DE20214661U1 - Festoon - Google Patents

BERNDBERND

EMjVNtf · f>tpl.4ng.:(FBJ..: . ; · ..'
"Patentanwalt *·' "··* ··" \.*..\\EMjVNtf · f>tpl.4ng.:(FBJ ..: . ; · ..'
"Patent Attorney *·'"··*··" \.*..\\

Schönhauser Straße 108 · D-13127 Berlin
Tel.: (030)4741 13 56 »Telefax: (030)47 41 13 57Schönhauser Strasse 108 · D-13127 Berlin
Tel.: (030)4741 13 56 »Fax: (030)47 41 13 57

Signal Construct GmbH
75223 Niefern-ÖschelbronnSignal Construct GmbH
75223 Niefern-Öschelbronn

SoffittenlampeSoffit lamp

Es sind Soffittenglühlampen bekannt, welche im wesentlichen die Form eines zylindrischen Hohlkörpers 1 aus Glas aufweisen, der von an den Enden angeordneten Metallkappen 2 abgeschlossen wird (Figur 1). Diese Metallkappen 2 sind mit der im Zentrum des Zylinders befindlichen Glühwendel 3 elektrisch leitend verbunden, wobei die Glühwendel 3 an je einem stärkeren Metalldraht 4 derart angeschweißt ist, daß zum einen eine feste Halterung gegeben ist und zum anderen die Glühwendel möglichst nur im transparenten Bereich der Lampe zur Lichtemission infolge ihrer hohen Temperatur beiträgt. Da nur die Wendel zum Glühen gebracht werden soll und da durch die Trägerdrähte der gleiche Strom fließt, muß der Trägerdraht einen wesentlich geringeren Widerstand haben, was vorrangig durch die Vergrößerung seines Durchmesssers erreicht wird. Außerdem wird infolge der niedrigen Effizienz der Lampe die Temperatur derselben sehr hoch.Soffit lamps are known which essentially have the shape of a cylindrical hollow body 1 made of glass which is closed off by metal caps 2 arranged at the ends (Figure 1). These metal caps 2 are electrically connected to the filament 3 located in the center of the cylinder, with the filament 3 being welded to a thicker metal wire 4 in such a way that, on the one hand, a firm mount is provided and, on the other hand, the filament contributes to the light emission as a result of its high temperature only in the transparent area of the lamp. Since only the filament is to be made to glow and since the same current flows through the carrier wires, the carrier wire must have a much lower resistance, which is achieved primarily by increasing its diameter. In addition, due to the low efficiency of the lamp, the temperature of the lamp becomes very high.

Entsprechend der angegebenen elektrischen Leistung, die wesentlich größer als die optische ist und eine Verteilung gemäß des Planckschen Strahlungsgesetzes besitzt, werden meistens Soffittenglühlampen für 12 V bzw. 24 V mit unterschiedlich dicken Glühwendeln und auch verschieden dicken Glaskörpern angeboten. Die maximal erreichbare Farbtemperatur ist durch die thermischen Daten der Glühwendel begrenzt und übertrifft 3.000 K kaum. Derartige Lampen, die schon seit Jahrzehnten erfolgreich verwendet werden, weisen neben Vorteilen besonders die Nachteile auf, die für Glühlampen aller Art bekannt sind. Die Nachteile betreffen hauptsächlich die relativ kleine Betriebslebensdauer von höchstens tausend Stunden, wobei ihre Lebensdauer noch stark infolge mechanischer Schwingungen, wie das in Automobilen der Fall ist, abnimmt, was durch die zunehmende Plastizität der Glühwendel infolge der hohen Betriebstemperatur bedingt ist. Charakteristisch für den Ausfall einer solchen Lampe ist die katastrophale Degradation, d. h., die Lampe degradiert nur schwach und fällt dann infolge des Bruchs der Glühfäden abrupt ohne jede erkennbaren Vorveränderungen aus. Diese katastrophale Degradation wird durch kleine Inhomogenitäten in der Glühwendel verursacht, die zu lokal erhöhten Stromdichten und damit zum anfänglichen Abdampfen und späteren Aufschmelzen der Glühwendel fuhren. Eine graduelle Degradation der Lampe dagegen stört ihren Einsatz kaum. Der plötzliche Ausfall einer solchen Lampe kann dagegen zu schwerwiegenden Störungen vonAccording to the specified electrical power, which is significantly higher than the optical power and is distributed according to Planck's radiation law, 12 V or 24 V soffit lamps are usually offered with filaments of different thicknesses and also glass bodies of different thicknesses. The maximum achievable color temperature is limited by the thermal data of the filament and rarely exceeds 3,000 K. Such lamps, which have been used successfully for decades, have not only advantages but also the disadvantages that are known for all types of incandescent lamps. The disadvantages mainly concern the relatively short operating life of a maximum of a thousand hours, with their lifespan decreasing significantly as a result of mechanical vibrations, as is the case in automobiles, which is caused by the increasing plasticity of the filament as a result of the high operating temperature. Catastrophic degradation is a characteristic of the failure of such a lamp, i.e. the lamp degrades only slightly and then suddenly fails as a result of the filament breaking without any noticeable prior changes. This catastrophic degradation is caused by small inhomogeneities in the filament, which lead to locally increased current densities and thus to initial evaporation and later melting of the filament. A gradual degradation of the lamp, on the other hand, hardly affects its use. The sudden failure of such a lamp, on the other hand, can lead to serious malfunctions of

