WO2018149723A1 - Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zum betreiben einer optoelektronischen leuchtvorrichtung - Google Patents

Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zum betreiben einer optoelektronischen leuchtvorrichtung Download PDF

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WO2018149723A1
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led chips
group
optoelectronic
voltage
lighting device
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PCT/EP2018/053149
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Alexander Martin
Thomas Schwarz
Stefan Groetsch
Uli Hiller
Michael Zitzlsperger
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic lighting device.
  • the present invention further relates to a method for operating an optoelectronic lighting device.
  • the object underlying the invention is to provide is to se ⁇ hen, an opto-electronic light-emitting device with an improved efficiency.
  • the invention provides an opto ⁇ electronic lighting device, comprising:
  • At least one group of mutually defined switchable LED chips which is switchable via a line network to the electrical supply voltage
  • a drive device for the at least one group of LED chips which can be interconnected with one another and which is designed to interconnect the LED chips with one another in such a way that a voltage difference between the electrical supply voltage and a voltage drop at the at least one group of the defined interconnected LED chips is minimized.
  • the invention provides a method for operating an optoelectronic lighting device, comprising the steps:
  • the invention advantageously realizes that a maximum number of interconnected LED chips is supplied by an on-board electrical system voltage of a motor vehicle or that a power loss of the optoelectronic lighting device is minimized. Due to the fact that the electric on-board voltage of motor vehicles varies greatly in practice, this means that each under ⁇ zziliche numbers of interconnected with each other LED chips are supplied by the electric on-board voltage.
  • this achieves an optimized operating characteristic for the LED chips, as a result of which a thermal loss performance of a driving driver module is minimized.
  • a voltage delta between the supply voltage and the summary forward voltages of the group of LED chips is minimized, whereby the entire opto-electronic light-emitting device is energetically optimized Betrie ⁇ ben.
  • the optoelectronic light-emitting device it is provided that a number of the LED chips which can be interconnected in a defined manner are dependent on currents which are driven by the electric current sources through the LED chips. In this way, the number of interconnected LED chips can be advantageously controlled by the electrical currents of the power sources.
  • the LED chips are switchable by means of switch elements provided by the drive device, wherein the LED chips can be connected in parallel and / or in series between the contacts of the supply voltage. In this way, numerous circuit topologies can be realized, which minimize a power loss of the optoelectronic light-emitting device.
  • the electrical current sources can be controlled by means of the control device.
  • an electric current can be controlled by the group of LED chips, as a result of which, for example, advantageous.
  • a color location of the optoelectronic lighting device is adjustable.
  • the control device is designed as an electronic driver module.
  • an electronic driver module As a result, a variety of easily implementable variants for the control of the LED chips can be provided.
  • an infrastructure of the driver module can be used for the interconnection of the LED chips, whereby a space requirement for the optoelectronic lighting direction is minimized.
  • Another embodiment of the optoelectronic lighting device is characterized in that the LED chips we ⁇ tendonss a group reasonable into at least two sub-groups are arranged, each subgroup comprises a defined number of serially interconnected LED chips, wherein the Ver ⁇ switch the LED chips each subgroup by means of scarf ⁇ ter elements is synchronously feasible. In this way different color characteristics of the opto electro ⁇ American lighting device can be provided on the basis of definable numbers of interconnected LED chips.
  • a first group of the LED chips which can be interconnected in a defined manner, comprise red LED chips, a second group of green LED chips, and a third group of blue LED chips. In this way, specific color characteristics or color locations can be realized by means of the opto ⁇ electronic light emitting device.
  • the LED chips are arranged on a surface of the drive means. This can advantageously compact realized ⁇ the one design of optoelectronic lighting device.
  • a further advantageous embodiment of the optoelectronic light-emitting device is characterized in that a distance from the LED chip center to the LED chip center is smaller than a double chip length of an LED chip. In this way ⁇ which the LED chips arranged close to each other as possible, whereby as a result, an improvement of a local Lichtmi- is realized research. A gleichmä ⁇ FLOWING color impression of the optoelectronic lighting device is thereby advantageously supported.
  • An advantageous embodiment of the optoelectronic light-emitting device is characterized in that a differently colored LED chip is arranged orthogonally adjacent to each LED chip. Also in this way will be a good one Color mixing of the optoelectronic light device supported due to eye inertia.
  • the control device is arranged on a printed circuit board, wherein on the circuit board mutually insulated Kunststoffflä ⁇ Chen for electrical supply and data lines are provided.
  • the arrangement of LED chips, control device and printed circuit board is enclosed by a molding compound.
  • a molding compound As a result, good protection and a compact fit of the LED chips are supported by a cost-effective production method.
  • contacts by means of contacts on electrodes of the LED chips is provided that
  • Lighting device to be optimized.
  • a further advantageous embodiment of the optoelectronic light-emitting device is characterized in that an operating characteristic of the LED chips can be changed in a defined manner by means of a software program of the drive device.
  • a height and / or a time profile of the electrical current can be controlled by the LED chips, whereby a color characteristic of the optoelectronic can be efficiently controlled (eg, color gradients, brightness gradients, etc.). For example, it can be realized by switching from one color to another within a certain period of time.
  • Fig. 1 principle circuit diagram of a Ausch
  • Fig. 2 shows the circuit diagram of Fig. 1 by way of example
  • FIG. 3 shows a voltage curve diagram with voltage states at the LED chips of the optoelectronic lighting device
  • FIG. 6 is a plan view of an embodiment of the proposed optoelectronic lighting device
  • FIGS. 8 and 9 two arrays of LED chips of the pre schla ⁇ genes optoelectronic lighting device
  • FIG. 10 shows a flow chart of a method for operating an optoelectronic lighting device.
  • Fig. 1 shows a circuit diagram of an exemplary first embodiment of a proposed opto-electronic light-emitting device 100.
  • the opto-electronic light-emitting device 100 is connected via contacts 1, 2 to an electrical supply ⁇ clamping voltage U B.
  • the optoelectronic light-emitting device 100 has a first group 10 of first LED chips 11 of a first color (in this case red), a second group 20 of second LED chips 21 of a second color (green here) and a third group 30 of third LED Chips 31 of a third color (blue here).
  • first group 10 of first LED chips 11 of a first color in this case red
  • second group 20 of second LED chips 21 of a second color green here
  • a third group 30 of third LED Chips 31 of a third color blue here.
  • other and / or additional, not shown groups with LED chips of other colors eg orange, yellow, etc.
  • the LED chips 11, 21, 31 of the individual groups 10, 20 and 30 can be connected to one another in series and / or in parallel by means of switch elements 60, with all switch devices 60 being open in the arrangement of FIG.
  • 31 is a defi ⁇ ned number of LED chips may supply voltage
  • the electrical Versor- U B for example, an electric battery or board ⁇ voltage of a motor vehicle
  • the respective electric flow voltages Uf of the LED chips 11, 21, 11, 21, 31 drive whereby a remaining electrical residual voltage at controllable current sources 50 (eg constant current sources) drops.
  • the respective forward voltages to the LED chips 11, 21, 31 result in dependence on the ge by the current sources 50 ge ⁇ driven electrical currents, so as a result, the number of interconnected LED chips 11, 21, 31 of the currents of the power sources 50 depends.
