot verschiebt.This color change is caused by the Rayleigh scattering of the light emitting diodes of the individual LED clusters 102 -C emitted light. The between the LED modules 100 and the viewer's air acts here, as well as the individual Vergussmasseschichten 108a C, as a diffusely scattering medium, wherein blue and green light through the silicone molecules of the potting compound and the molecules of the air, which have a small diameter compared to the wavelengths of the scattered light waves, is always more scattered than the much longer-wave red light, so that the remaining, long-wave light components in relation to become more visible, so the viewer reaches more red than blue and green light and the color impression shifts in the direction of the spectral color red.

Dieser Nachteil herkömmlicher LED-Module wird durch das in 4 skizzierte erfindungsgemäße LED-Modul 100' behoben, welches drei LED-Cluster 102a'–c', bestehend aus je drei gebondeten und mit einer zumindest teilweise lichtdurchlässigen, Licht bündelnden Vergussmasseschicht 108a–c überzogenen LED-Chips 104a–c von drei Licht in den Spektralfarben Rot, Grün bzw. Blau emittierenden Leuchtdioden, umfasst. Die einzelnen LED-Chips 104a–c sind dabei in Surface Mounted Device (SMD)- oder Chip-on-Board (CoB)-Technik direkt auf einer von drei auf einer Oberfläche der Leiterplatte 101 dieses LED-Moduls 100' aufgebrachten Kontaktflächen 107a–c montiert.This disadvantage of conventional LED modules is due to the in 4 sketched LED module according to the invention 100 ' fixed, which three LED clusters 102a ' -C ', each consisting of three bonded and with an at least partially translucent, light-bundling Vergussmasseschicht 108a -C coated LED chips 104a -C of three light in the spectral colors red, green and blue emitting light-emitting diodes, respectively. The individual LED chips 104a -C are in Surface Mounted Device (SMD) or Chip-on-Board (CoB) technology directly on one of three on a surface of the PCB 101 this LED module 100 ' applied contact surfaces 107a -C mounted.

Wie aus 4 ersichtlich ist, sind die mit gleichen Bezugszeichen bezeichneten LED-Chips 104a, 104 bzw. 104c von Licht gleicher Spektralfarbe (z.B. Rot, Grün bzw. Blau) emittierenden Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster 102a', 102b' bzw. 102c' erfindungsgemäß in verschiedenen Eckpunkten dreier gleichsinnig orientierter, zueinander kongruenter gleichseitiger Dreiecke angeordnet, deren Inkreis-Mittelpunkte äquidistant auf einer Geraden angeordnet sind, und zwar dergestalt, dass die LED-Chips 104a–c von gleichfarbigen Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster 102a'–c' im Platzierungslayout dieser verschiedenen LED-Cluster 102a'–c' unterhalb der jeweiligen Vergussmasseschichten 108a–c unterschiedliche Plätze belegen. Die einzelnen LED-Chips 104a–c von gleichfarbigen Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster 102a'–c' sind dabei, von den Inkreis-Mittelpunkten der jeweiligen Dreiecke aus betrachtet, um einen Winkelbetrag von jeweils 120° gegeneinander versetzt angeordnet. Auf diese Weise werden Inhomogenitäten der Licht- und Farbverteilung, welche zu einem Rotstich bei Betrachtung des LED-Moduls 100' aus einem bestimmten Raumwinkel führen, gemittelt über alle LED-Cluster 102a'–c', im Wesentlichen ausgeglichen.How out 4 it can be seen, the LED chips designated by the same reference numerals 104a . 104 respectively. 104c light of the same spectral color (eg red, green or blue) emitting light emitting diodes of different LED clusters 102a ' . 102b ' respectively. 102c ' According to the invention arranged in different vertices of three in the same direction oriented, mutually congruent equilateral triangles whose inscribed centers are arranged equidistantly on a straight line, in such a way that the LED chips 104a -C of the same color LEDs of different LED clusters 102a ' -C 'in the placement layout of these different LED clusters 102a ' -C 'below the respective Vergussmasseschichten 108a -C occupy different places. The individual LED chips 104a -C of the same color LEDs of different LED clusters 102a ' -C 'are, viewed from the incircle centers of the respective triangles, arranged offset by an angle of 120 ° to each other. In this way inhomogeneities of the light and color distribution, resulting in a reddish when viewing the LED module 100 ' lead from a certain solid angle, averaged over all LED clusters 102a ' -C ', essentially balanced.

