专利名称：发光二极管装置、光学记录设备以及脉冲驱动至少一个发光二极管的方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管装置、一种光学记录设备以及一种用于脉冲驱动至少一个发光二极管的方法。
文献US 4,843,416说明了一种具有发射光的二极管和产生脉冲的电路的自动聚焦照相机。借助产生脉冲的电路，通过二极管来产生单个闪光。光电二极管接收由对象所反射的光脉冲。借助所接收到的光脉冲的振幅来确定距对象的距离。
文献US 6,185,240说明了一种激光二极管，第二二极管反并联地连接到该激光二极管。在此，第二二极管是使激光二极管免受静电放电(ESD-electro static discharge)的保护装置。第二二极管防止激光二极管受到ESD电压脉冲的影响，该ESD电压脉冲可在激光二极管的阻流方向(Sperrrichtung)出现。
文献WO 98/12757说明了一种具有发射辐射的半导体芯片的半导体器件，该发射辐射的半导体芯片辐射在420nm与460nm之间的蓝色光谱范围中的电磁辐射。半导体芯片至少部分由填料包围，该填料包含发光转换材料，该发光转换材料适于将由半导体芯片所发出的辐射的一部分转换成较长波长的辐射、优选地转换成黄色光谱范围中的辐射。因而，半导体器件辐射混合辐射，该混合辐射由辐射的进行了波长转换的成分和半导体芯片的最初辐射组成。优选地，半导体器件辐射白色光。
本发明的任务是说明一种发光二极管装置，特别是可以在多方面采用该发光二极管装置。此外，本发明的任务是说明一种具有这种发光二极管装置的尽可能紧凑且省电的光学记录设备。此外，本发明的任务是说明一种发光二极管装置，该发光二极管装置适于用在光学记录设备中。此外还说明了一种用于脉冲驱动至少一个发光二极管的特别省电的方法。
说明了一种具有两个发光二极管的发光二极管装置，这两个发光二极管彼此反并联地连接。也就是说，如果在发光二极管装置上施加外部电压，则在导通方向上连接发光二极管之一而在阻流方向上连接另一发光二极管。这些发光二极管分别具有至少一个发光二极管芯片。此外可能的是，这些发光二极管分别通过单个发光二极管芯片构成。
此外，设置了一种装置，该装置适于利用方向交变的电流为发光二极管供电。也就是说例如，这两个发光二极管中的每一个都可以借助该装置交替地在导通方向和阻流方向上被连接。如果在这两个发光二极管之一上施加阻流方向上的电压，则在另一发光二极管上施加导通方向上的电压。发光二极管装置的发光二极管因此适于交替地发射电磁辐射。此外在此也可能的是，针对某一时间间隔，在该发光二极管上不施加电压。
亦即说明了一种具有两个彼此反并联地连接的发光二极管的发光二极管装置，并且在该发光二极管装置中设置一种装置，该装置适于，利用方向交变的电流为该发光二极管供电。例如，该装置是电源，该电源适于相互独立地在导通方向上为发光二极管供电。
在发光二极管装置的实施形式中，该装置适于利用可预定方向和强度的电流为发光二极管装置供电可预定的时间间隔。以这种方式，在驱动发光二极管装置预定的时间间隔时，发光二极管可以交替地发射电磁辐射。在此，电磁辐射的强度可以通过可预定的电流强度来调节，利用该电流来在导通方向上驱动相应的发光二极管。
优选地，施加在发光二极管装置上的电压在此如此小地被选择，以致其中施加阻流方向上的电压的那个反光二极管不被损坏。也就是说，所施加的电压没有超过二极管的击穿电压。
在通过该装置供电的发光二极管装置中，例如可以如此选择可预定方向的电流分别流经发光二极管装置的时间间隔，以致在某一方向上电流流经发光二极管装置的时间比在其它方向上长。有利地由此来实现，即在发光二极管装置运行时，这两个发光二极管之一比另一发光二极管发射电磁辐射更长的时间间隔。
此外，该装置优选地适于，可将一方向上的电流选择得大于另一方向上的电流。因此，例如在发光二极管装置运行时，附加地总是比流经其它发光二极管的电流更强的电流在导通方向上流经在导通方向上被供电更长时间间隔的发光二极管。接着，另一发光二极管以更小的电流强度在导通方向上被驱动更短的时间间隔。可是，此外还可能的是，这两个发光二极管以分别相等的电流强度在导通方向上被驱动分别相等长度的时间间隔。
该装置特别优选的是脉冲宽度调制电路。在这种脉冲宽度调制电路中可能的是，尽可能准确且以尽可能简单的方式来调整电流强度、电流方向以及可预定强度和可预定方向的电流应流过的时间间隔。
在发光二极管装置的优选的实施形式中，发光二极管被布置在共同的外壳中。为此，这些发光二极管例如都被安放在外壳基体的凹槽中。
在发光二极管装置的特别优选的实施形式中，发光二极管适于发射不同波长的电磁辐射。例如，发光二极管之一可适于发射红色光谱范围中的光。接着，另一发光二极管例如适于发射蓝色光谱范围中的光。
在发光二极管装置的其它实施形式中设置发光转换材料，该发光转换材料适于对由发光二极管之一所发射的电磁辐射至少部分地进行波长转换。也就是说，在辐射方向上将发光转换材料置于至少一个发光二极管之后，该发光转换材料吸收部分由发光二极管所发射的辐射并且接着发射另一波长的辐射。优选地，发光转换材料发射波长高于最初由发光二极管所发射的辐射的波长的辐射。通过将该辐射的进行了波长转换的成分与由发光二极管最初发射出的辐射混合得到最终的辐射。
