BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 103 294.0, deren Offenbarungsge ^¬ halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bekannt sind modulartige optoelektronische Leuchtvorrichtun ^¬ gen für Kraftfahrzeuge, bei denen ein geeigneter Treiber-Chip mit einer LED gemeinsam auf einer FR-4-Leiterplatte verbaut wird. Dabei wird der Treiber-Chip mit einer elektrischen Bord-Netzspannung, die zwischen ca. 7 V und ca. 16 V schwan- ken kann, versorgt. Die Ansteuerung der LEDs erfolgt mittels eines Linearreglers, bei dem überschüssige elektrische Span ^¬ nung in Wärme umgesetzt wird. Diese Wärme kann zu einer ther ^¬ mischen Limitierung von Helligkeiten führen, die mit derartigen Modul-Lösungen erreicht wird. Zusätzlich verhindert die- ses thermische Problem eine weitere Miniaturisierung der Mo ^¬ dule. Aufgrund der üblicherweise schwankenden elektrischen Bordspannung werden dadurch lokal stark schwankende Temperaturen erzeugt, die sich negativ auf einen Farbshift der LED- Chips auswirken können.

Abhilfe kann durch eine Reduktion der Abwärme im Treiberbau ^¬ stein erfolgen, die dann auch eine weitere Miniaturisierung erlaubt. Allerdings kommt es durch den relativ großen Abstand zwischen den LED-Chips in aktuell verfügbaren Gehäusen bei vielen Anwendungen (wie z.B. Einkopplung in einen Lichtleiter) nachteilig zu relativ langen Strecken, bis eine homogene Farbmischung erreicht werden kann. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu se ^¬ hen, eine optoelektronische Leuchtvorrichtung mit einem verbesserten Wirkungsgrad bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine opto ^¬ elektronische Leuchtvorrichtung, aufweisend:

zwei Kontakte zum Anschließen an eine elektrische

Versorgungsspannung;

- wenigstens eine Gruppe von miteinander definiert ver- schaltbaren LED-Chips, die über ein Leitungsnetz an die elektrische Versorgungsspannung schaltbar ist;

- wobei wenigstens eine Gruppe von miteinander defi ^¬ niert verschaltbaren LED-Chips über eine definierte Anzahl von elektrischen Stromquellen an die Versorgungsspannung schaltbar ist; und

- eine Ansteuerungseinrichtung für die wenigstens eine Gruppe von miteinander definiert verschaltbaren LED- Chips, die ausgelegt ist, abhängig vom Spannungspegel der Versorgungsspannung die LED-Chips miteinander derart zu verschalten, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung und einem Spannungsabfall an der wenigstens einen Gruppe der definiert miteinander verschaltbaren LED-Chips minimiert ist.

Auf diese Weise kann eine systembedingt stark schwankende elektrische Bordspannung eines Kraftfahrzeugs für die opto ^¬ elektronische Leuchtvorrichtung optimiert ausgenutzt werden, wobei vorteilhaft eine elektrische Verlustleistung der An- steuereinrichtung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung minimiert ist.

Im Ergebnis kann dadurch vorteilhaft eine relativ freie Kon- figurierbarkeit von miteinander verschalteten LED-Chips rea- lisiert werden, wodurch für die optoelektronische Leuchtvor ^¬ richtung ein verbesserter elektrischer/optischer Wirkungsgrad realisiert ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronische Leuchtvorrichtung, aufweisend die Schritte:

