EP2227826A2 - Substrat für ein led-submount und led-submount - Google Patents

Substrat für ein led-submount und led-submount

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Publication number
EP2227826A2
EP2227826A2 EP08856214A EP08856214A EP2227826A2 EP 2227826 A2 EP2227826 A2 EP 2227826A2 EP 08856214 A EP08856214 A EP 08856214A EP 08856214 A EP08856214 A EP 08856214A EP 2227826 A2 EP2227826 A2 EP 2227826A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
led
terminal
anode
cathode
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.)
Ceased
Application number
EP08856214A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Marfeld
Steffen Strauss
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.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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 Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2227826A2 publication Critical patent/EP2227826A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/857—Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls

Definitions

  • the invention relates to a substrate for an LED submount, an LED submount and an LED light source with an LED submount.
  • LED submounts d. h., Substrates on which at least one LED or an LED chip is applied
  • the substrate adapted for use with an LED submount has on its upper side several Bestuckplatze for light-emitting diodes (LEDs), as well as several pairs of one (one-part or multi-part) electrical anode terminal and cathode terminal, wherein the anode terminals on a first side portion of the substrate top are arranged and the Cathode terminals are arranged on a second, different from the first side portion side portion of the substrate top.
  • the substrate also has at least one conductor track, which leads from an LED place of place at at least two other LED Bestuckplatzen over to an electrical connection ("An gleichholzennesleiterbahn").
  • connection distribution conductor runs past an outer edge of the substrate surface past the at least two other LED placement areas.
  • the outer edge is understood to be the area of the substrate surface which is arranged between the edge of the substrate (border of the substrate top side) and the electrical leads and connections as well as Bestuckplatzen (Be Industriesungs Modell).
  • the terminal splitting trace running at the outer edge is the outermost (i.e., closest to the edge) stuffer structure there. This means that where the connection splitter track runs on the outer edge, there is no further electrical line, connection or place of placement between it and the edge.
  • terminal splitter trace passes at least on a complete side of the outer edge of the substrate top. It is further preferred if two connection distribution conductor tracks pass by on a respective opposite side of the substrate.
  • connection lead-out conductor track leads past the at least two other LED placement areas on the inside, as a result of which connection points located outside, for example, are left.
  • B. Bondpads compared to the solution with external Anschlußsteil Marinasleiterbahnen can be made larger, which allows easier contact.
  • terminal splitter trace and an associated electrical connector are integrally formed. But you can also be made separately on the substrate and later electrically connected, for. During a wiring process.
  • a substrate is particularly preferred in which the LED placement sites are arranged in an (mxn) matrix pattern with m, n ⁇ 3, especially in a (3 ⁇ 3) matrix pattern.
  • slots provided for an LED are arranged outside, these are eight placement slots in a (3 ⁇ 3) matrix, 10 slots in a (3 ⁇ 4) matrix and one slot (4 ⁇ 3) x 4) matrix 12 slots.
  • At least one LED placement space can be coupled between an associated pair of anode connection and cathode connection.
  • an LED placement space can be coupled between a first set of associated anode and cathode connection pairs and more than one LED placement space, in particular two LEDs, between a second set of associated anode and cathode connection pairs -Plots, can be coupled.
  • a range of the intensity distributions of the LED can be made flexible.
  • the substrate of the submount may have any suitable material, typically depending on the chosen bonding technique to the LED chips.
  • both electrically conductive metal substrates and electrically insulating ceramic substrates are suitable, since the LED chips themselves are housed in an electrically insulating manner.
  • the substrate is designed as an electrically insulating and thermally conductive ceramic substrate, for. B.
  • AlN, Al 2 O 3 or BN, as well as a flip-chip bonding or a wire bond / soldering an electrical connection is connected by means of a bonding wire to the substrate, the other-mostly anode-side - connection is to a bottom of the LED -Chips out and connected there, for example by means of soldering via a Be Glaungspad with a conductor track) is easy to implement.
  • a substrate is preferred in which at least part of the placement locations is equipped with LEDs.
  • a substrate in which at least one placement space is equipped with a color sensor, a brightness sensor and / or a temperature sensor.
  • a substrate in which an element applied to a placement space is electrically connected to an associated conductor track or an associated electrical connection by means of at least one bonding wire (wire bonding / soldering method or double wire bonding), which enables particularly simple assembly and wiring.
  • bonding wire wire bonding / soldering method or double wire bonding
  • a substrate is preferred in which at least between an associated pair of anode terminal and cathode terminal an LED is coupled in, in particular, if an LED is coupled between a first set of associated pairs of anode connection and cathode connection and a plurality of LEDs, in particular two LEDs, are coupled in series between a second set of associated pairs of anode connection and cathode connection.
  • a particularly good coverage of the color space with at the same time good intensity characteristics is obtained if a monochromatic LED is coupled between the first set of associated anode and cathode terminal pairs and respectively two, in particular two, white LEDs in between the second set of associated anode and cathode terminal pairs Row are coupled.
  • a differently colored LED is coupled between a first set of associated pairs of anode connection and cathode connection, specifically in each case a red LED, a blue LED, a green LED and / or a yellow LED.
  • the LED submount is equipped with such a substrate.
  • the LED light source is equipped with at least one such LED submount.
