EP2753863B1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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EP2753863B1
EP2753863B1 EP12755960.7A EP12755960A EP2753863B1 EP 2753863 B1 EP2753863 B1 EP 2753863B1 EP 12755960 A EP12755960 A EP 12755960A EP 2753863 B1 EP2753863 B1 EP 2753863B1
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EP
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light
semiconductor chips
lighting device
plate
recesses
Prior art date
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EP12755960.7A
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EP2753863A1 (de
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Raimund Oberschmid
Martin Moeck
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Publication date
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V13/14—Combinations of only three kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements, reflectors and refractors
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
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    • F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • a lighting device for example for room lighting, is specified.
  • 4th US2011 / 0175518 discloses a lighting device having an LED matrix and a wavelength conversion substance.
  • LED-based light sources In order to produce mixed-color and in particular white light, LED-based light sources usually have light-emitting diode chips that are individually provided with a phosphor. In order for a uniform color impression in a light source with a plurality of such LED-based light sources with individual phosphors can arise from the outset by a precise selection of the LED chips and the phosphor layers each emitted color must be set very accurately. This results in high demands on an accurate color measurement technology and accurate production control of the LED chips.
  • the publication US 2011/0175518 A1 describes a light source with a PCB on which a substrate with LEDs is arranged.
  • the surface of the PCB is covered with a reflective layer adjacent to the substrate.
  • Above the LEDs is a transparent cover with a spherical recess on the inside and a lenticular projection on the outside.
  • a wavelength conversion layer and above a filter layer are arranged on the inside.
  • the publication US 2010/0123855 A1 describes light-emitting modules having on a support, for example a PCB, which may be provided with a reflective coating, a plurality of LED chips, which are covered with a transparent resin and above a wavelength conversion layer. Furthermore, a display component is described with such a light-emitting module in a bottom housing, which is covered with an optical layer and a display panel, so that over the wavelength conversion layer, a cavity is formed.
  • the publication WO 2006/013800 A1 describes a light source comprising a substrate having a metal layer and insulating layers deposited thereon Has printed conductors for connecting LED chips. Above the LED chips, a lens plate is arranged.
  • the publication EP 2 058 584 A1 describes a street lighting with a plurality of LEDs on a printed circuit board in a housing with a base plate in which openings for lenses are present.
  • a plurality of LEDs and associated therewith an optical element with a plurality of lens-like structures can also be present.
  • the carrier plate has a plastic material and can, for example, in particular comprise a plastic plate or plastic layer.
  • the carrier plate can have conductor tracks or electrical contact paths on a surface or in the interior, by means of which the light-emitting Semiconductor chips can be contacted electrically.
  • the support plate may for example comprise a metal layer and / or a metal plate.
  • the carrier plate can be a plastic layer have, which is glued to a metal plate or a metal foil.
  • the metal plate or metal foil may be arranged, for example, on the rear side of the carrier plate facing away from the semiconductor chips.
  • the semiconductor chips are applied by gluing, for example by means of a conductive adhesive, or by soldering to the metallically conductive layer. It is also possible to electrically connect light-emitting semiconductor chips with contact terminals facing away from the carrier by bonding, that is to say by so-called bonding wires, to the metallically conductive layer.
  • the radiating plate may comprise or be made of a transparent or translucent material, for example a plastic material or a glass.
  • the recesses are dome-shaped.
  • the recesses may be formed in the form of spherical sections or elliptical sections, so that the respective inner surface has the shape of a spherical shell or an ellipse shell.
  • the recesses can be incorporated into the radiating plate, for example by embossing be. It is also possible to make the recesses in the manufacture of the radiating plate simultaneously. If the radiating plate comprises or is made of a plastic or a glass, the recesses can be incorporated during the shaping of the radiating plate, for example by casting. It is also possible to incorporate the recesses in a rolling process.
  • the recesses are formed the same, ie in particular with the same shape and the same size. It is alternatively also possible that the recesses are formed differently.
  • precisely one light-emitting semiconductor chip is arranged in each case in a respective recess. Furthermore, each of the semiconductor chips can be arranged downstream of exactly one recess.
  • the recesses have a diameter which is at least twice greater than side lengths of the light-emitting semiconductor chips. Furthermore, the recesses may have diameters less than or equal to twenty times the side lengths of the light-emitting semiconductor chips. In this case, adjacent recesses may preferably be spaced from each other. Alternatively, it is also possible that adjacent recesses merge into each other.
  • the radiating plate can also be mounted laterally displaceably on the carrier plate, for example with connecting pins such as clamping nails or eccentric screws and holes or holes in the carrier plate and / or the radiating plate, which have a larger diameter than the connecting pins or which are embodied for example as elongated holes.
  • connecting pins such as clamping nails or eccentric screws and holes or holes in the carrier plate and / or the radiating plate, which have a larger diameter than the connecting pins or which are embodied for example as elongated holes.
  • other known fastening and adjustment possibilities and Justiereinstell Schun can be provided by means of which two larger plates laterally displaceable precisely adjusted to each other and can be fixed.
  • the light-emitting semiconductor chips are suitable for emitting light in a wavelength range from ultraviolet radiation to infrared radiation, particularly preferably visible light.
  • one or more or all of the semiconductor chips can emit monochromatic or mixed-colored light, for example white light.
  • a semiconductor chip can have a light-emitting semiconductor layer sequence which emits directly monochromatic light or additionally has a wavelength conversion element in the form of a light-emitting semiconductor layer sequence Phosphor layer, a phosphor plate or a phosphor-containing potting is applied, which can convert at least a portion of the radiation generated by the semiconductor layer sequence in light with a different wavelength.
  • the semiconductor chips are equal to one another and emit at least substantially the same light.
  • Essentially the same light and “identical semiconductor chips” here and in the following mean that the light emitted by the individual semiconductor chips as well as the compositions of the semiconductor chips can be differentiated within the scope of customary manufacturing variations.
  • the semiconductor chips may preferably emit blue light.
  • the light of the semiconductor chips as explained further below, can be partially converted by means of the wavelength conversion substance into light of a different color, so that the illumination device can emit mixed-colored light.
  • semiconductor chips emitting different colors are used, which enable a desired mixed-color, in particular white, illumination only at the illuminated location.
  • the light-emitting plate can have differently colored points of light, while the illumination effect is produced by the superimposition and the mixture of the individual different colors of the semiconductor chips.
  • This may also make it possible, for example, for information, for example traffic information, notes or logos, such as company logos, to be clearly color readable on the light emitting surface, while white light is perceived by the arrangement of differently colored semiconductor chips at a location to be illuminated.
  • Such an unusual experience has hitherto been known, for example, only from polished glass prisms of chandeliers, in which colored areas of the lamp are artificially caused by white light.
  • the semiconductor chips are distributed on the carrier plate with a density of approximately 1 semiconductor chip per square centimeter.
  • the spaced arrangement of the semiconductor chips on the carrier plate allows a large beam area while low power dissipation, that is, the heat dissipated heat generated during operation of the light-emitting semiconductor chips in the carrier body is evenly distributed and thus no so-called "hot spots" arise.
  • the carrier plate has an insulating layer, for example a plastic layer on which the metallically conductive layer is applied, and if the insulating layer has sufficiently high electrical insulation of contact possibilities, the entire interconnection of the light-emitting semiconductor chips, for example, can also be based on the power grid potential. It can be simple low-loss power supplies with voltages of several times the respective individual voltage of a semiconductor chip used become. Below, an embodiment of a suitable electrical circuit is described.
  • the carrier plate has a plurality of webs on the mounting surface and / or on the rear side opposite the mounting surface.
  • the webs may be formed, for example, in the form of profile knobs or web-shaped elevations.
  • the support plate between the webs may have a thickness of about 0.5 mm to about 2 mm, while the webs may have a web height in the order of 0.3 mm to 2 mm, the boundaries are respectively included, whereby the material the support plate mechanical strength and thus security against bending and twisting can be given. Bends or twisting of the support plate are to be avoided, since these could lead to solder or adhesive tears of the semiconductor chips on the mounting surface.
  • the radiating plate may have grooves on the side facing the carrier plate, in which webs present on the mounting side of the carrier plate are arranged. As a result, an increase in the stability of the connection between the carrier plate and the radiating plate can be achieved.
  • webs which are arranged on the opposite side of the mounting surface also serve for cooling.
  • the webs arranged on the back run in such a way that they are parallel to the main cooling air flow, in the case of natural convection, therefore, perpendicular to the later operating orientation of the lighting device.
  • the back webs can particularly preferably run along the direction of gravity in an operating device arranged for operation.
  • the radiating plate has a web-shaped structure on the light outcoupling surface.
  • the carrier plate or at least the rear side of the carrier plate facing away from the mounting surface has a material or a coating which has good heat radiation.
  • a good heat radiation is understood to mean a heat emission level which is as close as possible to 1 in a temperature range from about 50.degree. C. to about 100.degree.
  • Such a thermal emissivity can be achieved, for example, by means of glass as the material of the carrier plate.
  • the coating may in particular be rough, for example formed by a radiator paint or a suitable lacquer or a glaze.
  • the rear surface of the carrier plate opposite the mounting surface is formed by a metal plate or metal foil.
  • the metal plate or metal foil may have, for example, webs described above and / or a heat-radiating surface coating described above.
  • the heat-radiating surface coating may also be formed, for example, as an anodized layer.
  • a wavelength conversion substance is arranged downstream of the light-emitting semiconductor chips. It can, how described above, the wavelength conversion substance can be arranged in the form of a phosphor directly on the semiconductor chips. However, the wavelength conversion substance is particularly preferably arranged in the recesses of the radiation plate. It is also possible that in each case a wavelength conversion substance is formed both directly on a semiconductor chip and on the inner surface of the recess downstream of the semiconductor chip, wherein the wavelength conversion substances may be identical or different in order to achieve a desired emission characteristic.
  • the primary light can preferably give rise to a blue-colored luminous impression and the secondary light can produce a yellow-colored luminous impression, which can result from spectral components of the secondary radiation in the yellow wavelength range and / or spectral components in the green and red wavelength ranges.
  • the wavelength conversion substance may comprise one or more of rare earth and alkaline earth metal garnets such as YAG: Ce 3+ , nitrides, nitridosilicates, sions, sialons, aluminates, oxides, halophosphates, orthosilicates, sulfides, vanadates and chlorosilicates.
  • the wavelength conversion substance may additionally or alternatively comprise an organic material which may be selected from a group comprising perylenes, benzopyrene, coumarins, rhodamines and azo dyes.
  • the wavelength conversion substance in the recesses may in each case comprise suitable mixtures and / or combinations of the stated materials.
  • the material or materials for the wavelength conversion substance may be in the form of particles, which may have a size of 2 to 10 ⁇ m.
  • a diffuser material is arranged on the inner surfaces of the recess, in particular having scattering particles or may be formed thereby, for example comprising or may be a metal oxide, such as titanium oxide or alumina such as corundum, and / or glass particles.
  • the scattering particles may have diameters or grain sizes of less than one micrometer up to an order of magnitude of 10 micrometers or even up to 100 micrometers.
  • the diffuser material and / or the wavelength conversion substance can be embedded in a transparent matrix material and / or chemically be bound.
  • the transparent matrix material may comprise, for example, siloxanes, epoxides, acrylates, methyl methacrylates, imides, carbonates, olefins, styrenes, urethanes or derivatives thereof in the form of monomers, oligomers or polymers and furthermore also mixtures, copolymers or compounds therewith.