- Erfassen eines Spannungspegels einer elektrischen

Versorgungsspannung; und

- Betreiben von wenigstens einer Gruppe von miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips derart, dass die LED-Chips derart an die elektrische Versorgungsspan ^¬ nung angeschaltet werden, dass abhängig vom Spannungspegel der elektrischen Versorgungsspannung eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung und einem Spannungsabfall an der mitei ^¬ nander definiert verschalteten Gruppe von LED-Chips minimiert ist. Die Erfindung realisiert dadurch vorteilhaft, dass eine maxi- mierte Anzahl an miteinander verschalteten LED-Chips von einer elektrischen Bordspannung eines Kraftfahrzeugs versorgt wird bzw. dass eine Verlustleistung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung minimieriert ist. Aufgrund der Tatsache, dass die elektrische Bordspannung von Kraftfahrzeugen in der Praxis stark schwankt, bedeutet dies, dass jeweils unter ^¬ schiedliche Anzahlen von miteinander verschalteten LED-Chips von der elektrischen Bordspannung versorgt werden. Im Ergebnis wird dadurch eine optimierte Betriebscharakteristik für die LED-Chips erreicht, wodurch eine thermische Verlustleis ^¬ tung eines treibenden Treiberbausteins minimiert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Spannungs-Delta zwischen der Versorgungsspannung und der summarischen Flussspannungen der Gruppe der LED-Chips minimiert ist, wodurch die gesamte opto- elektronische Leuchtvorrichtung energetisch optimiert betrie ^¬ ben wird. Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass eine Anzahl der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips von Strömen, die von den elektrischen Stromquellen durch die LED-Chips getrieben wer- den, abhängt. Auf diese Weise kann die Anzahl der miteinander verschalteten LED-Chips vorteilhaft auch von den elektrischen Strömen der Stromquellen gesteuert werden.

Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvor- richtung ist vorgesehen, dass die LED-Chips mittels von der Ansteuereinrichtung bereitgestellten Schalterelementen schaltbar sind, wobei die LED-Chips parallel und/oder seriell zwischen die Kontakte der Versorgungsspannung schaltbar sind. Auf diese Weise können zahlreiche Schaltungstopologien reali- siert werden, die eine Verlustleistung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung minimieren.

Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die elektrischen Stromquellen mittels der Ansteuerungseinrichtung ansteuerbar sind. Auf diese Weise kann ein elektrischer Strom durch die Gruppe der LED-Chips gesteuert werden, wodurch im Ergebnis vorteilhaft z.B. ein Farbort der optoelektronischen Leuchtvorrichtung einstellbar ist.

Nach einer Ausführungsform der optoelektronischen Ausrichtung ist vorgesehen, dass die Ansteuerungseinrichtung als ein elektronischer Treiberbaustein ausgebildet ist. Dadurch können vielfältige, leicht umsetzbare Varianten für die Ansteue- rung der LED-Chips bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann auf diese Weise eine Infrastruktur des Treiberbausteins für die Verschaltung der LED-Chips genutzt werden, wodurch ein Platzbedarf für die optoelektronische Leuchtrichtung minimiert ist.

Eine weitere Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass LED-Chips we ^¬ nigstens einer Gruppe in wenigstens zwei Untergruppen ange- ordnet sind, wobei jede Untergruppe eine definierte Anzahl von seriell verschaltbaren LED-Chips umfasst, wobei das Ver ^¬ schalten der LED-Chips jeder Untergruppe mittels der Schal ^¬ terelemente synchron durchführbar ist. Auf diese Weise können aufgrund von definierbaren Anzahlen der verschalteten LED- Chips unterschiedliche Farbcharakteristiken der optoelektro ^¬ nischen Leuchtvorrichtung bereitgestellt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvor- richtung ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe der miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips rote LED-Chips, eine zweite Gruppe grüne LED-Chips und eine dritte Gruppe blaue LED-Chips umfasst. Auf diese Weise können mittels der opto ^¬ elektronischen Leuchtvorrichtung spezifische Farbcharakteris- tika bzw. Farborte realisiert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die LED-Chips auf einer Oberfläche der Ansteuerungseinrichtung angeordnet sind. Dadurch kann eine Bauform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung vorteilhaft kompakt realisiert wer ^¬ den .

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der optoelektroni- sehen Leuchtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von LED-Chip-Mitte zu LED-Chip-Mitte kleiner ist als eine doppelte Chiplänge eines LED-Chips. Auf diese Weise wer ^¬ den die LED-Chips möglichst nahe aneinander angeordnet, wodurch im Ergebnis eine Verbesserung einer lokalen Lichtmi- schung realisiert ist. Vorteilhaft ist dadurch ein gleichmä ^¬ ßiger Farbeindruck der optoelektronischen Leuchtvorrichtung unterstützt .

