专利名称：带有温度传感器的led阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有至少两个LED芯片的LED阵列。
背景技术：
本专利申请要求德国专利申请102004047682. 9的优先权，其公开内 容通过引用结合于此。
LED阵列特色在于高效、高4吏用寿命、快速的响应时间以及对冲击和 振动有比较低的灵敏度。出于该原因，LED阵列越来越经常地使用在照明 装置中，而在这些照明装置中迄今为止尤其^1在汽车前大灯、阅读灯或者 手电筒中经常使用白炽灯。
在为这类照明目的使用的LED阵列中，LED芯片通常以很高的工作电 流来工作，以便实现尽可能高的亮度。然而，高放热与此相关。在紧凑的 发光二极管照明装置中经常也集成有射束成形的光学元件，这些光学元件 很靠近LED芯片或者甚至设置到LED芯片上。由此额外地使芯片的热辐射 变难。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种LED阵列，其中减小了 LED芯片的热过 载的危险。
该任务通过一种LED阵列来解决，该LED阵列包含温度传感器，并且 设置有根据由所述温度传感器采集的温度对LED芯片的工作电流进行的 调节，其中所述LED阵列包括芯片支承体，所述LED芯片设置在所述芯片
4支承体上，其中所述芯片支承体安装到支承体本体上并且所述温度传感器 固定在所述支承体本体上。
根据本发明，具有至少两个LED芯片的LED阵列包含温度传感器，并 且设置有根据由温度传感器采集的温度来调节LED芯片的工作电流.
通过对LED阵列的LED芯片的工作电流进行温度相关的调节，可以避 免由于热过载而导致的对功能的影响或者甚至LED芯片故障。例如，优选 设置在LED阵列外的分析电路可分析由温度传感器所采集的温度，并且一 旦由温度传感器所采集的温度达到临界值，则减小LED芯片的工作电流。 以这样的方式，LED芯片可以在其热负载能力的极限范围中有利地工作长 的工作时间。
在包含多个LED芯片的LED阵列中，可特别有利地应用本发明，因为 放热随着LED芯片的数量而提高。特别优选地，根据本发明的LED阵列包 含至少四个LED芯片。
为了实现在由温度传感器所采集的温度与LED芯片的发射辐射的有 源层的温度之间的尽可能好的一致，有利的是，温度传感器具有距LED 芯片中的至少一个尽可能小的间距。优选地，温度传感器与LED阵列的至 少一个LED芯片之间的间距为5mm或者更小，特别优选为3腿或者更小。 此外，对LED芯片的温度测量有利的是，LED阵列的单独的LED芯片不具 有LED壳体。
LED阵列优选地包括芯片支承体，LED芯片i殳置在该芯片支承体上， 并且温度传感器固定在芯片支承体上。芯片支承体优选由陶瓷构成。尤其 是，芯片支承体可包含A1N。
优选地，温度传感器、例如温;^相关的电阻，印制在芯片支承体上。 以这样的方式可以有利地实现芯片支承体与温度传感器之间比较小的间 距。
替换地，LED芯片固定在其上的芯片支承体可安^5L支承体本体上， 并且温度传感器固定在支承体本体上。在此，支承体本体和芯片支承体优 选彼此粘合。温度传感器例如通过焊接或者粘合固定在芯片支承体上或者 在支承体本体上。由此，尤其是即使在其中LED阵列遭受碰撞或者振动的 环境中，例如在应用在车辆中的情况下，也保证了精确限定的温度测量。
本发明特别有利地适于紧凑LED阵列，在该LED阵列中芯片支承体和 /或支承体本体具有300咖2或者更小的基面。芯片支承体优选具有小于l咖的高度，例如大约0. 5至0. 7鹏，并且支承体本体具有大约l咖至1. 5mm 的高度。
温度传感器优选为热电偶。此夕卜，温度传感器也可以是与温度相关的 电阻，该电阻可以具有负的温度系数(NTC电阻)或者正的温度系数(PTC 电阻)。替换地，也可以将半导体部件例如晶体管或者二极管用作温度传 感器，其方式是由分析电絲测这种半导体部件的与温度相关的电特性。
对由于LED芯片的损耗功率高而放热很高以及例如受高的环境温度 或者LED阵列的构型影响使散热变得困难的LED阵列，本发明是特别有利 的。特别是，经常由于很靠近LED芯片设置或者甚至设置在LED芯片上的 射束成形的光学元件，使得LED阵列中的散热变得困难。例如，光学聚光 器可以设置为射束成形的光学元件，利用该聚光器有利地影响LED阵列的 辐射特性。
