WO2012013426A1 - Lichtquelle und verfahren zur herstellung einer lichtquelle - Google Patents

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Jürgen Moosburger
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • At least one object of certain embodiments is to specify a light source with at least one light-emitting semiconductor chip. Another object of certain embodiments is to provide a method of manufacturing such a light source.
  • a light source has a carrier with a mounting surface, on which at least one light-emitting semiconductor component is arranged.
  • the carrier may be, for example, a
  • Be contact carrier which has a base body made of an electrically insulating material, in or on the electrical connection points, contact points and / or traces are applied or applied.
  • the carrier can be used as a circuit board with electrical contacts for be formed electrical connection of the at least one light-emitting semiconductor chip.
  • the carrier may be particularly preferably designed as a printed circuit board (PCB) or as a metal core printed circuit board (MCPCB), for example as a so-called FR4 board.
  • the light-emitting semiconductor component may be particularly suitable for light in a wavelength range of
  • the light-emitting semiconductor component can emit monochromatic or mixed-color light, particularly preferably white light.
  • the light-emitting semiconductor component can, for example, also comprise a dye which can convert at least a part of the radiation generated by the semiconductor layer sequence into light with a different wavelength, so that the semiconductor component can emit mixed-colored light.
  • Semiconductor component may be formed in particular as an epitaxially grown semiconductor layer sequence or an epitaxially grown semiconductor layer sequence
  • the semiconductor layer sequence can be embodied in particular as a semiconductor chip.
  • the semiconductor layer sequence may comprise an arsenide, phosphide and / or nitride compound semiconductor material, which is formed in accordance with the desired light in terms of its composition and in terms of its layer structure.
  • the light-emitting semiconductor component can in particular be designed as a light-emitting diode (LED).
  • the emitting semiconductor component can have, for example, a housing body into which the epitaxially
  • the semiconductor light-emitting device may also be epitaxially grown
  • Semiconductor layer sequence may be mounted in the form of a semiconductor chip directly on the carrier without a housing body.
  • the light-emitting semiconductor device is on the
  • Semiconductor component can be attached to the mounting surface of the carrier, for example, by soldering and electrically connected to electrical terminals of the carrier.
  • the light source has a reflector layer, which is arranged on the light-emitting semiconductor component and the mounting surface, and which has a matrix material with reflective particles. Above the light-emitting surface of the light
  • Reflector layer has an opening through which the from the Light emitting surface of the semiconductor device radiated light can be transmitted. That the
  • Reflector layer is disposed on the semiconductor device may for example also mean that the
  • Semiconductor device is disposed in the opening of the reflector layer and the reflector layer adjacent to
  • the reflector layer may have, in particular as a matrix material, a silicone. Furthermore, the reflector layer may alternatively or additionally comprise as matrix material an epoxy, acrylate and / or imide.
  • the reflective particles of the reflector layer may in particular comprise titanium oxide and / or zirconium oxide. The reflective particles can be so in terms of their size, structure,
  • Composition and their material may be chosen so that the light emitted from the semiconductor light emitting device light can be reflected as best as possible.
  • the light source has a translucent cover over the mounting surface and the light emitting surface of the light emitting
  • the translucent cover can diffuse in particular for the light of the semiconductor chip
  • Cover be formed for example of a plastic or glass and reflector particles, be roughened and / or be covered with a diffuser layer or film. Due to the translucent cover, it may be possible for the light-emitting semiconductor component not to be directly visible and recognizable through the cover and for the light source to have a uniform luminous impression taught.
  • the translucent cover can be used both for light scattering and at the same time for protecting the at least one light-emitting semiconductor component on the
  • the translucent cover Due to the translucent cover, however, it may be possible for light emitted by the semiconductor component in the direction of the cover to be reflected by the latter back toward the mounting surface. Because the reflector layer is arranged on the light-emitting semiconductor component and the mounting surface, it is possible to prevent the back-reflected light from being avoided
  • the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not be designed as a circuit board, for example, the carrier could not
  • Components are arranged which can absorb the light emitted by the semiconductor device light.
  • Reflector layer it is possible that the light reflected back from the cover is reflected back to this, so that increases the likelihood that this light can pass through the cover and thus emitted from the light source to the outside. Due to the reflector layer thus efficiency losses in
  • a plurality of light-emitting semiconductor components can be arranged on the mounting surface, which in each case can emit light via a light emission surface during operation.
  • Semiconductor devices can light with the same wavelength or the same wavelength range or with different wavelengths or different
  • the reflector layer has over each light emitting surface of the plurality of light
  • emitting semiconductor devices each have an opening.
  • At least one or more electronic components may be arranged on the mounting surface, which may be selected from resistors, capacitors,
  • Coils, IC chips, transistors and other electronic components Coils, IC chips, transistors and other electronic components.
  • Electronic components can in particular as
  • Control electronics for the at least one light emitting semiconductor device executed and interconnected.