  • the LED light source is preferably equipped with a plurality of LED submounts connected in series, in particular if LEDs of the LED submounts of the same color (for example single-color or white) are connected in series.
  • LED submounts are arranged approximately annular.
  • the board preferably has a metal core.
  • FIG. 1 shows a top view of an LED submount according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a top view of an LED submount according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a top view of an LED light source with a plurality of LED submounts applied thereto.
  • LED submount 1 shows an LED submount 1, in which eight LEDs or LED chips 3-10 are applied to respective LED bestuck spaces (not shown) on a substrate 2. Specifically, these are a white LED 3, a green LED 4, a white LED 5, a yellow LED 6, a white LED 7, a blue LED 8, a white LED 9 and a red LED 10.
  • the white LEDs 3,5 , 7.9 and the monochrome LEDs 4, 6, 8, 10 are arranged on the outside and in the circumferential direction alternately arranged in a ring shape. This results in a compact arrangement of the LED chips 3-10 on the substrate 2, which favors a good color mixing.
  • a Bestuckplatz 11 for a non-LED element such as a color sensor z.
  • the arrangement of the LEDs 3-10 (and thus the LED Bestuckplatze) can also be described by means of a (3 x 3) matrix pattern, the LEDs 3-10 are arranged outside and the non-LED Bestuckplatz inside or center angeord - is net. In this case, no exactly rectilinear alignment of the stuccoed elements 3-10 or the Be Glaplatze 11 is necessary. Furthermore, six pairs each consist of an electrical anode terminal 12 and an electrical cathode terminal 13, which are here connected to corresponding bonding wires B with an outer structure (not shown), as described in more detail in FIG.
  • the LEDs 3-10 are electrically connected to the substrate 2 and the associated conductor tracks or terminals applied thereto by means of bonding wires (curved lines, without reference symbols). Wire bonding / soldering method; For better clarity, the bonding wires are only partially provided with reference numbers.
  • the anode terminals 12 are arranged on a first, right side, and the cathode terminals 13 are arranged on a second, left side.
  • Submount 1 also has two connection distribution conductor tracks 14, 15 which are respectively led by an LED 6, 10 past at least two other LEDs 7, 8, 9, 10 or 3, 4, 5, 6 to a respective electrical connection 12 and / or 13 lead. More specifically, the terminal splitter traces 14, 15 pass the LEDs 7, 8, 9, 10, and 3, 4, 5, 6 respectively on a respective opposite entire side of the outer edge of the substrate 2.
  • connection 12 or 13 and LED 6 or 10 associated with the same connection distribution conductor 14, 15 are arranged on opposite sides of the substrate 2, namely right and left in this representation, especially at mid-height.
  • the above arrangement ensures that the anode terminals 12 and the cathode terminals 13 are opposite, which is advantageous for an arrangement in an LED chain, as explained in more detail in FIG.
  • connection splitting conductor 14, 15 and the associated electrical connection 12, 13 are integrally formed as a conductor, wherein the electrical connections 12, 13 are made slightly widened for better contacting.
  • the electrical connections 12, 13 are designed as bond pads.
  • the substrate 2 is here designed for effective heat dissipation with simultaneous effective electrical insulation with AlN.
  • a single-color LED 4, 6, 8, 10 is coupled between a first set of four associated pairs of anode terminal 12 and cathode terminal 13 and between the second set of two associated pairs of anode terminal 12 and cathode terminal 13 each two white LEDs 3.5 and 7.9 are coupled in series.
  • each of the first set belonging to the red LED 10, the blue LED 8, the green LED 4 and the yellow LED 6 are individually coupled.
  • all colors are individually controllable and greatly variable in intensity.
  • all the necessary colors for a broad color range and color rendering index are arranged on a single submount 2. This allows a scalability of the total luminous flux in a light source or luminaire by combining identical submounts 2.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an LED submount 16 having a substrate 17 with the same arrangement of the LEDs 3-10.
  • the substrate 17 here too has an electrically insulating, highly thermally conductive ceramic made of AlN as base material.
  • two terminal splitting conductors 20, 21 are now led by the yellow LED 6 and the red LED 10 inside to two other LEDs 8,9 and 4,5.
  • the anode terminals 19 and the cathode terminals 18 are no longer limited to one side, but are arranged on the right or left half of the surface of the submount 17 on three sides.
  • the substrate 17 now has a data matrix code 22 in its center. This facilitates the tracking of submounts 17 in production and in the complaint.
  • the data matrix code it is also possible, for example, to set up a color sensor, a brightness sensor or a temperature sensor.
  • FIG 3 shows an LED light source 23 with a printed circuit board 24 having six LED submounts 25 arranged thereon in a ring-shaped manner with a divided anode and cathode side, which are connected to one another in series by an electrical connection 26.
  • the number of individual electrical lines of the line network 26 is reduced here for ease of illustration. Each of the individual lines can be connected to the submounts 25 for driving identical LEDs ("string").
  • the LED submounts 25 can be designed in particular according to the above embodiments.
  • the circuit board 24 may be, for example, a FR4 board or a metal core board and optionally have a heat sink.
  • the use of the embodiment according to FIG. 1 has the advantage that, if the submount is later to be electrically connected to the substrate via wireloops, then these loops can be used as bridges. Thus, the electrical connections do not need to be at the edge of the submounts 25. As a result, the series circuit of FIG. 3 is particularly easy to implement.
