DE29914941U1 - Mit LED's arbeitende Farb-Mischvorrichtung - Google Patents

Mit LED's arbeitende Farb-Mischvorrichtung

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Description

1
MIT LED*S ARBEITENDE FÄRB-MISCHVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Farb-Mischvorrichtung, die mit Leuchtdioden bzw. LED's arbeitet, und insbesondere eine Farb-Mischvorrichtung, bei der Leuchtdioden zum Erzielen einer gleichförmigeren und stärkeren Beleuchtung verwendet werden. Seit Beginn ihrer Entwickung in den 60er Jahren finden LED's aufgrund ihrer Vorzüge wie lange Lebensdauer, geringe Größe, geringe Erwärmung, niedriger Stromverbrauch und hohe Arbeitsgeschwindigkeit breite Anwendung, z.B. in Computer-Peripheriegeräten, Instrumentenanzeigen und verschiedenen anderen Konsumgütern. Darüber hinaus sind mittlerweile auch die seit einigen Jahren entwickelten blauen Dioden so weit ausgereift, daß sie sich zusammen mit gelbem Licht zu Quellen für weißes Licht kombinieren lassen, so daß ein vollständiges Farbspektrum erzeugt wird.
Aus Fig. 1 ist eine herkömmliche Farb-Mischvorrichtung im Schnitt ersichtlich, wobei zwei LED's für unterschiedliche Lichtfarben koplanar auf einer Leiterplatte angeordnet sind, 0 z.B. eine blaue LED 200 und eine gelbe LED 3 00 auf einer Leiterplatte 100. Die blaue LED hat eine Anode 204a und eine Kathode 204b, die jeweils über Leitungsdrähte 402 bzw. 400 an eine Anode 304 der gelben LED 300 und eine entsprechende Elektrode auf der Leiterplatte angeschlossen sind.
Bei dieser Vorrichtung werden die blaue LED 200 und die gelbe LED 300 in einem solchen Verhältnis mit Strom gespeist, daß durch Mischen geeigneter Anteile von blauem und gelbem Licht ein weißes Licht erzeugt wird. Dabei besteht jedoch das Problem, daß das erzeugte weiße Licht ungleichförmig ist, da die blaue LED 200 und die gelbe LED 300 koplanar angeordnet sind. Das blaue und gelbe Licht lassen sich nicht gleichförmig mischen, so daß sich mit der herkömmlichen Farb-Mischvorrichtung kein gleichförmiges weißes Licht erzeugen läßt. Darüber hinaus ist der Lichtemissions-Wirkungsgrad der herkömmlichen 5 Farb-Mischvorrichtung nicht zufriedenstellend.
Außerdem ist die erzeugte. Farbe bei der herkömmlichen Farb-Mischvorrichtung von der Lichtfarbe der beiden verwendeten LED's abhängig, die erzeugte Mischfarbe ist matt und die Färb-
temperatur nicht einstellbar.
Durch die Erfindung wird eine mit LED's arbeitende Farb-Mischvorrichtung geschaffen, mit der sich eine gleichförmige Mischbeleuchtung von hohem Wirkungsgrad erzielen läßt. Durch die Erfindung wird ferner eine LED-Färb-Mischvorrichtung geschaffen, mit der sich eine Mischbeleuchtung mit höherer Flexibilität erzeugen läßt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine herkömmliche, mit Leuchtdioden arbeitende Färb-Mischvorrichtung, schematisch,
Fig. 2 die mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, schematisch,
Fig. 3 die mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, schematisch,
Fig. 4 die mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrich-0 tung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, schematisch,
Fig. 5 die mit Leuchtdioden arbeitende Färb-Mischvorrichtung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, schematisch.
Mit der Erfindung soll eine mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung geschaffen werden, bei der eine LED für eine erste Lichtfarbe auf eine LED für eine zweite Lichtfarbe aufgesetzt ist, so daß eine gleichförmige Mischbeleuchtung erzeugt wird. Aus Fig. 2 ist eine mit Leuchtdioden arbeitende 0 Farb-Mischvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Schnitt ersichtlich, wobei eine blaue LED 200 auf einer gelben LED 3 00 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Die Anode 204a der blauen LED 200 ist über eine Leitung mit der Anode 304 der gelben LED 300 verbunden, so daß diese parallel geschaltet sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, erfolgen die Lichtemissionen der blauen LED 200 und der gelben LED 300 nahezu parallel zueinander, so daß ein besserer Farbmischeffekt entsteht. Bei dieser Ausführungsform läßt sich
auch die gelbe LED 3 00 auf der blauen LED 2 00 anordnen vorausgesetzt, die obere LED 300 ist durchlässig für das von der unteren LED 200 emittierte Licht.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann die untere, gelbe LED 300 auch ein Bauelement für die Oberflächenmontage (engl. abgekürzt SMD) sein, wobei die Anode 204a der blauen LED 200 über eine Leitung mit der Anode 3 04 der gelben LED 3 00 verbunden ist, so daß eine Parallelschaltung vorliegt. Mit dieser Konfiguration lassen sich die Gesamtgröße der Vorrichtung und damit die Verpackungskosten verringern, da die gelbe LED 3 00 als SMD ausgelegt ist.
