WO2009121330A2 - Illumination device - Google Patents

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WO2009121330A2
WO2009121330A2 PCT/DE2009/000400 DE2009000400W WO2009121330A2 WO 2009121330 A2 WO2009121330 A2 WO 2009121330A2 DE 2009000400 W DE2009000400 W DE 2009000400W WO 2009121330 A2 WO2009121330 A2 WO 2009121330A2
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light
radiation
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Ludwig Plötz
Horst Varga
Thorsten Kunz
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • G09G3/342Control of illumination source using several illumination sources separately controlled corresponding to different display panel areas, e.g. along one dimension such as lines
    • G09G3/3426Control of illumination source using several illumination sources separately controlled corresponding to different display panel areas, e.g. along one dimension such as lines the different display panel areas being distributed in two dimensions, e.g. matrix

Definitions

  • the invention relates to a lighting device.
  • An object of at least one embodiment is to provide a lighting device with a brightness control.
  • An object of at least one further embodiment is to specify a lighting device with a heat regulation.
  • Lighting devices are characterized in the dependent claims and will be further apparent from the following description.
  • the disclosure of the claims is hereby explicitly incorporated by reference into the description.
  • a lighting device comprises
  • Radiation-emitting semiconductor devices is arranged in a plurality of rows, wherein
  • Control device is assigned to control the brightness of the respective light module
  • Each of the plurality of light modules is associated with a sensor unit for determining at least one measured value, comprising the brightness of the plurality of radiation-emitting semiconductor components of the respective light module.
  • Light module can here and below mean an arrangement of the plurality of radiation-emitting semiconductor components in groups, partial areas, fields or so-called “local dimming areas”.
  • Physical or “multiple” may refer to a number, such as light modules or radiation-emitting semiconductor devices, that is greater than or equal to two, here and below.
  • first device such as a plurality of light modules
  • second device such as a carrier
  • first device is directly in direct mechanical and / or electrical contact with the second
  • first device is arranged indirectly "on” the second device. It can then other devices be arranged between the first and the second device.
  • a light module is arranged on the carrier can furthermore mean that the carrier is suitable and intended to carry the light module.
  • the light module can be arranged flat on the carrier.
  • the light module and the carrier can also interlock.
  • the carrier may also partially enclose the light module, for example in edge regions of the light module.
  • a row with a plurality of elements may here and below mean an arrangement of the elements along a line extension direction, that is to say a linear arrangement of the elements or an arrangement of the elements along a curved line.
  • a plurality of lines can be arranged such that the
  • Row extents are parallel to each other and that elements of different rows are arranged in columns.
  • An arrangement of a plurality of rows each having a plurality of elements may particularly preferably mean a matrix-like arrangement of the elements.
  • the rows and columns do not necessarily have to be perpendicular to each other.
  • the matrix-like arrangement may have a rectangular, square or hexagonal arrangement of elements.
  • each of the light modules is associated with a control device and a sensor unit, which may advantageously mean that each of the multicellular light modules individually through the respective control device can be controlled.
  • a control device can regulate the brightness of each light module individually by the control device reacting to the at least one measured value, which was determined by the sensor unit.
  • the measured value is determined by the respective sensor unit which is assigned to each of the plurality of light modules.
  • the brightness of a light module corresponds to a measure of the light output and / or light intensity emitted by the semiconductor components of the light module. Accordingly, a so-called actual value for the brightness of each light module can be determined by the sensor unit of each light module, which is compared by the control device with a given target value. Accordingly, a specific brightness value, which is based on the desired value, can be set for each of the light modules by the control device.
  • the control device may be adapted to correct a difference between the actual value and the target value of the brightness of the individual light modules and to synchronize the respective brightness of a plurality of the light modules.
  • radiation may mean electromagnetic radiation having at least one wavelength or one spectral component in an infrared to ultraviolet wavelength range, in particular infra-red, visible and / or ultraviolet electromagnetic radiation be.
  • a “desired value” here and below may denote a command or target variable or a measured value to be achieved, for example for the brightness, which is reached in a control loop and is to be maintained by a controller, such as a control device.
  • Value here and below may mean a controlled variable such as, for example, a measured value currently determined for the brightness of a single light module. If the actual value deviates from the desired value, an attempt is made to eliminate this so-called control difference by means of the controller.
  • the sensor unit can furthermore be arranged between two rows of the plurality of radiation-emitting semiconductor components.
  • the multicellularly arranged radiation-emitting semiconductor components of a light module can be arranged uniformly spaced from the sensor unit on each light module.
  • the light modules may have a polygonal shape or be circular in shape, so that the radiation-emitting semiconductor components on the light module have the same distance as possible from the sensor unit.
  • the sensor unit can preferably be arranged centrally between the individual radiation-emitting semiconductor components, so that the radiation-emitting components can have a uniform spacing from the sensor unit.
  • the polygonal shape of the light modules preferably a rectangular, a square or a hexagonal shape, may be advantageous, since this can enable a more efficient arrangement of the light modules on the carrier and thus a more cost-effective mode of production.
  • a polygonal shape and in particular a rectangular, a square or a hexagonal shape of the light modules may be preferable, since this may allow an arrangement of the radiation-emitting semiconductor components in a matrix form on the light module.
  • the multi-line radiation-emitting semiconductor components can also be controlled or driven on the light module in rows and columns (so-called 2D dimming).
  • 2D dimming Such a summary of radiation-emitting semiconductor components to light modules can be used for example in a backlight application.
  • each control device of each light module can be suitable for imparting an operating current to each of the radiation-emitting semiconductor components of the respective light module and for regulating this as a function of the at least one measured value determined by the sensor unit of the respective light module.
  • each control device is designed as a driver.
  • the sensor unit and the control device may further be components of a control loop.
  • a control loop represent a feedback system having a controller, such as the control device, which in feedback with the sensor unit the Operating current through each of the radiation-emitting semiconductor devices controls.
  • the illumination device may comprise a heat-regulating device for heat regulation of the plurality of radiation-emitting semiconductor components of the respective light module.
  • a heat-regulating device may have features and / or feature combinations which are described below.
  • the carrier, the light modules and the semiconductor devices may include features and / or feature combinations that are described below.
  • a lighting device comprises
  • a heat-regulating device for heat regulation of the plurality of radiation-emitting semiconductor components of the respective light module.
  • the light modules can be arranged on a common support so that the individual light modules can influence one another thermally.
  • a thermal influence may be possible, for example, by a heat conduction between the light modules through partial regions of the carrier.
  • the arrangement of the heat-regulating device allow thermal decoupling of the light modules from each other, so that they can be treated as isothermal in itself.
  • the thermal decoupling can for example be made possible by the fact that a heat conduction between two light modules in comparison to known
  • Lighting devices is reduced or prevented.
  • a heat conduction path between two light modules can be achieved, which has a lower thermal conductivity compared to known lighting devices.
  • the heat-regulating device can also enable the dissipation of the heat generated at the radiation-emitting semiconductor components away from the light modules.
  • Semiconductor devices represent heat sources that may have different brightness levels during operation.
  • the different brightnesses can lead to different thermal states of the radiation-emitting semiconductor components.
  • radiation-emitting semiconductor components such as light-emitting diodes, which emit light having a red color spectrum
  • thermal interference with one another may be disadvantageous since the thermal Influencing can lead to color distortions and brightness differences of the red LEDs.
  • a derivation of the heat generated by the heat source by means of such a heat-regulating device can thereby allow a thermal influence adjacent to arranged on different light modules radiation-emitting semiconductor components largely omitted.
  • a thermal control device may include a thermal insulator that thermally isolates at least two of the plurality of light modules from each other. Such a thermal insulator can thus thermally decouple the at least two light modules from one another, so that these light modules, which can represent, for example, subregions of a backlight back wall, can not be thermally influenced.
  • Thermal insulation and “thermally decoupling” can mean here and below that the heat flow or heat input from a first light module to another, for example adjacent, second light module is reduced or completely prevented compared to known lighting devices that the operating state
  • the brightness of the second light module is at least substantially or not at all influenced by the first light module.
  • This may mean that, for example, a difference in the brightness or a difference in the operating current impressed in each case on the semiconductor components, which may exist between the at least two of the plurality of light modules, results in different thermal ones States of the individual light modules can lead. Due to the thermal insulation of the individual light modules from each other, a mutual thermal influence of the light modules can be prevented or at least reduced.
  • the thermal insulator may be formed of a thermally non-conductive material, for example of a plastic such as a thermoplastic or a thermoset or a combination of these. Furthermore, it may be advantageous in the embodiment of the thermal insulator if such a plastic additionally has reflective properties in order to prevent or at least reduce absorption losses. As such a reflective plastic, it is possible to use, for example, the material from the material group of polybutylene terephthalate (PBT) available under the brand name POCAN from Bayer. Additionally or alternatively, combinations of other polyester materials, combinations of thermoplastics or combinations of thermally nonconductive plastics are conceivable, which have reflective properties.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the thermal insulator can be arranged between at least two light modules. Furthermore, a thermal insulator can be arranged between in each case two light modules arranged adjacently on the support.
  • a thermal insulator may, for example, be designed as a web which is arranged on the carrier or is formed in the carrier.
  • the bridge can be a thermal Decoupling of two adjacent arranged light modules, each with different brightness states, which lead to different thermal states of the individual light modules, allow by reducing the heat conduction between the light modules.
  • the carrier itself can also be embodied as a heat-regulating device and in particular as a thermal insulator, in that the carrier is made of a thermally nonconductive material, for example of one of the plastics already described or of another thermally non-conductive material, such as, for example Polyvinyl chloride can be selected, is formed.
  • the carrier is arranged as a thermal insulator between the at least two light modules and the two light modules are designed, for example, each as printed circuit boards.
  • thermal insulator may be advantageous in such an embodiment of the thermal insulator as a bridge between the at least two light modules when the thermal insulator is formed such that no shading of the radiation-emitting semiconductor components and thus no reduction in the light emission caused thereby occurs due to the thermal insulator.
  • the thermal insulator may have a thinning, an incision, a recess, a notch or a taper of the carrier between two light modules.
  • this may mean that the cross section of the carrier through the thinning, the incision, the recess, the Notch or is reduced by the taper and thereby the at least two light modules in the sense described above are thermally isolated from each other.
  • Such an embodiment of the thermal insulator can allow the thermal path between two light modules to be tapered by the reduced carrier cross-section and thus impedes, ie prevents or at least reduces, heat transfer between the two light modules.
  • a particularly preferred embodiment of the reduced carrier cross-section between the two of the plurality of light modules may be in the form of an air bridge or in an air gap.
  • the carrier may preferably be designed as a printed circuit board, which may have on one of the plurality of light modules side facing electrical contacts for making electrical contact with the arranged on the light modules radiation-emitting semiconductor devices.
  • the carrier embodied as a printed circuit board can comprise, for example, an electrically insulating main body such as a glass fiber fabric with an epoxy coating, wherein the electrical contacts arranged on one of the plurality of light modules can be embodied as printed conductors. Accordingly, the radiation-emitting semiconductor components of each light module can be electrically contacted via the conductor tracks on the printed circuit board.
  • the carrier can also be designed as a metal core board.
  • the carrier may be inelastic or designed as a flexible printed circuit board.
  • the printed circuit board may comprise a flexible main body made of a flexible, electrically insulating material such as polyimide, Polyethylene naphthalate or polyethylene or may contain at least one of these materials. On the main body electrical conductors can be structured.
  • the flexible printed circuit board can be designed, for example, as a flexible printed circuit board (Printed Flex Board).
  • the circuit board is designed so flexible that it can be rolled up. This may mean that the circuit board is in a "roll-to-roll" process with the radiation-emitting
  • Semiconductor devices can be populated.
  • the populated circuit board is then preferably also rolled up again.
  • the majority of the light modules can also be designed as printed circuit boards and in each case have all the features and combinations described for printed circuit boards.
  • the thermal insulation of at least two light modules can be formed in that the at least two light modules on the support with a distance of greater than or equal to 5 mm to less than or equal to 50 mm, preferably with a distance of greater than or equal to 20 mm to less than or equal to 30 mm, adjacent to each other.
  • the distance between the two of the plurality of light modules should be suitable for thermally separating the two light modules from one another.
  • the heat-regulating device can dissipate the resulting heat alternatively or additionally.
  • the heat-regulating device may comprise a heat sink which is emitted on one of the plurality of radiation-emitting Semiconductor components facing away from the surface of the light modules or the carrier is arranged.
  • a "heat sink” may here and hereinafter designate a thermodynamic environment with a high heat capacity and be further characterized in that it is able to maintain a quasi-stationary temperature state with a high heat absorption (Through) conductivity of the material of the heat sink to be characterized.
  • a metal layer such as a bottom plate made of aluminum or another metal such as copper or silver, or a metal foil may be used as the heat sink disposed on the surface of the light modules or the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor devices.
  • a metal foil or metal layer can absorb and dissipate the heat of the radiation-emitting semiconductor components in order to keep the carrier and the light modules arranged thereon at a quasi-stationary temperature.
  • the metal foil may, for example, be glued, printed, stamped or painted onto the surface of the light modules or of the carrier facing away from the majority of the radiation-emitting semiconductor components.
  • the heat sink arranged on a surface of the light modules or of the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor components can be arranged over the whole area according to a further embodiment. This can allow the largest possible dissipation of the heat generated.
  • the heat sink may comprise a heat sink or be designed as a heat sink.
  • a metal block applied on the side of the carrier remote from the majority of the light modules is conceivable, a metal layer or a bottom plate made of aluminum or of another thermally conductive metal such as copper or silver.
  • Such a heat sink may additionally have surface structures, such as roughenings, a waviness or a rib structure with cooling fins, fins and / or fins for cooling and by riveting, gluing or screwing on that of the radiation-emitting
  • the surface structures can additionally increase the surface of the heat sink and thus increase the cooling effect of the heat sink.
  • a solid metal plate with pressed or soldered slats of copper or aluminum or solid material milled, stamped or formed cooling plates, or attachable cooling stars and cooling vanes made of aluminum spring bronze or steel sheet can be used as a heat sink.
  • a metal layer such as a base plate made of aluminum
  • a passive heat sink is characterized by the fact that it acts primarily by convection.
  • aluminum may be used for a passive heat sink due to its low material cost, ease of processing, lower density, heat capacity, and satisfactory conductivity.
  • Copper has a higher thermal conductivity, but is more expensive and difficult to work and is therefore mainly used for active heatsinks such as fans or in liquid coolers.
  • the heat sink and at least one light module or the heat sink and the carrier may be integrally formed.
  • the carrier and / or the light modules may preferably comprise a metal, which may, for example, have a waviness as a heat sink on the surface facing away from the radiation-emitting semiconductor components.
  • a further heat sink for example in the form of a heat sink, may be applied. This can enable a direct thermal coupling of the radiation-emitting semiconductor components to the heat sink and the most efficient dissipation of heat to the surface facing away from the radiation-emitting semiconductor components.
  • the heat sink can be recessed in the carrier or arranged in at least one of the light modules.
  • a metal core can be used which is recessed in the carrier or arranged in at least one of the light modules.
  • the heat sink can extend in the horizontal and / or vertical direction through the carrier or through at least one light module.
  • a metal core In the case of a metal core
  • an increased lateral thermal conductivity can be achieved.
  • the carrier or at least one light module can have openings, wherein the heat sink can be arranged in the openings.
  • This may mean that vias or preferably so-called thermal vias may be arranged in the carrier or in the light module as a heat sink, which extend through the carrier or through the light module and which can improve the heat transport perpendicular to the carrier or to the light module.
  • thermal vias may be referred to vias, which are formed of copper and thus can use the high thermal conductivity of copper for heat dissipation.
  • These plated-through holes may preferably be arranged regularly in a dense arrangement, such as, for example, in a grid of, for example, greater than or equal to 0.1 mm to less than or equal to 2.0 mm in the carrier.
  • the thermal vias may comprise a diameter of greater than or equal to 0.25 mm to less than or equal to 1.5 mm.
  • the openings may be filled with a thermally conductive material. These filled with, for example, a thermal grease openings may be advantageous for further processing, as can be soldered on the filled openings. Furthermore, these filled openings may allow a direct conductive connection between the light modules as heat sources on one side of the support and a heat sink on the side of the support facing away from the plurality of light modules.
  • the carrier may be subdivided into a plurality of segments, wherein each of the plurality of light modules is disposed on each one of the plurality of segments of the carrier and each of the plurality of light modules is disposed on the side of the carrier remote from the plurality of radiation-emitting semiconductor devices having the heat sink. This may mean, on the one hand, that each of the plurality of light modules can be arranged on one carrier segment in each case and is thus thermally insulated by a further light module on a further carrier segment.
  • each carrier segment an individual heat sink, such as a heat sink, which may be arranged on one side of the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor components or alternatively may also be arranged in the carrier, wherein the carrier itself may also constitute the heat sink ,
  • At least one segment of the carrier or at least one light module can be arranged between thermally insulating holders.
  • These holders may preferably be so-called I-profiles, which may be formed for example from materials such as polyimide, Teflon, polystyrene, polyamide and plastics, such as thermoplastics.
  • the carrier segments may be arranged between the two electrically insulating holders, which are also referred to as I-profiles, I-carriers or double-T carriers, each of these electrically insulating holders having two main surfaces which are connected by a tapered web ,
  • the two main surfaces may be, for example, a length of greater than or equal to 20 mm, preferably have a length of about 10 mm.
  • Such an arrangement of the carrier segments between two thermally insulating holders can help to largely suppress the thermal influence which emanates from two light modules with different brightness states, so that the light modules are thermally insulated by such a holder between two such holders.
  • the carrier or a carrier segment can preferably be designed as a thermally insulating holder. It is also conceivable on the of the radiation-emitting
  • a heat-regulating device for example, to arrange a heat sink, wherein the light module may alternatively include the heat-regulating device.
  • combinations of light modules and carrier segments are possible, which can be arranged between thermally insulating holders.
  • FIG. 1A shows a schematic illustration of a lighting device according to an exemplary embodiment in a plan view
  • FIG. 1B shows a schematic illustration of a lighting device according to a further exemplary embodiment
  • FIGS. 2A and 2B schematic representations of illumination devices according to further exemplary embodiments in plan view
  • FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D show schematic representations of illumination devices according to further exemplary embodiments
  • FIG. 4A shows a schematic sectional representation of a lighting device according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4B is a schematic representation of a lighting device according to the embodiment of Figure 4A in plan view
  • FIG. 4C shows a schematic sectional view of a lighting device according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4D shows a schematic representation of a lighting device according to the exemplary embodiment of FIG. 4C in a plan view
  • Figures 5A to 5D are schematic representations of a lighting device according to another embodiment in three-dimensional views.
  • Figure 6 is a schematic representation of a lighting device according to another embodiment.
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a lighting device with a carrier 1, on which two light modules 21, 22 are arranged.
  • a carrier 1 On each of the light modules 21, 22, four radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314 and 321, 322, 323, 324 are respectively arranged in two rows 411, 412 and 421, 422.
  • each of the rows 411, 412, 421, 422 has at least two radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324.
  • more than two radiation-emitting semiconductor components are arranged in one row and / or that more than two rows per Light module are present and / or that more than two light modules are arranged on the carrier 1.
  • the two radiation emitters each arranged in a row 411, 412 and 421, 422, respectively.
  • Semiconductor devices 311, 312, 313, 314 and 321, 322, 323, 324 may preferably include light emitting diodes.
  • Four light-emitting diodes such as in each case one light-emitting diode which emits light of a wavelength of a red spectral range, one light-emitting diode which emits light of one wavelength of a blue spectral range, and two light-emitting diodes which emit light of one wavelength of a green spectral range preferably always form a radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324.
  • This may mean that at least two light-emitting diodes can emit light with at least two different spectra, so that the superimposition of the spectra yields, for example, white light.
  • Such a radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 can furthermore comprise one or more multilayer stacks of functional layers with at least one light-emitting layer.
  • the functional layers may be selected from n- and p-type layers, such as electron injection layers, electron transport layers, hole blocking layers, electron blocking layers, hole transport layers, and hole injection layers.
  • the light-emitting layer may include, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure), or a multiple quantum well structure (MQW structure) luminescent or fluorescent material, wherein light is generated by the recombination of electrons and holes in the light-emitting layer.
  • the functional layers may comprise organic and / or inorganic materials.
  • An organic material may include organic polymers or small organic molecules.
  • organic polymers comprise fully or partially conjugated polymers.