  • a color sensor 27 Surrounded by the LED submounts 25 is centrally a color sensor 27 for setting and adjustment of the color location available.
  • LEDs can be used to control the LEDs.
  • Submounts with a larger or smaller number of slots or LEDs mounted on them can also be used.
  • an LED as well as an LED cluster is understood as meaning both a single LED chip and a plurality of individual chips, in particular different colored ones, which occupy a common placement space and emit a mixed light, possibly variable, during operation, eg. B. a white light.
  • the arrangement of the LEDs is not limited to the embodiments shown.
  • the above LEDs and submounts with any suitable connection technology on the submount or the board are attached, z. B. with the above-indicated Drahtbond / soldering combination, by means of double wire bonding or by means of a flip-chip technique.
  • the substrate or the board can be selected optimally depending on this choice.

Landscapes

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Abstract

Das Substrat für ein LED-Submount weist mehrere Bestückplätze an seiner Substratoberseite und mehrere Paare aus jeweils einem elektrischen Anodenanschluss und einem elektrischen Kathodenanschluss auf, wobei die Anodenanschlüsse an einem ersten Seitenabschnitt der Substratoberseite angeordnet sind und die Kathodenanschlüsse an einem zweiten Seitenabschnitt der Substratoberseite angeordnet sind, aufweisend mindestens eine Anschlussaufteilungsleiterbahn, welche von einem Bestückplatz an mindestens zwei anderen Bestückplätzen vorbei zu einem elektrischen Anschluss führt.

Description

Beschreibung
Substrat für ein LED-Submount und LED-Submount
Die Erfindung betrifft ein Substrat für einen LED-Submount, ein LED-Submount und eine LED-Lichtquelle mit einem LED- Submount .
Beim Entwurf von LED-Submounts, d. h., Substraten, auf denen mindestens eine LED bzw. ein LED-Chip aufgebracht ist, ist es zum einfacheren Anschluss des LED-Submounts häufig gewünscht, die anodenseitigen Anschlüsse von den kathodenseitigen Anschlüssen zu trennen. Dies gilt insbesondere, falls mehrere Submounts in einer Reihe angeschlossen werden sollen. Jedoch wird es schon bei einer geringen Zahl von LED-Bestuckplatzen bzw. darauf angebrachten LEDs, z. B. mehr als vier LEDs, schwierig, diese Anschlusstrennung gleichzeitig mit einer kompakten Bauweise in Einklang zu bringen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach implementierbare Möglichkeit zur räumlichen Trennung von Anoden- und Kathodenanschlussen von Submounts auch bei erhöhter Zahl von LED-Bestuckplatzen unter gleichzeitiger Beibehaltung einer kompakten Bauweise bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Substrats für einen LED- Submount nach Anspruch 1, mittels eines LED-Submounts nach Anspruch 30 und mittels einer LED-Lichtquelle nach Anspruch 31 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den abhangigen Ansprüchen entnehmbar.
Das zur Verwendung mit einem LED-Submount angepasste Substrat weist an seiner Oberseite mehrere Bestuckplatze für Leuchtdioden (LEDs) auf, sowie mehrere Paare aus jeweils einem (ein- teiligen oder mehrteiligen) elektrischen Anodenanschluss und Kathodenanschluss, wobei die Anodenanschlusse an einem ersten Seitenabschnitt der Substratoberseite angeordnet sind und die Kathodenanschlusse an einem zweiten, vom ersten Seitenabschnitt unterschiedlichen Seitenabschnitt der Substratoberseite angeordnet sind. Das Substrat weist zudem mindestens eine Leiterbahn auf, welche von einem LED-Bestuckplatz an mindestens zwei anderen LED-Bestuckplatzen vorbei zu einem elektrischen Anschluss fuhrt ( "Anschlussaufteilungsleiter- bahn") .
Durch ein solches Substrat ergibt sich der Vorteil, dass auch bei einer größeren Anzahl an Bestuckplatzen, z. B. mindestens sieben, speziell acht oder neun, eine raumliche Trennung zwischen anodenseitigen Anschlüssen und kathodenseitigen Anschlüssen bei gleichzeitig kompakter Bauweise erreicht werden kann. Dies gilt insbesondere für vollständig oberflachenmon- tierbare Substrate.
Es ist für eine kompakte Bauweise besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine Anschlussaufteilungsleiterbahn an einem äußeren Rand der Substratoberflache an den mindestens zwei ande- ren LED-Bestuckplatzen vorbei fuhrt. Unter äußerem Rand wird der Bereich der Substratoberflache verstanden, der zwischen der Kante des Substrats (Grenze der Substratoberseite) und den elektrischen Leitungen und Anschlüssen sowie Bestuckplatzen (Bestuckungsstruktur) angeordnet ist. In anderen Worten ist die am äußeren Rand laufende Anschlussaufteilungsleiterbahn dort die äußerste (d.h., die dem Rand am nächsten gelegene) Bestuckungsstruktur. Dies bedeutet, dass dort, wo die Anschlussaufteilungsleiterbahn am äußeren Rand lauft, zwischen ihr und dem Rand keine weitere elektrische Leitung, An- Schluss oder Bestuckplatz angeordnet ist.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich, für eine Anordnung mit drei oder mehr LEDs an einer Seite ist es vorteilhaft, wenn die Anschlussaufteilungsleiterbahn zumindest an einer vollständigen Seite des äußeren Rands der Substratoberseite vorbeifuhrt . Es wird ferner bevorzugt, wenn zwei Anschlussaufteilungslei- terbahnen an einer jeweils gegenüberliegenden Seite des Substrats vorbeifuhren.