  • the matrix material may comprise or be an epoxy resin, polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene, polycarbonate, polyacrylate, polyurethane or a silicone resin such as polysiloxane or mixtures thereof.
  • the respective diffuser material and / or the respective wavelength conversion substance in the recesses can be distributed homogeneously in the matrix material. Furthermore, a combination of a plurality of said materials for the diffuser material and / or the wavelength conversion substance can be arranged in one or more or all the recesses, which can be mixed or present in different layers.
  • the diffuser material and / or the wavelength conversion substance are layered on the inner surface.
  • the diffuser material and / or the wavelength conversion substance can be arranged, in particular, at a distance from the respectively assigned light-emitting semiconductor chips in the recess.
  • the diffuser material and / or the wavelength conversion substance may be evenly distributed over the inner surface of a recess.
  • a wavelength conversion substance for example, by a sedimentation process or another suitable process unevenly in terms of its composition and / or is applied in a recess in terms of its thickness, for example, to achieve a desired color luminance and color effect.
  • the radiation plate in at least some or all recesses on the semiconductor chip facing inner surface on a wavelength conversion substance on the side facing the semiconductor chips each side has a reflector layer, which is reflective for the converted from the wavelength conversion material secondary light and that of the semiconductor chips radiated primary light is permeable.
  • the reflector layer can be applied for example in the form of a so-called Bragg reflector in the multi-layer method.
  • the wavelength conversion substance may be thermally separated from the semiconductor chip.
  • the so-called Stokes conversion loss heat arising in the wavelength conversion substance which arises during the conversion of the primary light of the semiconductor chip into the secondary light, from heating the semiconductor chip.
  • the loss of conversion heat can be released via the radiating plate to the ambient air at the light outcoupling surface, whereby the wavelength conversion substance and also the semiconductor chip can be kept cooler than in the case of a wavelength conversion substance arranged directly on a semiconductor chip.
  • the diffuser material and / or the wavelength conversion substance on the inner surface of the recesses in the case of a direct view of the light outcoupling surface without additional scattering measures, the glare effect by the light-emitting semiconductor chips can be so small that no unpleasant consequences occur for a viewer.
  • the carrier plate is equipped with the light-emitting semiconductor chips.
  • the semiconductor chips can all emit the same light, in particular blue light.
  • Manufacturing tolerances with regard to the individual semiconductor chips, which result in slightly different color locations and / or wavelength ranges of the respectively emitted light, can be determined by means of a short operation of the semiconductor chips and a preferably fast, spectral measurement. From this, the respective compositions and thicknesses of the wavelength conversion substances as well as their respective distributions on the inner surfaces of the recesses of the radiating plate can be calculated, which may require that as uniform as possible light and the same color, for example white, light be radiated over the entire radiating plate.
  • Wavelengths corresponding different materials and / or compositions of the wavelength conversion materials and / or different thicknesses of the wavelength conversion materials can be calculated.
  • individually controlled coating processes for the wavelength conversion substances in the recesses of the radiating plate can be controlled such that the color variations of the semiconductor chips can be compensated for by adapted wavelength conversion materials.
  • the radiating plate has scattered particles distributed for diffuse scattering in the radiating plate.
  • the scattering particles which can be melted in, for example, in the production of the radiating plate, may, for example, have a previously described diffuser material.
  • the radiating plate has a translucent, light-scattering coating on the light output surface. With particular advantage, the scattering body and / or the coating have the highest possible degree of absorption or spreading in the temperature range from 30 ° C to 80 ° C on.
  • the radiation plate on the light output surface scattering structures for example in the form of depressions or elevations, which may be evenly or randomly distributed on the light output surface.
  • the radiating plate has a scattering coating or scattering structures on the side facing the light-outcoupling surface and facing the carrier plate.
  • the illumination device particularly preferably spatially separated, so spaced light emitting semiconductor chips on the mounting surface, where the radiating plate is arranged downstream of the recesses, wherein in the recesses a wavelength conversion substance is arranged.
  • good heat dissipation can preferably be formed by a metallically conductive layer on a plastic layer or plate on which the semiconductor chips are connected electrically and at the same time thermally. Due to the arrangement of the semiconductor chips on the carrier plate and the radiating plate arranged downstream of the semiconductor chips, the individual semiconductor chips can satisfy limited requirements with respect to their size and power as well as with respect to their respective radiated color loci.
  • the radiation plate has a lens-shaped surface structure over at least some recesses.
  • the surface structure may in particular be formed as a bulge, ie convex, on the light output surface. It is also possible that the lenticular surface structure protrudes in the form of a recess, that is concave, as a recess in the light output surface. Due to the lenticular surface structures, it may be possible to optimize the radiation behavior, in particular for the far field of the lighting device as desired. It does not have to be present over all recesses and thus over all light-emitting semiconductor chips, a lenticular surface structure.
  • a lenticular surface structure is arranged over each of the recesses, so that there is exactly one recess or indentation per recess.
  • the lenticular surface structures may be simultaneously incorporated as described above for the recesses in producing the radiating plate, for example by a stamping or rolling process or by a casting process by which the radiating plate, for example made of a plastic material or glass, is produced. It is also possible, the lenticular surface structures in particular in the case of convex bulges of a transparent or translucent material in a rolling process subsequently applied to the light output surface of the radiating plate.
  • the material of the lenticular surface structures may be the same as for the radiating plate or another.
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
  • the light-emitting semiconductor chips 1 emit in the embodiment shown all an equal light. This may mean, in particular, that the semiconductor chips 1 emit blue light, which is not exactly the same in the context of manufacturing variations, but rather of semiconductor chip too Semiconductor chip may be different.
  • the semiconductor chips 1 can be measured spectrally one after the other after the mounting of the reflective mounting surface 89 of the carrier plate 8.
  • the wavelength conversion substance 21 in each associated recess 22 can be fitted correspondingly with regard to its composition and / or its thickness in order to achieve the highest possible homogeneity over the light-emitting surface 29, both with regard to the radiated brightness and the emitted color locus.
  • the radiating plate 20 is made of a plastic material or a glass, which may be transparent, that is to say transparent, or translucent, that is, diffusely translucent.
  • a translucent effect can be achieved, for example, by scattering elements within the radiation plate 20 or by scattering surface structures or coatings on the light emission surface 29 or the side of the emission plate 20 opposite the light emission surface 29.
  • the illumination device 100 can be designed in any desired size and can have, for example, more than 100 light-emitting semiconductor chips 1.
  • a suitable electrical circuit for operating the lighting device 100 is in connection with FIG. 9 shown.
  • the lighting device 101 according to the embodiment in the FIGS. 2A and 2B , which show in each case a schematic sectional view and a plan view of the light output surface 29 of the lighting device 101, has in addition to the lighting device 100 of the embodiment in FIG. 1 on the semiconductor chips 1 facing away from back side 88 of the support plate 8, a plurality of webs 33. These serve for a stiffening of the support plate 8 and thus the entire lighting device 101, but are also suitable to increase the surface of the back 88 of the support plate 8 in order to achieve better heat transfer between the support plate 8 and the surrounding air.
  • the webs 33 may be designed in the form of profile nubs, which, with respect to the arrangement of the lighting device 101 during operation, are preferably arranged along the air flow direction to achieve a chimney effect. Due to the convection achieved in this way, an improvement of the heat release to the passing air can be achieved.
  • the support plate 8 and the radiating plate 20 are connected to each other by means of clamping nails 31. These are formed as plastic nails, protrude through the radiating plate 20 and the support plate 8 and are clamped with arranged on the back 88 of the support plate 8 Klemmnagelkappen 32.
  • the clamping nails 31, which may also be designed as plastic rivets, and the Klemmnagelkappen 32, which may also be referred to as counter-clamping caps the radiating plate 20 and the support plate 8 can be firmly but also releasably stapled together.
  • FIG. 3 another embodiment of a lighting device 102 is shown.
  • This has as so-called flip-chip semiconductor chips 1, which are arranged on a metallically conductive layer 4 of the carrier 8 and connected to this electrically conductive.
  • a connection layer 6 for example in the form of a conductive adhesive or a solder layer, is arranged between rear chip metal contact layers 2 of the semiconductor chips 1 and connection regions of the metallically conductive layer 4.
  • the semiconductor chips 1 are further encapsulated by means of a transparent encapsulation 18 on the metallically conductive layer 4, so that by the encapsulation 18, a contact protection against the metallically conductive layer 4 can be achieved.
  • the carrier 8 further comprises a plastic plate on which the metallically conductive layer 4 is applied, and whose rear side 88 has webs 33.
  • the plastic plate of the support plate 8 has in the illustrated embodiment, a thickness d1 of about 0.5 mm to about 2 mm, while the above arranged radiating plate 20 has a thickness d2 of about 1 mm to about 2 mm, wherein the boundaries are each included.
  • the webs 33 on the back 88 of the support plate 8 have a height of about 0.3 mm to about 2 mm, so that by the webs 33, the lighting device 102 can be significantly stiffened and so mechanical resistance to bending and twisting can be achieved which could otherwise lead to cracks in the connection layer 6 semiconductor chips 1 and the metallically conductive layer 4.
  • the metallically conductive layer 4 as described in the general part also serves the heat distribution of the heat generated in the semiconductor chips 1 in operation loss heat, which can be transmitted over the metallically conductive layer 4 effectively and over a large area on the support plate 8.
  • a surface coating 34 is applied thereon, for example in the form of a heart body color which has a high heat emissivity of as close as possible to 1 in a temperature range from 50 ° C. to 100 ° C., for example, preferably at about 80 ° C having. Such a temperature may correspond to the typical operating temperature of the lighting device 102.
  • the radiating plate 20 has, as in FIG. 3 can be clearly seen, dome-shaped recesses 22 which are spherical or elliptical and which are preferably embossed or cast.
  • the recesses 22 furthermore have a diameter which corresponds at least to twice the side length of the respective semiconductor chip 1 arranged in a recess 22.
  • the on the inner surface 28 The layer 22 of the wavelength conversion substance 21 arranged in the recess 22 can thereby be arranged thermally separated from the respective semiconductor chip 1, whereby the advantages described above in the general part can be achieved.
  • the radiation plate 20 has scattering particles 25 as well as scattering structures 23 and 24 on the light emission surface 29 and the surface remote from the light emission surface 29, by means of which the emission plate 20 has a diffusely translucent and thus translucent effect. Furthermore, the radiation plate 20 has embedded scattering particles. By the scattering structures 23, 24 and the scattering particles 25, an improvement in the homogeneity of the radiated brightness and the emitted color impression can be achieved. Furthermore, the illumination device 102 can be perceived by a viewer from the side of the light emitting surface 29 without disturbing glare effects.
  • the scattering structures 23 and 24 may be formed by embossing or by casting. As an alternative to the exemplary embodiment shown, only scattering particles 25 or only scattering structures 23 and / or 24 can also be present.
  • the primary light is focused by the lenticular surface structure, while the secondary light, which is radiated by the wavelength conversion substance 21 with almost a Lambertian radiation distribution, although also bundled, but with a different radiation characteristic than the directly emitted primary light.
  • the semiconductor chips on the support plate 8 and by, for example, additional scattering measures such as scattering particles, a scattering coating or scattering structures, it can be achieved that the light emitting surface 29 can detect individual points of light with the primary light, while at a location to be illuminated, a homogeneous superposition of Primary light and the secondary light is perceived.
