光电子模块和光电子模块的制造方法与流程

光电子模块和光电子模块的制造方法
1.提出了一种光电子模块和一种光电子模块的制造方法。
2.光电子模块尤其设计用于产生电磁辐射，优选对于人眼可感知的光。
3.要实现的目的在于：提出一种光电子模块，该光电子模块能够特别精准地再现具有期望色坐标和期望亮度的电磁辐射。
4.根据至少一个实施方式，光电子模块包括控制元件、至少一个温度传感器和至少一个半导体发射器单元。控制元件被设置用于操控半导体发射器单元。温度传感器检测半导体发射器单元的温度。半导体发射器单元由半导体材料形成并且被设置用于发射不同波长范围内的电磁辐射。
5.根据光电子模块的至少一个实施方式，半导体发射器单元至少包括第一发射器和第二发射器。优选地，发射器构成为半导体二极管。半导体二极管可以简单且低成本地制造，并且使用寿命长。有利地，半导体二极管可以具有不同的发射波长范围。发射器可以彼此分开地操控并且被分别设置用于发射不同波长范围内的电磁辐射。通过改变各个发射器的亮度，能够产生具有变化色坐标的混合辐射。
6.根据光电子模块的至少一个实施方式，第一发射器被设计用于发射第一波长范围内的电磁辐射。特别地，第一波长范围包括对于人眼可感知的电磁波谱范围。第一波长范围优选对应于原色，例如红色、绿色或蓝色。
7.根据光电子模块的至少一个实施方式，第二发射器被设计用于发射不同于第一波长范围的第二波长范围内的电磁辐射。第二波长范围例如对应于与第一波长范围不同的原色。特别地，第一波长范围和第二波长范围能够至少部分重叠。
8.根据光电子模块的至少一个实施方式，控制元件包括存储单元和分别用于每个发射器的驱动输出端。存储单元尤其被设计用于存储数字信息。存储单元优选地是非易失性存储器。
9.每个驱动输出端被设计用于：向发射器提供运行电流。驱动输出端尤其是可控的电流源或电压源。优选地，每个发射器分配有刚好一个驱动输出端。由此能够单独操控每个发射器。
10.根据光电子模块的至少一个实施方式，每个发射器在存储单元中分配有非线性特性曲线。非线性特性曲线的特征在于，其具有多个不同的斜率值。例如，半导体二极管的电流电压特性曲线可以用非线性特性曲线来描述。
11.根据光电子模块的至少一个实施方式，每个发射器的非线性特性曲线对应于由该发射器事先测量的特性曲线。换言之，对所有发射器进行特定部件校准。通过特定部件校准，事先测量每个发射器的非线性特性曲线，然后能够将其作为非线性特性曲线存储在存储单元中。通过这种特定部件校准能够有利地对外部影响(例如环境温度)进行特别精确的补偿。
12.根据光电子模块的至少一个实施方式，控制元件被设计用于：分别借助于驱动输出端彼此独立地操控发射器。由此，控制元件能够调节由半导体发射器单元发射的任何混合颜色。因此，根据各个发射器的操控，半导体发射器单元能够发射具有预设色坐标和预设
亮度的电磁辐射。
13.根据光电子模块的至少一个实施方式，控制元件根据所检测的温度和发射器的相应的特性曲线操控发射器。特别地，因此实现对温度影响的补偿。
14.根据至少一个实施方式，光电子模块包括控制元件、至少一个温度传感器和至少一个半导体发射器单元，其中
[0015]-半导体发射器单元至少包括第一发射器和第二发射器，
[0016]-第一发射器被设计用于发射第一波长范围内的电磁辐射，
[0017]-第二发射器被设计用于发射不同于第一波长范围的第二波长范围内的电磁辐射，
[0018]-控制元件包括存储单元和分别用于每个发射器的驱动输出端，
[0019]-温度传感器检测温度，
[0020]-每个发射器在存储单元中分配有非线性特性曲线，
[0021]-控制元件被设计用于：分别借助于驱动输出端彼此独立地操控发射器，和
[0022]-控制元件根据所检测的温度和发射器的相应的特性曲线操控发射器。
[0023]
在此描述的光电子模块还基于以下考虑：半导体发射器单元的亮度随着温度升高而降低。在被设置用于在红色波长范围内发射的发射器中，在-40℃至125℃的温度范围内，该效应与在发射蓝色或绿色波长范围内的发射器中相比通常表现得更明显。由此，不仅光电子模块的亮度，而且其所示出的混合颜色的色坐标也会根据发射器的温度变化。随着温度的升高，红色发射器对混合颜色的贡献与绿色发射器或蓝色发射器的贡献相比下降得更强烈。附加地，控制元件和温度传感器也显示出温度相关性，该温度相关性会引起由光电子模块发射的混合辐射的亮度和色坐标的进一步变化。
