CN101809765B - 光电子器件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光电子器件，其具有以下特征：至少一个半导体本体(1)，其被设计用于发射第一波长范围的电磁辐射；辐射可透射的内部成形体(2)，半导体本体(1)嵌入到该成形体中；在内部成形体(2)的外侧(5)上的波长转换层(6)，其包括波长转换材料(8)，该波长转换材料适于将第一波长范围的辐射转换到不同于第一波长范围的第二波长范围的辐射中；输出耦合透镜(10)，内部成形体(2)和波长转换层(6)嵌入到该输出耦合透镜中，其中输出耦合透镜(10)具有内侧和外侧，所述内侧被半径R转换的内部半球面包围，而所述外侧包围半径R外的外部半球面，并且半径R转换和R外满足维尔斯特拉斯条件：R外≥R转换*n透镜/n空气，其中n透镜是输出耦合透镜的折射率，而n空气是输出耦合透镜的环境的折射率。

Description

光电子器件
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2007 046 699和DE 10 2007049 799的优先权，它们的公开内容分别通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种光电子器件。
背景技术
带有发出第一波长范围的辐射的半导体本体的光电子器件为了产生混色(譬如白色)的光通常包括波长转换材料。波长转换材料将半导体本体发射的第一波长范围的辐射的一部分转换为不同于第一波长范围的第二波长范围的辐射。这种器件例如在出版物WO 02/056390A1、WO 2006/034703A1和2007年6月的显示技术杂志(Journal of DisplayTechnology)第3卷第2期，第155至159页中进行了描述。波长转换材料例如可以被引入半导体本体的浇注中或者以层的形式直接施加到半导体本体上。
发明内容
本发明的任务是，说明一种带有波长转换材料的光电子器件，该器件具有高的效率。
该任务通过带有权利要求1的特征的光电子器件来解决。
光电子器件的有利的实施形式以及其他特征在从属权利要求中说明。
光电子器件尤其是包括：
-至少一个半导体本体，其被设计用于发射第一波长范围的电磁辐射，
-内部的辐射可透射的成形体，半导体本体嵌入到该成形体中，
-在内部成形体的外侧上的波长转换层，其包括波长转换材料，该波长转换材料适于将第一波长范围的辐射转换成不同于第一波长范围的第二波长范围的辐射，
-输出耦合透镜，所述内部成形体和波长转换层嵌入到该输出耦合透镜中，其中
-输出耦合透镜具有内侧和外侧，所述内侧被半径R转换的内部半球面包围，而所述外侧包围半径R外的外部半球面，并且半径R转换和R外满足维尔斯特拉斯条件：
R外≥R转换*n透镜/n空气
其中n透镜是输出耦合透镜的折射率，而n空气是输出耦合透镜的环境的折射率，通常为空气的折射率。
在此要指出的是，内部半球面和外部半球面首先是虚拟的面，它们并非一定必须在器件中构建为物体特征。
特别地，当通过具有半径R转换的内部半球面和具有半径R外的外部半球面形成的维尔斯特拉斯半球壳在其整体上位于输出耦合透镜内时，输出耦合透镜满足上面描述的维尔斯特拉斯条件。
特别优选的是，维尔斯特拉斯半球壳没有波长转换层。
如果输出耦合透镜满足维尔斯特拉斯条件，则换而言之输出耦合透镜的外侧被成形并且与发射辐射的半导体本体间隔地设置，使得输出耦合透镜的外侧从半导体本体的每个点出发来看成如此小的角度，使得在输出耦合透镜的外侧上不出现全反射。服从维尔斯特拉斯条件的输出耦合透镜因此由于在其外侧上的全反射而仅仅具有非常小的辐射损耗。由此有利地提高了光电子器件的输出耦合效率。
在该光电子器件中，波长转换材料有利地与半导体本体的发射辐射的正面间隔地设置。在波长转换层的波长转换材料与半导体本体之间的空间基本上通过内部成形体填充。特别优选的是，在波长转换层和半导体本体之间的空间完全用内部成形体填充。特别优选的是，内部成形体被实施为浇注件。因为波长转换材料与半导体本体的发射辐射的正面间隔地设置，所以有利地将波长转换材料的温度负荷保持得小。这同样提高了器件的效率。
