WO2018091657A1 - Multipixel-led-bauteil und verfahren zum betreiben eines multipixel-led-bauteils - Google Patents

Multipixel-led-bauteil und verfahren zum betreiben eines multipixel-led-bauteils Download PDF

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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10W44/248—Electrical arrangements for controlling or matching impedance at high-frequency [HF] or radio frequency [RF] for passive devices or passive elements for antennas

Definitions

  • a multipixel LED device is specified.
  • a method for operating a multi-pixel LED device is specified.
  • One of the tasks to be solved is, inter alia, a
  • Specify multi-pixel LED component which is particularly efficient and compact. Another object to be solved is to specify a method for operating such a multi-pixel LED component.
  • the multi-pixel LED component is a
  • Component can light in visible during operation
  • Wavelength range extends between the
  • Wavelength ranges of UV radiation and infrared radiation are examples of UV radiation and infrared radiation.
  • the LED component comprises a multiplicity of
  • the emission regions are formed with a semiconductor material, in particular a compound semiconductor material, for example a III-V compound semiconductor material.
  • Emission ranges are for example by means of a
  • the emission areas then have in particular the same material composition and produce during normal operation electromagnetic radiation of a same
  • the emission areas include, for example, several emission areas
  • semiconductor layers of which a semiconductor layer forms an active region in which electromagnetic radiation is generated during normal operation.
  • active regions of adjacent emission regions are not in direct contact with each other, but are
  • Adjacent emission regions are emission regions between which no further emission region is arranged.
  • the emission regions may have a layer over which the emission regions in direct
  • the multi-pixel LED device includes a plurality of pixels.
  • a single pixel of the multi-pixel LED device includes exactly one emission region.
  • a single pixel of the multi-pixel LED device comprises a group of emission regions. The emission areas of the pixels can then form subpixels of the pixel. It is the
  • Emission surface the surface through which a large part of the generated electromagnetic radiation is emitted in the normal operation of the emission range.
  • the LED component comprises a multiplicity of
  • Conversion elements which are adapted to convert radiation emitted by the emission regions radiation in radiation of another wavelength range.
  • each of the conversion elements is assigned to an emission area.
  • each conversion element unambiguously assigned to an issue range.
  • Conversion elements are each arranged on an emission surface of the emission region assigned to the conversion element.
  • the LED component comprises a regulating device with a plurality of current sources and one
  • Transmission unit designed for wireless
  • the control device is for example a microcontroller with a plurality of current sources and at least one transmission unit.
  • the power sources and the transmission unit are part of
  • the control device may be formed, for example, with a silicon chip into which the
  • control device for example, a
  • Antenna device comprise, by means of wireless signals, in particular radio signals, transmitted and / or received.
  • the antenna device comprises, by means of wireless signals, in particular radio signals, transmitted and / or received.
  • the antenna device comprises, by means of wireless signals, in particular radio signals, transmitted and / or received.
  • Antenna device receive signals.
  • the transmission unit converts the received signals into control signals, by means of which the current sources are controlled separately.
  • the power sources energize the
  • the LED component has two electrical Contact structures, via which the LED component is energized.
  • the LED component has exactly two electrical contact structures, via which the LED component is energized.
  • the LED component has no further electrical contact structures, via which the LED component can be electrically contacted from the outside.
  • the regulating device is mechanically fixedly connected to the emission regions.
  • the control device and the emission regions are in direct mechanical contact with each other or are over one
  • Regulating device and the emission regions can via a cohesive connection, for example by means of a
  • the contact agent layer mechanically fixed to each other.
  • the contact agent layer is a structured solder layer.
  • the contact agent layer is a structured solder layer.
  • each emission region is uniquely associated with one of the current sources.
  • Each emission region is electrically conductively connected to the current source associated with the emission region.
  • each emission region is electrically conductively connected to a current source by means of a structured contact agent layer.
  • the transmission unit is provided to receive signals for controlling the current sources.
  • the transmission unit comprises an antenna structure by means of which radio signals can be transmitted and received.
  • the signals are Bluetooth signals, ZigBee signals, Z-Wave signals or WLAN signals.
  • the signals include data, which by means of
  • Transmission unit are converted into control signals.
  • the current sources can be driven in accordance with the signals.
  • the transmission unit converts the received signals into control signals with which the current sources are driven.
  • a current will be predetermined which flows through the output of each current source.
  • each current source is designed to operate the emission region assigned to it.
  • each power source is electrically conductive with its
  • a power source that is sufficiently powerful, provides at its output a sufficiently large current flow, so that in the
  • the number of emission regions is greater than that Number of contact structures.
  • the LED component comprises exactly two contact structures, via which the LED component is electrically conductively contacted and energized.
  • the LED component thus comprises at least three emission regions.
  • the LED component does not comprise an electrical component
  • Control of the LED component relate to be transmitted. For example, flows through the contact structures
  • the multi-pixel LED device includes a variety of
  • Wavelength range to convert a control device comprising a plurality of power sources, and a
  • Transmission unit designed for wireless
  • Control device is mechanically fixedly connected to the emission regions, each emission region is uniquely associated with one of the current sources, the transmission unit is provided to receive signals for controlling the current sources, the current sources according to the signals
  • each power source is adapted to operate their assigned emission range
  • Number of emission areas is greater than the number of contact structures.
  • One of the multi-pixel LED components described here is based inter alia on the following consideration.
  • the light of the different color emitting LEDs by means of a
  • the adjustable color location of the emitted light is limited by the number of LEDs and by the number of contact structures for electrically contacting the LEDs. Further limited
  • Blending element the minimum size of the color controllable
  • the multi-pixel LED component described here makes use of the idea of providing a compact, easy-to-contact, color-controllable light source.
  • the color-controllable light source comprises a multiplicity of jointly produced emission regions which can be activated separately from one another. The emission areas are each followed by conversion elements to adjust the color of the emitted light.
  • the color-controllable light source further comprises a control device for separate
  • the emission areas have a particularly small distance from each other.
  • the emitted radiation of the emission areas perceives as the light of a single light source, which mixed light emitted.
  • no mixing element is necessary to accommodate the
  • control device and the emission regions are mechanically fixed to each other and can be in direct contact with each other.
  • control device is a microcontroller in which the transmission unit and the power sources are monolithic
  • Emission regions are electrically conductively connected to one another via a structured solder joint and form a single module.
  • the control device comprises a transmission unit with an antenna structure, designed for wireless data transmission, and exactly two
  • Transmission unit a wireless data transmission, so that the multi-pixel LED component can receive signals, which is specified as to how the individual emission regions are powered by the current sources of the control device.
  • the wireless data transmission allows that
  • Multipixel LED component only requires exactly two contacts for electrical contact and so special
  • the component can be connected in a simplified manner.
  • the transmission unit designed for wireless data transmission the component as simple as possible
  • the LED chip is, for example, provided with a semiconductor material, in particular a compound semiconductor material,
  • the emission ranges of the LED chip are, for example, a III-V compound semiconductor material formed.
  • the emission regions of the LED chip then have in particular the same material composition and, when used as intended, generate electromagnetic radiation of the same wavelength range.
  • each is a member of a same type of a same type of a same type of a same value. In accordance with at least one embodiment, each is a same value.
  • Emission range each formed by an LED chip Emission range each formed by an LED chip.
  • the emission regions are produced separately from one another.
  • the regulating device can be set up to operate the emission regions independently of each other.
  • the LED chips are, for example, by means of a printing process on the control device
  • the emission regions are transferred to the control device by means of a stamp.
  • the multi-pixel LED device can be transferred to a carrier by means of a printing process.
  • control devices are manufactured in a common composite.
  • the emission regions can be applied to the composite of control devices in the form of individual LED chips by means of a printing process.
  • the form with the control devices connected emission areas the multi-pixel LED components.
  • the multipixel LED components can be at least partially detached from the composite, for example, by means of etching.
  • the multi-pixel LED component may have traces of an etching process.
  • the multi-pixel LED components are exclusively over after etching
  • the multi-pixel LED components can be released from the composite during transfer by means of a stamp, whereby the web structures are destroyed.
  • Multipixel LED components parts or remnants of web structures.
  • the parts or remainders of the web structures may extend along the main extension plane of the multi-pixel LED component and in the lateral direction of the
  • the emission regions and the regulating device are arranged in a vertical direction at least partially overlapping one another.
  • the vertical direction is a direction that runs perpendicular to the main extension plane of the LED chip.
  • the emission areas and the control device are arranged completely overlapping. In lateral directions parallel to the
  • Main extension plane of the LED chip then closes the control device flush with the LED chip.
  • the distance in the lateral direction between two adjacent emission regions is a maximum of 100 ym.
  • the lateral direction is a direction that runs parallel to the main extension plane of the semiconductor chip.
  • the distance between two adjacent emission regions is a maximum of 5 ⁇ m, preferably a maximum of 2 ⁇ m.
  • two emission regions spaced apart from one another in the far field ie from a distance of the observer from the emission regions of more than 10 cm, are perceived as a single light source.
  • the far field only the mixed light of the sum of
  • Emission regions for example, in their beam path no optical mixing element, such as a diffuser, arranged downstream to obtain mixed light. Due to the
  • the light emitted simultaneously by the emission regions is perceived as mixed light, without an optical mixing element in the beam path of the emission regions
  • the regulating device is formed with silicon.
  • control device is a silicon chip fabricated using typical CMOS technology processes.
  • the control device is a silicon chip fabricated using typical CMOS technology processes.
  • Regulating device formed with the silicon chip of a microcontroller.
  • the power sources and the Transmission unit of the control device monolithically integrated in a common chip.
  • the antenna device of the transmission unit is monolithically integrated into the chip.
  • Control device particularly compact and serves for example as a mechanically supporting structure of the multi-pixel LED component.
  • the emission regions emit light in the blue wavelength range and the conversion elements comprise first and second conversion elements.
  • the emitted light is some
  • Multi-pixel LED device Emission regions, which are manufactured in a common process and in whose active region light of a common wavelength range is generated, wherein the wavelengths of the generated light
  • the first and the second conversion element at least partially convert the generated electromagnetic radiation into light in the green and / or red wavelength range.
  • a color-controllable light source can be provided with such a component, with which light can be emitted in a large area of the RGB color space.
  • the color location and the intensity of the mixed light emitted by the multipixel LED component can be adjusted by targeted activation of the emission regions.
  • at least one optical component is arranged downstream of some emission regions in the beam path.
