WO2012175385A1 - Led-leuchtvorrichtung und verfahren zum herstellen einer led-leuchtvorrichtung - Google Patents

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Definitions

  • LED lighting device and method for manufacturing an LED lighting device
  • the invention relates to an LED lighting device with a carrier which is equipped with at least one light-emitting diode (LED) chip.
  • the invention further relates to a method for producing such an LED lighting device.
  • the LED chip which has an electrical contact on the underside, adhesively bonded to a bottom surface or
  • LEDs Light-emitting conversion light-emitting diodes (LEDs) in or below this casting are typically additionally a wavelength-converting phosphor
  • an LED lighting device comprising a carrier, wherein: the carrier is equipped with at least one LED chip, a light exit surface of the at least one LED chip faces the carrier and the carrier at least in the region of at least one LED chip Chips is translucent.
  • the carrier is equipped with at least one LED chip
  • a light exit surface of the at least one LED chip faces the carrier and the carrier at least in the region of at least one LED chip Chips is translucent.
  • this LED lighting device has an increased efficiency (in lm / W). Also, such an LED lighting device is very compact and in particular has a low height.
  • the light exit surface of the at least one LED chip faces the carrier, it radiates from the associated at least one light exit surface
  • the carrier On a transparent potting for the at least one LED chip, which is very precise and expensive to apply, can be dispensed with. In addition, the LED chip is reliably protected by the carrier.
  • An LED chip may, in particular, be understood to mean an unpacked LED chip. Under a LED chip can
  • OLED organic LEDs
  • the LED chip may be a volume emitter, e.g. a sapphire LED.
  • the LED chip may alternatively be a surface emitter, e.g. based on ThinGaN (including InGaN or AlInGaP, etc.
  • Light emitting surface of a light emitting diode LED chip is not limited and may, for example, IR light, red light, orange light, yellow light, green light, blue light, UV light, etc. correspond. Are several LED Chips present, these light can radiate a same color or light of different color.
  • the carrier may consist of glass, which is inexpensive and easy to shape.
  • the carrier may be made of a translucent plastic and thus can be made simple and inexpensive (e.g.
  • the carrier may be made of silicone, which is, for example, resistant to radiation, flexible (flexible) and inexpensive.
  • the carrier may be made of resin, especially epoxy resin.
  • the carrier may consist of indium tin oxide (ITO), which is electrically conductive.
  • the carrier may in particular be plate-shaped.
  • the carrier is transparent at least for the light emerging from the light exit surface. So a particularly high efficiency can be achieved.
  • the carrier may in particular be completely transparent, which further increases efficiency.
  • the carrier may be made of frosted glass or milky white silicone. It is yet another embodiment that the
  • Phosphor layer rests on the support.
  • at least one phosphor layer is present between the light exit surface and the carrier.
  • the light emerging from the light exit surface is at least partially converted or converted with respect to its wavelength by the at least one phosphor present in the phosphor layer, in particular in the direction of a larger one
  • wavelength-converted light and optionally non-wavelength-converted light emerging from the light exit surface are emitted by the LED lighting device.
  • primary light For example, that may be
  • Primary light be blue light, which is partially converted into yellow light, so that the LED lighting device emits a blue-yellow or white mixed light.
  • blue primary light may be partially converted to red light and partially to green light (by means of two
  • Primary light turns into red, green and blue light
  • the white mixed light likes warm white mixed light or cold white
  • any solid material may be designated which by excitation with light (including ultraviolet light) can produce visible light and / or infrared light.
  • Wavelength conversion may be based in particular on fluorescence (as instantaneous light emission, in particular in the case of short-wave illumination) or phosphorescence (as time-delayed fluorescence)
  • a phosphor may in particular be an inorganic, crystalline substance, which by technical introduction of impurities into its crystal lattice a technical
  • the phosphor may in particular be based on sulfides (zinc sulfide, zinc-cadmium sulfide, zinc sulfide-selenide), silicates (zinc silicate, such as, for example).
  • ZnS Mn (orange red), ZnS: Ag (blue), ZnS: Cu (green), or ZnS: rare earths (red to blue-green) can be used.
  • Gadolinium e.g. in the form of
  • At least one phosphor layer is present on the side of the carrier opposite the at least one LED chip.
  • the phosphor layer may be present in addition to or as an alternative to the phosphor layer between the phosphor layer and the carrier. With an additional presence like so, if these two phosphor layers one
  • Adhesive in particular adhesive layer.
  • the light exit surface rests on the carrier via an adhesive layer.
  • Light exit surface can be achieved with the carrier in a compact manner.
  • the adhesive layer is preferably in
  • the adhesive need not be translucent as a bulk material, if it is sufficiently thin is present.
  • a thickness of the adhesive layer is preferably less than 100 micrometers, in particular less than 50 micrometers, in particular less than 25 micrometers. It is still an embodiment that the light exit surface rests directly on the support. The LED chip can then be connected, for example via a potting with the carrier. This embodiment has the advantage that
  • a space is filled laterally next to the at least one LED chip with a filling material. This allows a high stability of the LED lighting device. In the case of several LED chips, this space is in particular a space laterally between the LED chips.