输出耦合透镜可以是单独制造的元件，其例如被铣削、车削或者压铸，并且在安装步骤中固定在光电子器件上。
然而此外也可能的是，输出耦合透镜在光电子器件上被制造，例如其方式是输出耦合透镜作为在光电子器件上的浇注件来制造。
优选的是，半导体本体的发射辐射的正面没有波长转换层。特别优选的是，内部成形体和/或输出耦合透镜也基本上没有波长转换材料，也即内部成形体和/或输出耦合透镜除了少量的污染之外没有波长转换材料。
根据一个实施形式，光电子器件包括多个半导体本体，它们被设计用于发射电磁辐射。仅仅借助一个半导体本体来描述的特征在光电子器件包括多个半导体本体的情况下也可以被一些或者所有半导体本体所具有。
如果光电子器件包括多个半导体本体，则这些半导体本体优选设置在对称的图案中，特别优选设置在点对称的图案(Muster)中。半导体本体例如可以沿着线或者按照规则的格栅来设置。规则的格栅例如可以根据方形的或者六边形的格栅的样式来构建。
如果光电子器件包括多个半导体本体，则它们不必一定发射相同波长范围的辐射。而是，半导体本体可以发射不同波长范围的辐射。在该情况中也可能的是，不仅转换一个波长范围，而且也转换多个波长范围。为此，该器件通常具有多种不同的波长转换材料。
根据光电子器件的另一实施形式，内部成形体被另一半径R内的半球面包围，并且所述半导体本体的发射辐射的正面具有面积A。比例A/π*R内 2优选在1/2到1/20之间，其中包括边界值。
所述另外的半球面也是如内部半球面和外部半球面那样的虚拟的、假想的半球面，其不必一定在器件中构建为物体特征。
如果光电子器件具有多个半导体本体，则可以包括这些面A’的半导体本体，并且比例A’/π*R内 2优选在1/2到1/20之间，其中包括边界值。面A’例如可以是内接(einbeschreiben)半导体本体的圆。特别优选的是，面A’是包围光电子器件的所有半导体本体的最小面。
根据一个实施形式，内部成形体的外侧与另外的半球面至少在一点上重合。
根据另一实施形式，内部成形体的外侧与另外的半球面重合。
根据一个实施形式，内部成形体根据半球的样式(Art)来成形。在该情况中，内部成形体的外侧与另外的半球面重合。特别优选的是，在该实施形式中内部成形体设置为使得半球在半导体本体上居中。也就是说，半导体本体的发射辐射的正面的面重心和半球的中心位于光电子器件的光轴上，其中该光轴垂直于半导体本体的发射辐射的正面。如果光电子器件包括多个半导体本体，则这些半导体本体在该实施形式中优选按照点对称的图案来设置，其中图案的重心(其通常同样是图案的对称点)和半球的中心位于该光轴上。
根据一个实施形式，具有半径R转换的内部半球面与输出耦合透镜的内侧至少在一点上重合。
根据另一实施形式，输出耦合透镜的内侧与内部半球面重合。
根据另一实施形式，输出耦合透镜的外侧同样至少在一点上与外部半球面重合。
根据另一实施形式，输出耦合透镜的外侧与外部半球面重合。
根据一个实施形式，波长转换层以直接接触的方式被施加到内部成形体上，也就是说，波长转换层与内部成形体形成共同的界面。
根据另一实施形式，波长转换层具有基本上恒定的厚度。特别优选地，波长转换层作为半球壳被施加到内部成形体上，该内部成形体优选同样构建为半球。在该情况中，第一波长范围的辐射在波长转换层内的路径长度是基本上恒定的。
根据另一实施形式，输出耦合透镜以直接接触的方式被施加到波长转换层上，也就是说，输出耦合透镜与波长转换层形成共同的界面。
根据另一实施形式，输出耦合透镜根据半球壳的样式来形成，该半球壳在半导体本体上居中地设置，也就是说，半导体本体的发射辐射的正面的面重心和半球壳的中心设置在光电子器件的光轴上。如果光电子器件包括多个半导体本体，则这些半导体本体在该实施形式中优选按照点对称的图案来设置，其中通常为图案对称点的图案重心和半球壳的中点位于光电子器件的光轴上。