Aus Fig. 4 ist eine mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Schnitt ersichtlich, wobei auf einer Leiterplatte zuerst eine gelbe LED 300 befestigt ist, auf deren oberer Fläche nacheinander eine Isolationsschicht 500 und eine leitende Schicht 510 ausgebildet sind. Eine blaue LED ist in Flip-Chip-Technik auf der gelben LED 300 befestigt, wobei ihre Anode über eine Lotkugel 600 mit der Anode der gelben LED 3 00 0 und ihre Kathode über eine weitere Lotkugel mit der leitenden Schicht 510 verbunden ist. Die leitende Schicht 510 ist ferner mit der Kathode der gelben LED elektrisch verbunden, was aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist, so daß diese parallel geschaltet sind. Mit dieser Ausführungsform wird ein höherer Gesamt-Beleuchtungswirkungsgrad erzielt, da die Frontbeleuchtungsstärke der oberen LED mit Flip-Chip-Befestigung nicht von einer lichtundurchlässigen Elektrode blockiert wird. Unter der unteren LED ist eine aus der Zeichnung nicht ersichtliche Reflexionsschicht vorgesehen, mit der die Gesamthelligkeit zusätzlich erhöht wird.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei LED's parallel geschaltet. Die LED's können jedoch auch in Reihe geschaltet werden, wobei die strukturellen Merkmale und Wirkungen die gleichen bleiben wie bei parallel geschalteten 5 LED's .
Aus Fig. 5 ist eine mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Schnitt ersichtlich, deren Aufbau der aus Fig.
2 ersichtlichen ähnelt. Im Unterschied zu dieser ist jedoch eine gelbe Phosphorschicht 700 vorgesehen, in der die gelborange LED 3 00 mit der darauf angeordneten blauen LED 2 00 aufgenommen ist. Bei herkömmlichen Quellen für weißes Licht, die mit einer blauen LED und gelber Phosphorbeschichtung arbeiten, läßt sich die Farbtemperatur des weißen Lichts mit einer solchen Konfiguration nicht einstellen. Im einzelnen läßt sich bei der herkömmlichen Quelle nur die Intensität des blauen Lichts einstellen, während die von dem gelben Phosphor erzeugte Komponente unveränderlich ist. Bei der aus Fig. 5 ersichtlichen Quelle für weißes Licht läßt sich die Farbtemperatur des weißen Lichts, das mit dem blauen Licht der blauen LED 200 und der gelben Phosphorschicht 700 gemischt wird, durch Variieren der Helligkeit der gelb-orangen LED 300 einstellen. Auf diese Weise läßt sich ein weißes Licht mit angenehmer Farbtemperatur erzeugen, das sich vorteilhaft für Beleuchtungszwecke verwenden läßt.
Darüber hinaus läßt sich die aus Fig. 5 ersichtliche gelbe Phosphorschicht 700 durch eine flexible Silikongummi-Hülle ersetzen, die einen Anteil gelben Phosphors aufweist. Die flexible Silikongummi-Hülle umschließt die transparente Epoxidharz-Kuppel der aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführungsform. Die flexible Silikongummi-Hülle der LED-Vorrichtung läßt sich austauschen, so daß eine reichhaltigere Farbpalette der Beleuch-5 tung ermöglicht wird.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei LED's parallel geschaltet. Die LED's können jedoch auch hier in Reihe geschaltet werden, wobei die strukturellen Merkmale und Wirkungen wieder die gleichen sind wie bei parallel geschalteten LED's.
Wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, lassen sich mit der erfindungsgemäßen, mit LED's arbeitenden Farb-Mischvorrichtung eine gleichförmigere und stärkere Beleuchtung sowie eine reichhaltigere Farbpalette erzielen.
5 Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine mit Leuchdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung mit einer LED für eine erste Lichtfarbe und einer LED für eine zweite Lichtfarbe. Die Farb-Mischvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die LED
für die erste Lichtfarbe auf der LED für die zweite Lichtfarbe angeordnet ist, so daß eine gleichförmigere Farbmischungs-Wirkung erzielt wird. Darüber hinaus ist die LED für die erste Lichtfarbe mittels Flip-Chip-Technik auf der LED für die zweite Lichtfarbe befestigt, so daß eine größere Helligkeit erzielt wird. Die Vorrichtung weist ferner eine austauschbare Phosphorschicht auf, so daß sich die Farbtemperatur und die Farbe des emittierten Lichts ändern lassen.