Eine vorteilhafte Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass orthogonal an jeden LED-Chip angrenzend ein andersfarbiger LED-Chip angeordnet ist. Auch auf diese Art und Weise wird eine gute Farbmischung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung aufgrund von Augenträgheit unterstützt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der opto- elektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die An- steuerungseinrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist, wobei auf der Leiterplatte voneinander isolierte Kontaktflä ^¬ chen für eine elektrische Versorgung und für Datenleitungen vorgesehen sind. Dadurch ergeben sich vorteilhaft platzspa- rende Konfigurationen, die auf komfortable Weise mit der Ver ^¬ sorgungsspannung und mit Datenleitungen ansteuerbar sind. Im Ergebnis sind dadurch kompakte „intelligente" Lichtquellen realisierbar. Dabei können externe Daten auf einfache Weise auf die optoelektronische Leuchtvorrichtung übertragen wer- den, z.B. können modulierte Datensignale über Zuleitungen für die Versorgungsspannung übertragen werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass die An- Ordnung aus LED-Chips, Ansteuerungseinrichtung und Leiterplatte von einer Moldmasse umschlossen ist. Dadurch sind mit einem kostengünstigen Herstellungsverfahren ein guter Schutz und ein kompakter Sitz der LED-Chips unterstützt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist vorgesehen, dass mittels Durch- kontaktierungen Kontakte auf Elektroden der LED-Chips

elektrisch kontaktierbar sind. Auf diese Weise kann eine Lei- tungs- bzw. Verdrahtungsstruktur der optoelektronischen

Leuchtvorrichtung optimiert ausgebildet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Softwareprogramms der Ansteuereinrichtung eine Be- triebscharakteristik der LED-Chips definiert änderbar ist. Auf diese Weise kann eine Höhe und/oder ein zeitlicher Verlauf des elektrischen Stroms durch die LED-Chips gesteuert werden, wodurch eine Farbcharakteristik der optoelektroni- sehen Leuchtvorrichtung effizient gesteuert werden kann (z.B. Farbverläufe, Helligkeitsverläufe, usw.). Beispielsweise kann dadurch realisiert werden, dass innerhalb eines bestimmten Zeitraums von einer Farbe auf eine andere gewechselt wird.

Technische Funktionalitäten und Vorteile der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung ergeben sich analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten und Vorteilen des Verfahrens zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvor- richtung. Dies bedeutet insbesondere, dass sich technische Funktionalitäten und Vorteile der Vorrichtungsmerkmale aus entsprechenden technischen Funktionalitäten und Vorteilen von Verfahrensmerkmalen ergeben und umgekehrt. Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit Figuren näher erläutert werden, wobei die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt sind. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 prinzipielles Schaltbild einer Ausfüh

rungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,

Fig. 2 das Schaltbild von Fig. 1 mit beispielhaft

schlossenen Schalterelementen,

Fig. 3 ein Spannungsverlaufsdiagramm mit Spannungszu- ständen an den LED-Chips der optoelektronischen Leuchtvorrichtung,

Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung, Fig. 5 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh ^¬ rungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,

Fig. 7 eine Rückansicht auf eine Ausführungsform der vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung,

Fig. 8 und 9 zwei Anordnungen von LED-Chips der vorgeschla ^¬ genen optoelektronischen Leuchtvorrichtung, und

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung .

Im Folgenden werden für gleiche oder funktionsgleiche Merkma ^¬ le gleiche Bezugszeichen verwendet. Zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit kann vorgesehen sein, dass nicht in sämtli ^¬ chen Figuren für sämtliche Elemente stets sämtliche Bezugs- zeichen eingezeichnet sind.

