DE102006061941A1 - Optoelektronische Anordnung und Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung - Google Patents

Optoelektronische Anordnung und Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung Download PDF

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Abstract

Eine optoelektronische Anordnung (1) umfasst eine Leistungsleuchtdiode (10) und eine Einstell-Leuchtdiode (20). Von der Leistungsleuchtdiode (10) ist eine erste Strahlung (SL) mit einem ersten Emissionsspektrum (EL) abstrahlbar. Von der Einstell-Leuchtdiode (20) ist eine zweite Strahlung (SE) mit einem zweiten Emissionsspektrum (EE) abstrahlbar. Eine Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) umfasst die erste Strahlung (SL) und die zweite Strahlung (SE).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Anordnung und ein Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In einer Ausführungsform ist die Einstell-Leuchtdiode dazu eingesetzt, ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung genau einzustellen.
  • Als Strahlung wird bevorzugt eine elektromagnetische Strahlung verstanden.
  • Die Einstell-Leuchtdiode kann im englischen als tuning light emitting diode bezeichnet sein.
  • 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.
  • In einer Ausführungsform weist ein erster Halbleiterkörper, englisch als die oder chip bezeichnet, die Leistungsleuchtdiode und ein zweiter Halbleiterkörper die Einstell-Leuchtdiode auf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bevorzugt unterscheidet sich das mindestens eine weitere Emissionsspektrum von dem ersten Emissionsspektrum und ebenfalls von dem zweiten Emissionsspektrum.
  • 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.
  • 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.
  • Dabei ist in einer Ausführungsform die erste Strahlungsaustrittsfläche des ersten Halbleiterkörpers mindestens um den Faktor 4 größer als die mindestens eine weitere Strahlungsaustrittsfläche.
  • 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.
  • 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.
  • Bevorzugt sind die Leistungs- und die Einstell-Leuchtdiode und gegebenenfalls die weiteren Leistungs- und/oder Einstell-Leuchtdioden polaritätsgleich parallel geschaltet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Leistungsleuchtdiode und/oder die Einstell-Leuchtdiode beziehungsweise die weiteren Leistungsleuchtdioden und/oder die weiteren Einstell-Leuchtdioden können als Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip realisiert sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Mit Vorteil kann ein Hauptanteil der Gesamtstrahlung von der Leistungsleuchtdiode und ein kleinerer Anteil von der Einstell-Leuchtdiode bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform werden die erste und die zweite Strahlung im Wesentlichen gleichzeitig emittiert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es zeigen
  • 1A und 1B eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Anordnung als Querschnitt und in Aufsicht,
  • 2 eine alternative beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Anordnung in Aufsicht,
  • 3 eine alternative beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Anordnung als schematische Aufsicht und
  • 4 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Anordnung als schematische Aufsicht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 1B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optoelektronischen Anordnung 1, die in 1A als Querschnitt gezeigt ist, in Aufsicht.
  • 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.
  • In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode.
  • In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere Leistungsleuchtdiode auf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Mit Vorteil kann mittels der vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 das Emissionsspektrum EO der Gesamtstrahlung SO fein eingestellt werden.
  • 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.
  • In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform sind die vier Einstell-Leuchtdioden 20, 22, 24, 26 auf einer Ellipse gleichverteilt angeordnet.
  • In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode.
  • In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform weist die optoelektronische Anordnung 1 mindestens eine weitere Leistungsleuchtdiode auf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (24)

