WO2017144595A1 - Lichtquelle mit lichtemittierenden halbleiterchips und farbdetektor - Google Patents

Lichtquelle mit lichtemittierenden halbleiterchips und farbdetektor Download PDF

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WO2017144595A1
WO2017144595A1 PCT/EP2017/054191 EP2017054191W WO2017144595A1 WO 2017144595 A1 WO2017144595 A1 WO 2017144595A1 EP 2017054191 W EP2017054191 W EP 2017054191W WO 2017144595 A1 WO2017144595 A1 WO 2017144595A1
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light
semiconductor chips
detector
mixing body
light source
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PCT/EP2017/054191
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David Mathy
Alexander Linkov
Stefan Illek
Rainer Butendeich
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback
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    • 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

  • a light source is indicated.
  • One problem to be solved is to specify a light source which stably emits mixed color of a particular color locus.
  • the light source has at least one first semiconductor chip for generating first light and at least one second semiconductor chip for generating second light.
  • the first light and the second light have different colors from each other.
  • a plurality of the first semiconductor chips and a plurality of the second semiconductor chips are preferably present.
  • Semiconductor chips are in particular light emitting diodes short LEDs. All light-generating components of the light source can be formed by light-emitting diodes.
  • the light source comprises a light mixing body, in particular exactly one
  • the light mixing body is configured to receive at least part of the first light and the second light and to supply the first and the second light
  • the mixed light preferably has a specific, in particular predetermined proportion of radiation of each of the semiconductor chips of the light source, if the corresponding semiconductor chip is operated.
  • Light source a detector, in particular exactly one
  • Detector for determining a color locus of the mixed light.
  • the detector is preferably located directly on the light mixing body.
  • Direct can mean that the detector touches the light mixing body, in particular in the direction perpendicular to a detection surface of the detector. Also, the term can directly mean that only one
  • connection means is adapted to fix the detector to the light mixing body.
  • the connection means may also have an optical function, namely to improve an extraction of light from the semiconductor chips.
  • the bonding agent is, for example, an adhesive layer or an adhesive film. Side surfaces of the detector, which are oriented transversely to the detection surface, of the
  • the light source has one or more light emission bodies.
  • the at least one light emitting body is configured to emit the first and / or the second light.
  • the first and second light can be mixed by the at least one light-emitting body or blasted un trimmischt.
  • the mixed light it is not absolutely necessary for the mixed light to be radiated from the light emitting body as well, so that the light emitting body is also un trimmischtes or substantially non-mixed light can be emitted.
  • a light exit surface of the light source is preferably formed. According to at least one embodiment, the
  • Light mixing body made of a first material having a first refractive index and the light emitting body of a second material having a second refractive index.
  • the second refractive index is lower than the first one
  • Refractive index for example by at least 0.1 or 0.2 or 0.3.
  • the refractive index refers to it
  • the light mixing body and the Lichtabstrahl emotions can each consist of a single material. In other words, the light mixing body and / or the
  • the light-mixing body and / or the light-emitting body are preferably composed exclusively of solid substances during operation of the light source.
  • the line can be one
  • the line is substantially straight. This may mean that the semiconductor chips are on average on a straight line or on a circular arc, with a deviation of at most 5% or 2% or 1% of a total length of the line, counted from a first semiconductor chip on the line to a last one Semiconductor chip on the line.
  • having the semiconductor chips arranged along the line may mean that the semiconductor chips are arranged side by side in one, two, or more than two rows along the line.
  • semiconductor chips in exactly one row along the line. Furthermore, the semiconductor chips may be arranged equidistantly along the line and optionally between adjacent rows along the line, for example with one
  • At least some of the semiconductor chips have different distances to the detector. In other words, there are semiconductor chips that are located farther from the detector than others
  • the semiconductor chips at least partially, in particular different strong, seen in plan view. That is, at least some of the semiconductor chips or, more preferably, all the semiconductor chips are at least partially covered by the light mixing body. Preferably, a degree of coverage of the semiconductor chips differs by the light mixing body across the light source.
  • the detector of each light-generating semiconductor chip receives light mediated by the light-mixing body.
  • the detector is particularly preferably protected against direct irradiation of light by the semiconductor chips, so that in particular only Mixed light, in which the first and the second light are homogeneously distributed, reaches the detector.
  • At least part of the semiconductor chips or all semiconductor chips are surface emitters. This means that the relevant semiconductor chip then essentially emit only on a single main side.
  • Semiconductor chips preferably have a lambertian radiation characteristic. Essentially, it may mean that at least 80% or 90% or 95% or 98% of the light is emitted on the main side.
  • Volume emitters have semiconductor chip on a transparent substrate, in particular a growth substrate, which is optically connected to an active zone.
  • a volume emitter thus has a light emission on several sides, in particular on all sides or on all sides except for one side, which is in particular a mounting side. If such a semiconductor chip is designed as a cube or cuboid, a light emission in the case of a volume emitter lies on five sides or on all six sides of the cuboid or cuboid
  • Cube unlike a surface emitter, which emits essentially only on a single side.
  • the detector of each of the semiconductor chips receives the same amount of light through the light mixing body.
  • the light source comprises at least one first semiconductor chip for generating first light and at least one second semiconductor chip for generating second light, which has a different color than the first light.
  • the first and the second light are mixed, resulting in a mixed light.
  • a detector is located on the light mixing body and is for determining a color location of the mixed light
  • the light source further comprises at least one light emitting body for emitting the first and the second light.
  • the light mixing body is made of a first material having a first refractive index and the
  • Produced light emitting body of a second material having a second, lower refractive index The
  • Semiconductor chips are arranged along a line and have different distances to the detector.
  • the light mixing body covers the semiconductor chips at least partially and optionally differently strong, so that the detector of each of the semiconductor chips, mediated by the light mixing body and / or by the light mixing body
  • a color location of the light source can change as a result of aging of these light-emitting diodes or even due to the failure of individual light-emitting diodes.
  • the detector it is possible to use the Regulate semiconductor chips accordingly, so that a color location remains constant.
  • Light emitting body emits directly and without internal mixing of the light source.
  • the light source comprises a carrier.
  • the carrier preferably includes printed conductors and electrical contact surfaces for interconnecting the semiconductor chips and the detector and, if appropriate, further electronic components such as control units or
  • the carrier is a
  • Carrier act around a straight, not curved plate, wherein all the semiconductor chips and the detector can be arranged on a single side of the carrier and electrically connected.
  • the detector next to the line along which the semiconductor chips are arranged.
  • the detector is preferably completely covered by the light mixing body, seen in plan view.
  • the detector may be spaced from the
  • Light mixing body is covered, with increasing distance to the detector.
  • semiconductor chips that are closest to the detector are covered by at most 5% or 10% or 20% of the light mixing body.
  • Semiconductor chips farthest from the detector are, for example, at least 50% or 80% or 90% or even completely covered by the light-mixing body.
  • Semiconductor chip receives a similar large light output.
  • the fully functional new light source receives the detector from each the semiconductor chips a power share of each
  • this power component measured in watts, is at most 5% or 4% or 1.5%.
  • each of the semiconductor chips at the detector contribute equally strongly to a detection signal, for example with a tolerance of at most a factor 2 or 1.5 or 1.25, in particular based on a detection signal averaged over all the semiconductor chips.
  • Light exit surface of the light source partially or
  • Light source leaves, passes through a part of the light emitting body.
  • the detector has a detection surface.
  • the detection surface is to
  • the detection area can be divided into several areas, wherein each area of the detection area is preferably provided for light of a certain wavelength range.
  • the detector has an area which detects red light, a region for detecting green light, a region for detecting blue light and / or a region for detecting yellow light.
  • the detector is designed as a so-called RGB or xyz detector.
  • the detection surface of the detector is preferably completely covered by the light mixing body.
  • the light mixing body According to at least one embodiment, the
  • Light mixing body seen in cross section, shaped as a prism. That is, the light mixing body has a polygonal
  • the cross-sectional area has
  • the cross-sectional area can be designed the same. Equally designed means that the cross-sectional area is identically shaped and has an identical size, within the manufacturing tolerances, or that the cross-sectional areas at different points of the light mixing body, along its length, by a
  • the emission surfaces of the semiconductor chips are preferably main surfaces of the semiconductor chips, from which the in the
  • opposite side of the light mixing body is seen in a vertical projection preferably at least partially over the emission surfaces.
  • the top and bottom sides are parallel
  • the bottom side can touch the detector.
  • the bottom side seen in cross-section, a greater length than the top.
  • the bottom side seen in cross-section, a greater length than the top.
  • the front side is preferably flatter than the back. In other words, the front side then has a smaller pitch than the front
  • the front side is divided in several parts, for example in two parts. That is, in the
  • the front side has two or more than two sections, which merge into one another approximately through a bend and which have different slopes.
  • a portion of the front side further away from the semiconductor chips is preferably flatter than a portion of the front side
  • the mean slope of the front side is at least 30 ° or 40 ° and / or at most 55 ° or 65 ° or 70 °.
  • the slope of the rear side is alternatively or additionally applied to be at least 60 ° or 70 ° or 75 ° and / or not more than 80 ° or 85 ° or 87 °.