Die Formulierungen "respektive", "bzw." umfassen insbesondere auch die Formulierung "und/oder". Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer beispielhaften ersten Ausführungsform einer vorgeschlagenen optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 100 wird über Kontakte 1, 2 an eine elektrische Versorgungsspan ^¬ nung U _B angeschlossen. Die optoelektronische Leuchtvorrich- tung 100 weist eine erste Gruppe 10 von ersten LED-Chips 11 einer ersten Farbe (hier rot) , eine zweite Gruppe 20 von zweiten LED-Chips 21 einer zweiten Farbe (hier grün) und eine dritte Gruppe 30 von dritten LED-Chips 31 einer dritten Farbe (hier blau) auf. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch noch andere und/oder zusätzliche, nicht dargestellte Gruppen mit LED-Chips anderer Farben (z.B. orange, gelb, usw.) verwendet werden können.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die LED-Chips 11, 21, 31 der einzelnen Gruppen 10, 20 und 30 mittels Schalterelementen 60 seriell und/oder parallel miteinander verschaltbar, wobei in der Anordnung von Fig. 1 alle Schaltereinrichtungen 60 geöffnet sind. Im Ergebnis kann dadurch die elektrische Versor- gungsspannung U _B (z.B. eine elektrische Batterie- bzw. Bord ^¬ spannung eines Kraftfahrzeugs) gemäß den jeweiligen elektrischen Flussspannungen U _f der LED-Chips 11, 21, 31 eine defi ^¬ nierte Anzahl der LED-Chips 11, 21, 31 treiben, wobei eine verbleibende elektrische Restspannung an steuerbaren Strom- quellen 50 (z.B. Konstantstromquellen) abfällt. Dabei ergeben sich die jeweiligen Flussspannungen an den LED-Chips 11, 21, 31 in Abhängigkeit von den mittels der Stromquellen 50 ge ^¬ triebenen elektrischen Ströme, sodass im Ergebnis die Anzahl der verschalteten LED-Chips 11, 21, 31 von den Strömen der Stromquellen 50 abhängt.

In Kraftfahrzeugen wird von einer minimalen elektrischen Versorgungsspannung von ca. 6,5 V und einer maximalen elektrischen Versorgungsspannung von ca. 16 V ausgegangen. Bei 6,5 V können rechnerisch bei einer spezifischen elektrischen Flussspannung 2,8 rote LED-Chips betrieben werden. Abgerundet ergeben sich damit n = 2 rote LED-Chips pro Reihe. Bei 16 V können 7,0 rote LED-Chips betrieben werden. Damit ergibt sich eine sinnvolle Strangzahl x = 3, da drei Stränge mit je zwei roten LED-Chips bei einer Serienschaltung zu einer Gesamtspannung

6 x 2,3 V = 13,8 V (1) führen .

Für grüne und blaue LED-Chips der zweiten bzw. dritten Gruppe 20, 30 gelten die oben genannten Überlegungen analog mit den jeweiligen spezifischen Flussspannungen. Da in der Regel mehr grüne LED-Chips benötigt werden, um einen gewünschten Weiß ^¬ punkt zu erreichen, sind für die grünen LED-Chips 21 der zweiten Gruppe 20 zwei Untergruppen („Cluster") 22, 23 vorge- sehen, wobei pro Untergruppe jeweils zwei zweite LED-Chips 21 der Untergruppen 22, 23 seriell miteinander verschaltet sind. Auf diese Weise kann eine Anzahl der grünen zweiten LED-Chips 21 doppelt so hoch sein wie eine Anzahl der blauen dritten LED-Chips 31.

Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die Anzahl der LED- Chips 11, 21, 31 beliebig nach Anwendungsfall variiert werden kann und so zum Beispiel auch mehr blaue LED-Chips als rote oder grüne LED-Chips verbaut werden können. Somit kann in Summe mehr blaues Licht (radiometrische Watts) emittiert wer ^¬ den, sodass nach der Gewichtung mit der geringen Augenempfindlichkeit im blauen Spektralbereich eine vergleichbare op ^¬ tische Lichtstärke im Vergleich zu den anderen Farben erzielt werden kann.

In der nachfolgenden Tabelle sind verschiedene Parameter für rote, grüne und blaue LED-Chips angegeben:

U _f ... elektrische Fluss- bzw. Vorwärtsspannung

Dabei sind für rote LED-Chips (2. Spalte), grüne LED-Chips (3. Spalte) und blaue LED-Chips (4. Spalte) verschiedene Pa rameter angegeben. Man erkennt für die genannten Typen von LED-Chips konkrete Werte der elektrischen Flussspannung U _f in Abhängigkeit vom elektrischen Strom 30mA. Erkennbar sind ferner Anzahlen von theoretisch seriell verschaltbaren LED-Chips bei den elektrischen Batteriespannungen U _B 6,5 V und 16 V. Erkennbar sind ferner Anzahlen von tatsächlich seriell verschaltbaren LED-Chips pro Reihe, Anzahlen von verschaltbaren Parallelsträngen der LED-Chips, Anzahlen von Untergruppen sowie eine Gesamtanzahl an verschaltbaren LED-Chips. Erkennbar ist für die drei unterschiedlichen LED-Chips auch ein Gesamt- chipkantenlängen-Äquivalent bei 130ym Chipraster.

Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 100 umfasst weiterhin eine Ansteuereinrichtung 40 (z.B. ein elektronischer Treiberbaustein) , in den eine Rechnereinrichtung (vorzugsweise ein MikroController, Mikroprozessor, usw.) und elektronische

Schalterelemente 60 integriert sind. Mittels der Ansteuerein ^¬ richtung 40 können ein Schaltmodus der Schalterelemente 60 gesteuert und die Stromquellen 50 angesteuert werden. Auf diese Weise wird die elektrische Versorgungs- bzw. Batte ^¬ riespannung U _B jeweils optimal zur Versorgung der LED-Chips 11, 21, 31 genutzt. Ferner kann mit der Rechnereinrichtung des Treibausteins ein elektrischer Stromfluss der Stromquel ^¬ len 50 durch die LED-Chips 11, 21, 31 gesteuert werden, so- dass aufgrund von unterschiedlichen, sich ändernden elektrischen Strömen spezifische Farbrampen für die LED-Chips 11, 21, 31 realisierbar sind.

Fig. 2 zeigt die Anordnung von Fig. 1 mit spezifisch ver- schalteten LED-Chips 11, 21, 31. Realisiert ist in der ersten Gruppe 10 eine Serienschaltung von vier ersten LED-Chips 11, die gemeinsam mit zwei seriell geschalteten ersten LED-Chips 11 an die Versorgungsspannung U _B angeschaltet sind. In der zweiten Gruppe 20 erkennt man eine erste Untergruppe 22 mit vier seriell verschalteten zweiten LED-Chips 21, die an die

Versorgungsspannung U _B angeschaltet ist und ferner eine zwei ^¬ te Untergruppe 23, die aufgrund von offenen Schalterelementen 60 von der Versorgungsspannung U _B getrennt ist. Die dritte Gruppe 30 enthält vier in Serie geschaltete dritte LED-Chips 31, die an die Versorgungsspannung U _B geschaltet sind.

Man erkennt also, dass es mit der Ansteuereinrichtung 40 mög- lieh ist, die LED-Chips 11, 21, 31 der Gruppen 10, 20 und 30 entweder seriell und/oder parallel an die elektrische Versor ^¬ gungsspannung U _B anzuschalten.

Die Stromquellen 50 sind über die Rechnereinrichtung der An- Steuereinrichtung 40 programmierbar ansteuerbar. Die elektrischen Ströme der Stränge einer Farbe sind typischerweise, aber nicht zwingend gleich groß. Zu einer Helligkeits ^¬ und/oder Farbeinstellung der LED-Chips 11, 21, 31 kann z.B. eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Stromquellen 50 durchgeführt werden.

Im Ergebnis befinden sich dadurch eine Anzahl n (n mindestens eins) LED-Chips 11, 21, 31 einer Farbe in einem Strang. Die Anzahl n innerhalb eines Strangs kann gleich oder unter- schiedlich groß sein. Die Stränge können elektrisch zueinander parallel und/oder seriell verschaltet werden, wobei die Verschaltung über elektronische Schalterelemente 60 erfolgt. Ein oder mehrere Stränge können auch nicht bestromt sein. Die elektrische Versorgungsspannung U _B bestimmt somit, ob ein Strang bestromt wird und ob er in Reihe oder parallel mit an ^¬ deren Strängen verschaltet wird.

Auf diese Weise wird für alle LED-Chips 11, 21, 31 das Prin ^¬ zip „keine gemeinsame Anode und keine gemeinsame Kathode" re- alisiert, sodass die elektrische Versorgungsspannung U _B best ^¬ möglich, d.h. mit einer minimierten Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung U _B und der summarischen Flussspannungen U _f zum Betreiben der verschalteten LED-Chips 11, 21, 31 verwendet wird. Die elektrische Versorgungsspannung U _B wird auf diese Weise bestmöglich ausgenutzt, sodass die elektrische Verlustleistung der Ansteuereinrichtung 40 minimiert ist. Mit dem beschriebenen dynamischen Schalten der LED-Chips in Serien- und/oder Parallelschaltung kann die thermische Verlustleistung in der Form gemindert werden, dass z.B. ein Rotshift aufgrund der lokalen Erwärmung des Bauteils deutlich reduziert und eine einfachere Ansteuerung und Rotkompensation der LED-Chips ermöglicht werden.