  • green and blue LED chips of the second and third group 20, 30 the above considerations apply analogously to the respective specific forward voltages.
  • 20 two subgroups are for the green LED chips 21 of the second group ( "cluster") 22, see superiors 23, wherein each subgroup in each case, two second LED chips 21 of the subgroups 22, 23 are connected in series with one another In this way, a number of the green second LED chips 21 can be twice as high as a number of the blue third LED chips 31.
  • An advantage of this approach is that the number of LED chips 11, 21, 31 can be varied as desired according to the application and thus, for example, more blue LED chips than red or green LED chips can be installed. Thus, more blue light in sum (radiometric Watts) who emits the so a comparable op ⁇ diagram light intensity can be achieved in comparison with the other colors ⁇ after weighting with the small eye sensitivity in the blue spectral range.
  • red LED chips (2nd column), green LED chips (3rd column) and blue LED chips (4th column).
  • One recognizes for the mentioned types of LED chips concrete values of the electric forward voltage U f as a function of the electric current 30mA. Also recognizable are numbers of theoretically series-connectable LED chips in the electrical battery voltages U B 6.5 V and 16 V. Also recognizable are numbers of actually serially connectable LED chips per row, numbers of interconnectable parallel strands of the LED chips, numbers of Subgroups and a total number of interconnectable LED chips. It can also be seen that the total chip edge length equivalent for the three different LED chips is 130 ⁇ m chip grid.
  • the optoelectronic lighting device 100 further comprises a drive device 40 (for example an electronic driver module), in which a computer device (preferably a microcontroller, microprocessor, etc.) and electronic devices
  • Switch elements 60 are integrated. By means of the drive device 40, a switching mode of the switch elements 60 can be controlled and the current sources 50 can be activated. In this way, the electrical supply or Batte is riewood U B used ⁇ each optimally for the supply of the LED chips 11, 21, 31st Furthermore, with the computing device of thekulturausteins an electric current flow of Stromquel ⁇ len 50 by the LED chips 11, 21 are controlled 31, so-that due to various, changing electric currents specific color ramps for the LED chips 11, 21, 31 are feasible.
  • FIG. 2 shows the arrangement of FIG. 1 with specifically interconnected LED chips 11, 21, 31.
  • first group 10 Realized in the first group 10 is a series connection of four first LED chips 11 which, together with two series-connected first LED chips Chips 11 are connected to the supply voltage U B.
  • second group 20 can be seen a first subgroup 22 with four serially interconnected second LED chips 21 which are connected to the
  • Supply voltage U B is turned on and also a two ⁇ te subgroup 23, which is separated due to open switch elements 60 of the supply voltage U B.
  • the third Group 30 includes four series connected third LED chips 31, which are connected to the supply voltage U B.
  • the current sources 50 can be programmably activated via the computer device of the control device 40.
  • the electrical currents of the strands of a color are typically, but not necessarily the same size.
  • a pulse width modulated control of the current sources can be performed 50th
  • n there are a number n (n at least one) of LED chips 11, 21, 31 of a color in one strand.
  • the number n within a string can be the same or different.
  • the strands can be interconnected electrically parallel to one another and / or serially, the interconnection taking place via electronic switch elements 60. One or more strands can not be energized.
  • the electrical supply voltage U B thus determines whether a string is energized and whether it is connected in series or in parallel with ⁇ their strands.
  • the prin ⁇ zip "no common anode and no common cathode" realizes for all LED chips 11, 21, 31, so that the electrical supply voltage U B ⁇ best ⁇ possible, ie with a minimized voltage difference between the supply voltage U B and the summative forward voltages U f are used to operate the interconnected LED chips 11, 21, 31.
  • the electrical supply voltage U B is thus utilized in the best possible way so that the electrical power dissipation of the activation device 40 is minimized.
  • FIG. 3 shows a voltage curve diagram on which the above-mentioned concept is based.
  • the electrical supply voltage U B is plotted on the x-axis.
  • the summary flux or forward voltages U f of the LED chips 11, 21, 31 are plotted on the y-axis.
  • the electrical forward voltage, which drops across the red, green and blue LED chips, is plotted with the respective voltage curves U r , U g , U.
  • For the red LED chips up to 10 V supply voltage U B is a parallel circuit PS, between 10V and 14 V is a series circuit of four red LED chips 11 before and from 14 V, a series circuit with six series-connected red LED chips 11th
  • Fig. 4 shows a cross-sectional view through an execution ⁇ form the optoelectronic lighting device 100 having the surface-emitting LED chips 11, 21, 31, in particular Due to its efficiency and luminance.
  • volume emitters as LED chips is possible (not shown). It is also possible to use LED chips with two electrical contacts on one surface (“horizontal LED chip”) .
  • the control unit 40 in the form of the silicon electronic component is a good conductor of heat, the heat generated well distributed in the component and dissipates.
  • the lower chip contacts of the LED chips must not be electrically connected to each other. This can be achieved by using a contacting element 70 in the form of ACF (anisotropic conductive film), CDAF on chip (conductive adhesives) or by a soldering contact.
  • ACF anisotropic conductive film
  • CDAF on chip conductive adhesives
  • soldering contact The top contacts of the first LED chips 11 are
  • PI contacts 71 plane interconnect contact
  • vias 72 PI vias
  • wire bridges 74 electrical contacts are made from an upper side of the drive device 40 to plated-through holes 81 of the printed circuit board 80.
  • the entire Anord ⁇ voltage from the LED chips 11, 21, 31, drive means 40 and printed circuit board 80 is joined by a hardened molding compound 75 to ⁇ .
  • the thus formed LED chip array can optionally be protected with a thin, transparent potting compound (not shown). Since there is no reflector, the LED chips can be substantially uniform in all spatial directions radiate, whereby a color shift under a flat viewing angle (English Color-over-Angle) is advantageously redu ⁇ ed.
  • Fig. 5 shows a cross-sectional view of another exporting ⁇ approximate shape of the optoelectronic lighting device 100.
  • a plurality of ICs 100 are arranged in the optoelectronic lighting device. It can be seen here designed as a dri ⁇ berbaustein control device 40 and another IC package 90.
  • the driver block a microcontroller and the second IC block 90 represents a data bus-driving IC, which is available as standard building ⁇ element and only special functions, such as LED driver and switch functions for the switch elements 60 takes over. It is also conceivable, however, to integrate the switch elements 60 into the drive device 40. In the shown chip-on-board approach, such a system-in-a-kind
  • FIG. 6 shows a plan view of a further embodiment of the optoelectronic lighting device 100. It can be seen here that the PI contacts 71 are laid between the LED chips 11, 21 and 31. As a result, small distances from the LED chip center to the LED chip center can be realized. Preferably, a distance between LED chip center-to-center LED chip klei ⁇ ner than twice the chip edge length of the larger LED chips, wherein in the case of Fig. 6, all LED chips 11, 21, 31 are the same size.
  • FIG. 6 Shown in FIG. 6 are dimensions which are intended to indicate the size ratio of the individual dimensions of the individual elements of the optoelectronic luminous device 100 in the case of a 130 ym raster of the LED chips 11, 21, 31.