beleuchteten Geräten infolge der nicht mehr erkennbaren Anzeigen, zu Unfällen im Straßenverkehr bei einem Einsatz in Automobilen und zu anderen Komplikationen im Haushalt und in technischen Prozessen führen. Ein weiterer Nachteil ist die eng begrenzte Lichtemission auf den Glühfaden, der einen Durchmesser um 1 mm hat. Dadurch ist die direkte Betrachtung stark eingeschränkt. Als Nachteil muß auch die starke Temperaturabhängigkeit der Lichtemission angesehen werden, die entsprechend dem Stefan-Botzmannschen Gesetz mit der vierten Potenz der Temperatur wächst. Bezieht man in diese Temperaturabhängigkeit die Joulesche Erwärmung mit ein, dann variiert die Intensität der Lichtemission in Abhängigkeit vom Stromfluß sogar noch mit einer höheren Potenz des Stromes als den oben für die Temperatur angegebenen. Somit bedingen kleinste Stromänderungen starke Variationen der emittierten Lichtintensität und Farbveränderungen entsprechend dem Wienschen Verschiebungsgesetz. Infolge des geringen Wirkungsgrades der Glühemission bezüglich der Verhältnisse der sichtbaren Emission zur Infrarotstrahlung tritt eine verhältnismäßig starke Erwärmung der Lampe bis zu 250 ⁰C auf, die nur durch einen guten Wärmewiderstand der Kontaktelemente gemindert werden kann. Häufig ist das jedoch nur unvollständig möglich, so daß starke Temperaturgradienten im Glas zu thermischen Spannungen und folglich zum Glasbruch führen können. Außerdem liegt die elektrisch verbrauchte Leistung der meisten Soffittenglühlampen zwischen 1 W und 50 W, wozu Ströme zwischen 100 mA und 4,2 A benötigt werden. Die Lichtausbeute solcher Lampen beträgt maximal
15 ImW"¹, was bei akkumulator-betriebenen Lampen eine immense Belastung darstellt und auf den schlechten Wirkungsgrad hinweist. Hinzu kommt, daß infolge der Trägheit der Glühwendeltemperatur eine Lichtmodulation durch Wechselspannungen nur in den aller niedrigsten Frequenzbereichen (um 1 Hz) möglich ist.illuminated devices can lead to road accidents when used in cars as a result of the displays no longer being visible, and to other complications in the home and in technical processes. Another disadvantage is the narrowly limited light emission to the filament, which has a diameter of around 1 mm. This greatly limits direct observation. Another disadvantage is the strong temperature dependence of the light emission, which increases with the fourth power of the temperature according to the Stefan-Botzmann law. If Joule heating is included in this temperature dependence, then the intensity of the light emission varies depending on the current flow even with a higher power of the current than that given above for the temperature. Thus, the smallest changes in current cause strong variations in the emitted light intensity and color changes in accordance with Wien's displacement law. As a result of the low efficiency of the filament emission in relation to the ratio of visible emission to infrared radiation, the lamp heats up relatively strongly up to 250 ^° C, which can only be reduced by good thermal resistance of the contact elements. However, this is often only partially possible, so that strong temperature gradients in the glass can lead to thermal stresses and, consequently, glass breakage. In addition, the electrical power consumed by most soffit lamps is between 1 W and 50 W, which requires currents between 100 mA and 4.2 A. The light output of such lamps is a maximum of
15 ImW" ¹ , which represents an immense load for accumulator-operated lamps and indicates poor efficiency. In addition, due to the inertia of the filament temperature, light modulation by alternating voltages is only possible in the very lowest frequency ranges (around 1 Hz).

Zweck der Erfindung ist es, eine wirtschaftlichere Lösung für Soffittenlampen vorzuschlagen.The purpose of the invention is to propose a more economical solution for soffit lamps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Soffittenlampe mit einem Leuchtmittel so auszubilden, dass eine Erwärmung der Lampe über die Umgebungstemperatur nahezu vermieden wird, daß weißes Licht unterschiedlicher Farbtemperatur erzeugbar ist, eine Lichtmodulation bis in den hohen kHz Bereich möglich ist, dass unterschiedlich farbiges Licht emittierbar ist und daß die Lebensdauer, die mechanische Stabilität und damit die Funktionstüchtigkeit sowie die Sicherheit erhöht werden und auch die Emission hohe Werte verzeichnet.The invention is based on the object of designing the soffit lamp with a light source in such a way that heating of the lamp above the ambient temperature is almost avoided, that white light of different color temperatures can be generated, light modulation up to the high kHz range is possible, that light of different colors can be emitted and that the service life, the mechanical stability and thus the functionality and safety are increased and the emission also records high values.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabenstellung im wesentlichen dadurch gelöst, dass in dem transparenten Hohlkörper ein Träger eingebracht ist, auf dem lichtemittierende Halbleiterdioden angeordnet sind, dass die Halbleiterdioden in einer Schaltungsanordnung mit weiteren elektronischenAccording to the invention, this object is essentially achieved by the fact that a carrier is introduced into the transparent hollow body on which light-emitting semiconductor diodes are arranged, that the semiconductor diodes are connected in a circuit arrangement with further electronic

in · no. &eegr;-:·.in · no. &eegr;-:·.