  • Suitable organic polymeric materials include at least one of the following materials in any combination: poly (p-phenylenevinylene) (PPV), poly (2-methoxy-5- (2-ethyl) hexyloxyphenylenevinylene) (MEH-PPV), at least one PPV derivative (for example dialkoxy or dialkyl derivatives) polyfluorenes and / or copolymers
  • PPV poly (p-phenylenevinylene)
  • MEH-PPV poly (2-methoxy-5- (2-ethyl) hexyloxyphenylenevinylene)
  • PPV derivative for example dialkoxy or dialkyl derivatives
  • small organic molecules in the organic functional layer.
  • small molecules are, for example: aluminum tris (8-hydroxyquinoline) (Alq 3 ), aluminum 1,3-bis (N, N-dimethylaminophenyl) -1,3,4-oxydazole (OXD-8), aluminum oxo-bis (2-methyl-8-quinoline), aluminum bis (2-methyl-8-hydroxyquinoline), beryllium bis (hydroxybenzoquinoline) (BEQ 2 ),
  • DSA amines Bis (diphenylvinyl) biphenylene (DPVBI) and arylamine-substituted distyrylarylenes (DSA amines).
  • the functional layer may include inorganic materials such as III / V compound semiconductors such as nitride and / or phosphide compound semiconductors based materials.
  • the functional layer comprises a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In min - m N, where O ⁇ n ⁇ l, O ⁇ m ⁇ l and n + m ⁇ 1.
  • this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula Rather, it may have one or more dopants and additional ingredients that the characteristic physical properties of the Al n Ga m ini- n -. m
  • the above formula contains only the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even though these may be partially replaced by small amounts of other substances.
  • phosphide compound semiconductors based means that the functional layer comprises a phosphide III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In min - m P, where O ⁇ n ⁇ l, O ⁇ m ⁇ l and n + m ⁇ 1.
  • the functional layers may additionally or alternatively also comprise a semiconductor material based on AlGaAs or an II / VI compound semiconductor material. At least one of the radiation emitters
  • Semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 may in particular have features of a thin-film light-emitting diode chip.
  • a thin-film light-emitting diode chip is characterized by at least one of the following characteristic features:
  • the light-emitting diode chip comprises an epitaxially grown semiconductor layer sequence with a main surface facing a carrier element, in particular with a carrier substrate, on which a mirror layer is further applied or formed, which reflects back at least part of the electromagnetic radiation generated in the semiconductor layer sequence,
  • the thin-film light-emitting diode chip has a carrier element which is not the growth substrate on which the semiconductor layer sequence has been epitaxially grown, but rather a separate carrier element, which was subsequently attached to the semiconductor layer sequence,
  • the semiconductor layer sequence has a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m or less,
  • the semiconductor layer sequence is free of a growth substrate.
  • free from a growth substrate means that a growth substrate which has possibly been used for growth is removed from the semiconductor layer sequence or at least greatly thinned out. In particular, it is so thinned that it alone or together with the epitaxial semiconductor layer sequence alone is not is self-supporting. The remainder of the highly thinned growth substrate is in particular unsuitable as such for the function of a growth substrate, and
  • the semiconductor layer sequence contains at least one semiconductor layer having at least one surface having a mixing structure, which leads in the ideal case to an approximately ergodic distribution of light in the semiconductor layer sequence, that is, it has the most ergodisch stochastic scattering behavior.
  • a basic principle of a thin-film light-emitting diode chip is described, for example, in the publication Schnitzer et al. , Applied Physical Letters 63 (16), 18 October 1993, pages 2174 to 2176, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
  • Examples of thin-film light-emitting diode chips are described in the publications EP 0905797 A2 and WO 02/13281 A1, the disclosure contents of which are hereby also incorporated by reference.
  • a thin-film light-emitting diode chip is, to a good approximation, a Lambertian surface radiator and is therefore suitable, for example, well for use in a headlight, for example a motor vehicle headlight.
  • the light modules 21, 22 may have a polygonal or a circular shape, with a rectangular shape of the light modules 21, 22 being preferred.
  • a rectangular embodiment of the light modules 21, 22 as in the embodiment shown allows a matrix-like arrangement of the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, each on a light module 21, 22 and the control of the light modules in rows and columns (2D dimming).
  • such a configuration of the light modules 21, 22 is to be preferred, in which the plurality of radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 are arranged uniformly spaced from a sensor unit 61, 62 on the light module 21, 22 could be.
  • a sensor unit 61, 62 may be suitable for determining the brightnesses of each radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 of the respective light module 21, 22.
  • the sensor units 61, 62 in the embodiment shown as light detectors, such as photodiodes or light-sensitive resistors formed.
  • the sensor units 61 and 62 are designed such that in each case a part of the light emitted by the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313 and 414 or 321, 322, 323 and 324 can be detected. From the brightness values of each radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 of each light module 21, 22, it is then possible to determine an actual value of the brightness of the respective light module 21, 22, which is sent to a control device 51 , 52 can be transmitted and compared with a target value.
  • control device 51, 52 which may be designed as a driver or as a microcontroller, can therefore be set for each of the light modules 21, 22, a certain brightness value, which is based on the desired value. Also, the control device 51, 52 may be suitable for, a difference between the actual value and the target value of the brightness of the individual light modules 21, 22 to correct and to synchronize the brightness of a plurality of the light modules 21, 22.
  • control device 51, 52 of each light module 21, 22 is suitable for the operating current impressed on each of the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 of the respective light module 21, 22 as a function of each sensor unit 61, 62 to determine the respective light module 21, 22 measured value.
  • the individual light modules 21, 22 are controlled individually by such a control device 51, 52.
  • such an individual control of the individual light modules 21, 22 in addition to the correction of the brightness by the regulation of the operating current by the respective control device 51, 52, the synchronization of the individual light modules 21, 22.
  • Figure IB is another embodiment of a lighting device, for example, for backlighting a screen.
  • a plurality of light modules are arranged on a carrier 1, which is shown only as a section, wherein for the sake of clarity, only the light modules 21 and 22 are marked.
  • the number of light modules and the arrangement in rows and columns on the support 1 can be selected according to the requirements of the lighting device, for example, in terms of their size.
  • the light modules which are executed rectangular in the embodiment shown, another, for example, polygonal shape, such as a square or hexagonal shape, have.
  • Each of the light modules, which are designed as lyre plates has radiation-emitting semiconductor components which are arranged in four rows of six radiation-emitting semiconductor components.
  • each of the radiation-emitting semiconductor components comprises four light-emitting diodes (LEDs), of which one LED red light, one LED blue Light and two LEDs emit green light.
  • LEDs light-emitting diodes
  • Each of the radiation-emitting semiconductor components can thus be adjusted in terms of its emission intensity and its radiated color by superposition of the emission spectra of the four LEDs.
  • the LEDs of a radiation-emitting semiconductor component can be arranged individually or in a housing (packaging) provided thereon on the respective light module.
  • Each four of the radiation-emitting semiconductor components are combined in the exemplary embodiment shown to form a group, as indicated by the lines marked 41 to 46.
  • Each of the groups 41 to 46 thus comprises two rows of two radiation-emitting semiconductor components, to each of which a sensor unit is equidistantly assigned to the radiation-emitting semiconductor components of a group.
  • a sensor unit is equidistantly assigned to the radiation-emitting semiconductor components of a group.
  • the sensor units of the groups 41 and 42 are provided with the reference numerals 61 and 62.
  • Each of the sensor units which are additionally coupled to a respective control device (not shown), serves for the electrical and thermal synchronization of the associated radiation-emitting semiconductor components a group, so that for the radiation-emitting semiconductor components of each of the groups 41 to 46 are independently adjustable stable operating conditions on a light module.
  • the number of groups of radiation-emitting semiconductor components and the number of radiation-emitting semiconductor components per group on a light module can be selected according to the requirements of the illumination device and each be greater than or equal to 1.
  • each of the groups of a light module can have its own subcarrier on the light module, on which the radiation-emitting semiconductor components and the sensor unit are respectively arranged.
  • the carrier 1, the light modules and optionally the subcarriers can be produced as individual components or as a common component, for example by a metal-plastic molding process.
  • the thermal isolation of the groups of radiation-emitting semiconductor components on a light module can take place by means of the distance of the groups from each other and / or by a heat-regulating device such as a thermal insulator or a heat sink as described in the following embodiments.
  • control devices 51, 52 and the sensor units 61, 62 shown in FIGS other embodiments of the clarity not shown, but may also be present in these.
  • FIG. 2A shows a further exemplary embodiment of a lighting device which corresponds to a detail of the carrier 1 illustrated in FIG. 1A with the respectively first rows 411, 421 with at least two light modules 21, 22.
  • the illumination device additionally comprises a heat-regulating device, which is arranged on the carrier 1 and designed as a thermal insulator 71.
  • the thermal insulator 71 is arranged as a web between the two light modules 21, 22 and thus thermally insulates the two light modules 21, 22 from each other.
  • the designed as a web thermal insulator 71 is disposed in a recess of the carrier and has a thermally poorly conductive plastic as in the general part performed on.
  • the carrier cross-section, via which a heat conduction between the light modules 21 and 22 can take place, is reduced, as a result of which the heat exchange between the light modules 21 and 22 can be considerably reduced.
  • the thermal insulator 71 may also be designed as an air gap in the carrier 1, for example in the form of an opening in the carrier 1.
  • FIG. 2B shows a section of a further exemplary embodiment of a carrier 1 shown similarly to FIG. 1A with the respectively first rows 411, 421 with at least two light modules 21, 22.
  • the two Light modules 21, 22 in an alternative embodiment of the heat-regulating device via a thermal insulator 71 in the form of a taper 72 of the support 1 thermally insulated.
  • the cross section of the carrier 1 in the region of the taper 72 is reduced relative to the region on which the light modules 21, 22 are arranged.
  • the light modules 21, 22 are thermally insulated from each other by the cross-sectional area of the thermal path 73 between the two light modules 21, 22 reduced by the taper 72 and thus the thermal influence of the two light modules 21, 22 due to heat transfer through the Carrier 1 is largely reduced.
  • the illumination devices shown there can each have a plurality of semiconductor components per row, a plurality of rows with semiconductor components, and / or a plurality of light modules.
  • a plurality of thermal insulators 71 in the form of a plurality of webs and / or a plurality of tapers in or on the carrier 1 can be arranged or formed.
  • FIG. 3A shows a further exemplary embodiment of a lighting device in a sectional representation with a carrier 1 with the respective second lines 412, 422 with two light modules 21, 22 shown in FIG. 1A.
  • two radiation-emitting semiconductor components 313 are each exemplary on each light module 21, 22 , 314 and 323, 324.
  • the illumination device has a heat-regulating device in the form of a heat sink 8 on the carrier 1.
  • the carrier 1 and the heat sink 8 are integrally formed so that the carrier 1 comprises the heat sink 8.
  • the heat sink 8 is arranged over the whole area on the surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22.
  • Such an arrangement can enable the largest possible dissipation of the heat generated by the semiconductor components of the light modules 21, 22 to the environment.
  • heat transfer between the light modules 21, 22 themselves can be effectively reduced.
  • the heat sink 8 surface structures such as in the embodiment shown, a ripple, which increases the surface of the carrier 1 and thus allow improved heat dissipation to the environment.
  • the carrier 1 is designed as a metal block, as a metallic circuit board, as a metal foil or as a metal layer.
  • Embodiment shown heat sink 8 may be adapted to absorb the heat of the arranged on the support 1 light modules 21, 22 and dissipate to the environment of the carrier 1, while the carrier 1 and arranged thereon light modules 21, 22 at a quasi-stationary temperature hold.
  • the heat sink 8 may also comprise a heat sink which is arranged on the surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22.
  • the heat sink 8 is arranged in the carrier 1.
  • the carrier 1 has a metal core 81, which is arranged in the interior of the carrier 1.
  • a copper block or alternatively copper or aluminum may be arranged in multilayer layers in the carrier 1.
  • the heat sink 8 extends in a horizontal direction through the carrier 1.
  • a metal core 81 an increased lateral thermal conductivity can thus be achieved and effective heat conduction of the heat generated by the light modules 21, 22 to the surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22.
  • heat sink 8 of FIG. 3A formed as a surface structure and the heat sink 8 of FIG. 3B designed as a metal core 81 can be combined.
  • FIG. 3C shows, in a further exemplary embodiment, openings 911, 912, 921, 922 which are arranged in the carrier 1 and extend through the carrier 1.
  • the openings 911, 912, 921, 922 can be embodied as plated-through holes or preferably as so-called thermal vias and thus formed as part of a heat sink 8.
  • thermal vias can be formed of copper and thus use the thermal conductivity of copper as heat dissipation and thus improve the heat transfer perpendicular to the carrier 1 therethrough.
  • the openings 911, 912, 921, 922 which comprise the thermal vias, are arranged in direct contact with the light modules 21, 22 in order to direct the heat generated there directly onto the side of the side facing away from the light modules 21, 22 Derive carrier 1.
  • the openings 911, 912, 921, 922 can preferably be arranged regularly in an arrangement, such as a grid in the carrier 1.
  • blind via may, for example, be in direct contact with one of the light modules 21, 22, pass through a copper layer, such as the metal core already shown in FIG. 3B, and then end blind on an insulating layer adjoining the copper layer
  • vias are conceivable which each connect two copper layers to each other and thereby extend (buried via) an insulating layer adjoining the copper layers,
  • the openings 911, 912, 921, 922 can be filled with a thermally conductive material.
  • FIG. 3D shows a further exemplary embodiment of a lighting device with two light modules 21, 22 shown purely by way of example and two radiation-emitting semiconductor components 313, 314 and 323, 324 on the light modules 21, 22.
  • openings 911, 912, in the light modules 21, 22 921, 922 which extend through the light modules 21, 22 to a surface 20 of the light modules 21, 22 facing away from the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324.
  • thermal vias are arranged in each case as part of a heat sink 8, the heat generated by the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 to one of the
  • a carrier 1 is arranged, which is simultaneously designed as a further part of the heat sink 8 in the form of a heat sink 82, wherein the light modules 21, 22 respectively over the entire surface are arranged on the carrier 1 designed as a heat sink 82, so that as large as possible heat dissipation can be done.
  • FIG. 3D shows, the thermal vias arranged in the openings 911, 912, 921, 922 and the cooling body 82 are formed as a carrier 1 in one piece.
  • the heat-regulating devices shown in FIGS. 2A to 3D can also be combined with each other.
  • FIG. 4A shows a further exemplary embodiment of a lighting device with thermally insulating holders 101, 102, 103, which has one or a combination of the elements shown in FIG General part mentioned materials for thermal insulation.
  • the thermally insulating holders 101, 102, 103 are in cross-section as I- or U-profiles for mounting and thermal insulation of at least two carriers 1, in the illustrated embodiment in the form of purely shown by way of example two carrier segments 11, 12 each having a light module 21, 22 executed.
  • the I or U profiles used each have two base surfaces 104, which have a preferred length of 10 mm, and inner surfaces 105, which preferably have a width of 2 mm, which may mean that 2 mm of the carrier 1, ie the Carrier segments 11, 12 protrude into the I or U-profile.
  • thermally insulating holders 101, 102, 103 enable the thermal decoupling of the light modules 21, 22 and the radiation-emitting semiconductor components 313, 314 arranged on the light modules 21, 22 , 323, 324 through the thermally insulating holders 101, 102, 103. Therefore, the thermally insulating holders 101, 102, 103 can allow the thermal decoupling of the light modules 21, 22 from each other, and therefore, another example of a heat regulating device, or for a represent thermal insulator 71.
  • Such an arrangement of the light modules 21, 22 between thermally insulating holders 101, 102, 103 may additionally allow the two light modules 21, 22 to be arranged at a distance of 5 mm to 50 mm and preferably at a distance of 20 mm to 30 mm ,
  • a heat sink 8 designed as a heat sink 82 is arranged on the surfaces of the carrier 1 and the light modules 21, 22 facing away from the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323.
  • FIG. 4B shows the embodiment of FIG. 4A in a plan view with the two light modules 21, 22 shown purely by way of example, each having two radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 arranged in a row.
  • the light modules 21, 22 are each arranged on a carrier segment 11, 12, which are arranged between thermally insulating holders 101, 102, 103.
  • the boundary line 10, up to which the carrier segments 11, 12 project into the thermally insulating holders 101, 102, 103 and thus adjoin the thermally insulating holders 101, 102, 103, is marked by the dashed line.
  • the two carrier segments 11, 12 with the light modules 21, 22 in a designed as an insulating frame thermally insulating holder with the three thermally insulating holder 101, 102, 103 are arranged.
  • the three thermally insulating holders 101, 102, 103 form a unit with openings in which the carrier segments 11, 12 are arranged with the light modules 21, 22 and thus enclose the light modules 21, 22.
  • the line indicated by the reference numeral 9 marks the Sectional plane of the sectional view of Figure 4A.
  • the thermally insulating holders 101, 102 and 103 may also be designed as separate components separated from one another.
  • FIG. 4C shows a further exemplary embodiment of a lighting device with thermally insulating holders 101, 102, 103, which are designed with respect to their geometry as in the previous exemplary embodiment.
  • the thermally insulating holders 101, 102, 103 are formed as parts of a carrier 1, on which purely by way of example two light modules 21, 22 are arranged.
  • the carrier 1 As already described in the general part of the carrier 1 as a thermally insulating holder and the light modules 21, 22 designed as printed circuit boards.
  • FIG. 4D shows the embodiment of FIG. 4C in a plan view with the two light modules 21, 22, each of which has two radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 arranged in a row.
  • the carrier is formed as a frame with the holders 101, 102 and 103.
  • the light modules 21, 22 are each arranged between the thermally insulating holders 101, 102, 103.
  • the further reference symbols designate features which have already been described in connection with FIG. 4B.
  • a lighting device can also have a combination of the features of the exemplary embodiments shown in FIGS. 4A to 4D.
  • the light modules 21, 22 may be embodied in particular as printed circuit boards (PCB), for example made of FR4, as metal core boards (MCPCB) or as flexboards or as a combination thereof, and conductor tracks, for example made of copper with a thickness of about 35 .mu.m, over which the radiation-emitting semiconductor components in shape of LEDs in packages or in the form of individual LEDs are electrically connected.
  • PCB printed circuit boards
  • MCPCB metal core boards
  • conductor tracks for example made of copper with a thickness of about 35 .mu.m, over which the radiation-emitting semiconductor components in shape of LEDs in packages or in the form of individual LEDs are electrically connected.
  • FIG. 5A shows a further exemplary embodiment of a lighting device in a three-dimensional plan view with a plurality of light modules 21, 22, 23, which are each connected to one another via a thermally insulating carrier 1.
  • the carrier 1 is designed as a thermally insulating holder with a circumferential I-profile.
  • four light-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314 are arranged in two rows with two semiconductor components 311, 312 or 313, 314, ie two columns, only on the light module 21, but more or less than four radiation-emitting semiconductor components are also used in more or less than two columns or rows conceivable.
  • no radiation-emitting semiconductor components are shown on the light modules 22, 23.
  • the carrier 1 is designed as a polygonal I-profile with a thermally insulating material, which is arranged between the light modules 21, 22, 23 and two of the plurality of light modules such as the light modules 21 and 22 and the light modules 21 and 23 thermally from each other decoupled.
  • a thermally insulating material which is arranged between the light modules 21, 22, 23 and two of the plurality of light modules such as the light modules 21 and 22 and the light modules 21 and 23 thermally from each other decoupled.
  • another carrier with other light modules for thermal Connect decoupling can also connect other light modules.
  • FIG. 5B shows the exemplary embodiment of FIG. 5A in a three-dimensional side view with the carrier 1 configured as an I-profile. Adjacent to the I-profile of the carrier 1 are in each case the light modules 21, 22, 23 which, in addition to the thermal decoupling by the carrier 1 have a designed as a heat sink 82 heat sink for heat dissipation. In each case, a light module 21, 22, 23 and with a heat sink 82 are made in one piece.
  • the respective light module 21, 22, 23 in each case comprises a heat sink 82, direct heat dissipation of the heat generated by the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314 shown by way of example only on the light module 21 to one of the radiation-emitting semiconductor components 311, 312 , 313, 314 opposite surface possible.
  • FIG. 5C shows a detail of the exemplary embodiment of FIG. 5A in a three-dimensional view of the rear side of the light module 21, which corresponds to the surface 20 of the light module 21 facing away from the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314.
  • the detail shown in FIG. 5C shows the light module 21, which is surrounded by the carrier 1 and extends through the carrier 1.
  • the heat sink 82 has surface patterns to those of the arranged on the light module 21
  • FIG. 5D accordingly shows a rear view of the illustration according to FIG. 5A.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an illumination device which has a multiplicity of light modules, of which only three light modules 21, 22, 23 are provided with reference symbols for the sake of clarity.