  • a reflector layer 27 is arranged on the side facing the semiconductor chip 1 side of the wavelength conversion material 21, which is permeable to the primary light generated by the semiconductor chip 1 and the secondary light generated by the wavelength conversion material 21 is reflective.
  • the reflector layer 27 may be formed for example in the form of a Bragg filter.
  • FIGS. 7A to 7C another embodiment of a lighting device 106 is shown.
  • the schematic sectional views of FIGS. 7A and 7B thereby run along the webs 36 and 33 according to the supervision in FIG. 7C , By means of the dashed lines are each of the respective image plane not shown elements in the FIGS. 7A and 7B indicated.
  • the lighting device 106 shown has both on the reflective mounting surface 89 and on the opposite rear side 88 webs 33 and 36 which are perpendicular to each other. Thereby, a further improvement and an increase in the rigidity or mechanical strength of the lighting device 106 can be achieved as compared with the previous embodiments.
  • the radiation plate 20 has grooves 30 in which the webs 36 formed on the reflective mounting surface 89 are arranged.
  • FIG. 8 For example, embodiments of the arrangement of lighting devices in a room are shown. In the FIG. 8 illustrated lighting devices 107 to 112 may be performed, for example, according to one or more of the aforementioned embodiments.
  • the webs 33 of the carrier body 8 shown in the previous embodiments can be aligned along the direction of gravity in order to achieve a convection flow for cooling.
  • an electronic circuit 200 is shown which is suitable for operating the lighting devices of the preceding embodiments.
  • the lighting devices described can be easily operated and controlled on a 230V Konlesromnetz with a phase conductor L, a neutral conductor N and a protective conductor SL, with parts of the electronic circuit 200 as a ballast cost, reliable and simple and good Active power factor and high efficiency may have.
  • the switches S1 and S2 of the circuit part 91 which can also be part of a room installation or also integrated in the circuit part 92, each serve to adjust half the power of the lighting device by each half of the in FIG. 9 D-emitting semiconductor chips of the lighting device can be switched by the switches S1 and S2.
  • the switch S3 is used to set a small power, for example, for a night light function.
  • the lighting device For driving the lighting device in the circuit part 93 by means of the switches S1 and S2 of the circuit part 1, the lighting device has two separate circuits with a plurality of semiconductor chips connected in series.
  • the sum-flow voltage of the semiconductor chip rows should be on the order of magnitude of the AC effective voltage or slightly below.
  • the lighting device in Circuit part 93 connected to the protective conductor SL by means of the protective contact Sch.
  • the capacitor C3 in the small power circuit has a corresponding fraction of the capacitance of the capacitors C1 and C2 for limiting the operating current of the semiconductor chips to a desired fraction of the current in the switching over the switches S1 and S2 current branches.
  • the capacitance of the capacitor C3 in the illustrated embodiment is then about 50 nF.

Description

  • Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise zur Raumbeleuchtung, angegeben. 4. US2011/0175518 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer LED-Matrix und einem Wellenlängenkonversionsstoff.
  • Weiterhin offenbart US2010/0123855 eine Beleuchtungsvorrichtung mit LEDs und einem Wellenlängenkonversionsstoff.
  • Zur Raumbeleuchtung ist eine hohe Lichtintensität erforderlich, wodurch auch bei Verwendung von Licht emittierenden Dioden (LED) als Lichtquellen eine hohe Abwärme entstehen kann. Bekannte LED-basierten Lichtquellen sind daher üblicherweise mit besonderem Hinblick auf die Chipmaterialien und die Wärmeableitungsmaterialien aufgebaut und weisen oft eine aktive Kühlung auf, die einen Kühlkörper mithilfe eines Ventilatorluftstroms kühlt.
  • Um mischfarbiges und insbesondere weißes Licht zu erzeugen, weisen LED-basierte Lichtquellen üblicherweise Leuchtdiodenchips auf, die individuell mit einem Leuchtstoff versehen sind. Damit ein einheitlicher Farbeindruck bei einer Lichtquelle mit einer Mehrzahl von solchen LED-basierten Lichtquellen mit individuellen Leuchtstoffen entstehen kann, muss von vorneherein durch eine präzise Auswahl der Leuchtdiodenchips und der Leuchtstoffschichten die jeweils abgestrahlte Farbe sehr genau eingestellt werden. Daraus ergeben sich hohe Anforderungen an eine genaue Farbmesstechnik und an eine genaue Fertigungssteuerung der Leuchtdiodenchips.
  • Darüber hinaus sind typische Vorschaltgeräte für LED-basierte Lichtquellen meist als potentialfreie kompakte Schaltnetzteile ausgeführt, die üblicherweise nicht unerhebliche Leistungsverluste von bis zu 20% aufweisen können.
  • Die Druckschrift US 2011/0175518 A1 beschreibt eine Lichtquelle mit einem PCB, auf dem ein Substrat mit LEDs angeordnet ist. Die Oberfläche des PCBs ist neben dem Substrat mit einer reflektierenden Schicht bedeckt. Über den LEDs ist eine transparente Abdeckung mit einer kugelförmigen Aussparung auf der Innenseite und einer linsenförmigen Erhebung auf der Außenseite angeordnet. Auf der Innenseite sind von den LEDs aus gesehen eine Wellenlängenkonversionsschicht und darüber eine Filterschicht angeordnet.
  • Die Druckschrift US 2010/0123855 A1 beschreibt Licht emittierende Module, die auf einem Träger, beispielsweise einem PCB, das mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein kann, eine Mehrzahl von LED-Chips aufweist, die mit einem transparenten Harz und darüber einer Wellenlängenkonversionsschicht bedeckt sind. Weiterhin wird ein Display-Bauelement mit einem solchen Licht emittierenden Modul in einem Bodengehäuse beschrieben, das mit einer optischen Schicht und einem Display-Panel abgedeckt ist, so dass über der Wellenlängenkonversionsschicht eine Kavität gebildet wird.
  • Die Druckschrift WO 2006/013800 A1 beschreibt eine Lichtquelle, die ein Substrat mit einer Metallschicht und darauf aufgebrachten isolierenden Schichten sowie Leiterbahnen zum Anschluss von LED-Chips aufweist. Über den LED-Chips ist eine Linsenplatte angeordnet.
  • Die Druckschrift EP 2 058 584 A1 beschreibt eine Straßenbeleuchtung mit einer Mehrzahl von LEDs auf einer Leiterplatte in einem Gehäuse mit einer Grundplatte, in der Öffnungen für Linsen vorhanden sind. Neben genau einer LED und einer Linse pro Öffnung können auch mehrere LEDs und diesen zugeordnet ein optisches Element mit mehreren linsenartigen Strukturen vorhanden sein.
  • Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, die eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Beleuchtungsvorrichtung eine Trägerplatte auf, auf der eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet ist. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung zur Raumbeleuchtung geeignet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Trägerplatte ein Kunststoffmaterial auf und kann beispielsweise insbesondere eine Kunststoffplatte oder Kunststoffschicht aufweisen. Weiterhin kann die Trägerplatte Leiterbahnen oder elektrische Kontaktbahnen auf einer Oberfläche oder im Inneren aufweisen, mittels derer die lichtemittierenden Halbleiterchips elektrisch kontaktiert werden können. Darüber hinaus kann die Trägerplatte beispielsweise eine Metallschicht und/oder eine Metallplatte aufweisen. Beispielsweise kann die Trägerplatte eine Kunststoffschicht aufweisen, die mit einer Metallplatte oder einer Metallfolie verklebt ist. Die Metallplatte oder Metallfolie kann beispielsweise auf der den Halbleiterchips abgewandten Rückseite der Trägerplatte angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Trägerplatte eine reflektierende Montagefläche auf, auf der die Mehrzahl von lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet ist. Die reflektierende Montagefläche kann insbesondere durch eine metallisch leitende Schicht gebildet sein, also beispielsweise durch eine aufgebrachte Schicht mit einem reflektierenden Metall. Die metallisch leitende Schicht kann beispielsweise auch einen elektrischen Anschluss für die Halbleiterchips bieten und zumindest teilweise in Form von Leiterbahnen, Kontaktbahnen und/oder Anschlussflächen ausgebildet sein. Die metallisch leitende Schicht kann beispielsweise aufgedampft oder fototechnisch strukturiert und anschließend elektrolytisch verstärkt sein. Es ist auch möglich, die metallisch leitende Schicht durch andere Verfahren aufzudrucken und anschließend thermisch und/oder chemisch die gewünschte Struktur zu erzeugen. Alternativ dazu ist es auch möglich, eine ausgestanzte Metallfolie flächig durch Aufkleben aufzubringen. Insbesondere kann die metallisch leitende Schicht auf einer Kunststofffolie oder Kunststoffplatte aufgebracht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Halbleiterchips durch Kleben, beispielsweise mittels eines Leitklebers, oder durch Löten auf die metallisch leitende Schicht aufgebracht. Es ist auch möglich, Licht emittierenden Halbleiterchips mit vom Träger abgewandten Kontaktanschlüssen durch Bonden, also durch so genannte Bonddrähte, elektrisch an der metallisch leitenden Schicht anzuschließen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist den lichtemittierenden Halbleiterchips in Abstrahlrichtung eine transluzente oder transparente, also eine diffus durchscheinende oder durchsichtige, Abstrahlplatte mit einer den lichtemittierenden Halbleiterchips abgewandten Lichtauskoppelfläche nachgeordnet. Die Abstrahlplatte kann ein transparentes oder transluzentes Material aufweisen oder daraus sein, beispielsweise ein Kunststoffmaterial oder ein Glas.