Fig. 3 zeigt ein dem oben genannten Konzept zugrunde liegendes Spannungsverlaufsdiagramm. In dem Diagramm ist die elekt- rische Versorgungsspannung U _B auf der x-Achse aufgetragen. Auf der y-Achse sind die summarischen Fluss- bzw. Vorwärts ^¬ spannungen U _f der LED-Chips 11, 21, 31 aufgetragen. Die elektrische Flussspannung, die an den roten, grünen und blauen LED-Chips abfällt, ist mit den jeweiligen Spannungskurven U _r , U _g , U eingezeichnet. Für die roten LED-Chips liegt bis 10 V Versorgungsspannung U _B eine Parallelschaltung PS vor, zwischen 10V und 14 V liegt eine Reihenschaltung von vier roten LED-Chips 11 vor und ab 14 V eine Reihenschaltung mit sechs seriell verschalteten roten LED-Chips 11.

Für blaue/grüne LED-Chips liegt bei 13/14 V eine Parallel ^¬ schaltung der blauen/grünen LED-Chips 21, 31 vor und anschließend bei höherer Versorgungsspannung U _B eine Reihenschaltung RS. Die Spannungsdifferenz AU _T zwischen der Versor- gungsspannung U _B und den summarischen LED-Chip-Spannungen fällt als „Verlustspannung" an der Ansteuerungseinrichtung 40 bzw. an den Stromquellen 50 ab und wird in thermische Verlus ^¬ tenergie umgewandelt. Man erkennt somit, dass je nach vorhandener elektrischer Versorgungsspannung U _B eine unterschiedliche Anzahl von seriell und/oder parallel verschalteten LED-Chips 11, 21, 31 von der der elektrischen Versorgungsspannung U _B getrieben sind. Auf diese Weise wird die elektrische Bordspannung eines Kraft- fahrzeugs bestmöglich ausgenutzt und eine Verlustleistung am Treiberbaustein minimiert, was einen effizienten Betrieb der gesamten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 unterstützt . Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungs ^¬ form der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 mit oberflächenemittierenden LED-Chips 11, 21, 31, insbesondere auf- grund deren Effizienz und Leuchtdichte. Prinzipiell ist aber auch die Verwendung von Volumenemittern als LED-Chips möglich (nicht dargestellt) . Auch die Verwendung von LED-Chips mit beiden elektrischen Kontakten auf einer Oberfläche („Horizontaler LED-Chip") ist möglich. In Fig. 4 sind vertikale erste LED-Chips 11 erkennbar, die elektrisch und thermisch auf der Ansteuerungseinrichtung 40 montiert sind. Dadurch wird die Einheit aus Elektronikbaustein und LED-Chips sehr kompakt und kann vorteilhaft auch noch an Orten (z.B. im Kraftfahrzeug) mit geringem Bauraum verbaut werden. Zudem ist der die An- Steuerungseinrichtung 40 in Form des Silizium-Elektronikbausteins ein guter Wärmeleiter, der anfallende Wärme gut im Bauteil verteilt und abführt.

Die unteren Chipkontakte der LED-Chips dürfen elektrisch nicht miteinander verbunden sein. Dies kann durch die Verwendung eines Kontaktierungselements 70 in Form von ACF (engl, anisotropic conductive film), CDAF auf Chip (engl, conductive die attach film) oder durch einen Lötkontakt erzielt werden. Die Oberseitenkontakte der ersten LED-Chips 11 werden

elektrisch durch PI-Kontakte 71 (Planar Interconnect-Kontakt ) und Durchkontaktierungen 72 (PI-Vias) (Planar Interconnect- Vias) mit der Ansteuerungseinrichtung 40 verbunden. Mittels Drahtbrücken 74 werden elektrische Kontaktierungen von einer Oberseite der Ansteuerungseinrichtung 40 zu Durchkontaktie- rungen 81 der Leiterplatte 80 hergestellt. Die gesamte Anord ^¬ nung aus LED-Chips 11, 21, 31, Ansteuerungseinrichtung 40 und Leiterplatte 80 ist von einer ausgehärteten Moldmasse 75 um ^¬ schlossen . Das derart ausgebildete LED-Chip-Array kann optional noch mit einer dünnen, transparenten Vergussmasse (nicht dargestellt) geschützt werden. Da kein Reflektor vorhanden ist, können die LED-Chips im Wesentlichen gleichförmig in alle Raumrichtungen abstrahlen, wodurch ein Farbshift unter einem flachen Betrachtungswinkel (engl. Color-over-Angle) vorteilhaft redu ^¬ ziert ist.