  • the at least one or the plurality of electronic components are also covered by the reflector layer, so that, as described above, it can be avoided that light reflected from the translucent cover, which could strike an electronic component, is absorbed by the latter.
  • the mounting surface can be completely covered by the reflector layer.
  • this may mean that the wearer on the side of the mounting surface with all the components, that is, all the light-emitting
  • the advantage can result from the fact that the emission characteristic of the light emitted by the at least one light-emitting semiconductor component does not come from the reflector layer
  • the light flux of the one or more light-emitting semiconductor components is advantageously at least largely unaffected by the one or more openings above the one or more light emission surfaces. This may be possible, for example, by virtue of the fact that in the area of the openings
  • the reflector layer by being adapted to the surface course of the mounting surface with the components mounted thereon, has good adhesion to it, as a result of which the mechanical stability of the device comprising the carrier and the components mounted thereon with the
  • Reflector layer can improve.
  • the reflector layer can, for example, as a film
  • the reflector layer may be a silicone-based film filled with the above-mentioned reflective particles, which means that the film has a silicone matrix material into which the
  • Such a film may also have the advantage that it is particularly easy to the surface course of the mounting surface with the on it
  • the film After the application of the film such that the light emission surface of the at least one light-emitting semiconductor component remains uncovered due to an opening in the film, the film can
  • the opening can already be formed in the film prior to application or can only be shaped after application by a patterning process.
  • Bi-Stage film According to another embodiment of a method for producing the light source described above, the
  • Reflector layer as a liquid material with the
  • the reflector layer or the liquid material can be dropped such that in the manner described above the entire mounting surface is covered except for the light emission surface of the at least one light-emitting semiconductor component. Subsequently, the liquid material can be cured with the reflective particles, in which case a film can be formed.
  • the reflector layer may adhere to the mounting surface, adhere to it, be networked with the mounting surface and / or connected.
  • the respective material of the mounting surface and the reflector layer can thereby
  • the light source may comprise a housing, wherein the translucent cover may be part of this housing.
  • the carrier, the at least one light-emitting semiconductor component and the reflector layer can be arranged in the housing.
  • the housing may be formed as a so-called retrofit housing, which means that the housing plug contacts or
  • the light source described here can be designed as a so-called LED retrofit lamp, in the thanks the reflector layer has an internal reabsorption of light through the mounting surface or the mounted thereon
  • Components can be prevented, so compared to known corresponding retrofit lamps a
  • Figure 1 is a schematic representation of a light source
  • Figures 2A and 2B are schematic representations a
  • Figure 3 is a schematic representation of a light source
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a light source 100 which has a carrier 1.
  • the carrier 1 is designed as a board, in particular as a FR4 board, which has a mounting surface 10.
  • a light-emitting semiconductor device 2 On the mounting surface 10 is a light-emitting semiconductor device 2
  • the light-emitting semiconductor device 2 is grown epitaxially
  • Semiconductor layer sequence in the form of a semiconductor chip, which is arranged directly on the carrier 1, ie without a housing body.
  • semiconductor component 2 can emit light during operation via a light emitting surface 20, which is turned away from the carrier.
  • the semiconductor device 2 can also be used as a light-emitting diode in the form of a semiconductor chip
  • a housing body preferably a preformed housing body, mounted and electrically
  • a translucent cover body 3 is arranged, which is formed of a plastic and the light emitting from the semiconductor device 2
  • the translucent cover 4 serves at the same time for a diffuse scattering and homogenization of the light radiated from the semiconductor component 2 as well as for the protection of the semiconductor component on the carrier 1. However, a certain part of the light radiated from the semiconductor component 2 becomes again from the cover 4 in the direction of the mounting surface 10 reflected back. To one To avoid absorption of this light by the mounting surface 10 is on the mounting surface 10 and the light
  • Reflector layer 3 is designed as a silicone-based film, with the reflective particles of titanium oxide and / or
  • Zirconia is filled and the entire surface of the mounting surface 10 and the semiconductor device 2 except for the Lichtabstrahl Treatment 20.
  • the reflector layer 3 is applied as partially crosslinked silicone film such that the opening 30 is located above the light emitting surface 20.
  • the reflector layer 3 is readily deformable in this state and therefore adapts well to the surface profile of the mounting surface 10 and of the light-emitting semiconductor component 2 in comparison with known rigid reflector plates.
  • the reflector film 3 is completely cross-linked and cured, whereby a good adhesion of
  • one of the other materials described in the general part may additionally or alternatively be used.
  • the reflector layer 3 as in the preceding
  • FIGS. 2A and 2B show a further exemplary embodiment of a light source 200.
  • the illustration in FIG. 2B corresponds to the view of the mounting surface 10 of FIG.
  • Reflector layer 3 and the cover 4 are shown. The following description refers equally to Figs. 2A and 2B.