由发光二极管所发射出的辐射也可以基本上完全通过发光转换材料来进行波长转换，例如以便将不可见的辐射转换成可见光。在应用被包含在发光转换材料中的至少两种不同发光物质(Leuchtstoff)时，以这种方式可以产生由这两种发光物质所发射的辐射的混合光。例如在文献WO 98/12757中说明了适于波长转换电磁辐射的有机和无机发光物质，该文献涉及发光物质的内容就这点而言在此通过回引被纳入。
在发光二极管装置的另一实施形式中，发光转换材料例如可以薄层被涂敷到至少一个发光二极管的辐射耦合输出面上。但是也可能的是，发光转换材料以薄层仅仅被涂敷到发光二极管之一上。此外，还可能的是，将可包含不同的发光物质的发光转换材料分别涂敷到这两个发光二极管上。在此，发光物质可以与由发光二极管所产生的相应的电磁辐射相匹配。
在发光二极管装置的其它实施形式中可能的是，发光二极管由共同的填料包围。优选地，该填料包含发光转换材料。发光二极管之一特别优选地适于发射波长在很大程度上无阻挡地穿透填料的电磁辐射。在这一点上，“在很大程度上无阻挡”是指，由对发光二极管所发出的电磁辐射通过存在于填料中的发光转换材料不进行波长转换或者仅不显著地进行波长转换。因此，辐射以与由发光二极管发射该辐射的波长相同的波长从填料中逸出，而无须由填料的组成部分吸收该辐射的主要成分。至少一部分由另一发光二极管所发出的辐射优选地由发光转换材料进行波长转换。
在发光二极管装置的特别优选的实施形式中，由发光二极管之一所发射的电磁辐射的进行了波长转换的成分与最初由该发光二极管所发射的电磁辐射混合成混合光。该混合光特别优选的是白色光。
也就是说，发光二极管之一例如适于发射紫外-蓝色光谱范围中的电磁辐射。在此，由发光二极管所发射的辐射的波长的最大值优选地在420nm与470nm之间。因此，发光转换材料例如适于，将一部分辐射转换到绿色-黄色光谱范围中的电磁辐射。所转换的辐射的相对光谱发射的最大值优选地在530nm与580nm之间的波长范围中。作为混合光，有利地得到白色光。
在发光二极管装置的其它实施形式中，发光二极管之一适于产生红色、绿色或者黄色光谱范围中的电磁辐射。
优选地，发光二极管之一适于发射所发射的辐射的波长的最大值在600nm与750nm之间的红色光谱范围中的电磁辐射。
在此，发光二极管装置此外利用以下思想，即通过在由发光二极管装置所发出的辐射的交变的方向上为该发光二极管装置供电来混合红色光的某一成分。如果由发光二极管装置通过将蓝色光部分转换成黄色光而辐射例如白色光，则以这种方式所产生的白色光包含非常微小的红色成分。通过借助在导通方向上以可预定的电流强度为发射红色光的发光二极管供电可预定的时间间隔而有针对地添加红色光，可以补偿红色光的不足。如果代替发射红色光谱范围中的光的发光二极管之一而选择发射例如绿色光谱范围中的光的发光二极管，则发光二极管装置的辐射可以这种方式混合绿色光的确定的成分。总之，以这种方式有利地提高发光二极管装置的颜色再现指数。
此外，在发光二极管装置中还特别有利地证明，这两个彼此反并联连接的发光二极管互为防止阻流方向上的静电放电的保护装置。这样的ESD电压脉冲能在功能上损害或者甚至毁坏光电子元件。如果电流由于这种ESD电压脉冲仅仅流经发光二极管装置，则在导通方向上通过发光二极管之一导出该电流。因此减小了击穿其它二极管的危险。
在发光二极管装置的其它优选的实施形式中，至少另一发光二极管串联连接到彼此反并联连接的发光二极管中的至少一个。例如，可能的是，将发射绿色光的发光二极管串联连接到发射红色光的发光二极管。于是例如可将发射蓝色光的发光二极管反并联地连接到这两个发光二极管。在此，通过交替地给发光二极管装置供电能例如产生具有提高了的红色光和绿色光成分的白色光。
刚刚所说明的发光二极管装置特别优选地作为照明设备被用于汽车或者飞机的内部照明中或者被用于摄像机和照相机中。在此，特别有利地证明辐射具有提高了的红色光成分的白色光的发光二极管装置。因此，例如在作为照明设备用于汽车的内部照明中时，通过所说明的发光二极管装置所照亮的路牌可更好地被读取。与利用没有提高了的红色光成分的传统发光二极管装置进行照亮相比，利用这种发光二极管装置照亮的人也显得更清楚。例如在将该发光二极管装置用于摄像机或者照相机中时，这也证明是特别有利的。
在其它实施形式中，至少一个发光二极管具有至少一个发光二极管芯片，其中在发光二极管芯片中所产生的电磁辐射的大部分通过辐射逸出面在着主辐射方向上逸出，或者至少一个发光二极管通过这样一个发光二极管芯片来构成。电磁辐射特别优选地唯一通过发光二极管芯片的辐射逸出面逸出。
发光二极管芯片优选地包含外延生长的层堆叠。该层堆叠例如是一序列外延生长层。该层堆叠优选地包括至少一个有源区，该有源区适于产生电磁辐射。
