Title:
LEUCHTVORRICHTUNG FÜR EIN MOBILES ENDGERÄT
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es wird eine Leuchtvorrichtung für ein mobiles Endgerät beschrieben, welche ein lichtemittierendes Bauteil mit einer ersten und einer zweiten Lichtaustrittsfläche umfasst. Die Leuchtvorrichtung umfasst ferner eine erste Lichtleitereinrichtung zum Leiten der über die erste Lichtaustrittsfläche aus dem lichtemittierenden Bauteil emittierten Lichtstrahlung zu einem ersten Abstrahlelement und eine zweite Lichtleitereinrichtung zum Leiten der über die zweite Lichtaustrittsfläche aus dem lichtemittierenden Bauteil emittierten Lichtstrahlung zu einem zweiten Abstrahlelement.





Inventors:
Haiberger, Luca, Dr. (93047, Regensburg, DE)
Application Number:
DE102016113269A
Publication Date:
01/25/2018
Filing Date:
07/19/2016
Assignee:
OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 (DE)
International Classes:
F21V9/00; F21V8/00; F21V14/00; G03B15/03; H01L25/075; H01L33/60; H04M1/02
Foreign References:
20140246690
WO2008084892A1
Attorney, Agent or Firm:
Wilhelm & Beck, 80639, München, DE
Claims:
1. Leuchtvorrichtung (100) für ein mobiles Endgerät (200) umfassend:
– ein lichtemittierendes Bauteil (110) mit einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (111) und einer ersten und einer zweiten Lichtaustrittsfläche (115, 116),
– eine erste Lichtleitereinrichtung (120) zum Leiten der über die erste Lichtaustrittsfläche (115) aus dem lichtemittierenden Bauteil (110) emittierten Lichtstrahlung zu einem ersten Abstrahlelement (122),
– eine zweite Lichtleitereinrichtung (130) zum Leiten der über die zweite Lichtaustrittsfläche (116) aus dem lichtemittierenden Bauteil (110) emittierten Lichtstrahlung zu einem zweiten Abstrahlelement (132), und
wenigstens eine im Bereich einer Lichtaustrittsfläche (115, 116) angeordnete optische Schalteinrichtung (140, 150) zum Steuern der aus dem lichtemittierenden Bauteil (110) über die jeweilige Lichtaustrittsfläche (115, 116) emittierten Lichtmenge.

2. Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 1,
wobei zwischen der ersten Lichtaustrittsfläche (115) und der ersten Lichtleitereinrichtung (120) eine erste optische Schalteinrichtung (140) zum Steuern der aus dem lichtemittierenden Bauteil (110) über die erste Lichtaustrittsfläche (115) emittierten Lichtmenge angeordnet ist, und
wobei zwischen der zweiten Lichtaustrittsfläche (116) und der zweiten Lichtleitereinrichtung (130) eine zweite optische Schalteinrichtung (150) zum Steuern der aus dem lichtemittierenden Bauteil (110) über die zweite Lichtaustrittsfläche (116) emittierten Lichtmenge angeordnet ist.

3. Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei wenigstens eine der optischen Schalteinrichtungen (140, 150) in Form eines elektrisch schaltbaren Spiegels ausgebildet ist.

4. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Lichtleitereinrichtungen (120, 130) ein Lichtleiterelement (121, 131) umfasst, welches zwischen der der jeweiligen Lichtleitereinrichtung (120, 130) zugeordneten Lichtaustrittsfläche (115, 116) und dem Abstrahlelement (122, 132) der jeweiligen Lichtleitereinrichtung (120, 130) angeordnet ist.

5. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der Lichtaustrittsflächen (115, 116) eine semitransparente Beschichtung aufweist, welche die über die jeweilige Lichtaustrittsfläche (115, 116) emittierte Lichtmenge reduziert.

6. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtaustrittsflächen (115, 116) unterschiedlich groß ausgebildet sind.

7. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lichtemittierende Bauteil (110) ein Streuvolumen (114) aufweist, und wobei die beiden Lichtaustrittsflächen (115, 116) durch zwei verschiedene Seitenflächen des Streuvolumens (114) gebildet werden.

8. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei das lichtemittierende Bauteil (110) ein Streuvolumen (114) umfasst, und wobei die beiden Lichtaustrittsflächen (115, 116) eine gemeinsame Seitenfläche des Streuvolumens (114) bilden.

9. Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Reflektor (117) aus einem reflektiven Material vorgesehen ist, welcher das Streuvolumen (114) teilweise umgibt und die Lichtemission auf die Lichtaustrittsflächen (115, 116) begrenzt.

10. Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei der Reflektor (117) aus einem Silikon mit eingebettetem Titanoxid gebildet ist.

11. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Abstrahlelement (122) ein vorderseitiges Kameralicht des mobilen Endgeräts (200) bildet, und wobei das zweite Abstrahlelement (132) ein rückseitiges Kameralicht des mobilen Endgeräts (200) bildet.

12. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lichtemittierenden Halbleiterbauelement (111) in Form einer LED ausgebildet ist, welche einen auf einem Substrat (118) angeordneten und von einer Außenhülle aus einem Konversionsmaterial umgebenden Halbleiterchip (112) umfasst, wobei die Außenhülle das Streuvolumen (114) bildet.

13. Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10,
wobei das lichtemittierenden Halbleiterbauelement (111) in Form einer LED ausgebildet ist, welche einen auf einem Substrat (118) angeordneten Halbleiterchip (112) mit einem darauf angeordneten Konversionselement (113) umfasst, und
wobei das Streuvolumen (114) in Form eines auf dem Konversionselement (113) angeordneten Streukörpers ausgebildet ist.

14. Mobiles Endgerät (200) umfassend ein Gehäuse (210 und eine im Gehäuse (210) angeordnete Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Abstrahlelement (122) ein auf der Vorderseite des mobilen Endgerätes (210) angeordnetes Kameralicht bildet, und wobei das zweite Abstrahlelement (132) ein auf der Rückseite des Gehäuses (210) angeordnetes Kameralicht bildet.

15. Mobiles Endgerät (200) nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Steuereinrichtung (220), welche ausgebildet ist, die von den Abstrahlelementen (122, 132) abgestrahlte Lichtmenge für jedes Abstrahlelement (122, 132) individuell zu steuern.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung für ein mobiles Endgerät zum Abstrahlen von Licht auf der Vorder- und Rückseite des Endgeräts. Die Erfindung betrifft ferner auch das mobile Endgerät mit einer solchen Leuchtvorrichtung.

In mobilen Endgeräte wird Licht für verschiedene Leuchtfunktionen verwendet, z. B. als Blitzlicht oder zur Display-Hinterleuchtung. Derzeit werden verschiedene Leuchtdioden (LEDs) für die verschiedenen Leuchtfunktionen verwendet. So sind beispielsweise sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite eines mobilen Telefons bzw. Smartphones Leuchtdioden zur Beleuchtung des jeweiligen Bereichs vorgesehen. Die Leuchtdioden dienen dabei hauptsächlich als Kameralicht, d.h. Blitzlicht bzw. Videolicht, zum Aufhellen einer von der vorderseitigen bzw. rückseitigen Smartphone-Kamera erfassten Szene. Für die beiden Kameralichter werden beispielsweise zwei in entgegengesetzter Richtung montierte Toplooker-LEDs verwendet. Anwendungsbedingt kann es sich dabei um zwei LEDs des gleichen oder unterschiedlichen Typs handeln.