  • the light modules are arranged on a carrier 1 described in accordance with FIGS. 4A to 4D and 5A to 5D and thermally insulated by means of this.
  • the carrier 1 is only indicated as edge lines of the light modules and, according to the preceding descriptions, forms a frame with carrier segments on which the light modules are arranged.
  • the arrangement of the light modules may be carried out on a carrier or carrier segments according to one of the further preceding embodiments or a combination thereof.
  • Each of the light modules has a plurality of radiation-emitting semiconductor components with four semiconductor components in three lines, of which only the lines 411, 412 and 413 of the light module 21 and the semiconductor components 311, 312, 313 and 314 of the line 411 provided with reference numerals for clarity are.
  • the light modules have, for example, a visible, that is not covered by the carrier 1, 95.5 mm length and 64.25 mm width, on which the 12 executed as LEDs radiation-emitting semiconductor devices with a line spacing of about 23.88 mm and a Column spacing of about 25.48 mm are arranged.
  • the lightweight modules are designed as printed circuit boards. Furthermore, sensor units and control devices can also be arranged on the light modules as described in conjunction with FIGS. 1A and 1B.
  • the illumination device has a matrix-like arrangement of the light modules in eight rows and ten columns and is particularly suitable as a backlighting device, for example for screens suitable. Due to the modular design and the individual thermal management of the individual light modules, a scaling to larger or smaller lighting devices is easily possible. As an alternative to the embodiment shown with rectangular lighting modules, they can also be hexagonal or square, for example.

Abstract

An illumination device is disclosed, comprising a support (1) and a number of light modules (21, 22) each with a number of radiating semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) in several rows (411, 412, 421, 422). Each one of the several rows (411, 412, 421, 422) comprises at least two of the radiating semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324). Each one of the number of light modules (21, 22) is provided with a regulating device (51, 52) for regulating the brightness of the light module (21, 22). Each one of the number of light modules (21, 22) is provided with a sensor device (61, 62) for determining at least one measured value comprising the brightness of the number of radiating semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324). An illumination device is further disclosed, comprising a support (1), a number of light modules (21, 22, 23), ea number of radiating semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) and a heat-regulating device.

Description

Beschreibungdescription
Beleuchtungseinrichtunglighting device
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung.The invention relates to a lighting device.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deutschen Patentanmeldung 10 2008 016 486.0 und der deutschen Patentanmeldung 10 2008 038 857.2, deren Offenbarungsgehalte hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden.This patent application claims the priorities of German patent application 10 2008 016 486.0 and German patent application 10 2008 038 857.2, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
Aus der Druckschrift WO 2007/076819 Al ist eine Beleuchtungseinrichtung bekannt.From the document WO 2007/076819 Al a lighting device is known.
Eine Aufgabe von zumindest einer Ausführungsform ist es, eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Helligkeitsregelung anzugeben. Eine Aufgabe von zumindest einer weiteren Ausführungsform ist es, eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Wärmeregulation anzugeben.An object of at least one embodiment is to provide a lighting device with a brightness control. An object of at least one further embodiment is to specify a lighting device with a heat regulation.
Diese Aufgaben werden durch Beleuchtungseinrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derThese objects are achieved by lighting devices according to the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of
Beleuchtungseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche wird hiermit explizit durch Rückbezug in die Beschreibung aufgenommen.Lighting devices are characterized in the dependent claims and will be further apparent from the following description. The disclosure of the claims is hereby explicitly incorporated by reference into the description.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst eine BeleuchtungseinrichtungIn accordance with at least one embodiment, a lighting device comprises
- einen Träger und- a carrier and
- eine Mehrzahl von Lichtmodulen auf dem Träger, wobei - auf jedem der Lichtmodule jeweils eine Mehrzahl von- A plurality of light modules on the carrier, wherein - On each of the light modules in each case a plurality of
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen in mehreren Zeilen angeordnet ist, wobeiRadiation-emitting semiconductor devices is arranged in a plurality of rows, wherein
- jede der mehreren Zeilen zumindest zwei der- each of the several lines at least two of
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente umfasst,Comprises radiation-emitting semiconductor components,
- jedem der Mehrzahl der Lichtmodule eine- Each of the plurality of light modules one
Regelungsvorrichtung zugeordnet ist zur Regelung der Helligkeit des jeweiligen Lichtmoduls undControl device is assigned to control the brightness of the respective light module and
- jedem der Mehrzahl der Lichtmodule eine Sensoreinheit zugeordnet ist zur Ermittlung von zumindest einem Messwert, umfassend die Helligkeit der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente des jeweiligen Lichtmoduls.- Each of the plurality of light modules is associated with a sensor unit for determining at least one measured value, comprising the brightness of the plurality of radiation-emitting semiconductor components of the respective light module.
"Lichtmodul" kann hier und im Folgenden eine Anordnung der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente in Gruppen, Teilbereichen, Feldern oder so genannten „local dimming areas" bedeuten."Light module" can here and below mean an arrangement of the plurality of radiation-emitting semiconductor components in groups, partial areas, fields or so-called "local dimming areas".
„Mehrzahl" oder „mehrere" kann hier und im Folgenden eine Anzahl, etwa von Lichtmodulen oder Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen, bezeichnen, die größer oder gleich zwei ist."Plural" or "multiple" may refer to a number, such as light modules or radiation-emitting semiconductor devices, that is greater than or equal to two, here and below.
Dass eine erste Vorrichtung, wie beispielsweise eine Mehrzahl von Lichtmodulen „auf" einer zweiten Vorrichtung wie beispielsweise einem Träger angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die erste Vorrichtung unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der zweiten Vorrichtung angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die erste Vorrichtung mittelbar „auf" der zweiten Vorrichtung angeordnet ist. Dabei können dann weitere Vorrichtungen zwischen der ersten und der zweiten Vorrichtung angeordnet sein.The fact that a first device, such as a plurality of light modules, is arranged or mounted "on" a second device, such as a carrier, may here and in the following mean that the first device is directly in direct mechanical and / or electrical contact with the second Furthermore, it can also mean that the first device is arranged indirectly "on" the second device. It can then other devices be arranged between the first and the second device.
Dass ein Lichtmodul auf dem Träger angeordnet ist kann weiterhin bedeuten, dass der Träger geeignet und dafür vorgesehen ist, das Lichtmodul zu tragen. Dazu kann das Lichtmodul flächig auf dem Träger angeordnet sein. Weiterhin können das Lichtmodul und der Träger auch ineinander greifen. Ferner kann der Träger das Lichtmodul auch teilweise umschließen, etwa in Randbereichen des Lichtmoduls.The fact that a light module is arranged on the carrier can furthermore mean that the carrier is suitable and intended to carry the light module. For this purpose, the light module can be arranged flat on the carrier. Furthermore, the light module and the carrier can also interlock. Furthermore, the carrier may also partially enclose the light module, for example in edge regions of the light module.
Eine Zeile mit einer Mehrzahl von Elementen kann hier und im Folgenden eine Anordnung der Elemente entlang einer Zeilenerstreckungsrichtung bedeuten, also etwa eine lineare Anordnung der Elemente oder eine Anordnung der Elemente entlang einer gekrümmten Linie. Eine Mehrzahl von Zeilen kann dabei derart angeordnet sein, dass dieA row with a plurality of elements may here and below mean an arrangement of the elements along a line extension direction, that is to say a linear arrangement of the elements or an arrangement of the elements along a curved line. A plurality of lines can be arranged such that the
Zeilenerstreckungsrichtungen parallel zueinander sind und dass Elemente von verschiedenen Zeilen in Spalten angeordnet sind. Eine Anordnung einer Mehrzahl von Zeilen mit jeweils einer Mehrzahl von Elementen kann dabei besonders bevorzugt eine matrixartige Anordnung der Elemente bedeuten. Dabei müssen die Zeilen und Spalten nicht zwingend senkrecht zueinander sein. Beispielsweise kann die matrixartige Anordnung eine rechteckige, quadratische oder hexagonale Anordnung von Elementen aufweisen.Row extents are parallel to each other and that elements of different rows are arranged in columns. An arrangement of a plurality of rows each having a plurality of elements may particularly preferably mean a matrix-like arrangement of the elements. The rows and columns do not necessarily have to be perpendicular to each other. For example, the matrix-like arrangement may have a rectangular, square or hexagonal arrangement of elements.
In der hier beschriebenen Beleuchtungseinrichtung werden die Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente mehrzellig in jedem der Mehrzahl der Lichtmodule angeordnet. Dabei werden jedem der Lichtmodule eine Regelungsvorrichtung und eine Sensoreinheit zugeordnet, was vorteilhaft bedeuten kann, dass jedes der mehrzelligen Lichtmodule einzeln durch die jeweilige Regelungsvorrichtung geregelt werden kann. Eine derartige Regelungsvorrichtung kann die Helligkeit eines jeden Lichtmoduls individuell regeln, indem die Regelungsvorrichtung auf den zumindest einen Messwert reagiert, der durch die Sensoreinheit ermittelt wurde.In the illumination device described here, the radiation-emitting semiconductor components are arranged in a multicellular manner in each of the plurality of light modules. In this case, each of the light modules is associated with a control device and a sensor unit, which may advantageously mean that each of the multicellular light modules individually through the respective control device can be controlled. Such a control device can regulate the brightness of each light module individually by the control device reacting to the at least one measured value, which was determined by the sensor unit.
Der Messwert, wie beispielsweise ein Messwert für die Helligkeit, wird durch die jeweilige Sensoreinheit ermittelt, die jedem der Mehrzahl der Lichtmodule zugeordnet ist. Die Helligkeit eines Lichtmoduls entspricht dabei einem Maß für die von den Halbleiterbauelementen des Lichtmoduls abgestrahlten Lichtleistung und/oder Lichtintensität. Demnach kann durch die Sensoreinheit eines jeden Lichtmoduls ein so genannter Ist-Wert für die Helligkeit eines jeden Lichtmoduls ermittelt werden, der durch die Regelungsvorrichtung mit einem gegebenen Soll-Wert verglichen wird. Durch die Regelungsvorrichtung kann demnach für jedes der Lichtmodule ein bestimmter Helligkeitswert eingestellt werden, der sich am Soll-Wert orientiert. Ebenfalls kann die Regelungsvorrichtung dazu geeignet sein, eine Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert der Helligkeit der einzelnen Lichtmodule zu korrigieren und die jeweilige Helligkeit von einer Mehrzahl der Lichtmodule zu synchronisieren .The measured value, such as a measured value for the brightness, is determined by the respective sensor unit which is assigned to each of the plurality of light modules. The brightness of a light module corresponds to a measure of the light output and / or light intensity emitted by the semiconductor components of the light module. Accordingly, a so-called actual value for the brightness of each light module can be determined by the sensor unit of each light module, which is compared by the control device with a given target value. Accordingly, a specific brightness value, which is based on the desired value, can be set for each of the light modules by the control device. Also, the control device may be adapted to correct a difference between the actual value and the target value of the brightness of the individual light modules and to synchronize the respective brightness of a plurality of the light modules.
Dabei kann „Strahlung", „elektromagnetische Strahlung" oder „Licht" hier und im Folgenden eine elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge beziehungsweise einer spektralen Komponente in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich bedeuten. Insbesondere kann dabei infrarote, sichtbare und/oder ultraviolette elektromagnetische Strahlung bezeichnet sein. Dabei kann ein „Soll-Wert" hier und im Folgenden eine Führungs- oder Zielgröße oder einen zu erzielenden Messwert, beispielsweise für die Helligkeit bezeichnen, der in einem Regelkreis erreicht und durch einen Regler, wie beispielsweise eine Regelungsvorrichtung eingehalten werden soll. „Ist-Wert" kann hier und im Folgenden eine Regelgröße wie beispielsweise einen aktuell für die Helligkeit eines einzelnen Lichtmoduls ermittelten Messwerts bedeuten. Weicht der Ist-Wert vom Soll-Wert ab, so wird versucht, diese so genannte Regeldifferenz mittels des Reglers zu beseitigen.In this case, "radiation", "electromagnetic radiation" or "light" here and hereinafter may mean electromagnetic radiation having at least one wavelength or one spectral component in an infrared to ultraviolet wavelength range, in particular infra-red, visible and / or ultraviolet electromagnetic radiation be. In this case, a "desired value" here and below may denote a command or target variable or a measured value to be achieved, for example for the brightness, which is reached in a control loop and is to be maintained by a controller, such as a control device. " Value "here and below may mean a controlled variable such as, for example, a measured value currently determined for the brightness of a single light module. If the actual value deviates from the desired value, an attempt is made to eliminate this so-called control difference by means of the controller.
Damit der Helligkeitseindruck von der Sensoreinheit möglichst gleichmäßig von jedem einzelnen Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement eines einzelnen Lichtmoduls wahrgenommen wird und der daraus ermittelte durchschnittliche Messwert für die Helligkeit eines Lichtmoduls eine möglichst geringe Standardabweichung aufweist, kann die Sensoreinheit weiterhin zwischen zwei Zeilen der Mehrzahl der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente angeordnet sein. Bevorzugt können die mehrzellig angeordneten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente eines Lichtmoduls gleichmäßig beabstandet zur Sensoreinheit auf jedem Lichtmodul angeordnet sein.So that the brightness impression of the sensor unit is perceived as uniformly as possible by each individual radiation-emitting semiconductor component of a single light module and the average measured value for the brightness of a light module determined therefrom has the lowest possible standard deviation, the sensor unit can furthermore be arranged between two rows of the plurality of radiation-emitting semiconductor components. Preferably, the multicellularly arranged radiation-emitting semiconductor components of a light module can be arranged uniformly spaced from the sensor unit on each light module.
Weiterhin können die Lichtmodule eine polygonale Form aufweisen oder kreisförmig ausgeführt sein, damit die Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente auf dem Lichtmodul einen möglichst gleichen Abstand zur Sensoreinheit aufweisen. Dabei kann die Sensoreinheit bevorzugt mittig zwischen den einzelnen Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen angeordnet sein, damit die Strahlungsemittierenden Bauelemente einen gleichmäßigen Abstand zur Sensoreinheit aufweisen können. Die polygonale Form der Lichtmodule, bevorzugt eine rechteckige, eine quadratische oder eine hexagonale Form, kann dabei vorteilhaft sein, da diese eine effizientere Anordnung der Lichtmodule auf dem Träger und damit eine kostengünstigere Produktionsweise ermöglichen kann. Weiterhin kann eine polygonale Form und insbesondere eine rechteckige, eine quadratische oder eine hexagonale Form der Lichtmodule zu bevorzugen sein, da diese eine Anordnung der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente in einer Matrixform auf dem Lichtmodul ermöglichen kann. In einer Matrixform können die mehrzeilig angeordneten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente auf dem Lichtmodule zudem zeilen- und spaltenweise ansteuerbar sein beziehungsweise angesteuert werden (so genanntes 2D-Dimming) . Eine solche Zusammenfassung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen zu Lichtmodulen kann beispielsweise in einer Hinterleuchtung Anwendung finden.Furthermore, the light modules may have a polygonal shape or be circular in shape, so that the radiation-emitting semiconductor components on the light module have the same distance as possible from the sensor unit. In this case, the sensor unit can preferably be arranged centrally between the individual radiation-emitting semiconductor components, so that the radiation-emitting components can have a uniform spacing from the sensor unit. The polygonal shape of the light modules, preferably a rectangular, a square or a hexagonal shape, may be advantageous, since this can enable a more efficient arrangement of the light modules on the carrier and thus a more cost-effective mode of production. Furthermore, a polygonal shape and in particular a rectangular, a square or a hexagonal shape of the light modules may be preferable, since this may allow an arrangement of the radiation-emitting semiconductor components in a matrix form on the light module. In a matrix form, the multi-line radiation-emitting semiconductor components can also be controlled or driven on the light module in rows and columns (so-called 2D dimming). Such a summary of radiation-emitting semiconductor components to light modules can be used for example in a backlight application.
Weiterhin kann jede Regelungsvorrichtung jedes Lichtmoduls geeignet sein, jedem der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente des jeweiligen Lichtmoduls einen Betriebsstrom aufzuprägen und diesen in Abhängigkeit von dem durch die Sensoreinheit des jeweiligen Lichtmoduls ermittelten zumindest einen Messwert zu regeln. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei jede Regelungsvorrichtung als Treiber ausgeführt.Furthermore, each control device of each light module can be suitable for imparting an operating current to each of the radiation-emitting semiconductor components of the respective light module and for regulating this as a function of the at least one measured value determined by the sensor unit of the respective light module. In a preferred embodiment, each control device is designed as a driver.
Die Sensoreinheit und die Regelungsvorrichtung können weiterhin Bestandteile eines Regelkreises sein. Dabei kann ein Regelkreis ein rückgekoppeltes System darstellen, das einen Regler, wie beispielsweise die Regelungsvorrichtung, aufweist, der in Rückkopplung mit der Sensoreinheit den Betriebsstrom durch jedes der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente regelt.The sensor unit and the control device may further be components of a control loop. In this case, a control loop represent a feedback system having a controller, such as the control device, which in feedback with the sensor unit the Operating current through each of the radiation-emitting semiconductor devices controls.
Weiterhin kann die Beleuchtungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform eine wärmeregulierende Vorrichtung zur Wärmeregulation der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente des jeweiligen Lichtmoduls umfassen. Dabei kann eine derartige wärmeregulierende Vorrichtung Merkmale und/oder Merkmalskombinationen aufweisen, die im Folgenden beschrieben werden.Furthermore, the illumination device according to an embodiment may comprise a heat-regulating device for heat regulation of the plurality of radiation-emitting semiconductor components of the respective light module. In this case, such a heat-regulating device may have features and / or feature combinations which are described below.
Weiterhin können der Träger, die Lichtmodule und die Halbleiterbauelemente Merkmale und/oder Merkmalskombinationen aufweisen, die Folgenden beschrieben werden.Furthermore, the carrier, the light modules and the semiconductor devices may include features and / or feature combinations that are described below.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst eine BeleuchtungseinrichtungIn accordance with at least one further embodiment, a lighting device comprises
- einen Träger,a carrier,
- eine Mehrzahl von Lichtmodulen auf dem Träger, wobei auf jedem der Mehrzahl der Lichtmodule jeweils eine Mehrzahl von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen angeordnet ist, unda plurality of light modules on the carrier, wherein a plurality of radiation-emitting semiconductor components are respectively arranged on each of the plurality of light modules, and
- eine wärmeregulierende Vorrichtung zur Wärmeregulation der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente des jeweiligen Lichtmoduls.a heat-regulating device for heat regulation of the plurality of radiation-emitting semiconductor components of the respective light module.
Bei herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen können die Lichtmodule so auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein, dass sich die einzelnen Lichtmodule untereinander thermisch beeinflussen können. Eine thermische Beeinflussung kann beispielsweise durch eine Wärmeleitung zwischen den Lichtmodulen durch Teilbereiche des Trägers möglich sein. Im Gegensatz dazu kann bei der hier beschriebenen Beleuchtungseinrichtung die Anordnung der wärmeregulierenden Vorrichtung eine thermische Entkopplung der Lichtmodule voneinander ermöglichen, sodass diese für sich selbst als isotherm behandelt werden können.In conventional lighting devices, the light modules can be arranged on a common support so that the individual light modules can influence one another thermally. A thermal influence may be possible, for example, by a heat conduction between the light modules through partial regions of the carrier. In contrast, in the case described here Lighting device, the arrangement of the heat-regulating device allow thermal decoupling of the light modules from each other, so that they can be treated as isothermal in itself.
Die thermische Entkopplung kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass eine Wärmeleitung zwischen zwei Lichtmodulen im Vergleich zu bekanntenThe thermal decoupling can for example be made possible by the fact that a heat conduction between two light modules in comparison to known
Beleuchtungseinrichtungen verringert oder verhindert wird. Dadurch kann beispielsweise ein Wärmeleitpfad zwischen zwei Lichtmodulen erreicht werden, der eine im Vergleich zu bekannten Beleuchtungseinrichtungen geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Alternativ oder zusätzlich zur thermischen Entkopplung über eine Verringerung oder Verhinderung einer Wärmeleitung zwischen zwei Lichtmodulen kann die wärmeregulierende Vorrichtung auch die Ableitung der an den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen entstehenden Wärme von den Lichtmodulen weg ermöglichen.Lighting devices is reduced or prevented. As a result, for example, a heat conduction path between two light modules can be achieved, which has a lower thermal conductivity compared to known lighting devices. Alternatively or in addition to thermal decoupling via a reduction or prevention of heat conduction between two light modules, the heat-regulating device can also enable the dissipation of the heat generated at the radiation-emitting semiconductor components away from the light modules.