  1. Optoelektronische Anordnung, umfassend – eine Leistungsleuchtdiode (10), von der eine erste Strahlung (SL) mit einem ersten Emissionsspektrum (EL) abstrahlbar ist, und – eine Einstell-Leuchtdiode (20), von der eine zweite Strahlung (SE) mit einem zweiten Emissionsspektrum (EE) derart abstrahlbar ist, dass eine Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) die erste Strahlung (SL) und die zweite Strahlung (SE) umfasst.
  2. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 1, bei der sich das zweite Emissionsspektrum (EE) von dem ersten Emissionsspektrum (EL) unterscheidet.
  3. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einstell-Leuchtdiode (20) zur Feineinstellung eines Emissionsspektrums (EO) der Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) vorgesehen ist.
  4. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mittels Beimischung der zweiten Strahlung (SE) zu der ersten Strahlung (SL) die Farbkoordinaten der Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) in einem vorgebbaren Intervall einstellbar sind.
  5. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der ein erster Halbleiterkörper (11) die Leistungsleuchtdiode (10) und ein zweiter Halbleiterkörper (21) die Einstell-Leuchtdiode (20) umfasst.
  6. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 5, bei der eine erste Strahlungsaustrittsfläche (FL) des ersten Halbleiterkörpers (11) mindestens um den Faktor 4 größer als eine zweite Strahlungsaustrittsfläche (FE) des zweiten Halbleiterkörpers (21) ist.
  7. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, umfassend einen Träger (2), auf dem der erste Halbleiterkörpers (11) und der zweite Halbleiterkörper (21) angeordnet sind.
  8. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend einen ersten Vorwiderstand (37), der in Serie zu der Leistungsleuchtdiode (10) geschaltet ist, und einen zweiten Vorwiderstand (38), der in Serie zu der Einstell-Leuchtdiode (20) geschaltet ist, wobei die beiden Serienschaltungen zueinander parallel geschaltet sind.
  9. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 7 und 8, bei der der erste und der zweite Vorwiderstand (37, 38) auf dem Träger (2) angeordnet sind und der Träger (2) einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss (3, 4) umfasst, zwischen denen die erste Serienschaltung, umfassend den ersten Vorwiderstand (37) und die Leistungsleuchtdiode (10), geschaltet ist und zwischen denen die zweite Serienschaltung, umfassend den zweiten Vorwiderstand (38) und die Einstell-Leuchtdiode (20), geschaltet ist.
  10. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der eine erste elektrische Leistung (PL), welche der Leistungsleuchtdiode (10) zugeleitet ist, um mindestens den Faktor 4 größer als eine zweite elektrische Leistung (PE) ist, welche der Einstell-Leuchtdiode (20) zugeleitet ist.
  11. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 10, bei der das zweite Emissionsspektrum (EE) der Einstell-Leuchtdiode (20) und die zweite elektrische Leistung (PE) derart eingestellt ist, dass die Farbkoordinaten der Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) in einem vorgebbaren Intervall sind.
  12. Optoelektronisches Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode (22, 24, 26), von der mindestens eine weitere Strahlung (SE1, SE2, SE3) mit mindestens einem weiteren Emissionsspektrum (EE1, EE2, EE3) derart abstrahlbar ist, dass die Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) die mindestens eine weitere Strahlung (SE1, SE2, SE3) umfasst.
  13. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 12, bei der sich das mindestens eine weitere Emissionsspektrum (EE1, EE2, EE3) von dem ersten Emissionsspektrum (EL) und von dem zweiten Emissionsspektrum (EE) unterscheidet.
  14. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode (22, 24, 26) zur Feineinstellung eines Emissionsspektrums der Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) vorgesehen ist.
  15. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der mittels Beimischung der zweiten Strahlung (SE) der Einstell-Leuchtdiode (20) und der mindestens einen weiteren Strahlung (SE1, SE2, SE3) der mindestens einen weiteren Einstell-Leuchtdiode (22, 24, 26) zu der ersten Strahlung (SL) der Leistungsleuchtdiode (10) die Farbkoordinaten der Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) in einem vorgebbaren Intervall einstellbar sind.
  16. Optoelektronisches Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der mindestens ein weiterer Halbleiterkörper (23, 25, 27) die mindestens eine weitere Einstell-Leuchtdiode (22, 24, 26) umfasst.
  17. Optoelektronisches Anordnung nach Anspruch 16, sofern auf Anspruch 6 rückbezogen, bei der die erste Strahlungsaustrittsfläche (FL) des ersten Halbleiterkörpers (11) mindestens um den Faktor 4 größer als mindestens eine weitere Strahlungsaustrittsfläche (FE1, FE2, FE3) des mindestens einen weiteren Halbleiterkörpers (23, 25, 27) ist.
  18. Optoelektronisches Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, sofern auf Anspruch 10 rückbezogen, bei der die erste elektrische Leistung (PL) um mindestens den Faktor 4 größer als eine weitere elektrische Leistung (PE1, PE2, PE3) ist, welcher der mindestens einen weiteren Einstell-Leuchtdiode (22, 24, 26) zugeleitet ist.
  19. Optoelektronisches Anordnung nach Anspruch 18, bei der das mindestens eine weitere Emissionsspektrum (EE1, EE2, EE3) der mindestens einen weiteren Einstell-Leuchtdiode (22, 24, 26) derart vorgesehen ist und die mindestens eine weitere elektrische Leistung (PE1, PE2, PE3) derart eingestellt ist, dass die Farbkoordinaten der optoelektronischen Anordnung (1) in einem vorgebbaren Intervall sind.
  20. Optoelektronisches Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend mindestens eine weitere Leistungsleuchtdiode (12), von der mindestens eine zusätzliche Strahlung (SL1) mit mindestens einem zusätzlichen Emissionsspektrum (EL1) abstrahlbar ist.
  21. Optoelektronisches Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend eine Vorrichtung (5) zur optischen Durchmischung der ersten Strahlung (SL) und der zweiten Strahlung (SE).
  22. Optoelektronisches Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, umfassend mindestens einen Leuchtstoff (6) zur Einstellung eines Emissionsspektrums (EO) der Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1).
  23. Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Anordnung, umfassend: – Abgeben einer ersten Strahlung (SL) mit einem ersten Emissionsspektrum (SL) mittels einer Leistungsleuchtdiode (10) und – Feineinstellen eines Emissionsspektrums (EOA) einer Gesamtstrahlung (SO) der optoelektronischen Anordnung (1) durch Abgeben einer zweiten Strahlung (SE) mit einem zwei ten Emissionsspektrum (SE) mittels einer Einstell-Leuchtdiode (20).
  24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem eine erste elektrische Leistung (PL) der Leistungsleuchtdiode (10) und eine zweite elektrische Leistung (PE) der Einstell-Leuchtdiode (20) zugeleitet wird und ein Betrag der ersten elektrischen Leistung (PL) mindestens das Vierfache eines Betrages der zweiten elektrischen Leistung (PE) ist.
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