  • the filling material is in particular up to the height of the at least one LED chip, i. flush with it, filled up, which allows easy further processing.
  • Filler material may be in particular a potting material, but also a template, etc.
  • the filling material is designed to be reflective, that is to say that a space is filled laterally next to the at least one LED chip with a reflective filling material.
  • a luminous efficiency of the LED lighting device can be improved, because (for example, due to a wavelength conversion or an interfacial reflection) light not passing through the carrier is at least partially retrievable by the carrier again.
  • the reflective filling material may, for example, be coated with reflective particles or the like. filled base material or e.g. a reflective thin film (e.g., foil) covered by or covering a non-reflective filler material.
  • Material is filled and above or below the transparent material is a reflective layer is present, for example in the form of a thin film.
  • the filling material filling the space laterally next to the at least one LED chip may, for example, be made of resin
  • silicone in particular epoxy resin
  • glass or ceramic as base material.
  • a rear side (a side facing away from the light exit surface) of the at least one LED chip has at least one chip contact. This facilitates electrical contacting of the LED chip.
  • a rear side (a side facing away from the light exit surface) of the LED lighting device is covered with a cover layer, which has a respective recess above the at least one chip contact.
  • the recess allows a simple electrical contacting of the at least one LED chip.
  • the cover layer can be designed to be reflective and thus the function of the above the transparent material
  • the cover layer may for example consist of a reflective material or a reflective
  • Underside or topside e.g. formed with a reflective foil.
  • the at least one recess is filled with an electrically conductive material. This makes it easier to contact the respective LED chip easily. It is a further development that the recess has a larger area than that of it electrical connected chip contact.
  • a free surface of the electrically conductive material may in particular as a solder joint, weld, splice or as a
  • Bondpad for contacting by means of a bonding wire
  • the free surface may provide both electrical and thermal connection to at least one external component (e.g., electrical connections).
  • the electrically conductive material may also extend beyond the recess and then
  • cover layer extend laterally over the cover layer to provide a particularly large and easy to handle or electrically contactable surface.
  • the recess is at least partially filled with a metal or metal-containing material (e.g., silver paste), e.g. in form of a metal or metal-containing material (e.g., silver paste), e.g. in form of a metal or metal-containing material (e.g., silver paste), e.g. in form of a metal or metal-containing material (e.g., silver paste), e.g. in form of a
  • the metal or metal-containing material may be obtained, for example, by a galvanic process,
  • Producing an LED lighting device comprising at least the following steps: (a) providing a light-transmitting, in particular transparent,
  • At least one LED chip faces the carrier; and further optionally: (c) introducing filler material at least adjacent to the at least one LED chip; (d) applying a cover layer; (E) exposing chip contacts of the at least one LED chip by creating recesses in the
  • the method gives the same advantages as the described LED lighting device and can also be configured analog. It is for example an embodiment that the method further comprises the step (g): applying one of the at least one light exit surface optically downstream
  • This step (g) may
  • step (a) for example between step (a) and step (b)
  • step (g) may be carried out after step (f), in particular in order to position the phosphor layer on that side of the carrier which faces away from or faces the light exit surface.
  • step (b) comprises: applying at least one LED chip by means of a
  • the adhesive layer is preferably substantially translucent in order to obtain a high luminous efficacy.
  • the adhesive need not be translucent as a bulk material.
  • Step (b) may therefore be e.g. the sub-step: applying an adhesive layer on the
  • Phosphor layer in particular at least on a surface to be contacted with a light exit surface having.
  • step (b) can also be the step:
  • Step (c) may be performed by, for example, laying, casting, laminating, molding, and so on.
  • Step (e) may in particular comprise only partial exposure of chip contacts. The exposure may be performed, for example, by chemical etching, mechanical material removal, laser ablation, plasma etching, etc.
  • Step (f) can be achieved for example by selective embossing, by a planar metallization, for example by sputtering, in particular with a subsequent structuring or by a structured coating with a subsequent metallization.
  • Fig.l shows a sectional view in side view a
  • Fig.l shows a sectional side view of an LED lighting device 10 according to a first embodiment.
  • the lighting device 10 has a carrier 11
  • a phosphor layer 13 of a defined thickness is applied over a large area, which has a blue light in yellow light wavelength converting or converting phosphor.
  • a phosphor layer 13 is a thin
  • Adhesive layer 14 or adhesive layer of transparent adhesive applied to an LED chip 15 thereto Adhesive layer 14 or adhesive layer of transparent adhesive applied to an LED chip 15 thereto
  • the LED chip 15 contacts with its light exit surface 16, the adhesive layer 14, so that the light exit surface 16 faces the carrier 11.
  • the space laterally next to the LED chip 15 is with a
  • transparent filling material 17 e.g. potted with resin or silicone.
