WO2017097454A1 - Lichtemittierende baugruppe und verfahren zum herstellen einer lichtemittierenden baugruppe - Google Patents

Lichtemittierende baugruppe und verfahren zum herstellen einer lichtemittierenden baugruppe Download PDF

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WO2017097454A1
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light
emitting
line
substrate
emitting diode
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PCT/EP2016/073700
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Farhang Ghasemi Afshar
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Osram Gmbh
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0075—Arrangements of multiple light guides
    • G02B6/0078—Side-by-side arrangements, e.g. for large area displays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Definitions

  • the invention relates to a light-emitting assembly and a method for producing a light-emitting
  • a light-emitting diode array a plurality of LEDs are arranged on a substrate and electrically connected to electrical lines which are formed on the substrate.
  • the LEDs may be electrically connected in parallel and / or electrically in series.
  • the LEDs of one group of LEDs may be electrically connected in series
  • the LEDs of another group of LEDs may be electrically connected in series
  • the two groups may be electrically connected in parallel.
  • the LEDs may be identical or different.
  • a group of LEDs may be surface emitting light emitting diodes
  • one group of LEDs may have blue light-emitting LEDs, another group of LEDs may have red light-emitting LEDs, and another group of LEDs may have green light-emitting LEDs.
  • the LEDs can be any group of LEDs.
  • Lines for electrical contact of the LEDs are formed.
  • One or more conversion layers can be formed over the LEDs. For example, over a first Group of LEDs may be formed a first conversion layer and over a second group of LEDs may be formed a second conversion layer.
  • the conversion layers may each comprise a carrier material into which
  • Converter material is embedded.
  • the converter material may comprise converter particles. Alternatively, the
  • Conversion layers may be formed from the converter material.
  • the converter material is suitable for converting light with respect to its wavelength.
  • the LEDs of a group of LEDs emit blue light that
  • Converter material absorbs at least a portion of the blue light and emits yellow or mint colored light.
  • the yellow or mint-colored light mixes with the remaining unconverted blue light, which can produce white light.
  • the blue light may be converted to yellow light by the converter material, and the blue light may be converted to blue-white (Bluish-White) light by another converter material, thereby producing adjustable or tunable white light.
  • green light can be generated with a first group of LEDs, for example by means of blue light
  • red light can be generated, for example directly or by means of a
  • Conversion layer so the part of the conversion layer, which is located directly above the corresponding LED, can also be referred to as a light-emitting device.
  • the LEDs are preferably close to one group adjacent to each other, for example in the form of linearly extending light-emitting diode strands arranged. If two adjacent light-emitting diode strands, with or without a corresponding conversion layer, produce light of different color, this leads to a certain mixing of the light, but the degree of light mixing achieved thereby may not be sufficient in some applications, for example in the case of the use of non-faceted and / or smooth reflector for reflecting the mixed light. In particular, this can be done at a
  • the light mixture can be improved by the
  • Light-emitting diodes are applied directly to the substrates (chip-on-board technology), rather than using LEDs packed in separate housings on the substrate.
  • this can reduce the distance between emission sites of different color, which leads to a better light mixture.
  • Fig. 1 shows a plan view of a conventional
  • the conventional light-emitting module has a light-emitting diode arrangement 20.
  • Light emitting diode array 20 includes a substrate 22 and a
  • a plurality of light-emitting components which are arranged on the substrate 22 and not shown
  • Conductor tracks of the substrate 22 are electrically coupled.
  • a dam 24 is formed on the substrate 22, which protrudes in Figure 1 from the plane of the substrate 22 and the light-emitting components 31, 33, 35 surrounds in the radial direction.
  • the light-emitting components have in particular first light-emitting components 31, the first
  • Light-emitting diode strands 30 form, second light-emitting Components 33, which form second light-emitting diode strands 32, and third light-emitting components 35, the third
  • Light emitting devices 31 emit light of a first color, such as red light.
  • the second color such as red light.
  • Light emitting devices 33 emit light of a second color, such as green light.
  • the third light emitting devices 35 emit light of a third color, for example, blue light.
  • Light-emitting components 31, 33, 35 may each have an LED.
  • the light-emitting components 31, 33, 35 may each have an LED.
  • Components 31, 33, 35 each have a conversion layer or a part of a conversion layer, which is formed over the corresponding LED and converts the light emitted from the corresponding LED light.
  • all the LEDs emit blue light and the conversion layers of the first light-emitting
  • Devices 31 convert the blue light into red light and the conversion layers of the second light emitting devices 33 convert the blue light into green light.
  • the light-emitting diode strands 30, 32, 34 each extend along a line.
  • the first light-emitting diode strands 30 extend along first lines, which are shown in dashed lines in the figures.
  • Light-emitting diode strands 32 extend along the second
  • the third light-emitting diode strands 34 extend along third lines, which are shown in the figures as dash-dot lines.
  • the first, second and third lines are aligned in the lateral direction straight, laterally side by side and parallel to each other. Accordingly, the light-emitting diode strands 30, 32, 34 in the lateral direction straight, lateral side by side and arranged parallel to each other.
  • Components 31, 33, 35, the light of different colors are laterally arranged at right angles to these lines.
  • a potting material which has scattering particles in a high density can be introduced on the light-emitting diode arrangement 20 within the dam 24.
  • the scattering particles can be
  • T1O 2 or AI 2 O 3 have.
  • the scattering particles scatter the light of the different colors and mix it, so that the light emitting diode array 20 emits white light as a whole.
  • the scattering particles have a negative effect on the efficiency of the light emitting diode array 20. This effect increases with increasing density of scattering particles. Thus, as the light mixture improves, the efficiency of the LED array 20 decreases.
  • This effect of the light mixing by means of the scattering particles can be intensified by arranging the scattering particles at a relatively large distance from the light-emitting components 31, 33, 35. This can be achieved, for example, by making the dam 24 relatively high and introducing a large amount of potting material within the dam 24.
  • Scattering particles are placed in the potting material so that they are located substantially on the surface of the potting material, thereby providing the desired distance to the
  • Light-emitting diode arrangement 20 Alternatively or additionally, for light mixing, the light-emitting components 31, 33, 35, the light
  • An object of the invention is to provide a light-emitting assembly which generates light having a high degree of light mixing and which has a particularly high efficiency and / or which is particularly simple and / or
  • An object of the invention is to provide a method for
  • light-emitting assembly generates light which has a high degree of light mixing, and which has a particularly high efficiency, and / or which can be carried out in a particularly simple and / or cost-effective manner.
  • An object of the invention is to provide a light mixer for a light-emitting assembly which helps to generate light with a high degree of light-mixing and which has a particularly low effect on the efficiency of the light-emitting assembly, and / or which is particularly simple and / or formed inexpensively and / or can be integrated in the light-emitting module.
  • a light-emitting assembly with a substrate; first light-emitting devices disposed on the substrate along a first line and emitting first light of a first color; second light-emitting Devices disposed on the substrate along a second line and emitting second light of a second color, the first line extending laterally adjacent the second line; and a plurality of rod-shaped optical waveguides for guiding the light which pass over the light-emitting
  • Components are arranged, extending in the direction from the first line to the second line and crossing the first line and the second line. Part of the light emitting devices
  • the coupled into the rod-shaped optical waveguide light is conducted in the optical waveguides, in particular from one of the lines to another of the
  • the rod-shaped optical waveguides are spaced apart so that light generated by the light-emitting devices and not coupled into the rod-shaped optical waveguides, the rod-shaped optical waveguides
  • the light is mixed by means of optical fibers from one of the lines to another of the lines. It is not necessary to mix the light along the same line as the light travels along
  • the rod-shaped optical fibers which extend from one line to the other line, mix that Light that is created along one line and that has one color, with the light that is created along the other line and that has a different color. As a result, a particularly high degree of light mixture is generated.
  • Optical fibers extend, extend along the lines, which is why in these spaces no light mixing is necessary and the spaces are free of material,
  • potting material and / or scattering particles can remain. This can be done by means of
  • rod-shaped optical waveguides can be designed particularly simply and arranged above the light-emitting components. This can be a particularly simple and inexpensive forming of
  • Waveguides are relatively compact, for example, formed with a height less than 4 mm.
  • the light-emitting components which are arranged along one of the lines and emit light of the same color, each form a light-emitting diode strand.
  • points the light-emitting assembly at least two
  • Light-emitting diode strands in particular a first
  • Light-emitting diode strand which is the first light-emitting
  • the rod-shaped optical fibers together form a light mixer.
  • the rod-shaped optical waveguides can be physically connected to one another, for example, the rod-shaped optical waveguides can be formed from a piece of material.
  • Light mixers can be transparent or translucent.
  • the optical waveguide or the light mixer may be formed from a transparent carrier material in which scattering particles are embedded.
  • the optical waveguide or the light mixer may be formed of a light-scattering material.
  • the light emitting devices and the substrate form a light emitting diode array.
  • the light-emitting diode arrangement and the light mixer form the light-emitting assembly.
  • the light-emitting assembly may also have one, two or more active or passive electronic components, for example for operating the light-emitting
  • the first line and / or the second line are straight in the lateral direction.
  • the light-emitting diode strands are even.
  • the lines or the light-emitting diode strands are not curved. This can contribute to the fact that the light-emitting components of one of the light-emitting diode strands can be arranged particularly easily on the substrate and / or can be electrically coupled to the substrate.
  • the first line and the second line are parallel to each other.
  • the optical waveguides are straight in the lateral direction.
  • the optical waveguides cross the lines at a right angle. This contributes to the light coupled into the optical waveguide already after the shortest possible path in the corresponding one
  • Optical fiber can mix with the light generated at another line. This can be a very good one
  • An assembly includes third light emitting devices disposed on the substrate along a third line and emitting the third light of a third color, the third line being disposed laterally adjacent to the first line and the second line and crossing the optical fibers.
  • the third light emitting devices form a third light emitting diode string extending along the third line.
  • the third line may be straight and aligned parallel to the first and / or second line and intersects with the rod-shaped optical fibers,
  • Light-emitting components enable a total of light of three different colors to mix together.
  • the light-emitting module has a plurality of first, second and / or third light-emitting diode strands.
  • Light emitting diode strands are designated, and all lines along which the second light emitting devices are arranged, may be referred to as second lines.
  • Light emitting diode strands are designated, and all lines along which the third light-emitting devices are arranged, may be referred to as third lines.
