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Die
Erfindung betrifft eine optoelektronische Anordnung und ein Verfahren
zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung.
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Optoelektronische
Anordnungen können mehrere Leuchtdioden umfassen. Ein Emissionsspektrum
der optoelektronischen Anordnung resultiert aus den Emissionsspektren
der einzelnen Leuchtdioden. Aufgrund von Streuungen der Emissionsspektren
der Leuchtdioden bei einer Serienfertigung kann es aufwändig
sein, Farbkoordinaten der Strahlung der optoelektronischen Anordnung
in einem vorgegebenen Intervall zu erzielen.
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Aus
dem Dokument
WO 2006/002607 ist eine
Leuchtdiodenanordnung bekannt, welche zwei Leuchtdioden umfasst.
Die beiden Leuchtdioden sind antiparallel zueinander geschaltet.
Die Leuchtdiodenanordnung umfasst eine Vorrichtung, welche den beiden
Leuchtdioden einen Strom mit wechselnder Richtung bereitstellt.
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Das
Dokument
US 5,861,990 beschreibt eine
Anordnung zur kombinierten optischen Streuung und Konzentration,
bei dem eine erste Oberfläche eines Materials Licht aus
einem Bereich von Einfallswinkeln empfängt und eine zweite
Oberfläche des Materials Licht in einem Bereich von Abstrahlwinkeln
abgibt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine optoelektronische Anordnung
und ein Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung
anzugeben, welche eine flexible Ein stellung einer Strahlung der
optoelektronischen Anordnung ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 und dem Verfahren
gemäß Patentanspruch 23 gelöst. Weiterbildungen
und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Eine
erfindungsgemäße optoelektronische Anordnung umfasst
eine Leistungsleuchtdiode und eine Einstell-Leuchtdiode. Von der
Leistungsleuchtdiode ist eine erste Strahlung bereitstellbar. Von
der Einstell-Leuchtdiode ist eine zweite Strahlung abgebbar. Die
erste Strahlung weist ein erstes Emissionsspektrum und die zweite
Strahlung ein zweites Emissionsspektrum auf. Eine Gesamtstrahlung
der optoelektronischen Anordnung umfasst die erste Strahlung und
die zweite Strahlung.
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Mit
Vorteil wird der Hauptanteil der Gesamtstrahlung der optoelektronischen
Anordnung mittels der Leistungsleuchtdiode realisiert. Um eine vorgebbare
Gesamtstrahlung zu erzielen, wird zu der ersten Strahlung die zweite
Strahlung, welche von der Einstell-Leuchtdiode bereitgestellt ist,
dazu addiert.
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Bevorzugt
unterscheidet sich das zweite Emissionsspektrum von dem ersten Emissionsspektrum.
Das erste Emissionsspektrum kann eine erste Wellenlänge
umfassen, die verschieden zu den von dem zweiten Emissionsspektrum
umfassten Wellenlängen ist. Das zweite Emissionsspektrum
kann eine zweite Wellenlänge umfassen, die verschieden
zu den von dem ersten Emissionsspektrum umfassten Wellenlängen
ist. Alternativ umfassen das erste und das zweite Emissionsspektrum
dieselben Wellenlängen, wobei sich eine erste Intensitätsverteilung
im ersten Emissi onsspektrum von einer zweiten Intensitätsverteilung
im zweiten Emissionsspektrum unterscheidet.
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In
einer Ausführungsform ist die Einstell-Leuchtdiode dazu
eingesetzt, ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung genau einzustellen.
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Als
Strahlung wird bevorzugt eine elektromagnetische Strahlung verstanden.
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Die
Einstell-Leuchtdiode kann im englischen als tuning light emitting
diode bezeichnet sein.
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In
einer Ausführungsform werden die Farbkoordinaten der Gesamtstrahlung
der optoelektronischen Anordnung in einem vorgebbaren Intervall
dadurch erzielt, dass zu der ersten Strahlung die zweite Strahlung
beigemischt wird. Dabei sind mit den Farbkoordinaten eine X-Koordinate
und eine Y-Koordinate in einem CIE-Diagramm, englisch CIE chromaticity diagram,
bezeichnet. Mit Vorteil werden somit die Farbkoordinaten, die allein
durch einen Betrieb der Leistungsleuchtdiode erzielt werden und
die nicht im vorgegebenen Intervall liegen, mittels der von der Einstell-Leuchtdiode
emittierten zweiten Strahlung so verschoben, dass die Summe aus
der ersten und der zweiten Strahlung Farbkoordinaten im vorgegebenen Intervall
ergibt.