Bauelementen verbunden sind, dass die verlängerten Drähte des Trägers mit den Metallendkappen elektrisch leitend verbunden sind.
5Components are connected in such a way that the extended wires of the carrier are electrically connected to the metal end caps.
5

Durch die Halbleiterdioden erfolgt nunmehr die Lichtemission in der gewünschten Farbe in den den Träger umgebenden Halbraum.The semiconductor diodes now emit light in the desired color into the half-space surrounding the carrier.

Die Halbleiterdioden sind zweckmäßigerweise mit weiteren elektronischen Bauelementen, wie z. B. Gleichrichterdioden und oder Reihenwiderständen, verbunden, die innerhalb und /oder außerhalb des transparenten Körpers je nach Anforderung angeordnet sind. Diese Bauelemente ermöglichen einen Gleich- und Wechselstrombetrieb sowie auch einen Impulsbetrieb. Weitere Merkmale der neuen Lösung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The semiconductor diodes are expediently connected to other electronic components, such as rectifier diodes and/or series resistors, which are arranged inside and/or outside the transparent body as required. These components enable direct and alternating current operation as well as pulse operation. Further features of the new solution can be found in the subclaims.

Als Halbleiterdioden sind vorzugssweise anorganische kristalline LED in Chip- bzw. SMD-Bauform oder organische OLED/PLED in Sandwichart angeordnet. Je nach Anwendungsgebiet und Einsatz erfolgt die Anordnung der Halbleiterdioden, zum Beispiel einseitig, doppelseitig oder dreieckartig in der Soffitte. Der Einsatz unterschiedlicher Halbleiterlichtemitterdioden, die entweder aus anorganischen kristallinen oder aus organischen Materialien bestehen können, bietet viefältige Möglichkeiten und spezielle Vorteile, die nachfolgend kurz skizziert werden.
20Semiconductor diodes are preferably inorganic crystalline LEDs in chip or SMD design or organic OLEDs/PLEDs arranged in a sandwich style. The semiconductor diodes are arranged depending on the area of application and use, for example single-sided, double-sided or triangular in the soffit. The use of different semiconductor light emitting diodes, which can consist of either inorganic crystalline or organic materials, offers a wide range of possibilities and special advantages, which are briefly outlined below.
20

Anorganische kristalline Lichtemitterdioden (LED) und auch organische Lichtemitterdioden aus kleinen Molekülen (OLED) oder aus Polymeren (PLED) ermöglichen gegenwärtig, nahezu jede Farbe des sichtbaren Spektrums zu emittieren. Dabei weisen die anorganischen LED folgende Vorteile insbesondere gegenüber einer Glühlampe auf:
25Inorganic crystalline light emitting diodes (LEDs) and organic light emitting diodes made from small molecules (OLEDs) or polymers (PLEDs) currently make it possible to emit almost any color of the visible spectrum. Inorganic LEDs have the following advantages, particularly compared to incandescent lamps:
25

Sie erreichen Betriebseinsatzlebensdauern bis über 10⁶ h, wobei selten eine katastrophale Degradation, d. h. ein plötzlicher Ausfall, sondern nahezu immer eine graduelle Degradation auftritt.They achieve operational lifetimes of more than 10 ⁶ h, whereby catastrophic degradation, ie a sudden failure, rarely occurs, but rather gradual degradation almost always occurs.

LED weisen eine „kalte" Lichtemission auf, d. h., die Injektionslumineszenz verursacht keine Temperaturerhöhung der LED sondern nur die ohmschen Verluste führen zur Temperaturerhöhung, die aber um etwa zwei Größenordnungen niedriger als im Falle der Wendel der Soffittenglühlampe ist.LEDs exhibit a "cold" light emission, i.e. the injection luminescence does not cause an increase in the temperature of the LED but only the ohmic losses lead to the temperature increase, which is, however, about two orders of magnitude lower than in the case of the filament of the soffit lamp.

Lichtemissionen sind für alle gewünschten Farben möglich.Light emissions are possible for all desired colors.

Unter Nutzung von SMD-LED lassen sich sehr geringe Einbautiefen um 1 mm realisieren.By using SMD LEDs, very small installation depths of around 1 mm can be achieved.

Die nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie ermöglicht eine gute Einstellung der Lichtemission und einen Konstantstrombetrieb, wobei eine Helligkeitsregelung ohne wesentliche Farbänderungen möglich ist.The non-linear current-voltage characteristic allows good adjustment of the light emission and constant current operation, whereby brightness control is possible without significant color changes.