  • the optical waveguides in the vertical direction have a predetermined distance greater than zero to the light-emitting components. In other words, between the optical fibers and the light-emitting
  • Components formed a gap can be filled, for example, with a filling material and / or a gas, for example with air. This has the effect that the light emitted by the light-emitting components can already mix into the optical waveguides before they are coupled in. This can be a very good one
  • the gap serves as a thermal insulation of the light mixer of the
  • the distance or the gap contributes to the fact that the light mixer is heated only slightly during the operation of the light-emitting module. This contributes to a particularly wide variety of possible materials for forming the Light mixer, in particular the optical waveguide, for
  • Assembly to a peripheral body to which the optical fibers are physically connected which is arranged on the substrate and which projects in the vertical direction from the substrate.
  • the edge body serves to hold and / or connect the
  • the border body can, for example
  • the edge body may be transparent or translucent, in particular, the edge body of the same
  • Material be formed as the optical fibers.
  • Light that is coupled into the optical waveguide can be coupled via the optical waveguide in the peripheral body, are forwarded in the peripheral body, mix in the peripheral body with different colored light and leave the peripheral body at another location.
  • the light mixer can
  • the peripheral body may be annular and the
  • Optical waveguides can extend within the edge body from one side of the edge body to the other side of the edge body.
  • the photosensitive sensor can be arranged directly underneath one of the optical waveguides or below the peripheral body, so that light which is coupled out above the sensor in the direction of the sensor by means of the optical waveguide or of the peripheral body strikes the sensor and is detected by the sensor can be.
  • the light mixer for example, the edge body, have a portion which extends from the region in which the light-emitting components are arranged, up to and over the sensor. This section may for example be formed integrally with the edge body.
  • the first, second and / or third light-emitting components each have at least one LED.
  • the first, second and / or third light-emitting components each have at least one LED.
  • the first, second and / or third light-emitting components each have one
  • Optical waveguides is formed and which serves to convert the light generated by the corresponding LED.
  • a first one may be above the first LEDs
  • Conversion layer may be formed and on the second LEDs may be formed a second conversion layer.
  • the conversion layers may each comprise a carrier material, is embedded in the converter material.
  • the converter material may comprise converter particles.
  • Converter material may be formed.
  • the converter material is suitable for converting light with respect to its wavelength.
  • the first LEDs emit blue light
  • the converter material absorbs at least a portion of the blue light and emits yellow or mint colored light.
  • the yellow or mint-colored light mixes with the remaining unconverted blue light, which can produce white light.
  • the blue light can be converted into yellow light by means of the converter material and by means of another converter material, the blue light can be converted to blue-white (Bluish-White) light, whereby adjustable or tunable white light can be generated.
  • green light can be generated with the LEDs, for example by means of blue light
  • red light can be generated, for example directly or by means of a corresponding conversion layer
  • third LEDs for example directly, blue light or by means of a corresponding conversion layer be generated white light.
  • Conversion layer that is the part of the conversion layer which is arranged directly above the corresponding LED, forms one of the light-emitting components.
  • the light emitting devices red light and / or have surface emitting LEDs.
  • the second light-emitting components emit blue light and / or have volume-emitting LEDs.
  • the third ones emit
  • the object is achieved according to a further aspect of the invention by a method for producing a
  • first light-emitting devices that emit first light of a first color during operation of the light-emitting assembly are disposed on the substrate along a first line; second light emitting devices that emit second light of a second color during operation of the light emitting assembly, on the
  • Substrate are arranged along a second line, wherein the first line extends laterally adjacent to the second line; and a plurality of optical fibers for guiding light over the
  • light emitting devices are arranged so that they are in the direction from the first line to the second Line and cross the first line and the second line.
  • a light mixer for mixing light of a first color, which is produced by means of a plurality of first light-emitting components, and light of a second color, which is produced by means of a plurality of second light-emitting components, the light mixer having a plurality of rod-shaped Optical fibers, which are laterally arranged side by side and spaced from each other, and a peripheral body, which is connected to the optical waveguides, for holding the
  • FIG. 1 is a plan view of a conventional one
  • Figure 2 is a plan view of an embodiment of a light-emitting assembly
  • FIG. 3 shows a perspective view of a light mixer of the light-emitting assembly according to FIG. 2;
  • Figure 4 is a sectional view of the light mixer according to Figure 3;
  • Figure 5 is a perspective view of the light-emitting
  • FIG. 6 shows a first diagram for illustrating a degree of a light mixture in the conventional light-emitting diode arrangement according to FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a second diagram for illustrating a degree of a light mixture in the light-emitting assembly according to FIG. 2;
  • FIG. 8 shows a flow chart of an embodiment of a
  • Orientations can be positioned, the serves
  • a light emitting assembly may comprise one, two or more light emitting devices.
  • a light-emitting assembly may also be one, two or more
  • Component may have, for example, an active and / or a passive component.
  • An active electronic component may have, for example, a computing, control and / or regulating unit and / or a transistor.
  • passive electronic component may, for example, a capacitor, a resistor, a diode or a coil.
  • a light emitting device may be in different
  • a light emitting semiconductor device and / or as a light emitting diode (LED), as an organic
  • OLED organic light emitting diode
  • the radiation may, for example, be light in the visible range, UV light and / or infrared light
  • Fig. 1 shows a plan view of a conventional
  • Light-emitting diode arrangement 20 has a substrate 22 on which an optically active region of the light-emitting diode arrangement 20 is formed. In the optically active region of
  • the optically active region is bounded on the substrate 22 by a dam 24 in the lateral direction.
  • the dam 24 is circular in plan view of the substrate 22
  • the conventional light emitting diode array 20 has first
  • Light-emitting diode strands 30 have first light-emitting
  • the second light-emitting diode strands 32 have second light-emitting components 33, which each emit light of a second color.
  • the third light-emitting diode strands 34 have third light-emitting components 35, which each emit light of a third color.
  • Light-emitting diode strands 30 are each arranged along first lines, which are shown in dashed lines in the figures.
  • Light-emitting diode strands 32 are each arranged along second lines, which are shown dotted in the figures.
  • Light-emitting diode strings 34 are each arranged along third lines, which are shown in the figures as dash-dot lines.
  • the light-emitting diode strands 30, 32, 34 are in the optically active region of the conventional
  • Light emitting diode array 20 is arranged.
  • the light-emitting diode strands 30, 32, 34 are straight, so linear, and formed
  • the first light-emitting components 31 have first
  • the second light emitting devices 33 have second LEDs and the third
  • Light emitting devices 35 have third light emitting diodes.
  • the first, second and third light emitting diodes are blue light emitting diodes and can
  • Conversion layers are formed on or above the first light-emitting diodes of the first light-emitting diode strands 30. comprise the converter materials which convert the blue light emitted by the first light emitting diodes into red light.
  • conversion layers are formed, which have converter materials which convert the blue light emitted by the second light-emitting diodes into green light.
  • Light-emitting diodes of the third light-emitting diode strands 34 are not formed conversion layers, so that the blue light is not converted.
  • Each first LED forms with the one above
  • Light emitting diode forms with the overlying subregion of the corresponding conversion layer one of the second
  • Each third light-emitting diode forms one of the third light-emitting components 35.
  • the red light emitted by means of the first light-emitting diodes mixes with that by means of the second light-emitting diodes
  • Light emitting diodes produced blue light, causing mixed
  • Light in particular white light, is produced, which is emitted by the conventional light-emitting diode arrangement 20.
  • the substrate 22 lies in an XY plane which extends in the X direction and Y direction and in FIG. 1 by means of corresponding X and Y arrows is illustrated.
  • the light-emitting diode strands 30, 32, 34 and the corresponding lines each extend in the X direction. different
  • Light-emitting diode strands 30, 32, 34 and the corresponding lines are spaced apart in the Y direction.
  • Registration refers to a lateral direction, and more particularly "lateral” to a direction lying in the XY plane, and a vertical direction, and more particularly to the term “vertical”, refers to a direction perpendicular to the XY plane.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a light-emitting assembly which has a light-emitting diode arrangement 20 which corresponds to the conventional light-emitting diode arrangement 20 shown in FIG. Therefore, a further explanation of the light-emitting diode arrangement 20 is dispensed with at this point and reference is made in this regard to the explanation relating to FIG.
  • Light mixer 40 is disposed vertically above the substrate 22 and fixed to the substrate 22.
  • the light mixer 40 has a rim 42.
  • the peripheral body 42 is formed, for example, circular.
  • the light mixer 40 has a plurality of rod-shaped optical waveguides 44 which extend within the rim 42, which are held by the rim 42 and which are physically connected to the rim 42.
  • the optical fibers 44 are straight and spaced from each other. Between the optical waveguides 44 intermediate spaces are formed, which can be filled with a potting material or a gas, for example with air.
  • the optical waveguides 44 are arranged parallel to one another.
  • the light mixer 40 has a portion 46 which extends radially outward from the rim 42.
  • the light mixer 40, in particular the optical waveguides 44, the edge body 42 and / or the portion 46 may be formed in one piece and / or translucent or transparent and / or have a transparent support material, are embedded in the scattering particles.
  • the light mixer 40 is arranged above the substrate 22 such that the optical waveguides 44 are arranged above the light-emitting components 31, 33, 35, in such a way that the optical waveguides 44 extend from one of the light waveguides 44
  • Light-emitting diode strands 30, 32, 34 and the corresponding line to another of the light-emitting diode strands 30, 32, 34 and the corresponding line extend.
  • the light mixer 40 and in particular the optical waveguides 44 cause light of a color, which by means of
  • Optical waveguide 44 is coupled and in the
  • Light-emitting diode strands 30, 32, 34 is coupled from the light of a different color in the optical waveguide 44,
  • the first light of one of the first light-emitting diode strands 30 is transported within the optical waveguide 44 via one of the second light-emitting diode strands 32 and one of the third light-emitting diode strands 34 and mixes in the optical waveguides 44 with the second or third light coupled there.
  • the second light of one of the second light-emitting diode strands 32 within the optical waveguides 44 becomes one of the first
  • Light-emitting diode strands 34 transported and mixed in the optical waveguides 44 with the first or third light coupled there. Likewise, the third light of one of the third light-emitting diode strands 34 becomes within the
  • Light generated by means of the light-emitting components 31, 33, 35 and not coupled into the optical waveguides 44 can propagate freely between the optical waveguides 44 in the vertical direction and can pass through the optical waveguides 44 during and after passing through the optical waveguides 44 Mix 44 mixed lights.