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In
einer Ausführungsform weist ein erster Halbleiterkörper,
englisch als die oder chip bezeichnet, die Leistungsleuchtdiode
und ein zweiter Halbleiterkörper die Einstell-Leuchtdiode
auf.
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In
einer Weiterbildung weist der erste Halbleiterkörper eine
erste Strahlungsaustrittsfläche, aus der die erste Strahlung
mit dem ersten Emissionsspektrum austritt, und der zweite Halbleiterkörper eine
zweite Strahlungsaustrittsfläche, aus der die zweite Strahlung
mit dem zweiten Emissionsspektrum austritt, auf. In einer Ausführungsform
ist die erste Strahlungsaustrittsfläche mindestens um den
Faktor 4 größer als die zweite Strahlungsaustrittsfläche. Bevorzugt
ist die erste Strahlungsaustrittsfläche um den Faktor 5
größer als die zweite Strahlungsaustrittsfläche.
Ein Intensitätsverhältnis der ersten Strahlung
zu der zweiten Strahlung ist eine Funktion des Flächenverhältnisses
der ersten Strahlungsaustrittsfläche zu der zweiten Strahlungsaustrittsfläche.
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In
einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung
einen Träger, auf dem der erste und der zweite Halbleiterkörper
befestigt sind. Der Träger kann als Gehäuse für
den ersten und den zweiten Halbleiterkörper ausgebildet
sein.
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In
einer Weiterbildung werden eine erste elektrische Leistung der Leistungsleuchtdiode
und eine zweite elektrische Leistung der Einstell-Leuchtdiode zugeleitet.
In einer Ausführungsform ist ein Betrag der ersten elektrischen
Leistung um mindestens den Faktor 4 größer als
die zweite elektrische Leistung. Bevorzugt ist der Betrag der ersten
elektrischen Leistung um den Faktor 5 größer als
der Betrag der zweiten elektrischen Leistung. Mit dem Verhältnis
der ersten elektrischen Leistung zu der zweiten elektrischen Leistung
ist ein Intensitätsverhältnis der ersten Strahlung
zu der zweiten Strahlung einstellbar. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Strahlung betragsgemäß größer
als die zweite Strahlung.
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In
einer Ausführungsform sind das zweite Emissionsspektrum
und die zweite elektrische Leistung derart vorgesehen, dass die
Farbkoordinaten der Gesamtstrahlung der optoelektronischen Anordnung
innerhalb des vorgegebenen Intervalls im CIE-Diagramm sind.
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In
einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung
mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode. Die mindestens eine
weitere Einstell-Leuchtdiode ist dazu vorgesehen, mindestens eine
weitere Strahlung zu emittieren. Die mindestens eine weitere Strahlung
weist mindestens ein weiteres Emissionsspektrum auf. Somit umfasst
die Gesamtstrahlung der optoelektronischen Anordnung zusätzlich
auch die mindestens eine weitere Strahlung.
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Bevorzugt
unterscheidet sich das mindestens eine weitere Emissionsspektrum
von dem ersten Emissionsspektrum und ebenfalls von dem zweiten Emissionsspektrum.
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Die
weitere Einstell-Leuchtdiode kann bevorzugt zur genaueren Feineinstellung
des Emissionsspektrums der Gesamtstrahlung der optoelektronischen
Anordnung eingesetzt sein. Mit Vorteil sind somit durch die Beimischung
der zweiten Strahlung der Einstell-Leuchtdiode und der mindestens
einen weiteren Strahlung der mindestens einen weiteren Einstell-Leuchtdiode
zu der ersten Strahlung die Farbkoordinaten der Gesamtstrahlung
der optoelektronischen Anordnung im vorgegebenen Intervall noch genauer
einstellbar.
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In
einer Ausführungsform umfasst mindestens ein weiterer Halbleiterkörper
die mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode. Der mindestens eine
weitere Halbleiterkörper weist mindestens eine weitere
Strahlungsaustrittsfläche auf.
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Dabei
ist in einer Ausführungsform die erste Strahlungsaustrittsfläche
des ersten Halbleiterkörpers mindestens um den Faktor 4
größer als die mindestens eine weitere Strahlungsaustrittsfläche.
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In
einer Ausführungsform wird der mindestens einen weiteren
Einstell-Leuchtdiode mindestens eine weitere elektrische Leistung
zugeführt. Bevorzugt ist die erste elektrische Leistung
um mindestens den Faktor 4 größer als die mindestens
eine weitere elektrische Leistung. Durch die Wahl des mindestens einen
weiteren Emissionsspektrums und des ersten Emissionsspektrums können
Farbkoordinaten innerhalb des vorgegebenen Intervalls im CIE-Diagramm erzielt
werden.