  • the light source 200 has a plurality of light-emitting
  • LEDs Semiconductor chips are executed, ie as LEDs, which have a housing body in which a semiconductor layer sequence is arranged. Furthermore, the semiconductor components 2 of the respective semiconductor layer sequence downstream of a dye, wherein the semiconductor layer sequences and the dyes are selected such that the
  • Semiconductor devices 2 each emit white light.
  • one or more or all of the semiconductor devices 2 may also be mounted as unhoused semiconductor chips directly on the mounting surface.
  • electrical components 6 are arranged on the mounting surface 10 of the carrier 1, the one
  • Each of the semiconductor devices 2 has a
  • Reflector layer 3 arranged such that the mounting surface 10 and the components mounted thereon, so the light emitting semiconductor devices 2 and the electronic components 6, are completely covered, wherein the
  • Reflector layer 3 via the light outcoupling surfaces 20 of the semiconductor devices 2 each having an opening 30. Above the mounting surface 10 and the light emitting
  • Semiconductor devices 2 is again a translucent
  • the reflector layer 3 can increase the light extraction efficiency by about 5%.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a light source 300, which has a housing 5.
  • the housing 5 is designed as a so-called retrofit housing and has an electrical screw thread connection for conventional lamp sockets.
  • the housing 5 are the
  • Reflector layer 3 arranged according to the previous embodiment, wherein the translucent cover 4 forms a part of the housing 5.
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention includes any novel feature and any combination of features, which in particular includes the combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly in the

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Abstract

Es wird eine Lichtquelle angegeben, die einen Träger (1) mit einer Montagefläche (10), zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterbauelement (2) auf der Montagefläche (10), das eine vom Träger (1) weg gewandte Lichtabstrahlfläche (20) aufweist, und eine Reflektorschicht (3) auf dem Licht emittierenden Halbleiterbauelement (2) und der Montagefläche (10), die ein Matrixmaterial mit reflektierenden Partikeln aufweist und die eine Öffnung (30) über der Lichtabstrahlfläche (20) aufweist, umfasst. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle angegeben.

Description

Beschreibung
Lichtquelle und Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle
Im Folgenden werden eine Lichtquelle sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 032 836.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Lichtquelle mit zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterchip anzugeben. Eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lichtquelle anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein
Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 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 Lichtquelle einen Träger mit einer Montagefläche auf, auf der zumindest ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angeordnet ist. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen
Anschlussträger handeln, der einen Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist, in den oder auf dem elektrische Anschlussstellen, Kontaktstellen und/oder Leiterbahnen ein- bzw. aufgebracht sind. Besonders bevorzugt kann der Träger als Platine mit elektrischen Kontakten zum elektrischen Anschluss des zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterchips ausgebildet sein. Dazu kann der Träger besonders bevorzugt als Leiterplatte ("printed circuit board", PCB) oder als Metallkernplatine („metal core printed circuit board", MCPCB) , beispielsweise als so genannte FR4- Platine, ausgeführt sein.
Das Licht emittierende Halbleiterbauelement kann insbesondere geeignet sein, Licht in einem Wellenlängenbereich von
ultravioletter Strahlung bis infraroter Strahlung, besonders bevorzugt von sichtbarem Licht, abzustrahlen. Dabei kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement einfarbiges Licht oder auch mischfarbiges Licht abstrahlen, besonders bevorzugt weißes Licht. Das Licht emittierende Halbleiterbauelement kann dazu beispielsweise auch einen Farbstoff aufweisen, der zumindest einen Teil der von der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Strahlung in Licht mit einer anderen Wellenlänge umwandeln kann, sodass das Halbleiterbauelement mischfarbiges Licht abstrahlen kann. Das Licht emittierende
Halbleiterbauelement kann insbesondere als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgebildet sein oder eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge
aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere als Halbleiterchip ausgeführt sein. 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. Das Licht emittierende Halbleiterbauelement kann insbesondere als Licht emittierende Diode (LED) ausgebildet sein. Das Licht
emittierende Halbleiterbauelement kann dazu beispielsweise einen Gehäusekörper aufweisen, in den die epitaktisch
gewachsene Halbleiterschichtenfolge, also der Halbleiterchip, montiert und gegebenenfalls in ein Vergussmaterial eingebettet ist. Alternativ dazu kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement auch als epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge in Form eines Halbleiterchips direkt auf den Träger ohne einen Gehäusekörper montiert sein.
Insbesondere weist das Licht emittierende
Halbleiterbauelement eine Lichtauskoppelfläche auf, über die das im Betrieb erzeugte Licht entlang einer Abstrahlrichtung abgestrahlt wird. Mit "Abstrahlrichtung" wird insbesondere die über alle möglichen Abstrahlrichtungen gemittelte
Abstrahlrichtung bezeichnet, die besonders bevorzugt
senkrecht zur Lichtauskoppelfläche steht. Werden hier und im Folgenden Anordnungen von zwei Elementen oder Bauteilen beschrieben, die "auf", "über" oder "unter" bezeichnet werden, so beziehen sich derartige Beschreibungen stets auf die Abstrahlrichtung.