根据另一实施形式，半导体本体被施加到承载体上，其中该承载体至少在半导体本体的侧面具有反射器。该反射器的任务是，将朝向光电子器件的背面发射的第一和/或第二波长范围的辐射朝向光电子器件的发射辐射的正面偏转，其中该正面与其背面对置。光电子器件的背面例如可以通过承载体构成。该器件的发射辐射的正面例如可以通过输出耦合透镜的外侧来构成。此外，在输出耦合透镜的外侧上也可以设置另外的元件，例如防反射涂层或者UV吸收层。
反射器也可以在半导体本体之下构建在半导体本体和承载体之间。
特别优选地，反射器具有针对第一和/或第二波长范围的辐射的至少为0.9的反射率。特别优选地，反射器具有针对第一和/或第二波长范围的辐射的至少为0.98的反射率。
此外，反射器的粗糙度峰值优选具有最高40nm的高度。
特别优选的是，反射器至少在半导体本体的侧面针对第一和/或第二波长范围的辐射镜面反射(spekular reflektierend)地被构造。
该反射器例如可以具有金属层或者由金属层构成。金属层例如可以具有铝或者由铝构成。
此外，反射器可以具有金属层和布拉格反射器，或者由金属层和布拉格反射器构成。
反射器也可以构建为增强反射的基于氧化物的层系统。增强反射的基于氧化物的层系统包括至少一个具有氧化物或者由氧化物构成的层。例如，增强反射的基于氧化物的层系统具有两个包括氧化物的层，例如一个氧化钛层和一个氧化硅层。
如果反射器包括金属层和布拉格反射器，则它们优选设置为使得反射器的表面通过布拉格反射器构成。其表面通过布拉格反射器构成的反射器通常具有小的粗糙度(Rauhigkeit)，其粗糙度峰值不大于40nm。此外，这种反射器通常被构造为对于第一和/或第二波长范围的辐射镜面反射。
布拉格反射器例如交替地分别由两个氧化硅层和两个氧化钛层构建，也就是说，布拉格反射器具有两个氧化硅层和两个氧化钛层，它们交替地布置。氧化硅层包括氧化硅或者由氧化硅构成。氧化钛层包括氧化钛或者由氧化钛构成。
根据另一实施形式，半导体本体设置在承载体的反射器区域中。反射器区域例如通过在承载体内的凹陷来构成，该凹陷优选具有倾斜的侧壁。
承载体可以是电路板，譬如金属芯电路板。此外，承载体也可以具有以下材料之一或者由以下材料之一构成：铜、氧化铝、氮化铝。
波长转换材料优选具有由以下材料构成的组中的至少一种物质：用稀土金属掺杂的石榴石、用稀土金属掺杂的碱土硫化物，用稀土金属掺杂的硫代镓酸盐，用稀土金属掺杂的铝酸盐，用稀土金属掺杂的正硅酸盐，用稀土金属掺杂的氯硅酸盐，用稀土金属掺杂的碱土氮化硅，用稀土金属掺杂的氮氧化物以及用稀土金属掺杂的氮氧化铝。
根据一个实施形式，波长转换材料嵌入到粘结剂中。
可替选地，波长转换材料也可以以层的形式例如借助电泳施加到内部的成形体上。
根据一个实施形式，内部的成形体和/或输出耦合透镜和/或粘结剂具有硅树脂或者由其构成。
内部的成形体和/或波长转换层可以为了改进发射特性而具有散射颗粒。散射颗粒例如具有至少一种以下材料或者由其构成：氧化铝、氧化钛。
半导体本体通常包括有源区，其为了产生辐射例如包括传统的pn结、双异质结构、单量子阱结构或者多量子阱结构。这种多量子阱结构例如在出版物WO 01/39282、WO 98/31055、US 5,831,277、EP 1 017113和US 5,684,309中进行了描述，其就此而言的公开内容通过引用结合于此。
如果半导体本体发出的第一波长范围的辐射仅仅包括可见辐射，则通常追求的是，波长转换材料仅仅将该第一波长范围的辐射的一部分转换为第二波长范围的辐射，而半导体本体发射的第一波长范围的辐射的另外的部分未转换地穿过波长转换层。在这种情况中，光电子器件发出混色光，其包括第一波长范围的辐射和第二波长范围的辐射。
如果半导体本体例如发射蓝色光谱范围中的可见光，则第一波长范围的该可见的蓝色辐射的一部分可以借助波长转换材料转变为黄色辐射，使得光电子器件发出具有在CIE标准色表的白色范围中的色度坐标(Farbort)的混色光。