  • the light coupled into the optical waveguides 44 can propagate in the peripheral body 42 and / or in the section 46, mix there and / or emitted therefrom. if the
  • the light-emitting assembly includes a light-sensitive sensor for detecting the mixed light
  • this sensor may be formed below the portion 46 and receive and detect mixed light coupled from the portion 46.
  • the light-emitting diode strands 30, 32, 34 and the corresponding first, second and / or third lines not straight, for example, be curved, and / or not aligned parallel to each other.
  • more or less light-emitting diode strands 30, 32, 34 and the corresponding first, second and / or third lines not straight, for example, be curved, and / or not aligned parallel to each other.
  • each of the light-emitting diode strands 30, 32, 34 may have more or less than the illustrated light-emitting components 31, 33, 35. Furthermore, only two or more than three different types of light-emitting components 31,
  • the LEDs can not only emit blue light
  • Light-emitting diodes volume-emitting LEDs and / or
  • Sapphire chips can also emit differently colored light, such as red light and / or
  • the light mixer 40 may be arranged so that the optical fibers 44 do not intersect the lines at a right angle but, for example, at an acute or obtuse angle.
  • the optical waveguides 44 may not be straight, for example
  • the light mixer 44 may not be formed in one piece.
  • the light mixer 44 may not be formed in one piece.
  • the section 46 can be dispensed with, in particular if no sensor is arranged in the edge region of the substrate 22.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the light mixer 40 of the light-emitting assembly according to FIG. 2. It can be seen from FIG. 3 that the light mixer 40 is formed in one piece and is translucent.
  • the light mixer 40 may be formed of a plurality of pieces, for example, the rim body 42
  • the optical waveguide 44 and / or optionally the portion 46 may at the
  • FIG. 4 shows a sectional view of the light mixer 40 according to FIG. 3.
  • FIG. 4 shows a light mixing direction 48.
  • the light coupled into the optical waveguide 44 propagates along the light mixing direction 48.
  • the differently colored light is mixed in the optical waveguides 44.
  • the light mixer 40 is formed so that when arranging the light mixer 40 on the substrate 22, the
  • predetermined distance A to the light emitting devices 31, 33, 35 have.
  • Components 31, 33, 35 and the optical waveguides 44 may be filled, for example, with a potting material and / or with a gas, for example with air.
  • Fig. 5 shows a perspective view of
  • Fig. 6 is a first diagram showing a degree of light mixing in the conventional one
  • the degree of light mixing is given as U s i in the first diagram. Basically, the visual perception is excellent for U s i less than 30, for U s i between 30 and 40 good, for U s i between 40 and 60 acceptable, between 60 and 100 unsuitable and greater than 100 insufficient, which differs in the first diagram hatched areas is shown.
  • the value of U s i is 179.7, which is shown in the first diagram by means of the large arrow, and is therefore inadequate.
  • the first diagram shows that the degree of light mixing without the light mixer 40 is small and insufficient.
  • Fig. 7 shows a second diagram for illustrating a
  • the second diagram was determined by means of the same method as the first diagram.
  • the second diagram shows that the value U s i at the
  • the second diagram shows in particular that it is sufficient if the
  • a substrate is provided, for example the substrate 22 explained above.
  • the first light-emitting devices 31 are arranged along the first lines on the substrate 22, so that they are the first
  • Light emitting diode strands 30 form, and electrically with
  • Tracks are connected to the substrate 22.
  • the second light-emitting devices 33 are arranged along the second lines on the substrate 22 so that they are the second
  • Light emitting diode strands 32 form, and electrically with
  • Tracks are connected to the substrate 22.
  • third light-emitting components are provided.
  • Optical waveguide 44 disposed over the light emitting devices 31, 33, 35.
  • optical waveguides 44 can be arranged so that the optical waveguides 44 each extend over different light-emitting diode strands 30, 32, 34 away.
  • the light-emitting assembly more or less
  • Light-emitting diode strands 30, 32, 34 have. Alternatively or additionally, each of the light-emitting diode strands 30, 32, 34 can have more or fewer light-emitting components 31, 33, 35
  • the lines and / or the light-emitting diode strands 30, 32, 34 may not be formed parallel to one another, not straight and / or curved. Furthermore, the
  • Optical fiber 44 not parallel to each other, not straight and / or curved and / or not at right angles to the
  • Lines or light-emitting diode strands 30, 32, 34 may be formed.
  • Dam 24 first light-emitting diode string 30 first light-emitting components 31 second light-emitting diode string 32 second light-emitting components 33 third light-emitting diode string 34 third light-emitting components 35

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine lichtemittierende Baugruppe bereitgestellt. Die lichtemittierende Baugruppe weist auf: ein Substrat (22); erste lichtemittierende Bauelemente (31), die auf dem Substrat (22) entlang einer ersten Linie angeordnet sind und erstes Licht einer ersten Farbe emittieren; zweite lichtemittierende Bauelemente (33), die auf dem Substrat (22) entlang einer zweiten Linie angeordnet sind und zweites Licht einer zweiten Farbe emittieren, wobei die erste Linie lateral neben der zweiten Linie verläuft; und mehrere Lichtwellenleiter (44) zur Lichtleitung, die über den lichtemittierenden Bauelementen (31, 33) angeordnet sind, sich in Richtung von der ersten Linie zu der zweiten Linie erstrecken und die die erste Linie und die zweite Linie kreuzen.

Description

LICHTEMITTIERENDE BAUGRUPPE UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER LICHTEMITTIERENDEN BAUGRUPPE
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Baugruppe und ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden
Baugruppe .
Bei einer herkömmlichen lichtemittierenden Baugruppe,
beispielsweise einer Leuchtdiodenanordnung, sind mehrere LEDs auf einem Substrat angeordnet und mit elektrischen Leitungen, die auf dem Substrat ausgebildet sind elektrisch verbunden. Die LEDs können elektrisch parallel und/oder elektrisch in Reihe geschaltet sein. Beispielsweise können die LEDs einer Gruppe von LEDs elektrisch in Reihe geschaltet sein, die LEDs einer anderen Gruppe von LEDs können elektrisch in Reihe geschaltet sein und die beiden Gruppen können elektrisch parallel geschaltet sein. Die LEDs können baugleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Gruppe von LEDs oberflächenemittierende Leuchtioden
aufweisen, die typischerweise einen elektrischen Kontakt an ihrer Oberseite und einen elektrischen Kontakt an ihrer
Unterseite aufweisen, und eine andere Gruppe von LEDs kann volumenemittierende Leuchtdioden aufweisen, die
typischerweise beide elektrischen Kontakte auf ihrer
Oberseite aufweisen. Ferner kann eine Gruppe von LEDs blaues Licht emittierende Leuchtdioden aufweisen, eine andere Gruppe von LEDs kann rotes Licht emittierende Leuchtdioden aufweisen und wieder eine andere Gruppe von LEDs kann grünes Licht emittierende Leuchtdioden aufweisen. Die LEDs können
beispielsweise auf einem Substrat ausgebildet sein, das einen keramischen Grundkörper hat, auf dem die elektrischen
Leitungen zum elektrischen kontaktieren der LEDs ausgebildet sind .
Über den LEDs können eine oder mehrere Konversionsschichten ausgebildet sein. Beispielsweise kann über einer ersten Gruppe von LEDs eine erste Konversionsschicht ausgebildet sein und über einer zweiten Gruppe von LEDs kann eine zweite Konversionsschicht ausgebildet sein. Die Konversionsschichten können jeweils ein Trägermaterial aufweisen, in das
Konvertermaterial eingebettet ist. Das Konvertermaterial kann Konverterpartikel aufweisen. Alternativ dazu können die
Konversionsschichten aus dem Konvertermaterial gebildet sein. Das Konvertermaterial eignet sich zum Konvertieren von Licht bezüglich seiner Wellenlänge. Beispielsweise emittieren die LEDs einer Gruppe von LEDs blaues Licht, das
Konvertermaterial absorbiert zumindest einen Teil des blauen Lichts und emittiert gelbes oder mint-farbiges Licht. Das gelbe bzw. mint-farbige Licht mischt sich mit dem restlichen nicht konvertierten blauen Licht, wodurch weißes Licht erzeugt werden kann. Alternativ dazu kann das blaue Licht mittels des Konvertermaterials in gelbes Licht konvertiert werden und mittels eines anderen Konvertermaterials kann das blaue Licht in blau-weißes (Bluish-White) -Licht konvertiert werden, wodurch einstellbares oder tunable weißes Licht erzeugt werden kann.
Ferner kann mit einer ersten Gruppe von LEDs grünes Licht erzeugt werden, beispielsweise mittels blaues Licht
emittierender LEDs und einer das blaue Licht absorbierenden und das grüne Licht emittierenden Konversionsschicht, mit einer zweiten Gruppe von LEDs kann rotes Licht erzeugt werden, beispielsweise direkt oder mittels einer
entsprechenden Konversionsschicht, und mit einer dritten Gruppe von LEDs kann, beispielsweise direkt, blaues Licht oder mittels einer entsprechenden Konversionsschicht weißes Licht erzeugt werden. Eine LED mit der dazu gehörenden
Konversionsschicht bzw. mit dem dazugehörenden Teil des
Konversionsschicht, also dem Teil der Konversionsschicht, der direkt über der entsprechenden LED angeordnet ist, kann auch als lichtemittierendes Bauelement bezeichnet werden.
Aufgrund der elektrischen Kopplung der LEDs innerhalb einer Gruppe werden die LEDs einer Gruppe vorzugsweise nahe benachbart zueinander, beispielsweise in Form sich linear erstreckender Leuchtdiodenstränge angeordnet. Falls nun zwei benachbarte Leuchtdiodenstränge mit oder ohne entsprechender Konversionsschicht Licht unterschiedlicher Farbe erzeugen, so führt dies zwar in ausreichendem Abstand zu einer gewissen Mischung des Lichts, jedoch kann der dadurch erreichte Grad an Lichtmischung bei einigen Anwendungen nicht ausreichend sein, beispielsweise im Falle der Verwendung eines nicht facettierten und/oder glatten Reflektors zum Reflektieren des gemischten Lichts. Insbesondere kann dies bei einer
Projektion des gemischten Lichts auf eine Fläche zu Bereichen unterschiedlicher Farbe und/oder zu einem Regenbogeneffekt führen . Die Lichtmischung kann verbessert werden, indem die
Leuchtdioden direkt auf die Substrate aufgebracht werden (Chip-on-Board Technologie) , anstatt der Verwendung von in separate Gehäuse gepackten LEDs auf dem Substrat.