  • a height of the light mixing body, in particular in the direction perpendicular to the bottom side is at least 90% or 100% or 150%.
  • the light mixing body is approximately as high as an edge length of the smallest semiconductor chip over which the light mixing body is arranged.
  • the light mixing body widened in the direction away from the detector continuously or stepwise. This makes it possible to arrange the semiconductor chips in a straight line and to cover a larger surface portion of the semiconductor chips with the light mixing body with increasing distance from the detector.
  • end faces of the light mixing body are mirrored. For example, one is
  • End faces are arranged obliquely and are not oriented perpendicular to the bottom side.
  • Notch is designed. The notch then points
  • the notch is preferably attached to the back of the light mixing body.
  • Light mixing body completely, especially seen in cross section.
  • the light mixing body is then enclosed by the light emitting body and the carrier, seen in cross section and / or along a longitudinal direction.
  • the light emitting body can touch the carrier, be attached to the carrier for example via injection molding or transfer molding.
  • An aspect ratio of the light emitting body as viewed in plan, in the case of a rectangular shape, is preferably at least 10 or 20 or 50.
  • the light emission body extends as a continuous strip along the light mixing body.
  • the light-emitting body preferably directly adjoins the light-mixing body. Seen in cross-section, the light emitting body is formed, for example, semicircular or rectangular. In accordance with at least one embodiment, at least 80% of the light generated by the semiconductor chip leave the
  • the light source has a plurality of the light emission bodies.
  • the Lichtabstrahltage can be designed equal to each other or even
  • the light emitters are preferably formed in a row spaced from each other directly to the light mixing body. It can be the
  • the detector detects only already mixed light.
  • the first one lies in
  • Refractive index at least 1.48 or 1.52 or 1.55 and / or at most 1.85 or 1.75 or 1.65.
  • the second refractive index is at least 1.2 or 1.3 or 1.37 and / or at most 1.5 or 1.45 or 1.41. The values mentioned are preferably valid for one
  • Light source in operation white mixed light. This may mean that a color point of the emitted white light with a tolerance of at most 0.05 or 0.02 units at the
  • Blackbody curve is based on the CIE xy standard color chart.
  • a correlated color temperature of the white Light is preferably at least 2500 K or 3500 K and / or at most 6500 K or 4500 K.
  • the light source has one or more third semiconductor chips.
  • the third semiconductor chips are for producing light of a third, different color than the first and the second light
  • the first ones emit
  • the first, second and / or third semiconductor chips can emit the generated light directly, as generated in a semiconductor layer sequence, or also comprise one or more phosphors in each case.
  • the light source comprises one or more control units.
  • Control unit is adapted to readjust the remaining semiconductor chips in the event of failure of individual semiconductor chips or in a color location change of individual semiconductor chips in such a way by means of a signal of the detector, so by the failure of individual semiconductor chips or by a
  • Color locus shift of individual semiconductor chips a color location of the mixed light is preferably changed overall by at most 0.02 or 0.01 units in the CIE-xy standard color chart.
  • the drive unit is a high temporal constancy of the color locus of the light emitted by the light source
  • the light source in particular the light emission body, has a length of
  • the length is at most 800 mm or 600 mm or 500 mm.
  • the light source is mechanically rigid.
  • the carrier and / or the light-emitting body act as mechanically stabilizing units.
  • Mechanically rigid means that the light source does not deform or does not significantly deform during normal use.
  • the light source comprises a total of at least 15 or 30 or 40 of the semiconductor chips. Alternatively or additionally, the number of
  • Semiconductor chips at most 200 or 130 or 90. In each case at least five or ten of the first, second and optionally the third semiconductor chips are preferably present.
  • the optical detector In accordance with at least one embodiment, the optical detector
  • the roughening is more pronounced or is alternatively or additionally an area of the roughening between the respective semiconductor chip and the
  • the surface of the roughening, in particular on the semiconductor chips, can be approximately by a
  • Lithography process can be precisely defined.
  • the locally varying coupling can also be done locally
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a modification of a light source
  • FIGS. 1 to 6 are schematic representations of
  • Figure 7 shows schematic spectra of the detector
  • Figure 1 is a plan view of a modification 11 a
  • the light source has a carrier 7 on. On the carrier 7 is a Lichtabstrahlianu. 5
  • the first and second semiconductor chips 21, 22 are covered.
  • the first and second semiconductor chips 21, 22 are arranged to generate light of different colors from each other. Further, a detector 4 is applied for determining the color location on the carrier 7.
  • the semiconductor chips 21, 22 are arranged along a straight line 6, next to which the detector 4 is located.
  • the detector 4 is mounted directly on the carrier 7 near the semiconductor chips 21, 22 without further optics. There is one
  • a modularization ie a light source, in every luminaire without special configuration
  • Detected color location of a mixture of the light of all semiconductor chips 21, 22 comes about.
  • the semiconductor chips 21, 22 closest to the detector 4 make a greater contribution to a detector signal than further located semiconductor chips 21, 22.
  • FIG. 7A illustrates such a corruption by the position of the detector 4.
  • a dotted line is a
  • Color temperature of 4000 K corresponds, as emitted by the variation in total.
  • the spectrum recorded by the detector 4 is shown as a solid line. Since light sources 21, 22 for blue and green light closer to the Detector 4 are used as light sources for red light,
  • FIG. 2A is a cross-sectional view
  • FIG. 2B a longitudinal section
  • FIG. 2C a plan view
  • Embodiment of a light source 1 shown.
  • the light source 1 comprises a light mixing body 3.
  • Light mixing body 3 is seen in cross-section as
  • Detection surface 40 of the detector 4 faces a bottom side 32 of the light mixing body 3.
  • the semiconductor chips 21, 22 are partially covered by the light mixing body 3, see in particular FIG. 2C. In this case, a degree of coverage increases with the light mixing body 3, so that emission surfaces 20 of
  • Light mixing body 3 are covered. This is achieved by a step 36 in the light mixing body 3.
  • the light emitting body 5 is seen in cross section as a semicircle and seen in plan view formed as a rectangle.
  • a radius of the light emitting body 5 is, with a tolerance of for example 25%, at a double of a length of the light mixing body 3, seen in cross section, compare Figure 2A.
  • the light source 1 comprises a drive unit 8, which can be integrated in the carrier 7.
  • the carrier 7 is preferably a printed circuit board.
  • the drive unit 8 may be mounted on the same side as the semiconductor chips 21, 22 and the detector 4.
  • Cover detector 4 completely or at least partially.
  • the detector 4 is located in the center of the light emitting body 5, seen along a longitudinal direction, see also Figure 2B.
  • the barrier 39 preferably extends from the carrier 7 forth, starting partly through the
  • the detector 4 is an approximately rectangular notch in the light mixing body 3. At this notch there are mirrors 9, such as a
  • the barriers 39 are approximately through notches in the
  • Light mixing body 3 is formed, which provided with a non-illustrated reflective layer, such as aluminum or silver are.
  • the barriers 39 extend for example at least 40% or 50% and / or at most 80% or 70% or 60% of a height of the light mixing body 3 into this.
  • the light mixing body 3 has a greater refractive index than the light emitting body 5.
  • Both bodies 3, 5 are each made of a silicone or a polycarbonate, for example. Because the light mixing body 3 has a greater refractive index, the light mixing body 3 acts as a type of waveguide for the radiation coupled into the light mixing body 3 by the semiconductor chips 21, 22. In this way, a certain proportion of the radiation reaching the light mixing body 3 is guided by the semiconductor chips 21, 22 in the direction parallel to the line 6, reflected at end surfaces and thoroughly mixed. The generated
  • Mixed light passes to the detector 4, whereby a color location of the mixed light, which is preferably composed of light from all semiconductor chips 21, 22, can be determined.
  • the light mixing body 3 does not significantly or not significantly reduce the efficiency of the light source 1, since light emitted perpendicularly or approximately perpendicular to the emission surfaces 20 can pass through the light mixing body 3 almost unhindered.
  • the light emitting body 5 is, for example, by
  • a carrier 7 facing the boundary surface of the light emitting body 5 is
  • the detector 4 is, for example, a photodiode based on silicon, with color filters
  • the steps 36 are used to obtain the optical
  • the semiconductor chips 21, 22 are all equally covered by the light mixing body 3, but that a region between the semiconductor chips 21, 22 and the Light mixing body 3 is filled to different degrees by a roughening or a refractive index matching layer or an antireflection layer. For example, an area of the roughening increases in the direction away from the detector 4. The same can be done in all others
  • the stated numerical values preferably apply with a tolerance of at most 20% or 10%.
  • the bottom surface 32 is for example about a factor of 2 longer than a parallel to the bottom surface 32 aligned top 31.
  • a rear side 34 which faces away from the semiconductor chips 21, 22, is relatively steep at an angle of 10 °.
  • a front side 33 which starts from the semiconductor chips 21, 22, on average flat at an angle of 45 °.
  • the front side 33 can optionally have two sections, wherein a lower section is oriented close to the semiconductor chips 21, 22 perpendicular to the emission surfaces 20.
  • FIG. 4 illustrates to scale a further exemplary embodiment of the light source 1 in a cross section. in the
  • the light mixing body 3 is shaped as a rectangle with an aspect ratio of preferably at least 3 and / or at most 6.
