WO2012130657A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zum betrieb eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zum betrieb eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/541—Dispositions of bond wires
    • H10W72/5449—Dispositions of bond wires not being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. fan-out arrangements

Definitions

  • An optoelectronic component and method for operating an optoelectronic component are specified.
  • LEDs are connected and these in the case of current ⁇ or voltage pulses, for example due to
  • ESD electrostatic discharges
  • ESD protection diodes are commonly referred to as ESD protection diodes.
  • At least one object of certain embodiments is to specify an optoelectronic component with light-emitting semiconductor chips.
  • a further object of certain embodiments is to specify a method for operating an optoelectronic component.
  • an optoelectronic component has at least one light
  • Optoelectronic component also have a plurality of light-emitting semiconductor chips.
  • the at least one or the plurality of light-emitting semiconductor chips may in particular be epitaxially grown
  • Semiconductor layer sequences may be formed or each having an epitaxially grown semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence may comprise an arsenide, phosphide and / or nitride compound semiconductor material which is formed in terms of its composition and in terms of its layer structure corresponding to a desired radiated light.
  • Semiconductor chips are particularly suitable for light in a wavelength range from ultraviolet radiation to
  • At least one light-emitting semiconductor chip is inserted
  • Wavelength conversion element which converts at least a portion of a primary light emitted by the light-emitting semiconductor chip into secondary light different therefrom.
  • the wavelength conversion element may take the form of a
  • Dye layer a dye plate or a
  • the light-emitting semiconductor chips emit different light from each other, so that the optoelectronic component
  • the light-emitting semiconductor chips can emit blue, red and green light, so that the optoelectronic component can emit mixed light in the form of different colors and / or white light, depending on the selected light intensity of the individual light-emitting conductor components.
  • a light-emitting semiconductor chips can emit blue, red and green light, so that the optoelectronic component can emit mixed light in the form of different colors and / or white light, depending on the selected light intensity of the individual light-emitting conductor components.
  • a light-emitting semiconductor chips can emit blue, red and green light, so that the optoelectronic component can emit mixed light in the form of different colors and / or white light, depending on the selected light intensity of the individual light-emitting conductor components.
  • a light-emitting semiconductor chips can emit blue, red and green light, so that the optoelectronic component can emit mixed light in the form of different colors and / or white light, depending on the selected light intensity of the individual light-emitting conduct
  • Has wavelength conversion element which converts emitted from the light-emitting semiconductor chip blue primary light into yellow and / or green and red secondary light, so that this light-emitting semiconductor chip emits white light during operation.
  • Another light-emitting semiconductor chip can emit red light, whereby white mixed light with a high color rendering index can be achieved for the optoelectronic component.
  • it may also have other combinations of differently colored and / or same-colored light
  • the mixed-color light of the optoelectronic component may be adjustable and / or particularly preferably also readjusted to age-related color drifts.
  • optoelectronic component at least one light
  • the optoelectronic component can also have a plurality of light-absorbing semiconductor chips.
  • the at least one or the plurality of light-absorbing semiconductor chips are in particular also designed as protective diodes, that is to say for example as ESD protection diodes. That means the Light-absorbing semiconductor chips have a forward voltage that is small enough to voltage or
  • ESD pulses For the light-emitting
  • Semiconductor chips may be harmful.
  • a suitably selected breakdown voltage can be
  • At least one light-absorbing semiconductor chip is a silicon diode. This can in particular have a forward voltage in the range of
  • a light-emitting semiconductor chip embodied as a silicon diode can be particularly suitable for absorbing light in the visible to infrared spectral range and converting it into an electric photocurrent. As a result, such a light absorbing
  • Semiconductor chip can also be used for the detection of light and for measuring light intensities, which are preferably in the visible to infrared wavelength range.
  • Component be designed as silicon diodes.
  • one or more light-absorbing semiconductor chips may be embodied as GaAs diodes, which
  • Semiconductor chips that is, the light-emitting and the light-absorbing semiconductor chips, arranged on a support.
  • the carrier can be used, for example, as a printed circuit board,
  • Metal carrier for example in the form of a lead frame, ceramic carrier, plastic carrier or a combination thereof may be formed.
  • the carrier may also be designed as a housing, in particular as a plastic housing
  • the recess can be designed to be reflective, that is, for example, have reflective side surfaces and / or a reflective base surface on which the
  • Semiconductor chips are mounted so that the light emitted from the light-emitting semiconductor chips light from
  • Optoelectronic component can be uniformly emitted.
  • the cover can be arranged, for example in the form of a potting or a lid over the semiconductor chips.
  • the carrier has a housing with a depression in which the semiconductor chips are arranged, in particular the depression can be filled with a potting compound.
  • the semiconductor chips may have an optical element in the form of a lens and / or an optical diffuser, such as a diffusion plate be subordinate to the radiation characteristics of the
  • At least one first light-emitting semiconductor chip and a first light connected in antiparallel to it are provided on the carrier
  • At least one second light-emitting semiconductor chip and a second light connected in antiparallel to it are absorbing
  • the light is
  • the semiconductor chips are arranged on the carrier in such a way that light of a light-emitting semiconductor chip strikes one of the light
  • absorbing semiconductor chip is not connected to the light-emitting semiconductor chip. This can mean, for example, that light of the first light
  • this may mean that light of the second light emitting
  • the light-absorbing semiconductor chips may also be used to detect or measure the light emitted by the light
  • Semiconductor chips radiated light can be used. Especially with optoelectronic components having a plurality of light-emitting semiconductor chips, it can by
  • Optoelectronic component to achieve constant light intensity of the radiated mixed light, at certain times, for example, in certain time intervals, a color and brightness balance advantageous in which
  • Adjusted operating parameters for the light-emitting semiconductor chips so that preferably again the desired mixed light can be radiated. This can during the life of the optoelectronic device a
  • Temperature compensation can be enabled. Compared to known lighting applications in which such an adjustment is performed by additional external photosensors, this can be made possible by the components present in the component, ie the light-absorbing semiconductor chips, in the optoelectronic component described here, wherein the light-absorbing semiconductor chips simultaneously as protective diodes are designed for the light-emitting semiconductor chips. There are no
  • the optoelectronic component described here can be realized with a preferably small size. In particular, fewer are compared to known applications
  • the first light is emitted in a method for operating the optoelectronic component in a first measuring step
  • Optoelectronic device falls, which is not connected to the first light-emitting semiconductor chip.
  • the light incident on the absorbing semiconductor chip generates a first photocurrent in the light-absorbing
  • the second light-emitting semiconductor chip is operated with a measuring current, whereby light falls on a light-absorbing semiconductor chip, which is not connected to the second light-emitting semiconductor chip.
  • the second photocurrent generated by the incident light in the light-absorbing semiconductor chip is also measured. From a difference of the first photocurrent to a first setpoint value, a first operating current for the first light-emitting semiconductor chip is determined. From a difference of the second photocurrent with a corresponding second one
  • a second operating current for the second light-emitting semiconductor chip is determined. Subsequently, the first light-emitting semiconductor chip with the first
  • Calculation and / or control electronics are stored. It may also be possible for the measuring current of one
  • Initial value is increased or decreased continuously or stepwise until a difference between the respective measured photocurrent and the associated setpoint value is minimized and is particularly preferably equal to zero.
  • the measuring current at the minimized difference then corresponds to the
  • the first setpoint value and / or the second setpoint value are before the actual value
  • the setpoint can be the photocurrent in each case
  • used light absorbing semiconductor chips correspond to the desired operation or in the
  • the measuring current can thus correspond, for example, to the original operating current of the light-emitting semiconductor chips.
  • a given measurement current which may differ from the operating current, to the individual measurements and to determine therefrom the setpoints.
  • external photosensor can be used, by means of which a desired brightness of the light-emitting semiconductor chips can be adjusted. In the individual measurement steps for determining the photocurrents, only one light emits light
  • the determination of the respective photocurrent can in a short time interval, for example, in less than a second and preferably in some ten
  • the drive device can operate the first light-emitting semiconductor chip with a measurement current and a first photocurrent of one of the light
  • the form compares
  • the drive device may have a first and a second Determine the operating current for operation of the light-emitting semiconductor chips.
  • the drive device may further include the first and second operating currents for
  • Control device analog and / or digital electronic components for example, one or more IC chips, by means of which a determination of the photocurrents, a comparison with a desired value and / or provision of a
  • the drive device may take the form of an additional drive
  • Control device can also be arranged in or on the carrier, for example in the form of a corresponding placement of a designed as a printed circuit board or housing carrier on which the semiconductor chips are arranged.