Insbesondere kann dadurch der Abstand zwischen Emissionsorten unterschiedlicher Farbe verringert werden, was zu einer besseren Lichtmischung führt.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine herkömmliche
lichtemittierende Baugruppe, insbesondere einen drei Kanal- RGB-Lichtkern . Die herkömmliche lichtemittierende Baugruppe weist eine Leuchtdiodenanordnung 20 auf. Die
Leuchtdiodenanordnung 20 weist ein Substrat 22 und eine
Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen auf, die auf dem Substrat 22 angeordnet sind und mit nicht dargestellten
Leiterbahnen des Substrats 22 elektrisch gekoppelt sind.
Außerdem ist auf dem Substrat 22 ein Damm 24 ausgebildet, der in Figur 1 aus der Zeichenebene heraus von dem Substrat 22 absteht und die lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35 in radialer Richtung umgibt.
Die lichtemittierenden Bauelemente weisen insbesondere erste lichtemittierende Bauelemente 31, die erste
Leuchtdiodenstränge 30 bilden, zweite lichtemittierende Bauelemente 33, die zweite Leuchtdiodenstränge 32 bilden, und dritte lichtemittierende Bauelemente 35, die dritte
Leuchtdiodenstränge 34 bilden, auf. Die ersten
lichtemittierenden Bauelemente 31 emittieren Licht einer ersten Farbe, beispielsweise rotes Licht. Die zweiten
lichtemittierenden Bauelemente 33 emittieren Licht einer zweiten Farbe, beispielsweise grünes Licht. Die dritten lichtemittierenden Bauelemente 35 emittieren Licht einer dritten Farbe, beispielsweise blaues Licht. Die
lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35 können jeweils eine LED aufweisen. Optional können die lichtemittierenden
Bauelemente 31, 33, 35 je eine Konversionsschicht oder einen Teil einer Konversionsschicht aufweisen, die bzw. der über der entsprechenden LED ausgebildet ist und das von der entsprechenden LED emittierte Licht konvertiert.
Beispielsweise emittieren alle LEDs blaues Licht und die Konversionsschichten der ersten lichtemittierenden
Bauelemente 31 konvertieren das blaue Licht in rotes Licht und die Konversionsschichten der zweiten lichtemittierenden Bauelemente 33 konvertieren das blaue Licht in grünes Licht.
Die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 erstrecken sich jeweils entlang einer Linie. Insbesondere erstrecken sich die ersten Leuchtdiodenstränge 30 entlang erster Linien, die in den Figuren gestrichelt dargestellt sind. Die zweiten
Leuchtdiodenstränge 32 erstrecken sich entlang zweiter
Linien, die in den Figuren gepunktet dargestellt sind. Die dritten Leuchtdiodenstränge 34 ein erstrecken sich entlang dritter Linien, die in den Figuren als Strich-Punkt-Linien dargestellt sind. Die ersten, zweiten und dritten Linien sind in lateraler Richtung gerade, lateral nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtet. Dementsprechend sind auch die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 in lateraler Richtung gerade, lateralen nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Somit sind alle lichtemittierenden Bauelemente
31, 33, 35, die Licht der gleichen Farbe emittieren, entlang einer geraden Linie angeordnet und lichtemittierende
Bauelemente 31, 33, 35, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren, sind im rechten Winkel zu diesen Linien lateral nebeneinander angeordnet.
Falls das mittels der lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35 emittierte Licht unterschiedlicher Farbe jedoch gemischt werden soll, beispielsweise zum Erzeugen weißen Lichts, so kann auf der Leuchtdiodenanordnung 20 innerhalb des Damms 24 ein Vergussmaterial eingebracht werden, das Streupartikel in einer hohen Dichte aufweist. Die Streupartikel können
beispielsweise T1O2 oder AI2O3 aufweisen. Die Streupartikel streuen das Licht der verschiedenen Farben und mischen es, so dass die Leuchtdiodenanordnung 20 insgesamt weißes Licht emittiert. Die Streupartikel wirken sich jedoch negativ auf die Effizienz der Leuchtdiodenanordnung 20 aus. Dieser Effekt nimmt mit zunehmender Dichte an Streupartikeln zu. Somit sinkt mit besser werdender Lichtmischung die Effizienz der Leuchtdiodenanordnung 20.
Dieser Effekt der Lichtmischung mittels der Streupartikel kann verstärkt werden, indem die Streupartikel in einem relativ großen Abstand zu den lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 angeordnet werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der Damm 24 relativ hoch ausgebildet wird und eine große Menge an Vergussmaterial innerhalb des Damms 24 eingebracht wird. Nachfolgend werden die
Streupartikel so in das Vergussmaterial eingebracht, dass sie sich im Wesentlichen an der Oberfläche des Vergussmaterials befinden, wodurch sie den gewünschten Abstand zu den
lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 haben. Im Betrieb der Leuchtdiodenanordnung 20 erfährt das von den
lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 emittierte Licht dann schon eine gewisse Lichtmischung, bevor es die
Streupartikel erreicht, wodurch der Effekt der Lichtmischung verstärkt wird. Allerdings wird ein signifikanter Anteil des erzeugten Lichts von dem Damm 24 absorbiert und mit
zunehmender Höhe des Damms 24 sinkt die Effizienz der
Leuchtdiodenanordnung 20. Alternativ oder zusätzlich können zur Lichtmischung die lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35, die Licht
unterschiedlicher Farbe emittieren, sehr nah aneinander angeordnet werden und/oder Bereiche, in denen Licht gleicher Farbe emittiert wird, können besonders klein gehalten werden. Dies erhöht jedoch den Aufwand bei der Ausbildung und die Komplexität der lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35, beispielsweise der entsprechenden Konversionsschichten, und/oder bei der Anordnung und elektrischen Kontaktierung der entsprechenden LEDs.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine lichtemittierende Baugruppe bereitzustellen, die Licht erzeugt, das einen hohen Grad an Lichtmischung aufweist, und die eine besonders hohe Effizienz hat und/oder die besonders einfach und/oder
kostengünstig ausgebildet werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Herstellen einer lichtemittierenden Baugruppe
bereitzustellen, das dazu beiträgt, dass die
lichtemittierende Baugruppe Licht erzeugt, das einen hohen Grad an Lichtmischung aufweist, und die eine besonders hohe Effizienz hat, und/oder das besonders einfach und/oder kostengünstig durchgeführt werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lichtmischer für eine lichtemittierende Baugruppe bereitzustellen, der dazu beiträgt, Licht mit einem hohen Grad an Lichtmischung zu erzeugen, und der eine besonders geringe Auswirkung auf die Effizienz der lichtemittierenden Baugruppe hat, und/oder der besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet und/oder in der lichtemittierenden Baugruppe integriert werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch eine lichtemittierende Baugruppe, mit einem Substrat; ersten lichtemittierenden Bauelementen, die auf dem Substrat entlang einer ersten Linie angeordnet sind und erstes Licht einer ersten Farbe emittieren; zweiten lichtemittierenden Bauelementen, die auf dem Substrat entlang einer zweiten Linie angeordnet sind und zweites Licht einer zweiten Farbe emittieren, wobei die erste Linie lateral neben der zweiten Linie verläuft; und mehreren stabförmigen Lichtwellenleitern zur Lichtleitung, die über den lichtemittierenden
Bauelementen angeordnet sind, sich in Richtung von der ersten Linie zu der zweiten Linie erstrecken und die die erste Linie und die zweite Linie kreuzen. Ein Teil des von den lichtemittierenden Bauelementen
emittierten Lichts wird in die stabförmigen Lichtwellenleiter eingekoppelt. Das in die stabförmigen Lichtwellenleiter eingekoppelte Licht wird in den Lichtwellenleitern geleitet, insbesondere von einer der Linien zu einer anderen der
Linien, und kann dort aus dem Lichtwellenleiter austreten und sich vor oder nach dem Austreten aus dem Lichtwellenleiter mit dem an der anderen Linie erzeugten Licht mischen. Die stabförmigen Lichtwellenleiter sind voneinander beabstandet, so dass Licht, das von den lichtemittierenden Bauelementen erzeugt wird und nicht in die stabförmigen Lichtwellenleiter eingekoppelt wird, die stabförmigen Lichtwellenleiter
passieren kann und aus der lichtemittierenden Baugruppe austreten kann, ohne in die stabförmigen Lichtwellenleiter eingekoppelt zu werden.
Da die lichtemittierenden Bauelemente, die Licht der gleichen Farbe emittieren, entlang der entsprechenden Linien
angeordnet sind, ist es ausreichend, wenn das Licht mittels der Lichtwellenleiter von einer der Linien zu einer anderen der Linien gemischt wird. Ein Mischen des Lichts entlang derselben Linie ist nicht nötig, da das Licht entlang
derselben Linie immer die gleiche Farbe hat und dann Licht einer Farbe mit Licht der gleichen Farbe gemischt werden würde. Ferner würde ein derartiges Mischen von Licht entlang derselben Linie zu einem Verlust von Licht und damit zu einem Verringern der Effizienz der lichtemittierenden Baugruppe führen. Die stabförmigen Lichtwellenleiter, die sich von der einen Linie zur der anderen Linie erstrecken, mischen das Licht, das entlang der einen Linien erzeugt wird und das eine Farbe hat, mit dem Licht, das entlang der anderen Linie erzeugt wird und das eine andere Farbe hat. Dadurch wird ein besonders hoher Grad an Lichtmischung erzeugt.
Zwischenräume, die sich von einem der stabförmigen
Lichtwellenleiter zu einem anderen der stabförmigen
Lichtwellenleiter erstrecken, erstrecken sich entlang der Linien, weshalb in diesen Zwischenräumen keine Lichtmischung nötig ist und die Zwischenräume frei von Material,
beispielsweise Vergussmaterial und/oder Streupartikel, bleiben können. Dadurch kann das mittels der
lichtemittierenden Bauelemente erzeugte Licht durch die
Zwischenräume hindurch ungehindert aus der lichtemittierenden Baugruppe austreten. Dies trägt dazu bei, dass die
stabförmigen Lichtwellenleiter eine besonders geringe
Auswirkung auf die Effizienz der lichtemittierenden Baugruppe haben und dass die lichtemittierende Baugruppe eine besonders hohe Effizienz hat.