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In
einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung
mindestens eine weitere Leistungsleuchtdiode. Die mindestens eine
weitere Leistungsleuchtdiode stellt mindestens eine zusätzliche
Strahlung bereit. Die mindestens eine zusätzliche Strahlung
weist mindestens ein zusätzliches Emissionsspektrum auf.
Mit Vorteil wird der Hauptanteil der Gesamtstrahlung der optoelektronischen
Anordnung mittels zweier oder mehr Leistungsleuchtdioden bereitgestellt.
Zur feineren Einstellung der Farbkoordinaten im CIE-Diagramm können
die Einstell-Leuchtdiode beziehungsweise die Einstell-Leuchtdioden
dienen.
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Bevorzugt
sind die Leistungs- und die Einstell-Leuchtdiode und gegebenenfalls
die weiteren Leistungs- und/oder Einstell-Leuchtdioden polaritätsgleich
parallel geschaltet.
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In
einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung
eine Vorrichtung zur optischen Durchmischung, die der Leistungs-
und der Einstell-Leuchtdiode und gegebenenfalls den weiteren Leistungs-
und/oder Einstell-Leuchtdioden in Abstrahlrichtung nachgeordnet
ist. Die erste und die zweite Strahlung werden der Vorrichtung zur
optischen Durchmischung zugeleitet. Die erste und die zweite Strahlung
werden in der Vorrichtung zur optischen Durchmischung mehrfach intern
reflektiert und dadurch gemischt. Die optoelektronische Anordnung stellt
somit die Gesamtstrahlung aufgrund einer Mischung der ersten und
der zweiten Strahlung sowie gegebenenfalls der Strahlung weiterer
Einstell- und Leistungsleuchtdioden ausgangsseitig bereit. Mit Vorteil
wird somit erreicht, dass die in verschiedene Richtungen von der
optoelektronischen Anordnung abgegebenen Strahlungen näherungsweise
das gleiche Emissionsspektrum aufweisen. Mittels der Vorrichtung
zur optischen Durchmischung wird somit eine Winkelunabhängigkeit
des Emissionsspektrums der Gesamtstrahlung erzielt. Dabei kann die
Intensität der Gesamtstrahlung winkelabhängig
sein.
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In
einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur optischen
Durchmischung eine Anordnung zur kombinierten optischen Streuung
und Konzentration, bei dem eine erste Oberfläche eines
Materials Licht aus einem Bereich von Einfallswinkeln empfängt
und eine zweite Oberfläche des Materials Licht in einem
Bereich von Abstrahlwinkeln abgibt.
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In
einer Weiterbildung umfasst die optoelektronische Anordnung mindestens
einen Leuchtstoff. Der Leuchtstoff ist der Leistungs- und der Einstell-Leuchtdiode
und gegebenenfalls den weiteren Leistungs- und/oder Einstell-Leuchtdioden
in Abstrahlrichtung nachgeordnet. Der Leuchtstoff kann in einer
Vergussmasse eingebracht sein, die auf die Leistungsleuchtdiode
und die Einstell-Leuchtdiode sowie gegebenenfalls weitere Einstell-
und Leistungsleuchtdioden aufgebracht ist. In einer Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung zur optischen Durchmischung den mindestens
einen Leuchtstoff.
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Mittels
des Leuchtstoffes kann die erste Strahlung und/oder die zweite Strahlung
und/oder eine weitere Strahlung, die gegebenenfalls von den weiteren
Leistungs- und/oder Einstell-Leuchtdioden emittiert wird, mindestens
bei einer Wellenlänge zumindest teilweise konvertiert werden.
Typischerweise absorbiert der Leuchtstoff zumindest einen Teil der von
der Leuchtdiode emittierten Strahlung und emittiert daraufhin bevorzugt
Strahlung einer größeren Wellenlänge
als die Wellenlänge der Strahlung, die ursprünglich
von der Leuchtdiode emittiert wurde. Eine resultierende Strahlung
ergibt sich durch Mischung des wellenlängenkonvertierten
Anteils der Strahlung mit der von der Leuchtdiode ursprünglich ausgesandten
Strahlung. Der Leuchtstoff dient mit Vorteil zur Einstellung des
Emissionsspektrums der Gesamtstrahlung der optoelektronischen Anordnung.
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Die
Leistungsleuchtdiode und/oder die Einstell-Leuchtdiode beziehungsweise
die weiteren Leistungsleuchtdioden und/oder die weiteren Einstell-Leuchtdioden
können als Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip realisiert
sein.