  • the third light emitting semiconductor chip is arranged on the carrier.
  • the third light emitting semiconductor chip may have features as in
  • Semiconductor chip may be arranged on the support so that in operation falls light at least on the first or second light-absorbing semiconductor chip.
  • the first or second light-absorbing semiconductor chip in a third measuring step in the above-described method for determining a third photocurrent upon application of the third light-emitting semiconductor chip with a
  • the third semiconductor chip designed as a protective diode is light
  • Determining the first and / or second photocurrent can be used.
  • At least one or more further light-emitting semiconductor chips are arranged on the carrier. At least one further light-emitting semiconductor chip can be without protection diode on the carrier
  • absorbing semiconductor chip is determined according to one of the described method steps, which is connected to another light-emitting semiconductor chip, for example, by means of the first light absorbing
  • At least three or more semiconductor chips emitting light are arranged on the carrier, wherein at least two of the semiconductor chips designed as protective diodes are embodied as semiconductor chips absorbing light.
  • the light-absorbing semiconductor chip can be surrounded by the ambient light incident on the optoelectronic component and in particular on the light-absorbing semiconductor chip
  • Convert photo stream for example, from a
  • Control device is measured.
  • the first light-absorbing semiconductor chip is
  • Ambient light sensor and designed as a protective diode, which is protected by ambient light acting on the optoelectronic
  • the first light-emitting semiconductor chip is put into operation.
  • Control device of the minimum photocurrent deposited corresponds to a minimum ambient brightness.
  • the drive device can take the at least one or the plurality of light-emitting semiconductor chips on the carrier in operation.
  • the optoelectronic component can thus automatically put the at least one or the plurality of light-emitting semiconductor chips into operation in dim light.
  • the above-described measuring steps for determining the respective operating current of the light-emitting semiconductor chips can be carried out before the light-emitting semiconductor chips in one
  • the method described above for determining the operating currents can be performed so that it can be ensured during the use of the means of transport before the actual operation of the optoelectronic device that the
  • a plurality of optoelectronic devices described herein are used in a display device such as a display, such as a full color video wall.
  • the individual optoelectronic components can, with regard to their radiated light or the light emitted by the individual light emitting semiconductor chip before each start-up or after each one specific
  • all optoelectronic devices can be operated as possible with the desired light characteristics, so that optical irregularities, for example in the form of brightness variations and / or color differences on the display surface of the display can be reduced or even prevented completely.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • FIGS. 2A to 2C show schematic illustrations of a method for operating an optoelectronic component according to a further exemplary embodiment
  • Figures 3 and 4 are schematic representations of
  • Figure 5 is a schematic representation of a
  • an optoelectronic device which has a carrier 1, which in the embodiment shown as a housing with a
  • the carrier 1 has for this purpose a plastic, which forms the housing. Furthermore, the carrier 1 can have electrical contacts in the form of a lead frame, printed conductors and / or connection surfaces (not shown).
  • a first light-emitting semiconductor chip 11 and an anti-parallel thereto connected first light-absorbing semiconductor chip 12 are arranged. Furthermore, a second light-emitting semiconductor chip 21 with a thereto
  • Semiconductor chips 12, 22 are designed as protective diodes, in particular as ESD protection diodes, which protect the respective light-emitting semiconductor chips 11, 21 connected to them from voltage peaks, for example ESD pulses.
  • the light-absorbing semiconductor chips 12, 22 are designed in the embodiment shown as silicon diodes, which have a forward voltage in the range of 0.6 to 1.2 volts.
  • one or both of the light-absorbing semiconductor chips 12, 22 may also be formed as GaAs diodes or other diode having a suitable light-absorbing material fulfilling the required protective function.
  • the light-emitting semiconductor chips 11, 21 can as described in the general part in the form of
  • Semiconductor layer sequences be executed and, for example, emit light with different colors, so that the optoelectronic component can emit a mixed light depending on the light emitted from the light emitting semiconductor chips 11, 21 light intensity.
  • the depression 10 is designed to be reflective in the exemplary embodiment shown, so that the light generated by the light-emitting semiconductor chips 11, 21 during operation can be emitted uniformly by the optoelectronic component.
  • the semiconductor chips 11, 12, 21, 22 are arranged on the carrier 1 such that the light of each light-emitting semiconductor chip 11, 21 on at least one of the light
  • Semiconductor chip 22 falls during the light of the second light-emitting semiconductor chip 21 on the first light
  • optical components such as a casting in the
  • a lens or an optical diffuser such as a scattering plate or a scattering potting, be arranged.
  • the optoelectronic component further comprises a drive device 2, the purpose
  • the drive device 2 is shown in FIG.
  • connection is indicated by the arrows 13, 15, 23, 25, 16 and 26.
  • the drive device 2 may also be integrated in the carrier 1.
  • the first light-emitting semiconductor chip 11 is put into operation in a first measuring step.
  • the control device 2 provides a measuring current 13, by means of which the first light-emitting semiconductor chip 11 is operated.
  • Light 14 radiated by the first light-emitting semiconductor chip 11, which is part of the total of the first light-emitting semiconductor chip 11 corresponds to emitted light, incident on the second light-absorbing semiconductor chip 22.
  • Semiconductor chip 21 is not in operation, so that via the terminals, by means of which the second light-emitting semiconductor chip can actually be operated, a first photocurrent 15 can be measured, which is generated by the light 14 in the second light-absorbing semiconductor chip 22.
  • the first photocurrent 15 is a in the
  • Control device 2 stored setpoint value, whereby aging defects such as a
  • Luminous intensity reduction of the first light-emitting semiconductor chip 11 in the measuring current 13 can be detected. From the difference of the first photocurrent 15 to the corresponding desired value, the drive device 2 can determine a first operating current 16 in the manner described above in the general part.
  • the second light-emitting semiconductor chip 21 is operated with a measuring current 23 when the first semiconductor chip 11 emitting light is switched off.
  • a part of the light emitted by the second light-emitting semiconductor chip 21, identified by reference numeral 24 in FIG. 2B, is incident on the first light-absorbing semiconductor chip 12, which generates a second photocurrent 25.
  • the second photocurrent 25 is measured by the drive device 2. By comparing the second photocurrent 25 with a corresponding desired value stored in the drive device 2, a second operating current 26 can be determined.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component which, in addition to the first and second light-emitting and light
  • the light-emitting semiconductor chips 11, 21 are subjected successively to measuring currents 13, 23 as described in connection with the previous exemplary embodiment, whereby a respective first or second photocurrent from the
  • the third light-emitting semiconductor chip 31 is subjected to a measuring current 33, while the first and second light-emitting semiconductor chip 11, 21 are not operated are light emitted from the third light emitting semiconductor chip 31 light 34 to the second light
  • Photo current is compared by the drive device 2 with a corresponding desired value, whereby a third operating current for the third light-emitting semiconductor chip 31 can be determined in the manner described above.
  • the third designed as a protective diode
  • Semiconductor chip 32 does not necessarily have to be light
  • Semiconductor chips may be present, their respective
  • Operating current can be determined in a corresponding manner as described for the light-emitting semiconductor chips 11, 21, 31. It may also be sufficient, for example, if only the first and second light-absorbing semiconductor chip 12, 22 are light-absorbing, while others, as protective diodes for the other light
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component with a first, a second and a third light-emitting semiconductor chip 11, 21, 31, wherein the third light-emitting element
  • Semiconductor chip 31 is connected in anti-parallel with a third light-absorbing semiconductor chip 32, which is designed as a protective diode.
  • a third light-absorbing semiconductor chip 32 which is designed as a protective diode.
  • FIG. 4 shows the measurement steps carried out one after the other
  • the second photocurrent can be used during a subsequent measurement step
  • Operation of the second light-emitting semiconductor chip 21 are generated by the third light-absorbing semiconductor chip 32, while the third photocurrent in a further subsequent measuring step in the operation of the third light-emitting semiconductor chip 31 from the first light
  • Light-emitting semiconductor chip 11, 21, 31 is associated with exactly one light-absorbing semiconductor chip 12, 22, 32, which is used to determine the respective photocurrent at the measuring current, the light-absorbing
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component which has a first light-emitting semiconductor chip 11 and a first light-absorbing semiconductor chip 12 connected in antiparallel to it on a carrier 1, which, for example, as a housing, has a carrier as in the previous exemplary embodiments
  • the first light-absorbing semiconductor chip 12 is as in the previous ones
  • Embodiments designed as a protective diode designed as a protective diode.