Das vorstehend beschriebene LED-Modul 100' ist dabei hinter einer mattierten Kunststoff- oder Glasschicht 109 angeordnet, die das von den Leuchtdioden der LED-Cluster 102a'–c' emittierte Licht bricht, in alle Raumrichtungen eines vor dieser Schicht 109 befindlichen Halbraums streut und somit zur additiven Farbmischung des von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster 102a'–c' emittierten verschiedenfarbigen Lichts beiträgt.The LED module described above 100 ' is behind a frosted plastic or glass layer 109 arranged, which is that of the light emitting diodes of the LED clusters 102a ' -C 'emitted light breaks, in all spatial directions one before this layer 109 located half-space scatters and thus the additive color mixing of the light-emitting diodes of each LED cluster 102a ' -C 'emitted different colored light contributes.

Die Vergussmasseschichten 108a–c der einzelnen LED-Cluster 102a'–c' sind aus einem transparenten oder teilweise lichtdurchlässigen (diffusen) Material gefertigt, das vorzugsweise aus Silikon besteht und mit Farbumwandlungspigmenten angereichert sein kann, welche zumindest einen Spektralanteil der aus der Überlagerung verschiedenfarbigen Lichts in den Spektralfarben Rot, Grün und Blau bestehenden, von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster 102a'–c' emittierten Lichtstrahlen absorbieren.The Vergussmasseschichten 108a -C of the single LED cluster 102a ' -C 'are made of a transparent or partially translucent (diffuse) material, which is preferably made of silicone and can be enriched with color conversion pigments which at least a spectral component of the overlapping different colored light in the spectral colors red, green and blue existing of the Light emitting diodes of the individual LED clusters 102a ' Absorb emitted light rays.

Das erfindungsgemäße LED-Modul ist dabei mit wenigstens zwei auf einer Leiterplatte aufgebrachten LED-Clustern mit jeweils wenigstens zwei mit einer vorzugsweise gemeinsamen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Vergussmasseschicht überzogenen LEDs unterschiedlicher Farbe bestückt. Diejenigen Stellen der Leiterplatte, auf denen die LEDs der einzelnen LED-Cluster platziert sind, sind in einem regelmäßigen Anordnungsmuster eines Platzierungslayouts angeordnet.The inventive LED module is applied with at least two on a circuit board LED clusters each having at least two with a preferably coated at least partially transparent potting compound layer LEDs of different colors populated. Those posts of Printed circuit board on which the LEDs of each LED cluster placed are in a regular arrangement pattern a placement layout arranged.

Dabei belegen die vergossenen LEDs gleicher Farbe verschiedener LED-Cluster im Platzierungslayout dieser LED-Cluster erfindungsgemäß unterschiedliche Plätze.there The cast LEDs occupy the same color of different LED clusters in the placement layout of these LED clusters according to the invention different Places.

Dabei ist die Platzbelegung der LED-Chips von gleichfarbigen Leuchtdioden im Platzierungslayout verschiedener LED-Cluster erfindungsgemäß durch eine Permutationsvorschrift festgelegt, bei der es sich beispielsweise um eine zyklische Permutation der LED-Chip-Zuordnung auf die einzelnen Plätze des Platzierungslayouts benachbarter LED-Cluster handeln kann.there is the space occupied by the LED chips of the same color LEDs in the placement layout of various LED clusters according to the invention set a permutation rule, which for example a cyclic permutation of the LED chip assignment to the individual Places of the Placement layouts of adjacent LED clusters can act.

Diejenigen Stellen der Leiterplatte, auf denen die LED-Chips der einzelnen LED-Cluster zu platzieren sind, können z.B. durch die Eckpunkte regelmäßiger Polygone gegeben sein.Those Make the circuit board on which the LED chips of each LED clusters can be placed e.g. through the corner points regular polygons be given.

