(57)【要約】  本発明によれば、様々な実施例で発光ダイオード装置（１０）が提供される。この発光ダイオード装置（１０）は、基板（１２）と、該基板（１２）上に配置された第１のＬＥＤ（２０）と、当該基板（１２）上で第１のＬＥＤ（２０）の横に隣接して配置された第２のＬＥＤ（２２）とを備えている。発光ダイオード装置（１０）の少なくとも１つのカバー体（２４）は、第１のＬＥＤ（２０）を覆っている。発光ダイオード装置（１０）の少なくとも１つのダム（２６）は、基板（１２）上に配置され、第１のＬＥＤ（２０）および第２のＬＥＤ（２２）を横方向で取り囲んでいる。第１の注封材料（２８）は第２のＬＥＤ（２２）を覆い、横方向でダム（２６）およびカバー体（２４）によって画定されている。この場合カバー体（２４）および／または第１の注封材料（２８）は、電磁ビームを変換する第１の変換材料を有している。
2018518059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード装置（１０）であって、
基板（１２）と、
前記基板（１２）上に配置された第１のＬＥＤ（２０）と、
前記基板（１２）上で前記第１のＬＥＤ（２０）の横に隣接して配置された第２のＬＥＤ（２２）と、
前記第１のＬＥＤ（２０）を覆う少なくとも１つのカバー体（２４）と、
前記基板（１２）上に配置され、横方向で前記第１のＬＥＤ（２０）および前記第２のＬＥＤ（２２）を取り囲む少なくとも１つのダム（２６）と、
前記第２のＬＥＤ（２２）を覆い、横方向で前記ダム（２６）および前記カバー体（２４）によって画定された第１の注封材料（２８）とを備え、
前記カバー体（２４）および／または前記第１の注封材料（２８）は、電磁ビームを変換するための第１の変換材料を有している、発光ダイオード装置（１０）。
【請求項２】
前記カバー体（２４）は、前記第１のＬＥＤ（２０）によって発光された電磁ビームの光路に作用するビーム整形素子として、特に光学レンズとして形成されている、請求項１記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項３】
前記カバー体（２４）は、透明に形成され、前記第１の注封材料（２８）は、前記第１の変換材料を有する、請求項１または２記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項４】
前記第１のＬＥＤ（２０）は、赤色可視光の波長領域の電磁ビームを発光し、前記第２のＬＥＤ（２２）は、青色可視光の波長領域の電磁ビームを発光する、請求項１から３までのいずれか１項記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項５】
前記第１のＬＥＤ（２０）は、面発光型発光ダイオードであり、前記第２のＬＥＤ（２２）はボリューム発光型発光ダイオードである、請求項１から４までのいずれか１項記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項６】
前記基板（１２）は、高反射面を有しかつ前記第１のＬＥＤ（２０）および前記第２のＬＥＤ（２２）が配置されたセラミック体（３２）と、前記セラミック体（３２）上に形成されかつ前記第１のＬＥＤ（２０）および前記第２のＬＥＤ（２２）と電気的に結合された電線とを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項７】
前記基板（１２）は、前記第１のＬＥＤ（２０）が配置されたメタルコア基板（１４）と、前記メタルコア基板（１４）上に配置されかつ前記メタルコア基板（１４）とは反対側の面が高反射性でかつ前記第２のＬＥＤ（２２）が配置されたメタルテンプレート（１６）とを含み、さらに前記メタルテンプレート（１６）は、前記第１のＬＥＤ（２０）が配置されかつ前記カバー体（２４）が貫通して突出する凹部（３０）を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項８】
前記基板（１２）上で前記第１のＬＥＤ（２０）および前記第２のＬＥＤ（２２）の横に隣接して配置された第３のＬＥＤを備えている、請求項１から７までのいずれか１項記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項９】
前記第３のＬＥＤは、前記第１のＬＥＤ（２０）または前記第２のＬＥＤ（２２）と同じ構造で形成されている、請求項８記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項１０】
電磁ビームを変換するための第２の変換材料を有する第２の注封材料が、前記第３のＬＥＤを覆っている、請求項８または９記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項１１】
前記第１のＬＥＤ（２０）、前記第２のＬＥＤ（２２）および／または前記第３のＬＥＤの間の前記基板（１２）上で横に配置されかつ横方向で前記第１の注封材料（２８）および／または前記第２の注封材料を画定する少なくとも１つの中間ダムを備える、請求項１から１０までのいずれか１項記載の発光ダイオード装置（１０）。
【請求項１２】
発光ダイオード装置（１０）を製造するための方法であって、