Bei modernen Smartphones lässt sich mit jeder neuen Generation eine deutliche Steigerung der Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig geringerer Gehäusedicke feststellen. Immer mehr Funktionen bzw. Bauteile müssen dabei in einem zunehmend begrenzten Raum untergebracht werden. Es besteht daher Bedarf, die Größe bestehender Bauteile zu reduzieren oder mehrere separate Funktionen in einem gemeinsamen Bauteil zusammenzufassen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, welche verschiedene Funktionen eines mobilen Endgeräts zusammenfasst. Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein mobiles Endgerät nach Anspruch 14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist dabei eine Leuchtvorrichtung für ein mobiles Endgerät vorgesehen, welche ein lichtemittierendes Bauteil mit einer ersten und einer zweiten Lichtaustrittsfläche, eine erste Lichtleitereinrichtung zum Leiten der über die erste Lichtaustrittsfläche aus dem lichtemittierenden Bauteil emittierten Lichtstrahlung zu einem ersten Abstrahlelement und eine zweite Lichtleitereinrichtung zum Leiten der über die zweite Lichtaustrittsfläche aus dem lichtemittierenden Bauteil emittierten Lichtstrahlung zu einem zweiten Abstrahlelement umfasst. Das lichtemittierende Bauteil umfasst ferner auch eine im Bereich einer der Lichtaustrittsflächen angeordnete optische Schalteinrichtung zum Steuern der aus dem lichtemittierenden Bauteil über die jeweilige Lichtaustrittsfläche emittierten Lichtmenge. Durch die Verwendung eines einzelnen lichtemittierenden Bauteils können zwei Beleuchtungsfunktionen des mobilen Endgeräts zusammengefasst werden. Dabei ersetzt das lichtemittierende Bauteil die beiden üblicherweise für die Beleuchtungsfunktionen separat eingesetzten lichtemittierenden Bauteile. Infolgedessen kann das Bauvolumen der Leuchtvorrichtung deutlich reduziert werden, ohne dass eine Einschränkung der Funktionalität auftritt. Mithilfe der einen optischen Schalteinrichtung lässt sich dabei das Verhältnis der über die betreffende Lichtaustrittsfläche emittierten Lichtstrahlung im Vergleich zu der über die jeweils andere Lichtaustrittsfläche emittierten Lichtstrahlung verändern. Somit ist es möglich, die Beleuchtungsvorrichtung auch mit einer deaktivierten Beleuchtungsfunktion zu betreiben.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Lichtaustrittsfläche und der ersten Lichtleitereinrichtung eine erste optische Schalteinrichtung zum Steuern der aus dem lichtemittierenden Bauteil über die erste Lichtaustrittsfläche emittierten Lichtmenge angeordnet ist. Ferner ist vorgesehen, dass zwischen der zweiten Lichtaustrittsfläche und der zweiten Lichtleitereinrichtung eine zweite optische Schalteinrichtung zum Steuern der aus dem lichtemittierenden Bauteil über die zweite Lichtaustrittsfläche emittierten Lichtmenge angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die beiden Beleuchtungsfunktionen ganz unabhängig voneinander zu betreiben.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens eine der optischen Schalteinrichtungen in Form eines elektrisch schaltbaren Spiegels ausgebildet ist. Die Verwendung eines elektrisch schaltbaren Spiegels erhöht die Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung, da Lichtstrahlung von einer inaktiv, also reflektierend, geschalteten optischen Schalteinrichtung zurückreflektiert wird und folglich über das der aktiven optischen Schalteinrichtung zugeordnete Abstrahlelement abgestrahlt wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Lichtleitereinrichtungen ein Lichtleiterelement umfasst, welches zwischen der der jeweiligen Lichtleitereinrichtung zugeordneten Lichtaustrittsfläche und dem Abstrahlelement der jeweiligen Lichtleitereinrichtung angeordnet ist. Mithilfe eines Lichtleiterelements ist es möglich, Lichtstrahlung effektiv vom lichtemittierenden Bauteil zu der Lichtaustrittsfläche zu leiten. Hierbei können auch größere Distanzen und ungerade bzw. verschlungene Lichtstrecken effektiv und ohne wesentliche Leistungsverluste überwunden werden. Damit besteht keine Notwendigkeit, das lichtemittierende Bauelement in unmittelbarer Nähe zu den Abstrahlelementen zu montieren. Dadurch wird eine bessere Ausnutzung des im mobilen Endgerät zur Verfügung stehenden Bauraums ermöglicht, selbst dann, wenn der Bauraum eine komplexe Geometrie aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine der Lichtaustrittsflächen eine semitransparente Beschichtung aufweist, welche die über die jeweilige Lichtaustrittsfläche emittierte Lichtmenge reduziert. Mithilfe der semitransparenten Beschichtung lässt sich die Lichtstärke der mit der jeweiligen Lichtaustrittsfläche realisierten Leuchtfunktion reduzieren, da weniger Licht durch die betreffende Lichtaustrittsfläche austritt. Damit wiederum lässt sich eine Gewichtung der verschieden Leuchtfunktionen erreichen, z.B. ein gegenüber dem rückseitigen Kameralicht leuchtstärkeres vorderseitiges Kameralicht.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lichtaustrittsflächen unterschiedlich groß ausgebildet sind. Auch mithilfe unterschiedlich großer Lichtaustrittsflächen lässt sich die oben erwähnte Gewichtung der mittels der beiden Lichtleitereinrichtungen realisierten Leuchtfunktionen erzielen.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lichtemittierende Bauteil ein Streuvolumen aufweist, wobei die beiden Lichtaustrittsflächen durch zwei verschiedene Seitenflächen des Streuvolumens gebildet werden. Mithilfe eines solchen Streuvolumens lässt sich die vom lichtemittierenden Bauteil emittierte Lichtstrahlung besonders effizient auf die beiden Lichtleitereinrichtungen verteilen. So wird Lichtstrahlung im Streuvolumen solange hin- und her reflektiert, bis es das Streuvolumen über eine der Lichtaustrittsflächen verlässt. Die Anordnung der Lichtaustrittsflächen auf verschiedenen Seitenflächen des Streuvolumens erleichtert die Anordnung der Abstrahlelemente auf gegenüberliegenden Seiten des mobilen Endgeräts.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lichtemittierende Bauteil ein Streuvolumen umfasst, wobei die beiden Lichtaustrittsflächen eine gemeinsame Seitenfläche des Streuvolumens bilden. Hierdurch kann eine besonders Platz sparende Bauweise des lichtemittierenden Bauteils erzielt werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Reflektor aus einem reflektiven Material vorgesehen ist, welcher das Streuvolumen teilweise umgibt und die Lichtemission auf die Lichtaustrittsflächen begrenzt. Durch die Verwendung eines solchen Reflektors kann die Lichtausbeute der über die Lichtaustrittsflächen aus dem Streuvolumen emittierten Lichtstrahlung erhöht werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Reflektor aus einem Silikon mit eingebettetem Titanoxid gebildet ist. Die Herstellung eines solchen Reflektors ist besonders einfach und darüber hinaus auch kostengünstig.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Abstrahlelement ein vorderseitiges Kameralicht des mobilen Endgeräts bildet und dass das zweite Abstrahlelement ein rückseitiges Blitzlicht des mobilen Endgeräts bildet. Die Verwendung des lichtemittierenden Bauteils zur Realisierung eines vorder- und rückseitigen Kameralichtes ist besonders vorteilhaft, da diese Kameralichter typischerweise jeweils alternativ zueinander verwendet werden. Aus diesem Grunde kann als lichtemittierendes Halbleiterbauelement eine normal dimensionierte LED verwendet werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lichtemittierende Halbleiterbauelement in Form einer LED ausgebildet ist, welche einen auf einem Substrat angeordneten und von einer Außenhülle aus einem Konversionsmaterial umgebenen Halbleiterchip umfasst, wobei die Außenhülle das Streuvolumen bildet. Dieser Aufbau eignet sich besonders gut für die Verwendung von LEDs mit volumenemittierenden Chips.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lichtemittierende Halbleiterbauelement in Form einer LED ausgebildet ist, welche einen auf einem Substrat angeordneten Halbleiterchip mit einem darauf angeordneten Konversionselement umfasst. Dabei ist das Streuvolumen in Form eines auf dem Konversionselement angeordneten Streukörpers ausgebildet.