Das Licht emittierende Halbleiterbauelement ist auf der
Montagefläche derart angeordnet, dass die Lichtabstrahlfläche vom Träger weg gewandt ist. Das Licht emittierende
Halbleiterbauelement kann dazu auf der Montagefläche des Trägers beispielsweise durch Löten befestigt sein und mit elektrischen Anschlüssen des Trägers elektrisch leitend verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lichtquelle eine Reflektorschicht auf, die auf dem Licht emittierenden Halbleiterbauelement und der Montagefläche angeordnet ist, und die ein Matrixmaterial mit reflektierenden Partikeln aufweist. Über der Lichtabstrahlfläche des Licht
emittierenden Halbleiterbauelements weist die
Reflektorschicht eine Öffnung auf, durch die das von der Lichtabstrahlfläche des Halbleiterbauelements abgestrahlte Licht hindurchgestrahlt werden kann. Dass die
Reflektorschicht auf dem Halbleiterbauelement angeordnet ist kann beispielsweise auch bedeuten, dass das
Halbleiterbauelement in der Öffnung der Reflektorschicht angeordnet ist und die Reflektorschicht benachbart zu
Seitenflächen des Halbleiterbauelements ist oder direkt an diese angrenzt. Die Reflektorschicht kann insbesondere als Matrixmaterial ein Silikon aufweisen. Weiterhin kann die Reflektorschicht auch alternativ oder zusätzlich als Matrixmaterial ein Epoxid, Acrylat und/oder Imid aufweisen. Die reflektierenden Partikel der Reflektorschicht können insbesondere Titanoxid und/oder Zirkonoxid aufweisen. Die reflektierenden Partikel können dabei derart hinsichtlich ihrer Größe, Struktur,
Zusammensetzung und ihres Materials gewählt sein, dass das vom Licht emittierenden Halbleiterbauelement emittierte Licht bestmöglich reflektiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lichtquelle eine transluzente Abdeckung über der Montagefläche und der Lichtabstrahlfläche des Licht emittierenden
Halbleiterbauelements auf. Die transluzente Abdeckung kann insbesondere für das Licht des Halbleiterchips diffus
streuend ausgebildet sein. Dazu kann die transluzente
Abdeckung beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus Glas ausgebildet sein und Reflektorpartikel aufweisen, aufgeraut sein und/oder mit einer Diffusorschicht oder -folie bedeckt sein. Durch die transluzente Abdeckung kann es möglich sein, dass das Licht emittierende Halbleiterbauelement durch die Abdeckung hindurch nicht direkt sichtbar und erkennbar ist und die Lichtquelle einen gleichmäßigen Leuchteindruck vermittelt. Die transluzente Abdeckung kann dabei sowohl zur Lichtstreuung als auch gleichzeitig zum Schutz des zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelements auf der
Montagefläche dienen.
Aufgrund der transluzenten Abdeckung kann es jedoch möglich sein, dass Licht, das vom Halbleiterbauelement in Richtung der Abdeckung abgestrahlt wird, von dieser wieder zurück in Richtung der Montagefläche reflektiert wird. Dadurch, dass auf dem Licht emittierenden Halbleiterbauelement und der Montagefläche die Reflektorschicht angeordnet ist, kann vermieden werden, dass das zurückreflektierte Licht
beispielsweise von der Montagefläche je nach deren optischen Eigenschaften transmittiert oder sogar absorbiert wird.
Insbesondere wenn der Träger beispielsweise als Platine ausgebildet ist, könnte der Träger einen nicht
vernachlässigbaren Teil des von der Abdeckung zurück
reflektierten Lichts absorbieren und so die Helligkeit der Lichtquelle auf nachteilige Weise verringern. Dieser Effekt kann insbesondere noch verstärkt werden, wenn auf der
Montagefläche zusätzlich noch weitere elektronische
Bauelemente angeordnet sind, die das vom Halbleiterbauelement abgestrahlte Licht absorbieren können. Durch die
Reflektorschicht ist es möglich, dass das von der Abdeckung zurückreflektierte Licht wieder zu dieser hin reflektiert wird, sodass sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass dieses Licht durch die Abdeckung hindurch treten und somit von der Lichtquelle nach außen hin abgestrahlt werden kann. Aufgrund der Reflektorschicht können somit Effizienzverluste im
Vergleich zu bekannten Lichtquellen mit LEDs vermieden werden . Weiterhin kann auf der Montagefläche eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen angeordnet sein, die jeweils im Betrieb Licht über eine Lichtabstrahlfläche abstrahlen können. Die Licht emittierenden
Halbleiterbauelemente können dabei Licht mit der gleichen Wellenlänge oder dem gleichen Wellenlängenbereich oder auch mit verschiedenen Wellenlängen oder verschiedenen
Wellenlängenbereichen abstrahlen. Die Reflektorschicht weist über jeder Lichtabstrahlfläche der Mehrzahl von Licht
emittierenden Halbleiterbauelementen jeweils eine Öffnung auf .