  • further LED chips may be present on the carrier 11, in which case the space is filled laterally between the LED chip 15 with the transparent filling material 17.
  • Filling material 17 is filled up to an upper edge of the LED chip 15 and thus flush with its upper side.
  • Filling material 17 is a reflective
  • Cover layer 18 which have a recess 20 above chip contacts 19 of the LED chip 15.
  • the cover layer 18 may be, for example, resin or silicone equipped with a reflective film or reflective particles.
  • the recess 20 is filled with a metallic conductive material 21 which extends upwards over the
  • the LED chip 15 is connected via the electrical connections 23 and further via the metallic conductive material 21 and the chip contacts 19 electrically powered and so activated for light emission.
  • the light emerges as here blue primary light from the
  • Adhesive layer 14 In the phosphor layer 13, part of the blue primary light becomes yellow light
  • Fluorescent layer 13 passing, primary light and the wavelength-converted yellow light generated white
  • reflected light at least partially passes through the transparent filling material 17 and is reflected by the support 11 on the reflective covering layer 18
  • FIG. 2 shows a sectional side view of an LED lighting device 24 according to a second embodiment.
  • the LED lighting device 24 is similar to
  • Lighting device 10 constructed, with the
  • phosphor layer 13 is now below the support 11, that is, on the side facing away from the LED chip 15 side of the carrier. As a result, attachment of the LED chip 15 to the carrier 11 is made possible only via the adhesive layer 14.

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Abstract

Die LED-Leuchtvorrichtung (10) weist einen Träger (11) auf, wobei der Träger (11) mit mindestens einem LED-Chip (15) bestückt ist, eine Lichtaustrittsfläche (16) des mindestens einen LED-Chips (15) dem Träger (11) zugewandt ist und der Träger (11) zumindest im Bereich des mindestens einen LED-Chips (15) lichtdurchlässig ist. Das Verfahren dient zum Herstellen einer LED-Leuchtvorrichtung (10) und weist mindestens die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines lichtdurchlässigen, insbesondere transparenten, Trägers (11); und Aufbringen mindestens eines LED-Chips (15) so auf den Träger (11), dass eine zugehörige Lichtaustrittsfläche (16) des mindestens einen LED-Chips (15) dem Träger (11) zugewandt ist.

Description

Beschreibung
LED-Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer LED- Leuchtvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchtvorrichtung mit einem Träger, der mit mindestens einem Leuchtdioden (LED) -Chip bestückt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen LED-Leuchtvorrichtung.
Bislang wurden LED-Chips mit ihrer Rückseite in
vorgefertigten Gehäusen, auf gestanzten Kupferblechen (sog. "Leadframes" ) oder auf Platinen aufgebracht. Dazu wird der LED-Chip, welcher unterseitig einen elektrischen Kontakt aufweist, leitfähig auf eine Bodenfläche geklebt oder
gelötet, und anschließend wird ein zweiter, oberseitiger Kontakt mittels Drahtbondens kontaktiert. Anschließend wird ein transparenter Verguss auf den LED-Chip aufgebracht, damit ein mechanischer Schutz und gleichzeitig eine Möglichkeit einer Lichtemission gegeben sind. Bei weißen bzw. weißes
Licht abstrahlenden Konversions-Leuchtdioden (LEDs) ist in oder unter diesem Verguss typischerweise zusätzlich ein wellenlängenumwandelnder Leuchtstoff
("Konversionsleuchtstoff") eingebracht. Diese Anordnungen weisen den Nachteil auf, dass sie montagetechnisch aufwändig und teuer sind und zudem eine nur wenig kompakte Anordnung erlauben .
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine kostengünstige LED-Leuchtvorrichtung mit einem erhöhten Wirkungsgrad bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch eine LED-Leuchtvorrichtung, aufweisend einen Träger, wobei: der Träger mit mindestens einem LED-Chip bestückt ist, eine Lichtaustrittsfläche des mindestens einen LED-Chips dem Träger zugewandt ist und der Träger zumindest im Bereich des mindestens einen LED-Chips lichtdurchlässig ist. Eine solche LED-Leuchtvorrichtung ist mittels besonders einfacher und kostengünstiger
Fertigungsschritte herstellbar. Auch hat es sich gezeigt, dass diese LED-Leuchtvorrichtung einen erhöhten Wirkungsgrad (in lm/W) aufweist. Auch ist eine solche LED-Leuchtvorrichtung sehr kompakt und weist insbesondere eine geringe Höhe auf .
Dadurch, dass die Lichtaustrittsfläche des mindestens einen LED-Chips dem Träger zugewandt ist, strahlt das von der zugehörigen mindestens einen Lichtaustrittsfläche
ausgestrahlte Licht durch den Träger. Auf einen transparenten Verguss für den mindestens einen LED-Chip, welcher sehr präzise und aufwändig aufzubringen ist, kann verzichtet werden. Zudem ist der LED-Chip durch den Träger zuverlässig geschützt .