  • Die Abstrahlplatte kann beispielsweise als Streuscheibe ausgebildet sein, die insbesondere in Verbindung mit der reflektierenden Montagefläche der Trägerplatte eine blendfreie Lichtauskoppelfläche aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abstrahlplatte über jedem der Mehrzahl der lichtemittierenden Halbleiterchips eine Aussparung auf, wobei jede der Aussparungen auf einer den Halbleiterchips zugewandten Innenoberfläche ein Diffusormaterial und/oder einen Wellenlängenkonversionsstoff aufweist. Die Aussparungen weisen dabei derartige Abmessungen auf, dass das Diffusormaterial bzw. der Wellenlängenkonversionsstoff von den Halbleiterchips beabstandet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen kalottenförmig ausgebildet. Insbesondere können die Aussparungen dabei in Form von Kugelschnitten oder Ellipsenschnitten ausgebildet sein, so dass die jeweilige Innenoberfläche die Form einer Kugelschale oder einer Ellipsenschale aufweist. Die Aussparungen können in die Abstrahlplatte beispielsweise durch Prägen eingearbeitet sein. Es ist auch möglich, die Aussparungen beim Herstellen der Abstrahlplatte gleichzeitig herzustellen. Weist die Abstrahlplatte einen Kunststoff oder ein Glas auf oder ist daraus, können die Aussparungen beim Ausformen der Abstrahlplatte, beispielsweise durch Gießen, eingearbeitet werden. Es ist auch möglich, die Aussparungen in einem Walzverfahren einzuarbeiten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen gleich ausgebildet, also insbesondere mit der gleichen Form und gleich Größe. Es ist alternativ auch möglich, dass die Aussparungen verschieden ausgebildet sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jeweils genau ein Licht emittierender Halbleiterchip in jeweils einer Aussparung angeordnet. Weiterhin kann jedem der Halbleiterchips genau eine Aussparung nachgeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Aussparungen einen Durchmesser auf, der um mindestens das Zweifache größer als Seitenlängen der Licht emittierenden Halbleiterchips sind. Weiterhin können die Aussparungen Durchmesser aufweisen, die kleiner oder gleich dem Zwanzigfachen der Seitenlängen der Licht emittierenden Halbleiterchips sind. Dabei können benachbarte Aussparungen vorzugsweise voneinander beabstandet sein. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass benachbarte Aussparungen ineinander übergehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abstrahlplatte an der Trägerplatte fixiert. Beispielsweise kann die Abstrahlplatte mittels einer festen aber wieder lösbaren Verbindungsmöglichkeit an der Trägerplatte befestigt sein. Beispielsweise kann die Abstrahlplatte mittels Klemmnägeln mit der Trägerplatte verbunden sein. Die Klemmnägel, die beispielsweise als Kunststoffnägel oder Kunststoffnieten, ausgebildet sein können, können von der Lichtabstrahlfläche der Abstrahlplatte durch die Abstrahlplatte und die Trägerplatte hindurch bis zu einer Rückseite der Trägerplatte reichen, wo sie mit Klemmnagelkappen in einer Klemmverbindung verbunden sind. Die Abstrahlplatte und die Trägerplatte können dazu Löcher aufweisen, durch die die Klemmnägel ragen. Alternativ zu den Klemmnägeln können auch andere Verbindungsstifte verwendet werden, beispielsweise Schrauben. Weiterhin kann die Abstrahlplatte auch lateral verschiebbar auf der Trägerplatte befestigt sein, beispielsweise mit Verbindungsstiften wie etwa Klemmnägeln oder Excenterschrauben und Bohrungen oder Löchern in der Trägerplatte und/oder der Abstrahlplatte, die einen größeren Durchmesser als die Verbindungsstifte aufweisen oder die beispielsweise als Langlöcher ausgeführt sind. Darüber hinaus können auch andere, bekannte Befestigungs- und Justiermöglichkeiten und Justiereinstellhilfen vorgesehen sein, mittels derer zwei größere Platten lateral verschiebbar passgenau zueinander justiert und fixiert werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Licht emittierenden Halbleiterchips geeignet, Licht in einem Wellenlängenbereich von ultravioletter Strahlung bis infraroter Strahlung, besonders bevorzugt von sichtbarem Licht, abzustrahlen. Dabei können einer oder mehrere oder alle der Halbleiterchips einfarbiges Licht oder auch mischfarbiges Licht abstrahlen, beispielsweise weißes Licht. Ein Halbleiterchip kann dazu eine Licht emittierende Halbleiterschichtenfolge aufweisen, die direkt einfarbiges Licht abstrahlt oder auf der zusätzlich ein Wellenlängenkonversionselement in Form einer Leuchtstoffschicht, einem Leuchtstoffplättchen oder einem Leuchtstoff enthaltenden Verguss aufgebracht ist, das zumindest einen Teil der von der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Strahlung in Licht mit einer anderen Wellenlänge umwandeln kann. Die Halbleiterchips können insbesondere als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolgen ausgebildet sein oder jeweils eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann ein Arsenid-, Phosphid- und/oder Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweisen, das hinsichtlich seiner Zusammensetzung und hinsichtlich seines Schichtaufbaus entsprechend dem gewünschten Licht ausgebildet ist. Insbesondere können einer oder mehrere oder alle Halbleiterchips direkt auf dem Trägerkörper, also insbesondere auf der reflektierenden Montagefläche, ohne einen jeweiligen Gehäusekörper montiert sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Halbleiterchips untereinander gleich und strahlen zumindest im Wesentlichen ein gleiches Licht ab. "Im Wesentlichen gleiches Licht" und "gleiche Halbleiterchips" bedeutet dabei hier und im Folgenden, dass sich das von den einzelnen Halbleiterchips abgestrahlte Licht sowie auch die Zusammensetzungen der Halbleiterchips etwa im Rahmen üblicher Herstellungsschwankungen unterschieden können. Insbesondere können die Halbleiterchips bevorzugt blaues Licht abstrahlen. Das Licht der Halbleiterchips kann, wie untern weiter ausgeführt ist, mittels des Wellenlängenkonversionsstoffs teilweise in andersfarbiges Licht umgewandelt werden, so dass die Beleuchtungsvorrichtung mischfarbiges Licht abstrahlen kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden verschiedenfarbig emittierende Halbleiterchips eingesetzt, die erst am beleuchteten Ort eine gewünschte mischfarbige, insbesondere weiße Beleuchtung ermöglichen. Dadurch kann die Lichtabstrahlplatte verschiedenfarbige Lichtpunkte aufweisen, während die Beleuchtungswirkung durch die Überlagerung und die Mischung der einzelnen verschiedenen Farben der Halbleiterchips erzeugt wird. Dadurch kann es auch möglich sein, dass beispielsweise Informationen, beispielsweise verkehrstechnische Informationen, Hinweistexte oder Logos wie etwa Firmenlogos, auf der Lichtabstrahlfläche deutlich farbig lesbar geschrieben sind, während durch die Anordnung von verschiedenfarbigen Halbleiterchips an einem zu beleuchtenden Ort beispielsweise weißes Licht wahrgenommen wird. Eine solche, nicht alltägliche Erfahrung ist bisher beispielsweise nur aus geschliffenen Glasprismen von Kronleuchtern bekannt, bei denen farbige Bereiche der Lampe künstlich aus weißem Licht hervorgerufen werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Halbleiterchips auf der Trägerplatte derart zueinander beabstandet angeordnet, dass der Abstand von jeweils zwei direkt zueinander benachbarten Halbleiterchips ein Vielfaches der Seitenlängen der Halbleiterchips beträgt. Typische Seitenlängen für Halbleiterchips können beispielsweise kleiner oder gleich einigen Millimetern, insbesondere kleiner oder gleich 1 Millimeter sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Halbleiterchips mit einer Dichte von etwa 1 Halbleiterchip pro Quadratzentimeter auf der Trägerplatte verteilt.
  • Die beabstandete Anordnung der Halbleiterchips auf der Trägerplatte ermöglicht eine große Strahlfläche bei gleichzeitiger geringer Verlustleistungsbesetzung, das heißt, dass die im Betrieb der Licht emittierenden Halbleiterchips entstehende Verlustleistungswärme im Trägerkörper gleichmäßig verteilt wird und dadurch keine so genannten "hot spots" entstehen.
  • Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung eine große Lichtabstrahlfläche verbunden mit einer geringen Verlustleistungsbesetzung durch die voneinander beabstandeten lichtemittierenden Halbleiterchips aufweisen, wodurch in einfacher Weise über die Trägerplatte und über die Lichtauskoppelfläche der Abstrahlplatte eine effektive Wärmeübertragung von den Halbleiterchips an die umgebende Luft möglich ist. Insbesondere kann es dabei vorteilhaft sein, wenn die metallisch leitende Schicht eine deutlich größere Fläche als die von den Halbleiterchips eingenommene Fläche aufweist, wodurch eine effektive Wärmeverteilung auf der Trägerplatte erreicht wird. Gleichzeitig können, wie oben beschrieben, die Halbleiterchips auf die metallisch leitende Schicht elektrisch leitend aufgeklebt oder aufgelötet werden, so dass die metallisch leitende Schicht zugleich Kontaktanschlüsse aufweist und zur Stromzuleitung dienen kann. Weist die Trägerplatte eine isolierende Schicht auf, beispielsweise eine Kunststoffschicht, auf der die metallisch leitende Schicht aufgebracht ist, und weist die isolierende Schicht eine ausreichend hohe elektrische Isolierung von Berührungsmöglichkeiten auf, so kann beispielsweise auch die gesamte Verschaltung der lichtemittierenden Halbleiterchips auf Stromnetzpotenzial erfolgen. Es können dabei einfache verlustarme Netzteile mit Spannungen vom Mehrfachen der jeweiligen Einzelspannung eines Halbleiterchips verwendet werden. Weiter unten ist ein Ausführungsbeispiel für eine geeignete elektrische Schaltung beschrieben.
  • Der durch die metallisch leitende Schicht aufgeweitete Wärmestrom von den einzelnen Halbleiterchips muss zwar bis zur Rückseite der Trägerplatte durch die isolierende Schicht fließen, jedoch ist der Wärmewiderstand dieser üblicherweise im Verhältnis zum Übergang zwischen der Trägerplatte und der Luft deutlich geringer. Die maximale Dichte der Halbleiterchips auf der Trägerplatte, insbesondere auf der metallisch leitenden Schicht, wird im Wesentlichen durch die physikalisch begrenzte Luft-Wärme-Übertragungszahl bei natürlicher Konvektion von maximal etwa 10 W/(K·m2) bestimmt, wobei die natürliche Konvektion noch durch eine Wärmeabstrahlung in bestenfalls derselben Größenordnung ergänzt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Trägerplatte auf der Montagefläche und/oder einer der Montagefläche gegenüberliegenden Rückseite eine Mehrzahl von Stegen auf. Die Stege können beispielsweise in Form von Profilnoppen oder stegförmigen Erhebungen ausgebildet sein. Durch die Stege kann beispielsweise eine Erhöhung der Stabilität der Trägerplatte erreicht werden. Beispielsweise kann die Trägerplatte zwischen den Stegen eine Dicke von etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm aufweisen, während die Stege eine Steghöhe in der Größenordnung von 0,3 mm bis 2 mm aufweisen können, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind, wodurch dem Material der Trägerplatte mechanische Festigkeit und damit Sicherheit gegen Verbiegungen und Verwindungen gegeben werden kann. Verbiegungen oder Verwindungen der Trägerplatte sind zu vermeiden, da diese zu Lot- oder Kleberrissen der Halbleiterchips auf der Montagefläche führen könnten.
  • Die Abstrahlplatte kann auf der der Trägerplatte zugewandten Seite Nute aufweisen, in denen auf der Montageseite der Trägerplatte vorhandene Stege angeordnet sind. Dadurch kann auch eine Erhöhung der Stabilität der Verbindung zwischen der Trägerplatte und der Abstrahlplatte erreicht werden.
  • Weiterhin können insbesondere Stege, die auf der der Montagefläche gegenüberliegenden Rückseite angeordnet sind, beispielsweise auch zur Kühlung dienen. Zur Kühlung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die auf der Rückseite angeordneten Stege so verlaufen, dass sie parallel zur Hauptkühlluftströmung liegen, bei natürlicher Konvektion also senkrecht zur späteren Betriebsausrichtung der Beleuchtungsvorrichtung. Mit anderen Worten können die rückseitigen Stege besonders bevorzugt entlang der Schwerkraftrichtung bei einer zum Betrieb angeordneten Beleuchtungsvorrichtung verlaufen.