Gemäß vorliegender Erfindung sind die regelmäßigen Polygone, durch deren Eckpunkte die Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen LED-Chips aller LED-Cluster auf der Leiterplatte festgelegt sind, gleichsinnig orientiert. Dies bedeutet, dass die LED-Chips der verschiedenen LED-Cluster, bezogen auf die Inkreis-Mittelpunkte der vorgenannten regelmäßigen Polygone, um unterschiedliche Drehwinkel φn gegenüber einer Normalposition φ0 versetzt angeordnet sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die regelmäßigen Polygone, durch deren Eckpunkte die Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen LED-Chips aller LED-Cluster auf der Leiterplatte festgelegt sind, durch eine Ähnlichkeits- oder Kongruenzabbildung ineinander überführbar sind.According to the present invention, the re regular polygons, by whose vertices the arrangement possibilities of the individual LED chips of all LED clusters on the printed circuit board are determined, oriented in the same direction. This means that the LED chips of the different LED clusters, with respect to the inscribed centers of the abovementioned regular polygons, are arranged offset by different rotational angles φ n with respect to a normal position φ 0 . In this case, it can be provided, in particular, that the regular polygons, by means of whose corner points the arrangement possibilities of the individual LED chips of all LED clusters on the printed circuit board are defined, can be converted into one another by a similarity or congruence mapping.

Im Falle der zuvor erwähnten zyklischen Permutation der LED-Chip-Zuordnung auf die einzelnen Plätze des Platzierungslayouts benachbarter LED-Cluster können die Größen dieser Drehwinkel φn beispielsweise durch ganzzahlige Vielfache n des durch die Anzahl N der LED-Cluster pro LED-Modul geteilten Vollkreiswinkels von 360° zwischen Null und der um Eins verminderten Anzahl N der LED-Cluster pro LED-Modul gegeben sein: φn = n·Δφn = n·360°/N ∀ n ∊ {0, 1, 2, ..., N-1}. Dies bedeutet, dass LED-Chips gleichfarbiger Leuchtdioden von zueinander benachbarten LED-Clustern, bezogen auf die Inkreis-Mittelpunkte der regelmäßigen Polygone, um gleich große Winkelbeträge Δφn = φn – φn–1 = 360°/N =: Δφ ∀ n ∊ {1, 2, ..., N-1} gegeneinander versetzt angeordnet sind.In the case of the aforementioned cyclic permutation of the LED chip allocation to the individual locations of the placement layout of adjacent LED clusters, the magnitudes of these rotational angles φ n can be determined, for example, by integer multiples n of the full circle angle divided by the number N of LED clusters per LED module of 360 ° between zero and the number N of LED clusters per LED module reduced by one: φ n = n · Δφ n = n · 360 ° / N ∀ n ε {0, 1, 2, ... , N-1}. This means that LED chips of the same color LEDs of mutually adjacent LED clusters, based on the inscribed centers of the regular polygons, by the same amount of angles Δφ n = φ n - φ n-1 = 360 ° / N =: Δφ ∀ n Ε {1, 2, ..., N-1} are offset from one another.

Beispielsweise können die LED-Chips der einzelnen LED-Cluster auf den Eckpunkten gleichsinnig orientierter gleichseitiger Dreiecke angeordnet sein. Die Inkreis-Mittelpunkte können dabei für jedes Paar benachbarter LED-Cluster z.B. denselben Abstand zueinander haben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die gleichsinnig orientierten gleichseitigen Dreiecke, deren Eckpunkte die Anordnungsmöglichkeiten der LED-Chips in den einzelnen LED-Clustern beschreiben, dieselbe Kantenlänge aufweisen.For example can the LED chips of each LED cluster on the vertices in the same direction oriented equilateral triangles may be arranged. The inscribed centers can for each pair of adjacent LED clusters e.g. the same distance from each other to have. In particular, it can be provided that the same direction oriented equilateral triangles whose vertices are the arrangement possibilities the LED chips in each LED cluster describe the same Have edge length.

Bei den LED-Chips der einzelnen LED-Cluster kann es sich beispielsweise um LED-Halbleiterplättchen von näherungsweise monochromatisches Licht in den Primärfarben Rot (R), Grün (G) bzw. Blau (B) des additiven Farbsystems emittierenden Leuchtdioden handeln.at For example, the LED chips of each LED cluster may be around LED chip from approximate monochromatic light in the primary colors red (R), green (G) or Blue (B) of the additive color system emitting light-emitting diodes act.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das vorstehend beschriebene LED-Modul z.B. hinter einer zumindest teilweise lichtdurchlässigen (diffusen) Schicht angeordnet ist, die das von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster emittierte Licht bricht, in alle Raumrichtungen eines vor dieser Schicht befindlichen Halbraums streut und somit zur additiven Farbmischung des von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster emittierten verschiedenfarbigen Lichts beiträgt. Bei dieser Schicht kann es sich beispielsweise um eine mattierte Kunststoff- oder Glasschicht handeln.there can be provided that the above-described LED module e.g. behind an at least partially translucent (diffuse) layer is arranged, which is that of the light emitting diodes of the individual LED clusters emitted light breaks, in all spatial directions one in front of this Layer half space scatters and thus for additive color mixing of the differently colored light emitted by the LEDs of the individual LED clusters contributes. This layer may be, for example, a frosted Trade plastic or glass layer.