  • this way are mounted many small, discrete LED chips with a chip ⁇ edge length of preferably ⁇ 200ym on an IC electrically isolated from each other, wherein with PI-contacts each chip top contact is individually wired to the IC.
  • a light mixture of eg red, green and blue can be realized locally with a size scale that is significantly reduced compared to conventional dimensions.
  • Through-connections are not located in the LED chip assembly field, but only outside the LED chip assembly field.
  • FIG. 7 shows a schematic view of a lower side of an optoelectronic lighting device 100.
  • Said connection surfaces 82 preferably are formed as Metalli ⁇ s réelles vom, wherein a terminal is provided for a data bus for transmission of data signals can be transmitted over the serial data in the driving means 40th
  • a user has the ability to approximate device own con ⁇ figuration programs for the computer means of Ansteue- create 40 and desired thereby form a performance of the optoelectronic lighting device 100th
  • a brightness and / or color specification for example in the form of Flashing, brightness and / or color lamps, etc. are realized for the LED chips.
  • the LED chips 11, 21, 31 of the opto-electronic light-emitting device 100 are arranged so mixed that ⁇ vertically and horizontally, ie in each orthogonal orientation to each LED chip towards each different color LED chips being are orders.
  • This is indicated in FIGS. 8 and 9 with two exemplary configurations with green (G), red (R) and blue (B) LED chips.
  • G green
  • R red
  • B blue
  • a total of eighteen LED chips can be arranged approximately square in a 4 * 4 + 2 arrangement according to FIG. 8 or oblong in a 3 ⁇ 6 arrangement according to FIG. 9.
  • the most homogeneous possible color impression of the optoelectronic lighting device 100 is supported even with a short viewing distance.
  • FIG. 10 shows a basic flow diagram of an embodiment of a proposed method for operating an optoelectronic lighting device 100.
  • a detection of a voltage level of an electrical supply voltage U B is performed.
  • operation of at least one group 10, 20, 30 of LED chips 11, 21, 31 which can be interconnected in a defined manner is carried out in such a way that the LED chips 11, 21, 31 are connected to the electrical supply voltage U B in this way in that, depending on the voltage level of the electrical supply voltage U B, a voltage difference between the electrical supply voltage U B and a voltage drop across the group of LED chips 11, 21, 31 connected to one another in a defined manner is minimized.
  • strings of LED chips 11, 21, 31 are connected in parallel with two LED chips 11, 21, 31 in each case if the voltage difference is less than twice the voltage drop across the group of LEDs connected in a mutually defined manner. Chips 11, 21, 31 is. When the voltage difference is greater than the voltage drop across the defined interconnected with each other group of LED chips 11, 21, 31, two strands of LED chips 11, 21, 31 are connected with ⁇ means of switching elements 60 in series.
  • the present invention proposes an optoelectronic lighting device which has an optimized operating behavior with minimized electrical and thermal power loss.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung. Die Erfindung schlägt vor, dass eine optimierte Anzahl an miteinander verschalteten LED-Chips von einer elektrischen Versorgungsspannung, beispielsweise einer elektrischen Bordspannung eines Kraftfahrzeugs versorgt werden, wobei eine Ansteuerungseinrichtung für die miteinander definiert ver- schaltbaren LED-Chips ausgelegt ist, abhängig vom Spannungspegel der Versorgungsspannung die LED-Chips miteinander derart zu verschalten, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung und einem Spannungsabfall an den definiert miteinander verschalteten LED-Chips minimiert ist. Im Ergebnis wird dadurch vorteilhaft eine Verlustleistung der Ansteuerungseinrichtung minimiert.

Description

OPTOELEKTRONISCHE LEUCHTVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER OPTOELEKTRONISCHEN LEUCHTVORRICHTUNG
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 103 294.0, deren Offenbarungsge¬ halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bekannt sind modulartige optoelektronische Leuchtvorrichtun¬ gen für Kraftfahrzeuge, bei denen ein geeigneter Treiber-Chip mit einer LED gemeinsam auf einer FR-4-Leiterplatte verbaut wird. Dabei wird der Treiber-Chip mit einer elektrischen Bord-Netzspannung, die zwischen ca. 7 V und ca. 16 V schwan- ken kann, versorgt. Die Ansteuerung der LEDs erfolgt mittels eines Linearreglers, bei dem überschüssige elektrische Span¬ nung in Wärme umgesetzt wird. Diese Wärme kann zu einer ther¬ mischen Limitierung von Helligkeiten führen, die mit derartigen Modul-Lösungen erreicht wird. Zusätzlich verhindert die- ses thermische Problem eine weitere Miniaturisierung der Mo¬ dule. Aufgrund der üblicherweise schwankenden elektrischen Bordspannung werden dadurch lokal stark schwankende Temperaturen erzeugt, die sich negativ auf einen Farbshift der LED- Chips auswirken können.
Abhilfe kann durch eine Reduktion der Abwärme im Treiberbau¬ stein erfolgen, die dann auch eine weitere Miniaturisierung erlaubt. Allerdings kommt es durch den relativ großen Abstand zwischen den LED-Chips in aktuell verfügbaren Gehäusen bei vielen Anwendungen (wie z.B. Einkopplung in einen Lichtleiter) nachteilig zu relativ langen Strecken, bis eine homogene Farbmischung erreicht werden kann. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu se¬ hen, eine optoelektronische Leuchtvorrichtung mit einem verbesserten Wirkungsgrad bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine opto¬ elektronische Leuchtvorrichtung, aufweisend:
zwei Kontakte zum Anschließen an eine elektrische
Versorgungsspannung;
- wenigstens eine Gruppe von miteinander definiert ver- schaltbaren LED-Chips, die über ein Leitungsnetz an die elektrische Versorgungsspannung schaltbar ist;
- wobei wenigstens eine Gruppe von miteinander defi¬ niert verschaltbaren LED-Chips über eine definierte Anzahl von elektrischen Stromquellen an die Versorgungsspannung schaltbar ist; und
- eine Ansteuerungseinrichtung für die wenigstens eine Gruppe von miteinander definiert verschaltbaren LED- Chips, die ausgelegt ist, abhängig vom Spannungspegel der Versorgungsspannung die LED-Chips miteinander derart zu verschalten, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung und einem Spannungsabfall an der wenigstens einen Gruppe der definiert miteinander verschaltbaren LED-Chips minimiert ist.
Auf diese Weise kann eine systembedingt stark schwankende elektrische Bordspannung eines Kraftfahrzeugs für die opto¬ elektronische Leuchtvorrichtung optimiert ausgenutzt werden, wobei vorteilhaft eine elektrische Verlustleistung der An- steuereinrichtung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung minimiert ist.