  • Durch die Stege, insbesondere rückseitige Stege, beispielsweise in Form von Profilnoppen in senkrechter Luftströmungsrichtung zur Erreichung einer Kaminwirkung, kann somit eine mechanische Versteifung und zugleich eine Oberflächenvergrößerung zur Verbesserung der Wärmeübertragung an vorbei streichende Luft, also Konvektion, als auch zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung erreicht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abstrahlplatte auf der Lichtauskoppelfläche eine stegförmige Struktur auf. Mit dieser kann eine ähnliche Wirkung erreicht werden wie durch die Stege der Trägerplatte. Weiterhin kann durch die stegförmige Struktur auf der Lichtauskoppelfläche auch die Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungsvorrichtung beeinflusst werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Trägerplatte oder zumindest die der Montagefläche abgewandte Rückseite der Trägerplatte ein Material oder eine Beschichtung auf, die eine gute Wärmeabstrahlung aufweist. Insbesondere wird unter einer guten Wärmeabstrahlung ein Wärmeemissionsgrad verstanden, der in einem Temperaturbereich von etwa 50°C bis etwa 100°C möglichst nahe bei 1 liegt. Ein derartiger Wärmeemissionsgrad kann beispielsweise mittels Glas als Material der Trägerplatte erreicht werden. Im Falle einer rückseitigen Beschichtung der Trägerplatte kann die Beschichtung insbesondere rau sein, beispielsweise gebildet durch eine Heizkörperfarbe oder einen geeigneten Lack oder eine Glasierung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die der Montagefläche gegenüberliegende Rückseite der Trägerplatte durch eine Metallplatte oder Metallfolie gebildet. Die Metallplatte oder Metallfolie kann beispielsweise oben beschriebene Stege und/oder eine oben beschriebene Wärme abstrahlende Oberflächenbeschichtung aufweisen. Im Falle einer die Rückseite der Trägerplatte bildenden Metallplatte oder Metallfolie kann die Wärme abstrahlende Oberflächenbeschichtung beispielsweise auch als Eloxalschicht ausgebildet sein. Weiterhin ist es auch möglich, die rückseitige Metallplatte oder Metallfolie zum Anschluss eines Schutzleiters für die Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist den lichtemittierenden Halbleiterchips jeweils ein Wellenlängenkonversionsstoff nachgeordnet. Dabei kann, wie vorab beschrieben, der Wellenlängenkonversionsstoff in Form eines Leuchtstoffs direkt auf den Halbleiterchips angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist der Wellenlängenkonversionsstoff aber in den Aussparungen der Abstrahlplatte angeordnet. Es ist auch möglich, dass sowohl direkt auf einem Halbleiterchip als auch auf der Innenoberfläche der dem Halbleiterchip nachgeordneten Aussparung jeweils ein Wellenlängenkonversionsstoff ausgebildet ist, wobei die Wellenlängenkonversionsstoffe gleich oder verschieden sein können, um eine gewünschte Abstrahlcharakteristik zu erreichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der jeweiligen Wellenlängenkonversionsstoff in den Aussparungen geeignet, das von den jeweils zugeordneten Licht emittierenden Halbleiterchips abgestrahlte Primärlicht in ein davon verschiedenes Sekundärlicht umzuwandeln. Das Primärlicht und das Sekundärlicht können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich. Beispielsweise kann das Primärlicht einen Wellenlängenbereich aus einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich aufweisen, während das Sekundärlicht einen Wellenlängenbereich aus einem blauen bis infraroten Wellenlängenbereich aufweisen kann. Besonders bevorzugt können das Primärlicht und das Sekundärlicht überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Dazu kann das Primärlicht vorzugsweise einen blaufarbigen Leuchteindruck erwecken und die Sekundärlicht einen gelbfarbigen Leuchteindruck, der durch spektrale Komponenten der Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich und/oder spektrale Komponenten im grünen und roten Wellenlängenbereich entstehen kann.
  • Der Wellenlängenkonversionsstoff kann einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, beispielsweise YAG:Ce3+, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und Chlorosilikate. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Der Wellenlängenkonversionsstoff in den Aussparungen kann jeweils geeignete Mischungen und/oder Kombinationen der genannten Materialien aufweisen.
  • Das oder die Materialien für den Wellenlängenkonversionsstoff können in Form von Partikeln ausgebildet sein, die eine Größe von 2 bis 10 µm aufweisen können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an den Innenoberflächen der Aussparung ein Diffusormaterial angeordnet, das insbesondere Streupartikel aufweisen oder dadurch gebildet sein kann, die beispielsweise ein Metalloxid, so etwa Titanoxid oder Aluminiumoxid wie etwa Korund, und/oder Glaspartikel aufweisen oder daraus sein können. Die Streupartikel können dabei Durchmesser oder Korngrößen von kleiner als einem Mikrometer bis zu einer Größenordnung von 10 Mikrometer oder auch von bis zu 100 Mikrometern aufweisen.
  • Weiterhin können das Diffusormaterial und/oder der Wellenlängenkonversionsstoff in ein transparentes Matrixmaterial eingebettet sein und/oder daran chemisch gebunden sein. Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein.
  • Das jeweilige Diffusormaterial und/oder der jeweilige Wellenlängenkonversionsstoff in den Aussparungen können homogen im Matrixmaterial verteilt sein. Weiterhin kann in einer oder mehreren oder allen Aussparungen jeweils eine Kombination mehrerer der genannten Materialien für das Diffusormaterial und/oder den Wellenlängenkonversionsstoff angeordnet sein, die durchmischt oder in verschiedenen Schichten vorliegen können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das Diffusormaterial und/oder der Wellenlängenkonversionsstoff auf der Innenoberfläche schichtförmig ausgebildet. Dadurch kann das Diffusormaterial und/oder der Wellenlängenkonversionsstoff insbesondere beabstandet zu den jeweils zugeordneten Licht emittierenden Halbleiterchips in der Aussparung angeordnet sein. Das Diffusormaterial und/oder der Wellenlängenkonversionsstoff können gleichmäßig über die Innenoberfläche einer Aussparung verteilt sein. Alternativ dazu ist es auch möglich. dass ein Wellenlängenkonversionsstoff beispielsweise durch ein Sedimentationsverfahren oder ein anderes geeignetes Verfahren ungleichmäßig hinsichtlich seiner Zusammensetzung und/oder hinsichtlich seiner Dicke in einer Aussparung aufgebracht ist, um beispielsweise eine gewünschte Farbleuchtdichtewirkung und Farbstrahlwirkung zu erzielen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abstrahlplatte in zumindest einigen oder auch allen Aussparungen auf der den Halbleiterchips zugewandten Innenoberfläche einen Wellenlängenkonversionsstoff auf, der auf der den Halbleiterchips jeweils zugewandten Seite eine Reflektorschicht aufweist, die für das vom Wellenlängenkonversionsstoff konvertierte Sekundärlicht reflektierend und für das von den Halbleiterchips abgestrahlte Primärlicht durchlässig ist. Die Reflektorschicht kann beispielsweise in Form eines so genannten Bragg-Reflektors im Mehrschichtverfahren aufgebracht sein.
  • Im Falle eines von einem Halbleiterchip beabstandet angeordneten Wellenlängenkonversionsstoffs an der Innenoberfläche einer Aussparung kann der Wellenlängenkonversionsstoff thermisch getrennt vom Halbleiterchips sein. Dadurch kann vermieden werden, dass die im Wellenlängenkonversionsstoff entstehende so genannte Stokes-Konversionsverlustwärme, die bei der Konversion des Primärlichts des Halbleiterchips in das Sekundärlicht entsteht, den Halbleiterchip aufwärmt. Die Konversionsverlustwärme kann vielmehr über die Abstrahlplatte an die Umgebungsluft an der Lichtauskoppelfläche abgegeben werden, wodurch der Wellenlängenkonversionsstoff und auch der Halbleiterchip kühler gehalten werden können als im Falle eines direkt auf einem Halbleiterchip angeordneten Wellenlängenkonversionsstoffs. Weiterhin bietet der Wellenlängenkonversionsstoff an der Innenoberfläche der Aussparung über dem Halbleiterchip eine gegenüber einer direkten Chipbeschichtung größere Konverterschichtfläche, wodurch die Leistungsdichte des Primärlichts im Wellenlängenkonversionsstoff geringer ist. Dadurch ist eine deutlich geringere Alterungsdegradation des Wellenlängenkonversionsstoffs zu erwarten.
  • Weiterhin kann durch das Diffusormaterial und/oder den Wellenlängenkonversionsstoff an der Innenoberfläche der Aussparungen bei einem direkten Blick auf die Lichtauskoppelfläche ohne zusätzliche Streumaßnahmen die Blendwirkung durch die Licht emittierenden Halbleiterchips derart gering sein, dass bei einem Betrachter keine unangenehmen Folgen eintreten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Trägerplatte mit den Licht emittierenden Halbleiterchips bestückt. Beispielsweise können die Halbleiterchips im Betrieb alle gleiches Licht, insbesondere blaues Licht, abstrahlen. Fertigungstoleranzen hinsichtlich der einzelnen Halbleiterchips, die in leicht unterschiedlichen Farborten und/oder Wellenlängenbereichen des jeweils abgestrahlten Lichts resultieren, können mittels eines kurzen Betriebs der Halbleiterchips und einer, vorzugsweise schnellen, Spektralmessung festgestellt werden. Daraus können die jeweiligen Zusammensetzungen und Dicken der Wellenlängenkonversionsstoffe sowie deren jeweilige Verteilungen auf den Innenoberflächen der Aussparungen der Abstrahlplatte berechnet werden, die erforderlich sind, dass über die gesamte Abstrahlplatte möglichst gleichmäßig helles und gleichfarbiges, beispielsweise weißes, Licht abgestrahlt werden kann. Beispielsweise können bei von den Halbleiterchips abgestrahlten leicht unterschiedlichen blauen Wellenlängen entsprechende verschiedene Materialien und/oder Zusammensetzungen der Wellenlängenkonversionsstoffe und/oder verschiedene Dicken der Wellenlängenkonversionsstoffe berechnet werden. Insbesondere können durch die Daten der Spektralmessungen beispielsweise automatisch ablaufende, individuell gesteuerte Beschichtungsprozesse für die Wellenlängenkonversionsstoffe in den Aussparungen der Abstrahlplatte derart geregelt werden, dass die Farbschwankungen der Halbleiterchips durch angepasste Wellenlängenkonversionsstoffe ausgeglichen werden können.
  • Dadurch ist es möglich, Halbleiterchips aus einem größeren Farb- und Helligkeitstoleranzbereich auszuwählen und zu verbauen, da keine aufwändige individuelle Farbkompensation Chip für Chip durchgeführt werden muss. Vielmehr reicht eine Spektralmessung aller, beispielsweise über Hundert, Licht emittierenden Halbleiterchips auf dem Träger, die von einer individuellen Beschichtung der Aussparungen der Abstrahlplatte in einem automatischen Prozess gefolgt werden kann, wonach dann die Abstrahlplatte mit dem Träger zusammengefügt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abstrahlplatte zur diffusen Streuung in der Abstrahlplatte verteilte Streupartikel auf. Die Streupartikel, die beispielsweise bei der Herstellung der Abstrahlplatte mit eingeschmolzen werden können, können beispielsweise ein vorab beschriebenes Diffusormaterial aufweisen. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Abstrahlplatte auf der Lichtauskoppelfläche eine durchscheinende, Licht streuende Beschichtung aufweist. Mit besonderem Vorteil weisen die Streukörper und/oder die Beschichtung einen möglichst hohen Absorptionsgrad beziehungsweise Streugrad im Temperaturbereich von 30°C bis 80°C auf.