  • FIGS. 5A to 5C further embodiments of the light source 1 are shown in perspective views.
  • the detector 4 is preferably mounted centrally along the light mixing body 3.
  • the mirrors 9 and / or barriers 39, as shown in FIG. 2B, can optionally be present.
  • the light mixing body 3 each has a greater height than the light emitting body 5
  • the light-emitting body 5 seen in cross-section, has a semicircular shape as a strand and borders directly on the light-mixing body 3.
  • the light-emitting body 5 preferably only touches the front side of the light-mixing body 3.
  • Light mixing body 3 seen in cross-section shaped as a rectangular strand.
  • the light mixing body 3 a height of Lichtabstrahl stressess 5, for example, by at least a factor of 2 or 3 factor and / or by more than a factor of 5 or factor 8 exceed.
  • a plurality of light emitting bodies 5 are present, each of which is hemispherical in shape
  • the detector 4 is located at one end of the light mixing body 3.
  • An end face 35 of the light mixing body 3 is bevelled shaped, for example at an angle of approximately 45 °, and provided with a mirror 9.
  • the detector 4 is located in the region of this bevel of the end face 35th Der
  • strand-shaped LichtabstrahlSuper 5 which can be designed in cross-section as a rectangle, parallelogram or trapezoid, does not reach up to the end face 35 and the detector 4 zoom.
  • a corresponding arrangement of the detector 4 and such a design of the end face 35 can also be present in all other embodiments.
  • FIG. 6A shows a further embodiment in a sectional representation.
  • a notch 55 is introduced into the light emission body 5.
  • the notch 55 has an arcuate shape, seen in cross-section.
  • Notch 55 preferably ranges up to at least 50% and / or at most 65% of a height of
  • Light-emitting body 5 By means of such a notch 55 a uniform light intensity I as a function of a radiation angle can be achieved, see Figure 6B.
  • FIG. 6C an exemplary course of refractive indices for the light mixing body 3 and the
  • Light emitting body 5 depending on the wavelength ⁇ , illustrated. In the visible spectral range around 550 nm, the refractive index difference is about 0.15.
  • a light power P is arbitrary
  • Units are plotted against the wavelength ⁇ , as detected by the detector 4 as in the embodiment of Figure 2. Due to the light mixture in the
  • the detector 4 receives light from the more distant light emitting diodes, which is why the
  • Detector 4 received signal, see the solid curve, very well the total of the light source 1 radiated spectrum, see the dashed line corresponds.

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Abstract

Es umfasst die Lichtquelle (1) einen ersten Halbleiterchip (21) zur Erzeugung von erstem Licht und einen zweiten Halbleiterchip (22) zur Erzeugung von zweitem Licht, das eine andere Farbe aufweist als das erste Licht. In einem Lichtmischkörper (3) werden das erste und das zweite Licht durchmischt, sodass ein Mischlicht entsteht. Ein Detektor (4) befindet sich an dem Lichtmischkörper (3) und ist zur Bestimmung eines Farborts des Mischlichts eingerichtet. Die Lichtquelle (1) umfasst ferner einen Lichtabstrahlkörper (5) zur Abstrahlung des ersten und des zweiten Lichts. Der Lichtmischkörper (3) ist aus einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex und der Lichtabstrahlkörper (5) aus einem zweiten Material mit einem zweiten, niedrigeren Brechungsindex erzeugt. Die Halbleiterchips (21, 22) sind entlang einer Linie (6) angeordnet und weisen unterschiedliche Abstände zu dem Detektor (4) auf. Der Lichtmischkörper (3) bedeckt die Halbleiterchips (21, 22) zumindest teilweise, sodass der Detektor (4) von jedem der Halbleiterchips (21, 22) durch den Lichtmischkörper (3) Licht empfängt.

Description

Beschreibung
LICHTQUELLE MIT LICHTEMITTIERENDEN HALBLEITERCHIPS UND FARBDETEKTOR
Es wird eine Lichtquelle angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Lichtquelle anzugeben, die stabil Mischfarbe eines bestimmten Farborts emittiert .
Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine Lichtquelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Lichtquelle mindestens einen ersten Halbleiterchip zur Erzeugung von erstem Licht und mindestens einen zweiten Halbleiterchip zur Erzeugung von zweitem Licht auf. Dabei haben das erste Licht und das zweite Licht voneinander verschiedene Farben.
Bevorzugt sind jeweils mehrere der ersten Halbleiterchips un mehrere der zweiten Halbleiterchips vorhanden. Bei den
Halbleiterchips handelt es sich insbesondere um Leuchtdioden kurz LEDs. Es können alle Licht erzeugenden Komponenten der Lichtquelle durch Leuchtdioden gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Lichtquell einen Lichtmischkörper, insbesondere genau einen
Lichtmischkörper. Der Lichtmischkörper ist dazu eingerichtet zumindest einen Teil des ersten Lichts und des zweiten Licht aufzunehmen und das erste und das zweite Licht zu
durchmischen. Somit wird in dem Lichtmischkörper ein
Mischlicht erzeugt. Das Mischlicht weist bevorzugt einen bestimmten, insbesondere vorgegebenen Anteil von Strahlung von jedem der Halbleiterchips der Lichtquelle auf, sofern der entsprechende Halbleiterchip betrieben wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die
Lichtquelle einen Detektor, insbesondere genau einen
Detektor, zur Bestimmung eines Farborts des Mischlichts.
Dabei befindet sich der Detektor bevorzugt direkt an dem Lichtmischkörper. Direkt kann bedeuten, dass der Detektor den Lichtmischkörper berührt, insbesondere in Richtung senkrecht zu einer Detektionsflache des Detektors. Ebenfalls kann der Begriff direkt bedeuten, dass sich lediglich ein
Verbindungsmittel zwischen dem Detektor und dem
Lichtmischkörper befindet, wobei das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, den Detektor an dem Lichtmischkörper zu befestigen. Das Verbindungsmittel kann auch eine optische Funktion haben, nämlich eine Extraktion von Licht aus den Halbleiterchips zu verbessern. Bei dem Verbindungsmittel handelt es sich beispielsweise um eine Kleberschicht oder um eine Klebefolie. Seitenflächen des Detektors, die quer zur Detektionsfläche orientiert sind, können von dem
Lichtmischkörper und/oder von dem Lichtabstrahlkörper
teilweise oder vollständig bedeckt sein oder auch frei liegen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Lichtquelle einen oder mehrere Lichtabstrahlkörper auf. Der mindestens eine Lichtabstrahlkörper ist dazu eingerichtet, das erste und/oder das zweite Licht abzustrahlen. Dabei kann das erste und zweite Licht von dem zumindest einen Lichtabstrahlkörper durchmischt oder auch undurchmischt abgestrahlt werden. Mit anderen Worten ist es nicht zwingend erforderlich, dass auch von dem Lichtabstrahlkörper das Mischlicht abgestrahlt wird, so dass von dem Lichtabstrahlkörper auch noch undurchmischtes oder im Wesentlichen undurchmischtes Licht emittiert werden kann. Durch den zumindest einen Lichtabstrahlkörper ist bevorzugt eine Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Lichtmischkörper aus einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex und der Lichtabstrahlkörper aus einem zweiten Material mit einem zweiten Brechungsindex erzeugt. Dabei ist der zweite Brechungsindex niedriger als der erste
Brechungsindex, beispielsweise um mindestens 0,1 oder 0,2 oder 0,3. Der Brechungsindex bezieht sich dabei
beispielsweise auf eine Wellenlänge maximaler
Augenempfindlichkeit, insbesondere auf eine Wellenlänge von 550 nm. Der Lichtmischkörper und der Lichtabstrahlkörper können jeweils aus einem einzigen Material bestehen. Mit anderen Worten können der Lichtmischkörper und/oder der
Lichtabstrahlkörper frei von internen Phasengrenzen sein. Der Lichtmischkörper und/oder der Lichtabstrahlkörper sind bevorzugt ausschließlich aus im Betrieb der Lichtquelle festen Stoffen zusammengesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterchips der Lichtquelle entlang einer Linie
angeordnet. Bei der Linie kann es sich um einen
Geradenabschnitt handeln. Ebenso kann die Linie als
Kreisbogen oder als geschlossene Linie wie ein Kreis oder eine Ellipse geformt sein. Weiterhin ist es möglich, dass die Linie im Wesentlichen gerade ist. Dies kann bedeuten, dass sich die Halbleiterchips im Mittel auf einer geraden Linie oder auf einem Kreisbogen befinden, mit einer Abweichung von höchstens 5 % oder 2 % oder 1 % einer Gesamtlänge der Linie, gezählt von einem ersten Halbleiterchip auf der Linie bis zu einem letzten Halbleiterchip auf der Linie. Dass die Halbleiterchips entlang der Linie angeordnet sind, kann optional bedeuten, dass die Halbleiterchips in einer, in zwei oder auch in mehr als zwei Reihen entlang der Linie nebeneinander arrangiert sind. Bevorzugt liegen die
Halbleiterchips aber in genau einer Reihe entlang der Linie vor. Weiterhin können die Halbleiterchips entlang der Linie und optional zwischen benachbarten Reihen entlang der Linie äquidistant angeordnet sein, beispielsweise mit einer
Abweichung von höchstens 5 % oder 2 % oder 1 % der
Gesamtlänge der Linie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen zumindest einige der Halbleiterchips unterschiedliche Abstände zu dem Detektor auf. Mit anderen Worten gibt es Halbleiterchips, die weiter entfernt von dem Detektor angeordnet sind als andere
Halbleiterchips .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der
Lichtmischkörper die Halbleiterchips zumindest teilweise, insbesondere unterschiedlich stark, in Draufsicht gesehen. Das heißt, mindestens manche der Halbleiterchips oder, besonders bevorzugt, alle Halbleiterchips sind wenigstens teilweise von dem Lichtmischkörper überdeckt. Bevorzugt unterscheidet sich ein Bedeckungsgrad der Halbleiterchips durch den Lichtmischkörper über die Lichtquelle hinweg.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform empfängt der Detektor von jedem Licht erzeugenden Halbleiterchip jeweils Licht, vermittelt durch den Lichtmischkörper. Dabei ist der Detektor besonders bevorzugt vor einer direkten Einstrahlung von Licht durch die Halbleiterchips geschützt, sodass insbesondere nur Mischlicht, in dem das erste und das zweite Licht homogen verteilt vorliegen, zu dem Detektor gelangt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei mindestens einem Teil der Halbleiterchips oder bei allen Halbleiterchips um Oberflächenemitter. Dies bedeutet, dass die betreffenden Halbleiterchip dann im Wesentlichen nur an einer einzigen Hauptseite emittieren. Die betreffenden
Halbleiterchips weisen dabei bevorzugt eine Lambert' sehe Abstrahlcharakteristik auf. Im Wesentlichen kann bedeuten, dass mindestens 80 % oder 90 % oder 95 % oder 98 % des Lichts an der Hauptseite abgestrahlt wird.