基板（１２）を準備し、
前記基板（１２）上に第１のＬＥＤ（２０）を配置し、
前記基板（１２）上で前記第１のＬＥＤ（２０）の横に隣接して第２のＬＥＤ（２２）を配置し、
前記第１のＬＥＤ（２０）の上方で当該第１のＬＥＤ（２０）を覆うように少なくとも１つのカバー体（２４）を形成して配置し、
前記基板（１２）上で前記第１のＬＥＤ（２０）および前記第２のＬＥＤ（２２）を横方向で取り囲むように少なくとも１つのダム（２６）を配置し、
前記第２のＬＥＤ（２２）の上方で前記カバー体（２４）と前記ダム（２６）との間に、横方向で当該ダム（２６）および当該カバー体（２４）によって画定されるように液状の第１の注封材料（２８）を注ぎ、ここで前記カバー体（２４）および／または前記第１の注封材料（２８）は、電磁ビームを変換するための第１の変換材料を有しており、
前記第１の注封材料（２８）を乾燥および／または硬化させる、方法。
【請求項１３】
前記カバー体（２４）は、前記第１のＬＥＤ（２０）によって発光された電磁ビームの光路に作用するビーム整形素子として、特に光学レンズとして形成される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のＬＥＤ（２０）をメタルコア基板（１４）上に配置し、前記カバー体（２４）を前記第１のＬＥＤ（２０）の上方に配置し、前記メタルコア基板（１４）とは反対側の面が高反射性でありかつ凹部（３０）を有しているメタルテンプレート（１６）を、前記第１のＬＥＤ（２０）が前記凹部（３０）内に配置されかつ前記カバー体（２４）が前記凹部（３０）を貫通して突出するように形成して前記メタルコア基板（１４）上に配置し、前記第２のＬＥＤ（２２）を前記メタルテンプレート（１６）の高反射面に配置し、ここでは前記メタルコア基板（１４）および前記メタルテンプレート（１６）が前記基板（１２）を形成する、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
第３のＬＥＤを前記基板（１２）上で前記第１のＬＥＤ（２０）および前記第２のＬＥＤ（２２）の横に隣接して配置し、電磁ビームを変換するための第２の変換材料を有する液状の第２の注封材料を、前記第３のＬＥＤを覆うように当該第３のＬＥＤ上に注ぎ、前記第２の注封材料を乾燥および／または硬化させる、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
中間ダム（３６）が、横方向で前記第１の注封材料（２８）および／または前記第２の注封材料を画定するように、前記第１のＬＥＤ（２０）、前記第２のＬＥＤ（２２）および／または前記第３のＬＥＤの間の前記基板（１２）上で横に形成される、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置および該発光ダイオード装置を製造するための方法に関する。
【０００２】
従来の発光ダイオード装置では、複数のＬＥＤが基板上に配置され、当該基板上に形成された複数の電線と電気的に接続されている。これらのＬＥＤは、電気的に並列にかつ／または電気的に直列に接続されていてもよい。例えば複数のＬＥＤのうちの一方のグループのＬＥＤが電気的に直列に接続され、複数のＬＥＤのうちの他方のグループのＬＥＤも電気的に直列に接続され、さらにこの２つのグループが電気的に並列に接続されていてもよい。これらのＬＥＤは同じ構造かまたは異なった構造で形成されていてもよい。例えば複数のＬＥＤのうちの一方のグループは、典型的にはそれらの上面に電気的コンタクトを有しかつそれらの下面にも電気的コンタクトを有する面発光型発光ダイオードを有し、複数のＬＥＤのうちの他方のグループは、典型的にはそれらの上面に２つの電気的コンタクトを有するボリューム発光型ダイオードを有することができる。さらに複数のＬＥＤのうちの一方のグループは青色光を発光する発光ダイオードを有し、複数のＬＥＤのうちの他方のグループは赤色光を発光する発光ダイオードを有することができる。これらのＬＥＤは、例えば複数の電線が当該ＬＥＤとの電気的な接触接続のために表面に形成されているセラミック基体を有する基板上に形成されていてもよい。
【０００３】
本発明の１つの課題は、簡単および／または安価に製造可能であり、特に効率的で、特に長寿命でかつ／または特にコンパクトである発光ダイオード装置を提供することである。
【０００４】
本発明の１つの課題は、簡単および／または安価に実施可能であり、かつ／または発光ダイオード装置が特に効率的で、特に長寿命でかつ／または特にコンパクトであるということに寄与する、発光ダイオード装置を製造するための方法を提供することである。
【０００５】
１つの課題は、本発明の一態様によれば、基板と、基板上に配置された第１のＬＥＤと、基板上で第１のＬＥＤの横に隣接して配置された第２のＬＥＤと、第１のＬＥＤを覆う少なくとも１つのカバー体と、基板上に配置され、横方向で第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを取り囲む少なくとも１つのダムと、第２のＬＥＤを覆い、横方向でダムおよびカバー体によって画定された第１の注封材料とを備え、この場合カバー体および／または第１の注封材料は、電磁ビームを変換する第１の変換材料を有している、発光ダイオード装置によって解決される。