  • the at least one optical component is designed to change the emission profile of the radiation emitted by the emission regions, to which the optical component is arranged downstream.
  • the optical component may be an optical lens, in particular a Fresnel lens, which focuses or scatters the emitted light.
  • the optical element may break the emitted electromagnetic radiation such that the electromagnetic radiation is not emitted perpendicular to the main extension plane of the emission regions.
  • the optical component can only some of the emission regions in the beam path
  • an LED component may comprise a plurality of emission regions, each of which is followed by an optical component.
  • such a component allows a light source with adjustable radiation characteristics, between which by the operation of different
  • Emission ranges can be selected.
  • no optical component is moved mechanically, but the change of the emission profile is effected exclusively by the activation of different emission regions.
  • the contact structures are directly on one
  • the contact structures are on the emission areas arranged away from the control device.
  • the emission regions each have one
  • the control device and the emission regions are arranged in a common housing and the electrical contact structures are arranged on the side facing away from the emission side of the housing.
  • the housing is a quad-flat-no-lead (QFN) package or even a micro lead frame.
  • the housing completely surrounds the control device and emission areas from all sides.
  • the housing is transparent to the emission regions in the beam path side for the emitted electromagnetic radiation.
  • the housing comprises a transparent region which covers the emission sides of the emission regions.
  • such a component is particularly robust.
  • the housing protects the
  • the contact structures form the only one
  • the LED component has an antenna structure for receiving and transmitting signals, wherein the Antenna structure is monolithically integrated into the housing and connected to the transmission unit.
  • the antenna structure comprises a fractal antenna.
  • Antenna structure is, for example, electrically connected to the transmission unit and allows the transmission and reception of radio signals.
  • an antenna structure allows a particularly long range for the wireless transmission of signals, so that a multipixel LED component can be arranged at a great distance from further multipixel LED components and all multipixel LED components receive signals transmitted by a common device.
  • a multiplicity of multipixel LED components can be controlled simultaneously by means of radio signals.
  • a control by means of radio signals offers the possibility of time delays in the control of the individual multipixel LED components
  • Emission regions a common n-contact, by means of which the emission regions are electrically conductively contacted.
  • the emission regions each include, for example, a separate p-contact by means of which separate p-conductive regions are contacted in an electrically conductive manner.
  • the p-type region and the n-type region adjoin an active region in which electromagnetic radiation is generated during normal operation.
  • the p-contact and the p-type region are electrically isolated from the n-type contact and the n-type region by means of an insulator.
  • the n contact is arranged between adjacent p contacts.
  • the n-contact along a lateral
  • Direction between the active regions of mutually adjacent emission regions may be arranged.
  • the current sources By means of the current sources, separately predeterminable currents can be impressed into the p-contacts. Furthermore, the
  • each have a first contact and a second contact each.
  • the first contacts may be at mutually different electrical potentials and the second contacts may be at a same electrical potential. It is further a method for operating a
  • Multipixel LED device specified.
  • a multipixel LED component described here can be operated. That is, all features disclosed for the multi-pixel LED device are also disclosed for the method and vice versa.
  • the method is a method for operating a
  • Multipixel LED component which is a variety of
  • a control device with a plurality of power sources and a transmission unit, designed for wireless data transmission, and two electrical
  • the signals are, for example, radio signals that can be received by the transmission unit, for example by means of an antenna structure.
  • the For example, signals may be from an electronic device such as a mobile phone or a fixed one
  • the current sources are dependent on the over the
  • Transmission unit received signals received.
  • the received signal includes data representing a set point for the current at the output of each
  • Signals converted by means of the transmission unit in drive signals.
  • the power sources can be controlled.
  • the received data may also be mixed colors or certain
  • the transmission unit converts the received data into corresponding setpoints for the power sources.
  • the setpoints can be taken from a table stored in a memory of the transmission unit.
  • the current sources are set up to operate the emission regions separately from one another. In particular, everyone is
  • each power source is electrically connected to exactly one emission region.
  • the multipixel LED component is exclusively connected via the two
  • Multipixel LED component is needed over the two
  • the LED Component except the two contact structures no further electrical contact structures for electrical contacting. Furthermore, no signals for controlling the emission regions are transmitted via the two contact structures.
  • the multi-pixel LED component is based on the following considerations.
  • Color controllable light sources generally require an electrical contact structure having a plurality of channels across which the individual ones
  • Emission areas are controlled separately from each other. Thus, it requires electrical contacting with a plurality of channels, with each such
  • color-controllable light source must be provided a corresponding electrical contact.
  • the method described here makes use, inter alia, of the idea that a wireless data transmission enables a simplified electrical contacting of the multi-pixel LED component.
  • the data which specify how to control the individual emission regions of a color-controllable light source, transmitted wirelessly and
  • such a method for operating a multipixel LED component allows a particularly compact color-controllable light source, which can be electrically contacted and controlled in a particularly simplified manner.
  • the method relates to a method for operating a multipixel LED component having a multiplicity of conversion elements, wherein by means of the plurality of conversion elements, the emitted radiation of individual emission regions is converted into radiation of another wavelength region.
  • the conversion elements comprise a first conversion element that generates the
  • Wavelength range is converted, and a second
  • Conversion element which converts electromagnetic radiation generated in the emission area into electromagnetic radiation in the red wavelength range.
  • the color location of the emitted electromagnetic radiation can be selected.
  • the method relates to a method for operating a multi-pixel LED component with an optical component, which is arranged downstream of some emission regions, so that by means of the operation of different emission regions
  • Radiation profile of the emitted radiation of the LED component is changed.
  • optical components may be arranged downstream of individual groups of emission regions. For example, some emission areas are followed by a lens, so that the emitted electromagnetic
  • the emission regions Radiation of the emission areas, which the lens is arranged downstream, scattered or bundled.
  • the emission regions may be an optical component
  • the emission profile can be changed exclusively by driving different emission regions.
  • FIG. 1 a shows a sectional view of a first
  • Embodiment of a multipixel LED device described here Embodiment of a multipixel LED device described here.
  • Figure lb shows a sectional view of another
  • Embodiment of a multipixel LED device described here Embodiment of a multipixel LED device described here.
  • Figure 2 is a sectional view of a second
  • Embodiment described here multipixel LED component with optical components.
  • Figure 3 is a sectional view of a third
  • Embodiment described here multipixel LED component with a housing.
  • FIG. 1 a shows a schematic sectional view of a multipixel LED component 1 described here according to a first exemplary embodiment.
  • the multi-pixel LED component 1 comprises emission regions 100, in particular an LED chip 10, and a control device 20, which by means of a
  • the contact means layer 60 are cohesively mechanically firmly connected to each other.
  • the contact means layer 60 may be, for example, a structured solder layer, which has a mechanical and electrically conductive connection between the emission regions, in particular the LED chip 10, and the
  • the LED chip 10 comprises three emission regions 100, which are formed with a semiconductor material, in particular based on gallium nitride.
  • the three emission regions 100 have been fabricated with the same semiconductor material in a common process on a common substrate.
  • Emission areas 100 are set up in the
  • the LED chip 10 has a layer 101, via which the emission regions 100 are mechanically connected to one another.
  • the layer 101 is a
  • the layer 101 is formed by means of an epitaxial process.
  • active regions of emission regions 100 are not in direct mechanical contact with each other.
  • the active area of an emission area 100 is not in
  • the LED chip 10 has a p-type region with a p-type doped region
  • the active region is arranged between the p-type and the n-type region and is set up in the active region in normal operation
  • the p-type region and the active region of the LED chip 10 are completely severed transversely to the main extension plane of the LED chip 10.
  • the emission regions may be mechanically connected to each other via the n-type region.
  • the layer 101 is formed, for example, with the n-doped semiconductor material of the n-type region.
  • the layer 101 is formed exclusively with the n-type region.
  • Main extension direction of the multi-pixel LED component 1, between two adjacent emission regions 100 is a maximum of 10 ym.
  • the distance A between two adjacent emission regions 100 is less than 5 ⁇ m, preferably less than 2 ⁇ m.
  • the lateral extent of the emission regions can be a maximum of 1 mm, preferably a maximum
  • the distance A is between two
  • Expansion of the emission regions 100 is so small that a viewer, when operating the emission regions 100,
  • the emitted electromagnetic radiation is not the individual
  • Emission areas 100 assign. On the emission surface 100a of an emission region 100, a first conversion element 41 is arranged. On the
  • Emission surface 100a of another emission region 100 a second conversion element 42 is arranged.
  • each emission region 100 is assigned at most one conversion element.
  • the first 41 and second 42 conversion elements are adapted to electromagnetic radiation generated in the respective emission region 100, in FIG.
  • the emission regions 100 emit without a conversion element
  • the control device 20 includes an antenna device 202, a transmission unit 201 and a plurality of
  • the control device 20 is formed for example with silicon.
  • the control device 20 is a microcontroller chip which is formed, for example, by means of typical processes of the CMOS technology.
  • the CMOS technology for example, the CMOS
  • the Current sources 200 and the transmission unit 201 part of a common silicon-based chip.
  • the Current sources 200 and the transmission unit 201 are
  • the antenna structure 202 is monolithically integrated into the control device 20. This advantageously leads to a particularly compact control device 20.
  • emission regions 100 are operated separately from one another.
  • the emission regions 100 are each electrically conductively connected to a current source 200 via the contact agent layer 60.
  • exactly one current source 200 is uniquely assigned to each emission region 100 by means of the contact agent layer 60.
  • the current source 200 is in each case provided to energize the emission region 100 assigned to the current source 200 as intended.
  • the current source 200 is in each case provided to energize the emission region 100 assigned to the current source 200 as intended.
  • the current sources 200 are driven by means of the transmission unit 201. For example, each one runs
  • This drive signal specifies how high the current is at the output of a current source 200, with which the respective emission region 100 is energized.
  • the antenna device 202 is configured to transmit and / or receive signals S.
  • the signals S include
  • the signal S may be a radio signal, in particular a WLAN or Bluetooth signal.
  • the multi-pixel LED device 1 comprises two
  • the multipixel LED component 1 has exactly two electrical contact structures 30
  • Outer surface 20a of the control device 20 are arranged.
  • the contact structures 30 are arranged on the side of the multipixel LED component 1 facing away from the emission side 100a.
  • the contact structures 30 are used exclusively for energizing the multipixel LED component 1.
  • the contact structures 30 in particular no signals for driving the multipixel LED component 1 are transmitted.
  • the signals S include data representing setpoints for the
  • Current sources 200 are driven by the transmission unit 201 depending on the received signals S.