  • the first light-absorbing semiconductor chip 12 is emitted when the first light is not operated
  • Semiconductor chip 11 operated as an ambient light sensor. This means that depending on the ambient light 4, which falls on the optoelectronic component and in particular on the first light-absorbing semiconductor chip 12, and
  • the first light-absorbing semiconductor chip 12 Based on its brightness, the first light-absorbing semiconductor chip 12 generates a photocurrent 45, which is monitored by the drive device 2. If the brightness of the ambient light 4 falls below a certain level
  • Control device 2 deposited minimum photocurrent, the first light-emitting semiconductor chip 11 through the
  • semiconductor chip 11 is put into operation, as indicated in Figure 5. Furthermore, the optoelectronic component shown in FIG. 5 can also have further light-emitting and light
  • a light-absorbing semiconductor chip 12, 22, 32 of one of the optoelectronic components described in conjunction with FIGS. 1 to 4 can be designed and operated as an ambient light sensor in the manner described in connection with FIG.
  • the light-absorbing semiconductor chip embodied as an ambient light sensor can reduce the brightness of the environment of the
  • Monitor optoelectronic semiconductor device and take this when falling below a minimum ambient brightness in operation. Furthermore, before the continuous operation of the optoelectronic component, the measuring steps described in connection with FIGS. 2A to 4 can be carried out for determining the operating currents of the light-emitting semiconductor chips.
  • Embodiments are particularly suitable for displays such as full-color video walls, in each of which a
  • Optoelectronic component for the representation of a
  • Pixel can be used.
  • optoelectronic components are also particularly preferred for illuminating display device, for example in
  • Operating currents can therefore at each power of such a full-color video wall or a motor vehicle or even after each always a certain number of Switching operations are carried out to allow over the entire lifetime of the optoelectronic devices as constant a luminous characteristic.

Landscapes

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  • Led Devices (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement mit einem Träger (1) angegeben, auf dem zumindest ein erster Licht emittierender Halbleiterchip (11) und ein antiparallel verschalteter erster Licht absorbierender Halbleiterchip (12) sowie zumindest ein zweiter Licht emittierender Halbleiterchip (21) und ein antiparallel verschalteter zweiter Licht absorbierender Halbleiterchip (22) angeordnet sind, wobei die Halbleiterchips (11, 12, 21, 22) auf dem Träger (1) derart angeordnet sind, dass Licht (14, 24) jedes Licht emittierenden Halbleiterchips (11, 21) auf zumindest einen der Licht absorbierenden Halbleiterchips (12, 22) fällt, der nicht mit dem jeweiligen Licht emittierenden Halbleiterchip (11, 21) verschaltet ist und wobei die Licht absorbierenden Halbleiterchips (12, 22) als Schutzdioden ausgebildet sind. Weiterhin werden Verfahren zum Betrieb von optoelektronischen Bauelementen angegeben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Bauelements
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 015 408.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Es werden ein optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Bauelements angegeben.
Zum Schutz von elektronischen Komponenten wie beispielsweise Leuchtdioden werden Schutzdioden verwendet, die mit den
Leuchtdioden verschaltet sind und diese im Falle von Strom¬ oder Spannungspulsen, beispielsweise aufgrund von
elektrostatischen Entladungen (ESD: „electrostatic
discharges") schützen. Derartige Schutzdioden werden daher üblicherweise auch als ESD-Schutzdioden bezeichnet.
Zumindest eine Aufgabe bestimmter Aus führungs formen ist es, ein optoelektronisches Bauelement mit Licht emittierenden Halbleiterchips anzugeben. Eine weitere Aufgabe bestimmter Aus führungs formen ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Bauelements anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die im Folgenden beschriebenen Gegenstände und Verfahren gelöst. Vorteilhafte
Aus führungs formen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist ein optoelektronisches Bauelement zumindest einen Licht
emittierenden Halbleiterchip auf. Weiterhin kann das
optoelektronische Bauelement auch eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips aufweisen. Der zumindest eine oder die Mehrzahl der Licht emittierenden 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 einem gewünschten abgestrahlten Licht ausgebildet ist. Die Licht emittierenden
Halbleiterchips sind insbesondere geeignet, Licht in einem Wellenlängenbereich von ultravioletter Strahlung bis
infraroter Strahlung.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist zumindest ein Licht emittierender Halbleiterchip ein
Wellenlängenkonversionselement auf, das zumindest einen Teil eines vom Licht emittierenden Halbleiterchip emittierten Primärlichts in davon verschiedenes Sekundärlicht umwandelt. Das Wellenlängenkonversionselement kann in Form einer
Farbstoffschicht , eines Farbstoffplättchens oder einer
Farbstoff enthaltenden Umhüllung der Halbleiterschichtenfolge des Licht emittierenden Halbleiterchips nachgeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form strahlen die Licht emittierenden Halbleiterchips voneinander unterschiedliches Licht ab, so dass das optoelektronische Bauelement
mischfarbiges Licht in Form einer Überlagerung des jeweils von den Licht emittierenden Halbleiterchips abgestrahlten Lichts abstrahlen kann. Beispielsweise können die Licht emittierenden Halbleiterchips blaues, rotes sowie grünes Licht abstrahlen, so dass das optoelektronische Bauelement Mischlicht in Form von verschiedenen Farben und/oder weißem Licht je nach gewählter Lichtintensität der einzelnen Licht emittierenden Leiterbauelemente abstrahlen kann. Weiterhin ist es auch möglich, dass beispielsweise ein Licht
emittierendes Halbleiterbauelement ein
Wellenlängenkonversionselement aufweist, das vom Licht emittierenden Halbleiterchip abgestrahltes blaues Primärlicht in gelbes und/oder grünes und rotes Sekundärlicht umwandelt, so dass dieser Licht emittierende Halbleiterchip im Betrieb weißes Licht abstrahlt. Ein weiterer Licht emittierender Halbleiterchip kann rotes Licht abstrahlen, wodurch für das optoelektronische Bauelement weißes Mischlicht mit einem hohen Farbwiedergabeindex erreicht werden kann. Je nach gewünschter Farbe des vom optoelektronischen Bauelement abgestrahlten Lichts kann dieses auch andere Kombinationen von verschiedenfarbigen und/oder gleichfarbigen Licht
emittierten Halbleiterbauelementen aufweisen. Durch eine Einstellung der jeweiligen Lichtintensitäten relativ
zueinander kann das mischfarbige Licht des optoelektronischen Bauelements einstellbar und/oder besonders bevorzugt auch gegenüber alterungsbedingten Farbdriften nachregelbar sein.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das
optoelektronische Bauelement zumindest einen Licht
absorbierenden Halbleiterchip auf. Weiterhin kann das optoelektronische Bauelement auch eine Mehrzahl von Licht absorbierenden Halbleiterchips aufweisen. Der zumindest eine oder die Mehrzahl der Licht absorbierenden Halbleiterchips sind insbesondere auch als Schutzdioden, also beispielsweise als ESD-Schutzdioden ausgebildet. Das bedeutet, dass die Licht absorbierenden Halbleiterchips eine Durchlassspannung aufweisen, die klein genug ist, um Spannungs- oder
Strompulse, im Folgenden auch als ESD-Pulse bezeichnet, ableiten zu können, die für die Licht emittierenden
Halbeiterchips möglicherweise schädigend wären. Durch eine derartig geeignet gewählte Durchbruchspannung kann
gewährleistet werden, dass bereits niedrige ESD-Pulse, die jedoch trotzdem schädigend für die Licht emittierenden
Halbleiterchips sein können, effektiv abgeleitet werden können.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist zumindest ein Licht absorbierender Halbleiterchip eine Siliziumdiode. Diese kann insbesondere eine Durchlassspannung im Bereich von
einschließlich 0,6 bis einschließlich 1,2 Volt aufweisen. Weiterhin kann eine als Siliziumdiode ausgeführte Licht absorbierenden Halbleiterchips insbesondere geeignet sein, Licht im sichtbaren bis infraroten Spektralbereich zu absorbieren und in einen elektrischen Fotostrom umzuwandeln. Dadurch kann ein derartiger Licht absorbierender
Halbleiterchip auch zur Detektion von Licht und zur Messung von Lichtintensitäten verwendet werden, die bevorzugt im sichtbaren bis infraroten Wellenlängenbereich liegen.