【０００６】
第１のＬＥＤの上方、特にその上に配置されるカバー体は、第１のＬＥＤを外部の力作用から、例えば衝撃作用および／またはひっかき作用から保護し、さらに発光ダイオード装置の製造中に第１の注封材料が第１のＬＥＤの上方に流れることを阻止するために用いることができる。それにより、カバー体およびダムは、発光ダイオード装置の製造中に第１の注封材料の充填に続いて第１の注封材料が配置される空洞の横の境界を形成する。これによりカバー体は、一方では第１のＬＥＤを保護し、他方では第１の注封材料の横の境界として用いられるという二重の機能を有する。１つ、２つ、３つまたはそれ以上のカバー体が配置されていてもよく、それらはそれぞれ第１のＬＥＤのいくつかを覆い、保護する。１つ以上のカバー体は、例えばプラスチックおよび／またはシリコーンを有するか、またはそれらから形成されていてもよい。発光ダイオード装置は、色設定可能および／またはＣＣＴ調整可能である。
【０００７】
電磁ビームは、第１のＬＥＤおよび／または第２のＬＥＤによって発光される。電磁ビームの少なくとも一部は、変換材料を用いて変換される。特にこの変換材料は、特定の波長を有するかまたは特定の波長領域にある電磁ビームの一部を吸収し、他の波長を有するかまたは他の波長領域にある電磁ビームを発光する。電磁ビームは、例えば可視波長領域の光であってもよい。例えば電磁ビームは、赤色光、緑色光または青色光であってもよい。変換された電磁ビームは、例えば赤色光または白色光であってもよい。
【０００８】
カバー体の垂直高さおよび／またはダムの垂直高さは、それぞれ基板の表面から測定される、第１の注封材料によって形成される層の厚さより高くてもよい。第１のＬＥＤは、例えば１つのラインに沿って配置されてもよい。その他に、第１のＬＥＤの２つ以上のこのようなラインは互いに平行に、または交差するラインに沿って配置されてもよい。これらのラインのうちの１つにおける第１のＬＥＤは、例えば電気的に直列に接続されてもよい。第２のＬＥＤは、例えば１つのラインに沿って配置されてもよい。その他に、第２のＬＥＤの２つ以上のこのようなラインは互いに平行に、または交差するラインに沿って配置されてもよい。これらのラインのうちの１つにおける第２のＬＥＤは、例えば電気的に直列に接続されてもよい。ＬＥＤのこれらのラインは、電気的に並列接続されてもよいし、電気的に直列接続されてもよい。
【０００９】
一発展形態では、カバー体は、第１のＬＥＤによって発光される電磁ビームの光路に作用するビーム整形素子として、特に光学レンズとして形成されている。換言すれば、カバー体は、第１のＬＥＤのための保護として、および第１の注封材料とのための境界としてだけでなく、第１のＬＥＤによって発光される電磁ビームの１つ以上の光路のビーム整形のためにも役立つ。付加的に、ビーム整形素子としてのカバー体を用いることにより、発光ダイオード装置の、特に第１のＬＥＤの効率を高めることができる。なぜなら、第１のＬＥＤによって生成され有用光として発光ダイオード装置から出射する電磁ビームの成分を、相応のビーム整形素子を持たない発光ダイオード装置に比べて高めることができるからである。特にこのビーム整形素子は、第１のＬＥＤによって生成された電磁ビームの内部全反射を低減することができ、そのため特に多くの電磁ビーム成分を、発光ダイオード装置から出射させることができる。このことは、第１のＬＥＤが赤色光を発光する場合に特に有利である。なぜなら赤色光では、全反射に対する臨界角が特に小さいからである。
【００１０】
それにより、カバー体は、第１のＬＥＤの保護、第１の注封材料に対する境界、第１のＬＥＤによって発光された電磁ビームのビーム整形および発光ダイオード装置の効率向上の４つの機能を有する。このことには、これらの機能に備わる利点の他に、基板上での所要スペースが特に少なくなるという付加的利点も備わってくる。なぜなら個々の機能のために、個別のカバー体を配置する必要はなく、これらの全機能がカバー体によって引き受けられるからである。
【００１１】
一発展形態では、カバー体が透明に形成され、第１の注封材料は第１の変換材料を有する。それにより、第１のＬＥＤによって生成された電磁ビームは、波長変換なしでカバー体から出射する。それとは対照的に第２のＬＥＤによって生成された電磁ビームは、それらの波長スペクトルに関して少なくとも部分的に変換される。例えば第２のＬＥＤによって生成された電磁ビームの一部が変換され、第２のＬＥＤによって生成された電磁ビームの未変換部分と混合され得る。これにより、第２のＬＥＤによって生成された電磁ビームの波長スペクトルと、変換された電磁ビームの波長スペクトルとからなる波長スペクトルを有する混合光が生成される。第２のＬＥＤによって生成された電磁ビームおよび／または変換された電磁ビームは、第１のＬＥＤによって発光された電磁ビームと混合することができる。これにより、個々の波長スペクトルからなる波長スペクトルを有する電磁ビームも生成することができる。例えば発光ダイオード装置が白色光を発光するように電磁ビームを生成し、波長スペクトルを混合することができる。
【００１２】
第１の注封材料のみが変換材料を有することに対しては代替的に、カバー体のみが変換材料を有し、第１の注封材料は透明であってもよい。それに対して代替的に、カバー体および第１の注封材料が変換材料を有することもできる。後者の場合、カバー体および第１の注封材料は、同じかまたは異なる変換材料を有することができる。