  • each current source 200 is driven separately, so that the emission regions 100 are separated from each other
  • Emission regions 100 are received exclusively via the antenna structure 202 and the electrical power for operating the emission regions 100 and the
  • Transfer contact structures 30 Advantageously, by means of a different control of the Emission regions 100, both the intensity and the color location of the emitted from the multi-pixel LED component 1 radiation are changed.
  • the emission regions 100 and the control device 20 have a particularly compact arrangement.
  • the emission regions 100, in particular the LED chip 10, and the control device 20 close flush in the lateral direction
  • Control device 20 are directly, for example by means of a contact agent layer 60, mechanically fixed to each other
  • connection between the emission regions 100 and the control device 20 is not nondestructive solvable.
  • connection between the control device 20 and the emission regions can be solved only by destroying one of the components.
  • the emission areas are 100 and the
  • Regulating device 20 is not arranged separately on a common carrier, which as mechanical
  • FIG. 1b shows a schematic sectional representation of a multipixel LED component 1 described here according to a further exemplary embodiment. Analogous to the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 1b
  • Control device 20 power sources 200, one
  • the emission regions 100 are formed with a common n-contact 110, by means of which a common n-type region 115 of the emission regions 100 is electrically conductively contacted. Furthermore, the emission regions 100 each include a separate p-contact 112 by means of the separate p-type
  • Areas 113 are electrically conductively contacted.
  • the p-type region 113 and the n-type region 115 adjoin an active region 114, which generates electromagnetic radiation during normal operation.
  • the p-contact 112 and the p-type region 113 are by means of a
  • Section 115 electrically isolated.
  • the current sources 200 separately definable currents can be impressed into the p-contacts 112. Further, the power sources 200 are connected to the
  • common n-contact layer 110 electrically conductive
  • the current sources 200 each have a first contact 200a and a second contact 200b, respectively.
  • the first contacts 200a can open
  • the second contacts 200b may be at a same electrical potential.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a multipixel LED component 1 described here according to a second exemplary embodiment.
  • the control device 20 comprises current sources 200, a transmission unit 201 and a
  • the LED chip 10 comprises a plurality of groups 1000 of emission regions 100, in which
  • a group 1000 of emission regions 100 three emission regions 100 includes.
  • a group 1000 of emission regions 100 may be more or less Emission areas 100 include.
  • a group 1000 of emission regions 100 can form one pixel of the multipixel LED component 1.
  • a first 41 or second 42 conversion element is arranged downstream.
  • each group 1000 of emission regions 100 is configured to emit electromagnetic radiation in the red, green and blue wavelength ranges.
  • optical component 50 can be any optical component 50.
  • the optical component 50 can be any optical component 50.
  • the optical component 50 may have a surface that extends transversely to the emission surface 100a of the emission regions 100.
  • the optical component may comprise scattering or reflecting materials.
  • the optical components 50 are the
  • Radiation profile of the radiation emitted by the emission regions 100 radiation which is followed by the optical component to change.
  • the optical component 50 can bundle, scatter, widen and / or deflect the electromagnetic radiation emitted by the emission regions 100, which are subordinate to the optical component 50.
  • different groups 1000 of emission regions 100 have a different emission profile.
  • the emission profile of the emitted radiation of the multi-pixel LED component 1 are changed.
  • the emission profile of the multi-pixel LED component 1 is changed without that a mechanical movement of an optical component 50 takes place.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a multipixel LED component 1 described here according to a third exemplary embodiment.
  • the multi-pixel LED component 1 comprises an LED chip and a control device 20, which are mechanically firmly connected to each other.
  • the LED chip 10 and the control device 20 are bonded directly to each other without a connecting means.
  • Main extension plane of the multi-pixel LED component 1 of the LED chip 10 and the control device 20 are arranged overlapping each other and close flush with each other.
  • the control device 20 and the emission regions 100, in particular the LED chip 10, are arranged in a housing 70.
  • the housing 70 surrounds the
  • the antenna structure 202 is not monolithic in the
  • the housing also includes contact pads 31 with which the
  • the housing 70 is, for example, a quad-flat-no-leads (QFN) package or a micro-lead frame.
  • the housing 70 has a transparent region 72 on the side facing the emission surface 100a.
  • the transparent region 72 is transparent to the electromagnetic radiation generated in the emission regions 100.
  • the contact pads 31 are on the
  • One of the contact structures 30 is connected to a contact pad 31 via a connecting wire 75. Another contact structure 30 is in direct contact with the contact structure 30 associated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Multipixel LED-Bauteil (1) mit einer Vielzahl von Emissionsbereichen (100), einer Vielzahl von Konversionselementen (40), die dazu ausgebildet sind von den Emissionsbereichen (100) emittierte Strahlung in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs zu konvertieren, einer Regelvorrichtung (20) umfassend eine Vielzahl von Stromquellen (200) und eine Übertragungseinheit (201) ausgebildet zur drahtlosen Datenübertragung, und zwei elektrischen Kontaktstrukturen (30), über die das LED-Bauteil (1) bestromt wird, wobei die Regelvorrichtung (20) mechanisch fest mit den Emissionsbereichen (100) verbunden ist, jedem Emissionsbereich (100) eineindeutig eine der Stromquellen (200) zugeordnet ist, die Übertragungseinheit (201) dazu vorgesehen ist Signale (S) zur Steuerung der Stromquellen (200) zu empfangen, die Stromquellen (200) entsprechend der Signale (S) ansteuerbar sind, jede Stromquelle (200) dazu ausgebildet ist den ihr zugeordneten Emissionsbereich (100) zu betreiben, und die Anzahl der Emissionsbereiche (100) größer ist als die Anzahl der Kontaktstrukturen (30).

Description

Beschreibung
MULTIPIXEL-LED-BAUTEIL UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES
MULTI PIXEL-LED-BAUTEILS
Es wird ein Multipixel-LED-Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben eines Multipixel-LED- Bauteils angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein
Multipixel-LED-Bauteil anzugeben, welches besonders effizient und kompakt ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Multipixel- LED-Bauteils anzugeben.
Bei dem Multipixel-LED-Bauteil handelt es sich um ein
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauteil. Das
Bauteil kann im Betrieb Licht im sichtbaren
Wellenlängenbereich emittieren. Der sichtbare
Wellenlängenbereich erstreckt sich dabei zwischen den
Wellenlängenbereichen von UV-Strahlung und Infrarotstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils umfasst das LED-Bauteil eine Vielzahl von
Emissionsbereichen. Die Emissionsbereiche sind mit einem Halbleitermaterial, insbesondere einem Verbindungs- Halbleitermaterial , beispielsweise einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial , gebildet. Die
Emissionsbereiche sind beispielsweise mittels eines
epitaktischen Verfahrens in einem gemeinsamen Prozess auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt. Die Emissionsbereiche weisen dann insbesondere die selbe Materialzusammensetzung auf und erzeugen im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung eines gleichen
Wellenlängenbereichs .
Die Emissionsbereiche umfassen beispielsweise mehrere
Halbleiterschichten, von denen eine Halbleiterschicht einen aktiven Bereich bildet, in dem im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Beispielsweise stehen die aktiven Bereiche benachbarter Emissionsbereiche nicht in direktem Kontakt zueinander, sondern sind
beabstandet zueinander angeordnet. Zueinander benachbarte Emissionsbereiche sind dabei Emissionsbereiche, zwischen denen kein weiterer Emissionsbereich angeordnet ist.
Insbesondere können die Emissionsbereiche eine Schicht aufweisen, über die die Emissionsbereiche in direktem
mechanischem Kontakt zueinander stehen.
Das Multipixel-LED-Bauteil umfasst eine Vielzahl von Pixeln. Beispielsweise umfasst ein einzelner Pixel des Multipixel- LED-Bauteils genau einen Emissionsbereich. Alternativ umfasst ein einzelner Pixel des Multipixel-LED-Bauteils eine Gruppe von Emissionsbereichen. Die Emissionsflächen der Pixel können dann Subpixel des Pixels bilden. Dabei ist die
Emissionsfläche die Fläche, durch die im bestimmungsgemäßen Betrieb des Emissionsbereichs ein Großteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung emittiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils umfasst das LED-Bauteil eine Vielzahl von
Konversionselementen, die dazu ausgebildet sind, von den Emissionsbereichen emittierte Strahlung in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs zu konvertieren. Beispielsweise ist jedes der Konversionselemente einem Emissionsbereich zugeordnet. Insbesondere ist jedes Konversionselement eineindeutig einem Emissionsbereich zugeordnet. Die
Konversionselemente sind jeweils auf einer Emissionsfläche des dem Konversionselement zugeordneten Emissionsbereichs angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils umfasst das LED-Bauteil eine Regelvorrichtung mit einer Vielzahl von Stromquellen und einer
Übertragungseinheit, ausgebildet zur drahtlosen
Datenübertragung. Die Regelvorrichtung ist beispielsweise ein MikroController mit einer Vielzahl von Stromquellen und zumindest einer Übertragungseinheit. Insbesondere sind die Stromquellen und die Übertragungseinheit Teil der
Regelvorrichtung. Die Regelvorrichtung kann beispielsweise mit einem Siliziumchip gebildet sein, in den die
Übertragungseinheit und die Stromquellen monolithisch
integriert sind.
Weiter kann die Regelvorrichtung beispielsweise eine
Antennenvorrichtung umfassen, mittels der drahtlos Signale, insbesondere Funk-Signale, gesendet und/oder empfangen werden. Insbesondere kann die Antennenvorrichtung
monolithisch in die Regelvorrichtung integriert sein. Im bestimmungsgemäßen Betrieb werden mittels der
Antennenvorrichtung Signale empfangen.