Das Anordnen der lichtemittierenden Bauelemente entlang der Linien und das Anordnen der stabförmigen Lichtwellenleiter derart, dass sie sich von einer der Linien zu einer anderen der Linien erstrecken, bewirkt somit einen besonders hohen Grad an Lichtmischung mit besonders geringen negativen
Auswirkungen auf die Effizienz der lichtemittierenden
Baugruppe. Ferner können die stabförmigen Lichtwellenleiter besonders einfach ausgebildet und über den lichtemittierenden Bauelementen angeordnet werden. Dies kann zu einem besonders einfachen und kostengünstigen Ausbilden der
lichtemittierenden Baugruppe beitragen. Außerdem kann die lichtemittierende Baugruppe mit den stabförmigen
Wellenleitern relativ kompakt, beispielsweise mit einer Höhe kleiner als 4 mm ausgebildet werden.
Die lichtemittierenden Bauelemente, die entlang einer der Linien angeordnet sind und die Licht der gleichen Farbe emittieren, bilden je einen Leuchtdiodenstrang. Somit weist die lichtemittierende Baugruppe mindestens zwei
Leuchtdiodenstränge, insbesondere einen ersten
Leuchtdiodenstrang, der die ersten lichtemittierenden
Bauelemente aufweist, und einen zweiten Leuchtdiodenstrang, der die zweiten lichtemittierenden Bauelemente aufweist, auf.
Die stabförmigen Lichtwellenleiter bilden zusammen einen Lichtmischer. Die stabförmigen Lichtwellenleiter können körperlich miteinander verbunden sein, beispielsweise können die stabförmigen Lichtwellenleiter aus einem Materialstück gebildet sein. Die Lichtwellenleiter und/oder der
Lichtmischer können transparent oder transluzent ausgebildet sein. Beispielsweise können die Lichtwellenleiter bzw. der Lichtmischer aus einem transparenten Trägermaterial gebildet sein, in das Streupartikel eingebettet sind. Alternativ dazu können die Lichtwellenleiter bzw. der Lichtmischer aus einem lichtstreuenden Material gebildet sein.
Die lichtemittierenden Bauelemente und das Substrat bilden eine Leuchtdiodenanordnung. Die Leuchtdiodenanordnung und der Lichtmischer bilden die lichtemittierende Baugruppe. Optional kann die lichtemittierende Baugruppe auch ein, zwei oder mehr aktive oder passive elektronische Bauelemente aufweisen, beispielsweise zum Betreiben der lichtemittierenden
Baugruppe.
Gemäß einer Weiterbildung sind die erste Linie und/oder die zweite Linie in lateraler Richtung gerade. Somit sind auch die Leuchtdiodenstränge gerade. In anderen Worten sind die Linien bzw. die Leuchtdiodenstränge nicht gekrümmt. Dies kann dazu beitragen, dass die lichtemittierenden Bauelemente eines der Leuchtdiodenstränge besonders einfach auf dem Substrat angeordnet und/oder mit dem Substrat elektrisch gekoppelt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung sind die erste Linie und die zweite Linie parallel zueinander. Somit sind auch die
Leuchtdiodenstränge parallel zueinander. In anderen Worten kreuzen sich die Linien bzw. die Leuchtdiodenstränge nicht. Dies kann dazu beitragen, dass die lichtemittierenden
Bauelemente eines der Leuchtdiodenstränge besonders einfach auf dem Substrat angeordnet und/oder mit dem Substrat
elektrisch gekoppelt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Lichtwellenleiter in lateraler Richtung gerade. In anderen Worten sind die
Lichtwellenleiter nicht gekrümmt. Dies kann zu einem
besonders einfachen Herstellen der Lichtwellenleiter bzw. des Lichtmischers und/oder zu einer besonders guten Lichtmischung beitragen .
Gemäß einer Weiterbildung kreuzen die Lichtwellenleiter die Linien in einem rechten Winkel. Dies trägt dazu bei, dass sich in die Lichtwellenleiter eingekoppeltes Licht schon nach einer möglichst kurzen Wegstrecke in dem entsprechenden
Lichtwellenleiter mit dem an einer anderen Linie erzeugten Licht mischen kann. Dies kann zu einer besonders guten
Lichtmischung beitragen.
Gemäß einer Weiterbildung weist die lichtemittierende
Baugruppe dritte lichtemittierende Bauelemente auf, die auf dem Substrat entlang einer dritten Linie angeordnet sind und die drittes Licht einer dritten Farbe emittieren, wobei die dritte Linie lateral neben der ersten Linie und der zweiten Linie angeordnet ist und die Lichtwellenleiter kreuzt. Die dritten lichtemittierenden Bauelemente bilden einen dritten Leuchtdiodenstrang, der sich entlang der dritten Linie erstreckt. Die dritte Linie kann gerade sein und parallel zu der ersten und/oder zweiten Linie ausgerichtet sein und kreuzt sich mit den stabförmigen Lichtwellenleiter,
insbesondere in einem rechten Winkel. Die dritten
lichtemittierenden Bauelemente ermöglichen, insgesamt Licht dreier verschiedener Farben miteinander zu mischen.
Gemäß einer Weiterbildung weist die lichtemittierende
Baugruppe mehrere erste Linien von ersten lichtemittierenden Bauelementen, mehrere zweite Linien von zweiten lichtemittierenden Bauelementen und/oder mehrere dritte
Linien von dritten lichtemittierenden Bauelementen auf. In anderen Worten weist die lichtemittierende Baugruppe mehrere erste, zweite und/oder dritte Leuchtdiodenstränge auf. Somit können alle Leuchtdiodenstränge, die die ersten
lichtemittierenden Bauelemente aufweisen, als erste
Leuchtdiodenstränge bezeichnet werden, und alle Linien, entlang der die ersten lichtemittierenden Bauelemente
angeordnet sind, können als erste Linien bezeichnet werden. Somit können alle Leuchtdiodenstränge, die die zweiten lichtemittierenden Bauelemente aufweisen, als zweite
Leuchtdiodenstränge bezeichnet werden, und alle Linien, entlang der die zweiten lichtemittierenden Bauelemente angeordnet sind, können als zweite Linien bezeichnet werden. Somit können alle Leuchtdiodenstränge, die die dritten lichtemittierenden Bauelemente aufweisen, als dritte
Leuchtdiodenstränge bezeichnet werden, und alle Linien, entlang der die dritten lichtemittierenden Bauelemente angeordnet sind, können als dritte Linien bezeichnet werden.
Gemäß einer Weiterbildung haben die Lichtwellenleiter in vertikaler Richtung einen vorgegebenen Abstand größer null zu den lichtemittierenden Bauelementen. In anderen Worten ist zwischen den Lichtwellenleitern und den lichtemittierenden
Bauelementen ein Zwischenraum gebildet. Der Zwischenraum kann beispielsweise mit einem Füllmaterial und/oder einem Gas, beispielsweise mit Luft, gefüllt sein. Dies bewirkt, dass sich das von den lichtemittierenden Bauelementen emittierte Licht bereits vor dem Einkoppeln in die Lichtwellenleiter mischen kann. Dies kann zu einer besonders guten
Lichtmischung beitragen. Des Weiteren dient der Zwischenraum als thermische Isolierung des Lichtmischers von der
Leuchtdiodenanordnung. Somit trägt der Abstand bzw. der Zwischenraum dazu bei, dass der Lichtmischer während des Betriebs der lichtemittierenden Baugruppe nur geringfügig erwärmt wird. Dies trägt dazu bei, dass eine besonders große Vielfalt an möglichen Materialien zum Ausbilden des Lichtmischers, insbesondere der Lichtwellenleiter, zur
Verfügung steht, da nur geringe Anforderungen an die
thermische Stabilität des Materials bestehen. Gemäß einer Weiterbildung weist die lichtemittierende
Baugruppe einen Randkörper auf, mit dem die Lichtwellenleiter körperlich verbunden sind, der auf dem Substrat angeordnet ist und der in vertikaler Richtung von dem Substrat absteht. Der Randkörper dient zum Halten und/oder Verbinden der
Lichtwellenleiter. Der Randkörper kann beispielsweise
einstückig mit den Lichtwellenleitern ausgebildet sein. Der Randkörper und die Lichtwellenleiter bilden den Lichtmischer. Der Randkörper kann transparent oder transluzent ausgebildet sein, insbesondere kann der Randkörper aus dem gleichen
Material gebildet sein wie die Lichtwellenleiter. Licht, das in die Lichtwellenleiter eingekoppelt wird, kann über die Lichtwellenleiter in den Randkörper eingekoppelt werden, in dem Randkörper weitergeleitet werden, sich in dem Randkörper mit andersfarbigem Licht mischen und den Randkörper an einer anderen Stelle verlassen. Der Lichtmischer kann
beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein. Dementsprechend kann der Randkörper ringförmig ausgebildet sein und die
Lichtwellenleiter können sich innerhalb des Randkörpers von einer Seite des Randkörpers zur anderen Seite des Randkörpers erstrecken.
Gemäß einer Weiterbildung weist die lichtemittierende
Baugruppe einen lichtempfindlichen Sensor auf, der so
angeordnet ist, dass Licht, das in die Lichtwellenleiter eingekoppelt wird, zumindest teilweise hin zu dem
lichtempfindlichen Sensor geleitet wird. Der
lichtempfindliche Sensor kann beispielsweise direkt unterhalb eines der Lichtwellenleiter oder unterhalb des Randkörpers angeordnet sein, so dass mittels der Lichtwellenleiter bzw. des Randkörpers gemischtes Licht, das oberhalb des Sensors in Richtung hin zu dem Sensor ausgekoppelt wird, auf den Sensor trifft und von dem Sensor erfasst werden kann. Falls der Sensor außerhalb eines Bereiches angeordnet ist, indem die lichtemittierenden Bauelemente angeordnet sind, so kann der Lichtmischer, beispielsweise der Randkörper, einen Abschnitt aufweisen, der sich ausgehend von dem Bereich, in dem die lichtemittierenden Bauelemente angeordnet sind, bis hin zu dem und über den Sensor erstreckt. Dieser Abschnitt kann beispielsweise einstückig mit dem Randkörper ausgebildet sein .
Gemäß einer Weiterbildung weisen die ersten, zweiten und/oder dritten lichtemittierenden Bauelemente jeweils mindestens eine LED auf. Insbesondere weisen die ersten
lichtemittierenden Bauelemente erste LEDs, die zweiten lichtemittierenden Bauelemente zweite LEDs und die dritten lichtemittierenden Bauelemente dritte LEDs auf.