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Ein
Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch
folgende charakteristische Merkmale aus:
- – an
einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche
einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht
aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der
Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in
diese zurückreflektiert;
- – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich
von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm
auf; und
- – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine
Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine
Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd
ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge
führt, das heißt sie weist ein möglichst
ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
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Ein
Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise
in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober
1993, 2174–2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern
hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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Ein
Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip ist in guter Näherung
ein Lambert'scher Oberflächenstrahler und eignet sich von
daher besonders gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer.
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Die
Leistungsleuchtdiode und die Einstell-Leuchtdiode beziehungsweise
die weiteren Leistung- und/oder die weiteren Einstell-Leuchtdioden
können je nach Wellenlänge auf der Basis von verschiedenen
Halbleitermaterialsystemen hergestellt sein. Für eine langwellige
Strahlung ist zum Beispiel ein Halbleiterkörper auf der
Basis von InxGayAl1-x-yAs, für sichtbare rote bis
gelbe Strahlung zum Beispiel ein Halbleiterkörper auf Basis
von InxGayAl1-x-yP und für kurzwellige sichtbare,
insbesondere grüne bis blaue Strahlung oder UV-Strahlung zum
Beispiel ein Halbleiterkörper auf der Basis von InxGayAl1-x-yN
geeignet, wobei 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 gilt.
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Bevorzugt
umfasst die Epitaxieschichtenfolge wenigstens eine aktive Zone,
die zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Dazu kann
die aktive Zone beispielsweise einen pn-Übergang, eine
Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf- oder besonders bevorzugt
eine Mehrfach-Quantentopfstruktur, abgekürzt MQW, aufweisen.
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Die
Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung
insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch
Einschluss, englisch confinement, eine Quantisierung ihrer Energiezustände
erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung
Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität
der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge,
Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser
Strukturen.
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Erfindungsgemäß umfasst
ein Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung das Bereitstellen
einer ersten Strahlung mittels einer Leistungsleuchtdiode. Die erste
Strahlung weist ein erstes Emissionsspektrum auf. Weiter wird eine
zweite Strahlung mittels einer Einstell-Leuchtdiode bereitgestellt.
Die zweite Strahlung umfasst ein zweites Emissionsspektrum. Durch
die zweite Strahlung wird ein Emissionsspektrum einer Gesamtstrahlung
der optoelektronischen Anordnung genauer eingestellt.
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Mit
Vorteil kann ein Hauptanteil der Gesamtstrahlung von der Leistungsleuchtdiode
und ein kleinerer Anteil von der Einstell-Leuchtdiode bereitgestellt
werden.
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In
einer Ausführungsform werden die erste und die zweite Strahlung
im Wesentlichen gleichzeitig emittiert.
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In
einer Ausführungsform werden eine erste elektrische Leistung
der Leistungsleuchtdiode und eine zweite elektrische Leistung der
Einstell-Leuchtdiode zugeführt. In einer Ausführungsform
beträgt die erste elektrische Leistung mindestens das Vierfache
der zweiten elektrischen Leistung. Bevorzugt beträgt die
erste elektrische Leistung das Fünffache der zweiten elektrischen
Leistung. Durch ein Verhältnis zwischen der ersten Leistung
und der zweiten Leistung kann ein Verhältnis der ersten
Strahlung und der zweiten Strahlung eingestellt werden. Somit ist
ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung der optoelektronischen
Anordnung genau einstellbar.
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In
einer Ausführungsform werden die erste und die zweite elektrische
Leistung im Wesentlichen gleichzeitig der Leistungsleuchtdiode beziehungsweise
der Einstell-Leuchtdiode zugeführt. Die beiden elektrischen
Leistungen können jeweils konstant sein.
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In
einer anderen Ausführungsform wird der Leistungsleuchtdiode
ein pulsweitenmodulierter erster Strom und der Einstell-Leuchtdiode
ein pulsweitenmodulierter zweiter Strom zugeleitet. Die erste und
die zweite elektrische Leistung sind daher nicht konstant, sondern
getaktet. Die Modulation der beiden Ströme kann näherungsweise
gleich sein. Daher können die beiden Leistungen im Wesentlichen gleichzeitig
der Leistungsleuchtdiode beziehungsweise der Einstell-Leuchtdiode
zugeführt werden. Alternativ kann der erste Strom verschieden
zu dem zweiten Strom moduliert sein.