[0024]
此外，在此描述的光电子模块利用了如下构思：借助于测量各个发射器在不同温度下的亮度变化来求出非线性特性曲线，各个发射器的操控根据该非线性特性曲线来进行。该非线性特性曲线能够包含发射器亮度的变化，以及通过控制元件引起运行电流的变化和所用温度传感器的偏差。光电子模块包含：存储单元，该存储单元包括每个发射器的特性曲线；和用于测量当前运行温度的温度传感器。因此，借助于每个发射器的特性曲线和所检测的温度，能够对温度效应进行补偿。由此可行的是：提供一种光电子模块，该光电子模块独立于运行温度发射具有期望亮度和期望色坐标的混合辐射。
[0025]
根据光电子模块的至少一个实施方式，半导体发射器单元包括第三发射器，该第三发射器被设计用于发射不同于第一波长范围和第二波长范围的第三波长范围内的电磁辐射。特别地，半导体发射器单元因此形成rgb单元。rgb单元包括：被设计用于发射红色波长范围内的电磁辐射的发射器、被设计用于发射绿色波长范围内的电磁辐射的发射器以及被设计用于发射蓝色波长范围内的电磁辐射的发射器。因此，rgb单元能够发射如下混合辐射，该混合辐射的色坐标位于颜色空间中的由发射器展开的三角形内。
[0026]
根据光电子模块的至少一种实施方式，半导体发射器单元具有标识。标识允许对半导体发射器单元进行唯一识别。唯一识别尤其有利于将所求出的特性曲线分配给相应的发射器。
[0027]
根据光电子模块的至少一个实施方式，标识是光学可读标记。例如，标识是条形码或二维码，例如qr码或数据矩阵。在将光电子模块装配在电路板上时，光学可读标记可以例
如通过相机系统读取。
[0028]
根据光电子模块的至少一个实施方式，标识作为数字id存储在控制元件的存储单元中。在此和在下文中应将标识字符串理解为id。因为数字id不占用光电子模块的可见区域中的任何空间，所以在非常小的器件上使用是有利的。光电子模块的最小尺寸因此有利地不被光学标记的范围预先确定。特别地，标识既可以作为数字id也可以作为光学可读标记存储在光电子模块中。因此，标识的信息能够被有利地冗余存储。
[0029]
根据光电子模块的至少一个实施方式，半导体发射器单元与控制元件一起设置在壳体中。特别地，半导体发射器单元和控制元件嵌入在共同的壳体中。例如，壳体由聚合物形成。这实现了光电子模块的特别简单和稳定的结构。
[0030]
根据光电子模块的至少一个实施方式，温度传感器集成在控制元件中。由此能够将温度传感器特别低成本地且节省空间地集成在光电子模块中。由此还可以特别精确地检测控制元件的温度。这能够特别精确地补偿控制元件中与温度相关的变化。特别地，因此补偿了驱动输出端的与温度相关的变化。
[0031]
根据光电子模块的至少一个实施方式，温度传感器集成在半导体发射器单元中。由此实现了通过温度传感器对半导体发射器单元的温度的特别精确的检测。因为温度传感器与半导体发射器单元具有特别小的间距，所以通过温度传感器测量的温度极其接近地对应于半导体发射器单元的温度。
[0032]
根据光电子模块的至少一个实施方式，控制元件被设计用于借助于pwm信号(脉冲宽度调制)操控发射器。通过借助于pwm信号操控可以尤其简单且可细分地控制发射器的亮度。特别地，控制元件被设计用于借助于pwm调制发射器的运行电流。
[0033]
根据光电子模块的至少一个实施方式，非线性特性曲线表示发射器的待预设的控制信号与温度的关联性。控制信号例如是pwm信号的待预设的脉冲宽度。
[0034]
根据光电子模块的至少一个实施方式，控制元件包括通信接口。通信接口尤其设计用于与数据总线系统通信。例如，半导体发射器单元根据通信接口传输的参数来控制。例如，通信接口被设计用于以菊花链形式在串行总线系统中进行通信。
[0035]
根据光电子模块的至少一个实施方式，光电子模块包括多个半导体发射器单元，其中每个半导体发射器单元由共同的控制元件操控。由此，得到光电子模块的特别简单的构造，其中能够省去多个控制元件。在控制元件中，每个半导体发射器单元的特性曲线能够存储在存储单元中。特别地，控制元件具有用于每个发射器的自身的驱动输出端。
[0036]