Es kann aber auch bevorzugt sein, wenn die Anschlussauftei- lungsleiterbahn innen an den mindestens zwei anderen LED- Bestuckplatzen vorbei fuhrt, wodurch außengelegene Anschlussstellen, z. B. Bondpads, im Vergleich zur Losung mit außen- liegenden Anschlussaufteilungsleiterbahnen großer ausgeführt werden können, was eine einfachere Kontaktierung ermöglicht.
Zwar ist es möglich, die Anschlussaufteilungsleiterbahn nur an direkt angrenzenden Seiten zu fuhren, z. B. für rechtwinklig zueinander angeordnete Anoden- und Kathodenanschlusse, jedoch wird es bevorzugt, wenn der gleichen Anschlussaufteilungsleiterbahn zugehörige elektrische Anschluss und LED- Bestuckplatz an gegenüberliegenden Seiten des Substrats angeordnet sind. Dies ist insbesondere zur verketteten Anordnung von LED-Submounts gunstig.
Es ist zur einfachen Herstellung vorteilhaft, wenn die Anschlussaufteilungsleiterbahn und ein dieser zugehöriger e- lektrischer Anschluss integral ausgeführt sind. Sie können aber auch getrennt auf dem Substrat hergestellt und spater elektrisch verbunden werden, z. B. wahrend eines Verdrahtungsablaufs .
Es wird zur einfachen Kontaktierung bevorzugt, wenn die e- lektrischen Anschlüsse als Bondpads ausgeführt sind.
Es ist zur einfachen Kontaktierung und Verkettung vorteilhaft, wenn die Anodenanschlusse und die Kathodenanschlusse an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
Die obige Anordnung ist besonders vorteilhaft ab mindestens sieben LED-Bestuckplatzen einsetzbar. Es wird ein Substrat besonders bevorzugt, bei dem die LED- Bestückplätze in einem (m x n) -Matrixmuster mit m, n ≥ 3 angeordnet sind, speziell in einem (3 x 3) -Matrixmuster .
Es ist dann zur einfachen Kontaktierung besonders bevorzugt, falls die für eine LED vorgesehenen Bestückplätze außenliegend angeordnet sind, dies sind bei einer (3 x 3) -Matrix acht Bestückplätze, bei einer (3 x 4) -Matrix 10 Bestückplätze und bei einer (4 x 4) -Matrix 12 Bestückplätze.
Es ist zudem zur Steuerung bzw. Regelung der LEDs vorteilhaft, wenn das Substrat mindestens einen weiteren, nicht für eine LED vorgesehenen Bestückplatz aufweist, insbesondere, falls dieser Nicht-LED-Bestückplatz innenliegend angeordnet ist; z. B. bei einer (3 x 3) -Matrix der zentral angeordnete Bestückplatz.
Es ist zur einfachen Ansteuerung der LEDs vorteilhaft, wenn zwischen einem zugehörigen Paar aus Anodenanschluss und Ka- thodenanschluss mindestens ein LED-Bestückplatz einkoppelbar ist.
Es ist zur flexiblen und hochwertigen Farbsteuerung besonders vorteilhaft, wenn zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paa- re aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss ein LED-Bestückplatz einkoppelbar ist und zwischen einem zweiten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss mehr als ein LED-Bestückplatz, insbesondere zwei LED-Bestückplätze, einkoppelbar sind. Dadurch kann insbesondere ein Be- reich der Intensitätsverteilungen der LED flexibel gestaltet werden.
Zur einfachen Nachverfolgung von Submounts, z. B. für eine Reklamation oder eine Qualitätsverbesserung, ist es vorteil- haft, wenn Platz für mindestens einen Datencode vorhanden ist, insbesondere in der Mitte des Substrats. Das Substrat des Submounts kann, typischerweise in Abhängigkeit von der gewählten Verbindungstechnik zu den LED-Chips, jegliches geeignete Material aufweisen. So sind beispielsweise für zweifaches Drahtbonden (beide elektrische Anschlüsse eines LED-Chips werden durch einen jeweiligen Bonddraht mit dem Substrat verbunden) sowohl elektrisch leitende Metallsubstrate als auch elektrisch isolierende Keramiksubstrate geeignet, da die LED-Chips selbst elektrisch isolierend gehaust sind. Es wird jedoch bevorzugt, wenn das Substrat als elek- trisch isolierendes und wärmeleitendes Keramiksubstrat ausgeführt ist, z. B. aus AlN, Al2O3 oder BN, da so auch ein Flipchip-Bonden oder eine Drahtbond/Lötverfahren (ein elektrischer Anschluss wird mittels eines Bonddrahts mit dem Substrat verbunden, der andere -meist anodenseitige - Anschluss wird zu einer Unterseite des LED-Chips geführt und dort z. B. mittels Lötens über ein Bestückungspad mit einer Leiterbahn verbunden) einfach implementierbar ist.