Als elektrische Kontakte ist eine Rückseitenmetallisierung 82 auf der Leiterplatte 80 denkbar oder Pads auf der Bautei ^¬ loberseite, die durch den PI-Prozess hergestellt werden. Die Verdrahtung laut Schaltplan gemäß Fig. 1 und 2 kann nur in sehr geringem Umfang durch die PI-Metallisierung umgesetzt werden, weshalb sie vor allem in Umverdrahtungsebenen (nicht dargestellt) innerhalb der Ansteuerungseinrichtung 40 reali ^¬ siert ist.

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausfüh ^¬ rungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. In diesem Fall sind in der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 mehrere ICs angeordnet. Man erkennt hier eine als Trei ^¬ berbaustein ausgebildete Ansteuerungseinrichtung 40 und einen weiteren IC-Baustein 90. Beispielsweise repräsentiert der Treiberbaustein einen MikroController und der zweite IC- Baustein 90 einen Datenbus-Treiber-IC, der als Standardbau ^¬ element verfügbar ist und lediglich Sonderaufgaben, wie z.B. LED-Treiber- und Schalterfunktionen für die Schalterelemente 60 übernimmt. Denkbar ist aber auch, die Schalterelemente 60 in die Ansteuerungseinrichtung 40 zu integrieren. In dem ge- zeigten Chip-on-Board-Ansatz ist ein solches System-in-a-

Package (SiP) möglich. Erkennbar ist ebenfalls, dass an der Unterseite eine Reihe von Durchkontaktierungen 81 in der Leiterplatte 80 ausgebildet sind, über die für die optoelektro ^¬ nische Leuchtvorrichtung 100 eine effektive Wärmesenke inte- griert wird.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. Man erkennt hier, dass die PI-Kontakte 71 zwischen den LED-Chips 11, 21 und 31 verlegt sind. Dadurch können kleine Abstände von LED- Chipmitte zu LED-Chipmitte realisiert werden. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen LED-Chipmitte zu LED-Chipmitte klei ^¬ ner als die doppelte Chipkantenlänge des größeren LED-Chips, wobei im Falle von Fig. 6 alle LED-Chips 11, 21, 31 gleich groß sind.

Dargestellt sind in Fig. 6 Abmessungen, die Größenverhältnis- se der einzelnen Abmessungen der einzelnen Elemente der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 bei einem 130 ym Raster der LED-Chips 11, 21, 31 andeuten sollen. Im Ergebnis sind diese Weise viele kleine, diskrete LED-Chips mit einer Chip ^¬ kantenlänge von vorzugweise < 200ym auf einem IC elektrisch voneinander isoliert montiert, wobei mit PI-Kontakten jeder Chipoberseitenkontakt einzeln auf den IC verdrahtet ist. Auf diese Weise kann eine Lichtmischung aus z.B. rot, grün und blau lokal mit einer gegenüber herkömmlichen Abmessungen deutlich reduzierten Größenskala realisiert werden. Durchkon- taktierungen befinden sich nicht im LED-Chip-Bestückfeld, sondern ausschließlich außerhalb des LED-Chip-Bestückfeldes. Alternativ oder zusätzlich können als Durchkontaktierungsele- mente auch Kontaktelemente benutzt werden, z.B. aus Alumini ^¬ um, Kupfer, Silizium (nicht dargestellt) .

Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Unterseite einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100. Wie in Fig. 7 dargestellt, sind insgesamt vier beispielhafte Anschlussflächen 82a.. d für eine Zuführung der elektrischen Versorgungsspan- nung U _B , von Massepotential (Anschlussflächen 82a, 82b) und von Datensignalen (Anschlussflächen 82c, 82d) vorgesehen. Die genannten Anschlussflächen 82 sind vorzugsweise als Metalli ^¬ sierungsflächen ausgebildet, wobei für eine Übertragung von Datensignalen ein Anschluss für einen Datenbus vorgesehen ist, über den serielle Daten in die Ansteuerungseinrichtung 40 übertragen werden können.

