Anordnung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelementes und einer Lichtleiterschicht

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelementes, insbesondere einer LED, und einer Lichtleiterschicht, die insbesondere in der Automobiltechnik als Brems- oder Schlussleuchte oder als Spiegel mit integ- rierter Blinkerfunktion verwendet werden kann.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102011015148.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

In der DE 10 2007 010 755 AI ist eine Anordnung einer Lichtleiterschicht und eines darin eingebetteten, zweiseitig emit ^¬ tierenden substratlosen Halbleiterchips beschrieben. Die Lichtleiterschicht ist eine Folie aus einem optisch transpa- renten Material, zum Beispiel aus Glas. An der Rückseite der Lichtleiterschicht kann eine Verspiegelung angebracht sein. Der Halbleiterchip emittiert Licht in Richtung einer ersten und einer zweiten Verspiegelung, welche das Licht in die Lichtleiterschicht umlenken. Die Anordnung kann in Auto- Scheinwerfern oder Rücklichtern eingesetzt werden.

In der WO 2010/066245 AI ist eine Fahrzeugleuchte beschrie ^¬ ben, die eine transparente organische Leuchtdiode aufweist, deren aktive Zone zwischen zwei Glasträgern angeordnet ist. In einem ersten Betriebszustand eines Ausführungsbeispiels erscheint die Vorrichtung wie ein normaler Spiegel, und in einem zweiten Betriebszustand dient sie als Leuchte. Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herstellbare und universell, insbesondere im Automobilbau, einsetzbare Leuchte anzugeben, die in einem ausgeschalteten Betriebszustand transparent ist oder als Spiegel fungiert.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung eines lichtemittie ^¬ renden Halbleiterbauelementes und einer Lichtleiterschicht mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen und zweckmäßige Verwendungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Bei der Anordnung sind das lichtemittierende Halbleiterbau ^¬ element und die Lichtleiterschicht derart benachbart zueinan ^¬ der angeordnet, dass von dem Halbleiterbauelement emittiertes Licht in die Lichtleiterschicht eingekoppelt wird. Die Licht ^¬ leiterschicht weist ein von Glas verschiedenes optisch trans ^¬ parentes Material auf, und das lichtemittierende Halbleiter ^¬ bauelement ist an einer Kante der Lichtleiterschicht angeord ^¬ net. Eine Kante ist eine seitliche Berandung der flächigen Ausdehnung der Lichtleiterschicht. Die flächige Ausdehnung der Lichtleiterschicht ist vorzugsweise nicht für eine Licht ^¬ leitung in einer bevorzugten Richtung, sondern für eine flächige Verteilung des Lichtes vorgesehen, damit die Anordnung die Funktion einer Leuchte erfüllt.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Anordnung zusätz ^¬ lich eine Basisschicht, die ein von der Lichtleiterschicht verschiedenes optisch transparentes Material aufweist. Die Lichtleiterschicht ist auf oder über der Basisschicht ange- ordnet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Anordnung zusätzlich eine Basisschicht, die ein optisch opakes Material aufweist. Die Lichtleiterschicht ist auf oder über der Basis ^¬ schicht angeordnet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Basisschicht eine Heckscheibe eines Fahrzeugs

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Basisschicht eine Karosserie eines Fahrzeugs. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Anordnung zusätzlich eine Reflektorschicht. Die Lichtleiterschicht ist auf oder über der Reflektorschicht angeordnet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine optisch transparente Basisschicht aus einem von der Lichtleiter ^¬ schicht verschiedenen Material zwischen der Lichtleiterschicht und der Reflektorschicht angeordnet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine optisch transparente Basisschicht aus einem von der Lichtleiter ^¬ schicht verschiedenen Material auf der von der Reflektorschicht abgewandten Seite der Lichtleiterschicht angeordnet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Lichtleiter- schicht nur auf oder über einem Anteil der Reflektorschicht, nicht auf oder über der gesamten Reflektorschicht angeordnet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Anordnung zusätzlich ein Gehäuse, das die Anordnung teilweise umgibt. Dieses Ausführungsbeispiel kann insbesondere in einem ersten Betriebszustand als Rückspiegel eines Fahrzeugs und in einem zweiten Betriebszustand als Fahrtrichtungsanzeiger oder als Fahrtrichtungsanzeiger und Rückspiegel eines Fahrzeugs vorge ^¬ sehen sein.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Lichtleiter- schicht ein Evonikmaterial .

Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen der Anordnung anhand der beigefügten Figuren. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausfüh ^¬ rungsbeispiels einer Anordnung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelementes und einer Lichtleiterschicht als Brems ^¬ oder Schlussleuchte. Figur 2 zeigt den in der Figur 1 markierten Querschnitt.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt gemäß der Figur 2 für ein weiteres Ausführungsbeispiel. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels als Brems- oder Schlussleuchte.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausfüh ^¬ rungsbeispiels als Spiegelblinker.

Figur 6 zeigt den in der Figur 5 markierten Querschnitt.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt gemäß der Figur 6 für ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels als Spiegelblinker. Figur 9 zeigt den in der Figur 8 markierten Querschnitt.

Die Figur 1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Anordnung aus einer Mehrzahl lichtemittierender Halbleiterbauelemente 1, die an einer Kante 6 einer Lichtleiterschicht 2 angeordnet sind. In diesem Beispiel ist die Lichtleiterschicht 2 auf oder über einer Basisschicht 4 angeordnet. Die Lichtleiter ^¬ schicht 2 kann beispielsweise auch zwei oder mehr voneinander getrennte Bereiche der Basisschicht 4 oder auch die gesamte Basisschicht 4 bedecken. Die Basisschicht 4 kann optisch transparent oder opak sein.

Es kann für die Funktionsweise als Leuchte von Vorteil sein, wenn wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere lichtemittierende Halbleiterbauelemente 1 vorhanden sind. Weitere lichtemittierende Halbleiterbauelemente 1 können insbesondere an einander gegenüberliegenden Rändern der

Lichtleiterschicht 2 angeordnet werden. Bei unterschiedlichen Anwendungen kann es dagegen genügen, wenn nur ein einzelnes lichtemittierendes Halbleiterbauelement 1 vorgesehen ist.

Die Anordnung gemäß der Figur 1 kann zum Beispiel als Brems ^¬ oder Schlussleuchte eines Fahrzeugs vorgesehen sein, und die Basisschicht 4 kann in diesem Fall die Heckscheibe oder ein Bereich der Karosserie des Fahrzeugs sein. In der Darstellung der Figur 1 ist die Lichtleiterschicht 2 am oberen Rand der eingezeichneten Basisschicht 4 vorhanden. Die Basisschicht 4 ist hier zum Beispiel die Heckscheibe, und die Lichtleiter ^¬ schicht 2 fungiert zusammen mit den lichtemittierenden Halbleiterbauelementen 1 als eine in der Heckscheibe integrierte Bremsleuchte . Die Figur 2 zeigt den in der Figur 1 markierten Querschnitt. Auf oder über der Basisschicht 4 ist die Lichtleiterschicht 2 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel befindet sich die Lichtleiterschicht 2 direkt auf der Basisschicht 4. An der Kante 6 der Lichtleiterschicht 2 ist das lichtemittierende Halbleiterbauelement 1 angeordnet, aus dem das emittierte Licht in die Lichtleiterschicht 2 eingekoppelt wird. Die Lichtaustrittsfläche des lichtemittierenden Halbleiterbauele ^¬ mentes 1 und die Lichteintrittsfläche der Lichtleiterschicht 2 sind vorzugsweise so angeordnet und/oder aneinander ange- passt, dass eine möglichst hohe Effizienz beim Einkoppeln des Lichtes in die Lichtleiterschicht 2 erreicht wird. Von dort wird das Licht in unterschiedliche Richtungen emittiert, insbesondere auf eine dafür vorgesehene Seite der Lichtlei- terschicht 2, was in der Figur 2 durch die eingezeichneten

Pfeile angedeutet ist. Eine einseitige Abstrahlung des Lichts kann zum Beispiel durch die Brechungsindizes der Lichtleiter ^¬ schicht 2 und der Basisschicht 4 bewirkt werden. Es kann aber auch eine allseitige Lichtabstrahlung vorgesehen sein.