Mit anderen Worten ist es möglich, dass es sich bei den
Halbleiterchips nicht um Volumenemitter handelt. Bei
Volumenemittern weisen Halbleiterchip ein lichtdurchlässiges Substrat, insbesondere ein Aufwachssubstrat , auf, das optisch mit einer aktiven Zone verbunden ist. Ein Volumenemitter weist somit eine Lichtabstrahlung an mehreren Seiten, insbesondere an allen Seiten oder an allen Seiten bis auf eine Seite, die insbesondere eine Montageseite ist, auf. Ist ein solcher Halbleiterchip als Würfel oder Quader gestaltet, so liegt eine Lichtemission im Falle eines Volumenemitters an fünf Seiten oder an allen sechs Seiten des Quaders oder
Würfels vor, anders als bei einem Oberflächenemitter, der im Wesentlichen nur an einer einzigen Seite emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterchips in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand zum Detektor unterschiedlich stark optisch an den
Lichtmischkörper angekoppelt. Dadurch kann erreicht werden, dass der Detektor von jedem der Halbleiterchips durch den Lichtmischkörper gleich starkes Licht empfängt. In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Lichtquelle mindestens einen ersten Halbleiterchip zur Erzeugung von erstem Licht und mindestens einen zweiten Halbleiterchip zur Erzeugung von zweitem Licht, das eine andere Farbe aufweist als das erste Licht. In einem Lichtmischkörper werden das erste und das zweite Licht durchmischt, sodass ein Mischlicht entsteht. Ein Detektor befindet sich an dem Lichtmischkörper und ist zur Bestimmung eines Farbort des Mischlichts
eingerichtet. Die Lichtquelle umfasst ferner mindestens einen Lichtabstrahlkörper zur Abstrahlung des ersten und des zweiten Lichts. Der Lichtmischkörper ist aus einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex und der
Lichtabstrahlkörper aus einem zweiten Material mit einem zweiten, niedrigeren Brechungsindex erzeugt. Die
Halbleiterchips sind entlang einer Linie angeordnet und weisen unterschiedliche Abstände zu dem Detektor auf. Der Lichtmischkörper bedeckt die Halbleiterchips zumindest teilweise und optional unterschiedlich stark, sodass der Detektor von jedem der Halbleiterchips, vermittelt durch den Lichtmischkörper und/oder durch den Lichtmischkörper
hindurch, Licht empfängt.
Bei Lichtquellen etwa in der Allgemeinbeleuchtung, in der Fahrzeugbeleuchtung oder auch in der Beleuchtung von
Luftfahrzeugen sowie in der Displayhinterleuchtung ist es erwünscht, dass eine Lichtquelle über die gesamte
Betriebsdauer hinweg Licht mit einem bestimmten, insbesondere vorgegebenen Farbort erzeugt. Weist die Lichtquelle eine Vielzahl von Halbleiterchips, speziell Leuchtdioden, auf, so kann sich durch eine Alterung dieser Leuchtdioden oder auch durch den Ausfall einzelner Leuchtdioden ein Farbort der Lichtquelle verändern. Durch den Detektor ist es möglich, die Halbleiterchips entsprechend nachzuregeln, sodass ein Farbort konstant bleibt.
Dabei ist eine präzisere Regelung des resultierenden Farborts möglich, wenn der Detektor gleichmäßig durchmischtes Licht von allen Halbleiterchips empfängt und nicht nur
beispielsweise Licht von direkt benachbarten Leuchtdioden. Ferner ist es aus Effizienzgründen erwünscht, dass das in den Halbleiterchips erzeugte Licht zu einem großen Anteil die Lichtquelle möglichst direkt ohne eine größere Anzahl an Reflexionen verlässt. Dass das Licht die Lichtquelle
möglichst direkt verlässt, läuft jedoch einer hinreichenden Lichtdurchmischung des Lichts innerhalb der Lichtquelle entgegen .
Durch die kombinierte Verwendung des Lichtmischkörpers und des Lichtabstrahlkörpers ist einerseits eine effektive
Durchmischung eines relativ kleinen Lichtanteils möglich, der zu dem Detektor zu einer präzisen Farbortregelung geführt wird. Andererseits ist ein Großteil des in den
Halbleiterchips erzeugten Lichts durch den
Lichtabstrahlkörper direkt und ohne interne Durchmischung aus der Lichtquelle emittierbar. Somit sind mit der hier
beschriebenen Lichtquelle sowohl eine präzise Farbortregelung als auch eine hohe Effizienz erreichbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Lichtquelle einen Träger. Der Träger beinhaltet bevorzugt Leiterbahnen und elektrische Kontaktflächen zu einer Verschaltung der Halbleiterchips und des Detektors und gegebenenfalls weiterer elektronischer Komponenten wie AnSteuereinheiten oder
Recheneinheiten für den Detektor und die Halbleiterchips. Insbesondere handelt es sich bei dem Träger um eine
Leiterplatte .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die
Halbleiterchips und der Detektor in einer gemeinsamen Ebene auf dem Träger. Mit anderen Worten kann es sich bei dem
Träger um eine gerade, nicht gebogene Platte handeln, wobei alle Halbleiterchips und der Detektor auf einer einzigen Seite des Trägers angeordnet und elektrisch verschaltet sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der
Detektor neben der Linie, entlang der die Halbleiterchips angeordnet sind. Dabei ist der Detektor bevorzugt vollständig von dem Lichtmischkörper bedeckt, in Draufsicht gesehen.
Außerdem kann der Detektor beabstandet zu dem
Lichtabstrahlkörper angeordnet sein, sodass sich der Detektor und der Lichtabstrahlkörper nicht berühren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt eine Fläche der Halbleiterchips, die in Draufsicht gesehen von dem
Lichtmischkörper bedeckt ist, mit zunehmendem Abstand zu dem Detektor zu. Beispielsweise sind Halbleiterchips, die sich am nahsten an dem Detektor befinden, zu höchstens 5 % oder 10 % oder 20 % von dem Lichtmischkörper bedeckt. Halbleiterchips, die sich am weitesten von dem Detektor entfernt befinden, sind beispielsweise zu mindestens 50 % oder 80 % oder 90 % oder auch vollständig von dem Lichtmischkörper bedeckt.
Hierdurch ist erreichbar, dass der Detektor von jedem
Halbleiterchip eine ähnlich große Lichtleistung empfängt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform empfängt bei der voll funktionsfähigen, neuen Lichtquelle der Detektor von jedem der Halbleiterchips einen Leistungsanteil des jeweils
erzeugten Lichts von mindestens 0,1 % oder 0,5 %. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Leistungsanteil, gemessen in Watt, bei höchstens 5 % oder 4 % oder 1,5 %.
Es ist möglich, dass an dem Detektor jeder der Halbeiterchips gleich stark zu einem Detektionssignal beiträgt, etwa mit einer Toleranz von höchstens einem Faktor 2 oder 1,5 oder 1,25, insbesondere bezogen auf ein über alle Halbleiterchips gemitteltes Detektionssignal.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle teilweise oder
vollständig durch den mindestens einen Lichtabstrahlkörper gebildet. Dies kann bedeuten, dass alles Licht, das die
Lichtquelle verlässt, einen Teil des Lichtabstrahlkörpers durchläuft .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Detektor eine Detektionsfläche auf. Die Detektionsfläche ist dazu
eingerichtet, das zu dem Detektor gelangende Licht zu
absorbieren und in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Dabei kann die Detektionsfläche in mehrere Bereiche aufgeteilt sein, wobei jeder Bereich der Detektionsfläche bevorzugt für Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs vorgesehen ist. Beispielsweise weist der Detektor einen Bereich auf, der rotes Licht detektiert, einen Bereich zur Detektion von grünem Licht, einen Bereich zur Detektion von blauem Licht und/oder einen Bereich zur Detektion von gelbem Licht.