Auf diese Weise hat ein Anwender die Möglichkeit, eigene Kon ^¬ figurationsprogramme für die Rechnereinrichtung der Ansteue- rungseinrichtung 40 zu erstellen und auf diese Weise ein Betriebsverhalten der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 wunschgemäß auszubilden. Auf diese Weise kann z.B. eine Hel- ligkeits- und/oder Farbvorgabe, beispielsweise in Form von Blinken, Helligkeits- und/oder Farbrampen, usw. für die LED- Chips realisiert werden.

Um einen möglichst homogenen Farbeindruck zu erhalten, werden die LED-Chips 11, 21, 31 der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 derart gemischt angeordnet, dass in vertikaler und horizontaler, d.h. in jeweils orthogonaler Ausrichtung zu jedem LED-Chip Richtung jeweils andersfarbige LED-Chips ange ^¬ ordnet sind. Dies ist in den Figuren 8 und 9 mit zwei bei- spielhaften Konfigurationen mit grünen (G) , roten (R)und blauen (B) LED-Chips angedeutet. Insgesamt achtzehn LED-Chips lassen sich annähernd quadratisch in einer 4 * 4 + 2- Anordnung gemäß Fig. 8 bzw. länglich in einer 3 x 6-Anordnung gemäß Fig. 9 anordnen. Dadurch ist auch bei einer kurzen Be- trachtungsdistanz ein möglichst homogener Farbeindruck der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 unterstützt.

Fig. 10 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausfüh rungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben ei ner optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100.

In einem Schritt 200 wird ein Erfassen eines Spannungspegel einer elektrischen Versorgungsspannung U _B durchgeführt. In einem Schritt 210 wird ein Betreiben von wenigstens einer Gruppe 10, 20, 30 von miteinander definiert verschaltbaren LED-Chips 11, 21, 31 derart durchgeführt, dass die LED-Chips 11, 21, 31 derart an die elektrische Versorgungsspannung U _B angeschaltet werden, dass abhängig vom Spannungspegel der elektrischen Versorgungsspannung U _B eine Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Versorgungsspannung U _B und einem Spannungsabfall an der miteinander definiert verschalteten Gruppe von LED Chips 11, 21, 31 minimiert ist.

Die Zuordnung kann beispielsweise über eine Tabelle, die gegebener Versorgungsspannung U _B die Schaltungszustände zeigt, erfolgen (sogenannte look-up-table) . In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind Stränge von LED-Chips 11, 21, 31 mit jeweils zwei LED-Chips 11, 21, 31 parallel geschaltet, wenn die Spannungsdifferenz kleiner als das Zweifache des Spannungsabfalls an der miteinander defi- niert verschalteten Gruppe von LED-Chips 11, 21, 31 ist. Wenn die Spannungsdifferenz größer als der Spannungsabfall an der miteinander definiert verschalteten Gruppe von LED-Chips 11, 21, 31 ist, werden zwei Stränge von LED-Chips 11, 21, 31 mit ^¬ tels Schaltelementen 60 in Serie geschaltet.

Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung eine optoelektronische Leuchtvorrichtung vorgeschlagen, die ein optimiertes Betriebsverhalten mit minimierter elektrischer und thermischer Verlustleistung aufweist.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

BEZUGSZEICHENLISTE

10 1. Gruppe

11 LED-Chips

20 2. Gruppe

21 LED-Chips

22 Untergruppe

23 Untergruppe

30 3. Gruppe

31 LED-Chips

40 AnSteuerungseinrichtung

50 Stromquelle

60 Schalterelement

70 Kontaktierungselernent

71 PI-Kontakt

72 PI -Durchkontaktieruntg

73 IC-Metallisierung

74 Drahtkontakt

75 Moldmasse

80 Leiterplatte

81 Durchkontaktierung

82a, b Anschlussfläche Versorgung

82c, d Anschlussfläche Versorgung/Daten

90 IC-Baustein

100 optoelektronische Leucht orrichtung

200...210 Verfahrensschritte

U _B VersorgungsSpannung

u _f FlussSpannung