Unter einem LED-Chip kann insbesondere ein nicht gehäuster LED-Chip verstanden werden. Unter einem LED-Chip kann
insbesondere ein LED-Nacktchip oder ein LED-Die verstanden werden. Jedoch sind z.B. auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar.
Der LED-Chip mag ein Volumenemitter sein, z.B. eine Saphir- LED. Der LED-Chip mag alternativ ein Oberflächenemitter sein, z.B. auf Basis von ThinGaN (einschließlich InGaN oder AlInGaP usw . ) .
Eine Wellenlänge oder Spitzenwellenlänge des von der
Lichtaustrittsfläche eines LED-Chips emittierten Lichts ist nicht beschränkt und kann beispielsweise IR-Licht, rotem Licht, orangefarbenem Licht, gelbem Licht, grünem Licht, blauem Licht, UV- -Licht usw. entsprechen. Sind mehrere LED- Chips vorhanden, können diese Licht einer gleichen Farbe oder Licht unterschiedlicher Farbe abstrahlen.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Träger aus einer
lichtdurchlässigen Keramik besteht, z.B. aus Aluminiumdioxid, oder Quarzglas. Ein solcher Träger ist besonders
widerstandsfähig. Auch mag der Träger aus Glas bestehen, welches preiswert und einfach formbar ist. Zudem mag der Träger aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff bestehen und kann so einfach und preiswert hergestellt werden (z.B.
mittels eines Spritzgussverfahrens) und mag besonders
bruchsicher sein. Ferner mag der Träger aus Silikon bestehen, welches beispielsweise widerstandsfähig gegen Strahlung, flexibel (biegsam) und preiswert ist. Außerdem mag der Träger aus Harz bestehen, insbesondere Epoxydharz. Darüber hinaus mag der Träger aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen, welches elektrisch leitfähig ist.
Der Träger kann insbesondere plattenförmig vorliegen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Träger zumindest für das aus der Lichtaustrittsfläche austretende Licht transparent ist. So kann ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Der Träger mag insbesondere vollständig transparent sein, was einen Wirkungsgrad weiter erhöht.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Träger zumindest für das aus der Lichtaustrittsfläche austretende Licht
transluzent ist, insbesondere ein diffus lichtdurchlässiger Träger sein kann. So kann eine hohe Gleichförmigkeit des von der LED-Leuchtvorrichtung ausgestrahlten Lichts erreicht werden. Beispielsweise mag der Träger aus Milchglas oder milchig-weißem Silikon bestehen. Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die
Lichtaustrittsfläche über (mindestens) eine
LeuchtstoffSchicht auf dem Träger aufliegt. In anderen Worten ist zwischen der Lichtaustrittsfläche und dem Träger mindestens eine LeuchtstoffSchicht vorhanden. Das aus der Lichtaustrittsfläche austretende Licht wird durch den in der Leuchtstoffschicht vorhandenen mindestens einen Leuchtstoff zumindest teilweise bezüglich seiner Wellenlänge umgewandelt oder konvertiert, insbesondere in Richtung einer größeren
Wellenlänge ("down conversion") . Somit werden (hier durch den Träger hindurch) wellenlängenungewandeltes Licht und ggf. nicht-wellenlängenumgewandeltes , aus der Lichtaustrittsfläche austretendes Licht ("Primärlicht") von der LED- Leuchtvorrichtung abgegeben. Beispielsweise mag das
Primärlicht blaues Licht sein, welches teilweise in gelbes Licht umgewandelt wird, so dass die LED-Leuchtvorrichtung ein blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht abgibt. Alternativ mag blaues Primärlicht teilweise in rotes Licht und teilweise in grünes Licht umgewandelt werden (mittels zweier
unterschiedlicher Leuchtstoffe) , oder ultraviolettes
Primärlicht wird in rotes, grünes und blaues Licht
umgewandelt (mittels dreier unterschiedlicher Leuchtstoffe) , was ebenfalls ein weißes Mischlicht ergeben kann. Das weiße Mischlicht mag warm-weißes Mischlicht oder kalt-weißes
Mischlicht sein. Jedoch ist auch ein nicht-weißes Mischlicht erzeugbar .
Als Leuchtstoff (häufig auch "Phosphor" genannt) kann
insbesondere jeglicher feste Stoff bezeichnet werden, welcher durch Anregung mit Licht (einschließlich Ultraviolett-Licht) sichtbares Licht und/oder infrarotes Licht erzeugen kann. Die Wellenlängenumwandlung kann insbesondere auf Fluoreszenz (als sofortiger Lichtemission, insbesondere bei kurzwelligerer Beleuchtung) oder Phosphoreszenz (als zeitverzögerter
Lichtemission, insbesondere nach kurzwelligerer Beleuchtung) beruhen. Ein Leuchtstoff mag insbesondere ein anorganischer, kristalliner Stoff sein, welcher durch gezieltes Einbringen von Störstellen in sein Kristallgitter eine technisch
verwertbare Lichtausbeute erbringt. Der Leuchtstoff kann insbesondere auf Sulfiden (Zinksulfid, Zink-Cadmium-Sulfid, Zinksulfid-Selenid) , Silikaten (Zinksilikat wie z. B.