为此，有源区例如可以具有pn结、双异质结构、单量子阱结构或者特别优选地具有多量子阱结构(MQW)。名称“量子阱结构”在本申请的范围内包括任意结构，其中受限(“confinement”)载流子经历其能态的量子化。名称“量子阱结构”尤其是不包含关于量子化维度的说明。因此，量子阱结构此外包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。
层堆叠特别优选的是一序列外延生长层，在外延生长结束之后生长衬底远离这些层。特别优选的是将载体涂敷到层堆叠的背离最初的生长衬底的表面上。在生长衬底远离外延生长的层序列的情况下制造的器件经常也利用上位概念“薄膜层器件”来表示。
例如在Schnitzer I.等人的“30％external quantumefficiency from surface textured LEDs”(Appl.Phys.Lett.，1993年10月，Bd.63、第2174-2176页)中说明了薄膜层器件的基本原理，该文献关于薄膜层器件的基本原理的公开内容在此通过回引被纳入。
薄膜发光二极管芯片良好地近似朗伯表面辐射器并且因此例如特别好地适于用在探照灯中。
特别有利的是，与生长衬底相比可相对自由地选择载体。因此，在诸如器件的传导能力或者稳定性的有些特性方面，该载体更好地适于作为可供使用的生长衬底，为了制造价值高的、外延生长的层序列，该生长衬底受到严格限制。因此，为了获得价值高的外延层，外延离析的材料例如必须与生长衬底栅格匹配。
被涂敷到层堆叠上的载体的特征优选地在于与层堆叠相匹配的热膨胀系数。例如，该载体可以包含如锗、砷化钙、氮化钙、碳化硅的半导体材料和如蓝宝石、钼或者金属的其它材料。
此外，载体的特征优选地在于特别良好的热传导能力，以致在产生电磁辐射时在有源区中所形成的热量至少部分地可通过载体向周围环境发出。
根据发光二极管芯片的优选的改进方案，在所涂敷的载体与层堆叠之间布置反射层。该反射层例如包括布拉格反射镜或者含金属的反射层。例如可包含金、钙化金、银、铝或者铂的含金属的反射镜相对于布拉格反射镜的特征例如在于反射率的较小的方向相关性。利用含金属的反射镜也能够实现比用布拉格反射镜所实现的反射率更高的反射率。
这两个发光二极管特别优选地具有至少一个薄膜结构的发光二极管芯片。
根据发光二极管装置的至少一个实施形式，发光二极管装置具有光学检测器，该光学检测器适于检测由对象所反射的电磁辐射脉冲。辐射脉冲优选的是由发光二极管之一所发射出的电磁辐射脉冲的反射。在此，该检测器既可以位于发光二极管装置的外壳之内又可以位于发光二极管装置的外壳之外。该检测器优选地适于检测这两个发光二极管的光。
此外，在发光二极管装置中还设置了分析电路，该分析电路适于在应用检测器信号的情况下确定对象与检测器之间的间距。检测器与对象之间的间距可以借助分析电路例如根据以下时间来计算，该时间为发射出辐射脉冲与接收到由对象所反射的脉冲之间的时间。此外也可能的是，借助最初的脉冲与所反射的脉冲的比较，该分析电路确定距对象的间距。在此，距对象的间距如通过比较脉冲形状来确定。优选地，也能通过比较脉冲振幅来确定距对象的间距。
根据发光二极管装置的至少一个实施形式，此外可能的是，发光二极管装置具有两个发光二极管，这些发光二极管可以发射不同波长的光并且将这两个发光二极管的辐射脉冲的反射考虑用于确定间距。以这种方式可能的是，特别精确地确定距对象的间距。因此例如可能的是，这两个发光二极管的所反射的脉冲借助不同的分析算法来分析。如可以借助运行时间差来确定距反射发光二极管的脉冲的对象的间距。其它发光二极管的脉冲的反射被考虑用于借助脉冲振幅或者脉冲形状比较来确定间距。
总之，发光二极管装置特别良好地适于在光学记录设备或者用于间距测量的设备中采用。
此外，根据上述实施形式中的至少一种对具有发光二极管装置的光学记录设备进行说明。
在光学记录设备的第一实施形式中，说明了一种光学记录设备，该光学记录设备具有两个发光二极管，这两个发光二极管彼此反并联地连接。也就是说，如果在发光二极管的电路连接上施加共同的外部电压，则在导通方向上连接发光二极管之一而在阻流方向上连接另一发光二极管。
此外，设置电源，该电源适于相互独立地在导通方向上为这些发光二极管供电。该电源适于例如交替地在导通方向上为这些发光二极管供电。可是，该电源也可适于同时在导通方向上为这两个发光二极管供电。此外，该电源例如适于在持续工作时在导通方向上为发光二极管之一供电，而在预定时刻在导通方向上为第二发光二极管供电预定的时间间隔。也可能的是，这两个发光二极管交替地持续工作或者脉冲工作。
因此，在一实施形式中说明了一种光学记录设备，该光学记录设备具有两个彼此反并联地连接的发光二极管以及电源，该电源适于相互独立地在导通方向上为这些发光二极管供电。