Die Figur 3 zeigt den in der Figur 1 markierten Querschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Basis ^¬ schicht 4 auf der für die Abstrahlung des Lichtes vorgesehe ^¬ nen Seite der Lichtleiterschicht 2 angeordnet ist. Das heißt, dass das Licht die Basisschicht 4 passiert. Im Beispiel einer in die Heckscheibe eines Fahrzeugs integrierten Brems- oder Schlussleuchte bedeutet das, dass die Lichtleiterschicht 2 in der Ausgestaltung gemäß Figur 2 auf der Außenseite der Heckscheibe und bei der Ausgestaltung gemäß Figur 3 auf der In- nenseite der Heckscheibe angeordnet ist.

Die Figur 4 zeigt eine weitere Anordnung eines lichtemittie ^¬ renden Halbleiterbauelementes 1 an der Kante 6 einer Licht- leiterschicht 2. Die Lichtleiterschicht 2 ist in diesem Bei ^¬ spiel eine Brems- oder Schlussleuchte und auf einer Karosse ^¬ rie eines Fahrzeugs oder auf einem lichtundurchlässigen oder verspiegelten Leuchtengehäuse als Basisschicht 4 angeordnet.

Die Figur 5 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung eines Rückspiegels eines Fahrzeugs. Als Beispiel ist hier ein linker Außenspiegel gewählt worden. Der Rückspiegel ist in diesem Beispiel zusätzlich als Fahrt- richtungsanzeiger vorgesehen, und das lichtemittierende Halbleiterbauelement wird zur Erzeugung eines Blinklichtes einge ^¬ setzt. Die Lichtleiterschicht 2 nimmt bei diesem Ausführungs ^¬ beispiel die gesamte Spiegelfläche ein, die von dem Gehäuse 5 eingefasst ist.

Die Figur 6 zeigt den in der Figur 5 markierten Querschnitt. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement 1 ist an einer Kante 6 der Lichtleiterschicht 2 angeordnet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel können nach Bedarf zwei oder mehr licht- emittierende Halbleiterbauelemente 1 vorgesehen werden. Meh ^¬ rere lichtemittierende Halbleiterbauelemente 1 können an verschiedenen Stellen, insbesondere an einander gegenüberliegenden Rändern der Lichtleiterschicht 2, angeordnet werden. Die dem Gehäuse 5 zugewandte Rückseite der Lichtleiterschicht 2 ist mit einer Reflektorschicht 3 versehen und auf diese

Weise verspiegelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die Lichtleiterschicht 2 somit als Spiegelschicht.

Die Figur 7 zeigt den in der Figur 5 markierten Querschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine Basis ^¬ schicht 4 zwischen der Lichtleiterschicht 2 und der Reflek ^¬ torschicht 3 vorhanden ist. Die Basisschicht 4 bildet hier die eigentliche Spiegelschicht wie bei einem herkömmlichen Rückspiegel und kann beispielsweise Glas sein. Auch bei die ^¬ sem Ausführungsbeispiel ist das lichtemittierende Halbleiter ^¬ bauelement 1 an der Kante 6 der Lichtleiterschicht 2 angeord ^¬ net, so dass das emittierte Licht am seitlichen Rand in die Lichtleiterschicht 2 eingekoppelt wird. Auch bei diesem Aus ^¬ führungsbeispiel können zwei oder mehr lichtemittierende Halbleiterbauelemente 1 vorgesehen werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Basisschicht 4 auf der von der Reflektorschicht 3 abgewandten Seite der

Lichtleiterschicht 2 angeordnet sein. In diesem Fall ist die Lichtleiterschicht 2 zwischen der Reflektorschicht 3 und der Basisschicht 4 angeordnet. Die Lichtleiterschicht 2 kann direkt mit der Reflektorschicht 3 verspiegelt sein.