Weiterhin können auf der Montagefläche zumindest ein oder mehrere elektronische Bauelemente angeordnet sein, die ausgewählt sein können aus Widerständen, Kondensatoren,
Spulen, IC-Chips, Transistoren und weiteren elektronischen Bauelementen. Das zumindest eine oder die mehreren
elektronischen Bauelemente können insbesondere als
Ansteuerelektronik für das zumindest eine Licht emittierende Halbleiterbauelement ausgeführt und miteinander verschaltet sein. Das zumindest eine oder die Mehrzahl von elektronischen Bauelementen sind dabei ebenfalls von der Reflektorschicht bedeckt, sodass, wie oben beschrieben, vermieden werden kann, dass von der transluzenten Abdeckung reflektiertes Licht, das auf ein elektronisches Bauelement treffen könnte, von diesem absorbiert wird.
Besonders bevorzugt kann die Montagefläche gänzlich von der Reflektorschicht bedeckt sein. Mit anderen Worten kann das bedeuten, dass der Träger auf der Seite der Montagefläche mit allen Komponenten, also allen Licht emittierenden
Halbleiterbauelementen und allen elektronischen Bauelementen, gänzlich bedeckt ist, sodass kein von der transluzenten Abdeckung reflektiertes Licht direkt auf die Montagefläche des Trägers und die darauf montierten Komponenten, abgesehen von den Lichtabstrahlflächen des einen oder der mehreren Halbleiterbauelemente, treffen kann.
Weiterhin kann die Reflektorschicht an einen
Oberflächenverlauf der Montagefläche mit dem zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelement angepasst sein. Das kann bedeuten, dass die Reflektorschicht der Oberfläche folgt, die durch die Montagefläche mit dem zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelement und gegebenenfalls mit weiteren Halbleiterbauelementen oder einem oder mehreren elektronischen Bauelementen gebildet wird. Dadurch kann es möglich sein, dass die unbedeckte Oberflächentopologie der Montagefläche mit den darauf montierten Komponenten durch die Reflektorschicht nicht oder nur kaum verändert wird. Im
Vergleich zu bekannten starren Reflektoren kann sich daraus der Vorteil ergeben, dass die Abstrahlcharakteristik des vom zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelement abgestrahlten Lichts nicht von der Reflektorschicht
beeinflusst wird. Durch die eine oder die mehreren Öffnungen über der einen oder den mehreren Lichtabstrahlflächen wird dabei der Lichtfluss der einen oder der mehreren Licht emittierenden Halbleiterbauelemente mit Vorteil zumindest weitestgehend nicht beeinflusst. Das kann beispielsweise dadurch möglich sein, dass im Bereich der Öffnungen der
Reflektorschicht keine Verluste auftreten, wie sie etwa an den Kanten von Öffnungen von starren Reflektorplatten
auftreten können. Weiterhin kann es möglich sein, dass die Reflektorschicht dadurch, dass sie an den Oberflächenverlauf der Montagefläche mit den darauf montierten Komponenten angepasst ist, eine gute Haftung an diesen hat, wodurch sich die mechanische Stabilität der Anordnung umfassend den Träger und die darauf montierten Komponenten mit der
Reflektorschicht verbessern kann.
Die Reflektorschicht kann beispielsweise als Folie
ausgebildet sein. Insbesondere kann die Reflektorschicht eine Silikon-basierte Folie sein, die mit den oben genannten reflektierenden Partikeln gefüllt ist, das bedeutet, dass die Folie ein Silikon-Matrixmaterial aufweist, in das die
Partikel eingebettet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Lichtquelle kann die
Reflektorschicht mit Vorteil als Folie mit einem
teilvernetzten Silikon und dem reflektierenden Füllstoff auf dem Träger aufgebracht werden. Eine solche Folie kann auch den Vorteil aufweisen, dass sie sich besonders leicht an den Oberflächenverlauf der Montagefläche mit den darauf
montierten Komponenten anpasst. Nach dem Aufbringen der Folie derart, dass die Lichtabstrahlfläche des zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelements aufgrund einer Öffnung in der Folie unbedeckt bleibt, kann die Folie
ausgehärtet werden. Die Öffnung kann dabei vor dem Aufbringen bereits in der Folie ausgeformt werden oder aber erst nach dem Aufbringen durch ein Strukturierungsverfahren ausgeformt werden. Eine derartige Folie, die in einem vorvernetzten Zustand aufgebracht wird und erst nach dem Aufbringen
durchvernetzt und somit ausgehärtet wird, kann auch als Bi- Stage-Folie bezeichnet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform für ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Lichtquelle kann die
Reflektorschicht als flüssiges Material mit dem
reflektierenden Füllstoff auf den Träger und insbesondere auf die darauf angeordneten Komponenten, also das eine oder die mehreren Halbleiterbauelemente und gegebenenfalls weitere elektronische Komponenten, aufgetropft werden. Insbesondere kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Reflektorschicht beziehungsweise das flüssige Material derart aufgetropft werden, dass in oben beschriebener Weise die gesamte Montagefläche bis auf die Lichtabstrahlfläche des zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelements bedeckt ist. Anschließend kann das flüssige Material mit den reflektierenden Partikeln ausgehärtet werden, wobei auch in diesem Fall eine Folie gebildet werden kann.