Gemäß einer Weiterbildung weisen die ersten, zweiten und/oder dritten lichtemittierenden Bauelemente jeweils eine
Konverterschicht oder einen Teil einer Konverterschicht auf, die zwischen den entsprechenden LEDs und den
Lichtwellenleitern ausgebildet ist und die zum Konvertieren des von der entsprechenden LED erzeugten Lichts dient.
Beispielsweise kann über den ersten LEDs eine erste
Konversionsschicht ausgebildet sein und über den zweiten LEDs kann eine zweite Konversionsschicht ausgebildet sein. Die Konversionsschichten können jeweils ein Trägermaterial aufweisen, in das Konvertermaterial eingebettet ist. Das Konvertermaterial kann Konverterpartikel aufweisen.
Alternativ dazu können die Konversionsschichten aus dem
Konvertermaterial gebildet sein. Das Konvertermaterial eignet sich zum Konvertieren von Licht bezüglich seiner Wellenlänge. Beispielsweise emittieren die ersten LEDs blaues Licht, das Konvertermaterial absorbiert zumindest einen Teil des blauen Lichts und emittiert gelbes oder mint-farbiges Licht. Das gelbe bzw. mint-farbige Licht mischt sich mit dem restlichen nicht konvertierten blauen Licht, wodurch weißes Licht erzeugt werden kann. Alternativ dazu kann das blaue Licht mittels des Konvertermaterials in gelbes Licht konvertiert werden und mittels eines anderen Konvertermaterials kann das blaue Licht in blau-weißes (Bluish-White) -Licht konvertiert werden, wodurch einstellbares oder tunable weißes Licht erzeugt werden kann. Ferner kann mit den LEDs grünes Licht erzeugt werden, beispielsweise mittels blaues Licht
emittierender LEDs und einer das blaue Licht absorbierenden und das grüne Licht emittierenden Konversionsschicht, mit den zweiten LEDs kann rotes Licht erzeugt werden, beispielsweise direkt oder mittels einer entsprechenden Konversionsschicht, und mit den dritten LEDs kann, beispielsweise direkt, blaues Licht oder mittels einer entsprechenden Konversionsschicht weißes Licht erzeugt werden. Eine LED mit der dazu gehörenden Konversionsschicht bzw. mit dem dazugehörenden Teil des
Konversionsschicht, also dem Teil der Konversionsschicht, der direkt über der entsprechenden LED angeordnet ist, bildet eines der lichtemittierenden Bauelemente.
Gemäß einer Weiterbildung emittieren die ersten
lichtemittierenden Bauelemente rotes Licht und/oder weisen oberflächenemittierende LEDs auf. Alternativ oder zusätzlich emittieren die zweiten lichtemittierenden Bauelemente blaues Licht und/oder weisen volumenemittierende LEDs auf.
Alternativ oder zusätzlich emittieren die dritten
lichtemittierenden Bauelemente grünes Licht. Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer
lichtemittierenden Baugruppe, bei dem ein Substrat
bereitgestellt wird; erste lichtemittierende Bauelemente, die im Betrieb der lichtemittierenden Baugruppe erstes Licht einer ersten Farbe emittieren, auf dem Substrat entlang einer ersten Linie angeordnet werden; zweite lichtemittierende Bauelemente, die im Betrieb der lichtemittierenden Baugruppe zweites Licht einer zweiten Farbe emittieren, auf dem
Substrat entlang einer zweiten Linie angeordnet werden, wobei die erste Linie lateral neben der zweiten Linie verläuft; und mehrere Lichtwellenleiter zur Lichtleitung über den
lichtemittierenden Bauelementen so angeordnet werden, dass sie sich in Richtung von der ersten Linie zu der zweiten Linie erstrecken und die erste Linie und die zweite Linie kreuzen .
Die Vorteile und/oder Ausgestaltungen der lichtemittierenden Baugruppe, die im Vorhergehenden erläutert wurden, können ohne weiteres auf das Verfahren zum Herstellen der
lichtemittierenden Baugruppe übertragen werden.
Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch einen Lichtmischer zum Mischen von Licht einer ersten Farbe, das mittels mehrerer erster lichtemittierender Bauelemente erzeugt wird, und Licht einer zweiten Farbe, das mittels mehrerer zweiter lichtemittierender Bauelemente erzeugt wird, der Lichtmischer aufweisend mehrere stabförmige Lichtwellenleiter, die lateral nebeneinander angeordnet und voneinander beabstandet sind, und einen Randkörper, der mit den Lichtwellenleitern verbunden ist, zum Halten der
Lichtwellenleiter. Die im Zusammenhang mit der
lichtemittierenden Baugruppe erläuterten Vorteile und/oder Ausgestaltungen des Lichtmischers bzw. der Lichtwellenleiter können ohne weiteres auf den Lichtwellenleiter an sich, also losgelöst von der lichtemittierenden Baugruppe, übertragen werden . Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Leuchtdiodenanordnung;
Figur 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer lichtemittierenden Baugruppe;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Lichtmischers der lichtemittierenden Baugruppe gemäß Figur 2; Figur 4 eine Schnittdarstellung des Lichtmischers gemäß Figur 3;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht der lichtemittierenden
Baugruppe gemäß Figur 2 ;
Figur 6 ein erstes Diagramm zur Darstellung eines Grades einer Lichtmischung bei der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung gemäß Figur 1 ;
Figur 7 ein zweites Diagramm zur Darstellung eines Grades einer Lichtmischung bei der lichtemittierenden Baugruppe gemäß Figur 2 ; Figur 8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zum Herstellen einer lichtemittierenden Baugruppe .
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von
Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener
Orientierungen positioniert werden können, dient die
Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Eine lichtemittierende Baugruppe kann ein, zwei oder mehr lichtemittierende Bauelemente aufweisen. Optional kann eine lichtemittierende Baugruppe auch ein, zwei oder mehr
elektronische Bauelemente aufweisen. Ein elektronisches
Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein
passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen .
Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen ein lichtemittierendes Halbleiter- Bauelement sein und/oder als eine lichtemittierende Diode (light emitting diode, LED) , als eine organische
lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED) , als lichtemittierender Transistor oder als ein organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Die Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Leuchtdiodenanordnung 20. die herkömmliche
Leuchtdiodenanordnung 20 weist ein Substrat 22 auf, auf dem ein optisch aktiver Bereich der Leuchtdiodenanordnung 20 ausgebildet ist. In dem optisch aktiven Bereich der
herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 20 erzeugt die
herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 20 während ihres Betriebs Licht. Der optisch aktive Bereich ist in lateraler Richtung auf dem Substrat 22 von einem Damm 24 begrenzt. Der Damm 24 ist in Draufsicht auf das Substrat 22 kreisförmig
ausgebildet . Die herkömmliche Leuchtdiodenanordnung 20 weist erste
Leuchtdiodenstränge 30, zweite Leuchtdiodenstränge 32, und dritte Leuchtdiodenstränge 34 auf. Die ersten
Leuchtdiodenstränge 30 weisen erste lichtemittierende
Bauelemente 31 auf, die jeweils Licht einer ersten Farbe emittieren. Die zweiten Leuchtdiodenstränge 32 weisen zweite lichtemittierende Bauelemente 33 auf, die jeweils Licht einer zweiten Farbe emittieren. Die dritten Leuchtdiodenstränge 34 weisen dritte lichtemittierende Bauelemente 35 auf, die jeweils Licht einer dritten Farbe emittieren.
Die ersten Leuchtdiodenstränge 30 und die ersten
lichtemittierenden Bauelemente 31 eines der ersten
Leuchtdiodenstränge 30 sind jeweils entlang erster Linien angeordnet, die in den Figuren gestrichelt dargestellt sind. Die zweiten Leuchtdiodenstränge 32 und die zweiten
lichtemittierenden Bauelemente 33 eines der zweiten
Leuchtdiodenstränge 32 sind jeweils entlang zweiter Linien angeordnet, die in den Figuren gepunktet dargestellt sind. Die dritten Leuchtdiodenstränge 34 und die dritten
lichtemittierenden Bauelemente 35 eines der dritten
Leuchtdiodenstränge 34 sind jeweils entlang dritter Linien angeordnet, die in den Figuren als Strich-Punkt-Linien dargestellt sind. Die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 sind in dem optisch aktiven Bereich der herkömmlichen
Leuchtdiodenanordnung 20 angeordnet. Die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 sind gerade, also linear, ausgebildet und
verlaufen auf dem Substrat 22 parallel zueinander. Die ersten lichtemittierenden Bauelemente 31 weisen erste
Leuchtdioden auf, die zweiten lichtemittierenden Bauelemente 33 weisen zweite Leuchtdioden auf und die dritten
lichtemittierenden Bauelemente 35 weisen dritte Leuchtdioden auf. Die ersten, zweiten und dritten Leuchtdioden sind blaues Licht emittierende Leuchtdioden und können
volumenemittierende Leuchtdioden sein und/oder Saphir-Chips aufweisen. Auf oder über den ersten Leuchtdioden der ersten Leuchtdiodenstränge 30 sind Konversionsschichten ausgebildet, die Konvertermaterialien aufweisen, die das mittels der ersten Leuchtdioden emittierte blaue Licht in rotes Licht konvertieren. Auf oder über den zweiten Leuchtdioden der zweiten Leuchtdiodenstränge 32 sind Konversionsschichten ausgebildet, die Konvertermaterialien aufweisen, die das mittels der zweiten Leuchtdioden emittierte blaue Licht in grünes Licht konvertieren. Auf oder über den dritten
Leuchtdioden der dritten Leuchtdiodenstränge 34 sind keine Konversionsschichten ausgebildet, sodass das blaue Licht nicht konvertiert wird.
Jede erste Leuchtdiode bildet mit dem darüber liegenden
Teilbereich der entsprechenden Konversionsschicht eines der ersten lichtemittierenden Bauelemente 31. Jede zweite
Leuchtdiode bildet mit dem darüber liegenden Teilbereich der entsprechenden Konversionsschicht eines der zweiten
lichtemittierenden Bauelemente 33. Jede dritte Leuchtdiode bildet eines der dritten lichtemittierenden Bauelemente 35. Das mittels der ersten Leuchtdioden emittierte rote Licht mischt sich mit dem mittels der zweiten Leuchtdioden
erzeugten grünen Licht und mit dem mittels der dritten
Leuchtdioden erzeugten blauen Licht, wodurch gemischtes
Licht, insbesondere weißes Licht, entsteht, das von der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 20 emittiert wird.