Bevorzugt wird insbesondere ein Substrat, bei dem zumindest ein Teil der Bestückplätze mit LEDs bestückt ist.
Bevorzugt wird auch ein Substrat, bei dem zumindest ein Bestückplatz mit einem Farbsensor, einem Helligkeitssensor und / oder einem Temperatursensor bestückt ist.
Bevorzugt wird auch ein Substrat, bei dem ein auf einen Bestückplatz ausgebrachtes Element mit einer zugehörigen Leiterbahn oder einem zugehörigen elektrischen Anschluss mittels mindestens eines Bonddrahts elektrisch verbunden ist (Draht- bond/Lötverfahren oder zweifaches Drahtbonden) , was eine besonders einfache Bestückung und Verdrahtung ermöglicht.
Stattdessen oder zusätzlich kann aber auch ein Chip-Bonden, insbesondere ein Flip-Chip-Bonden, verwendet werden.
Bevorzugt wird ein Substrat, bei dem zwischen einem zugehörigen Paar aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss mindestens eine LED eingekoppelt ist, insbesondere, falls zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Katho- denanschluss eine LED eingekoppelt ist und zwischen einem zweiten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Katho- denanschluss mehrere LEDs, insbesondere zwei LEDs, in Reihe eingekoppelt sind. Eine besonders gute Abdeckung des Farbraums bei gleichzeitig guter Intensitätscharakteristik ergibt sich, falls zwischen dem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss jeweils eine einfarbige LED eingekoppelt ist und zwischen dem zweiten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss jeweils mehrere, insbesondere zwei, weiße LEDs in Reihe eingekoppelt sind. Es wird dazu besonders bevorzugt, wenn zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Katho- denanschluss jeweils eine andersfarbige LED eingekoppelt ist, speziell jeweils eine rote LED, eine blaue LED, eine grüne LED und / oder eine gelbe LED.
Der LED-Submount ist mit einem solchen Substrat ausgerüstet.
Die LED-Lichtquelle ist mit mindestens einem solchen LED- Submount ausgerüstet.
Vorzugsweise ist die LED-Lichtquelle mit mehreren in Reihe geschalteten LED-Submounts ausgerüstet, insbesondere, falls gleichfarbige (z. B. einfarbige oder weiße) LEDs der LED- Submounts in Reihe geschaltet sind.
Es ist zur kompakten Anordnung besonders vorteilhaft, falls die LED-Submounts in etwa ringförmig angeordnet sind.
Zur effektiven Farbansteuerung ist es dann vorteilhaft, wenn ein Farbsensor, ein Temperatursensor und / oder ein Helligkeitssensor vorhanden ist, der von den LED-Submounts umgeben ist. Zur guten Wärmeableitung weist die Platine vorzugsweise einen Metallkern auf.
Die Erfindung wird in den folgenden Ausfuhrungsbeispielen schematisch naher erläutert.
FIG 1 zeigt in Draufsicht ein LED-Submount gemäß einer ersten Ausfuhrungsform;
FIG 2 zeigt in Draufsicht ein LED-Submount gemäß einer zweiten Ausfuhrungsform;
FIG 3 zeigt in Draufsicht eine LED-Lichtquelle mit mehreren darauf aufgebrachten LED-Submounts .
FIG 1 zeigt ein LED-Submount 1, bei dem auf einem Substrat 2 acht LEDs bzw. LED-Chips 3 - 10 auf jeweiligen LED-Bestuck- platzen (ohne Abb.) aufgebracht sind. Im einzelnen sind dies eine weiße LED 3, eine grüne LED 4, eine weiße LED 5, eine gelbe LED 6, eine weiße LED 7, eine blaue LED 8, eine weiße LED 9 und eine rote LED 10. Die weißen LEDs 3,5,7,9 und die einfarbigen LEDs 4,6,8,10 sind außenseitig und in Umfangs- πchtung betrachtet abwechselnd ringförmig angeordnet. Daraus ergibt sich eine kompakte Anordnung der LED-Chips 3-10 auf dem Substrat 2, welche eine gute Farbdurchmischung begünstigt. Innenseitig ist ein Bestuckplatz 11 für ein Nicht-LED- Element wie einen Farbsensor z. B. zur aktiven Farbortregelung, einen Helligkeitssensor, einen Temperatursensor oder eine Codierung (ohne Abb.) freigehalten.
Die Anordnung der LEDs 3-10 (und damit der LED-Bestuckplatze) kann auch mittels eines (3 x 3) -Matrixmusters beschrieben werden, wobei die LEDs 3-10 außenliegend angeordnet sind und der Nicht-LED-Bestuckplatz innenliegend bzw. mittig angeord- net ist. Dabei ist keine genau geradlinige Ausrichtung der bestuckten Elemente 3-10 oder der Bestuckplatze 11 notwendig. Ferner sind sechs Paare aus jeweils einem elektrischen Ano- denanschluss 12 und einem elektrischen Kathodenanschluss 13, welche hier mit entsprechenden Bonddrähten B mit einer äußeren Struktur (ohne Abb.) verbunden sind, wie in FIG 3 genauer beschrieben. Die LEDs 3-10 sind mit dem Substrat 2 bzw. den darauf aufgebrachten zugehörigen Leiterbahnen oder Anschlüssen mittels Bonddrähten (gebogene Linien, ohne Bezugszeichen) elektrisch verbunden Drahtbond/Lötverfahren; zur besseren Übersichtlichkeit sind die Bonddrähte nur teilweise mit Be- zugszeichen versehen.