优选地，发光二极管被布置在共同的外壳中。这些发光二极管的电源例如可被布置在该外壳之外。该外壳优选地被设计为可进行表面安装的。以这种方式，特别节省位置地将例如至少一个光学元件置于这些发光二极管中的在主辐射方向上的发光二极管之后。该光学元件可被固定在部分外壳上。该光学元件可以是折射的、衍射的、全息的光学系统或者也可以是反射的光学系统。此外，该光学元件可针对多个发光二极管进行优化。也就是说，在这种情况下这样构造该光学元件，使得该光学元件针对所有发光二极管作为最优的元件起作用。为此，例如可以根据该光学元件来构造光逸出面。
优选地由共同的填料至少部分地包围这些发光二极管。该填料优选地对于由这些发光二极管所发射的电磁辐射至少部分是透明的。该填料例如可以构成一光学元件。该光学元件的光学特性例如通过选择折射率和形成填料的界面是确定地可调整的，通过形成填料的界面使由这些发光二极管所产生的电磁辐射离开填料。也可能的是，独立的光学元件被涂敷到至少一部分填料上。
在光学记录设备的其它实施形式中，这些发光二极管适于发射不同波长的光。例如，发光二极管之一可适于产生红外或者红色光谱范围中的光，而另一发光二极管适于产生蓝色光谱范围中的光。但是也可能的是，这两个发光二极管发射相同光谱范围中的光。在此，尤其是也可能的是，这些发光二极管发射相同波长的光。
优选地，不同地确定这些发光二极管的大小，也就是说，这些发光二极管在如其电消耗功率或者其相对亮度的特征参数中区分。
此外在此，光学记录设备利用以下思想，即通过将两个不同的发光二极管以特别节省位置的方式布置在共同的外壳中可将可特别是在多方面采用的发光二极管的装置集成到光学记录设备中。此外，能够在空间上接近地布置这些发光二极管，以致这些发光二极管可利用共同的光学元件。
在光学记录设备的其它实施形式中，设置发光转换材料，该发光转换材料适于对由至少一个发光二极管所发射的电磁辐射至少部分地进行波长转换。也就是说，在辐射方向上将发光转换材料置于至少一个发光二极管之后，该发光转换材料吸收至少一部分由发光二极管芯片所发射的辐射并且接着发射另一波长的辐射。该发光转换材料优选地发射波长大于最初由发光二极管所发射的辐射的波长的辐射。通过将辐射的进行了波长转换的成分与由发光二极管最初所发射出的辐射进行混合得到最终的辐射。
由发光二极管所发射出的辐射也可以基本上完全通过发光转换材料进行波长转换，例如以便将不可见的辐射转换成可见光。在应用被包含在发光转换材料中的至少两种不同的发光物质时，以这种方式可以产生由这两个发光二极管所发射的辐射的混合光。
在其它实施形式中，发光转换材料例如可以薄层被涂敷到至少一个发光二极管的辐射耦合输出面上。但是，也可能的是，以薄层将发光转换材料仅仅涂敷到发光二极管之一上。此外，可能的是，将发光转换材料分别涂敷到这两个发光二极管上，该发光转换材料可以包含不同的发光物质。在此，这些发光物质可以与由发光二极管所产生的相应电磁辐射相匹配。
优选地，共同的填料也可以包含发光转换材料。发光二极管之一特别优选地适于发射波长能在很大程度上无阻挡地穿透填料的电磁辐射。在这一点，“在很大程度上无阻挡”是指，通过存在于填料中的发光转换材料对由该发光二极管所发出的电磁辐射不进行波长转换或者仅不显著地进行波长转换。因此，该辐射以与由发光二极管发射该辐射的波长相同的波长从填料中逸出，而无须由填料的组成部分吸收该辐射的主要成分。于是，优选地对其它发光二极管的电磁辐射至少部分地进行波长转换。
根据光学记录设备的至少一个实施形式，由发光二极管之一所发射的电磁辐射的进行了波长转换的成分与最初由该发光二极管所发射的电磁辐射混合成混合光。该混合光特别优选的是白色光。
也就是说，发光二极管之一例如适于发射紫外-蓝色光谱范围中的电磁辐射。在此，由发光二极管所发射的辐射的波长的最大值优选地在420nm与470nm之间。于是，发光转换材料例如适于，将一部分辐射转换成绿色-黄色光谱范围中的电磁辐射。在此，所发射的辐射的相对光谱发射的最大值优选地在530nm与580nm之间的波长范围中。作为混合光，得到白色光。
此外可能的是，这两个发光二极管可以发射紫外-蓝色光谱范围中的光。因此，可以将这两个发光二极管的光与由发光转换材料所发射的光混合成白色光。
此外也可能的是，白色光通过至少一个红色发光二极管芯片、至少一个绿色发光二极管芯片和至少一个蓝色发光二极管芯片来产生至少一个发光二极管的白色光，该发光二极管芯片被包含在发光二极管中。
在其它实施形式中，发光二极管之一适于产生红色、绿色、蓝色或者黄色光谱范围中的电磁辐射。
在光学记录设备的其它实施形式中，设置光学检测器。该光学检测器适于，检测由对象所反射的电磁辐射脉冲。该检测器优选地适于检测为由发光二极管之一所发出的辐射脉冲的所反射的脉冲的辐射脉冲。为此，该检测器可以在其灵敏度方面与由发光二极管所发射出的电磁辐射的波长匹配，也就是说，检测器优选地在由发光二极管所发射出的电磁辐射的波长范围中是特别灵敏的。为此，发光二极管之一优选地适于产生红外光谱范围中的辐射脉冲。检测器优选地在红外光谱范围中是特别灵敏的。
此外还设置了分析电路，该分析电路适于在应用检测器信号的情况下确定对象与检测器之间的间距。检测器与对象之间的间距可以借助该分析电路例如根据发射出辐射脉冲与接收到由对象所反射的脉冲之间的时间来计算。此外也可能的是，该分析电路借助最初的脉冲与所反射的脉冲的比较来确定距对象的间距。在此，距对象的间距如可以通过比较脉冲形状来确定。优选地也可能的是，通过比较脉冲振幅来确定距对象的间距。