根据一个实施形式，波长转换层在位于半导体本体之上的内部区域中实施得比在设置于半导体本体的侧面的波长转换层的外部区域中厚。波长转换层的外部区域优选至少部分围绕波长转换层的内部区域地设置。在该实施形式中，第一波长范围优选包括蓝色辐射，而第二波长范围具有黄色辐射。该器件优选发射具有在CIE标准色表的白色范围中的色度坐标的混色光。在半导体本体之上的内部区域中的厚度比在半导体本体侧面的外部区域中的厚度更大的波长转换层通常得到在色度方面特别均匀的光电子器件发射特性。
根据另一实施形式，半导体本体发射第一波长范围的辐射，该第一波长范围包括紫外辐射。第一波长范围的紫外辐射至少部分地由波长转换层的波长转换材料转换为可见辐射。由此，第二波长范围具有可见辐射。如果半导体本体发出紫外光谱范围中的电磁辐射，则通常追求的是，将第一波长范围的紫外辐射的尽可能大的部分转换为可见光，因为紫外辐射并未贡献于器件的可感知亮度，并且此外甚至会损伤人眼。
根据另一实施形式，输出耦合透镜被构造为对于紫外光谱范围中的电磁辐射进行吸收和/或反射。输出耦合透镜为此例如可以包括玻璃或者由玻璃构成。
根据另一实施形式，在输出耦合透镜的内侧上设置有反射层，其对于第一波长范围的辐射构造为反射性的。特别优选地，这种反射层与发出紫外光谱范围中的辐射的半导体本体结合使用。在这种情况中，反射层优选构造为对于第一波长范围的紫外辐射反射，而对于第二波长范围的可见辐射是可透射的。然而也可能的是，例如当追求将第一波长范围的辐射几乎完全转换为第二波长范围的辐射时，将反射层与发出可见辐射的半导体本体结合使用。
反射层例如可以是介电反射器。
附图说明
本发明的其他特征、有利的扩展方案和合乎目的性由以下结合附图所描述的实施例得到。
其中：
图1A示出了根据第一实施例的光电子器件的示意性截面图，
图1B示出了根据图1A的实施例的光电子器件的示意性透视图，
图2A示出了根据第二实施例的光电子器件的示意性截面图，
图2B示出了根据第三实施例的光电子器件的示意性透视图，
图3示出了三个不同的光电子器件的与发射角θ有关的色度坐标的Cx坐标的仿真曲线，
图4示出了根据第四实施例的光电子器件的示意性截面图，
图5示出了根据第五实施例的光电子器件的示意性截面图，
图6A示出了根据第六实施例的光电子器件的示意性俯视图，
图6B示出了根据图6A的光电子器件的示意性截面图。
具体实施方式
在这些实施例和附图中，相同的或者作用相同的组成部分分别设置有相同的参考标记。附图的所示的元件并非一定要视为合乎比例的。更确切地说，各组成部分例如层厚度为了更好的理解而可以被部分夸大地示出。
根据图1A和1B的实施例的光电子器件具有半导体本体1，其被设计用于发射第一波长范围的电磁辐射。半导体本体1嵌入到透射辐射的内部成形体2中，使得在半导体本体1和内部成形体2之间不存在空气填充的空间。内部成形体2作为半径为R1的半球构建，其居中地设置在半导体本体1上方，也就是说，半导体本体1的发射辐射的正面3的面重心M和通过内部成形体2构建的半球的中点M’位于光电子器件的光轴4上，其中光轴4垂直于半导体本体1的发射辐射的正面3。
在内部成形体2的外侧5上施加有波长转换层6。波长转换层6直接接触地施加到内部成形体2上，也就是说，波长转换层6构建与内部成形体2的共同的界面。
此外，波长转换层6具有基本上恒定的厚度D。波长转换层6的外侧7因此构造了半径R2的半球面。半径R1与半径R2的比例例如具有在0.5到0.99之间的值，其中包括边界值。优选的是，半径R1对半径R2的比例具有在0.6到0.95之间的值，其中又包括边界值。特别优选的是，半径R1对半径R2的比例为大约0.8。
波长转换层6包括波长转换材料8，其适于将半导体本体1发射的第一波长范围的辐射转换为不同于第一波长范围的第二波长范围的辐射。
波长转换材料8例如选自由以下材料构成的组：用稀土金属掺杂的石榴石、用稀土金属掺杂的碱土硫化物，用稀土金属掺杂的硫代镓酸盐，用稀土金属掺杂的铝酸盐，用稀土金属掺杂的正硅酸盐，用稀土金属掺杂的氯硅酸盐，用稀土金属掺杂的碱土氮化硅，用稀土金属掺杂的氮氧化物以及用稀土金属掺杂的氮氧化铝。
波长转换层6的波长转换材料8被引入粘结剂9中。粘结剂9例如可以是硅树脂。
可替选地，波长转换材料8也可以以层的形式施加到内部成形体2上，例如借助电泳来施加。