Die Vergussmasseschichten der einzelnen LED-Cluster können erfindungsgemäß aus einem zu einem linsenförmigen Klumpen erhärteten transparenten oder diffusen Material, vorzugsweise aus Silikon, bestehen. Bei Verwendung eines solchen diffusen Materials werden die drei von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster emittierten Spektralfarben Rot, Grün und Blau in den jeweiligen Vergussmasseschichten mehr oder weniger stark gestreut, so dass bei einem Betrachter der Eindruck einer durch additive Farbmischung dieser drei Primärfarben erhaltenen Sekundärfarbe des additiven Farbsystems als Farbwahrnehmung entsteht.The Vergussmasseschichten the individual LED clusters can according to the invention from a to a lenticular Clumps hardened transparent or diffuse material, preferably of silicone, consist. When using such a diffuse material the three emitted from the LEDs of each LED cluster Spectral colors red, green and blue in the respective Vergussmasseschichten more or less strongly scattered, giving the impression of a viewer obtained by additive color mixing of these three primary colors secondary color of additive color system as color perception arises.

Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Vergussmasseschichten der einzelnen LED-Cluster mit Farbumwandlungspigmenten angereichert sind, die zumindest einen Spektralanteil der aus der Überlagerung verschiedenfarbigen Lichts in den Spektralfarben Rot, Grün und Blau bestehenden, von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster emittierten Lichtstrahlen absorbieren.Also according to the invention be provided that the Vergussmasseschichten the individual LED clusters Enriched with color conversion pigments that contain at least one Spectral component of the overlay different colored light in the spectral colors red, green and blue existing, emitted by the LEDs of each LED cluster Absorb light rays.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine LED-Modulkette, die aus einer Anzahl zueinander in Serie geschalteter LED-Module besteht. Letztere können dabei z.B. in Streifenform hintereinander angeordnet oder in Form eines zweidimensionalen Clusters jeweils vor- bzw. nebeneinander auf einem Träger angeordnet sein.Furthermore The present invention relates to an LED module chain, which consists of a number of mutually connected in series LED modules. The latter can while e.g. arranged in strip form behind one another or in shape of a two-dimensional cluster respectively in front of or next to each other on a carrier be arranged.

Claims (23)