Beim Aushärten entweder der Folie aus dem teilvernetzten Silikon oder auch des flüssigen Materials, das beispielsweise ebenfalls ein Silikon aufweisen kann, kann mit besonderem
Vorteil zwischen der Reflektorschicht und der Montagefläche eine Stoffschlüssige Verbindung gebildet werden. Mit anderen Worten kann die Reflektorschicht nach dem Aushärten an der Montagefläche anhaften, ankleben, mit der Montagefläche vernetzt und/oder verbunden sein. Das jeweilige Material der Montagefläche und der Reflektorschicht kann dabei
entsprechend gewählt bzw. vorbehandelt werden.
Gemäß deiner weiteren Ausführungsform kann die Lichtquelle ein Gehäuse aufweisen, wobei die transluzente Abdeckung Teil dieses Gehäuses sein kann. In dem Gehäuse können der Träger, das zumindest eine Licht emittierende Halbleiterbauelement und die Reflektorschicht angeordnet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse als so genanntes Retrofit-Gehäuse ausgebildet sein, das bedeutet, dass das Gehäuse Steckkontakte oder
Schraubkontakte für herkömmliche Lampenfassungen aufweist. Mit anderen Worten kann die hier beschriebene Lichtquelle als so genannte LED-Retrofit-Lampe ausgeführt sein, in der dank der Reflektorschicht eine interne Reabsorption von Licht durch die Montagefläche oder die darauf montierten
Komponenten verhindert werden kann, sodass im Vergleich zu bekannten entsprechenden Retrofit-Lampen eine
Effizienzerhöhung ermöglicht werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen
Ausführungsformen .
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Lichtquelle
gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figuren 2A und 2B schematische Darstellungen eine
Lichtquelle gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Lichtquelle
gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich 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 dick oder groß dimensioniert dargestellt sein. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Lichtquelle 100 gezeigt, die einen Träger 1 aufweist. Der Träger 1 ist dabei als Platine, insbesondere als FR4-Platine, ausgeführt, die eine Montagefläche 10 aufweist. Auf der Montagefläche 10 ist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 2
angeordnet, das im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Löten an elektrische Anschlüsse auf der Montagefläche 10 elektrisch angeschlossen ist (nicht gezeigt) . Das Licht emittierende Halbleiterbauelement 2 ist als epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge in Form eines Halbleiterchips ausgeführt, der direkt, also ohne einen Gehäusekörper, auf dem Träger 1 angeordnet ist. Das Licht emittierende
Halbleiterbauelement 2 kann dabei im Betrieb Licht über eine Lichtabstrahlfläche 20 emittieren, die vom Träger weg gewandt ist.
Alternativ dazu kann das Halbleiterbauelement 2 auch als Licht emittierende Diode in Form eines Halbleiterchip
ausgeführt sein, der in einen Gehäusekörper, bevorzugt einem vorgeformten Gehäusekörper, montiert und elektrisch
angeschlossen ist.
Über der Montagefläche 10 und dem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement 2 ist ein transluzenter Abdeckkörper 3 angeordnet, der aus einem Kunststoff ausgebildet ist und der das vom Licht emittierenden Halbleiterbauelement 2
abgestrahlte Licht diffus transmittiert . Die transluzente Abdeckung 4 dient dabei zugleich einer diffusen Streuung und Homogenisierung des vom Halbleiterbauelement 2 abgestrahlten Lichts als auch dem Schutz des Halbleiterbauelements auf dem Träger 1. Ein gewisser Teil des vom Halbleiterbauelement 2 abgestrahlten Lichts wird jedoch von der Abdeckung 4 wieder in Richtung der Montagefläche 10 zurück reflektiert. Um eine Absorption dieses Lichts durch die Montagefläche 10 zu vermeiden, ist auf der Montagefläche 10 und dem Licht
emittierenden Halbleiterbauelement 2 eine Reflektorschicht 3 angeordnet, die über der Lichtabstrahlfläche 20 eine Öffnung 30 aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Reflektorschicht 3 als Silikon-basierte Folie ausgeführt, die mit reflektierenden Partikeln aus Titanoxid und/oder
Zirkonoxid gefüllt ist und die die Montagefläche 10 und das Halbleiterbauelement 2 bis auf die Lichtabstrahlfläche 20 gänzlich bedeckt.