还提出一种光电子模块的制造方法。光电子模块尤其能够利用在此描述的方法来制造。这意味着，关于光电子模块公开的所有特征也针对其制造方法公开，反之亦然。
[0037]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，提供具有标识的光电子模块。光电子模块还包括控制器、至少一个温度传感器以及至少一个半导体发射器单元，其中
[0038]-半导体发射器单元至少包括第一发射器和第二发射器，
[0039]-第一发射器被设计用于发射第一波长范围内的电磁辐射，
[0040]-第二发射器被设计用于发射不同于第一波长范围的第二波长范围内的电磁辐射，
[0041]-控制元件包括存储单元和分别用于每个发射器的驱动输出端，
[0042]-温度传感器检测温度，
[0043]-每个发射器在存储单元中分配有非线性特性曲线，
[0044]-控制元件被设计用于：分别借助于驱动输出端彼此独立地操控发射器，和
[0045]-控制元件根据所检测的温度和发射器的相应的特性曲线操控发射器。
[0046]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，在第一温度下确定发射器的第一波长范围和第二波长范围以及第一亮度和第二亮度。为此，向每个发射器供应运行电流并且测量其发射的辐射。该测量有利地在多个发射器的情况下同时进行。
[0047]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，在不同于第一温度的第二温度下重复确定发射器的第一波长范围和第二波长范围以及第一亮度和第二亮度。因此，获得了发射器亮度的温度相关的特性曲线的另一支撑点。还能够进一步重复该步骤，以获得期望数量的支撑点。
[0048]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，分别求出每个发射器的第一波长范围和第二波长范围以及第一亮度和第二亮度的温度相关的特性曲线。特性曲线尤其根据测量的支撑点借助于特定的拟合函数来求出。例如，拟合函数考虑到亮度特性、电流特性和温度相关的测量偏差的物理规律。特别地，所求出的特性曲线尤其具有非线性走向。所求出的特性曲线作为定量描述、例如以查找表的形式存储在控制元件中。由此，能够最小化控制元件中的计算耗费。
[0049]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，读取模块的标识并且将所求出的特性曲线分配给所读取的标识。因此，能够为每个发射器分配其特定的特性曲线，该特性曲线还考虑到控制元件和温度传感器的温度相关性。
[0050]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，该方法包括以下步骤：
[0051]
a)提供具有标识的光电子模块，
[0052]
b)在第一温度下确定发射器的第一波长范围和第二波长范围以及第一亮度和第二亮度，
[0053]
c)在不同于第一温度的第二温度下重复步骤b)，
[0054]
d)分别求出每个发射器的第一波长范围和第二波长范围以及第一亮度和第二亮度的温度相关的特性曲线，和
[0055]
e)读取模块的标识并且将所求出的特性曲线分配给标识。
[0056]
根据光电子模块的制造方法的至少一个实施方式，在另一步骤f)中，将所求出的特性曲线写入控制元件的存储单元中。因此，光电子模块对于包含在其中的每个发射器分别具有与温度相关的特定的特性曲线。因此，光电子模块能够由终端用户立即使用。
[0057]
根据制造方法的至少一个实施方式，在步骤f)中，将所求出的特性曲线传输到网络的服务器以在网络中提供特性曲线。特别地，网络与互联网连接。因此，能够为终端用户提供相应的特性曲线。由此，终端用户能够根据需要将不同的半导体发射器单元与控制元件组合，然后分别将对应的特性曲线装入到控制元件中。这实现了半导体发射器单元和控制模块的单独销售。
[0058]
在此描述的光电子模块特别适合于在例如机动车辆或飞机的内部照明中使用。
[0059]
光电子模块的其他优点和有利的设计方案及改进方案由以下结合附图所示的实施例得出。
[0060]
附图示出了：
[0061]
图1示出了本文描述的根据第一实施例的光电子模块的示意性视图，