Willemit, Zinkberylliumsilikat) oder Zinkoxiden beruhen. Als _.
Dotierungselement, welches die Leuchtfarbe bestimmt, kann beispielsweise ZnS:Mn (orangerot), ZnS:Ag (blau), ZnS : Cu (grün) oder ZnS: Seltene Erden (rot bis blau-grün) verwendet werden. Auch können die Lanthanoide Europium (Eu) und
Gadolinium (Gd) verwendet werden, z.B. in Form von
europiumdotiertem Yttriumoxid.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass an der dem mindestens einen LED-Chip entgegengesetzten Seite des Trägers mindestens eine LeuchtstoffSchicht vorhanden ist. Diese
Leuchtstoffschicht mag zusätzlich oder alternativ zu der Leuchtstoffschicht zwischen der Leuchtstoffschicht und dem Träger vorhanden sein. Bei einem zusätzlichen Vorhandensein mag so, falls diese beiden Leuchtstoffschichten einen
unterschiedlichen Leuchtstoff oder Leuchtstoffmischung aufweisen, eine effizienzmindernde Wechselwirkung zweier Leuchtstoffe reduziert werden. Insbesondere bei einem
alternativen (ausschließlichen) Vorhandensein an der dem mindestens einen LED-Chip entgegengesetzten Seite wird der Vorteil erreicht, dass der LED-Chip einfacher und stärker mit dem Träger verbunden werden kann, insbesondere über ein
Haftmittel, insbesondere Haftmittelschicht.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass mindestens einen
Leuchtstoff als Füllstoff aufweist. So mag auf eine
gesonderte Aufbringung einer dedizierten Leuchtstoffschicht verzichtet werden, oder es mag auf eine kompakte und robuste Weise eine weitere Wellenlängenumwandlung mit einer geringen gegenseitigen Beeinflussung der Leuchtstoffe erreicht werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lichtaustrittsfläche über eine Haftmittelschicht auf dem Träger aufliegt. So kann eine sichere und großflächige Verbindung der
Lichtaustrittsfläche mit dem Träger auf eine kompakte Weise erreicht werden. Die Haftmittelschicht ist vorzugsweise im
Wesentlichen lichtdurchlässig, um eine hohe Lichtausbeute zu erlangen. Dabei braucht das Haftmittel als Volumenmaterial nicht lichtdurchlässig sein, falls es ausreichend dünn vorliegt. Eine Dicke der Haftmittelschicht beträgt vorzugsweise weniger als 100 Mikrometer, insbesondere weniger als 50 Mikrometer, insbesondere weniger als 25 Mikrometer. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lichtaustrittsfläche direkt auf dem Träger aufliegt. Der LED-Chip kann dann beispielsweise über einen Verguss mit dem Träger verbunden sein. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass
Lichtverluste besonders klein gehalten werden können.
Es ist eine Weiterbildung, dass ein Raum seitlich neben dem mindestens einen LED-Chip mit einem Füllmaterial gefüllt ist. Dies ermöglicht eine hohe Stabilität der LED- Leuchtvorrichtung. Bei mehreren LED-Chips ist dieser Raum insbesondere ein Raum seitlich zwischen den LED-Chips. Das Füllmaterial ist insbesondere bis auf Höhe des mindestens einen LED-Chips, d.h. flächenbündig mit diesem, aufgefüllt, was eine einfache Weiterverarbeitung ermöglicht. Das
Füllmaterial kann insbesondere ein Vergussmaterial sein, aber auch eine Schablone usw.
Es ist eine ferner eine Ausgestaltung, dass das Füllmaterial reflektierend ausgestaltet ist, d.h., dass ein Raum seitlich neben dem mindestens einen LED-Chip mit einem reflektierenden Füllmaterial gefüllt ist. Dadurch kann eine Lichtausbeute der LED-Leuchtvorrichtung verbessert werden, da (z.B. aufgrund einer Wellenlängenkonversion oder einer Grenzflächenreflexion) nicht durch den Träger hindurchlaufendes Licht zumindest teilweise wieder durch den Träger rückreflektierbar ist. Das reflektierende Füllmaterial mag beispielsweise ein mit reflektierenden Partikeln o.ä. gefülltes Grundmaterial sein oder z.B. eine reflektierende Dünnschicht (z.B. Folie) sein, welche von einem nichtreflektierenden Füllmaterial bedeckt ist oder dieses bedeckt.
Es ist noch eine Ausgestaltung dass ein Raum seitlich neben dem mindestens einen LED-Chip mit einem transparenten
Material gefüllt ist und oberhalb oder unterhalb des transparenten Materials eine reflektierende Schicht vorhanden ist, z.B. in Form einer dünnen Folie.