In einem Verfahren zur Herstellung der Lichtquelle 100 wird dazu nach der Montage des Licht emittierenden
Halbleiterbauelements 2 auf dem Träger 1 die Reflektorschicht 3 als teilvernetzte Silikonfolie derart aufgebracht, dass sich die Öffnung 30 über der Lichtabstrahlfläche 20 befindet. Die Reflektorschicht 3 ist in diesem Zustand gut verformbar und passt sich daher dem Oberflächenverlauf der Montagefläche 10 und des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 2 im Vergleich zu bekannten starren Reflektorplatten gut an.
Anschließend wird die Reflektorfolie 3 komplett durchvernetzt und ausgehärtet, wodurch eine gute Haftung der
Reflektorschicht 3 an der Montagefläche 10 erreicht wird. Dadurch kann insbesondere mit Vorteil auch die Stabilität der Lichtquelle 100 erhöht werden. Licht, das von der
transluzenten Abdeckung 4 in Richtung der Montagefläche 10 zurück reflektiert wird, wird von der Reflektorschicht 3 wiederum zur Abdeckung 4 zurück reflektiert und erhält damit eine größere Wahrscheinlichkeit, aus der Abdeckung 4
auszutreten.
Alternativ zum Aufbringen der Reflektorschicht 3 als Folie kann diese auch als flüssiges Material, beispielsweise als flüssiges Silikon, mit den reflektierenden Partikeln auf die Montagefläche 10 und das Licht emittierende
Halbleiterbauelement 2 aufgetropft werden, wobei
beispielsweise mittels einer Maske über der
Lichtabstrahlfläche 20 des Halbleiterbauelements 2
sichergestellt werden kann, dass sich die Öffnung 30 über der Lichtabstrahlfläche 20 ausbilden kann. Nach dem Auftropfen kann das flüssige Material ausgehärtet werden, wodurch sich die Reflektorschicht 3, beispielsweise auch in Form einer Folie, ausbildet. Ein derartiges Verfahren kann auch als so genanntes Globe-Top-Verfahren bezeichnet werden.
Alternativ zum in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Silikonmaterial für die Reflektorschicht 3 kann auch eines der weiteren im allgemeinen Teil beschriebenen Materialien zusätzlich oder alternativ verwendet werden.
Die Reflektorschicht 3, wie sie in den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen sowie im allgemeinen Teil beschrieben wird, muss dabei mit Vorteil nur die Funktion der Steigerung der Reflektivität der Montagefläche 10 erfüllen. Dadurch ist es möglich, dass die Reflektorschicht 3 hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Ausbildung nur in Bezug auf ihre
reflektierenden Eigenschaften ausgewählt werden kann.
In den Figuren 2A und 2B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Lichtquelle 200 gezeigt. Die Darstellung in Figur 2B entspricht dabei dem Blick auf die Montagefläche 10 des
Trägers 1 entgegen der Abstrahlrichtung der Licht
emittierenden Halbleiterbauelemente 2, wobei die
Reflektorschicht 3 und die Abdeckung 4 hier weggelassen wurde. In Figur 2A hingegen ist ein Schnitt durch die
Lichtquelle 200 entlang der in Figur 2B gekennzeichneten Schnittebene AA dargestellt, wobei hier wiederum die
Reflektorschicht 3 und die Abdeckung 4 gezeigt sind. Die folgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 2A und 2B.
Im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel weist die Lichtquelle 200 eine Mehrzahl von Licht emittierenden
Halbleiterbauelementen 2 auf, die jeweils als gehäuste
Halbleiterchips ausgeführt sind, also als LEDs, die einen Gehäusekörper aufweisen, in dem eine Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Weiterhin weisen die Halbleiterbauelemente 2 der jeweiligen Halbleiterschichtenfolge nachgeordnet einen Farbstoff auf, wobei die Halbleiterschichtenfolgen und die Farbstoffe derart gewählt sind, dass die
Halbleiterbauelemente 2 jeweils weißes Licht abstrahlen.
Alternativ dazu können eines oder mehrere oder alle der Halbleiterbauelemente 2 auch als ungehäuste Halbleiterchips direkt auf der Montagefläche montiert sein.
Weiterhin sind auf der Montagefläche 10 des Trägers 1 elektrische Bauelemente 6 angeordnet, die eine
Ansteuerelektronik für die Licht emittierenden
Halbleiterbauelemente 2 bilden. Die Ausgestaltung einer solchen Ansteuerelektronik ist dem Fachmann bekannt und wird daher hier nicht weiter ausgeführt.