Die Anodenanschlüsse 12 sind an einer ersten, rechten Seite angeordnet, und die Kathodenanschlüsse 13 sind an einer zweiten, linken Seite angeordnet sind. Durch dieses Trennen des Submounts 1 in Eingangsseite und Ausgangsseite, so dass sich alle Kathoden- und Anodenanschlüsse 12, 13 gegenüberliegen ist eine kompakte Reihenschaltung möglich, auch sind keine kreuzenden Leiterbahnen mehr auf einer Platine nötig, wie im Zusammenhang mit FIG 3 beschrieben wird, und es ist eine Ver- bindung mittels Multistitch möglich. Sollen mehrere solcher Submounts 1 in Reihe geschaltet werden sollen, wird diese Reihenschaltung bereits auf jedem Submount 1 realisiert, was weniger Verbindungsleitungen und damit eine kompaktere Bauweise ermöglicht.
Der Submount 1 weist ferner zwei Anschlussaufteilungsleiter- bahnen 14, 15 auf welche jeweils von einer LED 6, 10 an mindestens zwei anderen LEDs 7,8,9,10 bzw. 3,4,5,6 vorbei zu einem jeweiligen elektrischen Anschluss 12 bzw. 13 führen. Ge- nauer gesagt führen die Anschlussaufteilungsleiterbahnen 14, 15 an einer jeweils gegenüberliegenden gesamten Seite des äußeren Rands des Substrats 2 an den LEDs 7,8,9,10 bzw. 3,4,5,6 vorbei .
Die der gleichen Anschlussaufteilungsleiterbahn 14, 15 zugehörige elektrische Anschluss 12 bzw. 13 und LED 6 bzw. 10 sind an gegenüberliegenden Seiten des Substrats 2 angeordnet, nämlich rechts bzw. links in dieser Darstellung, speziell auf mittlerer Höhe.
Durch die obige Anordnung wird erreicht, dass sich die Ano- denanschlüsse 12 und die Kathodenanschlüsse 13 gegenüberliegen, was für eine Anordnung in einer LED-Kette vorteilhaft ist, wie genauer in FIG 3 erläutert.
Die jeweils Anschlussaufteilungsleiterbahn 14, 15 und der dieser zugehörige elektrische Anschluss 12, 13 sind integral als eine Leiterbahn ausgeführt, wobei die elektrischen Anschlüsse 12, 13 zur besseren Kontaktierung leicht verbreitert ausgeführt sind.
Die elektrischen Anschlüsse 12, 13 sind als Bondpads ausgeführt.
Das Substrat 2 ist hier zur effektiven Wärmeabfuhr bei gleichzeitig effektiver elektrischer Isolierung mit AlN aus- geführt.
Durch die gezeigte Anordnung ist zwischen einem ersten Satz von vier zugehörigen Paaren aus Anodenanschluss 12 und Katho- denanschluss 13 jeweils eine einfarbige LED 4,6,8,10 einge- koppelt ist und zwischen dem zweiten Satz von zwei zugehörigen Paaren aus Anodenanschluss 12 und Kathodenanschluss 13 jeweils zwei weiße LEDs 3,5 bzw. 7,9 in Reihe eingekoppelt sind. Insbesondere sind dem ersten Satz zugehörig jeweils die rote LED 10, die blaue LED 8, die grüne LED 4 und die gelbe LED 6 einzeln eingekoppelt. Dadurch sind alle Farben einzeln ansteuerbar und in ihrer Intensität stark variierbar. Ferner sind alle notwendigen Farben für einen breiten Farbbereich und vorteilhaften Farbwiedergabeindex auf einem einzigen Sub- mount 2 angeordnet. Dies ermöglicht eine Skalierbarkeit des Gesamtlichtstromes in einer Lichtquelle bzw. Leuchte durch Kombination identischer Submounts 2. FIG 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines LED-Submounts 16 mit einem Substrat 17 mit gleicher Anordnung der LEDs 3- 10. Das Substrat 17 weist als Grundmaterial auch hier eine elektrisch isolierende, gut wärmeleitende Keramik aus AlN auf .
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform werden zwei Anschlussaufteilungsleiterbahnen 20, 21 nun von der gelben LED 6 bzw. der roten LED 10 innen an zwei anderen LEDs 8,9 bzw. 4,5 vorbeigeführt. Die Anodenanschlüsse 19 und die Kathodenanschlüsse 18 sind nun nicht mehr auf eine Seite beschränkt, sondern sind an der rechten bzw. linken Hälfte der Oberfläche des Submounts 17 dreiseitig angeordnet. Dadurch, dass die Anschlussaufteilungsleiterbahnen 20, 21 nicht am äußeren Rand der Oberfläche des Substrats 17 geführt werden, können große Bondpads 18, 19 verwendet werden, welche zum Aufsetzen für Messspitzen oder für Reparaturmaßnahmen besonders geeignet sind.