【００１３】
一発展形態では、第１のＬＥＤは、赤色可視光、特に赤色光の波長領域の電磁ビームを発光し、第２のＬＥＤは、青色可視光、特に青色光の波長領域の電磁ビームを発光する。このことは、発光ダイオード装置を用いて白色光を生成することに寄与し得る。この場合青色光はこの目的のために完全にまたは部分的に例えばミント色光または黄色光に変換することができる。
【００１４】
一発展形態では、第１のＬＥＤは、面発光型発光ダイオードであり、第２のＬＥＤは、ボリューム発光型発光ダイオードである。例えば第１のＬＥＤは、赤色光を生成する面発光型の発光ダイオードであってもよく、第２のＬＥＤは、青色光を生成するボリューム発光型の発光ダイオードであってもよい。このことは、第１のＬＥＤ、特に赤色光を発光する発光ダイオードが容易に製造可能であることに寄与し得る。
【００１５】
一発展形態では、基板は、高反射面を有しかつ第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤが配置されたセラミック体と、該セラミック体上に形成されかつ第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤと電気的に結合された電線とを含む。このことは、セラミック体の高反射面を、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤのための収容面として使用できることを可能にさせる。
【００１６】
一発展形態では、基板は、第１のＬＥＤが配置されたメタルコア基板と、メタルコア基板上に配置されかつメタルコア基板とは反対側の面が高反射性でかつ第２のＬＥＤが配置されたメタルテンプレートとを含み、さらにメタルテンプレートは、第１のＬＥＤが配置されかつカバー体が貫通して突出する凹部を含む。このことは、第１のＬＥＤをメタルコア基板上に配置することを可能にさせ、それにより第１のＬＥＤからの特に良好な熱伝導放出が可能となり、さらに第２のＬＥＤをメタルテンプレートの高反射面上に配置することを可能にさせ、それにより第２のＬＥＤからの光出力が特に良好となる。このことは、特に第１のＬＥＤが赤色光を発光する発光ダイオードである場合に有利となる。なぜなら、この発光ダイオードは典型的には、温度の上昇に伴ってその効率が大きく低下することに基づき特に温度に敏感だからであり、さらにメタルコア基板を介した良好な熱結合によって、第１のＬＥＤの効率、ひいては発光ダイオード装置の効率が特に高くなり得るからである。その他にこのことは、第２のＬＥＤがボリューム発光型ＬＥＤである場合に特に有利となる。なぜならその光出力がメタルテンプレートの高反射面と相互作用して特に良好になるからである。その他に、第１のＬＥＤは、自身が面発光型発光ダイオードである場合には、直接メタルコア基板上に配置することができ、それと例えば半田付けを用いて電気的に接続させることができる。
【００１７】
メタルテンプレートの厚さは、カバー体の垂直高さよりも小さく、例えば著しく小さい。メタルテンプレートおよび／またはセラミック体の表面が高反射性であるということは、例えば、高反射表面の反射率が例えば９０％〜９８％、例えば９２％〜９６％、例えば９４％〜９５％の範囲にあることを意味する。
【００１８】
一発展形態では、発光ダイオード装置は、基板上で第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤの横に隣接して配置された第３のＬＥＤを備えている。これらの第３のＬＥＤは、第１のＬＥＤを用いて生成された電磁ビームの波長スペクトルにも、第２のＬＥＤを用いて生成された電磁ビームの波長スペクトルにも相応しない波長スペクトルを有する光を生成するために用いることができる。代替的または付加的に、第３のＬＥＤの電磁ビームは、第２の変換材料を用いて次のように変換することができる。すなわち、変換された電磁ビームの波長スペクトルが、第１のＬＥＤを用いて生成された電磁ビームの波長スペクトルにも、第２のＬＥＤを用いて生成された電磁ビームの波長スペクトルにも、第１の変換材料を用いて生成された電磁ビームの波長スペクトルにも相応しないように変換することができる。
【００１９】
一発展形態では、第３のＬＥＤは、第１のＬＥＤまたは第２のＬＥＤと同じ構造で形成される。
【００２０】
一発展形態では、電磁ビームを変換するための第２の変換材料を有する第２の注封材料が第３のＬＥＤを覆う。例えば第２のＬＥＤと第３のＬＥＤとは同じ構造で形成されてもよいし、第１のＬＥＤは第１の変換材料を有する第１の注封材料で覆われ、第２のＬＥＤは第２の変換材料を有する第２の注封材料で覆われてもよい。このことは、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤを用いて、それらが同じ構造であるにもかかわらず、異なる波長スペクトルを有する光を生成することを可能にさせる。
【００２１】