Gleich- und Wechselstrombetrieb ist möglich.Direct current and alternating current operation is possible.

Bei SMD-LED ist eine Emission in den gesamten Halbraum gegeben, d.h., sie stellen einen guten Lambertstrahler dar.SMD LEDs emit light into the entire half-space, i.e. they represent a good Lambertian radiator.

Sie sind bis in den MHz-Bereich modulierbar, was impulsmäßige Ansteuerungen oder Modulationen ermöglicht.They can be modulated up to the MHz range, which enables pulsed control or modulation.

LED sind gegen mechanische Erschütterungen (Stöße, Vibrationen, Schocks) von vielen hundert g
(g = Erdbeschleunigung) beständig.LEDs are resistant to mechanical shocks (impacts, vibrations, impacts) of many hundreds of g
(g = acceleration due to gravity) constant.

Die Lichtausbeute liegt in Abhängigkeit von der Emissionsfarbe heute schon zwischen 8 und
100 ImW"¹, was gegenüber den Glühlampen eine deutliche Verbesserung bedeutet.Depending on the emission colour, the light output is already between 8 and
100 ImW" ¹ , which is a significant improvement over incandescent lamps.

Der für einen normalen Emissionsbetrieb notwendige Flußstrom liegt bei etwa 10 mA, was eine dissipierte Leistung von etwa 120 mW inklusive des Vorwiderstands und der Schutzdioden ergibt.
Weißes Licht emittierende LED können durch eine hybride Bauart, durch eng beieinander liegende unterschiedlich farbige Chips oder durch eine Farbmischung des Lichtes unterschiedlicher LED realisiert werden.The forward current required for normal emission operation is about 10 mA, which results in a dissipated power of about 120 mW including the series resistor and the protection diodes.
LEDs that emit white light can be realized using a hybrid design, by using chips of different colors that are placed close together, or by mixing the colors of the light from different LEDs.

Die neue Lösung bietet durch Kombination von LED mit unterschiedlichen Emissionsspektren vielfaltige Möglichkeiten sowohl zur Erzeugung bestimmter Farbmischungen als auch zur Realisierung spezieller Farbwünsche. Dabei ist auch eine Kombination anorganischer und organischer LED nicht ausgeschlossen. By combining LEDs with different emission spectra, the new solution offers a wide range of options for both creating specific color mixtures and realizing special color requests. A combination of inorganic and organic LEDs is also not excluded.

Bei der Anordnung von organischen LED auf dem Träger ist dieser zweckmäßig als biegsames also flexibles Substrat ausgebildet. Dieses hat den Vorteil, dass der Träger mit geringer mechanischer Spannung in den Hohlkörper eingeschoben werden kann und durch diese geringe mechanische Spannung gleichzeitig eine Fixierung erfahrt.
Der transparente Hohlkörper der Soffitte kann beispielsweise auch aus milchig eingefarbten Glas oder einem analogen Kunststoff bestehen, um dadurch eine bessere Lichtstreuung in alle Beobachtungsrichtungen zu ermöglichen. Gleichfalls kann eine bessere Lichtverteilung durch eine angeordnete Streufolie, durch Mattierungen oder Riffelungen auf dem transparenten Hohlkörper erreicht werden. Auch die Anordnung einer Reflektorschicht ist eine Maßnahme, um das erzeugte Licht in eine bestimmte Richtung zu lenken.When arranging organic LEDs on the carrier, it is best to use a flexible substrate. This has the advantage that the carrier can be inserted into the hollow body with little mechanical stress and is simultaneously fixed in place by this little mechanical stress.
The transparent hollow body of the soffit can, for example, also be made of milky colored glass or an analogous plastic in order to enable better light scattering in all viewing directions. Better light distribution can also be achieved by arranging a scattering film, matting or ribbing on the transparent hollow body. The arrangement of a reflector layer is also a measure for directing the generated light in a certain direction.

Der transparente Hohlkörper weist vorzugsweise Führungen zur Aufnahme des Trägers auf.The transparent hollow body preferably has guides for receiving the carrier.

Ein wesentlicher Vorteil der neuen Lösung besteht darin, dass die Soffittenlampe in ihren technischen Daten und Abmessungen so abgestimmt ist, dass sie zum Austausch gegen konventionelleA key advantage of the new solution is that the soffit lamp is designed in such a way that its technical data and dimensions are suitable for replacing conventional

B Oh noB Oh no

Soffitenglühlampen geeignet ist. Damit steht ein qualitativ hochwertiges neues Produkt sowohl zum Austausch für sensible Einsatzfälle als auch für neue Anwendungen zur Verfügung.
5 This means that a high-quality new product is available both as a replacement for sensitive applications and for new applications.
5

Betrachtet man die unterschiedlichen LED genauer, so läßt sich feststellen, daß sie in SMD-Form alle für das gewünschte Leuchtelement in Form einer Sofitte geeignet sind. Da man bei Soffittenglühlampen eine weißlich-rötliche Glühemission mit Farbtemperasturen unter 3.000 K bisher nutzt, muß auch eine Soffitten-LED-Lampe einen vollen Ersatz garantieren, d. h. eine möglichst gleiche oder höhere Farbtemperatur aufweisen.If you take a closer look at the different LEDs, you can see that in SMD form they are all suitable for the desired light element in the form of a soffit. Since soffit lamps have so far used a whitish-reddish glow emission with color temperatures below 3,000 K, a soffit LED lamp must also guarantee a full replacement, i.e. have a color temperature that is as similar or higher as possible.