[0062]
图2示出了本文描述的根据第二实施例的光电子模块的示意性视图，和
[0063]
图3示出了本文描述的根据第三实施例的光电子模块的示意性视图。
[0064]
在附图中相同、相同类型的或起相同作用的元件设有相同的附图标记。附图中示出的元件彼此间的大小比例和图形不应被视为是合乎比例的。更确切地说，为了更好的示出和/或为了更好的理解能够夸大地示出各个元件。
[0065]
图1示出了本文描述的根据第一实施例的光电子模块1的示意性视图。光电子模块1包括控制元件10、半导体发射器单元30和壳体50。
[0066]
半导体发射器单元30包括第一发射器301、第二发射器302和第三发射器303。发射器301、302、303构成为半导体二极管。半导体二极管是特别耐用的并且对外部环境影响不敏感。第一发射器301被设计用于发射第一波长范围内的电磁辐射。第一波长范围包括对于人眼可感知为红色的电磁辐射。第二发射器302被设计用于发射第二波长范围内的电磁辐射。第二波长范围包括对于人眼可感知为绿色的电磁辐射。第三发射器303被设计用于发射第三波长范围内的电磁辐射。第三波长范围包括对于人眼可感知为蓝色的电磁辐射。半导体发射器单元30形成rgb单元。
[0067]
控制元件10包括存储单元101、分别用于每个发射器301、302、303的驱动输出端102、通信接口103、中央单元104和温度传感器20。存储单元101包括非易失性数字存储器。例如，存储单元101由闪存形成。储存单元101被设计用于储存多个非线性特性曲线。对于半导体发射器单元30的每个发射器301、302、303，特定的非线性特性曲线包含在存储单元101中。
[0068]
驱动输出端102为半导体发射器单元30的每个发射器301、302、303提供运行电流。在此，每个发射器301、302、303的运行电流能够借助于pwm调制来控制。因此，发射器301、302、303的亮度可以被单独调节。在借助pwm信号进行操控的情况下，这是经由改变脉冲宽度以特别简单的方式进行的。
[0069]
通信接口103与数据总线系统连接。所发射的电磁辐射的期望色坐标和期望亮度的参数能够经由通信接口103传输给光电子模块1。通信接口103是串行接口，其例如作为菊花链装置的一部分与数据总线系统中的多个控制元件10进行通信。
[0070]
温度传感器20集成在控制元件10中。温度传感器20测量控制元件10的温度。由于半导体发射器单元30和控制元件10集成在共同的壳体50中，所以由温度传感器20测量的温度也良好近似地对应于半导体发射器单元30的发射器301、302、303的温度。
[0071]
中央单元104包括被设计用于处理数字信号的逻辑电路。中央单元104根据多个输入变量控制驱动输出端102。中央单元104从通信接口103获得期望色坐标和期望亮度的参数，获得由温度传感器20测量的温度，并且获得来自存储单元101的特性曲线的值。
[0072]
根据测量的温度和特性曲线，中央单元104单独操控驱动输出端102中的每个，以便在半导体发射器单元30的发射器301、302、303中以期望亮度产生期望色坐标的电磁辐射的发射。通过温度传感器20确定温度和根据来自存储单元101的与温度相关的特性曲线的操控能够补偿由光电子模块1发射的电磁辐射的亮度和色坐标的温度相关变化。
[0073]
控制元件10和半导体发射器单元30设置在共同的壳体50中。壳体50由可通过模制方法简单加工的聚合物形成。数据矩阵形式的光学标识40施加在壳体50上。借助于标识40
可以对光学模块1进行唯一识别。标识40还能够附加地存储在存储单元101中。因此，标识是冗余存储的。
[0074]
图2示出了本文描述的根据第二实施例的光电子模块1的示意性视图。第二实施例中所示的光电子模块1基本上对应于第一实施例中所示的光电子模块1。与第一实施例中所示的光电子模块1不同，第二实施例中所示的光电子模块1具有多个半导体发射器单元30。借助于这种结构可以尤其简单且低成本地操控多个半导体发射器单元30，其中能够省去多个控制元件10。
[0075]