Das den Raum seitlich neben dem mindestens einen LED-Chip ausfüllende Füllmaterial mag beispielsweise Harz
(insbesondere Epoxydharz) , Silikon, Glas oder Keramik als Grundmaterial aufweisen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass eine Rückseite (eine der Lichtaustrittsfläche abgewandte Seite) des mindestens einen LED-Chips mindestens einen Chipkontakt aufweist. Dies erleichtert eine elektrische Kontaktierung des LED-Chips. Insbesondere mögen dazu alle, z.B. zwei, Chipkontakte an der Rückseite vorhanden sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass eine Rückseite (eine der Lichtaustrittsfläche abgewandte Seite) der LED- Leuchtvorrichtung mit einer Abdeckschicht belegt ist, welche oberhalb des mindestens einen Chipkontakts eine jeweilige Aussparung aufweist. So wird ein rückseitiger Schutz der LED- Leuchtvorrichtung beispielsweise gegenüber einer mechanischen Beanspruchung und/oder einer chemischen Korrosion
bereitgestellt. Die Aussparung ermöglicht eine einfache elektrische Kontaktierung des mindestens einen LED-Chips.
Die Abdeckschicht kann reflektierend ausgestaltet sein und so die Funktion der oberhalb des transparenten Materials
vorhandenen reflektierende Schicht übernehmen oder eine solche sein. Die Abdeckschicht mag beispielsweise aus einem reflektierenden Material bestehen oder eine reflektierende
Unterseite oder Oberseite aufweisen, z.B. gebildet mit einer reflektierenden Folie.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Aussparung mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist. So lässt sich eine einfache Kontaktierung des jeweiligen LED-Chips erleichtern. Es ist dazu eine Weiterbildung, dass die Aussparung eine größere Fläche aufweist als der damit elektrischen verbundene Chipkontakt. Eine freie Oberfläche des elektrisch leitfähigen Materials mag insbesondere als eine Lötstelle, Schweißstelle, Klebestelle oder als ein
Bondpad zur Kontaktierung mittels eines Bonddrahts
ausgestaltet sein. Über die freie Oberfläche kann sowohl eine elektrische als auch eine thermische Verbindung zu mindestens einer externen Komponente (z.B. elektrische Anschlüsse) bereitgestellt werden. Das elektrisch leitfähige Material kann auch über die Aussparung hinaus und sich dann
insbesondere auch seitlich über die Abdeckschicht erstrecken, um eine besonders große und gut handhabbare oder elektrisch kontaktierbare Fläche bereitzustellen.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Aussparung mit einem Metall oder Metall aufweisenden Material (z.B. Silberpaste) zumindest teilweise gefüllt ist, z.B. in Form einer
Metallisierung. Das Metall oder Metall aufweisende Material kann beispielsweise durch ein galvanisches Verfahren,
Sputtern, Prägeverfahren oder Druckverfahren aufgebracht werden. Mit der Metallisierung der Aussparung kann
gleichzeitig eine Verdrahtung o.ä. auf die Abdeckschicht aufgebracht werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum
Herstellen einer LED-Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: (a) Bereitstellen eines lichtdurchlässigen, insbesondere transparenten,
Trägers; (b) Aufbringen mindestens eines LED-Chips so auf den Träger, dass eine zugehörige Lichtaustrittsfläche des
mindestens einen LED-Chips dem Träger zugewandt ist; und ferner optional: (c) Einbringen von Füllmaterial zumindest neben den mindestens einen LED-Chip; (d) Aufbringen einer Abdeckschicht; (e) Freilegen von Chipkontakten des mindestens einen LED-Chips durch Erzeugen von Aussparungen in der
Abdeckung; und (f) Auffüllen der Aussparungen mit elektrisch leitfähigem Material . Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die beschriebene LED-Leuchtvorrichtung und kann auch analog ausgestaltet werden. Es ist beispielsweise eine Ausgestaltung, dass das Verfahren ferner den Schritt (g) : Aufbringen einer der mindestens einen Lichtaustrittsfläche optisch nachgeschalteten
Leuchtstoffschicht aufweist. Dieser Schritt (g) mag
beispielsweise zwischen Schritt (a) und Schritt (b)
durchgeführt werden, um die Leuchtstoffschicht zwischen der Lichtaustrittsfläche und dem Träger zu positionieren.
Alternativ oder zusätzlich mag Schritt (g) nach Schritt (f) ausgeführt werden, insbesondere um die Leuchtstoffschicht auf derjenigen Seite des Trägers zu positionieren, welche der Lichtaustrittsfläche abgewandt oder entgegengesetzt ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass Schritt (b) aufweist: Aufbringen mindestens eines LED-Chips mittels eines
Haftmittels auf den Träger so, dass eine zugehörige
Lichtaustrittsfläche des mindestens einen LED-Chips dem
Träger zugewandt ist. Die Haftmittelschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen lichtdurchlässig, um eine hohe Lichtausbeute zu erlangen. Dabei braucht das Haftmittel als Volumenmaterial nicht lichtdurchlässig sein. Schritt (b) mag also z.B. den Teilschritt: Aufbringen einer Haftmittelschicht auf den
Träger oder auf eine auf dem Träger befindliche
Leuchtstoffschicht , und zwar insbesondere zumindest auf einer mit einer Lichtaustrittsfläche zu kontaktierenden Fläche, aufweisen .