Aufgrund der linearen, parallelen Anordnung der
Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 erfährt das rote, blaue und grüne Licht auf Substratebene keine besonders gute
Lichtmischung und hat nur einen geringen Grad an
Lichtmischung. Dies bewirkt, dass im Betrieb der
herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 20 die parallelen Linien der Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 sichtbar sind,
beispielsweise in Draufsicht auf das Substrat 22 und/oder bei einer Projektion des erzeugten gemischten Lichts auf eine Fläche .
Das Substrat 22 liegt in einer XY-Ebene, die sich in X- Richtung und Y-Richtung erstreckt und in Figur 1 mittels entsprechender X- bzw. Y-Pfeile veranschaulicht ist. Die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 und die entsprechenden Linien erstrecken sich jeweils in X-Richtung. Unterschiedliche
Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 und die entsprechenden Linien sind in Y-Richtung voneinander beabstandet. In dieser
Anmeldung bezeichnet eine laterale Richtung und insbesondere „lateral" eine Richtung, die in der XY-Ebene liegt. Eine vertikale Richtung und insbesondere der Begriff „vertikal" bezeichnet eine Richtung, die senkrecht auf der XY-Ebene steht.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer lichtemittierenden Baugruppe, die eine Leuchtdiodenanordnung 20 aufweist, die der in Figur 1 gezeigten herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung 20 entspricht. Daher wird an dieser Stelle auf eine erneute Erläuterung der Leuchtdiodenanordnung 20 verzichtet und diesbezüglich auf die Erläuterung zu Figur 1 verwiesen.
Zusätzlich zu der Leuchtdiodenanordnung 20 weist die
lichtemittierende Baugruppe einen Lichtmischer 40 auf. Der
Lichtmischer 40 ist vertikal über dem Substrat 22 angeordnet und an dem Substrat 22 befestigt. Der Lichtmischer 40 weist einen Randkörper 42 auf. Der Randkörper 42 ist beispielsweise kreisförmig ausgebildet. Der Lichtmischer 40 weist mehrere stabförmige Lichtwellenleiter 44 auf, die sich innerhalb des Randkörpers 42 erstrecken, die von dem Randkörper 42 gehalten werden und die mit dem Randkörper 42 körperlich verbunden sind. Die Lichtwellenleiter 44 sind gerade ausgebildet und voneinander beabstandet. Zwischen den Lichtwellenleitern 44 sind Zwischenräume gebildet, die mit einem Vergussmaterial oder einem Gas, beispielsweise mit Luft, gefüllt sein können. Die Lichtwellenleiter 44 sind parallel zueinander angeordnet. Optional weist der Lichtmischer 40 einen Abschnitt 46 auf, der sich von dem Randkörper 42 radial nach außen erstreckt. Der Lichtmischer 40, insbesondere die Lichtwellenleiter 44, der Randkörper 42 und/oder der Abschnitt 46 können einstückig und/oder transluzent oder transparent ausgebildet sein und/oder ein transparentes Trägermaterial aufweisen, in das Streupartikel eingebettet sind.
Der Lichtmischer 40 ist so über dem Substrat 22 angeordnet, dass die Lichtwellenleiter 44 über den lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 angeordnet sind, und zwar so, dass die Lichtwellenleiter 44 sich von einem der
Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 und der entsprechenden Linie zu einem anderen der Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 und der entsprechenden Linie erstrecken. Insbesondere kreuzen die
Lichtwellenleiter 44 die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 und die entsprechenden ersten, zweiten und dritten Linien in einem rechten Winkel. Der Lichtmischer 40 und insbesondere die Lichtwellenleiter 44 bewirken, dass Licht einer Farbe, das mittels der
lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35 entlang eines der Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 emittiert wird, in die
Lichtwellenleiter 44 eingekoppelt wird und sich in den
Lichtwellenleitern 44 hin zu einem anderen der
Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34, von dem Licht einer anderen Farbe in die Lichtwellenleiter 44 eingekoppelt wird,
ausbreitet. Beispielsweise wird das erste Licht eines der ersten Leuchtdiodenstränge 30 innerhalb der Lichtwellenleiter 44 über einen der zweiten Leuchtdiodenstränge 32 und einen der dritten Leuchtdiodenstränge 34 transportiert und mischt sich in den Lichtwellenleitern 44 mit dem dort eingekoppelten zweiten bzw. dritten Licht. Gleichermaßen wird das zweite Licht eines der zweiten Leuchtdiodenstränge 32 innerhalb der Lichtwellenleiter 44 über einen der ersten
Leuchtdiodenstränge 30 und einen der dritten
Leuchtdiodenstränge 34 transportiert und mischt sich in den Lichtwellenleitern 44 mit dem dort eingekoppelten ersten bzw. dritten Licht. Gleichermaßen wird das dritte Licht eines der dritten Leuchtdiodenstränge 34 innerhalb der
Lichtwellenleiter 44 über einen der ersten
Leuchtdiodenstränge 30 und einen der zweiten
Leuchtdiodenstränge 32 transportiert und mischt sich in den Lichtwellenleitern 44 mit dem dort eingekoppelten ersten bzw. zweiten Licht. Das in den Lichtwellenleitern 44 gemischte Licht tritt aus den Lichtwellenleitern 44 zumindest teilweise in vertikaler Richtung aus dem Lichtmischer 40 aus und wird als gemischtes Licht von der lichtemittierenden Baugruppe emittiert .
Licht, dass mittels der lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35 erzeugt wird und nicht in die Lichtwellenleiter 44 eingekoppelt wird, kann sich zwischen den Lichtwellenleitern 44 in vertikaler Richtung ungehindert ausbreiten und kann sich während und nach dem Passieren der Lichtwellenleiter 44 mit dem mittels der Lichtwellenleiter 44 gemischten Licht mischen .
Zusätzlich zu den Lichtwellenleitern 44 kann sich das in die Lichtwellenleiter 44 eingekoppelte Licht in dem Randkörper 42 und/oder in dem Abschnitt 46 ausbreiten, dort vermischen und/oder von dort emittiert werden. Falls die
lichtemittierende Baugruppe einen lichtempfindlichen Sensor zum Erfassen des gemischten Lichts aufweist, so kann dieser Sensor beispielsweise unter dem Abschnitt 46 ausgebildet sein und von dem Abschnitte 46 aus gekoppeltes gemischtes Licht empfangen und detektieren.
Alternativ zu dem in Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispiele können die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 und die entsprechenden ersten, zweiten und/oder dritten Linien nicht gerade, beispielsweise gekrümmt, sein und/oder nicht parallel zueinander ausgerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich können mehr oder weniger Leuchtdiodenstränge 30,
32, 34 und entsprechende Linien ausgebildet sein. Ferner kann jeder der Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 mehr oder weniger als die dargestellten lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35 aufweisen. Ferner können nur zwei oder mehr als drei verschiedene Sorten von lichtemittierenden Bauelementen 31,
33, 35, die somit nur Licht zweier verschiedener Farben oder Licht mit mehr als drei verschiedenen Farben emittieren, und entsprechende Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 entlang
entsprechender Linien angeordnet sein. Ferner können die Leuchtdioden nicht nur blaues Licht emittierende
Leuchtdioden, volumenemittierende Leuchtdioden und/oder
Saphirchips sein, sondern können auch anders farbiges Licht emittieren, beispielsweise rotes Licht und/oder
oberflächenemittierende Leuchtdioden sein. Ferner können mehr, weniger und/oder andere Konversionsschichten zum
Erzeugen anders farbigen Licht vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtmischer 40 so angeordnet sein, dass die Lichtwellenleiter 44 die Linien nicht in einem rechten Winkel, sondern beispielsweise in einem spitzen oder stumpfen Winkel schneiden. Alternativ oder zusätzlich können die Lichtwellenleiter 44 nicht gerade, beispielsweise
gekrümmt, ausgebildet sein und/oder nicht parallel zueinander angeordnet sein. Ferner kann der Lichtmischer 44 nicht einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise können die
Lichtwellenleiter 44 und der Randkörper voneinander
unabhängige Körper sein, die lediglich fest miteinander verbunden sind. Ferner kann auf den Abschnitt 46 verzichtet werden, insbesondere wenn in dem Randbereich des Substrats 22 kein Sensor angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lichtmischers 40 der lichtemittierenden Baugruppe gemäß Figur 2. Aus Figur 3 geht hervor, dass der Lichtmischer 40 einstückig und transluzent ausgebildet ist.
Alternativ dazu kann der Lichtmischer 40 aus mehreren Stücken gebildet sein, beispielsweise kann der Randkörper 42
einstückig ausgebildet sein und die Lichtwellenleiter 44 und/oder gegebenenfalls der Abschnitt 46 können an dem
Randkörper 42 befestigt sein. Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Lichtmischers 40 gemäß Figur 3. In Figur 4 ist eine Lichtmischrichtung 48 eingezeichnet. Das in die Lichtwellenleiter 44 eingekoppelte Licht breitet sich entlang der Lichtmischrichtung 48 aus. Da sich die Lichtwellenleiter 44 über die verschiedenartigen lichtemittierenden Bauelemente 31, 33, 35, die Licht
unterschiedlicher Farbe emittieren, und die entsprechenden Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 hinweg erstrecken und sich das in die Lichtwellenleiter 44 eingekoppelte Licht entlang der Lichtmischrichtung 48 ausbreitet, wird das verschiedenfarbige Licht in den Lichtwellenleitern 44 gemischt.
Der Lichtmischer 40 ist so ausgebildet, dass beim Anordnen des Lichtmischers 40 auf dem Substrat 22 die
Lichtwellenleiter 44 in vertikaler Richtung einen
vorgegebenen Abstand A zu den lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 haben. Dies bewirkt zum Einen, dass sich das Licht der verschiedenen Farben schon vor dem Einkoppeln in die Lichtwellenleiter 44 bis zu einem bestimmten Grad mischen kann, und zum Anderen, dass im Betrieb der lichtemittierenden Baugruppe entstehende Wärme nicht direkt von den
lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35, insbesondere durch körperlichen Kontakt, auf die Lichtwellenleiter 44 übertragen werden kann. Der aufgrund des Abstandes A
gebildete Zwischenraum zwischen den lichtemittierenden
Bauelementen 31, 33, 35 und den Lichtwellenleitern 44 kann beispielsweise mit einem Vergussmaterial und/oder mit einem Gas, beispielsweise mit Luft, gefüllt sein.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der
lichtemittierenden Baugruppe gemäß Figur 2.