此外，根据图1A和1B的实施例，光电子器件包括折射率n透镜的输出耦合透镜10，内部成形体2和波长转换层6嵌入到该输出耦合透镜中。输出耦合透镜10在此与波长转换层6形成共同的界面，也就是说，输出耦合透镜10与波长转换层6直接接触。输出耦合透镜10此外在此构建为带有内半径R2和外半径R3的半球壳。
光电子器件的输出耦合透镜10满足维尔斯特拉斯(Weierstrass)条件，如下面所阐述的那样。输出耦合透镜10的半径R2的内侧11被半径为R转换的内部半球面H内包围，而输出耦合透镜10的外侧12包围半径为R外的外部半球面H外。半径R转换和R外满足维尔斯特拉斯条件：R外≥R转换*n透镜/n空气，其中n空气是输出耦合透镜的环境的折射率，通常为空气的折射率。
内部半球面H内和外部半球面H外是虚拟的面，它们在图中用虚线示出。
当前，内部半球面H内与输出耦合透镜10的内侧11重合，并且适用R2＝R转换。外部半球面H外与输出耦合透镜10的外侧12重合并且适用R3＝R外。
如果输出耦合透镜10具有折射率n透镜为大约1.46的硅树脂，则半径R转换和R外的以下值例如满足维尔斯特拉斯条件：R转换＝2.2mm，并且R外＝4mm。
半导体本体1的发射辐射的正面3在此方形地被构造，并且具有面A。内部成形体2被同样虚拟的、半径为R内的另外的半球面H3包围。在此，内部成形体2的外侧13与所述另外的半球面H3重合，并且适用：R内＝R1。比例A/π*R内 2在此优选在1/2到1/20之间，其中包括边界值。该条件例如借助半球形的半径R1＝2mm的内部成形体和其方形的发射辐射的正面具有l＝1mm的边长的半导体本体来满足。
内部成形体2例如可以被实施为浇注体。其例如可以具有硅树脂和/或环氧树脂，或者由这些材料之一或者这些材料的混合物构成。
输出耦合透镜10例如同样可以具有环氧树脂或者硅树脂，或者由这些材料之一构成。此外，输出耦合透镜10也可以包括玻璃或者由玻璃构成。玻璃构成的输出耦合透镜10例如可以单独地制造并且施加到器件上，而由浇注材料如硅树脂或者环氧树脂构成的输出耦合透镜10通常例如通过浇铸或者通过注塑在器件上生成。
内部成形体2、波长转换层6和输出耦合透镜10例如可以通过连续的注塑方法来制造。在该情况中，波长转换材料8通常被引入粘结剂9中，并且输出耦合透镜10具有能够的注塑材料譬如硅树脂。
根据图1A和1B的实施例，光电子器件的半导体本体1被施加到承载体14上。承载体14例如可以是电路板。承载体14也可以包括以下材料之一或者由其构成：氧化铝、氮化铝。
当前，在半导体本体1一侧在承载体14上设置有反射器15，该反射器也构建在半导体本体1和承载体14之间。反射器15优选具有对于第一和/或第二波长范围的辐射至少0.9的反射率。特别优选的是，反射器15具有对于第一和/或第二波长范围的辐射的至少0.98的反射率。
反射器15例如可以通过金属层26形成。此外，反射器15也可以包括金属层26和布拉格反射器27。在该情况中，金属层26优选设置在承载体14和布拉格反射器27之间，而布拉格反射器27构成反射器15的表面。通常，反射器15的表面在该情况中具有粗糙度峰值，它们被构建为不超过40nm。这种反射器15通常尤其是构建为对于可见辐射是镜面反射的。
金属层26例如可以具有铝或者由铝构成。
布拉格反射器27例如交替地分别由两个氧化硅层和两个氧化钛层构建，也就是说，布拉格反射器具有两个氧化硅层和两个氧化钛层，它们交替地设置。氧化硅层包括氧化硅或者由氧化硅构成。氧化钛层包括氧化钛或者由氧化钛构成。
如图1B所示，反射器15在根据图1A和1B的实施例的器件中被构造为具有半径R反射器的圆形。半导体本体1居中地设置在圆形的反射器15上，也就是说，半导体本体1的发射辐射的正面3的面重心M和圆形的反射器15的中点位于光电子器件的光轴4上，该光轴垂直于半导体本体1的发射辐射的正面3。