Nach, mit oder vor Schritt (b) kann auch der Schritt:
Aufbringen mindestens eines elektronischen Bauteils (z.B. Widerstand, Spule usw.) auf den Träger oder auf eine auf dem Träger befindliche Leuchtstoffschicht durchgeführt werden. Das mindestens eine elektronische Bauteil wird bevorzugt auf die gleiche Seite des Trägers aufgebracht wie der mindestens eine LED-Chip. Schritt (c) kann bei spielsweise mittels eines Auflegens, eines Gießens, eines Laminierens, eines Abformens ("Molding") usw. durchgeführt werden . Schritt (e) kann insbesondere ein nur teilweises Freilegen von Chipkontakten umfassen. Das Freilegen kann beispielsweise durch chemisches Ätzen, eine mechanische Materialabtragung, eine Laserablation, ein Plasmaätzen usw. durchgeführt werden. Schritt (f) kann beispielsweise durch selektives Prägen, durch eine flächige Metallisierung, z.B. durch Sputtern, insbesondere mit einer nachfolgenden Strukturierung oder durch eine strukturierte Lackierung mit einer nachfolgenden Metallisierung erreicht werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
LED-Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
LED-Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine LED- Leuchtvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Leuchtvorrichtung 10 weist einen Träger 11 aus
transparentem Glas auf. Auf einer Oberseite 12 des Trägers 11 ist großflächig eine LeuchtstoffSchicht 13 einer definierten Dicke aufgebracht, welche einen blaues Licht in gelbes Licht wellenlängenumwandelnden oder konvertierenden Leuchtstoff aufweist . Auf der LeuchtstoffSchicht 13 ist eine dünne
Haftmittelsschicht 14 oder Kleberschicht aus transparentem Haftmittel aufgebracht, um einen LED-Chip 15 daran
anzukleben. Der LED-Chip 15 kontaktiert dabei mit seiner Lichtaustrittsfläche 16 die Haftmittelsschicht 14, so dass die Lichtaustrittsfläche 16 dem Träger 11 zugewandt ist.
Zwischen Lichtaustrittsfläche 16 und dem Träger 11 befinden sich folglich die Haftmittelsschicht 14 als auch die
LeuchtstoffSchicht 13.
Der Raum seitlich neben dem LED-Chip 15 ist mit einem
transparenten Füllmaterial 17 gefüllt, z.B. mit Harz oder Silikon vergossen. Außer dem gezeigten LED-Chip 15 können auf dem Träger 11 noch weitere LED-Chips vorhanden sein, wobei in diesem Fall der Raum seitlich zwischen den LED-Chip 15 mit dem transparenten Füllmaterial 17 gefüllt ist. Das
Füllmaterial 17 ist bis zu einer Oberkante des LED-Chips 15 aufgefüllt und somit flächenbündig zu dessen Oberseite.
Auf der Oberseite des bzw. der LED-Chips 15 und des
Füllmaterials 17 befindet sich eine reflektierende
Abdeckschicht 18, welche oberhalb von Chipkontakten 19 des LED-Chips 15 eine Aussparung 20 aufweisen. Die Abdeckschicht 18 kann beispielsweise mit einer reflektierenden Folie oder reflektierenden Partikeln ausgerüstetes Harz oder Silikon sein .
Die Aussparung 20 ist mit einem metallischen leitfähigen Material 21 gefüllt, welches sich nach oben über die
Aussparung 20 hinweg und seitlich über die Abdeckschicht 18 erstreckt. So wird eine große Kontaktfläche 22 zur
elektrischen und ggf. auch thermischen Kontaktierung mit elektrischen Anschlüssen 23 erreicht.
Bei einem Betrieb der Leuchtvorrichtung 10 wird der LED-Chip 15 über die elektrischen Anschlüsse 23 und weiter über das metallische leitfähige Material 21 und die Chipkontakte 19 elektrisch versorgt und so zur Lichtabstrahlung aktiviert. Das Licht tritt als hier blaues Primärlicht aus der
Lichtaustrittsfläche 16 in Richtung des Trägers 11 und der Leuchtstoffschicht 13 aus und durchläuft dabei die
Haftmittelsschicht 14. In der Leuchtstoffschicht 13 wird ein Teil des blauen Primärlichts in gelbes Licht
wellenlängenumgewandelt. Somit wird von der
Leuchtstoffschicht 13 ein aus dem blauen, durch die
Leuchtstoffschicht 13 hindurchlaufenden, Primärlicht und dem wellenlängenumgewandelten gelben Licht erzeugtes weißes
Mischlicht in Richtung des Trägers 11 und durch den Träger 11 hindurch abgestrahlt.