每个半导体发射器单元30各至少包括：第一发射器301，该第一发射器被设计用于发射红色波长范围内的电磁辐射；第二发射器302，该第二发射器被设计用于发射绿色波长范围内的电磁辐射；以及第三发射器303，该第三发射器被设计用于发射蓝色波长范围内的电磁辐射。每个半导体发射器单元30因此形成rgb单元。
[0076]
所有半导体发射器单元30由共同的控制元件10操控。每个半导体发射器单元30的每个发射器301、302、303在控制元件10处分配有驱动输出端102。因此，每个发射器301、302、303能够被单独操控。这实现了从每个半导体发射器单元30独立发射具有可预设的色坐标和可预设的亮度的混合辐射。
[0077]
每个半导体发射器单元30包括标识40。标识40分别构成为数据矩阵形式的光学标识。借助标识40可以对每个半导体发射器单元30进行唯一识别。
[0078]
因此，简化了对半导体发射器单元30的特性曲线的分配。特别地，半导体发射器单元30的特性曲线仅能随后写入控制元件10的存储单元101中。例如，将半导体发射器单元30分配到控制元件10仅在装配在电路板上后进行。在此，半导体发射器单元30的标识40通过相机系统检测，然后从来自网络的服务器调用半导体发射器单元30的相关联的特性曲线，在该服务器上向相应的标识40提供特性曲线。
[0079]
在图2所示的光电子模块1的第二实施例中，各个半导体发射器单元30与控制元件10之间的特别好的热耦合是有利的，温度传感器20处于该控制元件中。例如，在将半导体发射器单元30和控制元件10安装在共同的电路板上时，温度传感器20的温度也良好近似地对应于相应的半导体发射器单元30的温度。因此，由温度传感器20测量的温度和半导体发射器单元30的实际温度的偏差能够被最小化。
[0080]
图3示出了本文描述的根据第三实施例的光电子模块1的示意性视图。第三实施例中所示的光电子模块1基本上对应于图2所示的光电子模块1的第二实施例。与第二实施例不同，图3所示的第三实施例包括多个温度传感器20，这些温度传感器分别集成在半导体发射器单元30中。
[0081]
每个半导体发射器单元30具有自身的温度传感器20。因此，控制元件10能够有利地保持没有温度传感器20。将温度传感器20集成到半导体发射器单元30中能够特别精确地检测半导体发射器单元30的实际温度。有利地，因此也能够省去半导体发射器单元30和控制元件10的热耦合。因此，即使控制元件10和半导体发射器单元30之间的温度相差大，半导体发射器单元30的温度也被正确地检测，从而半导体发射器单元30的温度效应也被正确地补偿。
[0082]
本发明不受基于实施例的描述的限制。更确切地说，本发明包括任何新的特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或该组合本身
在权利要求或实施例中没有明确说明时也是如此。
[0083]
本专利申请要求德国专利申请102020132948.2的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
[0084]
附图标记列表
[0085]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光电子模块
[0086]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
控制元件
[0087]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
温度传感器
[0088]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀ
半导体发射器单元
[0089]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
标识
[0090]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0091]
101
ꢀꢀꢀꢀ
存储单元
[0092]
102
ꢀꢀꢀꢀ
驱动输出端
[0093]
103
ꢀꢀꢀꢀ
通信接口
[0094]
104
ꢀꢀꢀꢀ
中央单元
[0095]
301
ꢀꢀꢀꢀ
第一发射器
[0096]
302
ꢀꢀꢀꢀ
第二发射器
[0097]
303
ꢀꢀꢀꢀ
第三发射器