Im Ergebnis kann dadurch vorteilhaft eine relativ freie Kon- figurierbarkeit von miteinander verschalteten LED-Chips rea- lisiert werden, wodurch für die optoelektronische Leuchtvor¬ richtung ein verbesserter elektrischer/optischer Wirkungsgrad realisiert ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronische Leuchtvorrichtung, aufweisend die Schritte:
- Erfassen eines Spannungspegels einer elektrischen
Versorgungsspannung; und
- Betreiben von wenigstens einer Gruppe von miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips derart, dass die LED-Chips derart an die elektrische Versorgungsspan¬ nung angeschaltet werden, dass abhängig vom Spannungspegel der elektrischen Versorgungsspannung eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung und einem Spannungsabfall an der mitei¬ nander definiert verschalteten Gruppe von LED-Chips minimiert ist. Die Erfindung realisiert dadurch vorteilhaft, dass eine maxi- mierte Anzahl an miteinander verschalteten LED-Chips von einer elektrischen Bordspannung eines Kraftfahrzeugs versorgt wird bzw. dass eine Verlustleistung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung minimieriert ist. Aufgrund der Tatsache, dass die elektrische Bordspannung von Kraftfahrzeugen in der Praxis stark schwankt, bedeutet dies, dass jeweils unter¬ schiedliche Anzahlen von miteinander verschalteten LED-Chips von der elektrischen Bordspannung versorgt werden. Im Ergebnis wird dadurch eine optimierte Betriebscharakteristik für die LED-Chips erreicht, wodurch eine thermische Verlustleis¬ tung eines treibenden Treiberbausteins minimiert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Spannungs-Delta zwischen der Versorgungsspannung und der summarischen Flussspannungen der Gruppe der LED-Chips minimiert ist, wodurch die gesamte opto- elektronische Leuchtvorrichtung energetisch optimiert betrie¬ ben wird. Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass eine Anzahl der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips von Strömen, die von den elektrischen Stromquellen durch die LED-Chips getrieben wer- den, abhängt. Auf diese Weise kann die Anzahl der miteinander verschalteten LED-Chips vorteilhaft auch von den elektrischen Strömen der Stromquellen gesteuert werden.
Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvor- richtung ist vorgesehen, dass die LED-Chips mittels von der Ansteuereinrichtung bereitgestellten Schalterelementen schaltbar sind, wobei die LED-Chips parallel und/oder seriell zwischen die Kontakte der Versorgungsspannung schaltbar sind. Auf diese Weise können zahlreiche Schaltungstopologien reali- siert werden, die eine Verlustleistung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung minimieren.
Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die elektrischen Stromquellen mittels der Ansteuerungseinrichtung ansteuerbar sind. Auf diese Weise kann ein elektrischer Strom durch die Gruppe der LED-Chips gesteuert werden, wodurch im Ergebnis vorteilhaft z.B. ein Farbort der optoelektronischen Leuchtvorrichtung einstellbar ist.
Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Ausrichtung ist vorgesehen, dass die Ansteuerungseinrichtung als ein elektronischer Treiberbaustein ausgebildet ist. Dadurch können vielfältige, leicht umsetzbare Varianten für die Ansteue- rung der LED-Chips bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann auf diese Weise eine Infrastruktur des Treiberbausteins für die Verschaltung der LED-Chips genutzt werden, wodurch ein Platzbedarf für die optoelektronische Leuchtrichtung minimiert ist.
Eine weitere Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass LED-Chips we¬ nigstens einer Gruppe in wenigstens zwei Untergruppen ange- ordnet sind, wobei jede Untergruppe eine definierte Anzahl von seriell verschaltbaren LED-Chips umfasst, wobei das Ver¬ schalten der LED-Chips jeder Untergruppe mittels der Schal¬ terelemente synchron durchführbar ist. Auf diese Weise können aufgrund von definierbaren Anzahlen der verschalteten LED- Chips unterschiedliche Farbcharakteristiken der optoelektro¬ nischen Leuchtvorrichtung bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvor- richtung ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips rote LED-Chips, eine zweite Gruppe grüne LED-Chips und eine dritte Gruppe blaue LED-Chips umfasst. Auf diese Weise können mittels der opto¬ elektronischen Leuchtvorrichtung spezifische Farbcharakteris- tika bzw. Farborte realisiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die LED-Chips auf einer Oberfläche der Ansteuerungseinrichtung angeordnet sind. Dadurch kann eine Bauform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung vorteilhaft kompakt realisiert wer¬ den .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der optoelektroni- sehen Leuchtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von LED-Chip-Mitte zu LED-Chip-Mitte kleiner ist als eine doppelte Chiplänge eines LED-Chips. Auf diese Weise wer¬ den die LED-Chips möglichst nahe aneinander angeordnet, wodurch im Ergebnis eine Verbesserung einer lokalen Lichtmi- schung realisiert ist. Vorteilhaft ist dadurch ein gleichmä¬ ßiger Farbeindruck der optoelektronischen Leuchtvorrichtung unterstützt .
Eine vorteilhafte Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass orthogonal an jeden LED-Chip angrenzend ein andersfarbiger LED-Chip angeordnet ist. Auch auf diese Art und Weise wird eine gute Farbmischung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung aufgrund von Augenträgheit unterstützt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der opto- elektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die An- steuerungseinrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist, wobei auf der Leiterplatte voneinander isolierte Kontaktflä¬ chen für eine elektrische Versorgung und für Datenleitungen vorgesehen sind. Dadurch ergeben sich vorteilhaft platzspa- rende Konfigurationen, die auf komfortable Weise mit der Ver¬ sorgungsspannung und mit Datenleitungen ansteuerbar sind. Im Ergebnis sind dadurch kompakte „intelligente" Lichtquellen realisierbar. Dabei können externe Daten auf einfache Weise auf die optoelektronische Leuchtvorrichtung übertragen wer- den, z.B. können modulierte Datensignale über Zuleitungen für die Versorgungsspannung übertragen werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die An- Ordnung aus LED-Chips, Ansteuerungseinrichtung und Leiterplatte von einer Moldmasse umschlossen ist. Dadurch sind mit einem kostengünstigen Herstellungsverfahren ein guter Schutz und ein kompakter Sitz der LED-Chips unterstützt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass mittels Durch- kontaktierungen Kontakte auf Elektroden der LED-Chips
elektrisch kontaktierbar sind. Auf diese Weise kann eine Lei- tungs- bzw. Verdrahtungsstruktur der optoelektronischen
Leuchtvorrichtung optimiert ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Softwareprogramms der Ansteuereinrichtung eine Be- triebscharakteristik der LED-Chips definiert änderbar ist. Auf diese Weise kann eine Höhe und/oder ein zeitlicher Verlauf des elektrischen Stroms durch die LED-Chips gesteuert werden, wodurch eine Farbcharakteristik der optoelektroni- sehen Leuchtvorrichtung effizient gesteuert werden kann (z.B. Farbverläufe, Helligkeitsverläufe, usw.). Beispielsweise kann dadurch realisiert werden, dass innerhalb eines bestimmten Zeitraums von einer Farbe auf eine andere gewechselt wird.