Von der Leuchtstoffschicht 13 oder einer Grenzfläche
zurückgestrahltes Licht durchläuft zumindest teilweise das transparente Füllmaterial 17 und wird an der reflektierenden Abdeckschicht 18 wieder durch den Träger 11
zurückreflektiert, was eine Lichtausbeute erhöht. Fig . 2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine LED- Leuchtvorrichtung 24 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die LED-Leuchtvorrichtung 24 ist ähnlich der
Leuchtvorrichtung 10 aufgebaut, wobei sich die
Leuchtstoffschicht 13 nun aber unterhalb des Trägers 11, d.h., auf der dem LED-Chip 15 abgewandten Seite des Trägers befindet. Dadurch wird eine Befestigung des LED-Chips 15 an dem Träger 11 nur über die Haftmittelschicht 14 ermöglicht.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste
10 LED-Leuchtvorrichtung
11 Träger
12 Oberseite des Trägers
13 LeuchtstoffSchicht
14 Haftmittelsschicht
15 LED-Chip
16 Lichtaustrittsfläche
17 Füllmaterial
18 Abdeckschicht
19 Chipkontakt
20 Aussparung
21 leitfähiges Material
22 Kontaktfläche
23 elektrischer Anschluss
24 LED-Leuchtvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. LED-Leuchtvorrichtung (10; 24), aufweisend einen Träger (11) , wobei
- der Träger (11) mit mindestens einem LED-Chip (15) bestückt ist,
- eine Lichtaustrittsfläche (16) des mindestens einen LED-Chips (15) dem Träger (11) zugewandt ist und
- der Träger (11) zumindest im Bereich des mindestens einen LED-Chips (15) lichtdurchlässig ist.
2. LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) nach Anspruch 1, wobei der Träger (11) zumindest für das aus der
Lichtaustrittsfläche (16) austretende Licht transparent ist.
3. LED-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Träger zumindest für das aus der Lichtaustrittsfläche
austretende Licht transluzent ist.
4. LED-Leuchtvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtaustrittsfläche (16) über eine LeuchtstoffSchicht (13) auf dem Träger (11) aufliegt. 5. LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtaustrittsfläche (16) über eine Haftmittelschicht (14) auf dem Träger (11) aufliegt. 6. LED-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lichtaustrittsfläche direkt auf dem Träger aufliegt .
7. LED-Leuchtvorrichtung 824) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der dem mindestens einen LED-Chip
(15) entgegengesetzten Seite des Trägers (11) mindestens eine LeuchtstoffSchicht (13) vorhanden ist. LED-Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Raum seitlich neben dem mindestens einen LED-Chip (15) mit einem reflektierenden Material gefüllt ist.
LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Raum seitlich neben dem mindestens einen LED-Chip (15) mit einem
transparenten Material (17) gefüllt ist und oberhalb des transparenten Materials (17) eine reflektierende Schicht (18) vorhanden ist.
LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rückseite des mindestens einen LED-Chips (15) mindestens einen
Chipkontakt (19) aufweist.
LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) nach Anspruch 10, wobei eine Rückseite der LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) mit einer Abdeckschicht (18) belegt ist, welche oberhalb des mindestens einen Chipkontakts (19) eine jeweilige
Aussparung (20) aufweist.
LED-Leuchtvorrichtung (10; 24) nach Anspruch 11, wobei die mindestens eine Aussparung (20) mit einem elektrisch leitfähigen Material (21) gefüllt ist.
Verfahren zum Herstellen einer LED-Leuchtvorrichtung (10) , wobei das Verfahren mindestens die folgenden
Schritte aufweist:
(a) Bereitstellen eines lichtdurchlässigen,
insbesondere transparenten, Trägers (11) ;
(b) Aufbringen mindestens eines LED-Chips (15) so auf den Träger (11) , dass eine zugehörige
Lichtaustrittsfläche (16) des mindestens einen LED- Chips (15) dem Träger (11) zugewandt ist;
(c) Einbringen von Füllmaterial (17) zumindest neben den mindestens einen LED-Chip (15) ; (d) Aufbringen einer Abdeckschicht (18) ;
(e) Freilegen von Chipkontakten (19) des mindestens
einen LED-Chips (15) durch Erzeugen von
Aussparungen (20) in der Abdeckung (18) ;
(f) Auffüllen der Aussparungen (20) mit elektrisch
leitfähigem Material (21) .
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner den Schritt:
(g) Aufbringen einer der mindestens einen
Lichtaustrittsfläche (16) optisch nachgeschalteten LeuchtstoffSchicht (13)
aufweist .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 wobei
Schritt (b) aufweist: Aufbringen mindestens eines LED- Chips (15) mittels eines Haftmittels (16) auf den Träger (11) so, dass eine zugehörige Lichtaustrittsfläche (16) des mindestens einen LED-Chips (15) dem Träger (11) zugewandt ist.
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