Damit stehen mit der hier aufgezeigten Lösung die Grundelemente in ausreichender Qualität und mit wesentlich besseren Eigenschaften als die bisher genutzten Glühwendeln zur Verfügung.The solution presented here therefore provides the basic elements in sufficient quality and with significantly better properties than the filaments used previously.

Schon hier muß bemerkt werden, daß infolge der niedrigen Temperatur bei LED-Soffittenlampen gegenüber den Soffittenglühlampen auch andere Kontaktierungs- und Befestigungstechniken als das Schweißen, also auch das Kleben, Löten und Andrücken oder Einklemmen ausreichen, einen zuverlässigen Betrieb garantieren.It must already be noted at this point that, due to the lower temperature of LED soffit lamps compared to soffit incandescent lamps, contacting and fastening techniques other than welding, i.e. gluing, soldering and pressing or clamping, are sufficient to guarantee reliable operation.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the drawing. In the accompanying drawing:

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer hybriden weißen LEDFig. 2 a schematic representation of a hybrid white LED

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer „weißen" SMD -LED mit drei ChipsFig. 3 a schematic representation of a "white" SMD LED with three chips

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer organischen LEDFig. 4 a schematic representation of an organic LED

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Soffitten-LED-Lampe mit weißen SMD-LEDFig. 5 a schematic representation of a soffit LED lamp with white SMD LED

Fig. 6 eine Soffitten-LED Lampe mit organischen LEDFig. 6 a soffit LED lamp with organic LED

Fig. 2 veranschaulicht die weiße Emission einer Einchip-LED, die folgendermaßen zustandekommt.Fig. 2 illustrates the white emission of a single-chip LED, which is achieved as follows.

Genutzt wird ein pn-übergang in einem GalnN-Chip, der bei Stromfluß eine blaue Injektionslumineszenz emittiert. Der in einer verspiegelten Kalotte 5, die das nach rückwärts und seitlich emittierte Licht nach vorn umlenkt, angebrachte Chip 6 mit pn-übergang 7 wird mit einem Epoxidharz 8 „übergössen", dem ein organischer oder anorganischer Phosphor 9 beigemischt ist. Für die optoelektronische Funktionstüchtigkeit der LED sind noch die Elektroden 10 und der Bonddraht 11 zum Chip zur Stromeinspeisung notwendig. Durchdringt nun die blaue Injektionslumineszenz 12 des pn-Übergangs 7 diese mit Epoxidharz 8 realisierte Verkappung, wird ein Teil des blauen Licht absorbiert und regt die Zentren im Phophor 9 zur Photolumineszenz 13 an. Dabei kann auch ein Teil des Lichtes 14 seitlichA pn junction is used in a GalnN chip, which emits a blue injection luminescence when current flows. The chip 6 with pn junction 7, which is mounted in a mirrored cap 5, which redirects the light emitted backwards and sideways to the front, is "covered" with an epoxy resin 8 to which an organic or inorganic phosphor 9 is added. The electrodes 10 and the bonding wire 11 to the chip for power supply are also necessary for the optoelectronic functionality of the LED. If the blue injection luminescence 12 of the pn junction 7 penetrates this capping made of epoxy resin 8, part of the blue light is absorbed and stimulates the centers in the phosphor 9 to photoluminescence 13. Part of the light 14 can also be emitted laterally.

austreten und nicht mehr nach vorn wahrgenommen werden. Während die blaue Injektionslumineszenz ein Maximum bei etwa 460 nm aufweist, ist der Übergang von der Injektions- zur Photolumineszenz fließend. Die letztere hat einen Peakwert bei etwa 567 nm, wobei der Ausläufer der Bande bis etwa 700 nm reicht. Das Verhältnis der Intensitäten der Banden der Injektions- und Photolumineszenz bestimmt nun durch eine additive Farbmischung die Farbtemperatur der weißen LED. Im Prinzip lassen sich Farbtemperaturen von ca. 4.000 K (entspricht etwa der der Soffittenglühlampe) bis zu maximal 20.000 K realisieren. Daher sind sowohl ein lückenloser Ersatz der Soffittenglühlampe durch LED-Lampen als auch Ausführungen mit wesentlich kälteren weißen Farben möglich.and can no longer be perceived at the front. While the blue injection luminescence has a maximum at around 460 nm, the transition from injection to photoluminescence is fluid. The latter has a peak value at around 567 nm, with the tail of the band extending to around 700 nm. The ratio of the intensities of the injection and photoluminescence bands now determines the color temperature of the white LED through an additive color mixture. In principle, color temperatures of around 4,000 K (roughly equivalent to that of a soffit light bulb) up to a maximum of 20,000 K can be achieved. This means that both a complete replacement of the soffit light bulb with LED lamps and versions with much colder white colors are possible.