Diese Ausgestaltung eignet sich besonders gut für den Einsatz oberflächenemittierender LED-Chips.

Erfindungsgemäß ist ferner ein mobiles Endgerät vorgesehen, welches ein Gehäuse und eine im Gehäuse angeordnete Leuchtvorrichtung umfasst. Dabei bildet das erste Abstrahlelement ein auf der Vorderseite des mobilen Endgeräts angeordnetes Kameralicht. Das zweite Abstrahlelement bildet dabei ein auf der Rückseite des Gehäuses angeordnetes Kameralicht. Durch die Verwendung der Leuchtvorrichtung zur Realisierung der vorder- und rückseitigen Kameralichtfunktion kann eine besonders geringe Gehäusedicke des mobilen Endgeräts erreicht werden.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mobile Endgerät ferner eine Steuereinrichtung umfasst, welche ausgebildet ist, die von den Abstrahlelementen abgestrahlte Lichtmenge für jedes Abstrahlelement individuell zu steuern. Mithilfe einer solchen Steuereinrichtung können die Kameralichtfunktionen des mobilen Endgeräts individuell und unabhängig voneinander gesteuert werden.

Die oben 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 den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei

1 eine Frontansicht eines mobilen Endgeräts mit einer vorderseitigen Blitzlichtfunktion;

2 die Rückseite des mobilen Endgeräts aus 1 mit einer rückseitigen Blitzlichtfunktion;

3 schematisch einen Querschnitt durch das mobile Endgerät aus 1 und 2 mit einer lichtemittierenden Beleuchtungsvorrichtung, welche die vorderseitige und die rückseitige Blitzlichtfunktion bildet;

4 eine schematische Detaildarstellung der Beleuchtungsvorrichtung aus 3 mit einer aktivierten vorderseitigen Blitzlichtfunktion;

5 eine schematische Detaildarstellung der Beleuchtungsvorrichtung aus 3 mit der aktivierten rückseitigen Blitzlichtfunktion;

6 schematisch eine perspektivische Darstellung des lichtemittierenden Bauteils aus den 4 und 5;

7 schematisch eine perspektivische Ansicht einer alternativen Gestaltung des lichtemittierenden Bauteils mit einem volumentemittierenden LED-Chip;

8 schematisch eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Gestaltung der lichtemittierenden Beleuchtungsvorrichtung, bei welcher die beiden Blitzlichtfunktionen auf einer gemeinsamen Seitenfläche des lichtemittierenden Bauteils ausgebildet sind; und

9 eine schematische Darstellung des mobilen Endgeräts mit der Beleuchtungsvorrichtung und einer Steuereinrichtung zum Steuern der einzelnen Beleuchtungsfunktionen
zeigen.

Die 1 zeigt die Vorderseite eines mobilen Endgeräts 200, welches in Form eines mobilen Telefons bzw. Smartphones ausgebildet ist. Das mobile Endgerät 200 weist auf seiner Vorderseite eine Kamera 230 sowie eine als Kameralicht, d.h. Blitzlicht bzw. Videolicht, dienende Leuchte 122 auf. Erfindungsgemäß ist die Leuchte 122 Teil einer Beleuchtungsvorrichtung des mobilen Endgeräts, welche neben der vorderseitigen Beleuchtungsfunktion auch eine rückseitige Beleuchtungsfunktion des mobilen Endgeräts 200 umfasst. Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist auch auf der Rückseite 212 des mobilen Endgeräts 200 neben einer Kamera 240 auch eine als Blitzlicht bzw. Videolicht dienende rückseitige Leuchte 132 angeordnet.

Erfindungsgemäß sind die beiden Leuchten 122, 132 Teil einer gemeinsamen Beleuchtungsvorrichtung. Hierzu zeigt die 3 einen Querschnitt durch das Gehäuse 210 des mobilen Endgeräts 200. Wie in dieser schematischen Darstellung zu sehen ist, umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 100 ein lichtemittierendes Bauteil 110 zum Erzeugen einer Lichtstrahlung und zwei am lichtemittierenden Bauteil 110 angeordnete Lichtleitereinrichtungen 120, 130 zum Leiten der von dem gemeinsamen lichtemittierenden Bauteil 110 erzeugten Lichtstrahlung zu der Vorder- und Rückseite 211, 212 des mobilen Endgeräts 200. Das lichtemittierende Bauteil 110 umfasst dabei einen optoelektronischen Halbleiterchip (hier nicht gezeigt), welcher eine Lichtstrahlung erzeugt und ein Streuvolumen 114, welches die Lichtstrahlung in verschiedene Richtungen streut. Das Streuvolumen 114 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein quadratisches bzw. rechteckförmiges Profil mit zwei sich gegenüberliegend angeordneten Lichtaustrittsflächen 115, 116 auf, über welche die Lichtstrahlung aus dem Streuvolumen 114 emittiert wird.