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Die
erste und/oder die zweite elektrische Leistung können zeitlich
variabel sein. Somit können Änderungen der Farbkoordinaten
im Betrieb möglich sein. Mit Vorteil sind somit unterschiedliche
Farbkoordinaten im Betrieb einstellbar.
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Mit
zeitlich variablen Werten für die erste und/oder die zweite
elektrische Leistung können auch langfristige Abweichungen
der Farbkoordinaten von den ursprünglichen Farbkoordinaten
kompensiert werden. Derartige langfristige Abweichungen können
durch eine unterschiedliche Degradation bei einzelnen Wellenlängen
in den Emissionsspektren der Leistungs- und/oder Einstell-Leuchtdiode
hervorgerufen sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren näher erläutert. Funktions-
beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Komponenten tragen
gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Bauelemente oder Komponenten
in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in
jeder der folgenden Figuren wiederholt.
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Es
zeigen
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1A und 1B eine
beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung als Querschnitt und in Aufsicht,
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2 eine
alternative beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung in Aufsicht,
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3 eine
alternative beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung als schematische Aufsicht und
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4 eine
weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung als schematische Aufsicht.
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1A zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung als Querschnitt. Die optoelektronische
Anordnung 1 umfasst eine Leistungsleuchtdiode 10,
eine Einstell-Leuchtdiode 20 und einen Träger 2.
Die Leistungsleuchtdiode 10 und die Einstell-Leuchtdiode 20 sind
auf dem Träger 2 angeordnet. Die Leistungsleuchtdiode 10 weist
einen ersten Halbleiterkörper 11 und die Einstell-Leuchtdiode 20 einen
zweiten Halbleiterkörper 21 auf. Der erste Halbleiterkörper 11 umfasst
eine erste Strahlungsaustrittsfläche FL. Entsprechend umfasst
der zweite Halbleiterkörper 21 eine zweite Strahlungsaustrittsfläche
FE.
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Der
Träger 2 umfasst eine erste Anschlussfläche 31,
auf der die Leistungsleuchtdiode 10 angeordnet ist, sowie
eine zweite Anschlussfläche 32, auf der die Einstell-Leuchtdiode 20 angeordnet
ist. Der erste Halbleiterkörper 11 ist elektrisch
leitend mit der ersten Anschlussfläche 31 und
der zweite Halbleiterkörper 21 ist elektrisch
leitend mit der zweiten Anschlussfläche 32 verbunden.
Darüber hinaus umfasst der Träger 2 eine
dritte und eine vierte Anschlussfläche 33, 34.
Der erste Halbleiterkörper 11 ist mit der dritten
Anschlussfläche 33 und der zweite Halbleiterkörper 21 mit
der vierten Anschlussfläche 34 gekoppelt. Dazu
ist ein Anschlussbereich auf der ersten Strahlungsaustrittsfläche
FL mittels eines Bonddrahtes 35 mit der dritten Anschlussfläche 33 sowie
ein Anschlussbereich auf der zweiten Strahlungsaustrittsfläche
FE mittels eines weiteren Bonddrahtes 35 mit der vierten
Anschlussfläche 34 verbunden. Die Leistungsleuchtdiode 10 ist
nahe einem Mittelpunkt oder einer Symmetrieachse 7 der
optoelektronischen Anordnung 1 angeordnet. Infolgedessen
ist die Einstell-Leuchtdiode 20 beabstandet von der Symmetrieachse 7 angeordnet.
Die optoelektronische Anordnung 1 umfasst darüber hinaus
eine Vorrichtung 5 zur optischen Durchmischung. Die Vorrichtung 5 zur
optischen Durchmischung ist auf dem Träger 2 angeordnet.
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Der
Leistungsleuchtdiode 10 wird eine erste elektrische Leistung
PL zugeleitet. Entsprechend wird der Einstell-Leuchtdiode 20 eine
zweite elektrische Leistung PE zugeführt. Die Zuführung
der ersten elektrischen Leistung PL wird mittels der ersten Anschlussfläche 31 beziehungsweise
der dritten Anschlussfläche 33 und dem Bonddraht 35 realisiert. Entsprechend
wird die Zuführung der zweiten elektrischen Leistung PE
mittels der zweiten Anschlussfläche 32 und der
vierten Anschlussfläche 34 sowie dem weiteren
Bonddraht 35 durchgeführt. Die Leistungsleuchtdiode 10 gibt
eine erste Strahlung SL ab. Die erste Strahlung SL weist ein erstes
Emissionsspektrum EL auf. In ähnlicher Weise gibt die Einstell-Leuchtdiode 20 eine
zweite Strahlung SE ab. Die zweite Strahlung SE umfasst ein zweites
Emissionsspektrum EE. Die erste Strahlung SL wird an der ersten
Strahlungsaustrittsfläche FL und die zweite Strahlung SE
wird an der zweiten Strahlungsaustrittsfläche SE abgestrahlt.