这样确定的对象与检测器之间的间距可被使用在光学记录设备的自动聚焦系统中。
在光学记录设备的其它实施形式中，至少一个发光二极管适于产生具有直至500ms(典型地为300ms)的照明时间的闪光。可是，照明时间也可以更小并且例如在100ms与200ms之间。优选地，在光学记录设备中设置一装置，该装置适于为至少一个发光二极管供电该时间间隔。该装置可以是脉冲宽度调制电路。
这两个发光二极管特别优选地适于以所说明的方式产生闪光。接着，该装置可以用于这两个发光二极管，以产生脉冲。在此，尤其是可能的是，将由至少一个发光二极管所发射的光与辐射的进行了波长转换的成分混合成白色光。特别优选的是，这两个发光二极管以这种方式适于产生白色闪光。
在光学记录设备的其它实施形式中，闪光的照明强度能确定地被调整，也就是说，用于进行脉冲式供电的装置例如适于使脉冲持续时间与所测量的量相匹配。因此，该脉冲持续时间优选地通过控制量来确定。该控制量优选的是所测量的值(例如周围环境亮度)。因此，在周围环境亮度高时例如产生较小的照明强度的闪光就足够了。闪光的脉冲长度因此例如可以被降低。但是，闪光的脉冲长度例如也可以与光学记录设备的照明时间相匹配。
在光学记录设备的其它实施形式中，设置至少一个脉冲宽度调制电路，该脉冲宽度调制电路适于脉冲驱动至少一个发光二极管。借助脉冲宽度调制电路例如可能的是，在运行时调整发光二极管的发光强度。与合闸时间相比，发光二极管的接通时间越短，则发光二极管的光就显得越亮。以这种方式例如可能的是，至少一个发光二极管作为可调光的光源工作。
在光学记录设备的其它实施形式中设置一装置，该装置适于，与由光学记录设备所控制的录像序列同步地为至少一个发光二极管供电。该装置例如可以是脉冲宽度调制电路。该装置优选地既控制闪光又控制录像序列。因此，如在通过光学记录设备记录视频序列时可以利用所属的闪光来照明视频记录的每个单个图像。由于处理可视化信号的迟缓，该序列对于观察者好像是连续被照亮。但是，准确调节录像的照明脉冲相对于发光二极管的持续工作具有这样的优点，即是特别节能的。此外，在发光二极管脉冲工作时，相对于持续工作减小了由于发光二极管的工作产生的热量。这有利地减小了对发光二极管进行充分冷却所必需的花费。
在所有迄今所述的实施形式中，特别有利的是，这两个彼此反并联连接的发光二极管互为防止阻流方向上的静电放电的保护装置。这样的ESD电压脉冲在功能方面损害或者甚至毁坏光电子元件。现在如果电流由于这种ESD电压脉冲而流经发光二极管装置，则电流在导通方向上通过发光二极管之一被导出。由此避免了击穿其它发光二极管的危险。
在光学记录设备的其它实施形式中，该光学记录设备是以下设备之一照相手机、数字照相机、摄像机、照相机。发光二极管的省电且省位置的装置在这些设备中是特别有利的。
此外，说明了一种用于脉冲驱动至少一个发光二极管的方法，其中与通过光学记录设备所控制的录像序列同步地为发光二极管供电。在此优选地，发光二极管的供电由与录像的序列相同的机制来控制。也就是说，光学记录设备优选地既控制发光二极管的供电又控制录像的序列。在此，发光二极管既可被集成在光学记录设备的外壳中，又可以作为外部照明源而被布置在外部。特别是多个发光二极管可以这种方式与录像同步地由光学记录设备来供电。如上所述，发光二极管的同步运行特别适于视频记录。在采用多个发光二极管时，于是有利地从不同的方向对视频序列进行照亮。
此外可能的是，为发光二极管反并联地连接作为ESD保护装置的另一发光二极管。但是也可能的是，为发光二极管例如并联连接作为ESD保护装置的齐纳二极管或者电阻。
以下参照实施例和所属附图更详细地对发光二极管装置进行阐述。
图1示出了在此所说明的发光二极管装置的第一实施例的示例性等效电路图。
图2示出了在此所说明的发光二极管装置的第二实施例的示例性等效电路图。
图3示出了在此所说明的发光二极管装置的实施例的示意性示出的横截面。
图4A示例性地示出了发光二极管装置的实施例的电流时间图。
图4B示例性地示出了发光二极管装置的实施例的电流时间图。
图5示出了此处所说明的光学记录设备中的在此所说明的发光二极管装置的实施例的示意性示出的横截面。
在这些实施例和附图中，相同或者作用相同的组成部分分别配置有相同的参考符号。所示的组成部分以及组成部分的大小比例相互不应被视为等比例的。更准确地说，为了更好地理解而夸大地示出了图中的若干细节。
图1示出了在此所说明的发光二极管装置的第一实施例的示例性等效电路图。发光二极管装置具有第一发光二极管1和第二发光二极管2，这两个发光二极管彼此反并联地连接。第一发光二极管1例如适于产生具有波长λ1的光，而第二发光二极管适于产生具有波长λ2的光。彼此反并联连接的发光二极管通过脉冲宽度调制电路8利用方向交变的电流供电。
在此，用强度为I1的电流在导通方向上给第一发光二极管1供电例如时间间隔t1，以致第一发光二极管1对于时间间隔t1发射波长为λ1的电磁辐射。