Die Übertragungseinheit wandelt die empfangenen Signale in Ansteuersignale um, mittels denen die Stromquellen separat angesteuert werden. Die Stromquellen bestromen die
Emissionsbereiche abhängig von dem Ansteuersignal .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils weist das LED-Bauteil zwei elektrische Kontaktstrukturen auf, über die das LED-Bauteil bestromt wird. Beispielsweise weist das LED-Bauteil genau zwei elektrische Kontaktstrukturen auf, über die das LED-Bauteil bestromt wird. Insbesondere weist das LED-Bauteil keine weiteren elektrischen Kontaktstrukturen auf, über die das LED-Bauteil von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist die Regelvorrichtung mechanisch fest mit den Emissionsbereichen verbunden. Beispielsweise stehen die Regelvorrichtung und die Emissionsbereiche in direktem mechanischem Kontakt zueinander oder sind über eine
Kontaktmittelschicht miteinander fest verbunden. Die
Regelvorrichtung und die Emissionsbereiche können über eine Stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise mittels einer
Kontaktmittelschicht, mechanisch fest miteinander verbunden sein. Beispielsweise ist die Kontaktmittelschicht eine strukturierte Lotschicht. Alternativ kann die
Regelvorrichtung mit den Emissionsbereichen in direktem mechanischem Kontakt stehen. Die Emissionsbereiche und die Regelvorrichtung sind nicht als separate Module auf einem gemeinsamen Anschlussträger angeordnet, sondern bilden vielmehr eine einzige Einheit. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist jedem Emissionsbereich eineindeutig eine der Stromquellen zugeordnet. Jeder Emissionsbereich ist mit der dem Emissionsbereich zugeordneten Stromquelle elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise ist jeder Emissionsbereich mittels einer strukturierten Kontaktmittelschicht elektrisch leitend mit einer Stromquelle verbunden. Jeder
Emissionsbereich wird über die ihm zugeordnete Stromquelle bestromt und betrieben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist die Übertragungseinheit dazu vorgesehen, Signale zur Steuerung der Stromquellen zu empfangen. Insbesondere umfasst die Übertragungseinheit eine Antennenstruktur, mittels der Funksignale aussendbar und empfangbar sind.
Insbesondere handelt es sich bei den Signalen um Bluetooth- Signale, ZigBee-Signale, Z-Wave-Signale oder WLAN-Signale . Die Signale umfassen dabei Daten, welche mittels der
Übertragungseinheit in Ansteuersignale umgewandelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils sind die Stromquellen entsprechend der Signale ansteuerbar. Beispielsweise wandelt die Übertragungseinheit die empfangenen Signale in Ansteuersignale um, mit denen die Stromquellen angesteuert werden. Insbesondere wird mittels der Ansteuersignale ein Strom vorgeben, der durch den Ausgang einer jeden Stromquelle fließt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist jede Stromquelle dazu ausgebildet, den ihr zugeordneten Emissionsbereich zu betreiben. Beispielsweise ist jede Stromquelle elektrisch leitend mit dem ihr
zugeordneten Emissionsbereich verbunden und ist dabei ausreichend leistungsfähig, den Emissionsbereich entsprechend eines Ansteuersignais zu betreiben. Eine Stromquelle, welche ausreichend leistungsfähig ist, liefert an ihrem Ausgang einen ausreichend großen Stromfluss, sodass in den
Emissionsbereichen bestimmungsgemäß elektromagnetische
Strahlung erzeugt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist die Anzahl der Emissionsbereiche größer als die Anzahl der Kontaktstrukturen. Beispielsweise umfasst das LED- Bauteil genau zwei Kontaktstrukturen, über die das LED- Bauteil elektrisch leitend kontaktiert und bestromt wird. Das LED-Bauteil umfasst somit mindestens drei Emissionsbereiche. Insbesondere umfasst das LED-Bauteil keine elektrische
Kontaktstruktur, mittels der Informationen, die die
Ansteuerung des LED-Bauteils betreffen, übertragen werden. Beispielsweise durchfließt die Kontaktstrukturen
ausschließlich Strom, mit dem die elektrische Leistung zum Betreiben des LED-Bauteils bereitgestellt wird.
Das Multipixel-LED-Bauteil umfasst eine Vielzahl von
Emissionsbereichen; eine Vielzahl von Konversionselementen, die dazu ausgebildet sind, von den Emissionsbereichen
emittierte Strahlung in Strahlung eines anderen
Wellenlängenbereichs zu konvertieren; eine Regelvorrichtung, umfassend eine Vielzahl von Stromquellen, und eine
Übertragungseinheit, ausgebildet zur drahtlosen
Datenübertragung; und zwei elektrische Kontaktstrukturen, über die das LED-Bauteil bestromt wird, wobei die
Regelvorrichtung mechanisch fest mit den Emissionsbereichen verbunden ist, jedem Emissionsbereich eineindeutig eine der Stromquellen zugeordnet ist, die Übertragungseinheit dazu vorgesehen ist, Signale zur Steuerung der Stromquellen zu empfangen, die Stromquellen entsprechend der Signale
ansteuerbar sind, jede Stromquelle dazu ausgebildet ist, den ihr zugeordneten Emissionsbereich zu betreiben, und die
Anzahl der Emissionsbereiche größer ist als die Anzahl der Kontaktstrukturen .
Einem hier beschriebenen Multipixel-LED-Bauteil liegt dabei unter anderem die folgende Überlegung zugrunde. Zum
Bereitstellen von Lichtquellen, bei denen der Farbort des emittierten Lichts einstellbar ist, können verschiedenfarbig emittierende LEDs verwendet werden. Dabei wird das Licht der verschiedenfarbig emittierenden LEDs mittels eines
Mischelements, welches den LEDs nachgeordnet ist, gemischt. Durch die Mischung kann das emittierte Licht nicht den einzelnen LEDs zugeordnet werden, sondern wird als Licht einer einzigen Lichtquelle wahrgenommen. Bei einem derartigen Aufbau einer farbsteuerbaren Lichtquelle ist der einstellbare Farbort des emittierten Lichts durch die Anzahl der LEDs und durch die Anzahl der Kontaktstrukturen, zur elektrischen Kontaktierung der LEDs, begrenzt. Weiter begrenzt das
Mischelement die minimale Größe der farbsteuerbaren
Lichtquelle . Das hier beschriebene Multipixel-LED-Bauteil macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, eine kompakte, und einfach zu kontaktierende, farbsteuerbare Lichtquelle bereitzustellen. Die farbsteuerbare Lichtquelle umfasst eine Vielzahl von gemeinsam hergestellten Emissionsbereichen, die separat voneinander ansteuerbar sind. Den Emissionsbereichen sind jeweils Konversionselemente nachgeordnet, um die Farbe des emittierten Lichts anzupassen. Die farbsteuerbare Lichtquelle umfasst weiter eine Regelvorrichtung zur separaten
Ansteuerung und zum Betreiben der Emissionsbereiche. Die Emissionsbereiche weisen einen besonders geringen Abstand zueinander auf.
Vorteilhafterweise ist die Distanz zwischen einzelnen
Emissionsbereichen gering, sodass sich die emittierte
Strahlung benachbarter Emissionsbereiche mischt, und ein
Betrachter, beispielsweise in den Abstand von mehr als 10 cm, die emittierte Strahlung der Emissionsbereiche als das Licht einer einzigen Lichtquelle wahrnimmt, welche Mischlicht emittiert. Somit ist bei der Verwendung einer Vielzahl von Emissionsbereichen kein Mischelement notwendig, um dem
Betrachter den Eindruck zu verschaffen, dass es sich bei den Emissionsbereichen um eine einzige Lichtquelle handelt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine besonders Platz sparende und kompakte Bauweise der farbsteuerbaren Lichtquelle.
Weiter sind die Regelvorrichtung und die Emissionsbereiche mechanisch fest miteinander verbunden und können in direktem Kontakt zueinander stehen. Beispielsweise handelt es sich bei der Regelvorrichtung um einen Mikrokontroller, in den die Übertragungseinheit und die Stromquellen monolithisch
integriert sind. Die Regelvorrichtung und die
Emissionsbereiche sind über eine strukturierte Lötverbindung elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden ein einziges Modul. Weiter umfasst die Regelvorrichtung eine Übertragungseinheit mit einer Antennenstruktur, ausgebildet zur drahtlosen Datenübertragung, und genau zwei
Kontaktstrukturen zur Bestromung des Multipixel-LED-Bauteils . Vorteilhafterweise ermöglicht die integrierte
Übertragungseinheit eine drahtlose Datenübertragung, sodass das Multipixel-LED-Bauteil Signale empfangen kann, über welche vorgegeben wird, wie die einzelnen Emissionsbereiche von den Stromquellen der Regelvorrichtung zu bestromen sind. Die drahtlose Datenübertragung ermöglicht, dass das
Multipixel-LED-Bauteil lediglich genau zwei Kontakte zur elektrischen Kontaktierung benötigt und so besonders
vereinfacht angeschlossen werden kann. Mittels der Übertragungseinheit ausgebildet zur drahtlosen Datenübertragung kann das Bauteil möglichst einfach
angesteuert werden. So ist es möglich mittels einer App, die zum Beispiel auf einem Mobiltelefon betrieben wird, die Farbe des vom Bauteil emittierten Lichts einzustellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Emissionsbereiche Teil eines gemeinsamen LED-Chips. Der LED- Chip ist beispielsweise mit einem Halbleitermaterial, insbesondere einem Verbindungs-Halbleitermaterial ,
beispielsweise einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, gebildet. Die Emissionsbereiche des LED-Chips sind
beispielsweise mittels eines epitaktischen Verfahrens in einem gemeinsamen Prozess auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt. Die Emissionsbereiche des LED-Chips weisen dann insbesondere die selbe Materialzusammensetzung auf und erzeugen im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung eines gleichen Wellenlängenbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jeder
Emissionsbereich jeweils durch einen LED-Chip gebildet.
Beispielsweise sind die Emissionsbereiche separat voneinander hergestellt. Insbesondere kann die Regelvorrichtung dazu eingerichtet sein die Emissionsbereiche jeweils unabhängig voneinander zu betreiben. Die LED-Chips sind beispielsweise mittels eines Druckprozesses auf der Regelvorrichtung
aufgebracht. Insbesondere werden die Emissionsbereiche mittels eines Stempels auf die Regelvorrichtung übertragen. Weiter kann das Multipixel-LED-Bauteil auf einen Träger mittels eines Druckprozesses übertragen werden.
Beispielsweise werden mehrere Regelvorrichtungen in einem gemeinsamen Verbund hergestellt. Die Emissionsbereiche können in Form von einzelnen LED-Chips mittels eines Druckprozesses auf den Verbund von Regelvorrichtungen aufgebracht werden. Beispielsweise bilden die mit den Regelvorrichtungen verbundenen Emissionsbereiche die Multipixel-LED-Bauteile. Die Multipixel-LED-Bauteile können beispielsweise mittels Ätzens zumindest teilweise aus dem Verbund gelöst werden. Insbesondere kann das Multipixel-LED-Bauteil Spuren eines Ätzverfahrens aufweisen. Die Multipixel-LED-Bauteile sind nach dem Ätzen beispielsweise ausschließlich über
Stegstrukturen mechanisch mit dem Verbund gekoppelt. Die Multipixel-LED-Bauteile können beim Übertragen mittels eines Stempels aus dem Verbund gelöst, wobei die Stegstrukturen zerstört werden. Beispielsweise weisen die fertigen
Multipixel-LED-Bauteile Teile oder Reste von Stegstrukturen auf. Die Teile oder Reste der Stegstrukturen können sich entlang der Haupterstreckungsebene des Multipixel-LED- Bauteils erstrecken und in lateraler Richtung an den
Seitenflächen des Multipixel-LED-Bauteils hervorstehen.