Fig. 6 zeigt ein erstes Diagramm zur Darstellung eines Grades einer Lichtmischung bei der herkömmlichen
Leuchtdiodenanordnung gemäß Figur 1. Der Grad der
Lichtmischung wurde mittels eines Verfahrens ermittelt, das dargestellt ist in dem Paper "Merit function for the
evaluation of color uniformity in the far field of LED spot lights ", Proc. SPIE 9003, Light-Emitting Diodes: Materials, Devices, and Applications for Solid State Lighting XVIII, 900303 (February 27, 2014); doi : 10.1117/12.2043545. Der Grad der Lichtmischung ist in dem ersten Diagramm als Usi gegeben. Grundsätzlich ist die visuelle Wahrnehmung für Usi kleiner 30 hervorragend, für Usi zwischen 30 und 40 gut, für Usi zwischen 40 und 60 akzeptabel, zwischen 60 und 100 ungeeignet und größer 100 unzureichend, was in dem ersten Diagramm mittels unterschiedlich schraffierte Bereiche dargestellt ist. Bei der herkömmlichen Leuchtdiodenanordnung gemäß Figur 1 beträgt der Wert von Usi 179,7, was in dem ersten Diagramm mittels des großen Pfeils dargestellt ist, und ist somit unzureichend. Das erste Diagramm zeigt, dass der Grad der Lichtmischung ohne den Lichtmischer 40 gering und unzureichend ist.
Fig. 7 zeigt ein zweites Diagramm zur Darstellung eines
Grades einer Lichtmischung bei der lichtemittierenden
Baugruppe gemäß Figur 2. Das zweite Diagramm wurde mittels des gleichen Verfahrens ermittelt wie das erste Diagramm. Das zweite Diagramm zeigt, dass der Wert Usi bei der
lichtemittierenden Baugruppe gemäß Figur 2 gleich 50,6 ist, was in dem zweiten Diagramm mittels des großen Pfeils
dargestellt ist, und somit der Grad der Lichtmischung mit dem Lichtmischer 40 gegenüber dem Fall ohne Lichtmischer 40 erhöht und insgesamt akzeptabel ist. Das zweite Diagramm zeigt insbesondere, dass es ausreichend ist, wenn die
Lichtmischung ausschließlich von einer der Linien und dem entsprechenden Leuchtdiodenstrang 30, 32, 34 zu einer anderen der Linien und dem entsprechenden Leuchtdiodenstrang 30, 32, 34 erfolgt, wie es mittels des Lichtmischers 40 erreicht wird . Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer lichtemittierenden Baugruppe .
In einem Schritt S2 wird ein Substrat bereitgestellt, beispielsweise das im Vorhergehenden erläuterte Substrat 22.
In einem Schritt S4 werden erste lichtemittierende
Bauelemente angeordnet. Beispielsweise werden die ersten lichtemittierenden Bauelemente 31 entlang der ersten Linien auf dem Substrat 22 angeordnet, so dass sie die ersten
Leuchtdiodenstränge 30 bilden, und elektrisch mit
Leiterbahnen auf dem Substrat 22 verbunden.
In einem Schritt S6 werden zweite lichtemittierende
Bauelemente angeordnet. Beispielsweise werden die zweiten lichtemittierenden Bauelemente 33 entlang der zweiten Linien auf dem Substrat 22 angeordnet, sodass sie die zweiten
Leuchtdiodenstränge 32 bilden, und elektrisch mit
Leiterbahnen auf dem Substrat 22 verbunden.
Optional können dritte lichtemittierende Bauelemente
angeordnet werden, beispielsweise die dritten
lichtemittierenden Bauelemente 35 entlang der dritten Linien, und elektrisch mit Leiterbahnen auf dem Substrat 22 verbunden werden .
In einem Schritt S8 werden Lichtwellenleiter angeordnet.
Beispielsweise werden die im Vorhergehenden erläuterten
Lichtwellenleiter 44 über den lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 angeordnet. Beispielsweise kann der im
Vorhergehenden erläuterte Lichtmischer 40, der die
Lichtwellenleiter 44 aufweist, auf dem Substrat 22 so
angeordnet werden, dass sich die Lichtwellenleiter 44 jeweils über verschiedene Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 hinweg erstrecken .
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die lichtemittierende Baugruppe mehr oder weniger
Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann jeder der Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 mehr oder weniger lichtemittierende Bauelemente 31, 33, 35
aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können lediglich zwei verschiedene Sorten von lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 oder mehr als drei verschiedene Sorten von
lichtemittierenden Bauelementen 31, 33, 35 angeordnet sein. Ferner können die Linien und/oder die Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 nicht parallel zueinander, nicht gerade und/oder gekrümmt ausgebildet sein. Ferner können die
Lichtwellenleiter 44 nicht parallel zueinander, nicht gerade und/oder gekrümmt und/oder nicht im rechten Winkel zu den
Linien bzw. Leuchtdiodenstränge 30, 32, 34 ausgebildet sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
Leuchtdiodenanordnung 20
Substrat 22
Damm 24 erster Leuchtdiodenstrang 30 erste lichtemittierende Bauelemente 31 zweiter Leuchtdiodenstrang 32 zweite lichtemittierende Bauelemente 33 dritter Leuchtdiodenstrang 34 dritte lichtemittierende Bauelemente 35
Lichtmischer 40
Randkörper 42
Lichtwellenleiter 44
Abschnitt 46
Schritte zwei bis acht S2 - - S

Claims

Patentansprüche
1. Lichtemittierende Baugruppe, mit
einem Substrat (22),
mit ersten lichtemittierenden Bauelementen (31), die auf dem Substrat (22) entlang einer ersten Linie angeordnet sind und erstes Licht einer ersten Farbe emittieren,
zweiten lichtemittierenden Bauelementen (33) , die auf dem Substrat (22) entlang einer zweiten Linie angeordnet sind und zweites Licht einer zweiten Farbe emittieren, wobei die erste Linie lateral neben der zweiten Linie verläuft, und mehreren stabförmigen Lichtwellenleitern (44) zur
Lichtleitung, die über den lichtemittierenden Bauelementen (31, 33) angeordnet sind, sich in Richtung von der ersten Linie zu der zweiten Linie erstrecken und die die erste Linie und die zweite Linie kreuzen.
2. Lichtemittierende Baugruppe nach Anspruch 1, bei der die erste Linie und/oder die zweite Linie in lateraler Richtung gerade sind.
3. Lichtemittierende Baugruppe nach Anspruch 2, bei der die erste Linie und die zweite Linie parallel zueinander sind.
4. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Lichtwellenleiter (44) in lateraler Richtung gerade sind.
5. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Lichtwellenleiter (44) die Linien in einem rechten Winkel kreuzen.
6. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit dritten lichtemittierenden Bauelementen (35) , die auf dem Substrat (22) entlang einer dritten Linie
angeordnet sind und die drittes Licht einer dritten Farbe emittieren, wobei die dritte Linie lateral neben der ersten Linie und der zweiten Linie angeordnet ist und die Lichtwellenleiter (44) kreuzt.
7. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mehreren ersten Linien von ersten
lichtemittierenden Bauelementen (31), mehreren zweiten Linien von zweiten lichtemittierenden Bauelementen (33) und/oder mehreren dritten Linien von dritten lichtemittierenden
Bauelementen (35) .
8. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Lichtwellenleiter (44) in vertikaler Richtung einen vorgegebenen Abstand größer null zu den lichtemittierenden Bauelementen (31, 33, 35) haben.
9. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Randkörper (42), der einstückig mit den Lichtwellenleitern (44) ausgebildet ist, der auf dem Substrat (22) angeordnet ist, der in vertikaler Richtung von dem
Substrat (22) absteht, der die lichtemittierenden Bauelemente (31, 33, 35) in lateraler Richtung umgibt und der transparent oder transluzent ausgebildet ist.
10. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem lichtempfindlichen Sensor, der so angeordnet ist, dass Licht, das in die Lichtwellenleiter (44) eingekoppelt wird, zumindest teilweise hin zu dem
lichtempfindlichen Sensor geleitet wird.
11. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die ersten, zweiten und/oder dritten lichtemittierenden Bauelemente (31, 33, 35) jeweils
mindestens eine LED aufweisen.
12. Lichtemittierende Baugruppe nach Anspruch 11, bei der die ersten, zweiten und/oder dritten lichtemittierenden
Bauelemente (31, 33, 35) jeweils eine Konverterschicht oder einen Teil einer Konverterschicht aufweisen, die zwischen den entsprechenden LEDs und den Lichtwellenleitern (44)
ausgebildet ist und die zum Konvertieren des von der
entsprechenden LED erzeugten Lichts dient.
13. Lichtemittierende Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die ersten lichtemittierenden Bauelemente (31) rotes Licht emittieren und/oder oberflächenemittierende LEDs aufweisen, bei der die zweiten lichtemittierenden
Bauelemente (33) blaues Licht emittieren und/oder
volumenemittierende LEDs aufweisen und/oder bei der die dritten lichtemittierenden Bauelemente (35) grünes Licht emittieren .
14. Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden
Baugruppe , bei dem
ein Substrat (22) bereitgestellt wird,
erste lichtemittierende Bauelemente (31), die im Betrieb der lichtemittierenden Baugruppe erstes Licht einer ersten Farbe emittieren, auf dem Substrat (22) entlang einer ersten Linie angeordnet werden,
zweite lichtemittierende Bauelemente (33) , die im
Betrieb der lichtemittierenden Baugruppe zweites Licht einer zweiten Farbe emittieren, auf dem Substrat (22) entlang einer zweiten Linie angeordnet werden, wobei die erste Linie lateral neben der zweiten Linie verläuft, und
mehrere Lichtwellenleiter (44) zur Lichtleitung über den lichtemittierenden Bauelementen (31, 33) so angeordnet werden, dass sie sich in Richtung von der ersten Linie zu der zweiten Linie erstrecken und die die erste Linie und die zweite Linie kreuzen.
15. Lichtmischer zum Mischen von Licht einer ersten Farbe, das mittels mehrerer erster lichtemittierender Bauelemente erzeugt wird, und Licht einer zweiten Farbe, das mittels mehrerer zweiter lichtemittierender Bauelemente erzeugt wird, der Lichtmischer aufweisend mehrere stabförmige Lichtwellenleiter, die lateral nebeneinander angeordnet und voneinander beabstandet sind, und
einen Randkörper, der mit den Lichtwellenleitern verbunden ist, zum Halten der Lichtwellenleiter.
PCT/EP2016/073700 2015-12-07 2016-10-04 Lichtemittierende baugruppe und verfahren zum herstellen einer lichtemittierenden baugruppe WO2017097454A1 (de)

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