输出耦合透镜10、波长转换层6和内部成形体2居中地施加在半导体本体1上，也就是说，分别通过内部成形体2、波长转换层6以及输出耦合透镜10构建的半球或者半球壳的中点M’以及半导体本体1的发射辐射的正面3的面重心M位于光电子器件的光轴4上。此外，输出耦合透镜10的外侧12的半径R3在此与构成反射器15的圆的半径R反射器一致。由此，输出耦合透镜10在侧面以反射器15结束。
此外，半导体本体1、内部成形体2、波长转换层6和输出耦合透镜10关于光电子器件的光轴4旋转对称地设置。
如图1B所示，光电子器件此外具有两个外部的电连接部位16，它们被设置用于电接触光电子器件。
不同于根据图1A和1B的实施例的光电子器件，根据图2A的光电子器件具有波长转换层6，其厚度D变化。为了避免重复，下面仅仅描述根据图2A的器件和根据图1A和1B的器件之间的区别。未被详细描述的元件或者特征，譬如承载体14或者反射器15例如可以如借助图1A和1B已经描述的那样来实施。
该光电子器件包括半导体本体1，其适于发出第一波长范围的光，该第一波长范围包括可见的蓝色辐射。
波长转换层6的波长转换材料8将第一波长范围的蓝色辐射的一部分转换为包括可见的黄色辐射的第二波长范围的辐射。为此，例如YAG:Ce适于作为波长转换材料8。半导体本体1发射的蓝色辐射的另外的部分未被转换地通过波长转换层6。光电子器件从其正面17(在此通过输出耦合透镜10的外侧12构成)发出混色光，该混色光包括第一波长范围的蓝色辐射的成分以及第二波长范围的黄色辐射的成分。该混色光优选具有在CIE标准色表的白色范围中的色度坐标。
波长转换层6在此构建为，使得其在半导体本体1上方的内部区域18中被构建得比在半导体本体1的侧面的外部区域19中厚。在内部区域18中波长转换层6的厚度D与在外部区域19中波长转换层6的厚度D的比例优选为大约5.5。
通过波长转换层6的厚度的改变，与蓝色辐射的在波长转换层6的外部区域19中穿过该波长转换层6的部分相比，穿过波长转换层6的内部区域18的第一波长范围的蓝色辐射的更大部分被波长转换材料8转换为第二波长范围的黄色辐射。然而因为半导体本体1基本上由其正面3发出第一波长范围的蓝色辐射，所以朝着内部区域18的方向发出的蓝色辐射的成分比朝着外部区域19的方向走向的辐射成分更大。通过改变波长转换层6的厚度D，因此在色度方面将光电子器件的发射特征均匀化。
此外，波长转换层6可以具有散射颗粒25，它们被设计用于将第一波长范围的未被转换的辐射与第二波长范围的转换后的辐射进行混合。可替选地或者附加地，内部成形体2也可以具有散射颗粒25。散射颗粒25例如具有氧化铝或者氧化钛，或者由这些材料之一构成。
如在根据图1A和1B的实施例中那样，输出耦合透镜10的外侧12构建为半径为R3的半球面。然而因为同样如在根据图1A和1B的实施例中那样，输出耦合面直接接触地施加到波长转换层6上，所以输出耦合透镜110的内侧11与波长转换层6的外侧7匹配。因此，输出耦合透镜10的内侧11在对应于波长转换层6的内部区域19的内部区域中相对于半球面被压扁。
然而，输出耦合透镜10同样如根据图1A和1B的实施例的输出耦合透镜10那样对应于如下阐述的维尔斯特拉斯条件。外部半球面H外与输出耦合透镜10的外侧12重合，并且适用R3＝R外。所述输出耦合透镜10的内侧11被具有半径R转换的内部半球面H内包围，并且适用R外≥R转换*n透镜/n空气。特别地，通过内部半球面H内和外部半球面H外构成的维尔斯特拉斯半球壳没有波长转换层6。
因为波长转换层6直接接触地施加到内部成形体2上，所以内部成形体2的形状也不同于如借助图1A和1B所描述的内部成形体2的形状。该内部成形体2的外侧13相对于半球面被压扁。
此外，半导体本体1、内部成形体2、波长转换层6和输出耦合透镜10关于光电子器件的光轴4旋转对称地设置，该光轴垂直于半导体本体1的发射辐射的正面3。
根据图2B的实施例的器件如根据图2A的实施例的器件那样具有波长转换层6，该波长转换层具有可变化的厚度D。下面为了避免重复仅仅描述根据图2A的器件和根据图2B的器件之间的区别。根据图2B的器件的其他元件和特征例如可以如借助图2A已经描述的那样来构建。