Die Emission der ersten Strahlung SL wird in Abhängigkeit
von der ersten elektrischen Leistung PL und die Emission der zweiten
Strahlung SE wird in Abhängigkeit von der zweiten elektrischen
Leistung PE durchgeführt. Die erste und die zweite Strahlung
SL, SE werden derart bereitgestellt, dass die optoelektronische
Anordnung 1 eine Gesamtstrahlung SO aufweist. Die Gesamtstrahlung
SO ist eine Summe aus der ersten und der zweiten Strahlung SE, SL.
Die erste Strahlung SL ist betragsmäßig größer
als die zweite Strahlung SE. Mittels der Vorrichtung 5 zur
optischen Durchmischung werden die erste und die zweite Strahlung SL,
SE gemischt. Dadurch wird erreicht, dass die Gesamtstrahlung SO
der optoelektronischen Anordnung 1 in jeder Strahlungsrich tung
näherungsweise das gleiche Emissionsspektrum aufweist.
Die Gesamtintensität der Gesamtstrahlung ist richtungsabhängig.
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Mit
Vorteil wird mittels der Zumischung der zweiten Strahlung SE zu
der ersten Strahlung SL erreicht, dass die Gesamtstrahlung SO ein
Emissionsspektrum EO in einem vorgebbaren Bereich aufweist.
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Mit
der Vorrichtung 5 zur optischen Durchmischung wird vorteilhafterweise
kompensiert, dass die Leistungsleuchtdiode 10 und die Einstell-Leuchtdiode 20 nicht
zugleich in der Symmetrieachse 7 oder im Mittelpunkt der
optoelektronischen Anordnung 1 angeordnet sein können.
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In
einer alternativen Ausführungsform umfasst die optoelektronische
Anordnung 1 zusätzlich einen Leuchtstoff 6.
Der Leuchtstoff 6 ist derart in die optoelektronische Anordnung 1 eingebracht,
dass er in einem Strahlgang der ersten und der zweiten Strahlung
SL, SE angeordnet ist. Der Leuchtstoff 6 dient zur Einstellung
des Emissionsspektrums EO der Gesamtstrahlung SO der optoelektronischen
Anordnung 1. Mit Vorteil kann somit das Emissionsspektrum
EO der Gesamtstrahlung SO gegenüber dem ersten und dem
zweiten Emissionsspektrum EL, EE verändert sein. Durch
den Leuchtstoff 6 ist das Emissionsspektrum EO gegenüber
dem ersten und dem zweiten Emissionsspektrum EL, EE verbreitert.
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1B zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung 1, die in 1A als
Querschnitt gezeigt ist, in Aufsicht.
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Die
erste und die dritte Anschlussflächen 31, 33 dienen
zur elektrisch leitenden Verbindung der Leistungsleuchtdiode 10 mit
zwei externen Anschlüssen 47, 48 der
optoelektronischen Anordnung 1. Entsprechend dienen die
zweite und die vierte Anschlussflächen 32, 34 zur
elektrisch leitenden Verbindung der Einstell-Leuchtdiode 20 mit
zwei weiteren externen Anschlüssen 49, 50 der
optoelektronischen Anordnung 1.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst
die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere
Einstell-Leuchtdiode.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist
die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere
Leistungsleuchtdiode auf.
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2 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung in Aufsicht. Die optoelektronische
Anordnung 1 gemäß 2 ist eine
Weiterbildung der optoelektronischen Anordnung 1 gemäß 1A und 1B.
Die optoelektronische Anordnung 1 gemäß 2 umfasst
einen ersten und einen zweiten Vorwiderstand 37, 38,
die auf dem Träger 2 angeordnet sind. Der Träger 2 umfasst
einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss 3, 4.
Die erste Anschlussfläche 31 und die zweite Anschlussfläche 32 sind
mit dem ersten elektrischen Anschluss 3 verbunden. Die
Leistungsleuchtdiode 10 ist über den ersten Vorwiderstand 37 mit
dem zweiten elektrischen Anschluss 4 verbunden. Entsprechend
ist die Einstell-Leuchtdiode 20 über den zweiten
Vorwiderstand 38 mit dem zweiten elektrischen Anschluss 4 verbunden.