用电流I2在导通方向上给第二发光二极管2供电时间间隔t2，以致该第二发光二极管2对于时间间隔t2发射波长为λ2的电磁辐射。
为此，图4A示出了发光二极管装置的示例性电流时间图，其中分别对于时间间隔t1流过电流I1而对于时间间隔t2流过电流I2。
通过1/(t1+t2)给出了脉冲宽度调制电路的频率。脉冲宽度调制电路的频率优选地大于等于100Hz。对于人眼，这两个波长λ1和λ2因此并不能分离地察觉，而是将这两个波长混合成具有波长为λ1和λ2的成分的光。时间间隔t1和t2在此既可长度相等又可具有不同长度。如果例如t1＞t2，则由发光二极管装置所辐射的光具有更多的波长λ1的成分。
此外，还可能的是，如图4B所示出的那样，对于某一死区时间t3没有电流(也就是I3＝0)流经发光二极管装置。以这种方式可以调整发光二极管装置的辐射功率。其中没有电流流经该装置的时间间隔t3相对于t1和t2越大，则由该装置所辐射的光显得越暗。在此还重要的是，该时间间隔足够小，以致观察人员没有发觉所辐射的光的跳动。
图2示出了发光二极管装置的第二实施例的等效电路图。在此，两个发光二极管2a和2b彼此串联连接，第一发光二极管1反并联地连接到该串联电路。相应地，这些发光二极管2a和2b同时在导通方向上工作了时间间隔t2，并且在此发射波长为λ2a和λ2b的电磁辐射。以这种方式，给由这些发光二极管装置所发射的电磁辐射可以混合其它光成分。
图3示出了发光二极管装置的实施例的示意性示出的横截面。在此，第一发光二极管1例如是发光二极管芯片，该发光二极管芯片适于发射在420nm与470nm之间的波长范围中的电磁辐射。优选地，所发射的辐射的最大值为450nm。例如，发光二极管1可以是单个发光二极管芯片。
第一发光二极管1例如可以I1等于350mA的电流在导通方向上来运行。优选地，第一发光二极管1在导通方向上工作了等于50ms的时间间隔t1。发光二极管1被结合到第一连接部分3a并且通过线结合接触(Wirebondingkontakt)4a与第二连接部分3b接触。第二发光二极管2反并联地连接到第二连接部分3b，该第二发光二极管2例如被结合到第二连接部分3b上并且通过线结合接触4b与第一连接部分3a接触。例如，第二发光二极管2可以是单个的发光二极管芯片。
第二发光二极管2例如适于发射红色光谱范围中的电磁辐射。由第二发光二极管2所发射的辐射的最大值优选地在600nm与750nm之间。特别优选地，利用电流强度I2在1mA与30mA之间的电流为第二发光二极管2在导通方向供电了时间间隔t2。该时间间隔在此优选为约50ms。这两个发光二极管1和2被布置在基体5的凹槽中并且由共同的填料6包围。
优选地，该填料6包含环氧树脂-浇铸树脂或者硅树脂，该环氧树脂-浇铸树脂或者硅树脂对于由发光二极管1和2所发射的电磁辐射是透明的。此外，填料6优选地包含发光转换材料7，该发光转换材料7适于将一部分由发光二极管1所发射的蓝色光转换成黄色光谱范围中的光。在此，该黄色光优选地位于530nm与580nm之间的光谱范围中。特别优选地，黄色光的波长的最大值为大约565nm。
发光二极管1的蓝色光和发光转换材料的黄色光混合成白色光。白色光的色坐标(Farbkoordinate)在此例如通过按照CIE 1931的等于0.32的Cx和等于0.31的Cy来给出。色温优选地在大约6500K。
因此，发光二极管装置针对时间间隔t1发射白色光而针对时间间隔t2发射红色光。在此，一方面可以通过相对于t1延长时间间隔t2或者另一方面通过提高利用其来驱动发光二极管2的电流强度I2来提高红色光的成分。也可能的是，根据图2串联连接其它发射红色光的发光二极管2b。第二发光二极管2的红色光优选地穿透填料，而无须由发光转换材料进行波长转换。
彼此反并联连接的发光二极管1、2有利地彼此为阻流方向上的相互的ESD保护装置。例如，发光二极管装置以这种方式根据JESD22-A114-B直至2kV都是ESD安全的。
图5示出了光学记录设备10中的发光二极管装置11的实施例的示意性示出的横截面。
第一发光二极管1例如适于发射紫外-蓝色光谱范围中的电磁辐射。第一发光二极管1例如适于发射420nm与470nm之间的电磁辐射。优选地，所发射的辐射的最大值为450nm。第一发光二极管1例如适于利用大约350mA的恒定电流在导通方向上被供电。第二发光二极管2可以与第一发光二极管1结构相同。但是也可能的是，例如比第一发光二极管1更小地确定第二发光二极管2的尺寸。第二发光二极管2例如可以利用在1与50mA之间的电流在导通方向上运行。
根据发光二极管2的功能，其中发光二极管2适于发射电磁辐射的波长范围可被匹配。因此，发光二极管2例如可适于发射红色或者红外光谱范围中的电磁辐射。
两个发光二极管1、2优选地被布置在共同的外壳中。为此，两个发光二极管1、2例如被布置在基体5的凹槽中并且由共同的填料6包围。优选地，填料6包含环氧树脂-浇铸树脂或者硅树脂，该环氧树脂-浇铸树脂或者硅树脂对于由发光二极管1、2所发射的电磁辐射是透明的。此外，填料6优选地包含发光转换材料7，该发光转换材料7适于将一部分例如由发光二极管1所发射的蓝色光转换成黄色光谱范围中的光。