Insbesondere ist der Detektor als sogenannter RGB- oder xyz- Detektor gestaltet. Die Detektionsfläche des Detektors ist bevorzugt vollständig von dem Lichtmischkörper bedeckt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Lichtmischkörper, im Querschnitt gesehen, als Prisma geformt. Das heißt, der Lichtmischkörper weist eine polygonale
Querschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche weist
bevorzugt vier oder fünf Ecken auf. Entlang einer gesamten Länge des Lichtmischkörpers kann die Querschnittsfläche gleich gestaltet sein. Gleich gestaltet bedeutet, dass die Querschnittsfläche identisch geformt ist und eine identische Größe aufweist, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, oder dass die Querschnittsflächen an unterschiedlichen Stellen des Lichtmischkörpers, entlang dessen Länge, durch eine
Skalierung um einen bestimmten, konstanten Faktor ineinander abbildbar sind, wie bei einer zentrischen Streckung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine den
Halbleiterchips abgewandte Seite des Lichtmischkörpers schräg zu Emissionsflächen der Halbleiterchips ausgerichtet. Die Emissionsflächen der Halbleiterchips sind dabei bevorzugt Hauptflächen der Halbleiterchips, aus denen das in den
Halbleiterchips erzeugte Licht überwiegend aus den
Halbleiterchips heraustritt. Die den Halbleiterchips
abgewandte Seite des Lichtmischkörpers liegt in senkrechter Projektion gesehen bevorzugt mindestens zum Teil über den Emissionsflächen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Lichtmischkörper eine dem Detektor abgewandte Oberseite und eine dem Detektor zugewandte Bodenseite auf. Bevorzugt verlaufen die Oberseite und die Bodenseite parallel
zueinander. Die Bodenseite kann den Detektor berühren.
Bevorzugt weist die Bodenseite, im Querschnitt gesehen, eine größere Länge auf als die Oberseite. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Lichtmischkörper eine Vorderseite auf, die von den
Halbleiterchips ausgeht, und eine der Vorderseite
gegenüberliegende Rückseite. Dabei verläuft die Vorderseite bevorzugt flacher als die Rückseite. Mit anderen Worten weist die Vorderseite dann eine kleinere Steigung auf als die
Rückseite, insbesondere bezogen auf die Bodenseite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorderseite mehrgeteilt, beispielsweise zweigeteilt. Das heißt, im
Querschnitt gesehen weist die Vorderseite zwei oder mehr als zwei Abschnitte auf, die etwa durch einen Knick ineinander übergehen und die unterschiedliche Steigungen aufweisen. Ein weiter von den Halbleiterchips entfernt liegender Abschnitt der Vorderseite verläuft bevorzugt flacher als ein dem
Halbleiterchip nächstgelegener Abschnitt der Vorderseite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die mittlere Steigung der Vorderseite bei mindestens 30° oder 40° und/oder bei höchstens 55° oder 65° oder 70°. Für die mittlere
Steigung der Rückseite gilt alternativ oder zusätzlich, dass diese mindestens 60° oder 70° oder 75° und/oder höchstens 80° oder 85° oder 87° beträgt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Höhe des Lichtmischkörpers, insbesondere in Richtung senkrecht zur Bodenseite, bei mindestens 90 % oder 100 % oder 150 %
und/oder bei höchstens 350 % oder 250 % oder 200 ~6 einer mittleren Kantenlänge des Kleinsten der Halbleiterchips. Mit anderen Worten ist der Lichtmischkörper ungefähr so hoch wie eine Kantenlänge des kleinsten Halbleiterchips, über dem der Lichtmischkörper angeordnet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbreitert sich, in Draufsicht gesehen, der Lichtmischkörper in Richtung weg von dem Detektor kontinuierlich oder stufenweise. Hierdurch ist es möglich, die Halbleiterchips in einer geraden Linie anzuordnen und mit zunehmender Entfernung von dem Detektor einen größeren Flächenanteil der Halbleiterchips mit dem Lichtmischkörper zu bedecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Stirnflächen des Lichtmischkörpers verspiegelt. Beispielsweise ist ein
metallischer Spiegel an den Stirnflächen angebracht.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die
Stirnflächen schräg angeordnet sind und nicht senkrecht zur Bodenseite orientiert sind. Beispielsweise sind die
Stirnflächen in einem Winkel von mindestens 35° und/oder von höchstens 65° zur Bodenseite angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Lichtabstrahlkörper im Querschnitt gesehen halbkreisförmig gestaltet. Alternativ ist es möglich, dass der
Lichtabstrahlkörper halbkreisförmig mit einer runden
Einkerbung gestaltet ist. Die Einkerbung weist dann
bevorzugt, im Querschnitt gesehen, eine bogenförmige oder teilkreisförmige Gestalt auf. Die Einkerbung ist bevorzugt bei der Rückseite des Lichtmischkörpers angebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt der
Lichtabstrahlkörper zusammen mit dem Träger den
Lichtmischkörper vollständig, insbesondere im Querschnitt gesehen. Mit anderen Worten ist der Lichtmischkörper dann von dem Lichtabstrahlkörper und dem Träger eingeschlossen, im Querschnitt gesehen und/oder entlang einer Längsrichtung. Dabei kann der Lichtabstrahlkörper den Träger berühren, beispielsweise über ein Spritzgießen oder ein Spritzpressen an dem Träger angebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
Lichtabstrahlkörper in Draufsicht auf den Träger gesehen quadratisch oder rechteckig geformt. Ein Aspektverhältnis des Lichtabstrahlkörpers, in Draufsicht gesehen, beträgt im Falle einer rechteckigen Form bevorzugt mindestens 10 oder 20 oder 50.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Lichtmischkörper eine kleinere Höhe auf als der
Lichtabstrahlkörper. Mit anderen Worten überragt der
Lichtabstrahlkörper dann den Lichtmischkörper. Der
Lichtmischkörper ist in diesem Fall nicht ringsum von dem Lichtabstrahlkörper umgeben, im Querschnitt gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der Lichtabstrahlkörper als durchgehender Streifen entlang des Lichtmischkörpers. Der Lichtabstrahlkörper grenzt bevorzugt direkt an den Lichtmischkörper. Im Querschnitt gesehen ist der Lichtabstrahlkörper beispielsweise halbkreisförmig oder rechteckig gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlassen mindestens 80 % des von den Halbleiterchips erzeugten Lichts die
Lichtquelle an dem Lichtabstrahlkörper, auch in dem Fall, dass der Lichtabstrahlkörper eine geringere Höhe aufweist als der Lichtmischkörper. Dieser Strahlungsanteil tritt
insbesondere aus der Lichtquelle heraus, ohne in den
Lichtmischkörper gelangt zu sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Lichtquelle mehrere der Lichtabstrahlkörper auf. Die Lichtabstrahlkörper können untereinander gleich gestaltet sein oder auch
voneinander verschiedene Formen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jedem der
Halbleiterchips eineindeutig genau einer der
Lichtabstrahlkörper zugeordnet. Die Lichtabstrahlkörper sind bevorzugt in einer Reihe beabstandet voneinander direkt an den Lichtmischkörper angeformt. Es können die
Lichtabstrahlkörper kuppeiförmig oder sphärisch geformt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in den
Lichtmischkörper eine oder sind mehrere lichtundurchlässige Barrieren eingebracht. Durch die Barrieren ist der Detektor vor einer direkten Bestrahlung durch benachbarte
Halbleiterchips geschützt. Somit ist erzielbar, dass der Detektor nur bereits gemischtes Licht detektiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der erste
Brechungsindex bei mindestens 1,48 oder 1,52 oder 1,55 und/oder bei höchstens 1,85 oder 1,75 oder 1,65. Alternativ oder zusätzlich beträgt der zweite Brechungsindex mindestens 1,2 oder 1,3 oder 1,37 und/oder höchstens 1,5 oder 1,45 oder 1,41. Die genannten Werte gelten bevorzugt bei einer
Wellenlänge von 550 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert die
Lichtquelle im Betrieb weißes Mischlicht. Dies kann bedeuten, dass ein Farbort des emittierten weißen Lichts mit einer Toleranz von höchstens 0,05 oder 0,02 Einheiten an der
Schwarzkörperkurve liegt, bezogen auf die CIE-xy- Normfarbtafel . Eine korrelierte Farbtemperatur des weißen Lichts liegt bevorzugt bei mindestens 2500 K oder 3500 K und/oder bei höchstens 6500 K oder 4500 K.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Lichtquelle einen oder mehrere dritte Halbleiterchips auf. Die dritten Halbleiterchips sind zur Erzeugung von Licht einer dritten, anderen Farbe als das erste und das zweite Licht
eingerichtet. Beispielsweise emittieren die ersten
Halbleiterchips blaues Licht, die zweiten Halbleiterchips grün-weißes Licht und die dritten Halbleiterchips rotes
Licht. Die ersten, zweiten und/oder dritten Halbleiterchips können das erzeugte Licht direkt emittieren, wie in einer Halbleiterschichtenfolge erzeugt, oder auch jeweils einen oder mehrere Leuchtstoffe umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Lichtquelle eine oder mehrere AnSteuereinheiten. Die zumindest eine
Ansteuereinheit ist dazu eingerichtet, beim Ausfall einzelner Halbleiterchips oder bei einer Farbortveränderung einzelner Halbleiterchips die verbleibenden Halbleiterchips derart anhand eines Signals des Detektors nachzuregeln, sodass durch den Ausfall einzelner Halbleiterchips oder durch eine
Farbortverschiebung einzelner Halbleiterchips ein Farbort des Mischlichts insgesamt bevorzugt um höchstens 0,02 oder 0,01 Einheiten in der CIE-xy-Normfarbtafel verändert wird. Durch die Ansteuereinheit ist eine hohe zeitliche Konstanz des Farborts des von der Lichtquelle emittierten Lichts
erzielbar . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Lichtquelle, insbesondere der Lichtabstrahlkörper, eine Länge von
mindestens 50 mm oder 80 mm oder 130 mm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Länge bei höchstens 800 mm oder 600 mm oder 500 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Lichtquelle mechanisch starr. Dabei wirken etwa der Träger und/oder der Lichtabstrahlkörper als mechanisch stabilisierende Einheiten. Mechanisch starr bedeutet, dass sich die Lichtquelle im bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht oder nicht signifikant verformt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Lichtquelle insgesamt mindestens 15 oder 30 oder 40 der Halbleiterchips. Alternativ oder zusätzlich liegt die Anzahl der
Halbleiterchips bei höchstens 200 oder 130 oder 90. Dabei liegen bevorzugt jeweils mindestens fünf oder zehn der ersten, zweiten und optional der dritten Halbleiterchips vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die optische
Kopplung zwischen den Halbleiterchips und dem
Lichtmischkörper teilweise oder vollständig durch eine örtlich variierende Auskopplung realisiert.