Dabei können die StrahlungsemittierendenIn this case, the radiation-emitting
Halbleiterbauelemente Wärmequellen darstellen, die im Betrieb unterschiedliche Helligkeiten aufweisen können. Die unterschiedlichen Helligkeiten können zu unterschiedlichen thermischen Zuständen der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente führen. Demnach ist es prinzipiell vor allem bei bekannten Beleuchtungseinrichtungen möglich, dass sich unterschiedlich helle und benachbart angeordnete Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente thermisch beeinflussen können. Insbesondere im Fall von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen, wie beispielsweise Leuchtdioden, die Licht mit einem roten Farbspektrum emittieren, kann eine thermischer Beeinflussung untereinander nachteilig sein, da die thermische Beeinflussung zu Farbverfälschungen und Helligkeitsunterschieden der roten Leuchtdioden führen kann.Semiconductor devices represent heat sources that may have different brightness levels during operation. The different brightnesses can lead to different thermal states of the radiation-emitting semiconductor components. Accordingly, it is possible in principle, especially in known lighting devices, that differently bright and adjacently arranged radiation-emitting semiconductor components can influence thermally. Particularly in the case of radiation-emitting semiconductor components, such as light-emitting diodes, which emit light having a red color spectrum, thermal interference with one another may be disadvantageous since the thermal Influencing can lead to color distortions and brightness differences of the red LEDs.
Eine Ableitung der entstehenden Wärme von der Wärmequelle mithilfe einer derartigen wärmeregulierenden Vorrichtung kann dabei ermöglichen, dass eine thermische Beeinflussung benachbart auf verschiedenen Lichtmodulen angeordneter strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente weitgehend unterbleibt .A derivation of the heat generated by the heat source by means of such a heat-regulating device can thereby allow a thermal influence adjacent to arranged on different light modules radiation-emitting semiconductor components largely omitted.
Eine weitere Ausführungsform einer wärmeregulierenden Vorrichtung kann einen thermischen Isolator umfassen, der zumindest zwei der Mehrzahl der Lichtmodule thermisch voneinander isoliert. Ein derartiger thermischer Isolator kann damit die zumindest zwei Lichtmodule thermisch voneinander entkoppeln, sodass sich diese Lichtmodule, die beispielsweise Teilbereiche einer Hinterleuchtungsrückwand darstellen können, thermisch nicht beeinflussen können. „Thermisch isolieren" und „thermisch entkoppeln" kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass der Wärmefluss beziehungsweise Wärmeeintrag von einem ersten Lichtmodul auf ein weiteres, beispielsweise benachbartes, zweites Lichtmodul im Vergleich zu bekannten Beleuchtungseinrichtungen soweit verringert oder ganz verhindert wird, dass der Betriebszustand, also beispielsweise die Helligkeit, des zweiten Lichtmoduls zumindest im Wesentlichen oder gar nicht durch das erste Lichtmodul beeinflusst wird.Another embodiment of a thermal control device may include a thermal insulator that thermally isolates at least two of the plurality of light modules from each other. Such a thermal insulator can thus thermally decouple the at least two light modules from one another, so that these light modules, which can represent, for example, subregions of a backlight back wall, can not be thermally influenced. "Thermal insulation" and "thermally decoupling" can mean here and below that the heat flow or heat input from a first light module to another, for example adjacent, second light module is reduced or completely prevented compared to known lighting devices that the operating state Thus, for example, the brightness of the second light module is at least substantially or not at all influenced by the first light module.
Das kann bedeuten, dass beispielsweise ein Unterschied in der Helligkeit oder ein Unterschied im jeweils den Halbleiterbauelementen aufgeprägten Betriebsstrom, der zwischen den zumindest zwei der Mehrzahl der Lichtmodulen bestehen kann, zu jeweils unterschiedlichen thermischen Zuständen der einzelnen Lichtmodule führen kann. Durch die thermische Isolation der einzelnen Lichtmodule voneinander kann eine gegenseitige thermische Beeinflussung der Lichtmodule verhindert oder zumindest verringert werden.This may mean that, for example, a difference in the brightness or a difference in the operating current impressed in each case on the semiconductor components, which may exist between the at least two of the plurality of light modules, results in different thermal ones States of the individual light modules can lead. Due to the thermal insulation of the individual light modules from each other, a mutual thermal influence of the light modules can be prevented or at least reduced.
Eine bevorzugte Ausführungsform des thermischen Isolators sieht vor, dass der thermische Isolator aus einem thermisch nicht-leitfähigen Material ausgebildet sein kann, beispielsweise aus einem Kunststoff wie einem Thermoplast oder einem Duroplast oder aus einer Kombination dieser. Weiterhin kann es bei der Ausführung des thermischen Isolators von Vorteil sein, wenn ein solcher Kunststoff zusätzlich reflektierende Eigenschaften aufweist, um Absorptionsverluste zu verhindern oder zumindest zu verringern. Als ein solcher reflektierender Kunststoff kann beispielsweise das unter dem Markennamen POCAN der Firma Bayer erhältliche Material aus der Materialgruppe der Polybutylenterephthalate (PBT) verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ sind auch Kombinationen weiterer Polyestermaterialien, Kombinationen thermoplastischer Kunststoffe oder Kombinationen von thermisch nicht- leitfähigen Kunststoffen denkbar, die über reflektierende Eigenschaften verfügen.A preferred embodiment of the thermal insulator provides that the thermal insulator may be formed of a thermally non-conductive material, for example of a plastic such as a thermoplastic or a thermoset or a combination of these. Furthermore, it may be advantageous in the embodiment of the thermal insulator if such a plastic additionally has reflective properties in order to prevent or at least reduce absorption losses. As such a reflective plastic, it is possible to use, for example, the material from the material group of polybutylene terephthalate (PBT) available under the brand name POCAN from Bayer. Additionally or alternatively, combinations of other polyester materials, combinations of thermoplastics or combinations of thermally nonconductive plastics are conceivable, which have reflective properties.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der thermische Isolator zwischen zumindest zwei Lichtmodulen angeordnet sein. Weiterhin kann zwischen jeweils zwei benachbart auf dem Träger angeordneten Lichtmodulen ein thermischer Isolator angeordnet sein.In a preferred embodiment, the thermal insulator can be arranged between at least two light modules. Furthermore, a thermal insulator can be arranged between in each case two light modules arranged adjacently on the support.
Ferner kann ein thermischer Isolator beispielsweise als Steg ausgeführt sein, der auf dem Träger angeordnet ist oder im Träger ausgeformt ist. Der Steg kann eine thermische Entkopplung von zwei benachbart angeordneten Lichtmodulen mit jeweils unterschiedlichen Helligkeitszuständen, die zu unterschiedlichen thermischen Zuständen der einzelnen Lichtmodule führen, durch eine Verringerung der Wärmeleitung zwischen den Lichtmodulen ermöglichen.Furthermore, a thermal insulator may, for example, be designed as a web which is arranged on the carrier or is formed in the carrier. The bridge can be a thermal Decoupling of two adjacent arranged light modules, each with different brightness states, which lead to different thermal states of the individual light modules, allow by reducing the heat conduction between the light modules.
Alternativ oder zusätzlich kann auch der Träger selbst als wärmeregulierende Vorrichtung und insbesondere als thermischer Isolator ausgeführt sein, indem der Träger aus einem thermisch nicht-leitfähigen Material, das beispielsweise aus einem der bereits beschriebenen Kunststoffe oder aus einem weiteren, thermisch nicht- leitfähigen Material wie beispielsweise Polyvinylchlorid ausgewählt sein kann, ausgeformt ist. In einer solchen Ausführung ist weiterhin denkbar, dass der Träger als thermischer Isolator zwischen den zumindest zwei Lichtmodulen angeordnet ist und die zwei Lichtmodule beispielsweise jeweils als Leiterplatten ausgeführt sind.Alternatively or additionally, the carrier itself can also be embodied as a heat-regulating device and in particular as a thermal insulator, in that the carrier is made of a thermally nonconductive material, for example of one of the plastics already described or of another thermally non-conductive material, such as, for example Polyvinyl chloride can be selected, is formed. In such an embodiment is also conceivable that the carrier is arranged as a thermal insulator between the at least two light modules and the two light modules are designed, for example, each as printed circuit boards.
Weiterhin kann es bei einer solchen Ausführung des thermischen Isolators als Steg zwischen den zumindest zwei Lichtmodulen von Vorteil sein, wenn der thermische Isolator derart ausgeformt ist, dass keine Beschattung der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente und somit keine dadurch hervorgerufene Reduktion der Lichtemission aufgrund des thermischen Isolator auftritt.Furthermore, it may be advantageous in such an embodiment of the thermal insulator as a bridge between the at least two light modules when the thermal insulator is formed such that no shading of the radiation-emitting semiconductor components and thus no reduction in the light emission caused thereby occurs due to the thermal insulator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der thermische Isolator eine Ausdünnung, einen Einschnitt, eine Einbuchtung, eine Einkerbung oder eine Verjüngung des Trägers zwischen zwei Lichtmodulen aufweisen. In einer bevorzugten Ausführung kann dies bedeuten, dass der Querschnitt des Trägers durch die Ausdünnung, den Einschnitt, die Einbuchtung, die Einkerbung oder durch die Verjüngung reduziert ist und dadurch die zumindest zwei Lichtmodule im oben beschriebenen Sinn thermisch voneinander isoliert werden. Eine derartige Ausführung des thermischen Isolators kann ermöglichen, dass der thermische Pfad zwischen zwei Lichtmodulen durch den reduzierten Trägerquerschnitt verjüngt wird und eine Wärmeübertragung zwischen den zwei Lichtmodulen somit erschwert, das heißt verhindert oder zumindest verringert, wird. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des reduzierten Trägerquerschnitts zwischen den zweien der Mehrzahl der Lichtmodule kann in Form einer Luftbrücke oder in einem Luftspalt ausgebildet sein.According to a further embodiment, the thermal insulator may have a thinning, an incision, a recess, a notch or a taper of the carrier between two light modules. In a preferred embodiment, this may mean that the cross section of the carrier through the thinning, the incision, the recess, the Notch or is reduced by the taper and thereby the at least two light modules in the sense described above are thermally isolated from each other. Such an embodiment of the thermal insulator can allow the thermal path between two light modules to be tapered by the reduced carrier cross-section and thus impedes, ie prevents or at least reduces, heat transfer between the two light modules. A particularly preferred embodiment of the reduced carrier cross-section between the two of the plurality of light modules may be in the form of an air bridge or in an air gap.
Dabei kann der Träger bevorzugt als Leiterplatte ausgeführt sein, die auf einer der Mehrzahl der Lichtmodulen zugewandten Seite elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der auf den Lichtmodulen angeordneten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen aufweisen kann. Weiterhin kann der als Leiterplatte ausgeführte Träger beispielsweise einen elektrisch isolierenden Grundkörper wie ein Glasfasergewebe mit einer Epoxidharzbeschichtung umfassen, wobei die auf einer der Mehrzahl der Lichtmodulen zugewandten Seite angeordneten elektrischen Kontakte als Leiterbahnen ausgeführt sein können. Demnach können die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente eines jeden Lichtmoduls über die Leiterbahnen auf der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden. Alternativ kann der Träger auch als Metallkernplatine ausgeführt sein.In this case, the carrier may preferably be designed as a printed circuit board, which may have on one of the plurality of light modules side facing electrical contacts for making electrical contact with the arranged on the light modules radiation-emitting semiconductor devices. Furthermore, the carrier embodied as a printed circuit board can comprise, for example, an electrically insulating main body such as a glass fiber fabric with an epoxy coating, wherein the electrical contacts arranged on one of the plurality of light modules can be embodied as printed conductors. Accordingly, the radiation-emitting semiconductor components of each light module can be electrically contacted via the conductor tracks on the printed circuit board. Alternatively, the carrier can also be designed as a metal core board.
Weiterhin kann der Träger unelastisch oder als flexible Leiterplatte ausgeführt sein. Dabei kann die Leiterplatte einen flexiblen Grundkörper umfassen, der aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Material wie Polyimid, Polyethylennaphthalat oder aus Polyethylen bestehen oder zumindest eines dieser Materialien enthalten kann. Auf dem Grundkörper können elektrischen Leiterbahnen strukturiert sein. Die flexible Leiterplatte kann beispielsweise als flexible bedruckte Leiterplatte (Printed Flex Board) ausgeführt sein. Bevorzugt ist die Leiterplatte derart flexibel ausgeführt, dass sie aufrollbar sein kann. Das kann bedeuten, dass die Leiterplatte in einem „Rolle-zu-Rolle"- Prozess mit den strahlungsemittierendenFurthermore, the carrier may be inelastic or designed as a flexible printed circuit board. In this case, the printed circuit board may comprise a flexible main body made of a flexible, electrically insulating material such as polyimide, Polyethylene naphthalate or polyethylene or may contain at least one of these materials. On the main body electrical conductors can be structured. The flexible printed circuit board can be designed, for example, as a flexible printed circuit board (Printed Flex Board). Preferably, the circuit board is designed so flexible that it can be rolled up. This may mean that the circuit board is in a "roll-to-roll" process with the radiation-emitting
Halbleiterbauelementen bestückt werden kann. Die bestückte Leiterplatte ist dann vorzugsweise auch wieder aufrollbar. Alternativ zum Träger können, wie bereits beschrieben, auch die Mehrzahl der Lichtmodule als Leiterplatten ausgeführt sein und jeweils alle die für Leiterplatten beschriebenen Merkmale und Kombinationen aufweisen.Semiconductor devices can be populated. The populated circuit board is then preferably also rolled up again. As already described, as an alternative to the carrier, the majority of the light modules can also be designed as printed circuit boards and in each case have all the features and combinations described for printed circuit boards.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die thermische Isolation von zumindest zwei Lichtmodulen dadurch gebildet sein, dass die zumindest zwei Lichtmodule auf dem Träger mit einem Abstand von größer oder gleich 5 mm bis kleiner oder gleich 50 mm, bevorzugt mit einem Abstand von größer oder gleich 20 mm bis kleiner oder gleich 30 mm, benachbart zueinander angeordnet sind. Dabei sollte der Abstand zwischen den zweien der Mehrzahl der Lichtmodule geeignet sein, die zwei Lichtmodule thermisch voneinander zu trennen.According to a further embodiment, the thermal insulation of at least two light modules can be formed in that the at least two light modules on the support with a distance of greater than or equal to 5 mm to less than or equal to 50 mm, preferably with a distance of greater than or equal to 20 mm to less than or equal to 30 mm, adjacent to each other. In this case, the distance between the two of the plurality of light modules should be suitable for thermally separating the two light modules from one another.
Neben der thermischen Isolation durch die Verringerung oder Verhinderung der Wärmeleitung zwischen zwei Lichtmodulen kann die wärmeregulierende Vorrichtung die entstehende Wärme alternativ oder zusätzlich auch abführen. Dazu kann die wärmeregulierende Vorrichtung eine Wärmesenke umfassen, die auf einer von der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente abgewandten Oberfläche der Lichtmodule oder des Trägers angeordnet ist.In addition to the thermal insulation by reducing or preventing the heat conduction between two light modules, the heat-regulating device can dissipate the resulting heat alternatively or additionally. For this, the heat-regulating device may comprise a heat sink which is emitted on one of the plurality of radiation-emitting Semiconductor components facing away from the surface of the light modules or the carrier is arranged.
Eine „Wärmesenke" kann hier und im Folgenden ein thermodynamisches Umfeld mit einer hohen Wärmekapazität bezeichnen und weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass es in der Lage ist, bei einer hohen Wärmeaufnahme einen quasistationären Temperaturzustand zu halten. Die Wirksamkeit einer Wärmesenke kann des Weiteren durch eine hohe (Durch- ) Leitfähigkeit des Materials der Wärmesenke charakterisiert werden .A "heat sink" may here and hereinafter designate a thermodynamic environment with a high heat capacity and be further characterized in that it is able to maintain a quasi-stationary temperature state with a high heat absorption (Through) conductivity of the material of the heat sink to be characterized.
So kann beispielsweise eine MetallSchicht, wie beispielsweise eine Bodenplatte aus Aluminium oder einem anderen Metall wie Kupfer oder Silber, oder eine Metallfolie als Wärmesenke verwendet werden, die auf der von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche der Lichtmodule oder des Trägers angeordnet ist. Eine derartige Metallfolie oder Metallschicht kann die Wärme der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente aufnehmen und ableiten, um dabei den Träger und die auf ihm angeordneten Lichtmodule auf einer quasi-stationären Temperatur zu halten. Dabei kann die Metallfolie beispielsweise geklebt, gedruckt, gestanzt oder lackiert auf die von der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche der Lichtmodule oder des Trägers aufgebracht werden. Zusätzlich kann die auf einer von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche der Lichtmodule oder des Trägers angeordnete Wärmesenke gemäß einer weiteren Ausführungsform ganzflächig angeordnet sein. Dies kann eine möglichst großflächige Ableitung der entstandenen Wärme ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Wärmesenke einen Kühlkörper umfassen oder als Kühlkörper ausgeführt sein. Denkbar ist beispielsweise ein, etwa auf der von der Mehrzahl der Lichtmodule abgewandten Seite des Trägers aufgebrachter, Metallblock, eine Metallschicht oder eine Bodenplatte aus Aluminium oder aus einem anderen wärmeleitenden Metall wie Kupfer oder Silber. Ein solcher Kühlkörper kann zusätzlich Oberflächenstrukturen, wie beispielsweise Aufrauungen, eine Welligkeit oder eine Rippenstruktur mit Kühlrippen, -lamellen und/oder -finnen zur Kühlung aufweisen und durch Aufnieten, Kleben oder Schrauben auf der von den StrahlungsemittierendenFor example, a metal layer such as a bottom plate made of aluminum or another metal such as copper or silver, or a metal foil may be used as the heat sink disposed on the surface of the light modules or the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor devices. Such a metal foil or metal layer can absorb and dissipate the heat of the radiation-emitting semiconductor components in order to keep the carrier and the light modules arranged thereon at a quasi-stationary temperature. In this case, the metal foil may, for example, be glued, printed, stamped or painted onto the surface of the light modules or of the carrier facing away from the majority of the radiation-emitting semiconductor components. In addition, the heat sink arranged on a surface of the light modules or of the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor components can be arranged over the whole area according to a further embodiment. This can allow the largest possible dissipation of the heat generated. According to a further embodiment, the heat sink may comprise a heat sink or be designed as a heat sink. For example, a metal block applied on the side of the carrier remote from the majority of the light modules is conceivable, a metal layer or a bottom plate made of aluminum or of another thermally conductive metal such as copper or silver. Such a heat sink may additionally have surface structures, such as roughenings, a waviness or a rib structure with cooling fins, fins and / or fins for cooling and by riveting, gluing or screwing on that of the radiation-emitting
Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche der Lichtmodule oder des Trägers aufgebracht werden. Dabei können die Oberflächenstrukturen die Oberfläche der Wärmesenke zusätzlich vergrößern und damit den Kühleffekt der Wärmesenke erhöhen .Semiconductor devices facing away surface of the light modules or the carrier are applied. The surface structures can additionally increase the surface of the heat sink and thus increase the cooling effect of the heat sink.
Weiterhin kann eine massive Metallplatte mit eingepressten oder eingelöteten Lamellen aus Kupfer oder Aluminium oder auch aus Vollmaterial gefräste, gestanzte oder geformte Kühlbleche, oder aufsteckbare Kühlsterne und Kühlfahnen aus Aluminiumfederbronze oder Stahlblech als Kühlkörper verwendet werden .Furthermore, a solid metal plate with pressed or soldered slats of copper or aluminum or solid material milled, stamped or formed cooling plates, or attachable cooling stars and cooling vanes made of aluminum spring bronze or steel sheet can be used as a heat sink.