Fig. 3 veranschaulicht eine andere Variante zur Erzeugung einer weißen Emission. Hier sind drei Chips 17; 18; 19 auf einem Träger 15 angeordnet. Dabei emittiert ein Chip 17 die Grundfarbe rot, ein Chip 18 die Grundfarbe grün und ein Chip 19 die Grundfarbe blau. Bonddrähte 11 von diesen Chips 17; 18; 19 führen auf eine gemeinsame Kontaktfläche 16 (auch eine einzelne Ansteuerung der Chips ist möglich). Von diesen drei Chips erfolgt eine Emission der Injektionslumineszenz, die durch additive Farbmischung weißes Licht ergeben kann, das dann allerdings mit einer konstanten Farbtemperatur verbunden ist. Außerdem wird in diesem Zusammenhang auf die Möglichkeit hingewiesen, zwei diskrete LED, am besten in SMD-Bauform, so anzuordnen, daß ihre Emissionen durch additive Farbmischung ebenfalls ein hinreichendes Weiß ergeben.Fig. 3 illustrates another variant for generating a white emission. Here, three chips 17; 18; 19 are arranged on a carrier 15. One chip 17 emits the primary color red, one chip 18 the primary color green and one chip 19 the primary color blue. Bond wires 11 from these chips 17; 18; 19 lead to a common contact surface 16 (it is also possible to control the chips individually). These three chips emit injection luminescence, which can produce white light through additive color mixing, although this is then associated with a constant color temperature. In this context, reference is also made to the possibility of arranging two discrete LEDs, preferably in SMD design, in such a way that their emissions also produce a sufficient white through additive color mixing.

Fig. 4 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer organischen LED. Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet der organischen OLED und PLED zeigen, daß auch diese Emitter für den Ersatz der.Fig. 4 shows a schematic representation of an organic LED. Recent developments in the field of organic OLED and PLED show that these emitters are also suitable for replacing the.

Glühwendel einer Soffittenlampe genutzt werden können. Eine solche OLED/PLED besteht beispielsweise aus einem Glasträger 20, auf dem eine transparente aber leitfähige InSnO-Schicht (ITO-Schicht) 21 aufgebracht ist, um als Elektrode den Stromfluß zur Sandwichstruktur zu garantieren. Die organische Schicht 22 wird durch die nicht transparente Gegenelektrode 23 aus Aluminium abgedeckt. Dabei kann die organische Schicht 22 auch aus mehreren Schichten unterschiedlicher Organika bestehen. Die Verkappung des Bauelementes ist nicht dargestellt. In dieser Bauform wird das emittierte Licht 24 nur in den vorderen Halbraum ausgesandt. Die organischen OLED/PLED haben zwar noch nicht die hohen Betriebslebensdauern der anorganischen kristallinen LED erreicht, kommen aber mit 10.000 bis 20.000 h aufwerte, die die Lebensdauer der Glühwendel um ein Vielfaches übertreffen. Gegenüber den Glühwendellampen und teilweise gegenüber anorganischen LED weisen die OLED/PLED ebenfalls eine Reihe von Vorteilen auf, die insbesondere folgende Eigenschaften betreffen:
Sie emittieren fiächenhaft Licht.The organic layer 22 is covered by the non-transparent counter electrode 23 made of aluminum. The organic layer 22 can also consist of several layers of different organics. The capping of the component is not shown. In this design, the emitted light 24 is only sent into the front half-space. Although the organic OLEDs/PLEDs have not yet achieved the long operating life of the inorganic crystalline LEDs, they have an operating life of 10,000 to 20,000 hours, which is many times longer than the operating life of the inorganic crystalline LEDs. Compared to incandescent lamps and partly to inorganic LEDs, OLED/PLED also have a number of advantages, which particularly concern the following properties:
They emit light over a large area.

Die Fertigungskosten sind wesentlich niedriger als die von anorganischen kristallinen LED und niedriger als die für Glühwendelherstellungen.The manufacturing costs are significantly lower than those of inorganic crystalline LEDs and lower than those of filament manufacturing.

Die Ansteuerleistungen sind um etwa den gleichen Faktor niedriger als bei anorganischen kristallinen LED.The control power is lower by about the same factor than for inorganic crystalline LEDs.

Durch eine entsprechende Bauelementeauswahl sind ebenfalls alle Farben und auch Weiß erzeugbar.
Sie sind formbar, d.h., sie können auch auf biegsamen Substraten hergestellt werden.
Sie weisen genügend hohe Lebensdauern auf, die einen mehrjährigen Dauerbetrieb erlauben.By selecting the appropriate components, all colors and even white can be produced.
They are moldable, meaning they can also be manufactured on flexible substrates.
They have sufficiently long service lives to allow continuous operation for several years.

OLED/PLED besitzen ebenfalls wie anorganische kristalline LED fast ausschließlich eine graduelle Degradation.Like inorganic crystalline LEDs, OLED/PLED also exhibit almost exclusively gradual degradation.