Zum Beispiel wird die Auskopplung von Licht aus dem
jeweiligen Halbleiterchip in den Lichtmischkörper durch eine Aufrauung an dem betreffenden Halbleiterchip und/oder an dem Lichtmischkörper eingestellt. Für eine starke optische
Kopplung ist beispielsweise die Aufrauung stärker ausgeprägt oder ist alternativ oder zusätzlich eine Fläche der Aufrauung zwischen dem betreffenden Halbleiterchip und dem
Lichtmischkörper größer. So ist es möglich, dass über die
Stärke der Aufrauung und/oder über die Fläche der Aufrauung, entweder an dem zugehörigen Halbleiterchip oder an dem
Lichtmischkörper oder an beiden, die Menge des zu dem Detektor gelangenden Lichts mit wenig Montageaufwand genau einstellbar ist. Die Fläche der Aufrauung, insbesondere an den Halbleiterchips, kann etwa durch ein
Lithographieverfahren präzise festgelegt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Aufrauung kann die örtlich variierende Auskopplung auch durch lokal
unterschiedlich vorhandene Spiegelschichten oder
Ankoppelschichten, etwa über Brechungsindexanpassung oder als Antireflexschicht , eingestellt sein.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Lichtquelle unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Sofern nicht anders angegeben sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Abwandlung einer Lichtquelle,
Figuren 2 bis 6 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Lichtquellen, und
Figur 7 schematische Spektren von durch den Detektor
detektierten Strahlungen.
In Figur 1 ist in einer Draufsicht eine Abwandlung 11 einer
Lichtquelle gezeigt. Die Lichtquelle weist einen Träger 7 auf. Auf dem Träger 7 ist ein Lichtabstrahlkörper 5
aufgebracht, der erste und zweite Halbleiterchips 21, 22 überdeckt. Die ersten und zweiten Halbleiterchips 21, 22 sind zur Erzeugung von Licht voneinander verschiedener Farben eingerichtet. Ferner ist auf dem Träger 7 ein Detektor 4 zur Farbortbestimmung aufgebracht. Die Halbleiterchips 21, 22 sind entlang einer geraden Linie 6 angeordnet, neben der sich der Detektor 4 befindet.
Somit ist bei der Abwandlung 11 der Figur 1 der Detektor 4 ohne eine weitere Optik unmittelbar auf dem Träger 7 nahe den Halbleiterchips 21, 22 angebracht. Dabei ist eine
Farbmischung am Ort des Detektors 4, und damit auch eine Farbregelung, abhängig von einer Geometrie einer nicht gezeichneten Leuchte, in die das Bauteil der Figur 1
eingebaut ist. Eine Modularisierung, also eine Lichtquelle, die in jeder Leuchte ohne spezielle Konfiguration
farbortgeregelt werden kann, ist durch eine solche Anordnung des Detektors 4 nicht realisierbar. Außerdem kann in dieser Detektoranordnung nicht garantiert werden, dass der
detektierte Farbort aus einer Mischung des Lichts aller Halbleiterchips 21, 22 zustande kommt. Insbesondere liefern die dem Detektor 4 nächstgelegenen Halbleiterchips 21, 22 einen größeren Beitrag zu einem Detektorsignal als weiter entfernt befindliche Halbleiterchips 21, 22.
In Figur 7A ist eine solche Verfälschung durch die Position des Detektors 4 illustriert. Als Strichlinie ist ein
Referenzspektrum gezeigt, das weißem Licht mit einer
Farbtemperatur von 4000 K entspricht, wie von der Abwandlung insgesamt emittiert. Das von dem Detektor 4 aufgenommene Spektrum ist als durchgezogene Linie eingezeichnet. Da sich Lichtquellen 21, 22 für blaues und grünes Licht näher an dem Detektor 4 befinden als Lichtquellen für rotes Licht,
erscheinen die blauen und grünen Spektralkomponenten betont. Somit ist eine Korrektur eines Farborts bei der Abwandlung 11 anhand des Detektorsignals schwierig, insbesondere falls von einem Ausfall weit vom Detektor 4 entfernt liegende
Halbleiterchips 21, 22 betroffen sind.
In Figur 2A ist in einem Querschnitt, in Figur 2B in einem Längsschnitt und in Figur 2C in einer Draufsicht ein
Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle 1 dargestellt.
Zusätzlich zu dem Träger 7 und dem Lichtabstrahlkörper 5 umfasst die Lichtquelle 1 einen Lichtmischkörper 3. Der
Lichtmischkörper 3 ist im Querschnitt gesehen als
unregelmäßiges Fünfeck geformt. Dabei bedeckt der
Lichtmischkörper 3 den Detektor 4 vollständig. Eine
Detektionsfläche 40 des Detektors 4 ist einer Bodenseite 32 des Lichtmischkörpers 3 zugewandt. Die Halbleiterchips 21, 22 sind teilweise von dem Lichtmischkörper 3 bedeckt, siehe insbesondere Figur 2C. Dabei nimmt ein Bedeckungsgrad mit dem Lichtmischkörper 3 zu, sodass Emissionsflächen 20 von
Halbleiterchips 21, 22, die weiter von dem Detektor 4
entfernt liegen, zu einem größeren Anteil von dem
Lichtmischkörper 3 bedeckt sind. Dies ist durch eine Stufe 36 in dem Lichtmischkörper 3 erzielt.
Der Lichtabstrahlkörper 5 ist im Querschnitt gesehen als Halbkreis und in Draufsicht gesehen als Rechteck geformt. Ein Radius des Lichtabstrahlkörpers 5 liegt, mit einer Toleranz von beispielsweise 25 %, bei einem Doppelten einer Länge des Lichtmischkörpers 3, im Querschnitt gesehen, vergleiche Figur 2A. Optional umfasst die Lichtquelle 1 eine Ansteuereinheit 8, die in den Träger 7 integriert sein kann. Bei dem Träger 7 handelt es sich bevorzugt um eine Leiterplatte. Anders als dargestellt kann die Ansteuereinheit 8 auf derselben Seite wie die Halbleiterchips 21, 22 und der Detektor 4 angebracht sein. Ebenso abweichend von der Darstellung in Figur 2A ist es möglich, dass der Lichtmischkörper 3 und/oder der
Lichtabstrahlkörper 5 bis zum Träger 7 reichen und
Seitenflächen der Halbleiterchips 21, 22 und/oder des
Detektors 4 vollständig oder zumindest teilweise bedecken.
Beim Ausführungsbeispiel der Lichtquelle 1, wie in Figur 2 dargestellt, befindet sich der Detektor 4 in der Mitte des Lichtabstrahlkörpers 5, entlang einer Längsrichtung gesehen, siehe auch Figur 2B. Um eine Lichteinkopplung von Licht der benachbarten Halbleiterchips 21, 22 zu verhindern oder zu reduzieren, befindet sich jeweils zwischen dem Detektor 4 und hin zu den benachbarten Halbleiterchips 21, 22 eine
lichtundurchlässige Barriere 39. Die Barriere 39 reicht bevorzugt von dem Träger 7 her ausgehend zum Teil durch den
Lichtmischkörper 3. Entsprechende Barrieren 39 können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
Oberhalb des Detektors 4 befindet sich eine näherungsweise rechtwinklige Einkerbung in dem Lichtmischkörper 3. An dieser Einkerbung befinden sich Spiegel 9, etwa mit einem
reflektierenden Metall. Durch diese Einkerbung und durch die Spiegel 9 wird in dem Lichtmischkörper 3 verlaufendes Licht hin zu dem Detektor 4 gelenkt.