Dabei stellt eine Metallschicht, wie beispielsweise eine Bodenplatte aus Aluminium, ein Beispiel für einen passiven Kühlkörper dar. Ein passiver Kühlkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er vorrangig durch Konvektion wirkt. Bevorzugt kann Aluminium aufgrund seines geringen Materialpreises, der leichten Verarbeitung, der geringeren Dichte, der Wärmekapazität und der befriedigenden Leitfähigkeit für einen passiven Kühlkörper verwendet werden. Kupfer verfügt über eine höhere Wärmeleitfähigkeit, ist jedoch teurer und schwieriger zu bearbeiten und wird daher vorwiegend für aktive Kühlkörper wie Lüfter oder in Flüssigkeitskühlern verwendet .In this case, a metal layer, such as a base plate made of aluminum, an example of a passive heat sink is. A passive heat sink is characterized by the fact that it acts primarily by convection. Preferably, aluminum may be used for a passive heat sink due to its low material cost, ease of processing, lower density, heat capacity, and satisfactory conductivity. Copper has a higher thermal conductivity, but is more expensive and difficult to work and is therefore mainly used for active heatsinks such as fans or in liquid coolers.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Wärmesenke und zumindest ein Lichtmodul oder die Wärmesenke und der Träger einstückig ausgebildet sein. In einer solchen Ausführung können der Träger und/oder die Lichtmodule bevorzugt ein Metall umfassen, die auf der von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche beispielsweise eine Welligkeit als Kühlkörper aufweisen kann.In a preferred embodiment, the heat sink and at least one light module or the heat sink and the carrier may be integrally formed. In such an embodiment, the carrier and / or the light modules may preferably comprise a metal, which may, for example, have a waviness as a heat sink on the surface facing away from the radiation-emitting semiconductor components.
Zusätzlich kann auf der von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche des Trägers und/oder der Lichtmodule eine weitere Wärmesenke beispielsweise in Form eines Kühlkörpers aufgebracht sein. Dies kann eine direkte thermische Ankopplung der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente an die Wärmesenke und eine möglichst effiziente Wärmeableitung auf die von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandte Oberfläche ermöglichen.In addition, on the surface of the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor components and / or of the light modules, a further heat sink, for example in the form of a heat sink, may be applied. This can enable a direct thermal coupling of the radiation-emitting semiconductor components to the heat sink and the most efficient dissipation of heat to the surface facing away from the radiation-emitting semiconductor components.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Wärmesenke vertieft im Träger oder in zumindest einem der Lichtmodule angeordnet sein. Dabei kann beispielsweise ein Metallkern verwendet werden, der vertieft im Träger oder in zumindest einem der Lichtmodule angeordnet ist.According to a further embodiment, the heat sink can be recessed in the carrier or arranged in at least one of the light modules. In this case, for example, a metal core can be used which is recessed in the carrier or arranged in at least one of the light modules.
Weiterhin kann sich die Wärmesenke in horizontaler und/oder vertikaler Richtung durch den Träger oder durch zumindest ein Lichtmodul hindurch erstrecken. Im Falle eines Metallkerns kann so eine erhöhte laterale Wärmeleitfähigkeit erreicht werden .Furthermore, the heat sink can extend in the horizontal and / or vertical direction through the carrier or through at least one light module. In the case of a metal core Thus, an increased lateral thermal conductivity can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Träger oder zumindest ein Lichtmodul Öffnungen aufweisen, wobei in den Öffnungen die Wärmesenke angeordnet sein kann. Dies kann bedeuten, dass im Träger oder im Lichtmodul als Wärmesenke Durchkontaktierungen oder bevorzugt so genannte thermale Vias angeordnet sein können, die sich durch den Träger oder durch das Lichtmodul hindurch erstrecken und die den Wärmetransport senkrecht zum Träger oder zum Lichtmodul verbessern können.According to a further embodiment, the carrier or at least one light module can have openings, wherein the heat sink can be arranged in the openings. This may mean that vias or preferably so-called thermal vias may be arranged in the carrier or in the light module as a heat sink, which extend through the carrier or through the light module and which can improve the heat transport perpendicular to the carrier or to the light module.
Als thermale Vias können Durchkontaktierungen bezeichnet sein, die aus Kupfer ausgeformt sind und damit die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer zur Wärmeableitung nutzen können. Diese Durchkontaktierungen können bevorzugt regelmäßig in einer dichten Anordnung, wie beispielsweise in einem Raster von beispielsweise größer oder gleich 0,1 mm bis kleiner oder gleich 2,0 mm im Träger angeordnet sein. Die thermalen Vias können dabei einen Durchmesser von größer oder gleich 0,25 mm bis kleiner oder gleich 1,5 mm umfassen.As thermal vias may be referred to vias, which are formed of copper and thus can use the high thermal conductivity of copper for heat dissipation. These plated-through holes may preferably be arranged regularly in a dense arrangement, such as, for example, in a grid of, for example, greater than or equal to 0.1 mm to less than or equal to 2.0 mm in the carrier. The thermal vias may comprise a diameter of greater than or equal to 0.25 mm to less than or equal to 1.5 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Öffnungen mit einem thermisch leitfähigen Material gefüllt sein. Diese mit beispielsweise einer Wärmeleitpaste gefüllten Öffnungen können für die weitere Verarbeitung von Vorteil sein, da auf den gefüllten Öffnungen gelötet werden kann. Des Weiteren können diese gefüllten Öffnungen eine direkte leitfähige Anbindung zwischen den Lichtmodulen als Wärmequellen auf der einen Seite des Trägers und einer Wärmesenke auf der von der Mehrzahl der Lichtmodule abgewandten Seite des Trägers ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Träger in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt sein, wobei jedes der Mehrzahl der Lichtmodule auf jeweils einem der Mehrzahl der Segmente des Trägers angeordnet ist und jedes der Mehrzahl der Lichtmodule auf der von der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Seite des Trägers die Wärmesenke aufweist. Dies kann zum einen bedeuten, dass jedes der Mehrzahl der Lichtmodule auf jeweils einem Trägersegment angeordnet sein kann und damit von einem weiteren Lichtmodul auf einem weiteren Trägersegment thermisch isoliert wird.According to a further embodiment, the openings may be filled with a thermally conductive material. These filled with, for example, a thermal grease openings may be advantageous for further processing, as can be soldered on the filled openings. Furthermore, these filled openings may allow a direct conductive connection between the light modules as heat sources on one side of the support and a heat sink on the side of the support facing away from the plurality of light modules. According to a further embodiment, the carrier may be subdivided into a plurality of segments, wherein each of the plurality of light modules is disposed on each one of the plurality of segments of the carrier and each of the plurality of light modules is disposed on the side of the carrier remote from the plurality of radiation-emitting semiconductor devices having the heat sink. This may mean, on the one hand, that each of the plurality of light modules can be arranged on one carrier segment in each case and is thus thermally insulated by a further light module on a further carrier segment.
Weiterhin ist auch denkbar, einem jeden Trägersegment eine individuelle Wärmesenke wie beispielsweise einen Kühlkörper zuzuordnen, die auf einer der von den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen abgewandten Seite des Trägers angeordnet sein kann oder alternativ auch im Träger angeordnet sein kann, wobei der Träger auch selbst die Wärmesenke darstellen kann.Furthermore, it is also conceivable to associate with each carrier segment an individual heat sink, such as a heat sink, which may be arranged on one side of the carrier facing away from the radiation-emitting semiconductor components or alternatively may also be arranged in the carrier, wherein the carrier itself may also constitute the heat sink ,
Des Weiteren kann zumindest ein Segment des Trägers oder zumindest ein Lichtmodul zwischen thermisch isolierenden Haltern angeordnet sein. Bei diesen Haltern kann es sich bevorzugt um so genannte I-Profile handeln, die beispielsweise aus Materialen wie Polyimid, Teflon, Polystyrol, Polyamid und Kunststoffen, wie zum Beispiel thermoplastischen Kunststoffen, gebildet werden können. Dabei können die Trägersegmente zwischen den zwei elektrisch isolierenden Haltern, die auch als I-Profile, I-Träger oder Doppel-T-Träger bezeichnet werden, angeordnet sein, wobei jeder dieser elektrisch isolierenden Halter zwei Hauptflächen aufweist, die über einen verjüngten Steg verbunden sind. Die zwei Hauptoberflächen können beispielsweise eine Länge von größer oder gleich 20 mm, bevorzugt eine Länge von etwa 10 mm aufweisen. Dabei werden während der Anordnung des Träger eines jeden Trägersegmentes zwischen zweien dieser elektrisch isolierenden Halter auf beiden Seiten des Trägersegments jeweils etwa größer oder gleich 0,5 mm und kleiner oder gleich 3 mm, bevorzugt etwa 2 mm des Trägersegmentes durch das I-Profil bedeckt.Furthermore, at least one segment of the carrier or at least one light module can be arranged between thermally insulating holders. These holders may preferably be so-called I-profiles, which may be formed for example from materials such as polyimide, Teflon, polystyrene, polyamide and plastics, such as thermoplastics. The carrier segments may be arranged between the two electrically insulating holders, which are also referred to as I-profiles, I-carriers or double-T carriers, each of these electrically insulating holders having two main surfaces which are connected by a tapered web , The two main surfaces may be, for example, a length of greater than or equal to 20 mm, preferably have a length of about 10 mm. In this case, during the arrangement of the carrier of each carrier segment between two of these electrically insulating holder on both sides of the carrier segment each about greater than or equal to 0.5 mm and less than or equal to 3 mm, preferably about 2 mm of the carrier segment covered by the I-profile.
Eine derartige Anordnung der Trägersegmente zwischen zwei thermisch isolierenden Haltern kann dazu beitragen, die thermische Beeinflussung, die von zwei Lichtmodulen mit unterschiedlichen HeIligkeitszuständen ausgeht, weitgehend einzudämmen, sodass die Lichtmodule durch eine derartige Halterung zwischen zwei derartigen Haltern thermisch isoliert wird.Such an arrangement of the carrier segments between two thermally insulating holders can help to largely suppress the thermal influence which emanates from two light modules with different brightness states, so that the light modules are thermally insulated by such a holder between two such holders.
In einer Ausführung, in der zumindest ein Lichtmodul zwischen zwei thermisch isolierenden Haltern angeordnet ist, kann bevorzugt der Träger oder ein Trägersegment als thermisch isolierender Halter ausgeführt sein. Ebenfalls ist denkbar, auf der von den StrahlungsemittierendenIn one embodiment, in which at least one light module is arranged between two thermally insulating holders, the carrier or a carrier segment can preferably be designed as a thermally insulating holder. It is also conceivable on the of the radiation-emitting
Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche des zumindest einen Lichtmoduls eine wärmeregulierende Vorrichtung, beispielsweise einen Kühlkörper anzuordnen, wobei das Lichtmodul die wärmeregulierende Vorrichtung alternativ auch umfassen kann. Alternativ oder zusätzlich sind auch Kombinationen von Lichtmodulen und Trägersegmenten möglich, die zwischen thermisch isolierenden Haltern angeordnet sein können .Semiconductor devices facing away from the surface of the at least one light module, a heat-regulating device, for example, to arrange a heat sink, wherein the light module may alternatively include the heat-regulating device. Alternatively or additionally, combinations of light modules and carrier segments are possible, which can be arranged between thermally insulating holders.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Beleuchtungseinrichtung ergeben sich aus den im Folgenden und in Verbindung mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further advantages, preferred embodiments and further developments of the illumination device emerge the embodiments explained below and in conjunction with the figures. Show it:
Figur IA eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in Aufsicht,FIG. 1A shows a schematic illustration of a lighting device according to an exemplary embodiment in a plan view,
Figur IB eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ,FIG. 1B shows a schematic illustration of a lighting device according to a further exemplary embodiment,
Figuren 2A und 2B schematische Darstellungen von Beleuchtungseinrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen in Aufsicht,FIGS. 2A and 2B schematic representations of illumination devices according to further exemplary embodiments in plan view,
Figuren 3A, 3B, 3C und 3D schematische Darstellungen von Beleuchtungseinrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D show schematic representations of illumination devices according to further exemplary embodiments,
Figur 4A eine schematische Schnittdarstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ,FIG. 4A shows a schematic sectional representation of a lighting device according to a further exemplary embodiment,
Figur 4B eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4A in Aufsicht,4B is a schematic representation of a lighting device according to the embodiment of Figure 4A in plan view,
Figur 4C eine schematische Schnittdarstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel , Figur 4D eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4C in Aufsicht,FIG. 4C shows a schematic sectional view of a lighting device according to a further exemplary embodiment, FIG. 4D shows a schematic representation of a lighting device according to the exemplary embodiment of FIG. 4C in a plan view,
Figuren 5A bis 5D schematische Darstellungen einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in dreidimensionalen Ansichten undFigures 5A to 5D are schematic representations of a lighting device according to another embodiment in three-dimensional views and
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .Figure 6 is a schematic representation of a lighting device according to another embodiment.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt .In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components are each provided with the same reference numerals. The components shown and the size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale. Rather, some details of the figures are exaggerated for clarity.
Figur IA zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung mit einem Träger 1, auf dem zwei Lichtmodule 21, 22 angeordnet sind. Auf jedem der Lichtmodule 21, 22 sind jeweils vier strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314 und 321, 322, 323, 324 in zwei Zeilen 411, 412 und 421, 422 angeordnet. Dabei weist jede der Zeilen 411, 412, 421, 422 jeweils zumindest zwei Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 auf. Alternativ zur hier dargestellten Ausführung ist es auch denkbar, dass mehr als zwei Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente in einer Zeile angeordnet sind und/oder dass mehr als zwei Zeilen pro Lichtmodul vorhanden sind und/oder dass mehr als zwei Lichtmodule auf dem Träger 1 angeordnet sind.FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a lighting device with a carrier 1, on which two light modules 21, 22 are arranged. On each of the light modules 21, 22, four radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314 and 321, 322, 323, 324 are respectively arranged in two rows 411, 412 and 421, 422. In this case, each of the rows 411, 412, 421, 422 has at least two radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324. Alternatively to the embodiment shown here, it is also conceivable that more than two radiation-emitting semiconductor components are arranged in one row and / or that more than two rows per Light module are present and / or that more than two light modules are arranged on the carrier 1.
Die zwei jeweils in einer Zeile 411, 412 beziehungsweise 421, 422 angeordneten StrahlungsemittierendenThe two radiation emitters, each arranged in a row 411, 412 and 421, 422, respectively
Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314 und 321, 322, 323, 324 können bevorzugt Leuchtdioden umfassen. Dabei bilden bevorzugt immer vier Leuchtdioden, wie beispielsweise jeweils eine Leuchtdiode, die Licht einer Wellenlänge eines roten Spektralbereichs emittiert, eine Leuchtdiode, die Licht einer Wellenlänge eines blauen Spektralbereichs emittiert, sowie zwei Leuchtdioden, die Licht einer Wellenlänge eines grünen Spektralbereichs emittieren, ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324. Das kann bedeuten, dass zumindest zwei Leuchtdioden Licht mit zumindest zwei verschiedenen Spektren emittieren können, sodass sich durch die Überlagerung der Spektren beispielsweise weißes Licht ergibt.Semiconductor devices 311, 312, 313, 314 and 321, 322, 323, 324 may preferably include light emitting diodes. Four light-emitting diodes, such as in each case one light-emitting diode which emits light of a wavelength of a red spectral range, one light-emitting diode which emits light of one wavelength of a blue spectral range, and two light-emitting diodes which emit light of one wavelength of a green spectral range preferably always form a radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324. This may mean that at least two light-emitting diodes can emit light with at least two different spectra, so that the superimposition of the spectra yields, for example, white light.
Ein solches Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 kann weiterhin einen oder mehrere mehrschichtige Stapel funktioneller Schichten mit zumindest einer Licht emittierenden Schicht umfassen. Die funktionellen Schichten können ausgewählt sein aus n- und p- leitenden Schichten, etwa Elektroneninjektionsschichten, Elektronentransportschichten, Löcherblockierschichten, Elektronenblockierschichten, Löchertransportschichten und Löcherinj ektionsschichten .Such a radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 can furthermore comprise one or more multilayer stacks of functional layers with at least one light-emitting layer. The functional layers may be selected from n- and p-type layers, such as electron injection layers, electron transport layers, hole blocking layers, electron blocking layers, hole transport layers, and hole injection layers.
Die Licht emittierende Schicht kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-QuantentopfStruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) , ein lunaineszierendes oder fluoreszierendes Material umfassen, wobei Licht durch die Rekombination von Elektronen und Löchern in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird. Die funktionellen Schichten können organische und/oder anorganische Materialien aufweisen.The light-emitting layer may include, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure), or a multiple quantum well structure (MQW structure) luminescent or fluorescent material, wherein light is generated by the recombination of electrons and holes in the light-emitting layer. The functional layers may comprise organic and / or inorganic materials.
Ein organisches Material kann organische Polymere oder kleine organische Moleküle umfassen. Bevorzugt umfassen organische Polymere vollständig oder teilweise konjugierte Polymere.An organic material may include organic polymers or small organic molecules. Preferably, organic polymers comprise fully or partially conjugated polymers.
Geeignete organische Polymermaterialien umfassen zumindest eines der folgenden Materialien in jeder möglichen Kombination: PoIy (p-phenylenvinylen) (PPV) , PoIy (2-methoxy- 5 (2-ethyl) hexyloxyphenylenvinylen) (MEH-PPV) , zumindest ein PPV-Derivat (zum Beispiel Dialkoxy oder Dialkyl-Derivate) Polyfluorene und/oder Copolymere aufweisendSuitable organic polymeric materials include at least one of the following materials in any combination: poly (p-phenylenevinylene) (PPV), poly (2-methoxy-5- (2-ethyl) hexyloxyphenylenevinylene) (MEH-PPV), at least one PPV derivative ( for example dialkoxy or dialkyl derivatives) polyfluorenes and / or copolymers
Polyfluorensegmente, PPVs und verwandte Copolymere, PoIy (2, 7- (9,9-di-N-octylfluoren)- (1 , 4-Phenylen- ( (4- secbutylphenyl) imino) -1 , 4-phenylen) (TFB), PoIy (2 , 7- (9 , 9-di-N- octylfluoren) - (1 , 4-phenylen- ( (4-methylphenyl) imino) -1,4- phenylen- ( (4-methylphenyl) imino) -1, 4-phenylen) ) (PFM) , PoIy (2, 7- (9, 9-di-N-octylfluoren) - (1, 4-phenylen- ( (4- methoxyphenyl) imino) -1, 4-phenylen) ) (PFMO), PoIy (2 , 7- (9 , 9-di- N-octylfluoren) (F8), PoIy (2 , 7 (9 , 9-di-N-octylfluoren) -3 , 6- benzothiadiazol) (F8BT) , oder PoIy (9 , 9-dioctylfluoren) .Polyfluorene segments, PPVs and related copolymers, poly (2, 7- (9,9-di-N-octylfluorene) - (1, 4-phenylene- ((4-secbutylphenyl) imino) -1, 4-phenylene) (TFB) , Poly (2, 7- (9, 9-di-N-octylfluorene) - (1,4-phenylene- ((4-methylphenyl) imino) -1,4-phenylene- ((4-methylphenyl) imino) - 1, 4-phenylene)) (PFM), poly (2, 7- (9, 9-di-N-octylfluorene) - (1,4-phenylene- ((4-methoxyphenyl) imino) -1, 4-phenylene )) (PFMO), poly (2, 7- (9, 9-di-N-octylfluorene) (F8), poly (2, 7 (9, 9-di-N-octylfluorene) -3, 6-benzothiadiazole) (F8BT), or poly (9,9-dioctylfluorene).
Alternativ zu Polymeren können auch kleine organische Moleküle in der organischen Funktionsschicht verwendet werden. Beispiele solcher kleinen Moleküle sind beispielsweise: Aluminium-tris (8-hydroxychinolin) (AIq3), Aluminium-1, 3 -bis (N,N-dimethylaminophenyl) -1,3, 4-oxydazol (OXD-8), Aluminium-oxo-bis (2-methyl-8-chinolin) , Aluminium- bis (2-methyl-8-hydroxychinolin) , Beryllium- bis (hydroxybenzochinolin) (BEQ2) ,As an alternative to polymers, it is also possible to use small organic molecules in the organic functional layer. Examples of such small molecules are, for example: aluminum tris (8-hydroxyquinoline) (Alq 3 ), aluminum 1,3-bis (N, N-dimethylaminophenyl) -1,3,4-oxydazole (OXD-8), aluminum oxo-bis (2-methyl-8-quinoline), aluminum bis (2-methyl-8-hydroxyquinoline), beryllium bis (hydroxybenzoquinoline) (BEQ 2 ),
Bis (diphenylvinyl)biphenylen (DPVBI) und Arylamin- substituierte Distyrylarylene (DSA-Amine) .Bis (diphenylvinyl) biphenylene (DPVBI) and arylamine-substituted distyrylarylenes (DSA amines).
Des Weiteren kann die funktionelle Schicht anorganische Materialien wie beispielsweise III/V-Verbindungshalbleiter wie auf Nitrid- und/oder Phosphid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien enthalten.Further, the functional layer may include inorganic materials such as III / V compound semiconductors such as nitride and / or phosphide compound semiconductors based materials.
„Auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die funktionelle Schicht ein Nitrid-III/V-Verbindungshalbleitermaterial , vorzugsweise AlnGamIni-n-mN, umfasst, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamIni- n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können."Based on nitride compound semiconductors" in the present context means that the functional layer comprises a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In min - m N, where O ≦ n ≦ l, O ≦ m ≦ l and n + m <1. this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula Rather, it may have one or more dopants and additional ingredients that the characteristic physical properties of the Al n Ga m ini- n -. m For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even though these may be partially replaced by small amounts of other substances.
„Auf Phosphid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die funktionelle Schicht ein Phosphid-Ill /V-Verbindungshalbleitermaterial , vorzugsweise AlnGamIni-n-mP, umfasst, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n+m ≤ 1.As used herein, "phosphide compound semiconductors based" means that the functional layer comprises a phosphide III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In min - m P, where O ≦ n ≦ l, O ≦ m ≦ l and n + m ≤ 1.
Weiterhin können die funktionellen Schichten zusätzlich oder alternativ auch ein Halbleitermaterial basierend auf AlGaAs oder einem II/VI-Verbindungshalbleitermaterial aufweisen. Zumindest eines der StrahlungsemittierendenFurthermore, the functional layers may additionally or alternatively also comprise a semiconductor material based on AlGaAs or an II / VI compound semiconductor material. At least one of the radiation emitters
Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 kann insbesondere Merkmale eines Dünnfilm-Leuchtdiodenchips aufweisen. Ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip zeichnet sich durch mindestens eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus :Semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 may in particular have features of a thin-film light-emitting diode chip. A thin-film light-emitting diode chip is characterized by at least one of the following characteristic features:
- der Leuchtdiodenchip umfasst eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer zu einem Trägerelement, insbesondere zu einem Trägersubstrat hingewandten Hauptfläche an der weiterhin eine Spiegelschicht aufgebracht oder ausgebildet ist, die zumindest einen Teil der in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert,the light-emitting diode chip comprises an epitaxially grown semiconductor layer sequence with a main surface facing a carrier element, in particular with a carrier substrate, on which a mirror layer is further applied or formed, which reflects back at least part of the electromagnetic radiation generated in the semiconductor layer sequence,
- der Dünnfilm-Leuchtdiodenchip weist ein Trägerelement auf, bei dem es sich nicht um das WachstumsSubstrat handelt, auf dem die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen wurde, sondern um ein separates Trägereiement, das nachträglich an der Halbleiterschichtenfolge befestigt wurde,the thin-film light-emitting diode chip has a carrier element which is not the growth substrate on which the semiconductor layer sequence has been epitaxially grown, but rather a separate carrier element, which was subsequently attached to the semiconductor layer sequence,
- die Halbleiterschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 um oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 um oder weniger auf,the semiconductor layer sequence has a thickness in the range of 20 μm or less, in particular in the range of 10 μm or less,
- die Halbleiterschichtenfolge ist frei von einem Aufwachssubstrat. Vorliegend bedeutet "frei von einem Aufwachssubstrat", dass ein gegebenenfalls zum Aufwachsen benutztes AufwachsSubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt oder zumindest stark ausgedünnt ist. Insbesondere ist es derart gedünnt, dass es für sich oder zusammen mit der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge alleine nicht freitragend ist. Der verbleibende Rest des stark gedünnten Aufwachssubstrats ist insbesondere als solches für die Funktion eines Aufwachssubstrates ungeeignet, und- The semiconductor layer sequence is free of a growth substrate. In the present context, "free from a growth substrate" means that a growth substrate which has possibly been used for growth is removed from the semiconductor layer sequence or at least greatly thinned out. In particular, it is so thinned that it alone or together with the epitaxial semiconductor layer sequence alone is not is self-supporting. The remainder of the highly thinned growth substrate is in particular unsuitable as such for the function of a growth substrate, and
- die Halbleiterschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der Halbleiterschichtenfolge führt, das heißt, sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.- The semiconductor layer sequence contains at least one semiconductor layer having at least one surface having a mixing structure, which leads in the ideal case to an approximately ergodic distribution of light in the semiconductor layer sequence, that is, it has the most ergodisch stochastic scattering behavior.
Ein Grundprinzip eines Dünnfilm-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in der Druckschrift Schnitzer et al . , Applied Physical Letters 63 (16), 18. Oktober 1993, Seiten 2174 bis 2176, beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Beispielhaft für Dünnfilm- Leuchtdiodenchips sind in den Druckschriften EP 0905797 A2 und WO 02/13281 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalte insofern hiermit ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen werden .A basic principle of a thin-film light-emitting diode chip is described, for example, in the publication Schnitzer et al. , Applied Physical Letters 63 (16), 18 October 1993, pages 2174 to 2176, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference. Examples of thin-film light-emitting diode chips are described in the publications EP 0905797 A2 and WO 02/13281 A1, the disclosure contents of which are hereby also incorporated by reference.
Ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip ist in guter Näherung ein Lambert ' scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher beispielsweise gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer, etwa einem Kraftfahrzeugscheinwerfer.A thin-film light-emitting diode chip is, to a good approximation, a Lambertian surface radiator and is therefore suitable, for example, well for use in a headlight, for example a motor vehicle headlight.
Des Weiteren können die Lichtmodule 21, 22 eine polygonale oder eine kreisförmige Form aufweisen, wobei eine rechteckige Form der Lichtmodule 21, 22 bevorzugt wird. Eine rechteckige Ausführung der Lichtmodule 21, 22 wie im gezeigten Ausführungsbeispiel ermöglicht eine matrixartige Anordnung der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 auf jeweils einem Lichtmodul 21, 22 und die Ansteuerung der Lichtmodule in Zeilen und Spalten (2D-Dimming) .Furthermore, the light modules 21, 22 may have a polygonal or a circular shape, with a rectangular shape of the light modules 21, 22 being preferred. A rectangular embodiment of the light modules 21, 22 as in the embodiment shown allows a matrix-like arrangement of the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, each on a light module 21, 22 and the control of the light modules in rows and columns (2D dimming).
Insbesondere ist eine derartige Ausformung der Lichtmodule 21, 22 zu bevorzugen, bei der die Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 gleichmäßig beabstandet zu einer Sensoreinheit 61, 62 auf dem Lichtmodul 21, 22 angeordnet sein können. Eine solche Sensoreinheit 61, 62 kann geeignet sein, die Helligkeiten eines jeden Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323 ,324 des jeweiligen Lichtmoduls 21, 22 zu ermitteln. Dazu sind die Sensoreinheiten 61, 62 im gezeigten Ausführungsbeispiel als Lichtdetektoren, beispielsweise Photodioden oder lichtsensitive Widerstände, ausgebildet. Die Sensoreinheiten 61 und 62 sind derart ausgeführt, dass jeweils ein Teil des von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 311, 312, 313 und 414 beziehungsweise 321, 322, 323 und 324 abgestrahlten Lichts detektiert werden kann. Aus den Helligkeitswerten eines jeden Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323 ,324 eines jeden Lichtmoduls 21, 22 kann dann ein Ist-Wert der Helligkeit des jeweiligen Lichtmoduls 21, 22 bestimmt werden, der an eine Regelungsvorrichtung 51, 52 übermittelt werden und mit einem Soll-Wert verglichen werden kann.In particular, such a configuration of the light modules 21, 22 is to be preferred, in which the plurality of radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 are arranged uniformly spaced from a sensor unit 61, 62 on the light module 21, 22 could be. Such a sensor unit 61, 62 may be suitable for determining the brightnesses of each radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 of the respective light module 21, 22. For this purpose, the sensor units 61, 62 in the embodiment shown as light detectors, such as photodiodes or light-sensitive resistors formed. The sensor units 61 and 62 are designed such that in each case a part of the light emitted by the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313 and 414 or 321, 322, 323 and 324 can be detected. From the brightness values of each radiation-emitting semiconductor component 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 of each light module 21, 22, it is then possible to determine an actual value of the brightness of the respective light module 21, 22, which is sent to a control device 51 , 52 can be transmitted and compared with a target value.
Durch die Regelungsvorrichtung 51, 52, die als Treiber oder als Microcontroller ausgeführt sein kann, kann demnach für jedes der Lichtmodule 21, 22 ein bestimmter Helligkeitswert eingestellt werden, der sich am Soll-Wert orientiert. Ebenfalls kann die Regelungsvorrichtung 51, 52 dazu geeignet sein, eine Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert der Helligkeit der einzelnen Lichtmodule 21, 22 zu korrigieren und die Helligkeit von einer Mehrzahl der Lichtmodule 21, 22 zu synchronisieren.By the control device 51, 52, which may be designed as a driver or as a microcontroller, can therefore be set for each of the light modules 21, 22, a certain brightness value, which is based on the desired value. Also, the control device 51, 52 may be suitable for, a difference between the actual value and the target value of the brightness of the individual light modules 21, 22 to correct and to synchronize the brightness of a plurality of the light modules 21, 22.
Insbesondere ist die Regelungsvorrichtung 51, 52 jedes Lichtmoduls 21, 22 geeignet, den jedem der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 des jeweiligen Lichtmoduls 21, 22 aufgeprägten Betriebsstrom in Abhängigkeit vom durch jede Sensoreinheit 61, 62 des jeweiligen Lichtmoduls 21, 22 ermittelten Messwert zu regeln. Somit werden die einzelnen Lichtmodule 21, 22 individuell durch eine solche Regelungsvorrichtung 51, 52 geregelt werden. Des Weiteren ermöglicht eine solche individuelle Regelung der einzelnen Lichtmodule 21, 22 neben der Korrektur der Helligkeit durch die Regelung des Betriebsstroms durch die jeweilige RegelungsVorrichtung 51, 52 die Synchronisation der einzelnen Lichtmodule 21, 22.In particular, the control device 51, 52 of each light module 21, 22 is suitable for the operating current impressed on each of the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324 of the respective light module 21, 22 as a function of each sensor unit 61, 62 to determine the respective light module 21, 22 measured value. Thus, the individual light modules 21, 22 are controlled individually by such a control device 51, 52. Furthermore, such an individual control of the individual light modules 21, 22 in addition to the correction of the brightness by the regulation of the operating current by the respective control device 51, 52, the synchronization of the individual light modules 21, 22.
In Figur IB ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungseinrichtung beispielsweise zur Hinterleuchtung eines Bildschirms. Dabei sind auf einem Träger 1, der nur als Ausschnitt gezeigt ist, eine Mehrzahl von Lichtmodulen angeordnet, wobei der Übersichtlichkeit halber nur die Lichtmodule 21 und 22 gekennzeichnet sind. Die Anzahl der Lichtmodule sowie die Anordnung in Zeilen und Spalten auf dem Träger 1 kann dabei entsprechend der Anforderungen an die Beleuchtungseinrichtung beispielsweise hinsichtlich ihrer Größe gewählt werden. Auch können die Lichtmodule, die im gezeigten Ausführungsbeispiel rechteckig ausgeführt sind, eine andere, beispielsweise polygonale Form, etwa eine quadratische oder hexagonale Form, aufweisen. Jedes der Lichtmodule, die als Leierplatten ausgeführt sind, weist strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente auf, die in vier Zeilen zu je sechs Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen angeordnet sind. Dabei umfasst jedes der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente, von denen rein beispielhaft die Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314 und 321, 322, 323, 324 mit Bezugzeichen gekennzeichnet sind, vier Leuchtdioden (LEDs), von denen je eine LED rotes Licht, eine LED blaues Licht und zwei LEDs grünes Licht emittieren. Jedes der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente kann damit hinsichtlich seiner Abstrahlintensität und seiner abgestrahlten Farbe durch Überlagerung der Emissionsspektren der jeweils vier LEDs eingestellt werden. Die LEDs eines Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements können dabei einzeln oder in einem dafür vorgesehenen Gehäuse (Packaging) auf dem jeweiligen Lichtmodul angeordnet sein.In Figure IB is another embodiment of a lighting device, for example, for backlighting a screen. In this case, a plurality of light modules are arranged on a carrier 1, which is shown only as a section, wherein for the sake of clarity, only the light modules 21 and 22 are marked. The number of light modules and the arrangement in rows and columns on the support 1 can be selected according to the requirements of the lighting device, for example, in terms of their size. Also, the light modules, which are executed rectangular in the embodiment shown, another, for example, polygonal shape, such as a square or hexagonal shape, have. Each of the light modules, which are designed as lyre plates, has radiation-emitting semiconductor components which are arranged in four rows of six radiation-emitting semiconductor components. In this case, each of the radiation-emitting semiconductor components, of which purely by way of example the semiconductor components 311, 312, 313, 314 and 321, 322, 323, 324 are identified by reference numerals, comprises four light-emitting diodes (LEDs), of which one LED red light, one LED blue Light and two LEDs emit green light. Each of the radiation-emitting semiconductor components can thus be adjusted in terms of its emission intensity and its radiated color by superposition of the emission spectra of the four LEDs. The LEDs of a radiation-emitting semiconductor component can be arranged individually or in a housing (packaging) provided thereon on the respective light module.
Je vier der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zu einer Gruppe zusammengefasst, wie durch die mit 41 bis 46 gekennzeichneten Linien angedeutet ist. Jede der Gruppen 41 bis 46 umfasst damit zwei Zeilen von jeweils zwei strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen, denen jeweils eine Sensoreinheit gleichbeabstandet zu den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen einer Gruppe zugeordnet ist. Der Übersichtlichkeit halber sind nur die Sensoreinheiten der Gruppen 41 und 42 mit den Bezugszeichen 61 und 62 versehen.Each four of the radiation-emitting semiconductor components are combined in the exemplary embodiment shown to form a group, as indicated by the lines marked 41 to 46. Each of the groups 41 to 46 thus comprises two rows of two radiation-emitting semiconductor components, to each of which a sensor unit is equidistantly assigned to the radiation-emitting semiconductor components of a group. For clarity, only the sensor units of the groups 41 and 42 are provided with the reference numerals 61 and 62.
Jede der Sensoreinheiten, die zusätzlich an jeweils eine Regelungsvorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt sind, dient der elektrischen und thermischen Synchronisation der zugeordneten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente einer Gruppe, so dass für die Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente jeder der Gruppen 41 bis 46 auf einem Lichtmodul unabhängig voneinander stabile Betriebsbedingungen einstellbar sind.Each of the sensor units, which are additionally coupled to a respective control device (not shown), serves for the electrical and thermal synchronization of the associated radiation-emitting semiconductor components a group, so that for the radiation-emitting semiconductor components of each of the groups 41 to 46 are independently adjustable stable operating conditions on a light module.
Neben der Anzahl der Lichtmodule der Beleuchtungseinrichtung können die Anzahl der Gruppen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen sowie die Anzahl der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente pro Gruppe auf einem Lichtmodul entsprechend der Anforderungen an die Beleuchtungseinrichtung gewählt werden und jeweils größer oder gleich 1 sein.In addition to the number of light modules of the illumination device, the number of groups of radiation-emitting semiconductor components and the number of radiation-emitting semiconductor components per group on a light module can be selected according to the requirements of the illumination device and each be greater than or equal to 1.
Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann jede der Gruppen eines Lichtmoduls einen eigenen Subträger auf dem Lichtmodul aufweisen, auf dem die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente und die Sensoreinheit jeweils angeordnet sind. Der Träger 1, die Lichtmodule und gegebenenfalls die Subträger können dabei als einzelne Bauteile oder auch als gemeinsames Bauteil beispielsweise durch einen Metall-Kunststoff-Formprozess herstellbar sein.As an alternative to the exemplary embodiment shown, each of the groups of a light module can have its own subcarrier on the light module, on which the radiation-emitting semiconductor components and the sensor unit are respectively arranged. The carrier 1, the light modules and optionally the subcarriers can be produced as individual components or as a common component, for example by a metal-plastic molding process.
Die thermische Isolierung der Gruppen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen auf einem Lichtmodul kann dabei mittels des Abstands der Gruppen zueinander und/oder durch eine wärmeregulierende Vorrichtung wie etwa einen thermischen Isolator oder eine Wärmesenke erfolgen wie in den folgenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist.The thermal isolation of the groups of radiation-emitting semiconductor components on a light module can take place by means of the distance of the groups from each other and / or by a heat-regulating device such as a thermal insulator or a heat sink as described in the following embodiments.
Die in den Figuren IA und IB gezeigten RegelungsVorrichtungen 51, 52 beziehungsweise die Sensoreinheiten 61, 62 sind in den weiteren Ausführungsbeispielen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt, können aber auch in diesen vorhanden sein.The control devices 51, 52 and the sensor units 61, 62 shown in FIGS other embodiments of the clarity not shown, but may also be present in these.
Figur 2A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung, das einem Ausschnitt des in der Figur IA dargestellten Trägers 1 mit den jeweils ersten Zeilen 411, 421 mit zumindest zwei Lichtmodulen 21, 22 entspricht. Auf jedem der Lichtmodule 21, 22 sind jeweils zwei Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 311, 312 beziehungsweise 321, 322 angeordnet. Des Weiteren umfasst die Beleuchtungseinrichtung zusätzlich eine wärmeregulierende Vorrichtung, die auf dem Träger 1 angeordnet und als thermischer Isolator 71 ausgeführt ist. Dabei ist der thermische Isolator 71 als Steg zwischen den zwei Lichtmodulen 21, 22 angeordnet und isoliert somit die zwei Lichtmodule 21, 22 thermisch voneinander.FIG. 2A shows a further exemplary embodiment of a lighting device which corresponds to a detail of the carrier 1 illustrated in FIG. 1A with the respectively first rows 411, 421 with at least two light modules 21, 22. In each case two radiation-emitting semiconductor components 311, 312 and 321, 322 are arranged on each of the light modules 21, 22. Furthermore, the illumination device additionally comprises a heat-regulating device, which is arranged on the carrier 1 and designed as a thermal insulator 71. In this case, the thermal insulator 71 is arranged as a web between the two light modules 21, 22 and thus thermally insulates the two light modules 21, 22 from each other.
Der als Steg ausgeführte thermische Isolator 71 ist dabei in einer Vertiefung des Trägers angeordnet und weist einen thermisch schlecht leitenden Kunststoff wie im allgemeinen Teil ausgeführt auf. Dadurch wird der Trägerquerschnitt , über den eine Wärmeleitung zwischen den Lichtmodulen 21 und 22 stattfinden kann, verringert, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den Lichtmodulen 21 und 22 erheblich vermindert werden kann. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann der thermische Isolator 71 auch als Luftspalt im Träger 1 ausgeführt sein, beispielsweise in Form einer Öffnung im Träger 1.The designed as a web thermal insulator 71 is disposed in a recess of the carrier and has a thermally poorly conductive plastic as in the general part performed on. As a result, the carrier cross-section, via which a heat conduction between the light modules 21 and 22 can take place, is reduced, as a result of which the heat exchange between the light modules 21 and 22 can be considerably reduced. As an alternative to the exemplary embodiment shown, the thermal insulator 71 may also be designed as an air gap in the carrier 1, for example in the form of an opening in the carrier 1.
Figur 2B zeigt wie Figur 2A einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines ähnlich zur Figur IA dargestellten Trägers 1 mit den jeweils ersten Zeilen 411, 421 mit zumindest zwei Lichtmodulen 21, 22. Dabei werden die zwei Lichtmodule 21, 22 in einer alternativen Ausführung der wärmeregulierenden Vorrichtung über einen thermischen Isolator 71 in Form einer Verjüngung 72 des Trägers 1 thermisch isoliert. Dabei ist der Querschnitt des Trägers 1 im Bereich der Verjüngung 72 gegenüber dem Bereich, auf dem die Lichtmodule 21, 22 angeordnet, reduziert. Durch diese Verjüngung 72 können die Lichtmodule 21, 22 thermisch voneinander isoliert werden, indem die Querschnittsfläche des thermischen Pfads 73 zwischen den beiden Lichtmodulen 21, 22 durch die Verjüngung 72 verkleinert und somit die thermische Beeinflussung der beiden Lichtmodule 21, 22 aufgrund von Wärmeübertragung durch den Träger 1 weitgehend reduziert wird.As shown in FIG. 2A, FIG. 2B shows a section of a further exemplary embodiment of a carrier 1 shown similarly to FIG. 1A with the respectively first rows 411, 421 with at least two light modules 21, 22. The two Light modules 21, 22 in an alternative embodiment of the heat-regulating device via a thermal insulator 71 in the form of a taper 72 of the support 1 thermally insulated. In this case, the cross section of the carrier 1 in the region of the taper 72 is reduced relative to the region on which the light modules 21, 22 are arranged. By this taper 72, the light modules 21, 22 are thermally insulated from each other by the cross-sectional area of the thermal path 73 between the two light modules 21, 22 reduced by the taper 72 and thus the thermal influence of the two light modules 21, 22 due to heat transfer through the Carrier 1 is largely reduced.