光学聚光器优选为CPC-、 CEC-或者CHC-型光学聚光器，由此聚光器 意味着，其反射的侧壁至少部分和/或至少尽可能具有复合式抛物面聚光 器(compound parabolic concentrator, CPC )、 复合式椭圆聚光器
(compound elliptic concentrator, CEC )和/或复合式双曲线聚光器
(compound hyperbolic concentrator, CHC)。
根据本发明的LED阵列例如可以是照明装置的一部分，特别是汽车前 大灯的一部分。因为在照明装置中的LED阵列经常暴露于高的环境温度， 例如在汽车前大灯中可为大约125。，所以对这种照明装置，本发明是特 别有利的。
以下，参照附图1至3结合三个实施例更为详细地阐述本发明。 其中
图la示出了根据本发明的LED阵列的第一实施例的芯片支承体的示 意性表示的俯视图，
图lb示出了图la中所示的本发明的第一实施例的沿线AB的横截面 的示意性图，
图2a示出了根据本发明的LED阵列的第二实施例的支承体本体的俯 视图的示意性图，图2b示出了图2a中所示的本发明的第二实施例的沿线CD的横截面 的示意性图，以及
图3示出了通过根据本发明的LED阵列的第三实施例的横截面的示意 性图。
具体实施例方式
六个LED芯片2安装在根据本发明的LED阵列的第一实施例的、在图 la中以俯视图而在图lb中以横截面表示的芯片支承体l上，其中单独的 LED芯片都不具有壳体。LED芯片2例如为发射白光的LED芯片2.芯片 支承体1优选由陶瓷制造。芯片支承体1的安装有LED芯片2的基面有利 地具有300mm2或者更小的面积。在芯片支承体1上固定有温度传感器3， 该温度传感器例如可以为热电偶、温度相关的电阻或者半导体部件。温度 传感器3与位于最近的LED芯片2之间的间距d优选为5mm或者更小。通 过热电偶与LED芯片2中的至少一个之间的小的间距，并且由于单独的 LED芯片都不具有LED壳体，所以温度传感器3的测量点上的温度和LED 芯片2的实际温度比较好地彼此关联。
通过将温度传感器3以印制方法施加到芯片支承体上，可以实现LED 芯片2中的至少一个与温度传感器3之间的有利的小的间距。这尤其是在 由陶瓷例如A1N构成的芯片支承体中是有利的。
在图2a中以俯视图而在图2b中以横截面示出的根据本发明的LED 阵列的笫二实施例中，多个LED芯片2安装在共同的芯片支承体1上。该 芯片支承体1安M支承体本体4上，在芯片支承体本体上也固定有温度 传感器。温度传感器3例如焊接或者粘合到支承体本体4上。
在该实施例中，温度传感器3与位于最近的LED芯片2之间的间距有 利地不大于5mm。支承体本体4优选由具有良好导热性的材料制造，例如 由4r属制造。由此， 一方面可以通过支承体本体4对由LED芯片2产生的 热进M热，而另一方面也可以保证由温度传感器3所测量的温度与LED 芯片2的实际温度相一致。支承体本体4优选具有300mm2或者更小的基 面。例如，支承体本体4具有长1在10腿与15咖之间(包括两端)而高 b在15mm与20mm之间(包括两端)的矩形基面。
在图3中以横截面表示的根据本发明的LED阵列的实施例中，其上固 定有具有多个LED芯片2和温度传感器3的芯片支承体1的支承体本体4装入壳体5中。温度传感器3通过两个引线8、 9与控制单元7相连，该 控制单元设置在壳体5之外。
控制单元7包含用于分析由温度传感器3产生的测量信号的分析电 路。此外，控制单元7包含与分析电路相连的驱动电路，该驱动电路通过 引线10、 11为LED 2提供工作电流，该工作电流根据由温度传感器3所 测量的温度来调节。
在LED芯片2之后，有利地在其辐射方向13、 14上设置有至少一个 射束成形的光学元件12。例如，射束成形的光学元件12可以为CPC (Compound Parabolic Concentrator),利用它以有利的方式影响LED 芯片2的辐射特性。通过CPC例如减小了由LED芯片2所发射的辐射的射 束发散。在这样的情况下，在每个单独的LED2后可以分别设置有一个射 束成形的元件12。替换地，也可以在全部LED后，或者一组或者多组LED 2后，设置有一个射束成形的元件12。