Jedes der Halbleiterbauelemente 2 weist eine
Lichtauskoppelfläche 20 auf. Auf der Montagefläche 10 des Trägers 1, den Licht emittierenden Halbleiterbauelementen 2 und den elektronischen Bauelementen 6 ist eine
Reflektorschicht 3 derart angeordnet, dass die Montagefläche 10 sowie die darauf montierten Komponenten, also die Licht emittierenden Halbleiterbauelemente 2 und die elektronischen Komponenten 6, gänzlich bedeckt sind, wobei die
Reflektorschicht 3 über den Lichtauskoppelflächen 20 der Halbleiterbauelemente 2 jeweils eine Öffnung 30 aufweist. Über der Montagefläche 10 und den Licht emittierenden
Halbleiterbauelementen 2 ist wiederum eine transluzente
Abdeckung 4 gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel
angeordnet .
Ohne die Reflektorschicht 3 würde Licht, das von der
transluzenten Abdeckung 4 in Richtung der Montagefläche 10 zurück reflektiert wird, an der Montagefläche 10 und
insbesondere auch an den elektronischen Bauelementen 6 absorbiert werden, wodurch sich die Effizienz der Lichtquelle 200 deutlich verringern würde. Insbesondere konnte durch geeignete Versuchsanordnung gezeigt werden, dass sich bei einer Lichtquelle 200 gemäß dem in den Figuren 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Reflektorschicht 3 eine Steigerung der Lichtextraktionseffizienz um etwa 5 % erreichen lässt.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Lichtquelle 300 gezeigt, die ein Gehäuse 5 aufweist. Das Gehäuse 5 ist als so genanntes Retrofit-Gehäuse ausgeführt und weist einen elektrischen Schraubgewindeanschluss für herkömmliche Lampenfassungen auf. Im Gehäuse 5 sind der
Träger sowie die Licht emittierenden Halbleiterbauelemente 2 und die elektronischen Komponenten 6 sowie die
Reflektorschicht 3 gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel angeordnet, wobei die transluzente Abdeckung 4 einen Teil des Gehäuses 5 bildet. 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 die Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtquelle, umfassend
- einen Träger (1) mit einer Montagefläche (10),
- zumindest einem Licht emittierenden Halbleiterbauelement
(2) auf der Montagefläche (10), das eine vom Träger (1) weg gewandte Lichtabstrahlfläche (20) aufweist, und
- eine Reflektorschicht (3) auf dem Licht emittierenden
Halbleiterbauelement (2) und der Montagefläche (10), die ein Matrixmaterial mit reflektierenden Partikeln
aufweist und die eine Öffnung (30) über der
Lichtabstrahlfläche (20) aufweist.
2. Lichtquelle nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine transluzente Abdeckung (4) über der Montagefläche (10) und Lichtabstrahlfläche (20).
3. Lichtquelle nach Anspruch 2, wobei die transluzente
Abdeckung (4) Teil eines Gehäuses (5) ist, in dem der Träger (1), das zumindest eine Licht emittierende
Halbleiterbauelement (2) und die Reflektorschicht (3) angeordnet sind.
4. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Montagefläche (10) eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen (2) mit jeweils einer Lichtabstrahlfläche (20) angeordnet ist und die Reflektorschicht (3) über jeder Lichtabstrahlfläche (20) jeweils eine Öffnung (30) aufweist.
5. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Montagefläche (10) zumindest ein elektronisches Bauelement (6) angeordnet ist, das von der
Reflektorschicht (3) bedeckt ist.
6. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Montagefläche (10) gänzlich von der Reflektorschicht (3) bedeckt ist.
7. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Reflektorschicht (3) an einen Oberflächenverlauf der Montagefläche (10) mit dem zumindest einen Licht
emittierenden Halbleiterbauelement (2) angepasst ist.
8. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die reflektierenden Partikel Titanoxid und/oder
Zirkonoxid aufweisen.
9. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (1) eine Platine mit elektrischen Kontakten zum elektrischen Anschluss des zumindest einen Licht emittierenden Halbleiterbauelements (2) aufweist.
10. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Reflektorschicht (3) als Matrixmaterial ein Silikon aufweist .
11. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Reflektorschicht (3) als Folie ausgebildet ist.
12. Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Reflektorschicht (3) aufgetropft ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Reflektorschicht (3) als Folie mit einem teilvernetzten Silikon und dem reflektierenden Füllstoff auf der Montagefläche (10) des Trägers (1) aufgebracht wird und anschließend
ausgehärtet wird.
14. Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Reflektorschicht (3) als flüssiges Material mit dem reflektierenden Füllstoff auf der Montagefläche (10) des Trägers (1) aufgetropft wird und anschließend ausgehärtet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem beim Aushärten zwischen der Reflektorschicht (3) und der Montagefläche (10) eine Stoffschlüssige Verbindung gebildet wird.
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