Alternativ zu den dargestellten Ausführungsbeispielen in den Figuren 2A und 2B können die dort gezeigten Beleuchtungseinrichtungen jeweils eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen pro Zeile, eine Mehrzahl von Zeilen mit Halbleiterbauelementen und/oder eine Mehrzahl von Lichtmodulen aufweisen. Insbesondere können auch mehrere thermische Isolatoren 71 in Form von einer Mehrzahl von Stegen und/oder einer Mehrzahl von Verjüngungen im oder auf dem Träger 1 angeordnet beziehungsweise ausgebildet sein.As an alternative to the illustrated exemplary embodiments in FIGS. 2A and 2B, the illumination devices shown there can each have a plurality of semiconductor components per row, a plurality of rows with semiconductor components, and / or a plurality of light modules. In particular, a plurality of thermal insulators 71 in the form of a plurality of webs and / or a plurality of tapers in or on the carrier 1 can be arranged or formed.
Figur 3A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung in einer Schnittdarstellung mit einem Träger 1 mit den beispielsweise in Figur IA dargestellten jeweils zweiten Zeilen 412, 422 mit zwei Lichtmodulen 21, 22. Dabei sind auf jedem Lichtmodul 21, 22 rein beispielhaft jeweils zwei Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 313, 314 und 323, 324 angeordnet. Weiterhin weist die Beleuchtungseinrichtung eine wärmeregulierende Vorrichtung in Form einer Wärmesenke 8 auf dem Träger 1 auf. Dabei sind der Träger 1 und die Wärmesenke 8 einstückig ausgebildet, sodass der Träger 1 die Wärmesenke 8 umfasst. Dies ermöglicht eine direkte thermische Ankopplung der Lichtmodule 21, 22 an die Wärmesenke 8, die auf einer von den Lichtmodulen 21, 22 abgewandten Oberfläche des Trägers 1 angeordnet ist und somit eine effiziente Wärmeableitung auf die von den Lichtmodulen 21, 22 abgewandten Seite des Trägers 1 ermöglicht. Des Weiteren ist die Wärmesenke 8 ganzflächig auf der von den Lichtmodulen 21, 22 abgewandten Oberfläche des Trägers 1 angeordnet .3A shows a further exemplary embodiment of a lighting device in a sectional representation with a carrier 1 with the respective second lines 412, 422 with two light modules 21, 22 shown in FIG. 1A. In this case, two radiation-emitting semiconductor components 313 are each exemplary on each light module 21, 22 , 314 and 323, 324. Furthermore, the illumination device has a heat-regulating device in the form of a heat sink 8 on the carrier 1. In this case, the carrier 1 and the heat sink 8 are integrally formed so that the carrier 1 comprises the heat sink 8. This enables direct thermal coupling of the light modules 21, 22 to the heat sink 8, which is arranged on a surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22 and thus efficient heat dissipation to the side of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22 possible. Furthermore, the heat sink 8 is arranged over the whole area on the surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22.
Eine solche Anordnung kann eine möglichst großflächige Ableitung der von den Halbleiterbauelementen der Lichtmodule 21, 22 erzeugten Wärme an die Umgebung ermöglichen. Durch eine effiziente Wärmeableitung von den Lichtmodulen 21 beziehungsweise 22 an die Umgebung kann eine Wärmeübertragung zwischen den Lichtmodulen 21, 22 selbst effektiv reduziert werden. Weiterhin weist die Wärmesenke 8 Oberflächenstrukturen wie beispielsweise im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Welligkeit auf, die die Oberfläche des Trägers 1 vergrößert und somit eine verbesserte Wärmeableitung an die Umgebung ermöglichen.Such an arrangement can enable the largest possible dissipation of the heat generated by the semiconductor components of the light modules 21, 22 to the environment. By efficient heat dissipation from the light modules 21 and 22 to the environment, heat transfer between the light modules 21, 22 themselves can be effectively reduced. Furthermore, the heat sink 8 surface structures such as in the embodiment shown, a ripple, which increases the surface of the carrier 1 and thus allow improved heat dissipation to the environment.
Dies kann besonders dann zutreffen, wenn der Träger 1 als Metallblock, als metallische Leiterplatte, als Metallfolie oder als Metallschicht ausgeführt ist. Die imThis can be particularly true when the carrier 1 is designed as a metal block, as a metallic circuit board, as a metal foil or as a metal layer. The im
Ausführungsbeispiel gezeigte Wärmesenke 8 kann geeignet sein, die Wärme der auf dem Träger 1 angeordneten Lichtmodule 21, 22 aufzunehmen und an die Umgebung des Trägers 1 abzuleiten und dabei den Träger 1 und die auf ihm angeordneten Lichtmodule 21, 22 auf einer quasi-stationären Temperatur zu halten. Alternativ kann die Wärmesenke 8 auch einen Kühlkörper umfassen, der auf der den Lichtmodulen 21, 22 abgewandten Oberfläche des Trägers 1 angeordnet ist.Embodiment shown heat sink 8 may be adapted to absorb the heat of the arranged on the support 1 light modules 21, 22 and dissipate to the environment of the carrier 1, while the carrier 1 and arranged thereon light modules 21, 22 at a quasi-stationary temperature hold. Alternatively, the heat sink 8 may also comprise a heat sink which is arranged on the surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22.
Gemäß der Figur 3B ist die Wärmesenke 8 im Träger 1 angeordnet. Dabei weist der Träger 1 einen Metallkern 81 auf, der im Inneren des Trägers 1 angeordnet ist. Hierzu können beispielsweise ein Kupferblock oder alternativ Kupfer oder Aluminium in mehrlagigen Schichten im Träger 1 angeordnet sein. Wie die Figur 3B zeigt, erstreckt sich die Wärmesenke 8 in horizontaler Richtung durch den Träger 1 hindurch. Im Falle eines Metallkerns 81 kann so eine erhöhte laterale Wärmeleitfähigkeit erreicht werden sowie eine effektive Wärmeleitung der von den Lichtmodulen 21, 22 erzeugten Wärme auf die den Lichtmodulen 21, 22 abgewandte Oberfläche des Trägers 1.According to FIG. 3B, the heat sink 8 is arranged in the carrier 1. In this case, the carrier 1 has a metal core 81, which is arranged in the interior of the carrier 1. For this purpose, for example, a copper block or alternatively copper or aluminum may be arranged in multilayer layers in the carrier 1. As FIG. 3B shows, the heat sink 8 extends in a horizontal direction through the carrier 1. In the case of a metal core 81, an increased lateral thermal conductivity can thus be achieved and effective heat conduction of the heat generated by the light modules 21, 22 to the surface of the carrier 1 facing away from the light modules 21, 22.
Weiterhin können die als Oberflächenstruktur ausgebildete Wärmesenke 8 der Figur 3A und die als Metallkern 81 ausgebildete Wärmesenke 8 der Figur 3B kombiniert werden.Furthermore, the heat sink 8 of FIG. 3A formed as a surface structure and the heat sink 8 of FIG. 3B designed as a metal core 81 can be combined.
Figur 3C zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel Öffnungen 911, 912, 921, 922, die im Träger 1 angeordnet sind und sich durch den Träger 1 hindurch erstrecken. Dabei können die Öffnungen 911, 912, 921, 922 als Durchkontaktierungen oder bevorzugt als so genannte thermale Vias ausgeführt sein und damit als Teil einer Wärmesenke 8 ausgebildet sein. Diese thermalen Vias können aus Kupfer ausgeformt sein und damit die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer als Wärmeableitung nutzen und somit den Wärmetransport senkrecht zum Träger 1 durch diesen hindurch verbessern. Wie hier dargestellt, sind die als Öffnungen 911, 912, 921, 922, die die thermalen Vias umfassen, in direktem Kontakt zu den Lichtmodulen 21, 22 angeordnet, um die dort entstehende Wärme direkt auf die von den Lichtmodulen 21, 22 abgewandte Seite des Trägers 1 abzuleiten. Die Öffnungen 911, 912, 921, 922 können dabei bevorzugt regelmäßig in einer Anordnung, wie beispielsweise einem Raster im Träger 1 angeordnet sein.FIG. 3C shows, in a further exemplary embodiment, openings 911, 912, 921, 922 which are arranged in the carrier 1 and extend through the carrier 1. In this case, the openings 911, 912, 921, 922 can be embodied as plated-through holes or preferably as so-called thermal vias and thus formed as part of a heat sink 8. These thermal vias can be formed of copper and thus use the thermal conductivity of copper as heat dissipation and thus improve the heat transfer perpendicular to the carrier 1 therethrough. As shown here, the openings 911, 912, 921, 922, which comprise the thermal vias, are arranged in direct contact with the light modules 21, 22 in order to direct the heat generated there directly onto the side of the side facing away from the light modules 21, 22 Derive carrier 1. The openings 911, 912, 921, 922 can preferably be arranged regularly in an arrangement, such as a grid in the carrier 1.
Im Falle einer mehrlagigen schichtartigen Anordnung von Kupfer im Träger 1 sind neben den hier dargestellten Öffnungen 911, 912, 921, 922, die sich vollständig durch den Träger 1 hindurch erstrecken, auch Durchkontaktierungen möglich, die nur jeweils eine Kupferlage durchziehen. Solche als „blind via" bezeichnete Durchkontaktierungen können beispielsweise in direktem Kontakt mit einem der Lichtmodule 21, 22 stehen, eine Kupferlage wie beispielsweise den bereits in der Figur 3B dargestellten Metallkern durchziehen und dann blind auf einer sich an die Kupferlage anschließenden isolierenden Schicht enden. Alternativ sind auch Durchkontaktierungen denkbar, die jeweils zwei Kupferlagen miteinander verbinden und sich dabei durch eine jeweils an die Kupferlagen angrenzende isolierende Schicht erstrecken (buried via) . Weiterhin können die Öffnungen 911, 912, 921, 922 mit einem thermisch leitfähigen Material gefüllt sein.In the case of a multilayer coating arrangement of copper in the carrier 1, in addition to the openings 911, 912, 921, 922 shown here, which extend completely through the carrier 1, vias are also possible which pass through only one copper layer in each case. Such through-contacts, referred to as "blind via", may, for example, be in direct contact with one of the light modules 21, 22, pass through a copper layer, such as the metal core already shown in FIG. 3B, and then end blind on an insulating layer adjoining the copper layer Also vias are conceivable which each connect two copper layers to each other and thereby extend (buried via) an insulating layer adjoining the copper layers, Furthermore, the openings 911, 912, 921, 922 can be filled with a thermally conductive material.
Zusätzlich weist die Wärmesenke 8 einen Kühlkörpers 82 auf der von der Mehrzahl der Lichtmodule 21, 22 abgewandten Oberfläche des Trägers 1 auf, wobei ein direkter Kontakt zwischen den in Öffnungen 911, 912, 921, 922 des Trägers 1 angeordneten Durchkontaktierungen und dem Kühlkörper 82 hergestellt wird. Figur 3D zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung mit rein beispielhaft gezeigten zwei Lichtmodulen 21, 22 und jeweils zwei Strahlungsemittierende Halbleiterbauelementen 313, 314 und 323, 324 auf den Lichtmodulen 21, 22. Dabei sind in den Lichtmodulen 21, 22 jeweils Öffnungen 911, 912, 921, 922 angeordnet, die sich durch die Lichtmodule 21, 22 hindurch auf eine von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 313, 314, 323, 324 abgewandte Oberfläche 20 der Lichtmodule 21, 22 erstrecken. In den Öffnungen 911, 912, 921, 922 sind jeweils als Teil einer Wärmesenke 8 thermale Vias angeordnet, die die von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 313, 314, 323, 324 erzeugte Wärme auf eine von denIn addition, the heat sink 8 has a heat sink 82 on the surface of the carrier 1 facing away from the plurality of light modules 21, 22, wherein a direct contact between the through-contacts arranged in openings 911, 912, 921, 922 of the carrier 1 and the heat sink 82 is produced becomes. FIG. 3D shows a further exemplary embodiment of a lighting device with two light modules 21, 22 shown purely by way of example and two radiation-emitting semiconductor components 313, 314 and 323, 324 on the light modules 21, 22. In each case, openings 911, 912, in the light modules 21, 22 921, 922, which extend through the light modules 21, 22 to a surface 20 of the light modules 21, 22 facing away from the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324. In the openings 911, 912, 921, 922, thermal vias are arranged in each case as part of a heat sink 8, the heat generated by the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 to one of the
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 313, 314, 323, 324 abgewandte Oberfläche 20 der Lichtmodule 21, 22 ableitet. Auf der von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 313, 314, 323, 324 abgewandten Oberfläche 20 der Lichtmodule 21, 22 ist ein Träger 1 angeordnet, der gleichzeitig als weiterer Teil der Wärmesenke 8 in Form eines Kühlkörpers 82 ausgeführt ist, wobei die Lichtmodule 21, 22 jeweils ganzflächig auf dem als Kühlkörper 82 ausgeführten Träger 1 angeordnet sind, sodass eine möglichst großflächige Wärmeableitung erfolgen kann. Wie die Figur 3D zeigt, sind die in den Öffnungen 911, 912, 921, 922 angeordneten thermalen Vias und der Kühlkörper 82 als Träger 1 einstückig ausgebildet.Radiation-emitting semiconductor devices 313, 314, 323, 324 opposite surface 20 of the light modules 21, 22 derived. On the side facing away from the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 surface 20 of the light modules 21, 22, a carrier 1 is arranged, which is simultaneously designed as a further part of the heat sink 8 in the form of a heat sink 82, wherein the light modules 21, 22 respectively over the entire surface are arranged on the carrier 1 designed as a heat sink 82, so that as large as possible heat dissipation can be done. As FIG. 3D shows, the thermal vias arranged in the openings 911, 912, 921, 922 and the cooling body 82 are formed as a carrier 1 in one piece.
Die in den Figuren 2A bis 3D gezeigten wärmeregulierenden Vorrichtungen können auch miteinander kombiniert werden.The heat-regulating devices shown in FIGS. 2A to 3D can also be combined with each other.
Figur 4A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung mit thermisch isolierenden Haltern 101, 102, 103, die eines oder eine Kombination der im allgemeinen Teil genannten Materialien zur thermischen Isolation aufweisen. Die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 sind im Querschnitt als I- bzw. U-Profile zur Halterung und zur thermischen Isolierung von zumindest zwei Trägern 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form von rein beispielhaft gezeigten zwei Trägersegmenten 11, 12 mit jeweils einem Lichtmodul 21, 22 ausgeführt.FIG. 4A shows a further exemplary embodiment of a lighting device with thermally insulating holders 101, 102, 103, which has one or a combination of the elements shown in FIG General part mentioned materials for thermal insulation. The thermally insulating holders 101, 102, 103 are in cross-section as I- or U-profiles for mounting and thermal insulation of at least two carriers 1, in the illustrated embodiment in the form of purely shown by way of example two carrier segments 11, 12 each having a light module 21, 22 executed.
Die verwendeten I- bzw. U-Profile haben jeweils zwei Grundflächen 104, die eine bevorzugte Länge von 10 mm aufweisen, und Innenflächen 105, die bevorzugt eine Breite von 2 mm aufweisen, was bedeuten kann, dass 2 mm des Trägers 1, also der Trägersegmente 11, 12 in das I- bzw. U-Profil hineinragen..The I or U profiles used each have two base surfaces 104, which have a preferred length of 10 mm, and inner surfaces 105, which preferably have a width of 2 mm, which may mean that 2 mm of the carrier 1, ie the Carrier segments 11, 12 protrude into the I or U-profile.
Eine solche Anordnung des Trägersegments 11 mit dem Lichtmodul 21 und des Trägersegments 12 mit dem Lichtmodul 22 zwischen thermisch isolierenden Haltern 101, 102, 103 ermöglicht die thermische Entkopplung der Lichtmodule 21, 22 und der auf den Lichtmodulen 21, 22 angeordneten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 313, 314, 323, 324 durch die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103. Daher können die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 die thermischen Entkopplung der Lichtmodule 21, 22 voneinander ermöglichen und können daher ein weiteres Beispiel für eine wärmeregulierende Vorrichtung, beziehungsweise für einen thermischen Isolator 71 darstellen.Such an arrangement of the carrier segment 11 with the light module 21 and the carrier segment 12 with the light module 22 between thermally insulating holders 101, 102, 103 enables the thermal decoupling of the light modules 21, 22 and the radiation-emitting semiconductor components 313, 314 arranged on the light modules 21, 22 , 323, 324 through the thermally insulating holders 101, 102, 103. Therefore, the thermally insulating holders 101, 102, 103 can allow the thermal decoupling of the light modules 21, 22 from each other, and therefore, another example of a heat regulating device, or for a represent thermal insulator 71.
Eine solche Anordnung der Lichtmodule 21, 22 zwischen thermisch isolierenden Haltern 101, 102, 103 kann zusätzlich ermöglichen, dass die zwei Lichtmodule 21, 22 mit einem Abstand von 5 mm bis 50 mm und bevorzugt mit einem Abstand von 20 mm bis 30 mm angeordnet sind. Zusätzlich zur thermischen Entkopplung durch die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 ist auf den von den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 313, 314, 323, 324 abgewandten Oberflächen des Trägers 1 und der Lichtmodule 21, 22 jeweils ein als Wärmesenke 8 ausgeführter Kühlkörper 82 angeordnet.Such an arrangement of the light modules 21, 22 between thermally insulating holders 101, 102, 103 may additionally allow the two light modules 21, 22 to be arranged at a distance of 5 mm to 50 mm and preferably at a distance of 20 mm to 30 mm , In addition to the thermal decoupling by the thermally insulating holders 101, 102, 103, in each case a heat sink 8 designed as a heat sink 82 is arranged on the surfaces of the carrier 1 and the light modules 21, 22 facing away from the radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323.
Figur 4B zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 4A in einer Aufsicht mit den rein beispielhaft gezeigten zwei Lichtmodulen 21, 22, die jeweils zwei in einer Zeile angeordnete Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 313, 314, 323, 324 aufweisen. Dabei sind die Lichtmodule 21, 22 jeweils auf einem Trägersegment 11, 12 angeordnet, die zwischen thermisch isolierenden Haltern 101, 102, 103 angeordnet sind. Dabei wird die Grenzlinie 10, bis zu der die Trägersegmente 11, 12 in die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 hineinragen und somit an die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 angrenzen, durch die gestrichelt angedeutete Linie markiert.FIG. 4B shows the embodiment of FIG. 4A in a plan view with the two light modules 21, 22 shown purely by way of example, each having two radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 arranged in a row. In this case, the light modules 21, 22 are each arranged on a carrier segment 11, 12, which are arranged between thermally insulating holders 101, 102, 103. The boundary line 10, up to which the carrier segments 11, 12 project into the thermally insulating holders 101, 102, 103 and thus adjoin the thermally insulating holders 101, 102, 103, is marked by the dashed line.
Dabei sind die beiden Trägersegmente 11, 12 mit den Lichtmodulen 21, 22 in einem als isolierenden Rahmen ausgeführten thermisch isolierenden Halter mit den drei thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 angeordnet. Dabei bilden die drei thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 eine Einheit mit Öffnungen, in denen die Trägersegmente 11, 12 mit den Lichtmodulen 21, 22 angeordnet sind und umschließen somit die Lichtmodule 21, 22. Die mit dem Bezugszeichen 9 versehene Linie markiert die Schnittebene der Schnittdarstellung der Figur 4A. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel können die thermisch isolierenden Halter 101, 102 und 103 auch als separate, von einander getrennte Bauteile ausgeführt sein.In this case, the two carrier segments 11, 12 with the light modules 21, 22 in a designed as an insulating frame thermally insulating holder with the three thermally insulating holder 101, 102, 103 are arranged. The three thermally insulating holders 101, 102, 103 form a unit with openings in which the carrier segments 11, 12 are arranged with the light modules 21, 22 and thus enclose the light modules 21, 22. The line indicated by the reference numeral 9 marks the Sectional plane of the sectional view of Figure 4A. As an alternative to the exemplary embodiment shown, the thermally insulating holders 101, 102 and 103 may also be designed as separate components separated from one another.