Um die Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung 100 zu erhöhen, sind die übrigen Seitenwände des vorzugsweise in Form eines Würfels oder Quaders ausgebildeten Streuvolumens 114 dabei vorzugsweise mit einem reflektiven bzw. reflektierenden Material umgeben (hier nicht gezeigt). Wie aus der 3 ferner ersichtlich ist, umfassen die beiden Lichtleitereinrichtungen 120, ein Lichtleiterelement 121, 131 sowie ein damit verbundenes Abstrahlelement 122, 132. Die beiden Lichtleiterelemente 121, 131 sind dabei mit einem eingangsseitigen Ende jeweils einer der beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 des Streuvolumens 114 zugewandt, um die über die Lichtaustrittsflächen 115, 116 emittierte Lichtstrahlung zu den Abstrahlelementen 122, 132 weiterzuleiten. Die beiden Abstrahlelemente 122, 132 sind dabei auf gegenüberliegenden Seiten des mobilen Endgeräts 200 in Gehäuseöffnungen angeordnet und bilden die beiden Leuchten aus den 1 und 2. Wie hier gezeigt ist, können die beiden Abstrahlelemente 122, 132 dabei strukturierte Oberflächen aufweisen, welche der Strahlenformung dienen und beispielsweise in Form einer Fresnel-Linse ausgebildet sind.

Wie in der 3 ferner gezeigt ist, dient das gemeinsame lichtemittierende Bauteil 110 den beiden Leuchten 122, 132 als eine gemeinsame Lichtquelle. Um die über die vorderseitige Leuchte 122 und die rückseitige Leuchte 132 realisierten Beleuchtungsfunktionen separat zu aktivieren, können an den Lichtaustrittsflächen 115, 116 des lichtemittierenden Bauteils 110 individuell ansteuerbare optische Schalteinrichtungen vorhanden sein, welche die über die jeweilige Lichtaustrittsfläche 115, 116 emittierten Lichtmenge steuern. Wie die 3 zeigt, ist im folgenden Ausführungsbeispiel an jeder der beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 jeweils eine optische Schalteinrichtung 140, 150 vorgesehen. Als optische Schalteinrichtungen dienen dabei vorzugsweise elektrisch schaltbare Spiegel, bei denen sich die Transparenz und Reflektivität mittels eines elektrischen Signals in gewünschter Weise einstellen lässt. Grundsätzlich kommen jedoch auch andere elektrisch schaltbare optische Komponenten als elektrische Schalteinrichtungen infrage, wie zum Beispiel ein elektrooptischer Schalter auf Flüssigkristall-Basis. Ein solcher optischer Schalter kann dabei neben dem aktiven Zustand "transparent" und dem nicht aktiven Zustand "nicht transparent" auch wenigstens einen aktiven Zwischenzustand "halbtransparent" aufweisen.

Die 4 zeigt eine Detailansicht der Beleuchtungsvorrichtung 100 aus 3. Dargestellt ist dabei auch ein an dem Streuvolumen 114 angeordnetes lichtemittierendes Halbleiterelement 111, welches beispielsweise in Form einer LED ausgebildet ist. Das lichtemittierende Halbleiterelement 111 emittiert eine Lichtstrahlung in das Streuvolumen 114. Das Streuvolumen 114 besteht aus einem Material, welches eine Volumenstreuung bewirkt. Dies kann beispielsweise durch Einbettung von Streupartikeln 119 in ein ansonsten transparentes Material erfolgen. Alternativ hierzu können auch opake bzw. transluzente Materialien verwendet werden, welche auch ohne spezielle Streupartikel eine Volumenstreuung bewirken.

Die vom lichtemittierenden Halbleiterelement 111 in das Streuvolumen 114 emittierte Lichtstrahlung wird im Streuvolumen 114 in sämtliche Richtungen gestreut, wobei gestreutes Licht auch zu den beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 gelangt. Ob die gestreute Lichtstrahlung das Streuvolumen 114 über eine der Lichtaustrittsflächen 115, 116 in Richtung eines der dem Streuvolumen 114 optisch nachgeschalteten Lichtleiterelements 121, 131 verlässt, hängt dabei insbesondere von dem aktuellen Schaltzustand der an der jeweiligen Lichtaustrittsfläche 115, 116 angeordneten optischen Schalteinrichtung 140, 150 ab. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die optischen Schalteinrichtungen 140, 150 in Form von elektrisch schaltbaren Spiegeln ausgebildet, wobei das erste optische Schaltelement 140 aktiv bzw. transparent geschaltet ist, während das zweite optische Schaltelement 116 inaktiv geschaltet und somit nicht transparent bzw. reflektierend ist. Folglich gelangt die in Richtung der ersten Lichtaustrittsfläche 115 gestreute Lichtstrahlung über das aktive optische Schaltelement 140 in das dahinter angeordnete Lichtleiterelement 121 der ersten Lichtleitereinrichtung 120. Hingegen wird die in Richtung der zweiten Lichtaustrittsfläche 116 gestreute Lichtstrahlung von der nicht aktiven und daher reflektierenden zweiten optischen Schalteinrichtung 150 in das Streuvolumen 114 zurückreflektiert. Die reflektierte Lichtstrahlung kann das Streuvolumen 114 dann über die erste Lichtaustrittsfläche 115 verlassen, gegebenenfalls nachdem sie im Streuvolumen wiederholt gestreut bzw. reflektiert wurde.