Claims (10)

1. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung, mit einer Diode zum Emittieren von Licht einer ersten Lichtfarbe und einer Diode zum Emittieren von Licht einer zweiten Lichtfarbe, wobei die Farb-Mischvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die LED für die erste Lichtfarbe auf der LED für die zweite Lichtfarbe angeordnet ist, so daß eine gleichförmigere Farbmischungs-Wirkung erzielt wird.
2. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Diode zum Emittieren von Licht der zweiten Lichtfarbe ein in SMD-Technik (engl. surface mounted device) auf einer Leiterplatte montiertes Bauelement ist.
3. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die LED für die erste Lichtfarbe in Flip- Chip-Technik auf der LED für die zweite Lichtfarbe angeordnet ist.
4. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 3, wobei auf der oberen Fläche der LED für die zweite Lichtfarbe nacheinander eine Isolationsschicht und eine leitende Schicht ausgebildet sind, und die Anode und die Kathode der LED für die erste Lichtfarbe jeweils mit der Anode der LED für die zweite Lichtfarbe bzw. der leitenden Schicht verbunden sind.
5. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die LED für die erste Lichtfarbe in Reihe mit der LED für die zweite Lichtfarbe geschaltet ist.
6. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die LED für die erste Lichtfarbe parallel zu der LED für die zweite Lichtfarbe geschaltet ist.
7. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese ferner eine Phosphorschicht aufweist, welche die Baugruppe aus der LED für die zweite Lichtfarbe und der darauf angeordneten LED für die erste Lichtfarbe bedeckt, wobei die Phosphorschicht das Licht von der Diode für die erste Lichtfarbe oder von der Diode für die zweite Lichtfarbe empfängt und als ein Licht von anderer Wellenlänge als das empfangene Licht emittiert, so daß die Farbtemperatur der Farb- Mischvorrichtung geändert wird.
8. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Phosphorschicht in einer flexiblen Hülle ausgebildet ist, die austauschbar auf der Baugruppe befestigt ist.
9. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die flexible Hülle aus Silikongummi hergestellt ist.
10. Mit Leuchtdioden arbeitende Farb-Mischvorrichtung nach Anspruch 3, wobei diese ferner eine Reflexionsschicht aufweist, die unter der LED für die zweite Lichtfarbe angeordnet ist.
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