根据图2A的器件的波长转换层6在半导体本体1上方的内部区域18中比在半导体本体1侧面的边缘区域19中更厚地被构建。因此，内部成形体2的外侧5偏离半球形状。然而波长转换层6的外侧7被构建为使得其形成具有半径R2的半球面。因此，直接接触地施加到波长转换层6上的输出耦合透镜10的内侧11同样形成半球面。输出耦合透镜10满足维尔斯特拉斯条件：R外≥R转换*n透镜/n空气，其中半径为R转 换的内部半球面H内与输出耦合透镜10的内侧11重合，并且适用R转换＝R2。外部半球面H外与输出耦合透镜10的外侧12重合，并适用R外＝R3。
在内部区域18中，在波长转换层6的厚度D和半径R2之间的比例例如为大约0.44，而在波长转换层6的厚度D和外部区域19内的半径R2之间的比例例如为大约0.08的值。在波长转换层6的厚度D在内部区域18和外部区域19之间的过渡在此通常连续地进行。
图3示出了三个不同的光电子器件的与发射角有关的色度坐标的Cx坐标的仿真曲线。
一方面，示出了传统器件的与发射角Θ有关的色度坐标的仿真Cx值，其中波长转换层6直接施加到半导体本体1的发射辐射的正面3上(曲线1)。由这种器件发出的辐射的色度坐标明显随着发射角Θ而变化。在此，色度坐标的Cx值针对小的发射角Θ明显小于针对大的发射角Θ。这意味着，光电子器件的发射辐射的正面的内部区域具有蓝色的色觉，而光电子器件的发射辐射的正面的外部区域在观察者处留下黄色的色觉。
此外，图3示出了光电子器件的色度坐标的Cx值的仿真曲线(曲线2)，该光电子器件如上面借助图1A和1B所描述的那样带有内部成形体2、在内部成形体上的带有恒定厚度D的波长转换层6以及输出耦合透镜。这种光电子器件也还具有Cx值随着发射角Θ的小的波动。然而该波动相对于传统的器件明显变小。
在图3的曲线图中的第三曲线(曲线3)示出了对于如下器件的具有发射角Θ的Cx值的仿真曲线：该器件的波长转换层6在半导体本体1上方比侧面更厚地被构建，如借助图2A和2B所描述的那样。如图3可以看到的那样，这种器件的发射特性在色度坐标方面几乎均匀地构建。
不同于上面描述的实施例，根据图4的实施例的器件具有带有反射器区域20的承载体14，半导体本体1施加到该反射器区域上。
反射器区域20相对于承载体14的其余表面下沉。反射器区域20在此构造成具有倾斜的侧壁21的腔。反射器区域被设计用于将半导体本体的辐射朝向光电子器件的发射辐射的正面偏转。因此，反射器15尤其是构造在承载体14的反射器区域20上。在此，反射器区域关于器件的光轴4旋转对称地构建，该光轴垂直于半导体本体1的发射辐射的正面3并且穿过该半导体本体1的发射辐射的正面3的面重心M。
半导体本体1在此嵌入到成形体2中，使得在半导体本体1和内部成形体2之间不存在空气填充的空间。这在此意味着，通过承载体14中的反射器区域20形成的腔完全用内部成形体2填充。此外，内部成形体2的外侧5根据R1＝R内的半球面来构建。如在根据图1A和1B的实施例中那样，波长转换层6和输出耦合透镜10被实施为半球壳，这些半球壳分别彼此直接接触地或者与内部成形体直接接触地被施加。不同于图1A和1B的实施例，通过波长转换层6和输出耦合透镜10构建的半球壳的中点M’由于反射器区域20而在半导体本体1的发射方向上位于半导体本体1上方。维尔斯特拉斯条件同样适于输出耦合透镜10。也就是说，内部半球面H内的半径R转换和半径为R外的外部半球面H外的半径满足维尔斯特拉斯条件：R外≥R转换*n透镜/n空气。
在此，内部半球面H内与输出耦合透镜10的内侧11重合，并且适用R2＝R转换。外部半球面H外与输出耦合透镜10的外侧12重合，并且适用R3＝R外。
根据图4的器件的其他元件或特征可以例如像在根据图1A和1B的实施例的光电子器件中那样实施。为了避免重复，因此在此不再进一步描述。
不同于根据图1A和1B的实施例的光电子器件，根据图5的实施例的光电子器件具有如下输出耦合透镜10：其外侧12偏离半球面。输出耦合透镜10的外侧12在内部区域22中球形地以曲率半径R弯曲＞R外来弯曲，其中R外是虚拟的维尔斯特拉斯半球壳的外部半径。此外，输出耦合透镜10具有倾斜的侧面23，这些侧面在侧向形成输出耦合透镜10的内部区域的边界。