Die 5 zeigt die Leuchtvorrichtung 100 aus 4 in einem Betriebszustand, in welchem die erste optische Schalteinrichtung 140 deaktiviert ist, während die zweite optische Schalteinrichtung sich in einem aktivierten Zustand befindet. Im Unterschied zu dem in der 4 gezeigten Betriebszustand wird das von dem lichtemittierenden Halbleiterelement 111 in das Streuvolumen 114 emittierte Licht über das zweite optische Schaltelement 150 in das zweite Lichtleiterelement 131 der rückseitigen Lichtleitereinrichtung 130 eingekoppelt. Hingegen wird Lichtstrahlung von der inaktiven ersten optischen Schalteinrichtung 140 wieder in das Streuvolumen 114 zurückreflektiert. In den beiden Betriebssituationen aus den 4 und 5 ist jeweils nur eine der beiden Beleuchtungsfunktionen aktiviert. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, beide Beleuchtungsfunktionen gleichzeitig zu aktivieren. In diesem Fall ist sowohl das vorderseitige als auch das rückseitige Kameralicht 122, 132 des mobilen Endgeräts 200 aktiviert. Je nach Bedarf kann das lichtemittierende Halbleiterelement 111 in diesem Fall auch mit einer höheren Lichtleistung betrieben werden. Ferner ist es auch möglich, eine der beiden Beleuchtungsfunktionen mit einer geringeren Lichtleistung zu betreiben als die zweite Beleuchtungsfunktion. Dies ist zum Beispiel bei dem vorderseitigen Kameralicht 122 der Fall, welches typischerweise fotografierte Objekte nur auf kurze Distanz (z.B. Armlänge) beleuchten muss und darüber hinaus auch Unterstützung von der Displaybeleuchtung erhält. Hierzu kann in der Betriebssituation aus 5 die erste optische Schalteinrichtung 140 mit einem halbtransparenten Zwischenzustand aktiviert werden, sodass in Richtung der ersten Lichtaustrittsfläche 115 aus dem Streuvolumen 114 emittiertes Licht nur teilweise zurückreflektiert wird und teilweise durch die optische Schalteinrichtung 140 transmittiert. Um eine solche abgeschwächte Beleuchtung für das vorderseitige Kameralicht 122 zu erzielen, kann die erste Lichtaustrittsfläche 115 alternativ auch mit einer halbreflektierenden Beschichtung versehen werden. Darüber hinaus kann eine unterschiedlich große Beleuchtungsstärke auf der Vorderseite 211 und der Rückseite 212 des mobilen Endgeräts 200 auch mithilfe von unterschiedlich groß ausgebildeten Lichtaustrittsflächen 115, 116 erreicht werden.

Die 6 zeigt beispielhaft ein lichtemittierendes Bauteil 110 mit einem lichtemittierenden Halbleiterelement 111 und einem darauf angeordneten Streuvolumen 114. Als lichtemittierendes Halbleiterelement 111 dient dabei eine Leuchtdiode in einer typischen Bauform mit einem auf einem Substrat 118 angeordneten Halbleiterchip 111 und einer auf dem Halbleiterchip angeordneten Konversionsschicht 113. Der Halbleiterchip 112 emittiert eine kurzwellige Lichtstrahlung, welche in der Konversionsschicht 113 wenigstens teilweise in Lichtstrahlung einer oder mehrere längerer Wellenlängen konvertiert wird. Die resultierende Lichtstrahlung wird dabei über die Konversionsschicht 113 in das Streuvolumen 114 emittiert, wo es nach Streuung und Reflexion an den reflektierend ausgebildeten Seitenwänden des Streuvolumens 114 schließlich über wenigstens eine der Lichtaustrittsflächen 115, 116 des Streuvolumens 114 aus dem lichtemittierenden Bauteil 110 heraustritt.

Wie die 6 ferner zeigt, ist das Streuvolumen 114 von einem Reflektor 117 aus einem reflektierenden Material umgeben. Der Reflektor 117 erstreckt sich dabei auf der Oberseite sowie auf zwei Seitenflächen des Streuvolumens 114, sodass lediglich die beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 des Streuvolumens 114 frei bleiben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Reflektor 117 bis auf das Substrat 118, wobei auch die Seitenwände des Halbleiterchips 112 sowie der Konversionsschicht 113 vom reflektierenden Material bedeckt sind. Als Material für den Reflektor 117 eignet sich grundsätzlich jedes reflektierende Material, wie zum Beispiel eine Mischung aus Silikon und Titandioxid (TiO2).