射束成形的光学元件12可以很紧密地靠近LED芯片2设置或者甚至 设置到其上。
根据LED阵列的希望的辐射特性，此外还可以设置其它射束成形的光 学元件。例如，将透镜15施加到LED阵列的壳体5上。
本发明并不受参照实施的说明的限制。更准确地说，本发明包括任何 新的特征以及这些特征的任意组合，尤其是在权利要求中所包含的特征的 任意组合，即使这些特征或者组合本身在权利要求或者实施例中未明确地 说明。
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权利要求
1. 一种具有至少两个LED芯片(2)的LED阵列，其特征在于，所述LED阵列包含温度传感器(3)，并且设置有根据由所述温度传感器(3)采集的温度对LED芯片(2)的工作电流进行的调节，其中所述LED阵列包括芯片支承体(1)，所述LED芯片(2)设置在所述芯片支承体上，其中所述芯片支承体(1)安装到支承体本体(4)上并且所述温度传感器(3)固定在所述支承体本体(4)上。
2. 根据权利要求1所述的LED阵列，其特征在于，所述支承体本体 (4)具有300咖2或者更小的基面.
3. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述芯片支 承体(1)具有300咖2或者更小的基面.
4. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述芯片支 承体(1)包含陶瓷。
5. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，在所述LED 芯片(2)至少之一与所述温度传感器(3)之间的间距为5咖或者更小。
6. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述LED阵 列的LED芯片(2 )不具有LED壳体。
7. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述温度传 感器(3)为热电偶。
8. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述温度传 感器(3)为温^L相关的电阻。
9. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述温度传 感器(3)为半导体部件。
10. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述LED 阵列包含至少4个LED芯片(2)。
11. 根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述LED 阵列具有至少一个用于^f吏由所述LED芯片(2 )发射的辐射(13， 14 )射 束成形的光学元件(12, 15)。
12. 根据权利要求11所述的LED阵列，其特征在于，所述光学元件 (12 )为复合式抛物面型光学聚光器、复合式椭圆型光学聚光器或复合式双曲线型光学聚光器。
13.根据权利要求1或2所述的LED阵列，其特征在于，所述LED 阵列为汽车前大灯的 一部分。
全文摘要
本发明涉及一种带有温度传感器的LED阵列。在具有至少两个LED芯片的LED阵列中包含温度传感器，并且设置有用于根据由温度传感器所采集的温度对LED芯片的工作电流的调节。其中LED阵列包括芯片支承体，LED芯片设置在芯片支承体上，其中芯片支承体安装到支承体本体上并且所述温度传感器固定在所述支承体本体上。由此，能够实现具有高的工作电流的LED芯片的长的工作时间，其中降低了热过载的危险。
文档编号H01L25/075GK101510546SQ20091011785
公开日2009年8月19日 申请日期2005年9月9日 优先权日2004年9月30日
发明者乔治·伯格纳, 托马斯·赖纳斯, 约阿希姆·雷尔, 莫里茨·恩格尔, 马库斯·霍夫曼 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司