Dazu ist der erste Vorwiderstand 37 zwischen der dritten
Anschlussfläche 33 und dem zweiten elektrischen
Anschluss 4 angeordnet. Entsprechend ist der zweite Vorwider stand 38 zwischen
der vierten Anschlussfläche 34 und dem zweiten
elektrischen Anschluss 4 angeordnet. Der erste und der
zweite elektrische Anschluss 3, 4 dienen als externe
Anschlüsse der optoelektronischen Anordnung 1.
Die optoelektronische Anordnung 1 umfasst somit eine Parallelschaltung
aus einer ersten Serienschaltung, umfassend die Leistungsleuchtdiode 10 und
den ersten Vorwiderstand 37, sowie einer zweiten Serienschaltung,
umfassend die Einstell-Leuchtdiode 20 und den zweiten Vorwiderstand 38.
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Die
Summe aus der ersten und der zweiten elektrischen Leistung PL, PE
wird mittels des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses 3, 4 der optoelektronischen
Anordnung 1 zugeführt. Mittels des ersten und
des zweiten Vorwiderstandes 37, 38 kann somit
eine Aufteilung der gesamten elektrischen Leistung auf die erste
elektrische Leistung PL und auf die zweite elektrische Leistung
PE durchgeführt werden. Mittels der Einstellung der ersten
beziehungsweise der zweiten elektrischen Leistung PL, PE ist die
Strahlungsleistung der ersten Strahlung SL beziehungsweise der zweiten
Strahlung SE einstellbar. Dadurch kann eine Intensitätsverteilung
im Emissionsspektrum EO der Gesamtstrahlung SO fein eingestellt
werden.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst
die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere
Serienschaltung, aufweisend eine weitere Einstell-Leuchtdiode und
einen weiteren Vorwiderstand. Die mindestens eine weitere Serienschaltung
ist zwischen den ersten und den zweiten elektrischen Anschluss 3, 4 geschaltet.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist
die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine zusätzliche Serienschaltung
auf, umfassend eine weitere Leistungsleuchtdiode und einen weiteren
Vorwiderstand. Die mindestens eine zusätzliche Serienschaltung
ist zwischen den ersten und den zweiten elektrischen Anschluss 3, 4 geschaltet.
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3 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung als schematische Aufsicht. Die optoelektronische
Anordnung gemäß 3 ist eine
Weiterbildung der in 1A, 1B und 2 gezeigten
optoelektronischen Anordnungen. Gemäß 3 umfasst
die optoelektronische Anordnung 1 die Leistungsleuchtdiode 10 sowie
die erste Einstell-Leuchtdiode 20. Darüber hinaus
umfasst die optoelektronische Anordnung 1 eine zweite,
eine dritte und eine vierte Einstell-Leuchtdiode 22, 24, 26.
Die Leistungsleuchtdiode 10 und die vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 sind
symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 7 angeordnet.
Die vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 sind
auf einem Kreisbogen 8 gleichverteilt angeordnet. Der Kreisbogen 8 hat
die Symmetrieachse 7 als Mittelpunkt. Die zweite Einstell-Leuchtdiode 22 weist
einen dritten Halbleiterkörper 23 mit einer dritten
Strahlungsaustrittsfläche FE1 auf. Entsprechend weist die
dritte Einstell-Leuchtdiode 24 einen vierten Halbleiterkörper 25 mit
einer vierten Strahlungsaustrittsfläche FE2 auf. In ähnlicher Weise
umfasst die vierte Einstell-Leuchtdiode 26 einen fünften
Halbleiterkörper 27 mit einer fünften Strahlungsaustrittsfläche
FE3.
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Die
Leistungsleuchtdiode 10 gibt in Abhängigkeit der
ersten elektrischen Leistung PL die erste Strahlung SL ab. Die Einstell-Leuchtdiode 20 strahlt in
Abhängigkeit der zweiten elektrischen Leistung PE die zweite
Strahlung SE ab. Entsprechend wird der zweiten Einstell-Leuchtdiode 22 eine
dritte elektrische Leistung PE1 zugeführt. Die zweite Einstell- Leuchtdiode 22 gibt
eine dritte Strahlung SE1 ab. Die dritte Strahlung SE1 umfasst ein
drittes Emissionsspektrum EE1. In analoger Weise wird der dritten
Einstell-Leuchtdiode 24 eine vierte elektrische Leistung
PE2 zugeleitet. Die dritte Einstell-Leuchtdiode 24 gibt
eine vierte Strahlung SE2 ab. Die vierte Strahlung SE2 umfasst ein
viertes Emissionsspektrum EE2. In ähnlicher Weise wird
der vierten Einstell-Leuchtdiode 26 eine fünfte
elektrische Leistung PE3 zugeleitet. Die vierte Einstell-Leuchtdiode 26 emittiert
eine fünfte Strahlung SE3. Die fünfte Strahlung
SE3 umfasst ein fünftes Emissionsspektrum EE3. Die Gesamtstrahlung
SO der optoelektronischen Anordnung 1 ist eine Funktion
der ersten bis fünften Strahlung SL, SE, SE1, SE2, SE3.