Weiterhin können auch mehrere oder alle der Licht
absorbierenden Halbleiterchips des optoelektronischen
Bauelements als Siliziumdioden ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Licht absorbierende Halbleiterchips als GaAs-Dioden ausgeführt sein, die
insbesondere zu Detektion von langwelligem, beispielsweise rotem und infrarotem Licht geeignet sein können. Weiterhin sind auch andere Materialien denkbar, die Licht absorbierend und als Schutzdiode geeignet sind. Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die
Halbleiterchips, also die Licht emittierenden und die Licht absorbierenden Halbleiterchips, auf einem Träger angeordnet. Der Träger kann beispielsweise als Leiterplatte,
Metallträger, beispielsweise in Form eines Leiterrahmens („lead frame"), Keramikträger, Kunststoffträger oder einer Kombination daraus ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Träger auch als Gehäuse ausgeführt sein, insbesondere als Kunststoffgehäuse . Das Gehäuse kann beispielsweise eine
Vertiefung aufweisen, in der die Halbleiterchips angeordnet sind. Zur elektrischen Kontaktierung kann der Träger einen Leiterrahmen, Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen
aufweisen, mittels derer die Halbleiterchips elektrisch und/oder mechanisch kontaktiert sein können. Insbesondere kann die Vertiefung reflektierend ausgebildet sein, also beispielsweise reflektierende Seitenflächen und/oder eine reflektierende Grundfläche aufweisen, auf der die
Halbleiterchips montiert sind, so dass das von den Licht emittierenden Halbleiterchips emittierte Licht vom
optoelektronischen Bauelement gleichmäßig abgestrahlt werden kann .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form können die
Halbleiterchips auf dem Träger von einem Abdeckelement und/oder zumindest einem optischen Element bedeckt sein. Das Abdeckelement kann beispielsweise in Form eines Vergusses oder eines Deckels über den Halbleiterchips angeordnet sein. Weist der Träger ein Gehäuse mit einer Vertiefung auf, in der die Halbleiterchips angeordnet sind, so kann insbesondere die Vertiefung mit einem Verguss gefüllt sein. Weiterhin kann den Halbleiterchips ein optisches Element in Form einer Linse und/oder eines optischen Diffusors wie etwa einer Streuplatte nachgeordnet sein, um die Abstrahlcharakteristik des
optoelektronischen Bauelements anpassen zu können.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist auf dem Träger zumindest ein erster Licht emittierender Halbleiterchip und ein antiparallel dazu verschalteter erster Licht
absorbierender Halbleiterchip angeordnet.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist zumindest ein zweiter Licht emittierender Halbleiterchip und ein dazu antiparallel verschalteter zweiter Licht absorbierender
Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Licht
absorbierenden Halbleiterchips wie oben beschrieben als
Schutzdioden ausgebildet, so dass die Licht emittierenden Halbleiterchips durch die antiparallele Verschaltung wie oben beschrieben vor ESD-Pulsen geschützt sind. Die Halbleiterchips sind gemäß einer weiteren Aus führungs form derart auf dem Träger angeordnet, dass Licht eines Licht emittierenden Halbleiterchips auf einen der Licht
absorbierenden Halbleiterchips fällt, der nicht mit dem Licht emittierenden Halbleiterchip verschaltet ist. Das kann beispielsweise bedeuten, dass Licht des ersten Licht
emittierenden Halbleiterchips auf den zweiten Licht
absorbierenden Halbleiterchip fällt. Weiterhin kann das bedeuten, dass Licht des zweiten Licht emittierenden
Halbleiterchips auf den ersten Licht absorbierenden
Halbleiterchip fällt. Dadurch kann es möglich sein, dass die Licht absorbierenden Halbleiterchips auch zur Detektion beziehungsweise Messung des von den Licht emittierenden
Halbleiterchips abgestrahlten Lichts verwendet werden können. Gerade bei optoelektronischen Bauelementen, die mehrere Licht emittierende Halbleiterchips aufweisen, kann es durch
unterschiedliche Alterung der Licht emittierenden
Halbleiterchips aufgrund unterschiedlicher Materialien und/oder unterschiedlicher Beanspruchung zu Verschiebungen beziehungsweise Veränderungen des vom optoelektronischen Bauelement abgestrahlten Mischlichts kommen. Um einen
möglichst gleichbleibenden Färb- und Leuchteindruck sowie eine möglichst über die gesamte Lebensdauer des
optoelektronischen Bauelements konstante Lichtintensität des abgestrahlten Mischlichts zu erreichen, ist zu bestimmten Zeiten, beispielsweise in bestimmten Zeitintervallen, ein Färb- und Helligkeitsabgleich vorteilhaft, bei dem
Veränderungen der von den Licht emittierenden Halbleiterchips jeweils abgestrahlten Lichtintensität gemessen werden können. Aufgrund solcher gemessener Veränderungen können die
Betriebsparameter für die Licht emittierenden Halbleiterchips angepasst werden, so dass bevorzugt wieder das angestrebte Mischlicht abgestrahlt werden kann. Dadurch kann während der Lebensdauer des optoelektronischen Bauelements ein
regelmäßiger Abgleich zur Lebensdauer- und
Temperaturkompensation ermöglicht werden. Im Vergleich zu bekannten Beleuchtungsanwendungen, bei denen ein derartiger Abgleich durch zusätzliche, externe Fotosensoren durchgeführt wird, kann dies beim hier beschriebenen optoelektronischen Bauelement durch die im Bauelement vorhandenen Komponenten, also die Licht absorbierenden Halbleiterchips, ermöglicht werden, wobei die Licht absorbierenden Halbleiterchips gleichzeitig als Schutzdioden für die Licht emittierenden Halbleiterchips ausgeführt sind. Dadurch sind keine
zusätzlichen Fotosensoren wie im Stand der Technik nötig und es kann im Vergleich zu bekannten Beleuchtungsapplikationen das hier beschriebene optoelektronische Bauelement mit einer bevorzugt geringen Baugröße realisiert werden. Insbesondere werden im Vergleich zu bekannten Anwendungen weniger
Halbleiterchips benötigt, da die Licht absorbierenden
Halbleiterchips eine doppelte Funktionalität aufweisen.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form wird in einem Verfahren zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements in einem ersten Messschritt der erste Licht emittierende
Halbleiterchip mit einem Messstrom betrieben, wobei Licht auf einen Licht absorbierenden Halbleiterchip des
optoelektronischen Bauelements fällt, der nicht mit dem ersten Licht emittierenden Halbleiterchip verschaltet ist. Das auf den absorbierenden Halbleiterchip fallende Licht erzeugt einen ersten Fotostrom im Licht absorbierenden
Halbleiterchip, der gemessen wird. In einem zweiten
Messschritt wird der zweite Licht emittierende Halbleiterchip mit einem Messstrom betrieben, wodurch Licht auf einen Licht absorbierenden Halbleiterchip fällt, der nicht mit dem zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip verschaltet ist. Der durch das einfallende Licht erzeugte zweite Fotostrom im Licht absorbierenden Halbleiterchip wird ebenfalls gemessen. Aus einer Differenz des ersten Fotostroms zu einem ersten Sollwert wird ein erster Betriebsstrom für den ersten Licht emittierenden Halbleiterchip ermittelt. Aus einer Differenz des zweiten Fotostroms mit einem entsprechenden zweiten
Sollwert wird ein zweiter Betriebsstrom für den zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip ermittelt. Anschließend wird der erste Licht emittierende Halbleiterchip mit dem ersten
Betriebsstrom und der zweite Licht emittierende
Halbleiterchip mit dem zweiten Betriebsstrom betrieben. Die Bestimmung der jeweiligen Differenz aus Fotostrom und Sollwert und die Ermittlung des jeweiligen Betriebsstroms können beispielsweise durch eine entsprechende Berechnungs¬ und/oder Regelungselektronik erfolgen, beispielsweise auch unter Heranziehung von Vergleichswerten, die in der
Berechnungs- und/oder Regelungselektronik hinterlegt sind. Es kann auch möglich sein, dass der Messstrom von einem
Anfangswert kontinuierlich oder schrittweise erhöht oder verringert wird, bis eine Differenz zwischen dem jeweils gemessenen Fotostrom und dem zugehörigen Sollwert minimiert ist und besonders bevorzugt gleich Null ist. Der Messstrom bei der minimierten Differenz entspricht dann dem