一発展形態では、発光ダイオード装置は、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび／または第３のＬＥＤの間の基板上で横に配置されかつ横方向で第１の注封材料および／または第２の注封材料を画定する少なくとも１つの中間ダムを備える。この中間ダムは、明示的にいかなるＬＥＤも覆わず、ひいてはビーム整形素子としても用いられず、保護機能も持たないが、それ以外ではカバー体のように作用するダミーのカバー体として理解することができる。特に中間ダムは、第１の注封材料および／または第２の注封材料のための境界として用いられる。その他にこの中間ダムは、その形態に関して任意にカバー体に相応し得る。基板から測定される中間ダムの垂直高さは、第１の注封材料および／または第２の注封材料の高さより高くてもよい。
【００２２】
１つの課題は、本発明の一態様によれば、発光ダイオード装置を製造するための方法によって解決される。この方法では、基板を準備し、基板上に第１のＬＥＤを配置し、基板上で第１のＬＥＤの横に隣接して第２のＬＥＤを配置し、第１のＬＥＤの上方で当該第１のＬＥＤを覆うように少なくとも１つのカバー体を形成して配置し、基板上で第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを横方向で取り囲むように少なくとも１つのダムを配置し、第２のＬＥＤの上方でカバー体とダムとの間に、横方向で当該ダムおよび当該カバー体によって画定されるように液状状態で第１の注封材料を注ぎ、ここでカバー体および／または第１の注封材料は、電磁ビームを変換するための第１の変換材料を有しており、第１の注封材料を乾燥および／または硬化させる。
【００２３】
カバー体およびダムは、第１の注封材料および第１の注封材料が充填可能な空洞のための横の境界を形成する。カバー体およびダムは、液状状態の第１の注封材料が、第１の注封材料のために意図された場所に、特に第２のＬＥＤの上方に残留するように作用し、妨げられることなく基板上へ流れることがないようにしている。
【００２４】
一発展形態では、カバー体は、第１のＬＥＤによって発光された電磁ビームの光路に作用するビーム整形素子として、特に光学レンズとして形成される。
【００２５】
一発展形態では、第１のＬＥＤがメタルコア基板上に配置される。カバー体は、第１のＬＥＤの上方に配置される。メタルコア基板とは反対側の面が高反射性でありかつ凹部を有しているメタルテンプレートは、第１のＬＥＤが当該凹部内に配置されかつカバー体が当該凹部を貫通して突出するように形成されてメタルコア基板上に配置される。第２のＬＥＤは、メタルテンプレートの高反射面に配置される。このメタルコア基板とメタルテンプレートとが基板を形成している。
【００２６】
一発展形態では、第３のＬＥＤは、基板上で第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤの横に隣接して配置される。電磁ビームを変換するための第２の変換材料を有する第２の注封材料は、液状状態で第３のＬＥＤを覆うように当該第３のＬＥＤ上に注がれる。この第２の注封材料は、乾燥および／または硬化される。
【００２７】
一発展形態では、中間ダムは、横方向で第１の注封材料および／または第２の注封材料を画定するように、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび／または第３のＬＥＤの間の基板上で横に形成される。
【００２８】
本発明の実施例は図面に示されており、以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】発光ダイオード装置の一実施例の透視図
【図２】図１による発光ダイオード装置の透視断面図
【図３】図１による発光ダイオード装置のその製造中の一状態の透視図
【図４】図３による発光ダイオード装置の透視断面図
【図５】メタルテンプレートの透視図
【図６】図１による発光ダイオード装置のその製造中の一状態の透視図
【図７】図６による発光ダイオード装置の透視断面図
【図８】図１による発光ダイオード装置のその製造中の一状態の透視図
【図９】図８による発光ダイオード装置の透視断面図
【図１０】図１による発光ダイオード装置のその製造中の一状態の透視図
【図１１】図１０による発光ダイオード装置の透視断面図
【図１２】図１による発光ダイオード装置のその製造中の一状態の断面図
【図１３】製造中の発光ダイオード装置の一実施例の一状態の断面図
【図１４】発光ダイオード装置の一実施例の透視図
【００３０】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成しかつ例証のために本発明を実施することができる特定の実施例を示す添付の図面が参照される。これらの実施例のコンポーネントは、多数の異なる配向で位置決めできるため、方向性に係る用語は例証のために用いられ、いかなる限定も意味するものではない。そのためここでは本発明の権利範囲から逸脱することなく、他の実施例を利用して構造的または論理的変更を行うことが可能なことを理解されたい。また本明細書に記載される様々な実施例の特徴は、特に断りがない限り、相互に組み合わせることが可能なことを理解されたい。それゆえ以下の詳細な説明は、限定の意味でとらえられるべきではなく、本発明の権利範囲は、添付の特許請求の範囲によって特定される。図面において、同一または類似の要素には、それが合目的的である限り、同じ参照番号が付される。
【００３１】