Zudem weist das Substrat 17 nun einen Datenmatrixcode 22 in seiner Mitte auf. Dadurch wird eine Nachverfolgung der Submounts 17 in der Produktion und bei der Reklamation erleichtert. Alternativ zum Datenmatrixcode kann beispielsweise auch ein Farbsensor, einn Helligkeitssensor oder ein Temperatur- sensor aufgesetzt werden.
FIG 3 zeigt eine LED-Lichtquelle 23 mit einer Platine 24 mit sechs darauf ringförmig angeordneten LED-Submounts 25 mit aufgeteilter Anoden- und Kathodenseite, die durch einen e- lektrischen Leitungsverbund 26 miteinander in Reihe verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine kompakte Anordnung identischer Submounts 25 auf der Platine 24, was eine gute Farbdurchmi- schung ermöglicht. Dadurch, dass die Anodenseite von der Kathodenseite der Submounts 25 getrennt ist, sind keine sich kreuzenden Leiterbahnen auf der Platine 24 nötig. Die Zahl der elektrischen Einzelleitungen des Leitungsverbunds 26 ist hier zur einfacheren Darstellung reduziert. Jede der einzelnen Leitungen kann zur Ansteuerung identischer LEDs auf den Submounts 25 angeschlossen sei ("Strang") .
Die LED-Submounts 25 können insbesondere nach den obigen Ausführungsbeispielen ausgeführt sein. Die Platine 24 kann beispielsweise eine FR4-Platine oder eine Metallkernplatine sein und optional einen Kühlkörper aufweisen. Insbesondere die Verwendung der Ausführungsform nach FIG 1 weist den Vorteil auf, dass dann, falls der Submount später über Wireloops elektrisch mit dem Substrat verbunden werden soll, diese Loops als Brücken genutzt werden können. Somit brauchen die elektrischen Anschlüsse nicht am Rand der Submounts 25 zu liegen. Dadurch wird die Reihenschaltung aus FIG 3 besonders einfach realisierbar.
Von den LED-Submounts 25 umgeben ist mittig ein Farbsensor 27 zur Einstellung und Anpassung des Farborts vorhanden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
So können zusätzlich oder alternativ andere Sensoren zur Re- gelung der LEDs verwendet werden. Weiter können Submounts mit einer größeren oder kleineren Zahl an Bestückplätzen oder darauf montierten LEDs verwendet werden. Auch wird hier allgemein unter einer LED sowohl ein einzelner LED-Chip als auch ein LED-Cluster auch mehreren, insbesondere verschiedenfarbi- gen, Einzelchips verstanden, welche einen gemeinsamen Bestückplatz einnehmen, und beim Betrieb ein, ggf. variierbares, Mischlicht abgeben, z. B. ein weißes Licht. Auch ist die Anordnung der LEDs nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt .
Selbstverständlich können die obigen LEDs und Submounts mit jeder geeigneten Verbindungstechnik auf dem Submount bzw. der Platine befestigt werden, z. B. mit der oben angedeuteten Drahtbond/Löt-Kombination, mittels zweifachen Drahtbondens oder mittels einer Flipchip-Technik. Das Substrat bzw. die Platine kann in Abhängigkeit dieser Wahl optimiert ausgesucht werden.
Bezugs zeichenliste
1 LED-Submount
2 Substrat 3 weiße LED
4 grüne LED
5 weiße LED
6 gelbe LED
7 weiße LED 8 blaue LED
9 weiße LED
10 rote LED
11 Bestückplatz
12 Anodenanschluss 13 Kathodenanschluss
14 Anschlussaufteilungsleiterbahn
15 Anschlussaufteilungsleiterbahn
16 LED-Submount
17 Substrat 18 Kathodenanschluss
19 Anodenanschluss
20 Anschlussaufteilungsleiterbahn
21 AnschlussaufteilungsIeiterbahn
22 Datenmatrixcode 23 LED-Lichtquelle
24 Platine
25 LED-Submount
26 Leitungsverbund 27 Farbsensor

Claims

Patentansprüche
1. Substrat (2;17) für ein LED-Submount (1;16) mit mehreren Bestückplätzen an seiner Substratoberseite und mehreren Paa- ren aus jeweils einem elektrischen Anodenanschluss (12; 19) und einem elektrischen Kathodenanschluss (13; 18), wobei die Anodenanschlüsse (12; 19) an einem ersten Seitenabschnitt der Substratoberseite angeordnet sind und die Kathodenanschlüsse (13; 18) an einem zweiten Seitenabschnitt der Substratobersei- te angeordnet sind, aufweisend mindestens eine Anschlussauf- teilungsleiterbahn (14, 15; 20; 21) , welche von einem Bestückplatz an mindestens zwei anderen Bestückplätzen vorbei zu einem elektrischen Anschluss (12, 13; 18 ; 19) führt.
2. Substrat (2; 17) nach Anspruch 1, wobei die Anschlussauf- teilungsleiterbahn (14,15) an einem äußeren Rand der Substratoberseite an den mindestens zwei anderen Bestückplätzen vorbei führt.
3. Substrat (2;17) nach Anspruch 2, wobei die Anschlussauf- teilungsleiterbahn (14,15) zumindest an einer vollständigen Seite des äußeren Rands der Substratoberseite vorbei führt.
4. Substrat (2; 17) nach Anspruch 2 oder 3, wobei zwei An- schlussaufteilungsleiterbahnen ( 14 , 15; 20, 21) an einer jeweils gegenüberliegenden Seite des Substrats (2; 17) vorbei führen.
5. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussaufteilungsleiterbahn (20,21) innen an den mindestens zwei anderen Bestückplätzen vorbei führt.
6. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der der gleichen Anschlussaufteilungsleiterbahn
(14 , 15; 20, 21) zugehörige elektrische Anschluss und Bestück- platz an gegenüberliegenden Seiten des Substrats (2; 17) angeordnet sind.
7. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussaufteilungsleiterbahn (14 , 15; 20, 21) und ein dieser zugehöriger elektrischer Anschluss integral aus geführt sind.
8. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Anschlüsse als Bondpads ausgeführt sind.
9. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anodenanschlüsse (12; 19) und die Kathodenanschlüsse (13; 18) an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
10. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens sieben Bestückplätzen.
11. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestückplätze in einem (m x n) -Matrixmuster mit m, n ≥ 3 angeordnet sind.
12. Substrat (2; 17) nach Anspruch 10 und 11, wobei Bestückplätze für LEDs (3-10) außenliegend angeordnet sind.
13. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens einen Bestückplatz (11) für ein
Nicht-LED-Element (22) .
14. Substrat (2; 17) nach Anspruch 13, wobei der mindestens eine Bestückplatz (11) für das Nicht-LED-Element innenliegend angeordnet ist.
15. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen einem zugehörigen Paar aus Anodenanschluss
(12;19) und Kathodenanschluss (13;18) mindestens ein Bestück- platz einkoppelbar ist.
16. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobex zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Ano- denanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13; 18) ein Be- stuckplatz emkoppelbar ist und zwischen einem zweiten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13; 18) mehr als ein Bestuckplatz, insbesondere zwei Bestuckplatze, emkoppelbar sind.
17. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mindestens einen Datencode (22) in der Mitte des
Substrats (2;17) .
18. Substrat (2; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welches als Keramiksubstrat ausgeführt ist.
19. Substrat (2;17) nach Anspruch 18, bei dem das Keramiksubstrat AlN, Al2O3 oder BN umfasst.
20. Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil der Bestuckplatze mit LEDs (3-10) bestuckt ist.
21. Substrat (2; 17) nach Anspruch 20, wobei zumindest ein Nicht-LED-Element einen Farbsensor, einen Helligkeitssensor und / oder Temperatursensor aufweist.
22. Substrat (2; 17) nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei ein auf einen Bestuckplatz ausgebrachtes Element mit einer zugehörigen Leiterbahn mittels mindestens eines Bond- drahts und / oder mittels Lötens oder mittels Chip-Bondens, insbesondere Flip-Chip-Bondens, elektrisch verbunden ist.
23. Substrat (2; 17) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei ein auf einen Bestuckplatz ausgebrachtes Element mit dem zu- gehörigen elektrischen Anschluss mittels mindestens eines Bonddrahts und / oder mittels Lötens oder mittels Chip- Bondens, insbesondere Flip-Chip-Bondens, elektrisch verbunden ist.
24. Substrat (2; 17) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei zwischen einem zugehörigen Paar aus Anodenanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13; 18) mindestens eine LED (3-10) eingekoppelt ist.
25. Substrat (2; 17) nach Anspruch 24, wobei zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13; 18) eine LED (4,6,8,10) eingekoppelt ist und zwischen einem zweiten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss jeweils mehrere LEDs, insbesondere zwei LEDs (3, 5; 7, 9), in Reihe eingekoppelt sind.
26. Substrat (2; 17) nach Anspruch 25, wobei zwischen dem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13; 18) jeweils eine einfarbige LED (4,6,8,10) eingekoppelt ist und zwischen dem zweiten Satz zu- gehöriger Paare aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss mehrere, insbesondere zwei, weiße LEDs (3, 5; 7, 9) in Reihe eingekoppelt sind.
27. Substrat (2; 17) nach Anspruch 26, wobei zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13; 18) jeweils eine andersfarbige LED (4,6,8,10) eingekoppelt ist.
28. Substrat (2; 17) nach Anspruch 27, wobei zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss (12; 19) und Kathodenanschluss (13;18) jeweils eine rote LED (10), eine blaue LED (8) und eine grüne LED (4) eingekoppelt ist.
29. Substrat (2; 17) nach Anspruch 28, wobei zwischen einem ersten Satz zugehöriger Paare aus Anodenanschluss und Kathodenanschluss zusätzlich eine gelbe LED (6) eingekoppelt ist.
30. LED-Submount (1;16) mit einem Substrat (2; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
31. LED-Lichtquelle mit mindestens einem LED-Submount (1;16) nach Anspruch 30.
32. LED-Lichtquelle nach Anspruch 31 mit mehreren in Reihe geschalteten LED-Submounts (1;16) nach Anspruch 30.
33. LED-Lichtquelle nach Anspruch 32, wobei gleichfarbige LEDs der LED-Submounts (1;16) in Reihe geschaltet sind.
34. LED-Lichtquelle nach Anspruch 32 oder 33, wobei die LED- Submounts (l;lβ) ringförmig angeordnet sind.
35. LED-Lichtquelle nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei von den LED-Submounts (1;16) umgeben ein Farbsensor (27), ein Helligkeitssensor und / oder ein Temperatursensor aufgebracht ist.
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