Sie sind bis in den hohen kHz-Bereich modulierbar.They can be modulated up to the high kHz range.

OLED und auch PLED sind ihres kompakten Aufbaus wegen unempfindlich gegen mechanische Erschütterungen. OLED and PLED are insensitive to mechanical shocks due to their compact design.

Die Lichtausbeute liegt in Abhängigkeit von der Emissionsfarbe und der Art der organischen Lichtemitter um 30 ImW¹, was die Werte von Soffittenglühlampen bei weitem übertrifft.
Die üblichen Stromdichten liegen bei etwa 50 mAcm"², was für eine notwendige Leuchtfläche in einer Soffittenlampe einen Strom von etwa 25 mA ergibt und folglich zu einer Leistungsdissipation von etwa 300 mW führt, also um etwa den Faktor 10 günstiger als bei einer Soffittenglühlampe ist.Depending on the emission color and the type of organic light emitter, the luminous efficacy is around 30 ImW ¹ , which far exceeds the values of soffit incandescent lamps.
The usual current densities are about 50 mAcm" ² , which results in a current of about 25 mA for the necessary luminous surface in a soffit lamp and consequently leads to a power dissipation of about 300 mW, which is about a factor of 10 more favorable than for a soffit incandescent lamp.

Ausführungsbeispiele ^; Examples of implementation ^;

Das erste Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 5 erläutert. Das die Emission erzeugende Mittel ist auf einem Träger 25 angeordnet, auf dem die aktiven und passiven elektronischen Bauelemente angeordnet sind. Neben den Vorwiderständen 26 zur Einstellung des konstanten Flußstroms für den Betrieb der weißen SMD-LED 27 sind zwei Si-Gleichrichterdioden oder Brückengleichrichter in Fluß-28 bzw. in Sperrrichtung 29 notwendig, falls die LED-Soffittenlampe auch mit Wechselspannung betrieben werden soll. Wird Gleichstrombetrieb gewährleistet, dann können diese Gleichrichterdioden entfallen. Dieser Träger wird jetzt in den transparenten Glaszylinder eingeschoben. Anschließend werden die langen Anschlußdrähte der Reihenwiderstände umgebogen und mit den Metallkappen 2 und dem Glaszylinder zusammengedrückt, so daß ein fester Verschluß und ein guter elektrischer Kontakt gewährleistet ist. In dieser Art entfällt der Arbeitsschritt des Verschweißens. Der Träger soll zweckmäßig einen weißen Anstrich aufweisen. Für eine Emission in den ganzen Raum wird ein gleiches Gegenstück mit eingeschoben, so daß nahezu eine Emission mit einer Abstrahlcharakteristik von 360° gegeben ist. Der Keramikträger kann auch durch einen transparenten Glasträger ersetzt werden, der die gleichen Elemente enthält, aber infolge seiner Transparenz für eine Emission in den Gesamtraum nur einen bestückten Träger gemäß Fig. 5 benötigt.The first embodiment is explained with reference to Fig. 5. The means that generates the emission is arranged on a carrier 25 on which the active and passive electronic components are arranged. In addition to the series resistors 26 for setting the constant flow current for operating the white SMD LED 27, two Si rectifier diodes or bridge rectifiers in the flow direction 28 or in the blocking direction 29 are necessary if the LED soffit lamp is also to be operated with alternating current. If direct current operation is ensured, these rectifier diodes can be omitted. This carrier is now inserted into the transparent glass cylinder. The long connecting wires of the series resistors are then bent over and pressed together with the metal caps 2 and the glass cylinder, so that a firm closure and good electrical contact are ensured. In this way, the welding step is omitted. The carrier should ideally be painted white. For emission into the entire room, an identical counterpart is inserted, so that an emission with a radiation characteristic of almost 360° is achieved. The ceramic carrier can also be replaced by a transparent glass carrier, which contains the same elements, but due to its transparency, only requires one equipped carrier as shown in Fig. 5 for emission into the entire room.

Wie oben schon angemerkt, können die weissen LED 27 auch durch zwei verschiedenfarbige LED ersetzt werden, so daß aus beiden mittels additiver Farbmischung weißes Licht wahrgenommen wird. Ebenfalls können die weißen Einchip-LED 27 durch SMD-LED mit drei verschiedenen LED-Chips ohne mit Farbstoff versetztem Epoxidharz ersetzt werden. Sofern extrem hohe Lichtintensitäten erzeugt werden sollen, sind Parallelschaltungen weiterer LED möglich.As already mentioned above, the white LEDs 27 can also be replaced by two different colored LEDs, so that white light is perceived from both by means of additive color mixing. The white single-chip LEDs 27 can also be replaced by SMD LEDs with three different LED chips without epoxy resin mixed with color. If extremely high light intensities are to be generated, additional LEDs can be connected in parallel.