Insbesondere sind die Teile der Stegstrukturen mit dem
Material der Regelvorrichtung gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils sind die Emissionsbereiche und die Regelvorrichtung in einer vertikalen Richtung zueinander zumindest teilweise überlappend angeordnet. Die vertikale Richtung ist dabei eine Richtung, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene des LED- Chips verläuft. Insbesondere sind die Emissionsbereiche und die Regelvorrichtung vollständig überlappend angeordnet. In lateralen Richtungen, welche parallel zur
Haupterstreckungsebene des LED-Chips verlaufen, schließt dann die Regelvorrichtung bündig mit dem LED-Chip ab.
Vorteilhafterweise ermöglicht eine derartige Anordnung der Regelvorrichtung an den Emissionsbereichen eine besonders kompakte Ausgestaltung des Multipixel-LED-Bauteils. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils beträgt der Abstand in lateraler Richtung zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen maximal 100 ym. Die laterale Richtung ist dabei eine Richtung, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips verläuft.
Insbesondere beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen maximal 5 ym, vorzugsweise maximal 2 ym. Vorteilhafterweise werden zwei derart zueinander beabstandete Emissionsbereiche im Fernfeld, also ab einem Abstand des Betrachters von den Emissionsbereichen von mehr als 10 cm, als eine einzige Lichtquelle wahrgenommen. Insbesondere wird im Fernfeld lediglich das Mischlicht der Summe der
betriebenen Emissionsbereiche wahrgenommen. Den
Emissionsbereichen ist beispielsweise in ihrem Strahlengang kein optisches Mischelement, wie beispielsweise ein Diffusor, nachgeordnet, um Mischlicht zu erhalten. Aufgrund des
geringen Abstands der einzelnen Emissionsbereiche zueinander wird das von den Emissionsbereichen gleichzeitig emittierte Licht als Mischlicht wahrgenommen, ohne dass ein optisches Mischelement im Strahlengang der Emissionsbereiche
nachgeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders Platz sparende Ausführungsform einer farbsteuerbaren Lichtquelle. Ferner entfällt eine Absorption von Licht durch das
Mischelement, was einen besonders effizienten Betrieb
ermöglicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist die Regelvorrichtung mit Silizium gebildet.
Beispielsweise handelt es sich bei der Regelvorrichtung um einen Siliziumchip, welcher mittels typischer Prozesse der CMOS-Technologie hergestellt ist. Insbesondere ist die
Regelvorrichtung mit dem Siliziumchip eines Mikrocontrollers gebildet. Beispielsweise sind die Stromquellen und die Übertragungseinheit der Regelvorrichtung monolithisch in einem gemeinsamen Chip integriert. Insbesondere ist auch die Antennenvorrichtung der Übertragungseinheit monolithisch in den Chip integriert. Vorteilhafterweise ist die
Regelvorrichtung besonders kompakt und dient beispielsweise als mechanisch tragende Struktur des Multipixel-LED-Bauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils emittieren die Emissionsbereiche Licht im blauen Wellenlängenbereich und die Konversionselemente umfassen erste und zweite Konversionselemente. Mittels der ersten Konversionselemente wird das emittierte Licht mancher
Emissionsbereiche in Licht im grünen Wellenlängenbereich konvertiert und mittels der zweiten Konversionselemente das emittierte Licht mancher Emissionsbereiche in Licht im roten Wellenlängenbereich konvertiert. Somit umfasst das
Multipixel-LED-Bauteil Emissionsbereiche, die in einem gemeinsamen Verfahren hergestellt sind und in deren aktiven Bereich Licht eines gemeinsamen Wellenlängenbereichs erzeugt wird, wobei die Wellenlängen des erzeugten Lichts
unterschiedlicher Emissionsbereiche um höchsten 1%,
insbesondere um höchstens 0,1% voneinander abweichen.
Das erste und das zweite Konversionselement konvertieren die erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil in Licht im grünen und/oder roten Wellenlängenbereich.
Vorteilhafterweise kann mit einem derartigen Bauteil eine farbsteuerbare Lichtquelle bereitgestellt werden, mit der Licht in einem großen Bereich des RGB-Farbraums emittiert werden kann. So kann beispielsweise durch gezieltes Ansteuern der Emissionsbereiche der Farbort und die Intensität des von dem Multipixel-LED-Bauteil emittierten Mischlichts angepasst werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils ist manchen Emissionsbereichen zumindest eine optische Komponente im Strahlengang nachgeordnet. Dabei ist die zumindest eine optische Komponente dazu ausgebildet, das Abstrahlprofil der von den Emissionsbereichen emittierten Strahlung, denen die optische Komponente nachgeordnet ist, zu verändern. Beispielsweise kann die optische Komponente eine optische Linse, insbesondere eine Fresnel-Linse, sein, welche das emittierte Licht bündelt oder streut. Alternativ kann das optische Element die emittierte elektromagnetische Strahlung derart brechen, dass die elektromagnetische Strahlung nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Emissionsbereiche emittiert wird. Insbesondere kann die optische Komponente nur manchen der Emissionsbereiche in dem Strahlengang
nachgeordnet sein, sodass das Abstrahlprofil der emittierten elektromagnetischen Strahlung davon abhängt, welche
Emissionsbereiche betrieben werden. Insbesondere kann ein LED-Bauteil mehrere Gruppen von Emissionsbereichen umfassen, denen jeweils eine optische Komponente nachgeordnet ist.
Vorteilhafterweise ermöglicht ein derartiges Bauteil eine Lichtquelle mit einstellbaren Abstrahlcharakteristika, zwischen denen durch den Betrieb unterschiedlicher
Emissionsbereiche, insbesondere Gruppen von
Emissionsbereichen, gewählt werden kann. Insbesondere wird keine optische Komponente mechanisch bewegt, sondern die Änderung des Abstrahlprofils wird ausschließlich mittels des Ansteuerns unterschiedlicher Emissionsbereiche bewirkt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils sind die Kontaktstrukturen direkt auf einer
Außenfläche der Regelvorrichtung angeordnet. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen auf der den Emissionsbereichen abgewandten Seite der Regelvorrichtung angeordnet.
Vorteilhafterweise ist ein derartiges LED-Bauteil
oberflächenmontierbar . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils weisen die Emissionsbereiche jeweils eine
Emissionsseite auf, wobei durch die Emissionsseite ein
Großteil der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen
Strahlung emittiert wird. Weiter sind die Regelvorrichtung und die Emissionsbereiche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und die elektrischen Kontaktstrukturen sind an der der Emissionsseite abgewandten Seite des Gehäuses angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Gehäuse um eine Quad- Flat-No-Lead (QFN) Package oder auch einen Micro Lead Frame. Das Gehäuse umgibt beispielsweise die Regelvorrichtung und die Emissionsbereiche vollständig von allen Seiten.
Insbesondere ist das Gehäuse auf der den Emissionsbereichen im Strahlengang nachgeordneten Seite transparent für die emittierte elektromagnetische Strahlung. Beispielsweise umfasst das Gehäuse einen transparenten Bereich, welcher die Emissionsseiten der Emissionsbereiche überdeckt.
Vorteilhafterweise ist ein derartiges Bauteil besonders robust. Beispielsweise schützt das Gehäuse die
Regelvorrichtung vor schädigenden Umwelteinflüssen. Weiter ermöglicht die Anordnung der Regelvorrichtung und der
Emissionsbereiche in einem gemeinsamen Gehäuse eine besonders kompakte Ausgestaltung des Multipixel-LED-Bauteils.
Insbesondere bilden die Kontaktstrukturen die einzige
elektrische Kontaktierung des Multipixel-LED-Bauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Multipixel-LED- Bauteils weist das LED-Bauteil eine Antennenstruktur zum Empfangen und Senden von Signalen auf, wobei die Antennenstruktur monolithisch in das Gehäuse integriert ist und mit der Übertragungseinheit verbunden ist. Insbesondere umfasst die Antennenstruktur eine Fraktal-Antenne . Die
Antennenstruktur ist beispielsweise elektrisch leitend mit der Übertragungseinheit verbunden und ermöglicht das Senden und Empfangen von Funksignalen. Vorteilhafterweise ermöglicht eine Antennenstruktur eine besonders große Reichweite zur drahtlosen Übertragung von Signalen, sodass ein Multipixel- LED-Bauteil in einem großen Abstand zu weiteren Multipixel- LED-Bauteilen angeordnet sein kann und alle Multipixel-LED- Bauteile von einer gemeinsamen Vorrichtung gesendete Signale empfangen. Insbesondere ist eine Vielzahl von Multipixel-LED- Bauteilen mittels Funksignalen zeitgleich ansteuerbar.