Technische Funktionalitäten und Vorteile der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung ergeben sich analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten und Vorteilen des Verfahrens zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvor- richtung. Dies bedeutet insbesondere, dass sich technische Funktionalitäten und Vorteile der Vorrichtungsmerkmale aus entsprechenden technischen Funktionalitäten und Vorteilen von Verfahrensmerkmalen ergeben und umgekehrt. Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit Figuren näher erläutert werden, wobei die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt sind. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 prinzipielles Schaltbild einer Ausfüh
rungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
Fig. 2 das Schaltbild von Fig. 1 mit beispielhaft
schlossenen Schalterelementen,
Fig. 3 ein Spannungsverlaufsdiagramm mit Spannungszu- ständen an den LED-Chips der optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung, Fig. 5 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh¬ rungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
Fig. 7 eine Rückansicht auf eine Ausführungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
Fig. 8 und 9 zwei Anordnungen von LED-Chips der vorgeschla¬ genen optoelektronischen Leuchtvorrichtung, und
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung .
Im Folgenden werden für gleiche oder funktionsgleiche Merkma¬ le gleiche Bezugszeichen verwendet. Zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit kann vorgesehen sein, dass nicht in sämtli¬ chen Figuren für sämtliche Elemente stets sämtliche Bezugs- zeichen eingezeichnet sind.
Die Formulierungen "respektive", "bzw." umfassen insbesondere auch die Formulierung "und/oder". Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer beispielhaften ersten Ausführungsform einer vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 100 wird über Kontakte 1, 2 an eine elektrische Versorgungsspan¬ nung UB angeschlossen. Die optoelektronische Leuchtvorrich- tung 100 weist eine erste Gruppe 10 von ersten LED-Chips 11 einer ersten Farbe (hier rot) , eine zweite Gruppe 20 von zweiten LED-Chips 21 einer zweiten Farbe (hier grün) und eine dritte Gruppe 30 von dritten LED-Chips 31 einer dritten Farbe (hier blau) auf. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch noch andere und/oder zusätzliche, nicht dargestellte Gruppen mit LED-Chips anderer Farben (z.B. orange, gelb, usw.) verwendet werden können.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die LED-Chips 11, 21, 31 der einzelnen Gruppen 10, 20 und 30 mittels Schalterelementen 60 seriell und/oder parallel miteinander verschaltbar, wobei in der Anordnung von Fig. 1 alle Schaltereinrichtungen 60 geöffnet sind. Im Ergebnis kann dadurch die elektrische Versor- gungsspannung UB (z.B. eine elektrische Batterie- bzw. Bord¬ spannung eines Kraftfahrzeugs) gemäß den jeweiligen elektrischen Flussspannungen Uf der LED-Chips 11, 21, 31 eine defi¬ nierte Anzahl der LED-Chips 11, 21, 31 treiben, wobei eine verbleibende elektrische Restspannung an steuerbaren Strom- quellen 50 (z.B. Konstantstromquellen) abfällt. Dabei ergeben sich die jeweiligen Flussspannungen an den LED-Chips 11, 21, 31 in Abhängigkeit von den mittels der Stromquellen 50 ge¬ triebenen elektrischen Ströme, sodass im Ergebnis die Anzahl der verschalteten LED-Chips 11, 21, 31 von den Strömen der Stromquellen 50 abhängt.
In Kraftfahrzeugen wird von einer minimalen elektrischen Versorgungsspannung von ca. 6,5 V und einer maximalen elektrischen Versorgungsspannung von ca. 16 V ausgegangen. Bei 6,5 V können rechnerisch bei einer spezifischen elektrischen Flussspannung 2,8 rote LED-Chips betrieben werden. Abgerundet ergeben sich damit n = 2 rote LED-Chips pro Reihe. Bei 16 V können 7,0 rote LED-Chips betrieben werden. Damit ergibt sich eine sinnvolle Strangzahl x = 3, da drei Stränge mit je zwei roten LED-Chips bei einer Serienschaltung zu einer Gesamtspannung
6 x 2,3 V = 13,8 V (1) führen .
Für grüne und blaue LED-Chips der zweiten bzw. dritten Gruppe 20, 30 gelten die oben genannten Überlegungen analog mit den jeweiligen spezifischen Flussspannungen. Da in der Regel mehr grüne LED-Chips benötigt werden, um einen gewünschten Wei߬ punkt zu erreichen, sind für die grünen LED-Chips 21 der zweiten Gruppe 20 zwei Untergruppen („Cluster") 22, 23 vorge- sehen, wobei pro Untergruppe jeweils zwei zweite LED-Chips 21 der Untergruppen 22, 23 seriell miteinander verschaltet sind. Auf diese Weise kann eine Anzahl der grünen zweiten LED-Chips 21 doppelt so hoch sein wie eine Anzahl der blauen dritten LED-Chips 31.
Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die Anzahl der LED- Chips 11, 21, 31 beliebig nach Anwendungsfall variiert werden kann und so zum Beispiel auch mehr blaue LED-Chips als rote oder grüne LED-Chips verbaut werden können. Somit kann in Summe mehr blaues Licht (radiometrische Watts) emittiert wer¬ den, sodass nach der Gewichtung mit der geringen Augenempfindlichkeit im blauen Spektralbereich eine vergleichbare op¬ tische Lichtstärke im Vergleich zu den anderen Farben erzielt werden kann.
In der nachfolgenden Tabelle sind verschiedene Parameter für rote, grüne und blaue LED-Chips angegeben:
Figure imgf000012_0001
Uf ... elektrische Fluss- bzw. Vorwärtsspannung
Dabei sind für rote LED-Chips (2. Spalte), grüne LED-Chips (3. Spalte) und blaue LED-Chips (4. Spalte) verschiedene Pa rameter angegeben. Man erkennt für die genannten Typen von LED-Chips konkrete Werte der elektrischen Flussspannung Uf in Abhängigkeit vom elektrischen Strom 30mA. Erkennbar sind ferner Anzahlen von theoretisch seriell verschaltbaren LED-Chips bei den elektrischen Batteriespannungen UB 6,5 V und 16 V. Erkennbar sind ferner Anzahlen von tatsächlich seriell verschaltbaren LED-Chips pro Reihe, Anzahlen von verschaltbaren Parallelsträngen der LED-Chips, Anzahlen von Untergruppen sowie eine Gesamtanzahl an verschaltbaren LED-Chips. Erkennbar ist für die drei unterschiedlichen LED-Chips auch ein Gesamt- chipkantenlängen-Äquivalent bei 130ym Chipraster.
Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 100 umfasst weiterhin eine Ansteuereinrichtung 40 (z.B. ein elektronischer Treiberbaustein) , in den eine Rechnereinrichtung (vorzugsweise ein MikroController, Mikroprozessor, usw.) und elektronische
Schalterelemente 60 integriert sind. Mittels der Ansteuerein¬ richtung 40 können ein Schaltmodus der Schalterelemente 60 gesteuert und die Stromquellen 50 angesteuert werden. Auf diese Weise wird die elektrische Versorgungs- bzw. Batte¬ riespannung UB jeweils optimal zur Versorgung der LED-Chips 11, 21, 31 genutzt. Ferner kann mit der Rechnereinrichtung des Treibausteins ein elektrischer Stromfluss der Stromquel¬ len 50 durch die LED-Chips 11, 21, 31 gesteuert werden, so- dass aufgrund von unterschiedlichen, sich ändernden elektrischen Strömen spezifische Farbrampen für die LED-Chips 11, 21, 31 realisierbar sind.