発光ダイオード装置は、２つ、３つまたはそれ以上の発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）を有することができる。任意選択的に、発光ダイオード装置は、１つ、２つまたはそれ以上の電子素子を有することもできる。電子素子は、例えば能動素子および／または受動素子を有することができる。能動的電子素子は、例えば計算ユニット、開ループ制御ユニットおよび／または閉ループ制御ユニットおよび／またはトランジスタを有することができる。受動的電子素子は、例えばコンデンサ、抵抗器、ダイオードまたはコイルを含むことができる。
【００３２】
ＬＥＤは、電磁ビームを発光する素子である。この電磁ビームは、例えば可視範囲の光、ＵＶ光および／または赤外線であってもよい。
【００３３】
図１は、発光ダイオード装置１０の一実施例の透視図を示す。発光ダイオード装置１０は、基板１２を有する。この基板１２は、基体、特にメタルコア基板１４と、当該基体上の特にメタルテンプレート１６によって形成されている層とを有する。基板１２上には第１のＬＥＤ２０が配置されている。第１のＬＥＤ２０の横に隣接して、第２のＬＥＤ２２が基板１２上に配置されている。第１のＬＥＤ２０の上方にはカバー体２４が配置されており、このカバー体２４は第１のＬＥＤ２０を覆って保護している。第２のＬＥＤ２２の上方には第１の注封材料２８が形成されており、この第１の注封材料２８は第２のＬＥＤ２２を覆っている。基板１２上にはダム２６が設けられており、このダム２６は、第１のＬＥＤ２０、第２のＬＥＤ２２およびカバー体２４の周囲に延在し、かつ当該第１のＬＥＤ２０、第２のＬＥＤ２２およびカバー体２４を横方向で取り囲んでいる。第１の注封材料２８は、横方向でカバー体２４およびダム２６によって画定されている。第１の注封材料２８は、図１では透明であり、そのため見えないように示されている。第１の注封材料２８は図１２に示されており、特に図１２に関連してより詳細に説明される。
【００３４】
第１のＬＥＤ２０は、メタルコア基板１４上に、特に直接メタルコア基板１４上に配置される。第１のＬＥＤ２０は、相互に平行な３つの直線に沿って配置されている。それに対して代替的に、第１のＬＥＤ２０は、多かれ少なかれ直線に沿って配置されてもよく、かつ／または第１のＬＥＤ２０は、直線ではないライン、例えば弓形ライン、円形ラインまたは角度を付けられたラインに沿って配置されてもよい。
【００３５】
第１のＬＥＤ２０は、面発光型発光ダイオードである。第１のＬＥＤ２０は赤色光を発光する発光ダイオードである。その他に第１のＬＥＤ２０は、薄膜チップを有している。それに対して代替的に、第１のＬＥＤ２０は、ボリューム発光型発光ダイオードであってもよいし、かつ／または赤色光とは異なる光、例えば青色光を発光する発光ダイオードであってもよいし、かつ／またはサファイアチップを有していてもよい。
【００３６】
第２のＬＥＤ２２は、メタルテンプレート１６上に、特に直接メタルテンプレート１６上に配置される。第２のＬＥＤ２２は、相互に平行な直線に沿って配置されている。それに対して代替的に、第２のＬＥＤ２２は、多かれ少なかれ直線に沿って配置されてもよいし、かつ／または第２のＬＥＤ２２は、直線ではないライン、例えば弓形ライン、円形ラインまたは角度を付けられたラインに沿って配置されてもよい。
【００３７】
第２のＬＥＤ２２は、ボリューム発光型発光ダイオードある。この第２のＬＥＤ２２は、青色光を発光する発光ダイオードである。その他に第２のＬＥＤ２２は、サファイアチップを有する。それに対して代替的に、第２のＬＥＤ２２は、面発光型発光ダイオードであってもよいし、かつ／または青色光とは別の光、例えば赤色光を発光する発光ダイオードであってもよいし、かつ／または薄膜チップを有するものであってもよい。
【００３８】
メタルコア基板１４は、例えばアルミニウムまたは銅からなるメタルコアと、該メタルコア上に被着された誘電体層と、該誘電体層上に被着された例えば銅からなる導電層とを有している。メタルコアに基づいてメタルコア基板１４は、特に良好な熱伝導率を有する。導電層は、第１のＬＥＤ２０の電気的な接触接続のために用いられる。ここでは当該導電層によって、図示されていない複数の電線が形成されていてもよい。
【００３９】
メタルテンプレート１６は、例えば高反射層でコーティングされた支持体を有することができる。任意選択的に、高反射層は透明保護層でコーティングされていてもよい。
【００４０】
例えばメタルテンプレート１６は、アルミニウム支持体を有し、このアルミニウム支持体は、保護用に透明な誘電体でコーティングされた高反射銀層でコーティングされている。さらにメタルテンプレート１６は、図示されていない複数の導体線路を有することができ、これらの導体線路は、例えば透明な誘電体上に形成されていてもよい。これらの導体線路は、第２のＬＥＤ２２の電気的な接触接続のために用いることができる。
【００４１】