  • Weiterhin ist es auch möglich, dass die Abstrahlplatte auf der Lichtauskoppelfläche Streustrukturen, beispielsweise in Form von Vertiefungen oder Erhebungen, aufweist, die gleichmäßig oder zufällig auf der Lichtauskoppelfläche verteilt sein können. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass die Abstrahlplatte auf der der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegenden und der Trägerplatte zugewandten Seite eine streuende Beschichtung oder Streustrukturen aufweist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugt Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung besonders bevorzugt räumlich voneinander getrennte, also beabstandete lichtemittierende Halbleiterchips auf der Montagefläche auf, denen die Abstrahlplatte mit den Aussparungen nachgeordnet ist, wobei in den Aussparungen ein Wellenlängenkonversionsstoff angeordnet ist. Im Vergleich zu üblicherweise verwendeten teuren Aluminium- oder Kupferträgern oder entsprechenden Metallkernplatinen kann eine gute Wärmeableitung vorzugsweise durch eine metallisch leitende Schicht auf einer Kunststoffschicht oder -platte gebildet werden, auf der die Halbleiterchips elektrisch und gleichzeitig auch thermisch angeschlossen sind. Durch die Anordnung der Halbleiterchips auf der Trägerplatte und die den Halbleiterchips nachgeordnete Abstrahlplatte können die einzelnen Halbleiterchips hinsichtlich ihrer Größe und Leistung sowie auch hinsichtlich ihrer jeweils abgestrahlten Farborte begrenzten Anforderungen genügen. Vorzugsweise weist die Abstrahlplatte zusätzlich zum Wellenlängenkonversionsstoff in den Aussparungen Streustrukturen auf der Lichtabstrahlfläche und/oder der der Lichtabstrahlfläche gegenüberliegenden Oberfläche und/oder in Form von im Volumen eingebetteten Streupartikeln auf. Darüber hinaus ist die Kombination mit den oben beschriebenen Stegen insbesondere auf der Rückseite der Trägerplatte besonders vorteilhaft, um eine einfache und dennoch ausreichende Kühlwirkung bei gleichzeitiger mechanischer Festigkeit und Versteifung zu erzielen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abstrahlplatte über zumindest einigen Aussparungen eine linsenförmige Oberflächenstruktur auf. Die Oberflächenstruktur kann insbesondere als Ausbuchtung, also konvex, auf der Lichtauskoppelfläche ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass die linsenförmige Oberflächenstruktur in Form einer Einbuchtung, also konkav, als Vertiefung in die Lichtauskoppelfläche hineinragt. Durch die linsenförmigen Oberflächenstrukturen kann es möglich sein, dass Abstrahlverhalten insbesondere für das Fernfeld der Beleuchtungsvorrichtung nach Wunsch zu optimieren. Es muss dabei nicht über allen Aussparungen und damit über allen lichtemittierenden Halbleiterchips eine linsenförmige Oberflächenstruktur vorhanden sein. Es kann aber auch möglich sein, dass über jeder der Aussparungen eine linsenförmige Oberflächenstruktur angeordnet ist, so dass genau eine Aus- oder Einbuchtung pro Aussparung vorhanden ist. Die linsenförmigen Oberflächenstrukturen können wie oben für die Aussparungen beschrieben beim Herstellen der Abstrahlplatte gleichzeitig mit eingearbeitet werden, beispielsweise durch ein Präge- oder Walzverfahren oder durch einen Gießprozess, durch den die Abstrahlplatte, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Glas, hergestellt wird. Es ist auch möglich, die linsenförmigen Oberflächenstrukturen insbesondere im Falle von konvexen Ausbuchtungen aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Material in einem Walzverfahren nachträglich auf die Lichtauskoppelfläche der Abstrahlplatte aufzubringen. Das Material der linsenförmigen Oberflächenstrukturen kann dabei das gleiche sein wie für die Abstrahlplatte oder auch ein anderes.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung eine elektrische Schaltung zum Betrieb der Halbleiterchips der Beleuchtungsvorrichtung auf. Die elektrische Schaltung, die beispielsweise den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung mit Netzspannung ermöglichen kann, kann beispielsweise ein nicht netzpotentialfreies Vorschaltgerät mit Brückengleichrichter, Strom begrenzendem Serienkondensator und den Einschaltstrom begrenzendem kleinen Serienwiderstand in einer elektrischen Zuleitung der Beleuchtungsvorrichtung aufweisen. Dadurch kann die Trägerplatte mit den Halbleiterchips und der Abstrahlplatte besonders filigran ausgebildet werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, Teile der elektrischen Schaltung, beispielsweise das Vorschaltgerät, in die Beleuchtungsvorrichtung zu integrieren.
  • Die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung kann entsprechend der aufgeführten Merkmale und Ausführungsformen beispielsweise blendfrei sein. Weiterhin kann die Wärme beispielsweise direkt an die Umgebung, also die Raumluft, abgegeben werden, ohne dass zusätzliche Lüfter und die damit verbundene Geräuschentwicklung in Kauf genommen werden müssen. Weiterhin kann die mechanische Montage einfach erfolgen, wobei zugleich die elektrische Kontaktierung und die Wärmeableitung sowie die Hochspannungsisolierung, beispielsweise bis zu 4 kV, ermöglicht werden kann.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • Figuren 2A bis 7C schematische Darstellungen von Beleuchtungsvorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
    • Figur 8 schematische Darstellungen von Anordnungen von Beleuchtungsvorrichtungen in einem Raum gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
    • Figur 9 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer Beleuchtungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Beleuchtungsvorrichtung 100 weist eine Mehrzahl von lichtemittierenden Halbleiterchips 1 auf, die auf einer Trägerplatte 8 angeordnet sind. Die Trägerplatte weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kunststoffplatte oder Kunststoffschicht auf, auf der als reflektierende Montagefläche 89 eine metallisch leitende Schicht angeordnet ist, die zusätzlich zur Reflexion des von den lichtemittierenden Halbleiterchips 1 emittierten Primärlichts auch zum elektrischen Anschluss der Halbleiterchips 1 dienen kann.
  • Den lichtemittierenden Halbleiterchips 1 ist in Abstrahlrichtung eine transluzente oder transparente Abstrahlplatte 20 nachgeordnet, die eine Lichtauskoppelfläche 29 aufweist, die den Halbleiterchips 1 abgewandt ist und über die das von den Halbleiterchips 1 emittierte Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 100 abgestrahlt werden kann. Die Abstrahlplatte 20 weist über den lichtemittierenden Halbleiterchips 1 Aussparungen 22 auf, wobei jede der Aussparungen 22 eine Innenoberfläche 28 aufweist, auf der ein Wellenlängenkonversionsstoff 21 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann zum Wellenlängenkonversionsstoff 21 auch ein Diffusormaterial auf den Innenoberflächen 28 der Aussparungen 22 angeordnet sein.
  • Die Halbleiterchips 1 können beispielsweise blaues Licht abstrahlen, das vom Wellenlängenkonversionsstoff 22 teilweise in gelbes und/oder grünes und rotes Sekundärlicht umgewandelt wird, so dass die Beleuchtungsvorrichtung 100 im Betrieb weißes Licht abstrahlt.
  • Die Licht emittierenden Halbleiterchips 1 strahlen im gezeigten Ausführungsbeispiel alle ein gleiches Licht ab. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Halbleiterchips 1 blaues Licht abstrahlen, das im Rahmen von Fertigungsschwankungen nicht exakt gleich ist, sondern von Halbleiterchip zu Halbleiterchip verschieden sein kann. Um eine homogene Farbverteilung über die Lichtauskoppelfläche 29 zu erreichen, können die Halbleiterchips 1 nach der Montage der reflektierenden Montagefläche 89 der Trägerplatte 8 nacheinander spektral vermessen werden. Entsprechend des jeweiligen Farborts der Halbleiterchips 1 kann der Wellenlängenkonversionsstoff 21 in jeder zugeordneten Aussparung 22 entsprechend hinsichtlich seiner Zusammensetzung und/oder seiner Dicke eingepasst werden, um sowohl hinsichtlich der abgestrahlten Helligkeit als auch des abgestrahlten Farborts eine möglichst hohe Homogenität über die Lichtabstrahlfläche 29 zu erreichen.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeweils genau einem Halbleiterchip 1 eine Aussparung 22 nachgeordnet. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass innerhalb einer Aussparung 22 mehrere Halbleiterchips 1 angeordnet sind. Die Halbleiterchips 1 sind als relativ kleine Einheiten großflächig a auf der Montagefläche 89 des Trägers 8 verteilt. Besonders bevorzugt weist der Träger 8 etwa einen Halbleiterchip 1 pro Quadratzentimeter auf. Dadurch kann eine große Strahlerfläche und eine geringe Verlustleistungsbesetzung erreicht werden.
  • Die Abstrahlplatte 20 ist aus einem Kunststoffmaterial oder einem Glas, das transparent, also durchsichtig, oder transluzent, also diffus durchscheinend sein kann. Eine durchscheinende Wirkung kann beispielsweise durch Streukörper innerhalb der Abstrahlplatte 20 oder durch streuende Oberflächenstrukturen oder Beschichtungen auf der Lichtabstrahlfläche 29 oder der der Lichtabstrahlfläche 29 gegenüberliegenden Seite der Abstrahlplatte 20 erreicht werden.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 100 kann in einer beliebigen Größe ausgeführt sein und kann beispielsweise über 100 lichtemittierende Halbleiterchips 1 aufweisen. Eine geeignete elektrische Schaltung zum Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 100 ist in Verbindung mit Figur 9 gezeigt.
  • Die in den folgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele für Beleuchtungsvorrichtungen stellen Modifikationen und Weiterentwicklungen der in Figur 1 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung 100 dar.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 101 gemäß dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 2A und 2B, die jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittdarstellung und eine Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche 29 der Beleuchtungsvorrichtung 101 zeigen, weist zusätzlich zur Beleuchtungsvorrichtung 100 des Ausführungsbeispiels in Figur 1 auf der den Halbleiterchips 1 abgewandten Rückseite 88 der Trägerplatte 8 eine Mehrzahl von Stegen 33 auf. Diese dienen zum einen der Versteifung der Trägerplatte 8 und damit der gesamten Beleuchtungsvorrichtung 101, sind jedoch auch geeignet, die Oberfläche der Rückseite 88 der Trägerplatte 8 zu vergrößern, um einen besseren Wärmeübergang zwischen der Trägerplatte 8 und der umgebenden Luft zu erreichen. Beispielsweise können die Stege 33 in Form von Profilnoppen ausgeführt sein, die bezogen auf die Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung 101 während des Betriebs vorzugsweise entlang der Luftströmungsrichtung zur Erreichung einer Kaminwirkung angeordnet sind. Durch die so erreichte Konvektion kann eine Verbesserung der Wärmeabgabe an die vorbeistreichende Luft erreicht werden.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Trägerplatte 8 und die Abstrahlplatte 20 mittels Klemmnägeln 31 miteinander verbunden. Diese sind als Kunststoffnägel ausgebildet, ragen durch die Abstrahlplatte 20 und die Trägerplatte 8 hindurch und sind mit auf der Rückseite 88 der Trägerplatte 8 angeordneten Klemmnagelkappen 32 verklemmt. Durch die Klemmnägel 31, die auch als Kunststoffnieten ausgeführt sein können, und die Klemmnagelkappen 32, die auch als Gegenspannkappen bezeichnet werden können, können die Abstrahlplatte 20 und die Trägerplatte 8 fest aber auch wieder lösbar zusammengeheftet werden.