黄色光在此优选地在530nm与580nm之间的光谱范围中。特别优选地，黄色光的波长的最大值为大约565nm。发光二极管1的蓝色光和发光转换材料7的黄色光混合成白色光。
发光二极管1、2例如可通过连接部分3a、3b从外壳的外部是可接触的并且借助线结合4a、4b在外壳之内彼此反并联地连接。例如，发光二极管1、2分别是单个发光二极管芯片。此外，可能的是，多个发光二极管芯片1(例如四个或者五个发光二极管芯片)被布置在共同的外壳中。接着，发光二极管2反并联地连接到发光二极管芯片1。发光二极管芯片1例如可被布置在陶瓷载体上。发光二极管芯片1例如可以是两个发射绿色光的发光二极管芯片、一个发射蓝色光的发光二极管芯片和一个发射红色光的发光二极管芯片。因此在共同工作时，这些发光二极管芯片1适于产生白色光。
在光学记录设备的实施例中，例如发光二极管2可被用作预闪光，以便减小照相时的红眼效应。第二发光二极管2于是优选地适于发射蓝色光谱范围中的光，以致所发射的电磁辐射与由发光转换材料7所发出的辐射混合成白色光。
此外可能的是，第二发光二极管2发射红色光谱范围中的光。第二发光二极管2接着可被用作特别保护眼睛(augenschonend)的预闪光。
在其它实施例中，附加地设置脉冲宽度调制电路8，通过该脉冲宽度调制电路8例如可以在导通方向上驱动第二发光二极管2。以这种方式此外可能的是，在可调光的手电筒的意义上将第二发光二极管2用作可调光的照明源。第二发光二极管2在此特别优选地利用在25与35mA之间的电流来驱动。
在其它实施例中，可能的是，第二发光二极管2既用作预闪光又用作可调光的手电筒。
将发光二极管1、2节约位置地布置在光学记录设备中以及节电的第二发光二极管2在此特别有利地可被用在如手机或者数字照相机的紧凑设备中。
在光学记录设备的其它实施例中，设置一装置，利用该装置可能的是，第一发光二极管1作为短促闪光运行。该装置例如可以是脉冲宽度调制电路8。照明时间在此优选地与周围环境亮度匹配。对此，例如可能的是，借助光学检测器13在触发短促闪光之前确定周围环境亮度并且将照明时间与所确定的值相匹配。该光学检测器13例如可以是光电二极管或者光电晶体管。
在光学记录设备的另一实施例中，第二发光二极管2例如适于发射红外光谱范围中的光。另外，该光学记录设备还具有检测器13，该检测器13适于检测第二发光二极管2的由例如要照相的对象所反射的光。借助如在说明书的发明内容部分中所说明的分析电路14，于是可以确定对象与检测器13之间的间距并且因此确定对象与记录设备之间的间距。这样获得的间距信息例如可以被使用，以便如此调整光学系统，以致可以摄取对象的清晰的图像。
在光学记录设备的其它实施例中，至少一个发光二极管1、2适于产生红外光谱范围中的电磁辐射。接着，该发光二极管的光例如可以作为闪光或者持续照明而被用于光学记录设备的夜视模式。也就是说，光学记录设备在这种情况下适于接收红外频率范围中的发光二极管的所反射的电磁辐射并且将该电磁辐射转换成可见频率范围中的光。
在光学记录设备的其它实施例中，发光二极管1、2为阻流方向上的相互的ESD保护装置。优选地，发光二极管的装置根据JESD 22-A114-B直至2kV都是ESD安全的。
本专利申请要求德国专利申请102004031689.9-34和102004042185.4-52的优先权，这些德国专利申请的公开内容在此通过回引被纳入。
本发明不受到参照实施例的说明的限制。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，这特别是包含权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者这些组合本身未明确地在权利要求或者实施例中被说明。
权利要求
1.一种发光二极管装置，其具有两个发光二极管(1，2)，所述两个发光二极管(1，2)彼此反并联地连接，其中，设置装置(8)，所述装置(8)适于利用方向交变的电流为所述发光二极管供电。
2.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中，所述装置(8)适于利用可预定方向和强度的电流为所述发光二极管供电可预定的时间间隔。
3.根据权利要求1或者2所述的发光二极管装置，其中，所述装置(8)是脉冲宽度调制电路。
4.根据权利要求1至3之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管(1，2)被布置在共同的外壳(5)中。
5.根据权利要求1至4之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管(1，2)适于发射不同波长的光。