Die Barrieren 39 sind etwa durch Einkerbungen in den
Lichtmischkörper 3 gebildet, die mit einer nicht gezeichneten spiegelnden Schicht, etwa aus Aluminium oder Silber, versehen sind. Die Barrieren 39 reichen zu beispielsweise mindestens 40 % oder 50 % und/oder zu höchstens 80 % oder 70 % oder 60 % einer Höhe des Lichtmischkörpers 3 in diesen hinein. Der Lichtmischkörper 3 weist einen größeren Brechungsindex auf als der Lichtabstrahlkörper 5. Beide Körper 3, 5 sind beispielsweise je aus einem Silikon oder einem Polycarbonat hergestellt. Dadurch, dass der Lichtmischkörper 3 einen größeren Brechungsindex aufweist, wirkt der Lichtmischkörper 3 als eine Art Wellenleiter für die von den Halbleiterchips 21, 22 in den Lichtmischkörper 3 eingekoppelte Strahlung. Damit wird ein bestimmter Anteil der in den Lichtmischkörper 3 gelangenden Strahlung von den Halbleiterchips 21, 22 in Richtung parallel zu der Linie 6 geführt, an Endflächen reflektiert und insgesamt durchmischt. Das erzeugte
Mischlicht gelangt zu dem Detektor 4, wodurch ein Farbort des Mischlichts, das bevorzugt zusammengesetzt ist aus Licht von allen Halbleiterchips 21, 22, bestimmt werden kann.
Gleichzeitig mindert der Lichtmischkörper 3 eine Effizienz der Lichtquelle 1 nicht oder nicht signifikant, da senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu den Emissionsflächen 20 emittiertes Licht den Lichtmischkörper 3 nahezu ungehindert durchlaufen kann. Der Lichtabstrahlkörper 5 wird beispielsweise durch
Spritzgießen oder Spritzpressen erzeugt. Eine dem Träger 7 zugewandte Grenzfläche des Lichtabstrahlkörpers 5 ist
bevorzugt mit einer nicht gezeichneten reflektierenden
Schicht, bevorzugt mit einer diffus reflektierenden Schicht, etwa mit einer Reflektivität von mindestens 90 % oder 95 %, versehen. Eine dem Lichtabstrahlkörper 5 zugewandte Fläche des Trägers 7 kann genauso gestaltet sein. Durch diese Anordnung des Detektors 4 und die entsprechende Gestaltung des Lichtmischkörpers 3 ist eine Stabilisierung eines von der Lichtquelle 1 emittierten Farborts auf 1 SDCM oder weniger ermöglicht. SDCM steht für Standard Deviation of Color Matching und entspricht Au'v' = 0,001. Eine optische Effizienz des Systems aus dem Lichtmischkörper 3 und dem Lichtabstrahlkörper 5 liegt beispielsweise bei mindestens 90 %. Bei dem Detektor 4 handelt es sich beispielsweise um eine Fotodiode auf Basis von Silizium, die mit Farbfiltern
versehen sein kann, sodass für jede Art von Halbleiterchips 21, 22 eine oder mehr als eine Detektorfläche und
entsprechend ein eigener Farbkanal vorhanden ist.
Gemäß Figur 2C wird durch die Stufen 36 die optische
Ankopplung des jeweiligen Halbleiterchips 21, 22 an den
Lichtmischkörper 3 eingestellt, abhängig vom Abstand des betreffenden Halbleiterchips 21, 22 zum Lichtmischkörper 3. Abweichend hiervon ist es möglich, dass die Halbleiterchips 21, 22 alle gleich stark vom Lichtmischkörper 3 überdeckt sind, dass jedoch ein Bereich zwischen den Halbleiterchips 21, 22 und dem Lichtmischkörper 3 unterschiedlich stark von einer Aufrauung oder einer Brechungsindexanpassungsschicht oder einer Antireflexschicht ausgefüllt ist. Beispielsweise nimmt dann eine Fläche der Aufrauung in Richtung weg von dem Detektor 4 zu. Gleiches kann in allen anderen
Ausführungsbeispielen gelten. In Figur 3 ist der Lichtmischkörper 3 maßstäblich
detaillierter dargestellt. Die genannten Zahlenwerte gelten bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 20 % oder 10 %. Die Bodenfläche 32 ist beispielsweise um zirka einen Faktor 2 länger als eine parallel zur Bodenfläche 32 ausgerichtete Oberseite 31. Eine Rückseite 34, die den Halbleiterchips 21, 22 abgewandt ist, verläuft mit einem Winkel von 10° relativ steil. Demgegenüber ist eine Vorderseite 33, die von den Halbleiterchips 21, 22 ausgeht, im Mittel flach mit einem Winkel von 45°. Dabei kann die Vorderseite 33 optional zwei Abschnitte aufweisen, wobei ein unterer Abschnitt nahe an den Halbleiterchips 21, 22 senkrecht zu den Emissionsflächen 20 orientiert ist.
In Figur 4 ist maßstäblich ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lichtquelle 1 in einem Querschnitt illustriert. Im
Querschnitt gesehen ist der Lichtmischkörper 3 als Rechteck geformt mit einem Aspektverhältnis von bevorzugt mindestens 3 und/oder höchstens 6.
In Figur 5 sind in perspektivischen Darstellungen weitere Ausführungsbeispiele der Lichtquelle 1 gezeigt. Gemäß den Figuren 5A bis 5C ist der Detektor 4 bevorzugt mittig entlang des Lichtmischkörpers 3 angebracht. Die Spiegel 9 und/oder Barrieren 39, wie in Figur 2B dargestellt, können optional vorhanden sein.
Gemäß der Figuren 5A bis 5D weist der Lichtmischkörper 3 je eine größere Höhe auf als der Lichtabstrahlkörper 5. Gemäß
Figur 5A ist der Lichtabstrahlkörper 5 im Querschnitt gesehen halbkreisförmig als Strang gestaltet und grenzt direkt an den Lichtmischkörper 3. Dabei berührt der Lichtabstrahlkörper 5 bevorzugt nur die Vorderseite des Lichtmischkörpers 3.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5B ist der
Lichtmischkörper 3 im Querschnitt gesehen als Rechteckstrang geformt. Dabei kann der Lichtmischkörper 3 eine Höhe des Lichtabstrahlkörpers 5 beispielsweise um mindestens einen Faktor 2 oder Faktor 3 und/oder um höchstens einen Faktor 5 oder Faktor 8 übersteigen. Gemäß Figur 5C sind mehrere der Lichtabstrahlkörper 5 vorhanden, die sich je halbkugelförmig an den
Lichtmischkörper 3 anschmiegen.
Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 5D gezeigt, befindet sich der Detektor 4 an einem Ende des Lichtmischkörpers 3. Eine Stirnfläche 35 des Lichtmischkörpers 3 ist abgeschrägt geformt, beispielsweise in einem Winkel von ungefähr 45°, und mit einem Spiegel 9 versehen. Der Detektor 4 befindet sich im Bereich dieser Abschrägung der Stirnfläche 35. Der
strangförmige Lichtabstrahlkörper 5, der im Querschnitt gesehen als Rechteck, Parallelogramm oder Trapez gestaltet sein kann, reicht nicht bis an die Stirnfläche 35 und den Detektor 4 heran. Eine entsprechende Anordnung des Detektors 4 und eine solche Gestaltung der Stirnfläche 35 kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
In Figur 6A ist in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Bereich der Rückseite 34 des Lichtmischkörpers 3 ist in den Lichtabstrahlkörper 5 eine Einkerbung 55 eingebracht. Die Einkerbung 55 weist eine bogenförmige Gestalt auf, im Querschnitt gesehen. Die
Einkerbung 55 reicht bevorzugt bis zu mindestens 50 % und/oder zu höchstens 65 % einer Höhe des
Lichtabstrahlkörpers 5. Durch eine solche Einkerbung 55 ist eine gleichmäßige Lichtstärke I in Abhängigkeit von einem Abstrahlwinkel erzielbar, siehe Figur 6B . In Figur 6C ist ergänzend ein beispielhafter Verlauf von Brechungsindizes für den Lichtmischkörper 3 und den
Lichtabstrahlkörper 5, abhängig von der Wellenlänge λ, illustriert. Im sichtbaren Spektralbereich um 550 nm liegt der Brechungsindexunterschied bei ungefähr 0,15.