Will man mit einer solchen Anordnung einfarbiges Licht erzeugen, ersetzt man die weißen LED durch die entsprechenden SMD-LED mit dem gewünschten Emissionsspektren. Eine solche Ausführung benötigt für eine farbige LED-Soffittenlampe keine Einfarbung des Glaskörpers mehr, wie das bei Soffittenglühlampen der Fall ist.If you want to produce single-coloured light with such an arrangement, you replace the white LED with the corresponding SMD LED with the desired emission spectra. Such a design no longer requires the glass body to be coloured for a coloured LED soffit lamp, as is the case with soffit light bulbs.

Im zweiten Ausfuhrungsbeispiel wird auf flächenartige organische Lichtemitterdioden zurückgegriffen. In der Fig. 6 ist schematisch der Aufbau eines Trägers mit einer solchen OLED/PLED - Soffitte dargestellt. Auf einem Glassubstrat 30 befindet sich eine OLED/PLED 31, die p-seitig im Bereich 32 bzw. n-seitig im Bereich 33 mit großflächigen Kontakten 34 verbunden ist. An diesen Kontakten 34 befinden sich auch die Verbindungsdrähte 4, die von den Metallkappen 2 eingeklemmt werden. Um durch eine falsche Polung eine Zerstörung der OLED/PLED zu vermeiden und auch den Betrieb mit Wechselstrom zu zulassen, wird eine Si-Gleichrichterdiode 35 eingefügt. Ein Vor- bzw. Reihenwiderstand 36 ist nur dann notwendig, wenn die Flußspannung für einen Normalbetrieb zu hoch ist. Um dies zu verhindern und um gleichzeitig eine Emission in den vorderen bzw. rückwärtigen Halbraum zu ermöglichen, werden OLED/PLED mit einem zweiten halbtransparenten Kontakt versehen, der aus einem Edelmetall (Ag oder Au) bestehen sollte. Dabei weist dieser zweite halbtransparente Kontakt eine Dicke auf, die eine ausreichende Leitfähigkeit und eine hohe Transparenz garantiert. Verwendet man ein transparentes Substrat wie beispielsweise Glas, dann ist so eine Rundumemission gewährleistet. Die Breite der Anordnung nach Fig. 6 kann so dimensioniert werden, daß sie sich gut ohne zusätzliche Bewegungsmöglichkeiten in den Glaskörper der Soffitte einschieben läßt und folglich eine zusätzliche mechanische Festigkeit erreicht. Dies ist möglich, da nur außerordentlich geringe Temperaturdifferenzen zwischen dem Glaszylinder und dem OLED/PLED-Träger auftreten.In the second exemplary embodiment, planar organic light emitting diodes are used. Fig. 6 shows a schematic of the structure of a carrier with such an OLED/PLED soffit. An OLED/PLED 31 is located on a glass substrate 30, which is connected to large-area contacts 34 on the p-side in area 32 and on the n-side in area 33. The connecting wires 4, which are clamped by the metal caps 2, are also located on these contacts 34. In order to avoid the OLED/PLED being destroyed by incorrect polarity and to also allow operation with alternating current, a Si rectifier diode 35 is inserted. A series resistor 36 is only necessary if the forward voltage is too high for normal operation. To prevent this and at the same time to enable emission into the front or rear half-space, OLEDs/PLEDs are provided with a second semi-transparent contact, which should be made of a precious metal (Ag or Au). This second semi-transparent contact has a thickness that guarantees sufficient conductivity and high transparency. If a transparent substrate such as glass is used, all-round emission is guaranteed. The width of the arrangement according to Fig. 6 can be dimensioned so that it can be easily inserted into the glass body of the soffit without additional movement options and thus achieves additional mechanical strength. This is possible because only extremely small temperature differences occur between the glass cylinder and the OLED/PLED carrier.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

1 Hohlkörper1 hollow body

2 Metallkappe2 metal cap

3 Glühwendel3 filament

4 Metalldraht4 metal wire

5 Kalotte5 Calotte

6 Chip6 Chip

7 pn-Übergang 8 Epoxidharz7 pn junction 8 Epoxy resin

9 Phosphor9 Phosphor

10 Elektrode10 Electrode

11 Bonddraht11 Bonding wire

12 Inj ektionslumineszenz 13 Photolumineszenz12 Injection luminescence 13 Photoluminescence

14 Licht14 Light

15 Träger15 carriers

16 Kontaktfläche16 Contact surface

17 Chip 18 Chip17 Chips 18 Chips

19 Chip19 Chip

20 Glasträger20 glass slides

21 Schicht21 layer

22 Schicht22 layer

23 Gegenelektrode23 Counter electrode

24 Licht24 Light

25 Träger25 carriers

26 Vorwiderstand26 Series resistor

27 LED27 LED

28 Gleichrichter28 Rectifier

29 Gleichrichter29 Rectifier

30 Glassubstrat30 Glass substrate

31 OLED /PLED31 OLED /PLED

32 Bereich 33 Bereich32 Area 33 Area

34 Kontakt34 Contact

35 Gleichrichterdiode35 Rectifier diode

36 Widerstand36 Resistance

Hi=' "TJV 1'·:· hi": 1 U'JHi=' "TJV 1'·:· hi": 1 U'J