Fig. 2 zeigt die Anordnung von Fig. 1 mit spezifisch ver- schalteten LED-Chips 11, 21, 31. Realisiert ist in der ersten Gruppe 10 eine Serienschaltung von vier ersten LED-Chips 11, die gemeinsam mit zwei seriell geschalteten ersten LED-Chips 11 an die Versorgungsspannung UB angeschaltet sind. In der zweiten Gruppe 20 erkennt man eine erste Untergruppe 22 mit vier seriell verschalteten zweiten LED-Chips 21, die an die
Versorgungsspannung UB angeschaltet ist und ferner eine zwei¬ te Untergruppe 23, die aufgrund von offenen Schalterelementen 60 von der Versorgungsspannung UB getrennt ist. Die dritte Gruppe 30 enthält vier in Serie geschaltete dritte LED-Chips 31, die an die Versorgungsspannung UB geschaltet sind.
Man erkennt also, dass es mit der Ansteuereinrichtung 40 mög- lieh ist, die LED-Chips 11, 21, 31 der Gruppen 10, 20 und 30 entweder seriell und/oder parallel an die elektrische Versor¬ gungsspannung UB anzuschalten.
Die Stromquellen 50 sind über die Rechnereinrichtung der An- Steuereinrichtung 40 programmierbar ansteuerbar. Die elektrischen Ströme der Stränge einer Farbe sind typischerweise, aber nicht zwingend gleich groß. Zu einer Helligkeits¬ und/oder Farbeinstellung der LED-Chips 11, 21, 31 kann z.B. eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Stromquellen 50 durchgeführt werden.
Im Ergebnis befinden sich dadurch eine Anzahl n (n mindestens eins) LED-Chips 11, 21, 31 einer Farbe in einem Strang. Die Anzahl n innerhalb eines Strangs kann gleich oder unter- schiedlich groß sein. Die Stränge können elektrisch zueinander parallel und/oder seriell verschaltet werden, wobei die Verschaltung über elektronische Schalterelemente 60 erfolgt. Ein oder mehrere Stränge können auch nicht bestromt sein. Die elektrische Versorgungsspannung UB bestimmt somit, ob ein Strang bestromt wird und ob er in Reihe oder parallel mit an¬ deren Strängen verschaltet wird.
Auf diese Weise wird für alle LED-Chips 11, 21, 31 das Prin¬ zip „keine gemeinsame Anode und keine gemeinsame Kathode" re- alisiert, sodass die elektrische Versorgungsspannung UB best¬ möglich, d.h. mit einer minimierten Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung UB und der summarischen Flussspannungen Uf zum Betreiben der verschalteten LED-Chips 11, 21, 31 verwendet wird. Die elektrische Versorgungsspannung UB wird auf diese Weise bestmöglich ausgenutzt, sodass die elektrische Verlustleistung der Ansteuereinrichtung 40 minimiert ist. Mit dem beschriebenen dynamischen Schalten der LED-Chips in Serien- und/oder Parallelschaltung kann die thermische Verlustleistung in der Form gemindert werden, dass z.B. ein Rotshift aufgrund der lokalen Erwärmung des Bauteils deutlich reduziert und eine einfachere Ansteuerung und Rotkompensation der LED-Chips ermöglicht werden.
Fig. 3 zeigt ein dem oben genannten Konzept zugrunde liegendes Spannungsverlaufsdiagramm. In dem Diagramm ist die elekt- rische Versorgungsspannung UB auf der x-Achse aufgetragen. Auf der y-Achse sind die summarischen Fluss- bzw. Vorwärts¬ spannungen Uf der LED-Chips 11, 21, 31 aufgetragen. Die elektrische Flussspannung, die an den roten, grünen und blauen LED-Chips abfällt, ist mit den jeweiligen Spannungskurven Ur , Ug , U eingezeichnet. Für die roten LED-Chips liegt bis 10 V Versorgungsspannung UB eine Parallelschaltung PS vor, zwischen 10V und 14 V liegt eine Reihenschaltung von vier roten LED-Chips 11 vor und ab 14 V eine Reihenschaltung mit sechs seriell verschalteten roten LED-Chips 11.
Für blaue/grüne LED-Chips liegt bei 13/14 V eine Parallel¬ schaltung der blauen/grünen LED-Chips 21, 31 vor und anschließend bei höherer Versorgungsspannung UB eine Reihenschaltung RS. Die Spannungsdifferenz AUT zwischen der Versor- gungsspannung UB und den summarischen LED-Chip-Spannungen fällt als „Verlustspannung" an der Ansteuerungseinrichtung 40 bzw. an den Stromquellen 50 ab und wird in thermische Verlus¬ tenergie umgewandelt. Man erkennt somit, dass je nach vorhandener elektrischer Versorgungsspannung UB eine unterschiedliche Anzahl von seriell und/oder parallel verschalteten LED-Chips 11, 21, 31 von der der elektrischen Versorgungsspannung UB getrieben sind. Auf diese Weise wird die elektrische Bordspannung eines Kraft- fahrzeugs bestmöglich ausgenutzt und eine Verlustleistung am Treiberbaustein minimiert, was einen effizienten Betrieb der gesamten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 unterstützt . Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungs¬ form der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 mit oberflächenemittierenden LED-Chips 11, 21, 31, insbesondere auf- grund deren Effizienz und Leuchtdichte. Prinzipiell ist aber auch die Verwendung von Volumenemittern als LED-Chips möglich (nicht dargestellt) . Auch die Verwendung von LED-Chips mit beiden elektrischen Kontakten auf einer Oberfläche („Horizontaler LED-Chip") ist möglich. In Fig. 4 sind vertikale erste LED-Chips 11 erkennbar, die elektrisch und thermisch auf der Ansteuerungseinrichtung 40 montiert sind. Dadurch wird die Einheit aus Elektronikbaustein und LED-Chips sehr kompakt und kann vorteilhaft auch noch an Orten (z.B. im Kraftfahrzeug) mit geringem Bauraum verbaut werden. Zudem ist der die An- Steuerungseinrichtung 40 in Form des Silizium-Elektronikbausteins ein guter Wärmeleiter, der anfallende Wärme gut im Bauteil verteilt und abführt.
Die unteren Chipkontakte der LED-Chips dürfen elektrisch nicht miteinander verbunden sein. Dies kann durch die Verwendung eines Kontaktierungselements 70 in Form von ACF (engl, anisotropic conductive film), CDAF auf Chip (engl, conductive die attach film) oder durch einen Lötkontakt erzielt werden. Die Oberseitenkontakte der ersten LED-Chips 11 werden
elektrisch durch PI-Kontakte 71 (Planar Interconnect-Kontakt ) und Durchkontaktierungen 72 (PI-Vias) (Planar Interconnect- Vias) mit der Ansteuerungseinrichtung 40 verbunden. Mittels Drahtbrücken 74 werden elektrische Kontaktierungen von einer Oberseite der Ansteuerungseinrichtung 40 zu Durchkontaktie- rungen 81 der Leiterplatte 80 hergestellt. Die gesamte Anord¬ nung aus LED-Chips 11, 21, 31, Ansteuerungseinrichtung 40 und Leiterplatte 80 ist von einer ausgehärteten Moldmasse 75 um¬ schlossen . Das derart ausgebildete LED-Chip-Array kann optional noch mit einer dünnen, transparenten Vergussmasse (nicht dargestellt) geschützt werden. Da kein Reflektor vorhanden ist, können die LED-Chips im Wesentlichen gleichförmig in alle Raumrichtungen abstrahlen, wodurch ein Farbshift unter einem flachen Betrachtungswinkel (engl. Color-over-Angle) vorteilhaft redu¬ ziert ist.