カバー体２４は、直接第１のＬＥＤ２０上に、そして直接基板１２上に、特に直接メタルコア基板１４上に配置される。少なくとも第１の注封材料２８に隣接するカバー体２４は、基板１２の表面から測定される、第１の注封材料２８よりも高い高さを有する。カバー体２４の第１のＬＥＤ２０とは反対側は、当該第１のＬＥＤ２０によって生成された電磁ビームの光路をビーム整形するために光学レンズの形態を有している。そのためカバー体２４は、ビーム整形素子として形成される。それに対して代替的に、カバー体２４の第１のＬＥＤ２０とは反対側は、当該第１のＬＥＤ２０によって生成された電磁ビームの光路をビーム整形するための光学レンズの形態を有するのではなく、例えばフラットにもしくはプレート状に形成されていてもよい。カバー体２４は、透明もしくは少なくとも半透明に形成される。これは、カバー体が少なくとも実質的に透明であるかまたは第１のＬＥＤ２０によって生成された電磁ビームを散乱させるための散乱素子を有していることを意味する。カバー体２４は、シリコーン、例えばＨＲＩ（High Refractive Index；高屈折率）シリコーンもしくはガラスを有するかまたはそれらから形成されてもよい。
【００４２】
ダム２６は、プラスチックを含むかまたはプラスチックから形成される。例えばダム２６は、シリコーンを含むかまたはシリコーンから形成される。その他にダム２６は、高反射性材料、例えば二酸化チタンを有する。高反射性材料は、例えばダム２６内に埋め込まれていてもよい。少なくとも第１の注封材料２８に隣接するダム２６は、基板１２の表面から測定される、第１の注封材料２８の高さよりも高い高さを有する。
【００４３】
任意選択的に、発光ダイオード装置１０は、ＬＥＤ２０，２２を動作させるためのドライバ回路を有することができる。それに対して代替的に、発光ダイオード装置１０は、ＬＥＤ２０，２２を動作させるためのドライバ回路と電気的に接続されていてもよい。
【００４４】
図２は、図１による発光ダイオード装置１０の透視断面図を示す。
【００４５】
図３は、図１による発光ダイオード装置１０のその製造中の一状態の透視図を示す。特に図３は、メタルコア基板１４を示し、その上には既に第１のＬＥＤ２０と、当該第１のＬＥＤ２０上方のカバー体２４とが配置されている。第１のＬＥＤ２０は、メタルコア基板１４に固定され、このメタルコア基板１４の電線と電気的に接続される。例えば第１のＬＥＤ２０は、はんだ接合を用いてメタルコア基板１４と機械的および／または電気的に接続されている。同一のカバー体２４の下方に配置された第１のＬＥＤ２０は、電気的に直列に接続されている。複数のカバー体２４のうちの１つのカバー体２４の下方に配置された第１のＬＥＤ２０は、複数のカバー体２４のうちの別のカバー体２４の下方に配置された第１のＬＥＤ２０と電気的に並列に接続されている。それに対して代替的に、同一のカバー体２４の下方に配置された第１のＬＥＤ２０が電気的に並列に接続されていてもよいし、かつ／または複数のカバー体２４のうちの１つのカバー体２４の下方に配置された第１のＬＥＤ２０が、複数のカバー体２４のうちの別のカバー体２４の下方に配置された第１のＬＥＤ２０と電気的に直列に接続されていてもよい。
【００４６】
図４は、図３による発光ダイオード装置の透視断面図を示す。
【００４７】
図５は、メタルテンプレート１６の透視図を示す。このメタルテンプレート１６は、複数の、特に３つの平行なライン状の凹部３０を有している。それに対して代替的に、メタルテンプレート１６は、カバー体２４の形態および数に応じて、多かれ少なかれ、かつ／または異なる形状の、かつ／または異なる配置の凹部を有することができる。
【００４８】
図６は、図１による発光ダイオード装置１０のその製造中の一状態の透視図を示す。特に図６は、図３および図４において示された状態の後の発光ダイオード装置１０の一状態を示している。特に図５に示されたメタルテンプレート１６は、第１のＬＥＤ２０が凹部３０内に配置され、カバー体２４がこれらの凹部３０を貫通して延在するように、メタルコア基板１４上に配置される。メタルコア基板１４の表面から測定される、カバー体２４の高さは、メタルテンプレート１６の厚さよりも高い。
【００４９】
図７は、図６による発光ダイオード装置１０の透視断面図を示す。
【００５０】
図８は、図１による発光ダイオード装置１０のその製造中の一状態の透視図を示す。特に図８は、図６および図７において示された状態の後の発光ダイオード装置１０の一状態を示している。特に第２のＬＥＤ２２は、メタルテンプレート１６上に配置される。第２のＬＥＤ２２は、メタルテンプレート１６に機械的に固定され、例えばチップトゥチップ接合を用いてＬＥＤ２２からＬＥＤ２２に電気的に相互に接続される。第２のＬＥＤ２２は、例えば接着材料を用いてメタルテンプレート１６と機械的に接続される。第２のＬＥＤ２２は、相互に平行なラインに沿って配置される。第２のＬＥＤ２２は、複数のラインのうちの１つに沿って電気的に直列に接続される。複数のラインのうちの１つに沿った第２のＬＥＤ２２は、複数のラインのうちの別のラインに沿った第２のＬＥＤ２２に対して電気的に並列に接続される。それに対して代替的に、第２のＬＥＤ２２は、複数のラインのうちの１つに沿って電気的に並列に接続されてもよいし、かつ／または複数のラインのうちの１つに沿った第２のＬＥＤ２２は、複数のラインのうちの別のラインに沿った第２のＬＥＤ２２に対して電気的に直列に接続されていてもよい。
【００５１】
図９は、図８による発光ダイオード装置１０の透視断面図を示す。
【００５２】