Gegenüber einer Reihenschaltung über ein Bus-System in Form einer sogenannten Daisy Chain bietet eine Ansteuerung mittels Funksignalen die Möglichkeit zeitliche Verzögerungen in der Ansteuerung der einzelnen Multipixel-LED-Bauteile zu
vermeiden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die
Emissionsbereiche einen gemeinsamen n-Kontakt, mittels dem die Emissionsbereiche elektrisch leitend kontaktierbar sind. Weiter umfassen die Emissionsbereiche beispielsweise je einen separaten p-Kontakt mittels dem separate p-leitende Bereiche elektrisch leitend kontaktiert sind. Der p-leitende Bereich und der n-leitende Bereich grenzen beispielsweise an einen aktiven Bereich, in welchem im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Insbesondere sind der p-Kontakt und der p-leitende Bereich mittels eines Isolators von dem n-Kontakt und dem n-leitenden Bereich elektrisch isoliert. Beispielsweise ist zwischen benachbarten p-Kontakten der n-Kontakt angeordnet. Insbesondere kann der n-Kontakt entlang einer lateralen
Richtung zwischen den aktiven Bereichen von zueinander benachbarten Emissionsbereichen angeordnet sein. Mittels der Stromquellen sind in die p-Kontakte jeweils separat vorgebbare Ströme einprägbar. Ferner können die
Stromquellen mit der gemeinsamen n-Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden sein. Die Stromquellen weisen
beispielsweise jeweils einen ersten Kontakt und jeweils einen zweiten Kontakt auf. Insbesondere können die ersten Kontakte auf voneinander unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen und die zweiten Kontakte können auf einem gleichen elektrischen Potential liegen. Es wird des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines
Multipixel-LED-Bauteils angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes Multipixel-LED-Bauteil betrieben werden. Das heißt, sämtliche für das Multipixel- LED-Bauteil offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Das Verfahren ist ein Verfahren zum Betreiben eines
Multipixel-LED-Bauteils, das eine Vielzahl von
Emissionsbereichen, eine Regelvorrichtung mit einer Vielzahl von Stromquellen und einer Übertragungseinheit, ausgebildet zur drahtlosen Datenübertragung, und zwei elektrische
Kontaktstrukturen umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden mittels der Übertragungseinheit Signale zur Steuerung der
Emissionsbereiche empfangen. Die Signale sind beispielsweise Funksignale, die von der Übertragungseinheit beispielsweise mittels einer Antennenstruktur empfangen werden können. Die Signale können zum Beispiel von einem elektronischen Gerät wie einen Mobiltelefon oder einer fest montierten
Ansteuervorrichtung erzeugt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Stromquellen abhängig von den über die
Übertragungseinheit empfangenen Signalen angesteuert.
Beispielsweise umfasst das empfangene Signal Daten, welche einen Sollwert für den Strom am Ausgang einer jeden
Stromquelle angeben. Insbesondere werden die empfangenen
Signale mittels der Übertragungseinheit in Ansteuersignale umgewandelt. Mittels der Ansteuersignale können dann die Stromquellen angesteuert werden. Alternativ können die empfangenen Daten auch Mischfarben oder bestimmte
Beleuchtungsszenarien codieren. In diesem Fall wandelt die Übertragungseinheit die empfangenen Daten in entsprechende Sollwerte für die Stromquellen um. Die Sollwerte können dabei einer in einem Speicher der Übertragungseinheit hinterlegten Tabelle entnommen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Stromquellen dazu eingerichtet, die Emissionsbereiche separat voneinander zu betreiben. Insbesondere ist jedem
Emissionsbereich eineindeutig eine Stromquelle zugeordnet. Demnach ist jede Stromquelle genau mit einem Emissionsbereich elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Multipixel LED-Bauteil ausschließlich über die zwei
elektrischen Kontaktstrukturen bestromt. Beispielsweise wird die gesamte elektrische Energie, die zum Betreiben des
Multipixel-LED-Bauteils benötigt wird, über die zwei
Kontaktstrukturen übertragen. Insbesondere weist das LED- Bauteil außer den zwei Kontaktstrukturen keine weiteren elektrischen Kontaktstrukturen zur elektrischen Kontaktierung auf. Weiter werden über die zwei Kontaktstrukturen keine Signale zur Ansteuerung der Emissionsbereiche übertragen.
Einem hier beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines
Multipixel-LED-Bauteils liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Farbsteuerbare Lichtquellen erfordern im Allgemeinen eine elektrische Kontaktstruktur mit einer Vielzahl von Kanälen, über die die einzelnen
Emissionsbereiche separat voneinander angesteuert werden. Somit bedarf es einer elektrischen Kontaktierung mit einer Vielzahl von Kanälen, wobei zu einer jeden solchen
farbsteuerbaren Lichtquelle eine entsprechende elektrische Kontaktierung bereitgestellt werden muss.
Das hier beschriebene Verfahren macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, dass eine drahtlose Datenübertragung eine vereinfachte elektrische Kontaktierung des Multipixel-LED- Bauteils ermöglicht. Somit werden die Daten, welche vorgeben, wie die einzelnen Emissionsbereiche einer farbsteuerbaren Lichtquelle anzusteuern sind, drahtlos übertragen und
lediglich die zum Betrieb des Multipixel-LED-Bauteils
benötigte Leistung wird über die elektrische Kontaktierung bereitgestellt. Vorteilhafterweise ermöglicht ein solches Verfahren zum Betreiben eines Multipixel-LED-Bauteils eine besonders kompakte farbsteuerbare Lichtquelle, die besonders vereinfacht elektrisch kontaktiert und angesteuert werden kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens betrifft das Verfahren ein Verfahren zum Betreiben eines Multipixel- LED-Bauteils mit einer Vielzahl von Konversionselementen, wobei mittels der Vielzahl von Konversionselementen die emittierte Strahlung einzelner Emissionsbereiche in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs konvertiert wird. Somit wird mittels des Betriebs unterschiedlicher Emissionsbereiche der Farbort der emittierten Strahlung des LED-Bauteils verändert. Beispielsweise umfassen die Konversionselemente ein erstes Konversionselement, welches die erzeugte
elektromagnetische Strahlung in Strahlung im grünen
Wellenlängenbereich konvertiert, und ein zweites
Konversionselement, welches im Emissionsbereich erzeugte elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung im roten Wellenlängenbereich konvertiert. Vorteilhafterweise kann bei einem derartigen LED-Bauteil mit einem derartigen Verfahren zum Betreiben des LED-Bauteils der Farbort der emittierten elektromagnetischen Strahlung gewählt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens betrifft das Verfahren ein Verfahren zum Betreiben eines Multipixel- LED-Bauteils mit einer optischen Komponente, welche manchen Emissionsbereichen nachgeordnet ist, sodass mittels des Betriebs unterschiedlicher Emissionsbereiche das
Abstrahlprofil der emittierten Strahlung des LED-Bauteils verändert wird. Insbesondere können optische Komponenten einzelnen Gruppen von Emissionsbereichen nachgeordnet sein. Beispielsweise ist manchen Emissionsbereichen eine Linse nachgeordnet, sodass die emittierte elektromagnetische
Strahlung der Emissionsbereiche, denen die Linse nachgeordnet ist, gestreut oder gebündelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann den Emissionsbereichen eine optische Komponente
nachgeordnet sein, mit der die emittierte Strahlung abgelenkt wird. Somit wird beim Betreiben der Emissionsbereiche, denen die optische Komponente nachgeordnet ist, die Strahlung nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Emissionsbereiche emittiert. Vorteilhafterweise können bei einem derartigen Multipixel-LED-Bauteil mit einem entsprechenden Verfahren zum Betreiben des LED-Bauteils unterschiedliche Bereiche
unterschiedlich intensiv ausgeleuchtet werden. Insbesondere ist das Abstrahlprofil ausschließlich durch das Ansteuern unterschiedlicher Emissionsbereiche veränderbar.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Multipixel-LED-Bauteils ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen: Figur la zeigt eine Schnittansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Multipixel-LED- Bauteils .
Die Figur lb zeigt eine Schnittansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Multipixel LED- Bauteils .
Figur 2 eine Schnittansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels hier beschriebenen Multipixel-LED- Bauteils mit optischen Komponenten.
Figur 3 eine Schnittansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels hier beschriebenen Multipixel-LED- Bauteils mit einem Gehäuse.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur la zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Multipixel-LED-Bauteils 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Das Multipixel-LED-Bauteil 1 umfasst Emissionsbereiche 100, insbesondere einen LED-Chip 10, und eine Regelvorrichtung 20, die mittels einer
Kontaktmittelschicht 60 Stoffschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden sind. Die Kontaktmittelschicht 60 kann beispielsweise eine strukturierte Lotschicht sein, die eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen den Emissionsbereichen, insbesondere dem LED-Chip 10, und der
Regelvorrichtung 20 herstellt. Der LED-Chip 10 umfasst drei Emissionsbereiche 100, welche mit einem Halbleitermaterial, insbesondere basierend auf Galliumnitrid, gebildet sind.
Beispielsweise sind die drei Emissionsbereiche 100 mit dem gleichen Halbleitermaterial in einem gemeinsamen Prozess auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt worden. Die
Emissionsbereiche 100 sind dazu eingerichtet, im
bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere im blauen Wellenlängenbereich, zu erzeugen.
Weiter weist der LED-Chip 10 eine Schicht 101 auf, über die die Emissionsbereiche 100 mechanisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist die Schicht 101 mit einem
Halbleitermaterial gebildet. Insbesondere ist die Schicht 101 mittels eines Epitaxieverfahrens gebildet. Insbesondere stehen aktive Bereiche der Emissionsbereiche 100 nicht in direktem mechanischem Kontakt zueinander. Mit anderen Worten, der aktive Bereich eines Emissionsbereichs 100 steht nicht in direktem Kontakt zu dem aktiven Bereich eines benachbarten Emissionsbereichs 100. Beispielsweise weist der LED-Chip 10 einen p-leitenden Bereich mit einem p-dotierten
Halbleitermaterial, einen n-leitenden Bereich mit einem n- dotierten Halbleitermaterial und einen aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich ist zwischen dem p-leitenden und dem n- leitenden Bereich angeordnet und ist dazu eingerichtet, dass im aktiven Bereich im bestimmungsgemäßen Betrieb
elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Beispielsweise sind der p-leitende Bereich und der aktive Bereich des LED- Chips 10 quer zur Haupterstreckungsebene des LED-Chips 10 vollständig durchtrennt. Die Emissionsbereiche können über den n-leitenden Bereich miteinander mechanisch verbunden sein. Die Schicht 101 ist beispielsweise mit dem n-dotierten Halbleitermaterial des n-leitenden Bereichs gebildet.
Insbesondere ist die Schicht 101 ausschließlich mit dem n- leitenden Bereich gebildet.
Ein Abstand A in lateraler Richtung, parallel zur
Haupterstreckungsrichtung des Multipixel-LED-Bauteils 1, zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen 100 beträgt maximal 10 ym. Insbesondere beträgt der Abstand A zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen 100 weniger als 5 ym, bevorzugt weniger als 2 ym. Die laterale Ausdehnung der Emissionsbereiche kann maximal 1 mm, bevorzugt maximal
100 ym, besonders bevorzugt maximal 50 ym betragen.