erforderlichen Betriebsstrom.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form wird der erste Sollwert und/oder der zweite Sollwert vor der eigentlichen
Inbetriebnahme des optoelektronischen Bauelements bestimmt. Der Sollwert kann dabei dem Fotostrom in den jeweils
verwendeten Licht absorbierenden Halbleiterchips entsprechen, der beim gewünschten Betrieb beziehungsweise bei der
gewünschten Betriebshelligkeit der Licht emittierenden
Halbleiterchips erzeugt wird. Der Messstrom kann damit beispielsweise dem ursprünglichen Betriebsstrom der Licht emittierenden Halbleiterchips entsprechen. Alternativ dazu ist es auch möglich, einen vorgegebenen Messstrom, der vom Betriebsstrom abweichen kann, zu den einzelnen Messungen zu verwenden und daraus die Sollwerte zu bestimmen. Bei der Bestimmung der Sollwerte kann beispielsweise auch ein
externer Fotosensor verwendet werden, mittels dem eine gewünschte Helligkeit der Licht emittierenden Halbleiterchips eingestellt werden kann. Bei den einzelnen Messschritten zur Bestimmung der Fotoströme leuchtet jeweils immer nur ein Licht emittierender
Halbleiterchip. Die Bestimmung des jeweiligen Fotostroms kann dabei in einem kurzen Zeitintervall, beispielsweise in weniger als eine Sekunde und bevorzugt in einigen zehn
Millisekunden erfolgen, so dass vor dem eigentlichen
Anschalten des optoelektronischen Bauelements für einen externen Beobachter ein kurzes Aufblinken oder Aufleuchten der einzelnen Licht emittierenden Halbleiterchips wahrnehmbar sein kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das
optoelektronische Bauelement eine Ansteuervorrichtung auf, mittels derer die Messschritte und die Ermittlung der
Betriebsströme durchgeführt werden kann. Insbesondere kann die Ansteuervorrichtung in einem ersten Messschritt den ersten Licht emittierenden Halbleiterchip mit einem Messstrom betreiben und einen ersten Fotostrom eines der Licht
absorbierenden Halbleiterchips messen, der nicht mit dem ersten Licht emittierenden Halbleiterchip verschaltet ist. In einem zweiten Messschritt kann die Steuervorrichtung den zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip mit einem
Messstrom betreiben und einen zweiten Fotostrom eines der Licht absorbierenden Halbleiterchips messen, der nicht mit dem zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip verschaltet ist .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form vergleicht die
Ansteuervorrichtung in der oben beschriebenen Weise den ersten und zweiten Fotostrom mit jeweils gespeicherten
Sollwerten. Aus einer jeweiligen Differenz des ersten und zweiten Fotostroms zu den jeweiligen Sollwerten kann die Ansteuervorrichtung einen ersten und einen zweiten Betriebsstrom zu Betrieb der Licht emittierenden Halbleiterchips ermitteln. Die Ansteuervorrichtung kann weiterhin den ersten und zweiten Betriebsstrom zum
dauerhaften Betrieb der Licht emittierenden Halbleiterchips bereitstellen.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die
Ansteuervorrichtung analoge und/oder digitale elektronische Komponenten, beispielsweise einen oder mehrere IC-Chips, auf, mittels derer eine Bestimmung der Fotoströme, ein Vergleich mit einem Sollwert und/oder eine Bereitstellung eines
Betriebsstroms ermöglicht werden können.
Die Ansteuervorrichtung kann in Form eines zusätzlichen
Bauelements, beispielsweise einer Treiberschaltung,
bereitgestellt werden, an der ein Träger mit den
Halbleiterchips angeschlossen werden kann. Alternativ zu einer solchen externen Ansteuervorrichtung kann die
Ansteuervorrichtung auch im oder auf dem Träger angeordnet sein, beispielsweise in Form einer entsprechenden Bestückung eines als Leiterplatte oder Gehäuse ausgeführten Trägers, auf der auch die Halbleiterchips angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das
optoelektronische Bauelement zumindest einen dritten Licht emittierenden Halbleiterchip auf, der mit einem antiparallel verschalteten dritten, als Schutzdiode ausgebildeten
Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet ist. Der dritte Licht emittierende Halbleiterchip kann Merkmale, wie im
Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip weiter oben beschrieben ist, aufweisen. Insbesondere kann der dritte Licht emittierende
Halbleiterchip derart auf dem Träger angeordnet sein, dass im Betrieb Licht zumindest auf den ersten oder zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip fällt. Somit kann der erste oder zweite Licht absorbierende Halbleiterchip in einem dritten Messschritt in dem oben beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines dritten Fotostroms bei Beaufschlagung des dritten Licht emittierenden Halbleiterchips mit einem
Messstrom verwendet werden, aus dem durch einen Vergleich mit einem Sollwert ein dritter Betriebsstrom für den
anschließenden Dauerbetrieb des dritten Licht emittierenden Halbleiterchips ermittelt werden kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist der dritte als Schutzdiode ausgebildete Halbleiterchip als Licht
absorbierender Halbleiterchip und Schutzdiode ausgebildet. Insbesondere kann der dritte Licht emittierende
Halbleiterchip antiparallel mit dem dritten Licht
absorbierenden Halbleiterchip verschaltet sein, der dann beispielsweise in dem oben beschriebenen Verfahren zur
Ermittlung des ersten und/oder zweiten Fotostroms verwendet werden kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind zumindest ein oder mehrere weitere Licht emittierende Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet. Zumindest ein weiterer Licht emittierender Halbleiterchip kann ohne Schutzdiode auf dem Träger
angeschlossen sein. Es kann dabei möglich sein, dass der Betriebsstrom des zumindest einen weiteren Licht
emittierenden Halbleiterchips mittels eines Licht
absorbierenden Halbleiterchips gemäß einem der beschriebenen Verfahrensschritten ermittelt wird, der mit einem anderen Licht emittierenden Halbleiterchip verschaltet ist, beispielsweise mittels des ersten Licht absorbierenden
Halbleiterchips .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind zumindest drei oder mehr Licht emittierende Halbleiterchips mit jeweils einem parallel dazu verschalteten als Schutzdioden ausgeführten Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet, wobei zumindest zwei der als Schutzdioden ausgeführten Halbleiterchips als Licht absorbierende Halbleiterchips ausgeführt sind.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form wird zumindest ein Licht absorbierender Halbleiterchip des optoelektronischen
Bauelements als Umgebungslichtsensor betrieben. Dazu kann der Licht absorbierende Halbleiterchip durch das Umgebungslicht, das auf das optoelektronische Bauelement und insbesondere auf den Licht absorbierenden Halbleiterchip fällt, in einen
Fotostrom umwandeln, der beispielsweise von einer
Ansteuervorrichtung gemessen wird.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist bei einem Verfahren zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements mit einem Träger, auf dem zumindest ein erster Licht emittierender Halbleiterchip und ein dazu antiparallel verschalteter erster Licht absorbierender Halbleiterchip angeordnet sind, der erste Licht absorbierende Halbleiterchip als
Umgebungslichtsensor und als Schutzdiode ausgeführt, der durch Umgebungslicht, das auf das optoelektronische
Bauelement fällt, einen Fotostrom erzeugt. Beim
Unterschreiten eines Mindestwerts für den Fotostrom wird der erste Licht emittierende Halbleiterchip in Betrieb genommen.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist dazu in der
Ansteuervorrichtung der Mindestfotostrom hinterlegt, der einer Mindestumgebungshelligkeit entspricht. Sind die
Umgebungshelligkeit und damit auch der Fotostrom kleiner als die entsprechenden Mindestwerte, kann die Ansteuervorrichtung den zumindest einen oder die Mehrzahl der Licht emittierenden Halbleiterchips auf dem Träger in Betrieb nehmen.
Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement damit bei Dämmerlicht automatisch den zumindest einen oder die Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterchips in Betrieb nehmen. Dabei können bei zumindest zwei Licht emittierenden Halbleiterchips mit jeweils dazu antiparallel verschalteten Licht absorbierenden Halbleiterchips die oben beschriebenen Messschritte zur Bestimmung des jeweiligen Betriebsstroms der Licht emittierenden Halbleiterchips durchgeführt werden, bevor die Licht emittierenden Halbleiterchips in einem
Dauerbetrieb betrieben werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form wird das
optoelektronische Bauelement als Anzeigevorrichtung,
beispielweise in einem Verkehrsmittel wie einem Automobil, verwendet. Beim Starten des Verkehrsmittels, also
beispielsweise beim Anlassen eines Automobils, kann das oben beschriebene Verfahren zur Ermittlung der Betriebsströme durchgeführt werden, so dass vor dem eigentlichen Betrieb des optoelektronischen Bauelements während der Benutzung des Verkehrsmittels sichergestellt werden kann, dass das
optoelektronische Bauelement mit der gewünschten
Lichtcharakteristik betrieben wird. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das hier beschriebene Verfahren zur
Ermittlung der Betriebsströme nur nach einer bestimmten
Anzahl von Inbetriebnahmen des Verkehrsmittels durchgeführt wird . Gemäß einer weiteren Aus führungs form wird eine Vielzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Bauelementen in einer Anzeigevorrichtung wie etwa einem Display, beispielsweise einer Vollfarbvideowand, verwendet. Auch hierbei können die einzelnen optoelektronischen Bauelemente hinsichtlich ihres abgestrahlten Lichts beziehungsweise des von den einzelnen Licht emittierenden Halbleiterchips abgestrahlten Lichts vor jeder Inbetriebnahme oder nach jeweils einer bestimmten
Anzahl von Inbetriebnahmen hinsichtlich einer Alterung in Form von Helligkeitsdriften überprüft werden. Dadurch kann gerade bei einer Verwendung einer Vielzahl von hier
beschriebenen optoelektronischen Bauelementen sichergestellt werden, dass alle optoelektronischen Bauelemente möglichst mit der gewünschten Lichtcharakteristik betrieben werden können, so dass optische Unregelmäßigkeiten beispielsweise in Form von Helligkeitsschwankungen und/oder Farbunterschieden über die Anzeigefläche des Displays vermindert oder sogar ganz verhindert werden können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Aus führungs formen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungs formen .
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelements gemäß einem
Aus führungsbeispiel ,
Figuren 2A bis 2C schematische Darstellungen eines Verfahrens zum Betrieb eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figuren 3 und 4 schematische Darstellungen von
optoelektronischen Bauelementen gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen und
Figur 5 eine schematische Darstellung eines
optoelektronischen Bauelements gemäß 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 optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, das einen Träger 1 aufweist, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Gehäuse mit einer
Vertiefung 10 ausgebildet ist. Der Träger 1 weist dazu einen Kunststoff auf, der das Gehäuse bildet. Weiterhin kann der Träger 1 elektrische Kontakte in Form von eines Leiterrahmens („lead frame"), Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen aufweisen (nicht gezeigt) .
Auf dem Träger 1, insbesondere im gezeigten
Ausführungsbeispiel in der Vertiefung 10 des Gehäuses, sind ein erster Licht emittierender Halbleiterchip 11 und ein antiparallel dazu verschalteter erster Licht absorbierender Halbleiterchip 12 angeordnet. Weiterhin sind ein zweiter Licht emittierender Halbleiterchip 21 mit einem dazu
antiparallel verschalteten zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip 22 angeordnet. Die Licht absorbierenden
Halbleiterchips 12, 22 sind als Schutzdioden, insbesondere als ESD-Schutzdioden, ausgeführt, die die jeweils mit ihnen verschalteten Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 vor Spannungsspitzen, beispielsweise ESD-Pulsen, schützen. Dazu sind die Licht absorbierenden Halbleiterchips 12, 22 im gezeigten Ausführungsbeispiel als Siliziumdioden ausgeführt, die eine Durchlassspannung im Bereich von 0,6 bis 1,2 Volt aufweisen. Alternativ dazu können einer oder beide Licht absorbierenden Halbleiterchips 12, 22 auch als GaAs-Dioden oder andere Diode mit einem geeigneten Licht absorbierenden und die erforderliche Schutzfunktion erfüllenden Material ausgebildet sein.
Die Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 können wie im allgemeinen Teil beschrieben in Form von
Halbleiterschichtenfolgen ausgeführt sein und beispielsweise Licht mit unterschiedlichen Farben abstrahlen, so dass das optoelektronische Bauelement ein Mischlicht je nach von den Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 abgestrahlter Lichtintensität abstrahlen kann. Die Vertiefung 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel reflektierend ausgebildet, so dass das von den Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 im Betrieb erzeugte Licht vom optoelektronischen Bauelement gleichmäßig abgestrahlt werden kann.
Die Halbleiterchips 11, 12, 21, 22 sind auf dem Träger 1 derart angeordnet, dass das Licht jedes Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 auf zumindest einen der Licht
absorbierenden Halbleiterchips 12, 22 fällt, der nicht mit dem jeweiligen Licht emittierenden Halbleiterchip 11, 21 verschaltet ist. Im Ausführungsbeispiel bedeutet dies insbesondere, dass Licht des ersten Licht emittierenden Halbleiterchips 11 auf den zweiten Licht absorbierenden
Halbleiterchip 22 fällt, während Licht des zweiten Licht emittierenden Halbleiterchips 21 auf den ersten Licht
absorbierenden Halbleiterchip 12 fällt.
Weiterhin können über den Licht emittierenden und Licht absorbierenden Halbleiterchips 11, 12, 21, 22 weitere
optische Komponenten, beispielsweise ein Verguss in der
Vertiefung 10 und/oder eine optische Komponente,
beispielsweise eine Linse oder ein optischer Diffusor wie etwa eine Streuplatte oder ein Streuverguss , angeordnet sein.
In Verbindung mit den Figuren 2A bis 2C wird ein Verfahren zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements gemäß Figur 1 beschrieben. Hierzu weist das optoelektronische Bauelement weiterhin eine Ansteuervorrichtung 2 auf, die dazu
eingerichtet ist, wie im Folgenden beschrieben Messströme und Betriebsströme bereitzustellen sowie Fotoströme zu messen. Die Ansteuervorrichtung 2 ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel als externe Ansteuervorrichtung
ausgeführt, an die der Träger 1 mit den Halbleiterchips 11, 12, 21, 22 angeschlossen werden kann. Der elektrische
Anschluss ist durch die Pfeile 13, 15, 23, 25, 16 und 26 gekennzeichnet. Alternativ dazu kann die Ansteuervorrichtung 2 auch im Träger 1 integriert sein.
Vor dem eigentlichen Betrieb des optoelektronischen
Bauelements wird in einem ersten Messschritt der erste Licht emittierende Halbleiterchip 11 in Betrieb genommen. Dazu stellt die Ansteuervorrichtung 2 einen Messstrom 13 bereit, mittels dem der erste Licht emittierende Halbleiterchip 11 betrieben wird. Vom ersten Licht emittierenden Halbleiterchip 11 abgestrahltes Licht 14, das einem Teil des gesamten vom ersten Licht emittierenden Halbleiterchip 11 abgestrahlten Lichts entspricht, fällt auf den zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip 22. Der zweite Licht emittierende
Halbleiterchip 21 ist dabei nicht im Betrieb, so dass über die Anschlüsse, mittels derer der zweite Licht emittierende Halbleiterchip eigentlich betrieben werden kann, ein erster Fotostrom 15 gemessen werden kann, der durch das Licht 14 im zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip 22 erzeugt wird. Der erste Fotostrom 15 wird mit einem in der
Ansteuervorrichtung 2 gespeicherten Sollwert verglichen, wodurch Alterungsdefekte wie beispielsweise eine
Leuchtintensitätsverringerung des ersten Licht emittierenden Halbleiterchips 11 beim Messstrom 13 festgestellt werden können. Aus der Differenz des ersten Fotostroms 15 zum entsprechenden Sollwert kann die Ansteuervorrichtung 2 einen ersten Betriebsstrom 16 in der oben im allgemeinen Teil beschriebenen Weise ermitteln.
In einem weiteren, zweiten Messschritt gemäß Figur 2B wird bei ausgeschaltetem erstem Licht emittierenden Halbleiterchip 11 der zweite Licht emittierende Halbleiterchip 21 mit einem Messstrom 23 betrieben. Dadurch fällt ein Teil des vom zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip 21 abgestrahlten Lichts, in Figur 2B mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet, auf den ersten Licht absorbierenden Halbleiterchip 12, der einen zweiten Fotostrom 25 erzeugt. Der zweite Fotostrom 25 wird von der Ansteuervorrichtung 2 gemessen. Durch einen Vergleich des zweiten Fotostroms 25 mit einem entsprechenden, in der Ansteuervorrichtung 2 gespeicherten Sollwert kann ein zweiter Betriebsstrom 26 ermittelt werden.