  • In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 102 gezeigt. Diese weist als so genannte Flip-Chips ausgebildete Halbleiterchips 1 auf, die auf einer metallisch leitenden Schicht 4 des Trägers 8 angeordnet und an diese elektrisch leitend angeschlossen sind. Dazu ist zwischen rückseitigen Chipmetallkontaktschichten 2 der Halbleiterchips 1 und Anschlussbereichen der metallisch leitenden Schicht 4 eine Verbindungsschicht 6, beispielsweise in Form eines Leitklebers oder einer Lotschicht, angeordnet. Die Halbleiterchips 1 sind weiterhin mittels eines transparenten Vergusses 18 auf der metallisch leitenden Schicht 4 vergossen, so dass durch den Verguss 18 ein Berührschutz gegenüber der metallisch leitenden Schicht 4 erreicht werden kann.
  • Der Träger 8 weist weiterhin eine Kunststoffplatte auf, auf der die metallisch leitende Schicht 4 aufgebracht ist, und deren Rückseite 88 Stege 33 aufweist. Die Kunststoffplatte der Trägerplatte 8 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dicke d1 von etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm auf, während die darüber angeordnete Abstrahlplatte 20 eine Dicke d2 von etwa 1 mm bis etwa 2 mm aufweist, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind. Die Stege 33 auf der Rückseite 88 der Trägerplatte 8 weisen eine Höhe von etwa 0,3 mm bis etwa 2 mm auf, so dass durch die Stege 33 die Beleuchtungsvorrichtung 102 deutlich versteift werden kann und so eine mechanische Festigkeit gegen Verbiegungen und Verwindungen erreicht werden kann, die ansonsten zu Rissen in der Verbindungsschicht 6 Halbleiterchips 1 und der metallisch leitenden Schicht 4 führen könnten.
  • Neben der Stromzuführung dient die metallisch leitende Schicht 4 wie im allgemeinen Teil beschrieben auch der Wärmeverteilung der in den Halbleiterchips 1 im Betrieb erzeugten Verlustwärme, die über die metallisch leitende Schicht 4 effektiv und großflächig auf die Trägerplatte 8 übertragen werden kann. Zur verbesserten Abstrahlung der Wärme über die Rückseite 88 der Trägerplatte 8 an die Umgebung ist auf dieser eine Oberflächenbeschichtung 34 aufgebracht, beispielsweise in Form einer Herzkörperfarbe, die einen hohen Wärmeemissionsgrad von möglichst nahe bei 1 in einem Temperaturbereich von 50°C bis 100°C, beispielsweise vorzugsweise bei etwa 80°C, aufweist. Eine derartige Temperatur kann der typischen Betriebstemperatur der Beleuchtungsvorrichtung 102 entsprechen.
  • Die Abstrahlplatte 20 weist, wie in Figur 3 deutlich zu erkennen ist, kalottenförmige Aussparungen 22 auf, die kugel- oder ellipsenförmig sind und die vorzugsweise geprägt oder gegossen sind. Die Aussparungen 22 weisen weiterhin einen Durchmesser auf, der zumindest dem Zweifachen der Seitenlänge des jeweils in einer Aussparung 22 angeordneten Halbleiterchips 1 entspricht. Die auf der Innenoberfläche 28 der Aussparung 22 angeordnete Schicht aus dem Wellenlängenkonversionsstoff 21 kann dadurch thermisch getrennt vom jeweiligen Halbleiterchip 1 angeordnet sein, wodurch die oben im allgemeinen Teil beschriebenen Vorteile erreicht werden können.
  • Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Wellenlängenkonversionsstoff 21 auf der Innenoberfläche 28 der Aussparungen 22 kann es auch möglich sein, einen Wellenlängenkonversionsstoff direkt auf den Halbleiterchips 1 aufzubringen und die Innenoberflächen 28 der Aussparungen 22 mit einem weiteren Wellenlängenkonversionsstoff 21 und/oder einem Diffusormaterial zu versehen.
  • Weiterhin weist die Abstrahlplatte 20 Streupartikel 25 sowie auf der Lichtabstrahlfläche 29 und der der Lichtabstrahlfläche 29 abgewandten Oberfläche Streustrukturen 23 und 24 auf, mittels derer die Abstrahlplatte 20 diffus durchscheinend und damit transluzent wirkt. Weiterhin weist die Abstrahlplatte 20 eingebettete Streupartikel auf. Durch die Streustrukturen 23, 24 und die Streupartikel 25 kann eine Verbesserung der Homogenität der abgestrahlten Helligkeit und des abgestrahlten Farbeindrucks erreicht werden. Weiterhin kann die Beleuchtungsvorrichtung 102 für einen Betrachter von der Seite der Lichtabstrahlfläche 29 her ohne störende Blendeffekte wahrgenommen werden. Die Streustrukturen 23 und 24 können durch Prägen oder durch Gießen ausgebildet werden. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel können auch nur Streupartikel 25 oder nur Streustrukturen 23 und/oder 24 vorhanden sein.
  • In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 103 gezeigt, die im Vergleich zur Beleuchtungsvorrichtung 102 des vorherigen Ausführungsbeispiels eine Trägerplatte 8 mit einer isolierenden Kunststoffschicht 41 aufweist, auf der die metallisch leitende Schicht 4 als reflektierende Montagefläche 89 und dieser abgewandt eine Metallplatte oder Metallfolie 22 angeordnet sind. Die Metallplatte oder Metallfolie 42 und die isolierende Kunststoffschicht 41 können beispielsweise miteinander verklebt sein. Die Metallplatte oder Metallfolie 42 ist, beispielsweise entsprechend den geltenden Elektroinstallationsvorschriften, mit einem Schutzleiter 43 verbunden. Dadurch kann zusätzlich auch eine Abschirmung gegen eventuell vorhandene elektrische Wechselfelder des Stromnetzes erreicht werden.
  • Die Metallplatte oder Metallschicht 42 weist weiterhin auf der die Rückseite 88 der Trägerplatte 8 bildenden Seite eine Lack- oder Eloxalschicht oder eine andere Beschichtung 34 auf, die insbesondere bei leicht erhöhter Raumtemperatur einen besonders hohen Wärmeleistungsabstrahlkoeffizienten in einem Wellenlängenbereich von etwa 10 µm aufweist. Dies kann durch eine Glasierung oder eine Eloxierung erreicht werden oder auch durch eine Heizkörperfarbe, die beispielsweise auch farbig und nicht schwarz gestaltet sein kann.
  • Falls die Halbleiterchips 1 durch Löten auf der metallisch leitenden Schicht 4 befestigt und auf dieser angeschlossen werden, beispielsweise mittels eines Zinn-Indium-Lots, ist die isolierende Kunststoffschicht 41 für die kurzzeitige Erhitzung während des Lötens für einige Sekunden entsprechend widerstandsfähig ausgebildet. Alternativ ist auch eine Klebung mittels eines wärme- und stromleitenden Klebstoffs möglich, der auch wärmeunterstützt geklebt werden kann.
  • In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 104 gezeigt, bei der im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel die Metallplatte 42, die die Rückseite der Trägerplatte 8 bildet, Stege 33 zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Steifigkeit sowie auch zur Verbesserung der Wärmeableitung aufweist.
  • Die Abstrahlplatte 20 der Beleuchtungsvorrichtung 104 weist weiterhin über den Aussparungen 20 linsenförmige Oberflächenstrukturen 26 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die linsenförmige Oberflächenstruktur 26 als konvexe Erhebung ausgebildet. Alternativ dazu kann bei entsprechender Dicke der Abstrahlplatte 20 die linsenförmige Oberflächenstruktur 26 beispielsweise auch als konkave Einbuchtung ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Ausbuchtungen 22 und jeweils darüber angeordnete linsenförmige Oberflächenstruktur 26 zueinander zentriert angeordnet. Weiterhin sind vorzugsweise auch die Halbleiterchips 1 in den Aussparungen 22 zentriert zu diesen angeordnet.
  • Die linsenförmigen Oberflächenstrukturen 26 können beispielsweise bei der Herstellung der Abstrahlplatte 20 durch entsprechendes Gießen oder Prägen ausgebildet werden. Weiterhin ist es auch möglich, die linsenförmige Oberflächenstruktur 26 nachträglich durch ein entsprechendes Verfahren, beispielsweise ein Walzverfahren, mit einem im Vergleich zur Abstrahlplatte 20 gleichen oder anderem Material anzuformen. Auch wenn die Aussparungen 22 und die linsenförmige Oberflächenstrukturen 26 im gezeigten Ausführungsbeispiel kugelförmig gezeigt sind, können diese beispielsweise zur Optimierung einer gleichen Farbabstrahlung in alle Abstrahlrichtungen auch asphärisch geformt sein.
  • In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 105 gezeigt, die auf der Lichtabstrahlfläche 29 linsenförmige Oberflächenstrukturen 26 aufweist. Mittels der gestrichelten Linien sind in Figur 6 die Strahlengänge des vom Halbleiterchips 1 direkt abgestrahlten Primärlichts sowie des vom Wellenlängenkonversionsstoff 21 in der Aussparung 22 erzeugten Sekundärlichts gezeigt.
  • Das Primärlicht wird durch die linsenförmige Oberflächenstruktur gebündelt, während das Sekundärlicht, das vom Wellenlängenkonversionsstoff 21 nahezu mit einer Lambert'schen Strahlungsverteilung abgestrahlt wird, zwar auch gebündelt wird, jedoch mit einer anderen Abstrahlcharakteristik als das direkt abgestrahlte Primärlicht. Durch eine geeignete Anordnung der Halbleiterchips auf der Trägerplatte 8 sowie durch beispielsweise zusätzliche Streumaßnahmen wie Streupartikel, eine streuende Beschichtung oder Streustrukturen, kann erreicht werden, dass die Lichtabstrahlfläche 29 einzelne Lichtpunkte mit dem Primärlicht erkennen lässt, während an einem zu beleuchtenden Ort eine homogene Überlagerung des Primärlichts und des Sekundärlichts wahrgenommen wird.
  • Zur Verbesserung der Abstrahlung des vom Wellenlängenkonversionsstoff 21 abgestrahlten Sekundärlichts ist auf der dem Halbleiterchip 1 zugewandten Seite des Wellenlängenkonversionsstoffs 21 eine Reflektorschicht 27 angeordnet, die für das vom Halbleiterchip 1 erzeugte Primärlicht durchlässig ist und die das vom Wellenlängenkonversionsstoff 21 erzeugte Sekundärlicht reflektierend ist. Die Reflektorschicht 27 kann beispielsweise in Form eines Bragg-Filters ausgebildet sein.
  • In den Figuren 7A bis 7C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 106 gezeigt. Die schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 7A und 7B verlaufen dabei entlang der Stege 36 beziehungsweise 33 gemäß der Aufsicht in Figur 7C. Mittels der gestrichelten Linien sind jeweils die der jeweiligen Bildebene nicht gezeigten Elemente in den Figuren 7A und 7B angedeutet.
  • Die gezeigte Beleuchtungsvorrichtung 106 weist sowohl auf der reflektierenden Montagefläche 89 als auch auf der dieser gegenüberliegenden Rückseite 88 Stege 33 und 36 auf, die senkrecht zueinander verlaufen. Dadurch kann eine weitere Verbesserung und eine Erhöhung der Steifigkeit oder mechanischen Festigkeit der Beleuchtungsvorrichtung 106 im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen erreicht werden. Die Abstrahlplatte 20 weist Nute 30 auf, in denen die auf der reflektierenden Montagefläche 89 ausgebildeten Stege 36 angeordnet sind.