Vorteilhafterweise ist der Abstand A zwischen zwei
benachbarten Emissionsbereichen 100 und die laterale
Ausdehnung der Emissionsbereiche 100 so gering, dass ein Betrachter beim Betrieb der Emissionsbereiche 100,
insbesondere benachbarter Emissionsbereiche 100,
beispielsweise in einem Abstand von 10 cm lediglich das Mischlicht der emittierten elektromagnetischen Strahlung wahrnimmt. Insbesondere ist im Fernfeld die emittierte elektromagnetische Strahlung nicht den einzelnen
Emissionsbereichen 100 zuzuordnen. Auf der Emissionsfläche 100a eines Emissionsbereichs 100 ist ein erstes Konversionselement 41 angeordnet. Auf der
Emissionsfläche 100a eines weiteren Emissionsbereichs 100 ist ein zweites Konversionselement 42 angeordnet. Insbesondere ist jedem Emissionsbereich 100 maximal ein Konversionselement zugeordnet. Das erste 41 und zweite 42 Konversionselement sind dazu eingerichtet elektromagnetische Strahlung, die in dem jeweiligen Emissionsbereich 100 erzeugt wird, in
elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs längerer Wellenlängen umzuwandeln. Beispielsweise emittieren die Emissionsbereiche 100 ohne Konversionselement
elektromagnetische Strahlung im blauen Wellenlängenbereich. Das erste Konversionselement 41 kann dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung im blauen Wellenlängenbereich in elektromagnetische Strahlung im grünen Wellenlängenbereich umzuwandeln. Das zweite Konversionselement 42 kann dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung im blauen Wellenlängenbereich in elektromagnetische Strahlung im roten Wellenlängenbereich umzuwandeln. Die Regelvorrichtung 20 umfasst eine Antennenvorrichtung 202, eine Übertragungseinheit 201 und eine Vielzahl von
Stromquellen 200. Die Regelvorrichtung 20 ist beispielsweise mit Silizium gebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Regelvorrichtung 20 um einen Mikro-Controller-Chip, welcher beispielsweise mittels typischer Prozesse der CMOS- Technologie gebildet ist. Beispielsweise sind die
Stromquellen 200 und die Übertragungseinheit 201 Teil eines gemeinsamen Chips auf Siliziumbasis. Mit anderen Worten, die Stromquellen 200 und die Übertragungseinheit 201 sind
monolithisch in einem gemeinsamen Chip integriert.
Insbesondere ist die Antennenstruktur 202 monolithisch in die Regelvorrichtung 20 integriert. Vorteilhafterweise führt dies zu einer besonders kompakten Regelvorrichtung 20.
Mittels der Regelvorrichtung 20 werden Emissionsbereiche 100 separat voneinander betrieben. Beispielsweise sind über die Kontaktmittelschicht 60 die Emissionsbereiche 100 jeweils elektrisch leitend mit einer Stromquelle 200 verbunden.
Insbesondere ist mittels der Kontaktmittelschicht 60 jedem Emissionsbereich 100 genau eine Stromquelle 200 eineindeutig zugeordnet. Die Stromquelle 200 ist jeweils dazu vorgesehen, den der Stromquelle 200 zugeordneten Emissionsbereich 100 bestimmungsgemäß zu bestromen. Beispielsweise ist die
Helligkeit der von den Emissionsbereichen emittierten
elektromagnetischen Strahlung mittels einer Stromstärke und/oder einem pulsweitenmodulierten Signal einstellbar. Die Stromquellen 200 werden mittels der Übertragungseinheit 201 angesteuert. Beispielsweise verläuft jeweils ein
Ansteuersignal von der Übertragungseinheit 201 zu jeder
Stromquelle. Dieses Ansteuersignal gibt vor, wie hoch der Strom am Ausgang einer Stromquelle 200 ist, mit welchem der jeweilige Emissionsbereich 100 bestromt wird.
Die Antennenvorrichtung 202 ist dazu eingerichtet, Signale S zu senden und/oder zu empfangen. Die Signale S umfassen
Daten. Die Daten geben vor, wie die einzelnen
Emissionsbereiche 100 mittels der Stromquellen 200
angesteuert werden. Das Signal S kann ein Funksignal, insbesondere ein WLAN- oder Bluetooth-Signal, sein.
Beispielsweise wird ausschließlich über die Signale S vorgegeben, mit welchem Strom die einzelnen Emissionsbereiche 100 bestromt werden.
Weiter umfasst das Multipixel-LED-Bauteil 1 zwei
Kontaktstrukturen 30, über die das Multipixel-LED-Bauteil 1 bestromt wird. Insbesondere weist das Multipixel-LED-Bauteil 1 genau zwei elektrische Kontaktstrukturen 30 zur
elektrischen Kontaktierung auf, die direkt auf einer
Außenfläche 20a der Regelvorrichtung 20 angeordnet sind.
Beispielsweise sind die Kontaktstrukturen 30 auf der der Emissionsseite 100a abgewandten Seite des Multipixel-LED- Bauteils 1 angeordnet. Die Kontaktstrukturen 30 dienen ausschließlich der Bestromung des Multipixel-LED-Bauteils 1. Durch die Kontaktstrukturen 30 werden insbesondere keine Signale zur Ansteuerung des Multipixel-LED-Bauteils 1 übertragen .
Im bestimmungsgemäßen Betrieb des Multipixel-LED-Bauteils 1 werden mittels der Antennenstruktur 202 Signale S zur
Steuerung der Emissionsbereiche 100 empfangen. Beispielsweise umfassen die Signale S Daten, welche Sollwerte für die
Bestromung der Emissionsbereiche 100 umfassen. Die
Stromquellen 200 werden von der Übertragungseinheit 201 abhängig von den empfangenen Signalen S angesteuert.
Insbesondere wird jede Stromquelle 200 separat angesteuert, sodass die Emissionsbereiche 100 separat voneinander
betrieben werden. Die Signale S zur Ansteuerung der
Emissionsbereiche 100 werden dabei ausschließlich über die Antennenstruktur 202 empfangen und die elektrische Leistung zum Betreiben der Emissionsbereiche 100 und der
Regelvorrichtung 20 wird ausschließlich durch die
Kontaktstrukturen 30 übertragen. Vorteilhafterweise kann mittels einer unterschiedlichen Ansteuerung der Emissionsbereiche 100 sowohl die Intensität als auch der Farbort der von dem Multipixel-LED-Bauteil 1 emittierten Strahlung verändert werden. Vorteilhafterweise weisen die Emissionsbereiche 100 und die Regelvorrichtung 20 eine besonders kompakte Anordnung auf. Beispielsweise sind die Regelvorrichtung 20 und die
Emissionsbereiche 100 in einer vertikalen Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des LED-Bauteils 1 zumindest teilweise überlappend angeordnet. Beispielsweise schließen die Emissionsbereiche 100, insbesondere der LED-Chip 10, und die Regelvorrichtung 20 in lateraler Richtung bündig
miteinander ab. Die Emissionsbereiche 100 und die
Regelvorrichtung 20 sind direkt, beispielsweise mittels einer Kontaktmittelschicht 60, mechanisch fest miteinander
verbunden. Beispielsweise ist die Verbindung zwischen den Emissionsbereichen 100 und der Regelvorrichtung 20 nicht zerstörungsfrei lösbar. Insbesondere kann die Verbindung zwischen der Regelvorrichtung 20 und den Emissionsbereichen nur mittels Zerstörung einer der Komponenten gelöst werden. Beispielsweise sind die Emissionsbereiche 100 und die
Regelvorrichtung 20 nicht separat voneinander auf einem gemeinsamen Träger angeordnet, welcher als mechanisch
tragende Komponente dient.
Die Figur lb zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Multipixel-LED-Bauteils 1 gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels. Analog zu dem ersten in Figur la dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die
Regelvorrichtung 20 Stromquellen 200, eine
Übertragungseinheit 201 und eine Antennenstruktur 202. Die Emissionsbereiche 100 sind mit einem gemeinsamen n-Kontakt 110 gebildet, mittels dem ein gemeinsamer n-leitenden Bereich 115 der Emissionsbereiche 100 elektrisch leitend kontaktiert ist. Weiter umfassen die Emissionsbereiche 100 je einen separaten p-Kontakt 112 mittels dem separate p-leitende
Bereiche 113 elektrisch leitend kontaktiert sind. Der p- leitende Bereich 113 und der n-leitende Bereich 115 grenzen an einen aktiven Bereich 114, welcher im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Der p-Kontakt 112 und der p-leitende Bereich 113 sind mittels eines
Isolators 111 von dem n-Kontakt 110 und dem n-leitenden
Bereich 115 elektrisch isoliert. Mittels der Stromquellen 200 sind in die p-Kontakte 112 jeweils separat vorgebbare Ströme einprägbar. Ferner sind die Stromquellen 200 mit der
gemeinsamen n-Kontaktschicht 110 elektrisch leitend
verbunden. Die Stromquellen 200 weisen beispielsweise jeweils einen ersten Kontakt 200a und jeweils einen zweiten Kontakt 200b auf. Die ersten Kontakte 200a können auf
unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen und die zweiten Kontakte 200b können auf einem gleichen elektrischen Potential liegen.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Multipixel-LED-Bauteils 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Analog zu dem ersten in Figur la gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Regelvorrichtung 20 Stromquellen 200, eine Übertragungseinheit 201 und eine
Antennenstruktur 202. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Strukturen in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. Im Unterschied zu dem in Figur la gezeigten ersten Ausführungsbeispiel umfasst der LED-Chip 10 mehrere Gruppen 1000 von Emissionsbereichen 100, wobei in diesem
Ausführungsbeispiel eine Gruppe 1000 von Emissionsbereichen 100 drei Emissionsbereiche 100 umfasst. Alternativ kann eine Gruppe 1000 von Emissionsbereichen 100 mehr oder weniger Emissionsbereiche 100 umfassen. Insbesondere kann eine Gruppe 1000 von Emissionsbereichen 100 einen Pixel des Multipixel- LED-Bauteils 1 bilden. Manchen Emissionsbereichen 100 einer Gruppe 1000 ist ein erstes 41 oder zweites 42 Konversionselement nachgeordnet. Beispielsweise ist jede Gruppe 1000 von Emissionsbereichen 100 dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung im roten, grünen und blauen Wellenlängenbereich zu emittieren.