Figur 4C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung mit thermisch isolierenden Haltern 101, 102, 103, die hinsichtlich ihrer Geometrie wie im vorherigen Ausführungsbeispiel ausgeführt sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die thermisch isolierenden Halter 101, 102, 103 als Teile eines Trägers 1 ausgebildet, auf dem rein beispielhaft zwei Lichtmodule 21, 22 angeordnet sind. Insbesondere sind wie bereits im allgemeinen Teil beschrieben der Träger 1 als thermisch isolierender Halter und die Lichtmodule 21, 22 als Leiterplatten ausgeführt. Auf der von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 21, 22 abgewandten Oberfläche 20 der Lichtmodule 21, 22 ist jeweils eine als Kühlkörper 82 ausgebildete Wärmesenke 8 mit einer Rippenstruktur zur Wärmeableitung angeordnet.FIG. 4C shows a further exemplary embodiment of a lighting device with thermally insulating holders 101, 102, 103, which are designed with respect to their geometry as in the previous exemplary embodiment. In the exemplary embodiment shown here, the thermally insulating holders 101, 102, 103 are formed as parts of a carrier 1, on which purely by way of example two light modules 21, 22 are arranged. In particular, as already described in the general part of the carrier 1 as a thermally insulating holder and the light modules 21, 22 designed as printed circuit boards. On the side facing away from the radiation-emitting semiconductor devices 21, 22 surface 20 of the light modules 21, 22 each formed as a heat sink 82 heat sink 8 is arranged with a rib structure for heat dissipation.
Figur 4D zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 4C in einer Aufsicht mit den zwei Lichtmodulen 21, 22, die jeweils zwei in einer Zeile angeordnete Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 313, 314, 323, 324 aufweisen. Wie in Figur 4D dargestellt ist, ist der Träger als Rahmen mit den Haltern 101, 102 und 103 ausgebildet. Dabei sind die Lichtmodule 21, 22 jeweils zwischen den thermisch isolierenden Haltern 101, 102, 103 angeordnet. Die weiteren Bezugszeichen bezeichnen Merkmale, die bereits in Verbindung mit Figur 4B beschrieben sind.FIG. 4D shows the embodiment of FIG. 4C in a plan view with the two light modules 21, 22, each of which has two radiation-emitting semiconductor components 313, 314, 323, 324 arranged in a row. As shown in Figure 4D, the carrier is formed as a frame with the holders 101, 102 and 103. In this case, the light modules 21, 22 are each arranged between the thermally insulating holders 101, 102, 103. The further reference symbols designate features which have already been described in connection with FIG. 4B.
Weiterhin kann eine Beleuchtungseinrichtung auch eine Kombination der Merkmale der in den Figuren 4A bis 4D gezeigten Ausführungsbeispiele aufweisen. Die Lichtmodule 21, 22 können insbesondere als Leiterplatten (PCB) , beispielsweise aus FR4, als Metallkernplatinen (MCPCB) oder als Flexboards oder als Kombination daraus ausgeführt sein und Leiterbahnen, beispielsweise aus Kupfer mit einer Dicke von etwa 35 um, aufweisen, über die die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente in Form von LEDs in Packages oder in Form von einzelnen LEDs elektrisch angeschlossen sind.Furthermore, a lighting device can also have a combination of the features of the exemplary embodiments shown in FIGS. 4A to 4D. The light modules 21, 22 may be embodied in particular as printed circuit boards (PCB), for example made of FR4, as metal core boards (MCPCB) or as flexboards or as a combination thereof, and conductor tracks, for example made of copper with a thickness of about 35 .mu.m, over which the radiation-emitting semiconductor components in shape of LEDs in packages or in the form of individual LEDs are electrically connected.
Figur 5A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung in einer dreidimensionalen Aufsicht mit einer Mehrzahl von Lichtmodulen 21, 22, 23, die jeweils über einen thermisch isolierenden Träger 1 miteinander verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger 1 als thermisch isolierender Halter mit einem umlaufenden I-Profil ausgeführt. Rein exemplarisch sind nur auf dem Lichtmodul 21 vier Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314 in zwei Zeilen mit jeweils zwei Halbleiterbauelementen 311, 312 beziehungsweise 313, 314, also zwei Spalten, angeordnet, es sind aber ebenso mehr oder weniger als vier Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente in mehr oder weniger als zwei Spalten oder Zeilen denkbar. Zur Vereinfachung sind auf den Lichtmodulen 22, 23 keine Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente eingezeichnet .FIG. 5A shows a further exemplary embodiment of a lighting device in a three-dimensional plan view with a plurality of light modules 21, 22, 23, which are each connected to one another via a thermally insulating carrier 1. In the illustrated embodiment, the carrier 1 is designed as a thermally insulating holder with a circumferential I-profile. By way of example only four light-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314 are arranged in two rows with two semiconductor components 311, 312 or 313, 314, ie two columns, only on the light module 21, but more or less than four radiation-emitting semiconductor components are also used in more or less than two columns or rows conceivable. For simplicity, no radiation-emitting semiconductor components are shown on the light modules 22, 23.
Dabei ist der Träger 1 als polygonales I-Profil mit einem thermisch isolierenden Material ausgeführt, der zwischen den Lichtmodulen 21, 22, 23 angeordnet ist und jeweils zwei der Mehrzahl der Lichtmodule wie beispielsweise die Lichtmodule 21 und 22 und die Lichtmodule 21 und 23 thermisch voneinander entkoppelt. An die Lichtmodule 22 und 23 kann sich ein weiterer Träger mit weiteren Lichtmodulen zur thermischen Entkopplung anschließen. An die übrigen Seiten des Trägers 1 können sich ebenfalls weitere Lichtmodule anschließen.In this case, the carrier 1 is designed as a polygonal I-profile with a thermally insulating material, which is arranged between the light modules 21, 22, 23 and two of the plurality of light modules such as the light modules 21 and 22 and the light modules 21 and 23 thermally from each other decoupled. To the light modules 22 and 23, another carrier with other light modules for thermal Connect decoupling. On the other sides of the carrier 1 can also connect other light modules.
Figur 5B zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 5A in einer dreidimensionalen Seitenansicht mit dem als I-Profil ausgeführten Träger 1. Angrenzend an das I-Profil des Trägers 1 sind jeweils die Lichtmodule 21, 22, 23 angeordnet, die zusätzlich zur thermischen Entkopplung durch den Träger 1 eine als Kühlkörper 82 ausgeführte Wärmesenke zur Wärmeableitung aufweisen. Dabei sind jeweils ein Lichtmodul 21, 22, 23 und mit einem Kühlkörper 82 einstückig ausgeführt. Dadurch, dass das jeweilige Lichtmodul 21, 22, 23 jeweils einen Kühlkörper 82 umfasst, ist eine direkte Wärmeableitung der von den exemplarisch nur auf dem Lichtmodul 21 dargestellten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 311, 312, 313, 314 erzeugten Wärme auf eine von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen311 , 312, 313, 314 abgewandte Oberfläche möglich.FIG. 5B shows the exemplary embodiment of FIG. 5A in a three-dimensional side view with the carrier 1 configured as an I-profile. Adjacent to the I-profile of the carrier 1 are in each case the light modules 21, 22, 23 which, in addition to the thermal decoupling by the carrier 1 have a designed as a heat sink 82 heat sink for heat dissipation. In each case, a light module 21, 22, 23 and with a heat sink 82 are made in one piece. As a result of the fact that the respective light module 21, 22, 23 in each case comprises a heat sink 82, direct heat dissipation of the heat generated by the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314 shown by way of example only on the light module 21 to one of the radiation-emitting semiconductor components 311, 312 , 313, 314 opposite surface possible.
Figur 5C zeigt einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der Figur 5A in einer dreidimensionalen Ansicht der Rückseite des Lichtmoduls 21, die der von den Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 311, 312, 313, 314 abgewandten Oberfläche 20 des Lichtmoduls 21 entspricht. Der in der Figur 5C gezeigte Ausschnitt zeigt das Lichtmodul 21, das vom Träger 1 umgeben wird und sich durch den Träger 1 hindurch erstreckt .FIG. 5C shows a detail of the exemplary embodiment of FIG. 5A in a three-dimensional view of the rear side of the light module 21, which corresponds to the surface 20 of the light module 21 facing away from the radiation-emitting semiconductor components 311, 312, 313, 314. The detail shown in FIG. 5C shows the light module 21, which is surrounded by the carrier 1 and extends through the carrier 1.
Der Kühlkörper 82 weist Oberflächenstrukturen auf, um die von den auf dem Lichtmodul 21 angeordnetenThe heat sink 82 has surface patterns to those of the arranged on the light module 21
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 311, 312, 313, 314 erzeugte Wärme über die Strukturen an ein umgebendes oder zirkulierendes Medium wie beispielsweise Luft abzugeben. Figur 5D zeigt dementsprechend eine Rückansicht der Darstellung gemäß Figur 5A.Radiation-emitting semiconductor devices 311, 312, 313, 314 generated heat through the structures to a surrounding or circulating medium such as air to give. FIG. 5D accordingly shows a rear view of the illustration according to FIG. 5A.
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungseinrichtung gezeigt, die eine Vielzahl von Lichtmodulen aufweist, von denen der Übersichtlichkeit halber nur drei Lichtmodule 21, 22, 23 mit Bezugszeichen versehen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Lichtmodule auf einem gemäß der Figuren 4A bis 4D und 5A bis 5D beschriebenen Träger 1 angeordnet und mittels diesem thermisch isoliert. Der Träger 1 ist dabei der Übersichtlichkeit halber nur als Randlinien der Lichtmodule angedeutet und bildet gemäß den vorangehenden Beschreibungen einen Rahmen mit Trägersegmenten, auf dem die Lichtmodule angeordnet sind. Alternativ dazu kann die Anordnung der Lichtmodule auf einem Träger oder Trägersegmenten gemäß einem der weiteren vorherigen Ausführungsbeispiele oder einer Kombination davon ausgeführt sein.FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an illumination device which has a multiplicity of light modules, of which only three light modules 21, 22, 23 are provided with reference symbols for the sake of clarity. In the present exemplary embodiment, the light modules are arranged on a carrier 1 described in accordance with FIGS. 4A to 4D and 5A to 5D and thermally insulated by means of this. For the sake of clarity, the carrier 1 is only indicated as edge lines of the light modules and, according to the preceding descriptions, forms a frame with carrier segments on which the light modules are arranged. Alternatively, the arrangement of the light modules may be carried out on a carrier or carrier segments according to one of the further preceding embodiments or a combination thereof.
Jedes der Lichtmodule weist eine Mehrzahl von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen mit jeweils vier Halbleiterbauelementen in drei Zeilen auf, von denen der Übersichtlichkeit halber nur die Zeilen 411, 412 und 413 der Lichtmoduls 21 und die Halbleiterbauelemente 311, 312, 313 und 314 der Zeile 411 mit Bezugszeichen versehen sind. Die Lichtmodule weisen beispielsweise einen sichtbaren, das heißt nicht vom Träger 1 überdeckten, Bereich von 95,5 mm Länge und 64,25 mm Breite auf, auf dem die 12 als LEDs ausgeführten Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente mit einem Zeilenabstand von etwa 23,88 mm und einem Spaltenabstand von etwa 25,48 mm angeordnet sind. Die Leichtmodule sind dabei als Leiterplatten ausgeführt. Auf den Lichtmodulen können weiterhin auch Sensoreinheiten und Regelungsvorrichtungen wie in Verbindung mit den Figur IA und IB beschrieben angeordnet sein.Each of the light modules has a plurality of radiation-emitting semiconductor components with four semiconductor components in three lines, of which only the lines 411, 412 and 413 of the light module 21 and the semiconductor components 311, 312, 313 and 314 of the line 411 provided with reference numerals for clarity are. The light modules have, for example, a visible, that is not covered by the carrier 1, 95.5 mm length and 64.25 mm width, on which the 12 executed as LEDs radiation-emitting semiconductor devices with a line spacing of about 23.88 mm and a Column spacing of about 25.48 mm are arranged. The lightweight modules are designed as printed circuit boards. Furthermore, sensor units and control devices can also be arranged on the light modules as described in conjunction with FIGS. 1A and 1B.
Die Beleuchtungseinrichtung weist eine matrixartige Anordnung der Lichtmodule in acht Zeilen und zehn Spalten auf und ist besonders geeignet als Hinterleuchtungsvorrichtung, beispielsweise für Bildschirme, geeignet. Durch den modularen Aufbau und das jeweils für die einzelnen Lichtmodule individuelle Thermomanagement ist eine Skalierung zu größeren oder kleineren Beleuchtungseinrichtungen leicht möglich. Alternativ zu der gezeigten Ausführung mit rechteckigen Leuchtmodulen können diese beispielsweise auch hexagonal oder quadratisch ausgeführt sein.The illumination device has a matrix-like arrangement of the light modules in eight rows and ten columns and is particularly suitable as a backlighting device, for example for screens suitable. Due to the modular design and the individual thermal management of the individual light modules, a scaling to larger or smaller lighting devices is easily possible. As an alternative to the embodiment shown with rectangular lighting modules, they can also be hexagonal or square, for example.
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 diese Merkmale oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. On the contrary, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if these features or this combination of features themselves are not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Beleuchtungseinrichtung, umfassend1. Lighting device comprising
- einen Träger (1) und- a carrier (1) and
- eine Mehrzahl von Lichtmodulen (21, 22) auf dem Träger (1) , wobei- A plurality of light modules (21, 22) on the carrier (1), wherein
- auf jedem der Lichtmodule (21, 22) jeweils eine Mehrzahl von Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) in mehreren Zeilen (411, 412, 421, 422) angeordnet ist, wobei- On each of the light modules (21, 22) each have a plurality of radiation-emitting semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) in a plurality of rows (411, 412, 421, 422) is arranged,
- jede der mehreren Zeilen (411, 412, 421, 422) zumindest zwei der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) umfasst,each of the plurality of lines (411, 412, 421, 422) comprises at least two of the radiation-emitting semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324),
- jedem der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22) eine- Each of the plurality of light modules (21, 22) a
Regelungsvorrichtung (51, 52) zugeordnet ist zur Regelung der Helligkeit des jeweiligen Lichtmoduls (21, 22) undControl device (51, 52) is assigned to control the brightness of the respective light module (21, 22) and
- jedem der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22) eine- Each of the plurality of light modules (21, 22) a
Sensoreinheit (61, 62) zugeordnet ist zur Ermittlung von zumindest einem Messwert, umfassend die Helligkeit der Mehrzahl der strahlungsemittierendenSensor unit (61, 62) is assigned to determine at least one measured value, comprising the brightness of the plurality of radiation-emitting
Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) des jeweiligen Lichtmoduls (21, 22) .Semiconductor devices (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) of the respective light module (21, 22).
2. Beleuchtungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei2. Lighting device according to the preceding claim, wherein
- die Sensoreinheit (61, 62) jedes Lichtmoduls (21, 22) zwischen zwei Zeilen (411, 412, 421, 422) der Mehrzahl der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) angeordnet ist.- The sensor unit (61, 62) of each light module (21, 22) between two rows (411, 412, 421, 422) of the plurality of radiation-emitting semiconductor devices (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) is.
3. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden3. Lighting device according to one of the preceding
Ansprüche, weiterhin umfassend - eine wärmeregulierende Vorrichtung zur Wärmeregulation derClaims, further comprising a heat regulating device for thermoregulation of the
Mehrzahl der StrahlungsemittierendenPlurality of radiation emitting
Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) eines jeden der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22, 23) .Semiconductor devices (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) of each of the plurality of light modules (21, 22, 23).
4. Beleuchtungseinrichtung, umfassend4. Lighting device comprising
- einen Träger (1),a support (1),
- eine Mehrzahl von Lichtmodulen (21, 22, 23) auf dem Träger- A plurality of light modules (21, 22, 23) on the carrier
(1), wobei auf jedem der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22, 23) jeweils eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) angeordnet ist, und(1), wherein in each case a plurality of radiation-emitting semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) is arranged on each of the plurality of light modules (21, 22, 23), and
- eine wärmeregulierende Vorrichtung zur Wärmeregulation dera heat regulating device for thermoregulation of the
Mehrzahl der StrahlungsemittierendenPlurality of radiation emitting
Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) des jeweiligen Lichtmoduls (21, 22, 23).Semiconductor devices (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) of the respective light module (21, 22, 23).
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei5. Lighting device according to claim 4, wherein
- auf jedem der Lichtmodule (21, 22, 23) jeweils eine- one on each of the light modules (21, 22, 23)
Mehrzahl von strahlungsemittierendenPlurality of radiation-emitting
Halbleiterbauelementen (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) in mehreren Zeilen (411, 412, 421, 422) angeordnet sind, wobeiSemiconductor devices (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) in a plurality of rows (411, 412, 421, 422) are arranged, wherein
- jede der mehreren Zeilen (411, 412, 421, 422) zumindest zwei der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) umfasst.- Each of the plurality of lines (411, 412, 421, 422) comprises at least two of the radiation-emitting semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324).
6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei6. Lighting device according to one of claims 3 to 5, wherein
- die wärmeregulierende Vorrichtung einen thermischen- The heat-regulating device a thermal
Isolator (71) umfasst, der zumindest zwei der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22, 23) thermisch voneinander isoliert .Insulator (71) comprising at least two of the plurality the light modules (21, 22, 23) thermally insulated from each other.
7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei7. Lighting device according to claim 6, wherein
- der thermische Isolator eine Ausdünnung, einen Einschnitt, eine Einbuchtung, eine Einkerbung oder eine Verjüngung des Trägers (1) zwischen zumindest zwei Lichtmodulen (21, 22, 23) aufweist.- The thermal insulator has a thinning, an incision, a recess, a notch or a taper of the carrier (1) between at least two light modules (21, 22, 23).
8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei8. Lighting device according to one of claims 3 to 7, wherein
- die wärmeregulierende Vorrichtung eine Wärmesenke (8) umfasst, die auf einer von der Mehrzahl der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) abgewandten Oberfläche der Lichtmodule (21, 22, 23) oder des Trägers (1) angeordnet ist.- The heat-regulating device comprises a heat sink (8) on one of the plurality of radiation-emitting semiconductor devices (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) facing away from the surface of the light modules (21, 22, 23) or the Carrier (1) is arranged.
9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei9. Lighting device according to claim 8, wherein
- die Wärmesenke (8) einen Kühlkörper umfasst.- The heat sink (8) comprises a heat sink.
10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei10. Lighting device according to claim 8 or 9, wherein
- die Wärmesenke (8) und zumindest ein Lichtmodul (21, 22,the heat sink (8) and at least one light module (21, 22,
23) oder die Wärmesenke (8) und der Träger (1) einstückig ausgeführt sind.23) or the heat sink (8) and the carrier (1) are made in one piece.
11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis11. Lighting device according to one of claims 8 to
10, wobei10, where
- die Wärmesenke (8) vertieft im Träger (1) oder in zumindest einem der Lichtmodule (21, 22, 23) angeordnet ist.- The heat sink (8) recessed in the carrier (1) or in at least one of the light modules (21, 22, 23) is arranged.
12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei - Al -12. Lighting device according to claim 11, wherein - Al -
- sich die Wärmesenke (8) durch den Träger (1) oder durch zumindest ein Lichtmodul (21, 22, 23) hindurch erstreckt .- The heat sink (8) through the support (1) or through at least one light module (21, 22, 23) extends therethrough.
13. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis13. Lighting device according to one of claims 8 to
12, wobei12, where
- der Träger (1) oder zumindest ein Lichtmodul (21, 22, 23)- The carrier (1) or at least one light module (21, 22, 23)
Öffnungen (911, 912, 921, 922) aufweist, wobeiHaving openings (911, 912, 921, 922), wherein
- in den Öffnungen die Wärmesenke (8) angeordnet ist.- In the openings, the heat sink (8) is arranged.
14. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis14. Lighting device according to one of claims 8 to
13 , wobei13, where
- der Träger (1) in eine Mehrzahl von Segmenten (11, 12) unterteilt ist, wobei- The carrier (1) is divided into a plurality of segments (11, 12), wherein
- jedes der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22, 23) auf jeweils einem der Mehrzahl der Segmente (11, 12) des Trägers (1) angeordnet ist, und- Each of the plurality of light modules (21, 22, 23) on each one of the plurality of segments (11, 12) of the carrier (1) is arranged, and
- jedes der Mehrzahl der Lichtmodule (21, 22, 23) auf der von der Mehrzahl der Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) abgewandten Seite des Trägers (1) die Wärmesenke (8) aufweist.- Each of the plurality of light modules (21, 22, 23) on the side remote from the plurality of radiation-emitting semiconductor components (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) side of the support (1) the heat sink (8) having.
15. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14, wobei15. Lighting device according to claim 14, wherein
- zumindest ein Segment (11, 12) des Trägers (1) oder zumindest ein Lichtmodul (21, 22, 23) zwischen thermisch isolierenden Haltern (101, 102, 103) angeordnet ist. - At least one segment (11, 12) of the carrier (1) or at least one light module (21, 22, 23) between thermally insulating holders (101, 102, 103) is arranged.
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