Als elektrische Kontakte ist eine Rückseitenmetallisierung 82 auf der Leiterplatte 80 denkbar oder Pads auf der Bautei¬ loberseite, die durch den PI-Prozess hergestellt werden. Die Verdrahtung laut Schaltplan gemäß Fig. 1 und 2 kann nur in sehr geringem Umfang durch die PI-Metallisierung umgesetzt werden, weshalb sie vor allem in Umverdrahtungsebenen (nicht dargestellt) innerhalb der Ansteuerungseinrichtung 40 reali¬ siert ist.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausfüh¬ rungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. In diesem Fall sind in der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 mehrere ICs angeordnet. Man erkennt hier eine als Trei¬ berbaustein ausgebildete Ansteuerungseinrichtung 40 und einen weiteren IC-Baustein 90. Beispielsweise repräsentiert der Treiberbaustein einen MikroController und der zweite IC- Baustein 90 einen Datenbus-Treiber-IC, der als Standardbau¬ element verfügbar ist und lediglich Sonderaufgaben, wie z.B. LED-Treiber- und Schalterfunktionen für die Schalterelemente 60 übernimmt. Denkbar ist aber auch, die Schalterelemente 60 in die Ansteuerungseinrichtung 40 zu integrieren. In dem ge- zeigten Chip-on-Board-Ansatz ist ein solches System-in-a-
Package (SiP) möglich. Erkennbar ist ebenfalls, dass an der Unterseite eine Reihe von Durchkontaktierungen 81 in der Leiterplatte 80 ausgebildet sind, über die für die optoelektro¬ nische Leuchtvorrichtung 100 eine effektive Wärmesenke inte- griert wird.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. Man erkennt hier, dass die PI-Kontakte 71 zwischen den LED-Chips 11, 21 und 31 verlegt sind. Dadurch können kleine Abstände von LED- Chipmitte zu LED-Chipmitte realisiert werden. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen LED-Chipmitte zu LED-Chipmitte klei¬ ner als die doppelte Chipkantenlänge des größeren LED-Chips, wobei im Falle von Fig. 6 alle LED-Chips 11, 21, 31 gleich groß sind.
Dargestellt sind in Fig. 6 Abmessungen, die Größenverhältnis- se der einzelnen Abmessungen der einzelnen Elemente der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 bei einem 130 ym Raster der LED-Chips 11, 21, 31 andeuten sollen. Im Ergebnis sind diese Weise viele kleine, diskrete LED-Chips mit einer Chip¬ kantenlänge von vorzugweise < 200ym auf einem IC elektrisch voneinander isoliert montiert, wobei mit PI-Kontakten jeder Chipoberseitenkontakt einzeln auf den IC verdrahtet ist. Auf diese Weise kann eine Lichtmischung aus z.B. rot, grün und blau lokal mit einer gegenüber herkömmlichen Abmessungen deutlich reduzierten Größenskala realisiert werden. Durchkon- taktierungen befinden sich nicht im LED-Chip-Bestückfeld, sondern ausschließlich außerhalb des LED-Chip-Bestückfeldes. Alternativ oder zusätzlich können als Durchkontaktierungsele- mente auch Kontaktelemente benutzt werden, z.B. aus Alumini¬ um, Kupfer, Silizium (nicht dargestellt) .
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Unterseite einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. Wie in Fig. 7 dargestellt, sind insgesamt vier beispielhafte Anschlussflächen 82a.. d für eine Zuführung der elektrischen Versorgungsspan- nung UB, von Massepotential (Anschlussflächen 82a, 82b) und von Datensignalen (Anschlussflächen 82c, 82d) vorgesehen. Die genannten Anschlussflächen 82 sind vorzugsweise als Metalli¬ sierungsflächen ausgebildet, wobei für eine Übertragung von Datensignalen ein Anschluss für einen Datenbus vorgesehen ist, über den serielle Daten in die Ansteuerungseinrichtung 40 übertragen werden können.
Auf diese Weise hat ein Anwender die Möglichkeit, eigene Kon¬ figurationsprogramme für die Rechnereinrichtung der Ansteue- rungseinrichtung 40 zu erstellen und auf diese Weise ein Betriebsverhalten der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 wunschgemäß auszubilden. Auf diese Weise kann z.B. eine Hel- ligkeits- und/oder Farbvorgabe, beispielsweise in Form von Blinken, Helligkeits- und/oder Farbrampen, usw. für die LED- Chips realisiert werden.
Um einen möglichst homogenen Farbeindruck zu erhalten, werden die LED-Chips 11, 21, 31 der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 derart gemischt angeordnet, dass in vertikaler und horizontaler, d.h. in jeweils orthogonaler Ausrichtung zu jedem LED-Chip Richtung jeweils andersfarbige LED-Chips ange¬ ordnet sind. Dies ist in den Figuren 8 und 9 mit zwei bei- spielhaften Konfigurationen mit grünen (G) , roten (R)und blauen (B) LED-Chips angedeutet. Insgesamt achtzehn LED-Chips lassen sich annähernd quadratisch in einer 4 * 4 + 2- Anordnung gemäß Fig. 8 bzw. länglich in einer 3 x 6-Anordnung gemäß Fig. 9 anordnen. Dadurch ist auch bei einer kurzen Be- trachtungsdistanz ein möglichst homogener Farbeindruck der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 unterstützt.
Fig. 10 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausfüh rungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben ei ner optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100.
In einem Schritt 200 wird ein Erfassen eines Spannungspegel einer elektrischen Versorgungsspannung UB durchgeführt. In einem Schritt 210 wird ein Betreiben von wenigstens einer Gruppe 10, 20, 30 von miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips 11, 21, 31 derart durchgeführt, dass die LED-Chips 11, 21, 31 derart an die elektrische Versorgungsspannung UB angeschaltet werden, dass abhängig vom Spannungspegel der elektrischen Versorgungsspannung UB eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung UB und einem Spannungsabfall an der miteinander definiert verschalteten Gruppe von LED Chips 11, 21, 31 minimiert ist.
Die Zuordnung kann beispielsweise über eine Tabelle, die gegebener Versorgungsspannung UB die Schaltungszustände zeigt, erfolgen (sogenannte look-up-table) . In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind Stränge von LED-Chips 11, 21, 31 mit jeweils zwei LED-Chips 11, 21, 31 parallel geschaltet, wenn die Spannungsdifferenz kleiner als das Zweifache des Spannungsabfalls an der miteinander defi- niert verschalteten Gruppe von LED-Chips 11, 21, 31 ist. Wenn die Spannungsdifferenz größer als der Spannungsabfall an der miteinander definiert verschalteten Gruppe von LED-Chips 11, 21, 31 ist, werden zwei Stränge von LED-Chips 11, 21, 31 mit¬ tels Schaltelementen 60 in Serie geschaltet.
Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung eine optoelektronische Leuchtvorrichtung vorgeschlagen, die ein optimiertes Betriebsverhalten mit minimierter elektrischer und thermischer Verlustleistung aufweist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
10 1. Gruppe
11 LED-Chips
20 2. Gruppe
21 LED-Chips
22 Untergruppe
23 Untergruppe
30 3. Gruppe
31 LED-Chips
40 AnSteuerungseinrichtung
50 Stromquelle
60 Schalterelement
70 Kontaktierungselernent
71 PI-Kontakt
72 PI -Durchkontaktieruntg
73 IC-Metallisierung
74 Drahtkontakt
75 Moldmasse
80 Leiterplatte
81 Durchkontaktierung
82a, b Anschlussfläche Versorgung
82c, d Anschlussfläche Versorgung/Daten
90 IC-Baustein
100 optoelektronische Leucht orrichtung
200...210 Verfahrensschritte
UB VersorgungsSpannung
uf FlussSpannung

Claims

PATENTA S PRÜCHE
1. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100), aufweisend:
- zwei Kontakte (1, 2; 82a, 82b; 82c, 82d) zum Anschließen an eine elektrische Versorgungsspannung (UB) ;
- wenigstens eine Gruppe (10, 20, 30) von miteinander de¬ finiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31), die über ein Leitungsnetz an die elektrische Versorgungsspannung (UB) schaltbar ist;
- wobei wenigstens eine Gruppe von miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) über eine definierte Anzahl von elektrischen Stromquellen (50) an die Versorgungsspannung (UB) schaltbar ist;
- eine Ansteuerungseinrichtung (40) für die wenigstens eine Gruppe (10, 20, 30) von miteinander definiert verschalt¬ baren LED-Chips (11, 21, 31), die ausgelegt ist, abhängig vom Spannungspegel der Versorgungsspannung (UB) die LED- Chips (11, 21, 31) miteinander derart zu verschalten, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung (UB) und einem Spannungsabfall an der wenigstens einen Gruppe (10, 20, 30) der definiert mitei¬ nander verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) minimiert ist . 2. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe (10) der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) rote LED-Chips (11), eine zweite Gruppe (20) grü¬ ne LED-Chips (21) und eine dritte Gruppe (30) blaue LED- Chips (31) umfasst.
3. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch
2, wobei die erste Gruppe (10) der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) sechs rote LED- Chips (11) in drei Strängen mit jeweils zwei roten LED-
Chips (11) umfasst, wobei die zweite Gruppe der miteinan¬ der definiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) acht grüne LED-Chips (21) in vier Strängen mit jeweils zwei grünen LED-Chips (21) umfasst, wobei die dritte Gruppe (30) der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) vier blaue LED-Chips (31) in zwei Strängen mit jeweils zwei blauen LED-Chips (31) umfasst, wobei Schalterelemente (60) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Stränge von grünen LED-Chips (21) mittels der Schaltele¬ mente (60) in einen Strang mit vier grünen LED-Chips (21) geschaltet werden können, wobei zwei Stränge von blauen LED-Chips (31) mittels der Schaltelemente (60) in einen Strang mit vier blauen LED-Chips (31) geschaltet werden können und wobei zwei Stränge von roten LED-Chips (11) mittels der Schaltelemente (60) in einen Strang mit vier roten LED-Chips (11) geschaltet werden können oder drei Stränge von roten LED-Chips (11) mittels der Schaltele¬ mente (60) in einen Strang mit sechs roten LED-Chips (11) geschaltet werden können.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der miteinander definiert verschaltbaren LED- Chips (11, 21, 31) von Strömen, die von den elektrischen Stromquellen (50) durch die LED-Chips (11, 21, 31) ge¬ trieben werden, abhängt.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (11, 21, 31) mittels von der Ansteuerein- richtung (40) bereitgestellten Schalterelementen (60) schaltbar sind, wobei die LED-Chips (11, 21, 31) parallel und/oder seriell zwischen die Kontakte (1, 2) der Versorgungsspannung (UB) schaltbar sind.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Stromquellen (50) mittels der Ansteue- rungseinrichtung (40) ansteuerbar sind.
7. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungseinrichtung (40) als ein elektronischer Treiberbaustein ausgebildet ist.
8. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass LED-Chips (11, 21, 31) wenigstens einer Gruppe (10, 20, 30) in wenigstens zwei Untergruppen (22, 23) angeordnet sind, wobei jede Untergruppe (22, 23) eine definierte An¬ zahl von seriell verschaltbaren LED-Chips (21) umfasst, wobei das Verschalten der LED-Chips jeder Untergruppe (22, 23) mittels der Schalterelemente (60) synchron durchführbar ist.
9. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (11, 21, 31) auf einer Oberfläche der An- steuereinrichtung (40) angeordnet sind.
10. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von LED-Chip- Mitte zu LED-Chip-Mitte kleiner ist als eine doppelte Chiplänge eines LED-Chips (11, 21, 31) .
11. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass orthogonal an jeden LED-Chip (11, 21, 31) angrenzend ein andersfarbiger LED- Chip (11, 21, 31) angeordnet ist.
12. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (40) auf einer Leiterplatte (80) angeordnet ist, wobei auf der Leiterplatte (80) voneinan- der isolierte Kontaktflächen (82) für eine elektrische
Versorgung und für Datenleitungen vorgesehen sind. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus LED- Chips (11, 21, 31), Ansteuereinrichtung (40) und Leiterplatte (80) von einer Moldmasse (75) umschlossen ist.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Durch- kontaktierungen (72) Kontakte auf Elektroden der LED- Chips (11, 21, 31) elektrisch kontaktierbar sind.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Softwareprogramms der Ansteuereinrichtung (40) eine Betriebscharakteristik der LED-Chips (11, 21, 31) definiert änderbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung (100), aufweisend die Schritte:
Erfassen eines Spannungspegels einer elektrischen Versorgungsspannung (UB) ; und
Betreiben von wenigstens einer Gruppe (10, 20, 30) von miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips (11, 21, 31) derart, dass die LED-Chips (11, 21, 31) derart an die elektrische Versorgungsspannung (UB) angeschaltet werden, dass abhängig vom Spannungspegel der elektrischen Versorgungsspannung (UB) eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung (UB) und einem Spannungsabfall an der miteinander definiert verschalteten Gruppe von LED-Chips (11, 21, 31) minimiert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Stränge von LED-Chips (11, 21, 31) mit jeweils zwei LED-Chips (11, 21, 31) pa¬ rallel geschaltet sind, wenn die Spannungsdifferenz klei¬ ner als das Zweifache des Spannungsabfalls an der mitei¬ nander definiert verschalteten Gruppe von LED-Chips (11, 21, 31) ist und wobei zwei Stränge von LED-Chips (11, 21, 31) mittels Schaltelementen (60) in Serie geschaltet wer- den, wenn die Spannungsdifferenz größer als der Spannungsabfall den Strängen von LED-Chips (11, 21, 31) ist.
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