Die Figur 8 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine sche ^¬ matische Darstellung eines linken Außenspiegels eines Fahr ^¬ zeugs gemäß der Figur 5. Im Unterschied zu dem Ausführungs ^¬ beispiel der Figur 5 bedeckt die Lichtleiterschicht 2 nicht die gesamte Spiegelfläche, sondern nur etwa die linke Hälfte der Spiegelfläche. Das hat den Vorteil, dass in einem Be ^¬ triebszustand, in dem das Halbleiterbauelement 1 Licht emit ^¬ tiert, die Funktion des Spiegels zumindest auf der rechten Seite der Spiegelfläche vollständig erhalten bleibt und nicht durch das emittierte Licht beeinträchtigt wird. Der von der Lichtleiterschicht 2 eingenommene Bereich der Spiegelfläche kann den jeweiligen Erfordernissen angepasst und entsprechend variiert werden. Die Lichtleiterschicht 2 kann auch in zwei oder mehr voneinander getrennten Bereichen der Spiegelfläche vorgesehen werden.

Die Figur 9 zeigt den in der Figur 8 markierten Querschnitt. Darin ist erkennbar, dass die Lichtleiterschicht 2 nur einen Bereich der Basisschicht 4 bedeckt beziehungsweise nur über einem Bereich der Reflektorschicht 3 angeordnet ist. Vorzugs ^¬ weise befindet sich eine Kante 6 der Lichtleiterschicht 2 am Rand der Spiegelfläche, damit an dieser Stelle das lichtemit- tierende Halbleiterbauelement 1 von dem Gehäuse 5 geschützt angeordnet werden kann.

Eine nur einen Anteil der Spiegelfläche einnehmende Lichtlei ^¬ terschicht 2 kann statt auf der von der Reflektorschicht 3 abgewandten Seite der Basisschicht 4 auch zwischen der Reflektorschicht 3 und der Basisschicht 4 angeordnet werden. Eine von einer Kante der Lichtleiterschicht 2 innerhalb der Spiegelfläche gebildete Stufe kann in diesem Fall durch eine Basisschicht 4 variabler Dicke ausgeglichen werden.

Das oder die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 1 kön ^¬ nen insbesondere lichtemittierende Dioden (LEDs) sein. Das Material der Lichtleiterschicht 2 kann insbesondere ein Evo- nikmaterial sein. Ein solches Material ist sehr transparent und erlaubt es, besonders großflächige Lichtleiterschichten und Lichtaustrittsflächen zu realisieren. Mit der beschriebenen Anordnung können daher besonders vorteilhaft auf einfache Weise großflächige und daher gut erkennbare Bremsleuchten, Schlussleuchten, Spiegelblinker und andere Fahrzeugleuchten hergestellt werden. Das Material kann beispielsweise aus einer transparenten Matrix, welche insbesondere PMMA (Poly- methylmethacrylat ) oder PC ( Polycarbonat ) enthalten kann, mit einem streuenden Füllstoff, welcher für mindestens eine Wel ^¬ lenlänge im Bereich 400-800 nm einen höheren Brechungsindex aufweist als das Matrixmaterial, bestehen. Durch den Bre ^¬ chungsindexunterschied wird die streuende Wirkung hervorgeru ^¬ fen. Der Füllstoff besteht beispielsweise aus Partikeln aus S1O ₂ oder T1O ₂ mit einer Größe von 400 nm bis 40 μπι, bevor ^¬ zugt 1 μπι bis 10 μπι.