In Figur 7B ist eine Lichtleistung P in willkürlichen
Einheiten gegenüber der Wellenlänge λ aufgetragen, wie von dem Detektor 4 etwa im Ausführungsbeispiel der Figur 2 detektiert. Aufgrund der Lichtmischung in dem
Lichtmischkörper 3 empfängt der Detektor 4 auch Licht von den weiter entfernt liegenden Leuchtdioden, weshalb das vom
Detektor 4 empfangene Signal, siehe die durchgezogene Kurve, sehr gut dem von der Lichtquelle 1 insgesamt abgestrahlten Spektrum, siehe die Strich-Linie, entspricht.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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 .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 103 264.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
1 Lichtquelle
10 Lichtaustrittsfläche
20 Emissionsfläche der Halbleiterchips
21 erster Halbleiterchip
22 zweiter Halbleiterchip
23 dritter Halbleiterchip
3 Lichtmischkörper mit hohem Brechungsindex
31 Oberseite
32 Bodenseite
33 Vorderseite
34 Rückseite
35 Stirnfläche
36 Stufe
39 lichtundurchlässige Barriere
4 Detektor zur Farbortbestimmung
40 Detektionsfläche
5 Lichtabstrahlkörper
55 Einkerbung
6 Linie, entlang der die Halbleiterchips angeordnet sind
7 Träger/Leiterplatte
8 Ansteuereinheit
9 Spiegel
11 Abwandlung
α Winkel
λ Wellenlänge
I Lichtstärke
n Brechungsindex
P Leistung in willkürlichen Einheiten (a.u.)

Claims

Lichtquelle (1) mit
- mindestens einem ersten Halbleiterchip (21) zur
Erzeugung von erstem Licht,
- mindestens einem zweiten Halbleiterchip (22) zur Erzeugung von zweitem Licht, das eine andere Farbe aufweist als das erste Licht,
- einem Lichtmischkörper (3) , in dem das erste und das zweite Licht durchmischt werden, sodass ein Mischlicht entsteht,
- einem Detektor (4) an dem Lichtmischkörper (3) zur Bestimmung eines Farborts des Mischlichts, und
- mindestens einem Lichtabstrahlkörper (5) zur
Abstrahlung des ersten und zweiten Lichts,
wobei
- der Lichtmischkörper (3) aus einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex und der
Lichtabstrahlkörper (5) aus einem zweiten Material mit einem zweiten, niedrigeren Brechungsindex erzeugt ist,
- die Halbleiterchips (21, 22) entlang einer Linie (6) angeordnet sind und unterschiedliche Abstände zu dem Detektor (4) aufweisen,
- der Lichtmischkörper (3) die Halbleiterchips (21, 22) zumindest teilweise bedeckt, sodass der Detektor (4) von jedem der Halbleiterchips (21, 22) durch den
Lichtmischkörper (3) Licht empfängt, und
- die Halbleiterchips (21, 22) in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand zum Detektor (4) unterschiedlich stark optisch an den Lichtmischkörper (3) angekoppelt sind . Lichtquelle (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Lichtmischkörper (3) die Halbleiterchips (21, 22) unterschiedlich stark bedeckt, sodass der Detektor (4) von jedem der Halbleiterchips (21, 22) durch den Lichtmischkörper (3) gleich starkes Licht empfängt.
Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Halbleiterchips (21, 22) und der genau eine
Detektor (4) in einer gemeinsamen Ebene auf einem Träger (7) angebracht sind und der Träger (7) eine Leiterplatte ist,
- die Linie (6) gerade verläuft und sich der Detektor (4) neben der Linie (6) befindet und von dem
Lichtabstrahlkörper (5) beabstandet ist, und
- mit zunehmendem Abstand zu dem Detektor (4) eine
Fläche der Halbleiterchips (21, 22), die von dem
Lichtmischkörper (3) bedeckt ist, zunimmt.
Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Lichtaustrittsfläche (10) teilweise oder
vollständig durch den mindestens einen
Lichtabstrahlkörper (5) gebildet ist,
wobei der Detektor (4) direkt an den Lichtmischkörper
(3) grenzt und eine Detektionsfläche (40) des Detektors
(4) vollständig von dem Lichtmischkörper (3) bedeckt ist .
Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtmischkörper (3) als Prisma geformt ist und eine polygonale Querschnittsfläche aufweist,
wobei eine den Halbleiterchips (21, 22) abgewandte Seite des Lichtmischkörpers (3) schräg zu Emissionsflächen (20) der Halbleiterchips (21, 22) ausgerichtet ist.
Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtmischkörper (3) eine dem Detektor (4) abgewandte Oberseite (31), eine dem Detektor (4)
zugewandte Bodenseite (32), eine den Halbleiterchips (21, 22) zugewandte Vorderseite (33) und eine der
Vorderseite (33) gegenüberliegende Rückseite (34) aufweist,
wobei die Oberseite (31) und die Bodenseite (32)
parallel zur Detektionsflache (40) des Detektors (4) orientiert sind und die Vorderseite (33) zweigeteilt ist und im Mittel eine kleinere Steigung aufweist als die Rückseite ( 34 ) .
Lichtquelle (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mittlere Steigung der Vorderseite (33)
zwischen einschließlich 30° und 65° liegt und eine mittlere Steigung der Rückseite (34) mindestens 70° und höchstens 87° beträgt,
wobei ein erster Teil der Vorderseite (33) steiler und ein zweiter, weiter von den Halbleiterchips (21, 22) entfernt liegender Teil der Vorderseite (33) flacher verläuft als die Rückseite (34), und
wobei eine Höhe des Lichtmischkörpers (3) mindestens 90 % und höchstens 250 % einer mittlere Kantenlänge des kleinsten der Halbleiterchips (21, 22) beträgt.
Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich, in Draufsicht gesehen, der Lichtmischkörper (3) in Richtung weg von dem Detektor (4) kontinuierlich oder stufenweise verbreitert, und
wobei Stirnflächen (35) des Lichtmischkörpers (3) verspiegelt sind.
9. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtabstrahlkörper (5) im Querschnitt gesehen halbkreisförmig mit einer runden Einkerbung (55) oder halbkreisförmig gestaltet ist.
10. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genau eine Lichtabstrahlkörper (5) zusammen mit dem Träger (7) den Lichtmischkörper (3) vollständig einschließt, und
wobei der Lichtabstrahlkörper (5) in Draufsicht gesehen quadratisch geformt ist.
11. Lichtquelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
die genau einen Lichtabstrahlkörper (5) umfasst,
wobei der Lichtmischkörper (3) eine größere Höhe
aufweist als der Lichtabstrahlkörper (5) und der
Lichtabstrahlkörper (5) als durchgehender Streifen direkt an den Lichtmischkörper (3) angeformt ist, und wobei mindestens 80 % des von den Halbleiterchips (21, 22) erzeugten Lichts die Lichtquelle (1) am
Lichtabstrahlkörper (5) verlässt.
12. Lichtquelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
die mehrere gleich gestaltete, einzelne
Lichtabstrahlkörper (5) umfasst,
wobei der Lichtmischkörper (3) eine größere Höhe
aufweist als die Lichtabstrahlkörper (5) und die
Lichtabstrahlkörper (5) in einer Reihe beabstandet voneinander direkt an den Lichtmischkörper (3) angeformt sind, und
wobei mindestens 80 % des von den Halbleiterchips (21, 22) erzeugten Lichts die Lichtquelle (1) an den
Lichtabstrahlkörpern (5) verlässt.
13. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Lichtmischkörper (3) mindestens eine lichtundurchlässige Barriere (39) eingebracht ist, sodass der Detektor (4) vor einer direkten Bestrahlung durch benachbarte Halbleiterchips (21, 22) geschützt ist und nur bereits gemischtes Licht detektiert.
14. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Brechungsindex zwischen einschließlich 1,52 und 1,75 und der zweite Brechungsindex zwischen einschließlich 1,30 und 1,45 liegt,
wobei es sich bei dem Mischlicht um weißes Licht mit einer korrelierten Farbtemperatur zwischen
einschließlich 2500 K und 6000 K handelt, und
wobei die Lichtquelle (1) außerdem mindestens einen dritten Halbleiterchip (23) zur Erzeugung von drittem Licht umfasst und das dritte Licht eine andere Farbe aufweist als das erste und das zweite Licht.
15. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Ansteuereinheit (8), wobei die Ansteuereinheit (8) dazu eingerichtet ist, bei einem Ausfall einzelner Halbeiterchips (21, 22, 23) die verbleibenden Halbleiterchips (21, 22, 23) derart anhand eines Signals von dem Detektor (4) nachzuregeln, sodass trotz des Ausfalls einzelner Halbeiterchips (21, 22, 23) ein Farbort des Mischlichts um höchstens 0,01 Einheiten in der CIE-xy-Farbtafel verändert wird.
16. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Länge zwischen einschließlich 80 mm und 800 mm aufweist und die mechanisch starr ist,
wobei die Lichtquelle (1) insgesamt mindestens 15 und höchstens 130 der Halbleiterchips (21, 22, 23) umfasst, und
wobei mindestens fünf erste Halbleiterchips (21) und mindestens fünf zweite Halbleiterchips (22) vorhanden sind .
17. Lichtquelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Ankopplung des jeweiligen
Halbleiterchips (21, 22, 23) an den Lichtmischkörper (3) abstandsabhängig entlang des Lichtmischkörper (3) durch eine örtlich variierende Aufrauung, eine örtlich
variierende Brechungsindexanpassungsschicht , eine örtlich variierende Spiegelschicht und/oder eine örtlich variierende Antireflexschicht eingestellt ist.
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