Die Gesamtstrahlung SO der optoelektronischen Anordnung 1 ist
eine Summation der ersten bis fünften Strahlung SL, SE,
SE1, SE2, SE3. Das Emissionsspektrum EO der Gesamtstrahlung SO hängt
von dem ersten bis fünften Emissionsspektrum EL, EE, EE1,
EE2, EE3 ab. Eine Intensitätsverteilung im Emissionsspektrum
EO der Gesamtstrahlung SO ist eine Funktion der Intensitätsverteilungen
in den fünf Emissionsspektren EL, EE, EE1, EE2, EE3.
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Mit
Vorteil kann mittels der vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 das
Emissionsspektrum EO der Gesamtstrahlung SO fein eingestellt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform ist ein Leuchtstoff 6 vorgesehen,
der einen Teil der von der Leistungsleuchtdiode 10 und/oder
den vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 bereitgestellten Strahlung
SL, SE, SE1, SE2, SE3 umwandelt. Mit Vorteil ist somit das Emissionsspektrum
EO der Gesamtstrahlung SO gegenüber einer reinen Addition der
fünf Emissionsspektren EL, EE, EE1, EE2, EE3 variiert werden.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform sind
die vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 auf
einer Ellipse gleichverteilt angeordnet.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst
die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere
Einstell-Leuchtdiode.
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In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist
die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere
Leistungsleuchtdiode auf.
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4 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
optoelektronischen Anordnung, die eine Weiterbildung der optoelektronischen
Anordnung gemäß den 1A, 1B und 2 darstellt.
Die optoelektronische Anordnung 1 gemäß 4 umfasst
die Leistungsleuchtdiode 10 sowie eine weitere Leistungsleuchtdiode 12.
Die Leistungsleuchtdiode 10 und die weitere Leistungsleuchtdiode 12 sind
benachbart angeordnet. Die weitere Leistungsleuchtdiode 12 weist
einen weiteren Halbleiterkörper 13 auf. Der weitere
Halbleiterkörper 13 umfasst eine weitere Strahlungsaustrittsfläche FL1.
Die optoelektronische Anordnung 1 umfasst darüber
hinaus die Einstell-Leuchtdiode 20 sowie die zweite Einstell-Leuchtdiode 22.
Die Leistungsleuchtdiode 10 und die weitere Leistungsleuchtdiode 12 sind
zwischen der Einstell-Leuchtdiode 20 und der zweiten Einstell-Leuchtdiode 22 angeordnet.
Die vier Leuchtdioden 10, 12, 20, 22 sind
auf einer Gerade 9 angeordnet. Die Anordnung der vier Leuchtdioden 10, 12, 20, 22 ist
symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 7.
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Der
weiteren Leistungsleuchtdiode 12 wird eine weitere elektrische
Leistung PL1 zugeführt. Die weitere Leistungsleuchtdi ode 12 gibt
an der weiteren Strahlungsaustrittsfläche FL1 eine weitere
Strahlung SL1 ab. Die weitere Strahlung SL1 umfasst ein weiteres
Emissionsspektrum EL1. Das Emissionsspektrum EO der Gesamtstrahlung
SO ist somit im Wesentlichen eine Funktion des ersten Emissionsspektrums
EL sowie des weiteren Emissionsspektrums EL1, welches mittels des
zweiten und des dritten Emissionsspektrums EE, EE1 feiner eingestellt
wird.
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Mit
Vorteil wird somit das Emissionsspektrum EO der Gesamtstrahlung
SO in Abhängigkeit von der ersten Strahlung SL und der
weiteren Strahlung SL1 zweier Leistungsleuchtdioden bereitgestellt.
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In
einer alternativen Ausführungsform umfasst die optoelektronische
Anordnung 1 mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode.
In einer alternativen Ausführungsform weist die optoelektronische Anordnung 1 mindestens
eine weitere Leistungsleuchtdiode auf.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie
jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination
von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch
wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit
in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/002607 [0003]
- - US 5861990 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - I. Schnitzer
et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 [0033]