Wie aus 6 ferner ersichtlich ist, weist das lichtemittierende Halbleiterelement eine Bonddrahtverbindung, welche die Oberseite des Halbleiterchips 112 mit einer nicht näher dargestellten Leiterstruktur auf der Substratoberfläche verbindet. Wie hier ersichtlich ist, weist die Konversionsschicht 113 eine Aussparung im Bereich des Bonddrahts auf.

Diese Aussparung kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall, auch innerhalb des Streuvolumens 114 ausgebildet sein. Durch eine solche Aussparung wird die effektive Breite der vorderen Lichtaustrittsfläche 115 des Streuvolumens 114 reduziert, wodurch die erste Lichtaustrittsfläche 115 insgesamt kleiner ausfällt als die zweite Lichtaustrittsfläche 116. Hierdurch wird eine Reduktion der Leuchtstärke der vorderseitigen Kameraleuchte im Vergleich zu der rückseitigen Kameraleuchte erreicht.

Grundsätzlich ist es auch möglich, im Streuvolumen 114 auch Konversionsmaterial zu verwenden, sodass auf die separate Konversionsschicht 113 verzichtet werden kann. In diesem Fall liegt das als Konverter dienende Streuvolumen 114 direkt auf dem Halbleiterchip 112 auf.

Das lichtemittierende Bauteil 110 kann grundsätzlich auch mit Leuchtdioden einer anderen Bauform realisiert werden, beispielsweise mittels einer Leuchtdiode mit einem volumenemittierenden Halbleiterchip. Der volumenemittierende Halbleiterchip kann dabei beispielsweise als sogenannter Flip-Chip oder Saphirchip ausgebildet sein. Hierzu zeigt die 7 eine alternative Gestaltung des lichtemittierenden Bauteils 110 mit einem auf einem Substrat 118 angeordneten Halbleiterchip 112, welcher vollständig von einem Streuvolumen 114 umgeben ist, welches aus Konversionsmaterial besteht bzw. Konversionsmaterial enthält. Der beispielsweise in der Flip-Chip-Bauweise realisierte Halbleiterchip 112 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel würfel- bzw. quaderförmig ausgebildet. Das ebenfalls würfel- bzw. quaderförmig ausgebildete Streuvolumen 114 umgibt den Halbleiterchip 112 in Form einer Hülle entlang seiner vier Seitenwände sowie seiner Deckenwand. Das Streuvolumen 114 ist dabei mit einem reflektierenden Material umgeben, welches einen Reflektor 117 bildet. Der Reflektor 117 bedeckt dabei zwei der vier Seitenwände sowie die Deckenwand des Streuvolumens 114, so dass die beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 des Streuvolumens 114 frei bleiben. Bei einem derart ausgebildeten lichtemittierenden Bauteil 110 wird wenigstens ein Teil der vom Halbleiterchip 112 mit einer kurzen Wellenlänge emittierte Lichtstrahlung von dem im Streuvolumen 114 enthaltenen Konversionsmaterial in Lichtstrahlung wenigstens einer längeren Wellenlänge umgewandelt. Dabei wird die Lichtstrahlung innerhalb des Streuvolumens 114 solange hin und her gestreut bzw. an den Seitenwänden hin und her reflektiert, bis sie das Streuvolumen 114 über eine der Lichtaustrittsflächen 115, 116 verlässt.

In den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen sind die den verschiedenen Lichtleitereinrichtungen 120, 130 zugeordneten Lichtaustrittsflächen 115, 116 jeweils auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines würfel- bzw. quaderförmigen Streuvolumens 114 angeordnet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die beiden Lichtaustrittsflächen auf einer gemeinsamen Seite des Streuvolumens 114 vorzusehen. Hierzu zeigt die 8 eine entsprechende alternative Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung 100 des mobilen Endgeräts 200. Wie aus der 8 hervorgeht, sind die beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 gemeinsam auf der Dachfläche des Streuvolumens 114 angeordnet. Die restlichen Seitenwände des Streuvolumens sind dabei vorzugsweise mit einem reflektierenden Material (hier nicht gezeigt) umgeben. Die beiden Lichtaustrittsflächen 115, 116 nehmen im vorliegendem Fall im Wesentlichen jeweils die Hälfte der oberen Seitenfläche des Streuvolumens 114 ein. Alternativ kann jedoch auch die zweite Lichtaustrittsfläche 116 einen größeren Anteil der oberen Seitenfläche des Streuvolumens 114 einnehmen als die erste Lichtaustrittsfläche 115, so dass durch die erste Lichtaustrittsfläche 115 weniger Licht austritt als durch die zweite Lichtaustrittsfläche 116. Hierdurch kann eine geringere Leuchtstärke der vorderseitigen Kameraleuchte 122 im Vergleich zu der rückseitigen Kameraleuchte 132 erreicht werden. Wie die 8 ferner zeigt, sind auch die beiden optischen Schalteinrichtungen 140, 150 sowie die diesen optisch nachgeschalteten Lichtleiterelemente 121, 131 auf derselben Seite des Streuvolumens 114 angeordnet.