図１０は、図１による発光ダイオード装置１０のその製造中の一状態の透視図を示す。特に図１０は、図８および図９において示された状態の後の発光ダイオード装置１０の一状態を示している。特にダム２６は、基板１２上に形成されている。このダム２６は、メタルテンプレート１６上またはメタルコア基板１４上に形成されていてもよい。ダム２６およびカバー体２４は、図１１において下方に向かってメタルテンプレート１６によって画定されかつ上方に向かって開口する空洞の横の境界を形成する。この空洞は、液状状態の第１の注封材料２８を充填するのに適しており、ここでは第１の注封材料２８の充填高さは、当該第１の注封材料２８が第１のダム２６および／またはカバー体２４を越えて流れることができないように選択される。
【００５３】
図１１は、図１０による発光ダイオード装置１０の透視断面図を示す。
【００５４】
図１２は、図１による発光ダイオード装置１０のその製造中の一状態の断面図を示す。特に図１２は、図１０および図１１において示された状態の後の発光ダイオード装置１０の一状態を示している。特に第１の注封材料２８は、第２のＬＥＤ２２上に、特に直接第２のＬＥＤ２２上に形成される。第１の注封材料２８が充填された後では、第１の注封材料２８は例えば熱作用のもとでかつ／または乾燥室もしくは乾燥炉において、乾燥および／または硬化される。カバー体２４は、第１の高さＨ１を有する。ダム２６は、第２の高さＨ２を有する。第１の注封材料２８は、第３の高さＨ３を有する。これらの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、それぞれ基板１２の表面から、特にメタルテンプレート１６の表面から測定される。注封材料２８の第３の高さＨ３は、カバー体２４の第１の高さＨ１よりも低くかつ／またはダム２６の第２の高さＨ２よりも低い。
【００５５】
第１の注封材料２８は、第１の変換材料を有する。例えば第１の変換材料は、第１の注封材料２８の支持体材料内に埋め込まれている。第１の変換材料は、変換粒子３４を有することができる。代替的に、第１の注封材料２８は、第１の変換材料によって形成されていてもよい。第１の変換材料は、電磁ビームのその波長に関して変換するのに適している。特に第１の変換材料は、第２のＬＥＤ２２によって生成された電磁ビームを変換する。例えば第２のＬＥＤ２２は青色光を発光し、第１の変換材料は青色光の少なくとも一部を吸収して黄色光またはミント色光を発光する。これにより、白色光を生成することができる。それに対して代替的に、青色光は、第１の変換材料によって黄色光に変換され、第２の変換材料を用いて青白色光に変換することができる。これにより設定可能もしくは調整可能な白色光を生成することができる。
【００５６】
それに対して代替的に、カバー体２４は、第１の変換材料または第２の変換材料を有することができ、かつ／または第２の注封材料は、変換材料を有さないことが可能である。場合によっては、第２の変換材料は、第１の変換材料とは異なる。例えば励起された第２の変換材料は、第１の変換材料とは異なる波長の光を発光することができ、かつ／または第２の変換材料は、第１の変換材料とは異なる波長の光を用いて励起可能である。さらに複数のカバー体２４のうちの１つの横に隣接して、対応するカバー体２４の第１の側に、第１の変換材料が配置され、対応するカバー体２４の、第１の側とは反対側の第２の側に、第２の注封材料が配置されていてもよい。それにより、例えば図１２において示された実施例において、４つの異なる注封材料が、それぞれカバー体２４によって相互に分離されて配置され得る。
【００５７】
図１３は、先に説明した発光ダイオード装置１０のうちの１つに十分に相応し得る発光ダイオード装置１０の実施例の断面図を示す。この発光ダイオード装置１０は、カバー体２４が存在せずかつ例えばカバー体２４のうちの１つに平行に延びる切断線に沿って示されている。この発光ダイオード装置１０は、少なくとも１つの中間ダム３６、例えば３つの中間ダム３６を有する。これらの中間ダムは、第１のＬＥＤ２０の上方に配置されていなければ、保護機能を持たず、ビーム整形機能も持たない。中間ダム３６は、異なる注封材料の画定のためにだけ用いられ、この場合異なる注封材料は、例えば異なる変換材料に応じて有することができる。それに対して代替的に、２つかまたは３つ以上の中間ダム３６を配置することもできる。
【００５８】
図１４は、発光ダイオード装置１０の一実施例の透視図を示す。この発光ダイオード装置１０および該発光ダイオード装置１０を製造するための方法は、先に説明した発光ダイオード装置１０もしくは該発光ダイオード装置１０を製造するための方法に十分に対応し得るものである。ここでは、基板１２は、メタルコア基板１４およびメタルテンプレート１６の代わりに、少なくとも１つの高反射面を有するセラミック体３２を有する。第１のＬＥＤ２０および第２のＬＥＤ２２は、直接このセラミック体３２に配置され、かつ／または図示されていないが当該セラミック体３２に直接形成される電気的導体線路に配置され、当該電気的導体線路と電気的に接続される。ダム２６およびカバー体２４は、液状状態の第１の注封材料２８を充填するための空洞も形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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