Die derart ermittelten Betriebsströme 16 und 26 werden anschließend für einen Dauerbetrieb des optoelektronischen Bauelements wie in Figur 2C gezeigt von der
Ansteuervorrichtung 2 zum Betrieb der Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 bereitgestellt. Die Licht
absorbierenden Halbleiterchips 12, 22 fungieren im
Dauerbetrieb dabei als Schutzdioden zum Schutz der Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement gezeigt, dass zusätzlich zu den ersten und zweiten Licht emittierenden und Licht
absorbierenden Halbleiterchips 11, 12, 21, 22 gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen einen dritten Licht
emittierenden Halbleiterchip 31 aufweist, der mit einem antiparallel verschalteten dritten, als Schutzdiode
ausgebildeten Halbleiterchip 32 verschaltet ist. Die wie in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel sowie nachfolgend beschriebenen, nacheinander durchgeführten
Messschritte sind in Figur 3 der Übersichtlichkeit halber gemeinsam eingezeichnet.
Zur Ermittlung von Betriebsströmen für den ersten und zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip 11, 21 werden die Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21 wie in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben nacheinander mit Messströmen 13, 23 beaufschlagt, wodurch jeweils ein erster beziehungsweise zweiter Fotostrom von der
Ansteuervorrichtung 2 (nicht gezeigt) gemessen werden kann.
Anschließend an die Bestimmung eines dritten Betriebsstroms für den dritten Licht emittierenden Halbleiterchip 31 wird der dritte Licht emittierende Halbleiterchip 31 mit einem Messstrom 33 beaufschlagt, während der ersten und zweite Licht emittierende Halbleiterchip 11, 21 nicht betrieben werden, wobei vom dritten Licht emittierenden Halbleiterchip 31 abgestrahltes Licht 34 auf den zweiten Licht
absorbierenden Halbleiterchip 22 fällt, der dadurch einen dritten Fotostrom (nicht gezeigt) erzeugt. Der dritte
Fotostrom wird von der Ansteuervorrichtung 2 mit einem entsprechenden Sollwert verglichen, wodurch sich in der oben beschriebenen Art und Weise ein dritter Betriebsstrom für den dritten Licht emittierenden Halbleiterchip 31 ermitteln lässt. Der dritte, als Schutzdiode ausgebildete
Halbleiterchip 32 muss dabei nicht zwingend als Licht
absorbierender Halbleiterchip ausgeführt sein. Dadurch sind im Ausführungsbeispiel nur zwei Licht absorbierende
Halbleiterchips nötig. Weiterhin können noch zusätzliche Licht emittierende
Halbleiterchips vorhanden sein, deren jeweiliger
Betriebsstrom in entsprechender Weise wie für die Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21, 31 beschrieben bestimmt werden kann. Dabei kann es beispielsweise auch ausreichend sein, wenn lediglich der erste und zweite Licht absorbierende Halbleiterchip 12, 22 Licht absorbierend sind, während weitere, als Schutzdioden für die weiteren Licht
emittierenden Halbleiterchips vorhandenen Halbleiterchips nicht Licht absorbierend sein müssen.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Licht emittierenden Halbleiterchip 11, 21, 31 gezeigt, wobei der dritte Licht emittierende
Halbleiterchip 31 mit einem dritten Licht absorbierenden Halbleiterchip 32 antiparallel verschaltet ist, der als Schutzdiode ausgebildet ist. Wie schon in Figur 3 sind in Figur 4 die nacheinander durchgeführten Messschritte
gemeinsam angedeutet.
Wie bereits in Verbindung mit den vorherigen
Ausführungsbeispielen beschrieben kann im ersten Messschritt der erste Fotostrom bei Betrieb des ersten Licht
emittierenden Halbleiterchips 11 vom zweiten Licht
absorbierenden Halbleiterchip 22 erzeugt werden. Der zweite Fotostrom kann in einem nachfolgenden Messschritt beim
Betrieb des zweiten Licht emittierenden Halbleiterchips 21 vom dritten Licht absorbierenden Halbleiterchip 32 erzeugt werden, während der dritte Fotostrom in einem weiteren nachfolgenden Messschritt beim Betrieb des dritten Licht emittierenden Halbleiterchips 31 vom ersten Licht
absorbierenden Halbleiterchip erzeugt werden kann. Da jedem
Licht emittierenden Halbleiterchip 11, 21, 31 genau ein Licht absorbierender Halbleiterchip 12, 22, 32 zugeordnet ist, der zur Bestimmung des jeweiligen Fotostroms beim Messstrom verwendet wird, können die Licht absorbierenden
Halbleiterchips 12, 22, 32 beispielsweise auf das
Emissionsspektrum des jeweils zugeordneten Licht
absorbierenden Halbleiterchips 11, 21, 31 optimiert werden. Weiterhin ist es ausreichend, wenn das Licht der Licht emittierenden Halbleiterchips 11, 21, 31 jeweils auf den zur Messung des Fotostroms verwendeten Licht absorbierenden
Halbleiterchip 12, 22, 32 fällt, wodurch eine große
Designfreiheit in der Anordnung der Halbleiterchips 11, 12, 21, 22, 31, 32 auf dem Träger 1 gegeben sein kann. Zusätzlich zu den im gezeigten Ausführungsbeispiel
vorhandenen Halbleiterchips 11, 12, 21, 22, 31, 32 können noch weitere Licht emittierende Halbleiterchips und Licht absorbierende Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet sein, die wie die Halbleiterchips 11, 12, 21, 22, 31, 32 betrieben werden können.
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement gezeigt, das einen ersten Licht emittierenden Halbleiterchip 11 und einen dazu antiparallel verschalteten ersten Licht absorbierenden Halbleiterchip 12 auf einem Träger 1 aufweist, der beispielsweise wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen als Gehäuse mit einer
Vertiefung 10 ausgebildet ist. Der erste Licht absorbierende Halbleiterchip 12 ist wie in den vorherigen
Ausführungsbeispielen als Schutzdiode ausgebildet.
Weiterhin wird der erste Licht absorbierende Halbleiterchip 12 bei nicht-betriebenem erstem Licht emittierenden
Halbleiterchip 11 als Umgebungslichtsensor betrieben. Das bedeutet, dass abhängig vom Umgebungslicht 4, das auf das optoelektronische Bauelement und insbesondere auf den ersten Licht absorbierenden Halbleiterchip 12 fällt, und
insbesondere abhängig von dessen Helligkeit der erste Licht absorbierende Halbleiterchip 12 einen Fotostrom 45 erzeugt, der von der Ansteuervorrichtung 2 überwacht wird. Fällt die Helligkeit des Umgebungslichts 4 unter einen bestimmten
Mindestwert und damit auch der Fotostrom 45 des ersten Licht absorbierenden Halbleiterchips 12 unter einen in der
Ansteuervorrichtung 2 hinterlegten Mindestfotostrom, wird der erste Licht emittierende Halbleiterchip 11 durch die
Ansteuervorrichtung 2 durch Bereitstellung eines
Betriebsstroms 16 für den ersten Licht emittierenden
Halbleiterchip 11 in Betrieb genommen, wie in Figur 5 angedeutet ist. Weiterhin kann das in Figur 5 gezeigte optoelektronische Bauelement noch weitere Licht emittierende und Licht
absorbierende Halbleiterchips wie in vorhergehenden
Ausführungsbeispielen beschrieben aufweisen.
Weiterhin kann auch beispielsweise ein Licht absorbierender Halbleiterchip 12, 22, 32 eines der in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen optoelektronischen Bauelemente als Umgebungslichtsensor in der in Verbindung mit Figur 5 beschrieben Weise ausgeführt sein und betrieben werden. Der als Umgebungslichtsensor ausgeführte Licht absorbierende Halbleiterchip kann die Helligkeit der Umgebung des
optoelektronischen Halbleiterbauelements überwachen und dieses beim Unterschreiten einer Mindestumgebungshelligkeit in Betrieb nehmen. Weiterhin können vor dem Dauerbetrieb des optoelektronischen Bauelements die in Verbindung mit den Figuren 2A bis 4 beschriebenen Messschritte zur Ermittlung der Betriebsströme der Licht emittierenden Halbleiterchips durchgeführt werden.