Um die beiden Beleuchtungsfunktionen des mobilen Endgeräts unabhängig voneinander betreiben zu können, müssen die beiden optischen Schalteinrichtungen 140, 150 der Beleuchtungsvorrichtung 100 individuell gesteuert werden. Dies erfolgt mithilfe einer geeigneten Steuereinrichtung 220. Hierzu zeigt die 9 eine schematische Darstellung des mobilen Endgeräts 200 mit einer Leuchtvorrichtung 100 und einer entsprechenden Steuervorrichtung 220. Die Leuchtvorrichtung 100 umfasst dabei das lichtemittierende Bauteil 110 sowie die beiden optischen Schalteinrichtungen 140, 150, wobei die beiden optischen Schalteinrichtungen 140, 150 an die gemeinsame Steuereinrichtung 220 angeschlossen sind. Im vorliegendem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 220 ferner auch für die Steuerung der Lichtemission des lichtemittierenden Bauteils 110 zuständig, so dass die Leistung des lichtemittierenden Bauteils in Abhängigkeit vom Schaltzustand der beiden optischen Schalteinrichtungen 140, 150 angepasst werden, je nachdem, welche der beiden Beleuchtungsfunktionen des mobilen Endgeräts 200 gerade verwendet werden.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Beleuchtungsvorrichtung 100 auch für mehr als zwei Beleuchtungsfunktionen zu verwenden. So kann neben den in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Kameraleuchten grundsätzlich auch weitere Leuchten des mobilen Endgeräts, wie zum Beispiel Signalleuchten, Display-Hintergrundbeleuchtung oder Ähnliches in analoger Weise an dem gemeinsamen lichtemittierenden Bauteil 110 angekoppelt werden. Um Lichtstrahlung vom Streuvolumen 114 zu den als Leuchten dienenden Abstrahlelementen 122, 132 zu leiten, können neben den hier verwendeten Lichtleitern 121, 131 grundsätzlich auch andere geeignete Konzepte verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, reflektierende Elemente zu verwenden, beispielsweise einen aus reflektierenden Materialien gebildeten Lichtleitkanal. Auch eine gemeinsame Verwendung von Lichtleitern und Reflexionselementen ist grundsätzlich möglich.

Auch ist es grundsätzlich möglich, insbesondere in Fällen, in denen besonders hohe Leuchtstärken benötigt werden, mehr als nur eine LED im gemeinsamen lichtemittierenden Bauteil vorzusehen.

Zur Herstellung des hier beschriebenen lichtemittierenden Bauteils 110 kann dabei zunächst ein LED-Halbleiterchip auf ein Substrat gebondet werden, z.B. durch Kleben oder Löten. Im Anschluss daran wird der Halbleiterchip in eine erste Hülle aus Silikon und Leuchtstoff (Konversionsmaterial) eingebettet. Die obere Fläche und zwei Seitenflächen dieser Hülle werden anschließend durch eine lichtreflektierende Schicht abgedeckt. Hierbei kann es sich z.B. um eine Mischung aus Silikon und TiO2 handeln.

Dank der speziellen Reflektorgeometrie wird die Lichtemission aus dem lichtemittierenden Bauteil 110 auf zwei entgegengesetzte Richtungen beschränkt. Durch den Einsatz von Lichtwellenleitern und optisch aktiven Elementen ermöglicht dies, dass Licht aus der gewünschten Seiten des mobilen Endgeräts emittiert wird. Dabei können grundsätzlich auch nicht würfel- bzw. quaderförmige Streuvolumina verwendet werden.

Der in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen aus einer Mischung von Silikon und Titandioxid gebildete Reflektor kann jedoch auch auf eine andere Weise erzielt werden, beispielsweise durch Beschichten der betreffenden Seitenwände des Streuvolumens mit einem reflektierenden Material. Ferner kann hier auch ein separat erzeugter Reflektor zum Einsatz kommen.

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

Bezugszeichenliste

100
Leuchtvorrichtung
110
lichtemittierendes Bauteil
111
lichtemittierendes Halbleiterelement
112
Halbleiterchip
113
separates Konversionselement
114
Streuvolumen
115
erste Lichtaustrittsfläche des Streuvolumens
116
zweite Lichtaustrittsfläche des Streuvolumens
117
reflektives Material
118
Substrat
119
Streupartikel
120
erste Lichtleitereinrichtung
121
erster Lichtleiter
122
erstes Abstrahlelement
123
Fresnelstrukturen
130
zweite Lichtleitereinrichtung
131
zweiter Lichtleiter
132
zweites Abstrahlelement
133
Fresnelstrukturen
140
erste optische Schalteinrichtung
150
zweite optische Schalteinrichtung
200
mobiles Endgerät
210
Gehäuse des mobilen Endgeräts
211
Vorderseite des mobilen Endgeräts
212
Rückseite des mobilen Endgeräts
220
Steuereinrichtung
230
vorderseitige Kamera
240
rückseitige Kamera