LED-Modul, aufweisend wenigstens zwei auf einer Leiterplatte (101) aufgebrachte LED-Cluster (102a'–c') mit jeweils wenigstens zwei mit einer gemeinsamen Vergussmasseschicht (108a–c) überzogenen LED-Chips (104a–c) unterschiedlicher Farbe, wobei diejenigen Stellen der Leiterplatte (101), auf denen die LED-Chips (104a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') platziert sind, in einem Anordnungsmuster eines Platzierungslayouts angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vergossenen LED-Chips (104a–c) von gleichfarbigen Leuchtdioden verschiedener LED-Cluster (102a'–c') im Platzierungslayout dieser verschiedenen LED-Cluster (102a'–c') unterschiedliche Plätze unterhalb der jeweiligen Vergussmasseschichten (108a–c) belegen.LED module, comprising at least two on a printed circuit board ( 101 ) applied LED clusters ( 102a ' -C ') each having at least two with a common potting compound layer ( 108a -C) coated LED chips ( 104a -C) of different color, wherein those parts of the printed circuit board ( 101 ) on which the LED chips ( 104a -C) the individual LED cluster ( 102a ' C ') are arranged in a layout pattern of a placement layout, characterized in that the potted LED chips ( 104a -C) of the same color LEDs of different LED clusters ( 102a ' -C ') in the placement layout of these different LED clusters ( 102a ' -C ') different places below the respective Vergussmasseschichten ( 108a -C) occupy. LED-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzbelegung der LED-Chips (104a–c) von gleichfarbigen Leuchtdioden im Platzierungslayout verschiedener LED-Cluster (102a'–c') durch eine Permutationsvorschrift festgelegt ist.LED module according to claim 1, characterized in that the space occupation of the LED chips ( 104a -C) of the same color LEDs in the placement layout of different LED clusters ( 102a ' -C ') by a permutation rule is laid. LED-Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dieser Permutationsvorschrift um eine zyklische Permutation der LED-Chip-Zuordnung auf die einzelnen Plätze des Platzierungslayouts benachbarter LED-Cluster (102a'–c') handelt.LED module according to claim 2, characterized in that this permutation instruction is a cyclic permutation of the LED chip assignment to the individual locations of the placement layout of adjacent LED clusters ( 102a ' -C '). LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Stellen der Leiterplatte, auf denen die LED-Chips (104a–c) der jeweiligen LED-Cluster (102a'–c') zu platzieren sind, durch die Eckpunkte regelmäßiger Polygone gegeben sind.LED module according to one of claims 1 to 3, characterized in that those points of the circuit board on which the LED chips ( 104a -C) the respective LED cluster ( 102a ' -C ') through which vertices of regular polygons are given. LED-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkreis-Mittelpunkte benachbarter Polygone auf einer Geraden angeordnet sind.LED module according to claim 4, characterized that the inscribed centers of adjacent polygons on a straight line are arranged. LED-Modul nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkreis-Mittelpunkte benachbarter Polygone den gleichen Abstand zueinander haben.LED module according to one of claims 4 or 5, characterized that the inscribed centers of adjacent polygons are the same Have distance to each other. LED-Modul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die regelmäßigen Polygone, durch deren Eckpunkte die Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen LED-Chips (104a–c) aller LED-Cluster (102a'–c') auf der Leiterplatte (101) festgelegt sind, gleichsinnig orientiert sind.LED module according to one of claims 4 to 6, characterized in that the regular polygons, by their vertices, the arrangement possibilities of the individual LED chips ( 104a -C) all LED clusters ( 102a ' -C ') on the circuit board ( 101 ), are oriented in the same direction. LED-Modul nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die regelmäßigen Polygone, durch deren Eckpunkte die Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen LED-Chips (104a–c) aller LED-Cluster (102a'–c') auf der Leiterplatte (101) festgelegt sind, durch eine Ähnlichkeits- oder Kongruenzabbildung ineinander überführbar sind.LED module according to one of claims 4 to 7, characterized in that the regular polygons, by their vertices, the arrangement possibilities of the individual LED chips ( 104a -C) all LED clusters ( 102a ' -C ') on the circuit board ( 101 ) are interconvertible by a similarity or congruence map. LED-Modul nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (104a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c'), bezogen auf die Inkreis-Mittelpunkte der regelmäßigen Polygone, um unterschiedliche Drehwinkel (φk) gegenüber einer Normalposition (φ0) versetzt angeordnet sind.LED module according to one of claims 4 to 8, characterized in that the LED chips ( 104a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C '), relative to the inscribed circle centers of the regular polygons, are arranged offset by different angles of rotation (φ k ) from a normal position (φ 0 ). LED-Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Größen dieser Drehwinkel (φn) durch ganzzahlige Vielfache (n) des durch die Anzahl (N) der LED-Cluster (102a'–c') pro LED-Modul (100') geteilten Vollkreiswinkels von 360° zwischen Null und der um Eins verminderten Anzahl (N) der LED-Cluster (102a'–c') pro LED-Modul (100') gegeben sind.LED module according to claim 9, characterized in that the magnitudes of these angles of rotation (φ n ) are represented by integer multiples (n) of the number of (N) of the LED clusters ( 102a ' -C ') per LED module ( 100 ' ) divided full circle angle of 360 ° between zero and the reduced by one number (N) of the LED cluster ( 102a ' -C ') per LED module ( 100 ' ) given are. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (104a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') auf den Eckpunkten gleichsinnig orientierter gleichseitiger Dreiecke angeordnet sind.LED module according to one of the preceding claims, characterized in that the LED chips ( 104a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') are arranged on the vertices of equilateral triangles oriented in the same direction. LED-Modul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkreis-Mittelpunkte der gleichsinnig orientierten gleichseitigen Dreiecke, auf deren Eckpunkten die LED-Chips (104a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') angeordnet sind, für benachbarte LED-Cluster (102a'–c') zueinander denselben Abstand haben.LED module according to claim 11, characterized in that the inscribed center points of the equilateral triangles oriented in the same direction, on whose vertices the LED chips ( 104a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') are arranged for adjacent LED clusters ( 102a ' -C ') have the same distance from each other. LED-Modul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichsinnig orientierten gleichseitigen Dreiecke, deren Eckpunkte die Anordnungsmöglichkeiten der LED-Chips (104a–c) in den einzelnen LED-Clustern (102a'–c') beschreiben, dieselbe Kantenlänge aufweisen.LED module according to one of claims 11 or 12, characterized in that the equidirectionally oriented equilateral triangles whose vertices the arrangement possibilities of the LED chips ( 104a -C) in the individual LED clusters ( 102a ' -C '), have the same edge length. LED-Modul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den LED-Chips (104a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') um LED-Halbleiterplättchen von näherungsweise monochromatisches Licht in den Primärfarben Rot (R), Grün (G) bzw. Blau (B) des additiven Farbsystems emittierenden Leuchtdioden handelt.LED module according to one of claims 11 to 13, characterized in that it is in the LED chips ( 104a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') around LED dies of approximately monochromatic light in the primary colors red (R), green (G) and blue (B) of the additive color system emitting light-emitting diodes. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (104a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') in Surface Mounted Device (SMD)- oder Chip-on-Board (CoB)-Technik auf Kontaktflächen (107a–c) montiert sind, welche direkt auf einer Oberfläche der Leiterplatte (101) aufgebracht sind.LED module according to one of the preceding claims, characterized in that the LED chips ( 104a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') in surface mounted device (SMD) or chip-on-board (CoB) technology on contact surfaces ( 107a C) are mounted directly on a surface of the printed circuit board ( 101 ) are applied. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, angeordnet hinter einer zumindest teilweise lichtdurchlässigen Schicht (109), die das von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') emittierte Licht bricht und in alle Raumrichtungen eines vor dieser Schicht (109) befindlichen Halbraums streut.LED module according to one of the preceding claims, arranged behind an at least partially translucent layer ( 109 ), that of the light emitting diodes of the individual LED clusters ( 102a ' -C ') light breaks and in all spatial directions of one before this layer ( 109 ) half-space scatters. LED-Modul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zumindest teilweise lichtdurchlässigen Schicht (109) um eine mattierte Kunststoff- oder Glasschicht handelt.LED module according to claim 16, characterized in that it is in the at least partially transparent layer ( 109 ) is a frosted plastic or glass layer. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasseschicht (108a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') aus einem zu einem linsenförmigen Klumpen erhärteten transparenten Material besteht.LED module according to one of claims 1 to 17, characterized in that the Vergussmasseschicht ( 108a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') consists of a hardened to a lenticular lump transparent material. LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasseschicht (108a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') aus einem zu einem linsenförmigen Klumpen erhärteten diffusen Material besteht.LED module according to one of claims 1 to 17, characterized in that the Vergussmasseschicht ( 108a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') consists of a diffused material hardened into a lenticular lump. LED-Modul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasseschicht (108a–c) der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') mit Farbumwandlungspigmenten angereichert ist, die zumindest einen Spektralanteil der von den Leuchtdioden der einzelnen LED-Cluster (102a'–c') emittierten Lichtstrahlen absorbieren.LED module according to claim 19, characterized ge indicates that the potting compound layer ( 108a -C) the individual LED cluster ( 102a ' -C ') is enriched with color-conversion pigments which contain at least one spectral component of the light-emitting diodes of the individual LED clusters ( 102a ' -C ') absorb emitted light rays. LED-Modulkette, bestehend aus einer Anzahl zueinander in Serie geschalteter LED-Module (100') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.LED module chain consisting of a number of LED modules connected in series ( 100 ' ) according to any one of the preceding claims. LED-Modulkette nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen LED-Module (100') in Streifenform hintereinander auf einem Träger angeordnet sind.LED module chain according to claim 21, characterized in that the individual LED modules ( 100 ' ) are arranged in strip form behind one another on a support. LED-Modulkette nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen LED-Module (100') in Form eines zweidimensionalen Clusters jeweils vor- bzw. nebeneinander auf einem Träger angeordnet sind.LED module chain according to claim 21, characterized in that the individual LED modules ( 100 ' ) in the form of a two-dimensional cluster in front of or next to each other are arranged on a support.
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