Die optoelektronischen Bauelemente in den gezeigten
Ausführungsbeispielen eignen sich insbesondere für Displays wie etwa Vollfarbvideowände, in denen jeweils ein
optoelektronisches Bauelement zur Darstellung eines
Bildpunkts verwendet werden kann. Weiterhin eignen sich die optoelektronischen Bauelemente auch besonders bevorzugt zur Beleuchtung von Anzeigevorrichtung beispielsweise in
Kraftfahrzeugen, von denen eine gleichbleibende Helligkeit und abgestrahlte Farbcharakteristik verlangt wird. Die hier beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der jeweiligen
Betriebsströme können daher bei jedem Einschaltvorgang einer solchen Vollfarbvideowand oder eines Kraftfahrzeugs oder auch nach jeweils immer einer bestimmten Anzahl von Einschaltvorgängen durchgeführt werden, um über die gesamte Lebenszeit der optoelektronischen Bauelemente eine möglichst gleichbleibende Leuchtcharakteristik zu ermöglichen.
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, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement
mit einem Träger (1), auf dem zumindest ein erster Licht
emittierender Halbleiterchip (11) und ein antiparallel verschalteter erster Licht absorbierender Halbleiterchip (12) sowie zumindest ein zweiter Licht emittierender Halbleiterchip (21) und ein antiparallel verschalteter zweiter Licht absorbierender Halbleiterchip (22)
angeordnet sind,
wobei die Halbleiterchips (11, 12, 21, 22) auf dem Träger (1) derart angeordnet sind, dass Licht (14, 24) jedes Licht emittierenden Halbleiterchips (11, 21) auf zumindest einen der Licht absorbierenden Halbleiterchips (12, 22) fällt, der nicht mit dem jeweiligen Licht emittierenden Halbleiterchip (11, 21) verschaltet ist und
wobei die Licht absorbierenden Halbleiterchips (12, 22) als Schutzdioden ausgebildet sind.
2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei
zumindest eine die Licht absorbierenden Halbleiterchips (12, 22) eine Siliziumdiode oder eine GaAs-Diode ist.
3. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, das eine Ansteuervorrichtung (2) aufweist, die dafür eingerichtet ist,
- in einem ersten Messschritt den ersten Licht emittierenden Halbleiterchip (11) mit einem Messstrom (13) zu
betreiben und einen ersten Fotostrom (15) eines der Licht absorbierenden Halbleiterchips (22) zu messen, der nicht mit dem ersten Licht emittierenden Halbleiterchip (11) verschaltet ist, und einem zweiten Messschritt den zweiten Licht
emittierenden Halbleiterchip (21) mit einem Messstrom (23) zu betreiben und einen zweiten Fotostrom (25) eines der Licht absorbierenden Halbleiterchips (12) zu messen, der nicht mit dem zweiten Licht emittierenden
Halbleiterchip (21) verschaltet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 3, wobei die Ansteuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, den ersten und zweiten Fotostrom (15, 25) mit gespeicherten Sollwerten zu vergleichen und aus einer jeweiligen
Differenz des ersten und zweiten Fotostroms (15, 25) zum Sollwert einen ersten und zweiten Betriebsstrom (16, 26) zum Betrieb der Licht emittierenden Halbleiterchips (11, 21) zu ermitteln.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (1) ein Gehäuse mit einer Vertiefung (10) aufweist, in der die Halbleiterchips (11, 12, 21, 22) angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 5, wobei die Vertiefung (10) reflektierend ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein dritter Licht
emittierender Halbleiterchip (31) mit einem antiparallel verschalteten dritten, als Schutzdiode ausgebildeten Halbleiterchip (32) auf dem Träger (1) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei im Betrieb Licht (34) des dritten Licht emittierenden
Halbleiterchips (31) zumindest auf den ersten oder zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip (12, 22) fällt.
9. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 7 oder 8, wobei der dritte, als Schutzdiode ausgebildete
Halbleiterchip (32) Licht absorbierend ist.
10. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest einer der Licht emittierenden Halbleiterchips (11, 21, 31) ein
Wellenlängenkonversionselement aufweist, das zumindest einen Teil eines vom Licht emittierenden Halbleiterchip (11, 21, 31) emittierten Primärlichts in davon
verschiedenes Sekundärlicht umwandelt.
11. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Licht emittierenden Halbleiterchips
(11, 21, 31) voneinander unterschiedliches Licht
abstrahlen .
12. Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen
Bauelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem
- in einem ersten Messschritt der erste Licht emittierende Halbleiterchip (11) mit einem Messstrom (13) betrieben und ein erster Fotostrom (15) eines Licht absorbierenden
Halbleiterchips (22) gemessen wird, auf den Licht (14) des ersten Licht emittierenden Halbleiterchips (11) fällt und der nicht mit dem ersten Licht emittierenden Halbleiterchip (11) verschaltet ist,
- in einem zweiten Messschritt der zweite Licht emittierende Halbleiterchip (21) mit einem Messstrom (23) betrieben und ein zweiter Fotostrom (25) eines Licht
absorbierenden Halbleiterchips (12) gemessen wird, auf den Licht (24) des zweiten Licht emittierenden
Halbleiterchips (21) fällt und der nicht mit dem zweiten Licht emittierenden Halbleiterchip (21) verschaltet ist,
- aus einer Differenz des ersten Fotostroms (15) zu einem
ersten Sollwert ein erster Betriebstrom (16) ermittelt wird,
- aus einer Differenz des zweiten Fotostroms (25) zu einem zweiten Sollwert ein zweiter Betriebsstrom (26)
ermittelt wird und
- anschließend der erste Licht emittierende Halbleiterchip (11) mit dem ersten Betriebstrom (16) und der zweite Licht emittierende Halbleiterchip (21) mit dem zweiten Betriebsstrom (26) betrieben wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem
- im ersten Messschritt der erste Fotostrom (15) vom zweiten
Licht absorbierenden Halbleiterchip (22) erzeugt wird,
- im zweiten Messschritt der zweite Fotostrom (25) vom ersten
Licht absorbierenden Halbleiterchip (12) erzeugt wird, - im optoelektronischen Bauelement ein dritter Licht
emittierender Halbleiterchip (31) mit einem antiparallel verschalteten dritten, als Schutzdiode ausgebildeten Halbleiterchip (32) vorhanden ist,
- in einem dritten Messschritt der dritte Licht emittierende Halbleiterchip (31) mit einem Messstrom (33) betrieben wird zur Erzeugung von Licht (34), das auf den zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip (22) fällt, der einen dritten Fotostrom erzeugt, und
- zusätzlich zum ersten und zweiten Betriebsstrom (16, 26) ein dritter Betriebsstrom zum Betreiben des dritten
Licht emittierenden Halbleiterchips (31) aus einer
Differenz des dritten Fotostroms zu einem dritten
Sollwert ermittelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem
- im ersten Messschritt der erste Fotostrom vom zweiten Licht absorbierenden Halbleiterchip (22) erzeugt wird,
- im optoelektronischen Bauelement ein dritter Licht
emittierender Halbleiterchip (31) mit einem antiparallel verschalteten dritten, als Schutzdiode ausgebildeten Licht absorbierenden Halbleiterchip (32) vorhanden ist,
- im zweiten Messschritt der zweite Fotostrom vom dritten
Licht absorbierenden Halbleiterchip (32) erzeugt wird,
- in einem dritten Messschritt der dritte Licht emittierende
Halbleiterchip (31) mit einem Messstrom (33) betrieben wird zur Erzeugung von Licht (34), das auf den ersten Licht absorbierenden Halbleiterchip (12) fällt, der einen dritten Fotostrom erzeugt, und
- zusätzlich zum ersten und zweiten Betriebsstrom (16, 26) ein dritter Betriebsstrom zum Betreiben des dritten Licht emittierenden Halbleiterchips (31) aus einer
Differenz des dritten Fotostroms zu einem dritten
Sollwert ermittelt wird.
15. Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen
Bauelements mit einem Träger (1), auf dem zumindest ein erster Licht emittierender Halbleiterchip (11) und ein antiparallel verschalteter erster Licht absorbierender Halbleiterchip (12) angeordnet ist, bei dem der erste Licht absorbierende Halbleiterchip (12) als
Umgebungslichtsensor und als Schutzdiode ausgeführt ist, der durch Umgebungslicht (4), das auf das
optoelektronische Bauelement fällt, einen Fotostrom (45) erzeugt, und bei dem der zumindest eine erste Licht emittierende Halbleiterchip (11) bei Unterschreiten eines Mindestwerts für den Fotostrom (45) in Betrieb genommen wird.
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