Einzelnen Gruppen 1000 ist jeweils eine optische Komponente 50 nachgeordnet. Die optische Komponente 50 kann
beispielsweise eine konkav gekrümmte oder konvex gekrümmte Oberfläche aufweisen und mit einem transparenten Material gebildet sein. Alternativ kann die optische Komponente 50 eine zur Emissionsfläche 100a der Emissionsbereiche 100 quer verlaufende Oberfläche aufweisen. Insbesondere kann die optische Komponente streuende oder reflektierende Materialien aufweisen. Die optischen Komponenten 50 sind den
Emissionsbereichen 200 im Strahlengang nachgeordnet, wobei die optischen Komponenten dazu ausgebildet sind, das
Abstrahlprofil der von den Emissionsbereichen 100 emittierten Strahlung, denen die optische Komponente nachgeordnet ist, zu verändern. Beispielsweise kann die optische Komponente 50 die von den Emissionsbereichen 100, denen die optische Komponente 50 nachgeordnet ist, emittierte elektromagnetische Strahlung bündeln, streuen, aufweiten und/oder ablenken. Insbesondere weisen unterschiedliche Gruppen 1000 von Emissionsbereichen 100 ein unterschiedliches Abstrahlprofil auf.
Vorteilhafterweise kann mittels des Betriebs
unterschiedlicher Gruppen 1000 von Emissionsbereiche 100 das Abstrahlprofil der emittierten Strahlung des Multipixel-LED- Bauteils 1 verändert werden. Insbesondere wird dabei das Abstrahlprofil des Multipixel-LED-Bauteils 1 verändert, ohne dass eine mechanische Bewegung einer optischen Komponente 50 stattfindet. Insbesondere kann das Abstrahlprofil der
emittierten Strahlung des LED-Bauteils 1 ausschließlich über gezieltes Ansteuern bestimmter Emissionsbereiche 100
verändert werden.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Multipixel-LED-Bauteils 1 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Das Multipixel-LED-Bauteil 1 umfasst einen LED-Chip und eine Regelvorrichtung 20, die mechanisch fest miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind der LED-Chip 10 und die Regelvorrichtung 20 ohne ein Verbindungsmittel direkt aufeinander gebondet. Insbesondere sind in einer vertikalen Richtung senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des Multipixel-LED-Bauteils 1 der LED- Chip 10 und die Regelvorrichtung 20 einander überlappend angeordnet und schließen bündig miteinander ab.
Die Regelvorrichtung 20 und die Emissionsbereiche 100, insbesondere der LED-Chip 10, sind in einem Gehäuse 70 angeordnet. Beispielsweise umgibt das Gehäuse 70 die
Emissionsbereiche 100 und die Regelvorrichtung 20 von allen Seiten vollständig. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Antennenstruktur 202 nicht monolithisch in die
Regelvorrichtung 20 integriert, sondern ist außerhalb der
Regelvorrichtung 20 in das Gehäuse 70 integriert. Das Gehäuse umfasst außerdem Kontaktpads 31, mit denen die
Kontaktstrukturen 30 elektrisch leitend verbunden sind. Über die Kontaktpads 31 ist das multipixel LED-Bauteil elektrisch leitend kontaktierbar . Bei dem Gehäuse 70 handelt es sich beispielsweise um ein Quad-Flat-No-Leads (QFN) Package oder einen Micro-Lead-Frame . Das Gehäuse 70 weist auf der der Emissionsfläche 100a zugewandten Seite einen transparenten Bereich 72 auf.
Insbesondere ist der transparente Bereich 72 für die in den Emissionsbereichen 100 erzeugte elektromagnetische Strahlung transparent. Die Kontaktpads 31 sind auf der dem
transparenten Bereich 72 abgewandten Seite des Gehäuses 70 in das Gehäuse 70 integriert. Eine der Kontaktstrukturen 30 ist über einen Verbindungsdraht 75 mit einem Kontaktpad 31 verbunden. Eine weitere Kontaktstruktur 30 steht in direktem Kontakt mit dem der Kontaktstruktur 30 zugeordneten
Kontaktpad 31. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die einzelnen Emissionsbereiche 100, die Konversionselemente 40 und die gemeinsame Halbleiterschicht 101 des LED-Chips 10 und die Stromquellen 200 und die Übertragungseinheit 201 der Regelvorrichtung 20 in dem dritten Ausführungsbeispiel nicht explizit dargestellt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102016122237.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
1 Multipixel LED-Bauteil
10 LED-Chip
20 Regel orrichtung
20a Außenfläche der Regelvorrichtung
30 Kontaktstruktur
31 Kontaktpad
41 erstes Konversionselement
42 zweites Konversionselement
50 optische Komponente
60 Kontaktmittelschicht
70 Gehäuse
72 Transparenter Bereich des Gehäuses
75 Verbindungsdraht
100 Emissionsbereich
100a Emissionsfläche eines Emissionsbereichs
101 Schicht
110 n-Kontakt
111 Isolator
112 p-Kontakt
113 p-leitender Bereich
114 aktiver Bereich
115 n-leitender Bereich
200 Stromquelle
200a erster elektrischer Kontakt
200b zweiter elektrischer Kontakt
202 Antennenstruktur
201 Übertragungseinheit
1000 Gruppe von Emissionsbereichen
A Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen
S Signal

Claims

Patentansprüche
1. Multipixel LED-Bauteil (1) mit
- einer Vielzahl von Emissionsbereichen (100),
- einer Vielzahl von Konversionselementen (40), die dazu ausgebildet sind von den Emissionsbereichen (100) emittierte Strahlung in Strahlung eines anderen
Wellenlängenbereichs zu konvertieren,
- einer Regelvorrichtung (20) umfassend eine Vielzahl von Stromquellen (200) und eine Übertragungseinheit
(201) ausgebildet zur drahtlosen Datenübertragung, und
- zwei elektrischen Kontaktstrukturen (30), über die das LED-Bauteil (1) bestromt wird, wobei
- die Regelvorrichtung (20) mechanisch fest mit den Emissionsbereichen (100) verbunden ist,
- jedem Emissionsbereich (100) eineindeutig eine der Stromquellen (200) zugeordnet ist,
- die Übertragungseinheit (201) dazu vorgesehen ist Signale (S) zur Steuerung der Stromquellen (200) zu empfangen,
- die Stromquellen (200) entsprechend der Signale (S) ansteuerbar sind,
- jede Stromquelle (200) dazu ausgebildet ist den ihr zugeordneten Emissionsbereich (100) zu betreiben, und - die Anzahl der Emissionsbereiche (100) größer ist als die Anzahl der Kontaktstrukturen (30) .
Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem die Emissionsbereiche (100) Teil eines gemeinsamen LED-Chips (10) sind.
3. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß Anspruch 1, bei dem
jeder Emissionsbereich (100) durch jeweils einen LED- Chip (10) gebildet ist.
4. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Emissionsbereiche (100) und die Regelvorrichtung (20) in einer vertikalen Richtung zueinander zumindest teilweise überlappend angeordnet sind .
5. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Abstand (A) in einer lateralen Richtung zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen maximal 200 ym beträgt.
6. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Regelvorrichtung (20) mit
Silizium gebildet ist.
7. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Emissionsbereiche (100) Licht im blauen Wellenlängenbereich emittieren und die
Konversionselemente (40) erste (41) und zweite (42) Konversionselemente umfassen, wobei
mittels der ersten Konversionselemente (41) das emittierte Licht mancher Emissionsbereiche (100) in Licht im grünen Wellenlängenbereich konvertiert wird, und
mittels der zweiten Konversionselemente (42) das emittierte Licht mancher Emissionsbereiche (100) in Licht im roten Wellenlängenbereich konvertiert wird.
8. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem manchen Emissionsbereichen (200) zumindest eine optische Komponente (50) im Strahlengang nachgeordnet ist, wobei die zumindest eine optische Komponente (50) dazu ausgebildet ist, das
Abstrahlprofil der von den Emissionsbereichen (100) emittierten Strahlung, denen die optische Komponente nachgeordnet ist, zu verändern.
Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Kontaktstrukturen (30) direkt auf einer Außenfläche (20a) der Regelvorrichtung (20) angeordnet sind.
Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- die Emissionsbereiche (100) jeweils eine
Emissionsseite (100a) aufweisen, wobei durch die
Emissionsseite (100a) ein Großteil der im Betrieb im Emissionsbereich (100) erzeugten elektromagnetischen Strahlung emittiert wird,
- die Regelvorrichtung (20) und die Emissionsbereiche (100) in einem gemeinsamen Gehäuse (70) angeordnet sind, und
-die elektrischen Kontaktstrukturen (30) an der den Emissionsseiten (100a) abgewandten Seite des Gehäuses (70) angeordnet sind.
Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß dem vorherigen
Anspruch, mit einer Antennenstruktur (71) zum Empfangen und Senden von Signalen (S) , wobei
die Antennenstruktur (71) monolithisch in das Gehäuse integriert ist und mit der Übertragungseinheit (201) verbunden ist. Multipixel LED-Bauteil (1) gemäß einem vorherigen
Anspruch, bei dem mehrere Emissionsbereiche (100) mittels einen gemeinsamen n-Kontakt (112) umfassen, mittels dem die Emissionsbereiche (100) elektrisch leitend kontaktierbar sind.
Verfahren zum Betreiben eines Multipixel LED-Bauteils (1) umfassend
- eine Vielzahl von Emissionsbereichen (100),
- eine Regelvorrichtung (20) mit einer Vielzahl von Stromquellen (200) und einer Übertragungseinheit (201) ausgebildet zur drahtlosen Datenübertragung, und
- zwei elektrische Kontaktstrukturen (30), bei dem
- mittels der Übertragungseinheit (201) Signale (S) zur Steuerung der Emissionsbereiche (100) empfangen werden,
- die Stromquellen (200) abhängig von den über die Übertragungseinheit (201) empfangenen Signale (S) angesteuert werden,
- die Stromquellen (S) dazu eingerichtet sind die
Emissionsbereiche (100) separat voneinander zu
betreiben, und
- das Multipixel LED-Bauteil (1) ausschließlich über die zwei elektrischen Kontaktstrukturen (30) bestromt wird .
Verfahren zum Betreiben eines multipixel LED-Bauteils (1) gemäß einem vorherigen Anspruch, mit einer Vielzahl von Konversionselementen (40), bei dem
mittels der Vielzahl von Konversionselementen (40) die emittierte Strahlung einzelner Emissionsbereiche (100) in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs
konvertiert wird, sodass mittels des Betriebs
unterschiedlicher Emissionsbereiche (100) der Farbort der emittierten Strahlung des LED-Bauteils (1) verändert wird.
Verfahren zum Betreiben eines multipixel LED-Bauteils (1) gemäß einem vorherigen Anspruch, mit zumindest einer optischen Komponente (50), welche manchen
Emissionsbereichen (100) nachgeordnet ist, bei dem mittels des Betriebs unterschiedlicher
Emissionsbereiche (100) das Abstrahlprofil der emittierten Strahlung des LED-Bauteils (1) verändert wird .
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