6.根据权利要求1至5之一所述的发光二极管装置，其中，设置发光转换材料(7)，所述发光转换材料(7)适于对由所述发光二极管(1，2)之一所发射的电磁辐射至少部分地进行波长转换。
7.根据权利要求1至6之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管(1，2)由填料(6)包围。
8.根据权利要求7所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管之一(2)适于发射波长在很大程度上无阻挡地穿透所述填料(6)的电磁辐射。
9.根据权利要求6至8之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管(1)的电磁辐射与其辐射的进行了波长转换的成分混合成白色光。
10.根据权利要求9所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管之一(1)适于，发射波长在420nm与470nm之间的电磁辐射，并且其中，所述发光转换材料(7)适于将所述辐射的一部分转换成波长在530nm与580nm之间的电磁辐射。
11.根据权利要求1至10之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管之一(2)适于发射以下光谱范围之一中的电磁辐射红色、绿色、黄色。
12.根据权利要求11所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管之一(2)适于发射波长在600nm与750nm之间的红色光谱范围中的电磁辐射。
13.根据权利要求1至12之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管构成相互的ESD保护装置。
14.根据权利要求1至13之一所述的发光二极管装置，其中，至少一个其它的发光二极管(2b)串联连接到至少一个发光二极管(2a)。
15.根据权利要求1至14之一所述的发光二极管装置，其作为照明设备被设置在以下设备之一中汽车的内部照明、摄像机、照相机。
16.根据权利要求1至15之一所述的发光二极管装置，其具有-光学检测器(13)，所述光学检测器(13)适于检测由对象所反射的所述发光二极管(1，2)之一的电磁辐射，以及-分析电路(14)，所述分析电路(14)适于在应用检测器信号的情况下确定对象与检测器之间的间距。
17.根据权利要求1至16之一所述的发光二极管装置，其中，所述发光二极管(1，2)由共同的填料(6)包围，所述填料(6)包含发光转换材料(7)，其中，由所述发光二极管之一(2)所发射的辐射没有转换地穿透所述填料(6)，并且由另一发光二极管(1)所发射的辐射至少部分地由所述发光转换材料(7)进行波长转换。
18.根据权利要求1至17之一所述的发光二极管装置，其中，设置用于产生光的ESD保护二极管。
19.根据权利要求1至18之一所述的发光二极管装置，其中，至少一个所述发光二极管(1，2)具有薄膜结构的发光二极管芯片。
20.一种光学记录设备，其具有根据上述权利要求之一所述的发光二极管装置(11)。
21.根据权利要求20所述的光学记录设备，其中，设置光学检测器(13)，所述光学检测器(13)适于检测由对象所反射的发光二极管(1，2)之一的电磁辐射，并且设置分析电路(14)，所述分析电路(14)适于，在应用所述检测器信号的情况下确定对象与检测器(13)之间的间距。
22.根据权利要求20或者21之一所述的光学记录设备，其中，至少一个所述发光二极管(1，2)适于产生具有直至500ms的照明时间的闪光。
23.根据权利要求22所述的光学记录设备，其中，能确定地调整所述闪光的照明强度。
24.根据权利要求20至23之一所述的光学记录设备，其中，至少一个所述发光二极管(1，2)适于在持续运行时发光。
25.根据权利要求20至24之一所述的光学记录设备，其中，设置一装置，所述装置适于与通过所述光学记录设备所控制的录像的序列同步地为至少一个所述发光二极管(1，2)供电。
26.根据权利要求20至25之一所述的光学记录设备，其中，涉及以下设备之一照相手机、数字照相机、摄像机。
27.一种用于脉冲驱动至少一个发光二极管的方法，其中，与通过光学记录设备所控制的录像的序列同步地为所述发光二极管供电。
全文摘要
说明了一种发光二极管装置，该发光二极管装置具有两个彼此反并联连接的发光二极管(1，2)和电源，该电源适于相互独立地在导通方向上为这些发光二极管(1，2)供电。此外还说明了一种光学记录设备和一种用于脉冲驱动发光二极管的方法。
文档编号H01L25/075GK1981378SQ200580022226
公开日2007年6月13日 申请日期2005年6月13日 优先权日2004年6月30日
发明者N·法克特奇安, G·基尔克伯杰, G·库哈恩, M·罗斯, M·赛勒, A·斯蒂克 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司