  • In Figur 8 sind Ausführungsbeispiele für die Anordnung von Beleuchtungsvorrichtungen in einem Raum gezeigt. Die in Figur 8 dargestellten Beleuchtungsvorrichtungen 107 bis 112 können beispielsweise gemäß einem oder mehreren der vorgenannten Ausführungsbeispiele ausgeführt sein.
  • Die Beleuchtungsvorrichtungen 107 und 108 sind waagrecht und senkrecht an oder in der Wand des exemplarisch gezeigten Raums angeordnet. Bei einer Anordnung an der Wand sind die Beleuchtungsvorrichtungen vorzugsweise so vor der Wand angebracht, dass eine Hinterlüftung möglich ist, während bei einer Anordnung in der Wand eine Wärmeableitung durch die Wand erfolgen kann.
  • Die Beleuchtungsvorrichtungen 109 und 110 sind waagrecht und senkrecht in Zimmerflächenecken angeordnet, während die Beleuchtungsvorrichtungen 111 symmetrisch gegeneinander verkippt an der Raumdecke angeordnet ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 112 ist, beispielsweise waagrecht oder auch zur Waagrechten verkippt, von der Raumdecke hängend angeordnet und kann beispielsweise in einer Strömungsflügelform ausgebildet sein.
  • Entsprechend der waagrechten oder senkrechten Anordnung der Beleuchtungsvorrichtungen 107 bis 112 können die in den vorherigen Ausführungsbeispielen gezeigten Stege 33 des Trägerkörpers 8 entlang der Schwerkraftrichtung ausgerichtet sein, um eine Konvektionsströmung zur Kühlung zu erreichen.
  • In Figur 9 ist eine elektronische Schaltung 200 gezeigt, die geeignet ist, um die Beleuchtungsvorrichtungen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele zu betreiben. Durch die elektronische Schaltung 200 können die beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen einfach an einem 230V-Wechselsromnetz mit einem Phasenleiter L, einem Nullleiter N und einem Schutzleiter SL betrieben und angesteuert werden, wobei Teile der elektronischen Schaltung 200 als Vorschaltgerät kostengünstig, zuverlässig und einfach aufgebaut sein und einen guten Wirkleistungsfaktor und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen können.
  • Die elektronische Schaltung 200 weist Schaltungsteile 91, 92 und 93 auf, wobei der Schaltungsteil 93 durch eine der vorab gezeigten Beleuchtungsvorrichtungen 100 bis 112 gebildet werden kann.
  • Der Schaltungsteil 91, der als so genannte Einschaltbox ausgebildet ist, dient der Einstellung der elektrischen Leistung, mit der über das als Vorschaltgerät ausgebildete Schaltungsteil 92 die als Schaltungsteil 93 bezeichnete Beleuchtungsvorrichtung betrieben werden soll.
  • Die Schalter S1 und S2 des Schaltungsteils 91, der auch Teil einer Rauminstallation oder auch im Schaltungsteil 92 integriert sein kann, dienen jeweils zu Einstellung der halben Leistung der Beleuchtungsvorrichtung, indem jeweils eine Hälfte der in Figur 9 mit D gekennzeichneten Licht emittierenden Halbleiterchips der Beleuchtungsvorrichtung durch die Schalter S1 und S2 zugeschaltet werden können. Durch die Aufteilung der maximalen Leistung in die zwei mittels der Schalter S1 und S2 schaltbaren Stromkreise kann eine Absicherung gegenüber einem Totalausfall bei einem Defekt in einem der Stromkreise erreicht werden. Der Schalter S3 dient der Einstellung einer kleinen Leistung, beispielsweise für eine Nachtlichtfunktion.
  • Zur Ansteuerung der Beleuchtungsvorrichtung im Schaltungsteil 93 mittels der Schalter S1 und S2 des Schaltungsteils 1 weist auch die Beleuchtungsvorrichtung zwei getrennte Stromkreise mit mehreren in Reihe geschalteten Halbleiterchips auf. Für einen hohen Leistungsfaktor (cos ϕ) sollte die Summenflussspannung der Halbleiterchip-Reihen in der Größenordnung der Wechselstromeffektivspannung oder leicht darunter sein. Wie beispielsweise auch im Ausführungsbeispiel der Figur 4 gezeigt ist, wird die Beleuchtungsvorrichtung im Schaltungsteil 93 an den Schutzleiter SL mittels des Schutzkontakts Sch angeschlossen.
  • Der als Vorschaltgerät ausgeführte Schaltungsteil 92 kann getrennt vom Schaltungsteil 93, also der Beleuchtungsvorrichtung, in der Zuleitung der Beleuchtungsvorrichtung oder alternativ dazu auch integriert in der Beleuchtungsvorrichtung ausgeführt sein. Der Schaltungsteil 92 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel Strom begrenzende Serienkondensatoren C1 und C2 auf, die eine hohe Spannungs- und Strompulsfestigkeit in der Größenordnung C = Im/(π·f·(Us-Uc)) aufweisen, wobei Im der mittlere Strom ist, der an den Halbleiterchips anliegt, f die Netzfrequenz, Us die Netzscheitelspannung und Uc die Summenflussspannung einer Halbleiterchip-Reihenschaltung. Beispielsweise errechnen sich für ein 50 Hz-Wechselstromnetz mit 230 V effektiv und einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer elektrischen Leistung von 20 W mit einer Halbleiterchip-Reihenflussspannung von etwa 200 V der Strom Im zu 20 W/200 V = 0,1 A und die Serienkapazität zu etwa 5 µF.
  • Der Kondensator C3 im Stromkreis für kleine Leistung weist zur Begrenzung des Betriebsstroms der Halbleiterchips auf einen gewünschten Bruchteil des Stroms in den über die Schalter S1 und S2 schaltbaren Stromzweigen einen entsprechenden Bruchteil der Kapazität der Kondensatoren C1 und C2 auf. Für eine Begrenzung des Betriebstroms Im' im Stromkreis für kleine Leistung auf 1/100 des Betriebstroms Im beträgt die Kapazität des Kondenstors C3 im gezeigten Ausführungsbeispiel dann etwa 50 nF.
  • Der Schaltungsteil 92 weist weiterhin Einschaltbegrenzungswiderstände R auf, die in der Größenordnung von etwa 0,03·Ueff2/P mit der Effektivspannung Ueff und der Verlustleistung P liegen, was im gezeigten Ausführungsbeispiel einem Widerstand von etwa 80 Ohm bei einer Verlustleistung von unter 1,5 W entspricht. Die Kondenstoren C4 und C5 liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von etwa 2 nF, während die Kondensatoren C6 und C7 als Elektrolytkondensatoren mit einer Kapazität von etwa 1 µF bis etwa 5 µF ausgeführt sind. Weiterhin weist der Schaltungsteil 92 Gleichrichtereinheiten B1 und B2 auf, die als Brückengleichrichter für einen Strom von bis zu 2 A ausgebildet sind, um belastungsfest gegenüber Einschaltpulsen zu sein.
  • Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann die elektrische Schaltung 200 auch nur einen Stromzweig, beispielsweise den über den Schalter S1 schaltbaren Stromzweig, aufweisen.
  • Die in den einzelnen gezeigten Ausführungsbeispielen enthaltenen Merkmale und Modifikationen können auch jeweils einzeln oder in anderen Kombinationen in Beleuchtungsvorrichtungen vorhanden sein, auch wenn diese nicht explizit gezeigt sind. Weiterhin können Merkmale gemäß der im allgemeinen Teil beschriebenen Ausführungsformen in den Ausführungsbeispielen alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet.

Claims (13)

  1. Beleuchtungsvorrichtung zur Raumbeleuchtung, aufweisend
    - eine Trägerplatte (8) mit einer reflektierenden Montagefläche (89), auf der eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten Licht emittierenden Halbleiterchips (1) angeordnet ist,
    - eine den Licht emittierenden Halbleiterchips (1) in Abstrahlrichtung nachgeordnete transluzente oder transparente Abstrahlplatte (20) mit einer den Licht emittierenden Halbleiterchips (1) abgewandten Lichtauskoppelfläche (29),
    - wobei die Abstrahlplatte (20) eine Mehrzahl von Aussparungen (22) aufweist, die jeweils zumindest einem Halbleiterchip (1) nachgeordnet sind,
    - wobei jede der Aussparungen (22) auf einer den Halbleiterchips (1) zugewandten Innenoberfläche (28) von den Licht emittierenden Halbleiterchips (1) beabstandet ein Diffusormaterial und/oder einen Wellenlängenkonversionsstoff (21) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abstrahlplatte (20) zur diffusen Streuung in der Abstrahlplatte (20) verteilte Streupartikel (25) und/oder auf einer der Lichtauskoppelfläche (29) gegenüberliegenden Rückseite Streustrukturen (23) und/oder auf der Lichtauskoppelfläche (29) eine transluzente Beschichtung und/oder Streustrukturen (24) aufweist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aussparungen (20) kalottenförmig sind.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aussparungen (20) jeweils einen Durchmesser aufweisen, der um einen Faktor größer oder gleich 2 und kleiner oder gleich 20 größer als Seitenlängen der Halbleiterchips (1) ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abstrahlplatte (20) auf der Lichtauskoppelfläche (29) über zumindest einigen Aussparungen (22) eine linsenförmige Oberflächenstruktur (26) aufweist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeweils ein Licht emittierender Halbleiterchip (1) in jeweils einer Aussparung (22) angeordnet ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die reflektierende Montagefläche (89) durch eine metallisch leitende Schicht (4) gebildet ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Licht emittierenden Halbleiterchips (1) durch die metallisch leitende Schicht (4) elektrisch angeschlossen sind.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Trägerplatte (8) eine Mehrzahl von Stegen (33, 36) auf der Montagefläche (89) und/oder einer der Montagefläche (89) gegenüber liegenden Rückseite (88) aufweist.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Abstrahlplatte (20) Nute (30) aufweist, in denen auf der Montageseite (89) vorhandene Stege (36) der Trägerplatte (8) angeordnet sind.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine der Montagefläche (89) gegenüberliegende Rückseite (88) der Trägerplatte (8) durch eine Metallplatte oder Metallfolie (42) gebildet wird.
  11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine der Montagefläche (89) gegenüberliegende Rückseite (88) der Trägerplatte (8) eine Wärme abstrahlende Beschichtung (34) aufweist.
  12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abstrahlplatte (20) in jeder der Aussparungen (22) auf der den Halbleiterchips (1) zugewandten Innenoberfläche (28) einen Wellenlängenkonversionsstoff (21) aufweist, der von den Halbleiterchips (1) abgestrahltes Licht in konvertiertes Licht umwandelt, und wobei auf der den Halbleiterchips (1) jeweils zugewandten Seite des Wellenlängenkonversionsstoffs (21) jeweils eine Reflektorschicht (27) angeordnet ist, die für das konvertierte Licht reflektierend und für das von den Halbleiterchips (1) abgestrahlte Licht durchlässig ist.
  13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abstrahlplatte (20) mittels Klemmnägeln (31) mit der Trägerplatte (8) verbunden ist.
EP12755960.7A 2011-09-07 2012-08-10 Beleuchtungsvorrichtung Not-in-force EP2753863B1 (de)

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