具有折射率n透镜的输出耦合透镜10服从维尔斯特拉斯条件，如在下面所阐述的那样。半径R2的输出耦合透镜10的内侧11与半球面H内重合，并且适用R转换＝R2，而输出耦合透镜10的外侧12包围半径为R外的外部半球面H外。半径R转换和半径R外满足维尔斯特拉斯条件：R外≥R转换*n透镜/n空气，其中n空气是空气的折射率。
根据图5的器件的其他元件或特征可以例如像在根据图1A和1B的实施例的光电子器件中那样实施。为了避免重复，因此在此不再进一步描述。
不同于根据图1A和1B的实施例的光电子器件，根据图6A和6B的光电子器件具有多个半导体本体1。为了避免重复，下面仅仅描述在根据图6A和6B的器件与根据图1A和1B的器件之间的区别。未被描述的元件或者特征例如可以根据图1A和1B的实施例的器件来协调。
根据图6A和6B的实施例的器件的半导体本体1设置在规则的图案中，在此按照方形的格栅24来设置。半导体本体1分别以发射辐射的正面3的面重心M位于方形格栅24的格栅点上。可替选地，半导体本体1例如也可以按照六边形格栅来设置。半导体本体1居中地设置在内部成形体2之下，也就是说，方形格栅24的重心S和通过内部成形体2形成的半球的重心M’位于光电子器件的光轴4上，其中该光轴垂直于反射器15。输出耦合透镜10也居中地设置在半导体本体1之上，也就是说，方形格栅24的重心S和构成输出耦合透镜10的半球壳的中点M’位于光电子器件的光轴4上。方形格栅24的重心S在此同样是格栅24的对称点。
图6A和6B的实施例的光电子器件的四个半导体本体1由面积为A’的圆内接，其中半导体本体1的转角(
Figure GSB00000723857400151
Ecke)分别位于该内接圆上。内部成形体2被另外的同样虚拟的半径为R内的半球面H3包围。在此，内部成形体2的外侧13与所述另外的半球面H3重合，并且适用：R内＝R1。在此，比例A’/π*R内 2优选在1/2到1/20之间，其中包括边界值。
半导体本体1例如发出紫外辐射，也就是说，第一波长范围包括紫外辐射。在该情况中，通常追求将第一波长范围的紫外辐射通过波长转换材料8完全转换为可见辐射。此外，在该情况中，输出耦合透镜10构建为对于紫外辐射是进行吸收的，例如其方式是其具有玻璃。此外，如在图6B中所示，在该情况中优选的是将反射层28设置在输出耦合透镜10的内侧11上，该内侧被构造为对于紫外辐射进行反射而对于可见辐射是可透射的。反射层18例如可以是介电反射器。
本发明并未被借助实施例的描述所限制。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，尤其是包含权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者特征的该组合本身并未明确地在权利要求或者实施例中进行说明。

Claims (15)

1.一种光电子器件，包括：
-至少一个半导体本体(1)，其被设置用于发射第一波长范围的电磁辐射，
-辐射可透射的内部成形体(2)，该半导体本体(1)嵌入到该内部成形体(2)中，
-在该内部成形体(2)的外侧(5)上的波长转换层(6)，其包括波长转换材料(8)，该波长转换材料适于将第一波长范围的辐射转换成不同于第一波长范围的第二波长范围的辐射，
-输出耦合透镜(10)，该内部成形体(2)和波长转换层(6)嵌入到该输出耦合透镜中，其中
-所述输出耦合透镜(10)具有内侧和外侧，该内侧被半径R转换的内部半球面包围，所述外侧包围半径R外的外部半球面，并且所述半径R转换和R外满足维尔斯特拉斯条件：
R外≥R转换*n透镜/n空气
其中n透镜是所述输出耦合透镜的折射率，而n空气是所述输出耦合透镜的环境的折射率。
2.根据权利要求1所述的光电子器件，其包括多个半导体本体(1)，这些半导体本体被设置用于发射电磁辐射。
3.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中
-该内部成形体(2)被半径R内的另一半球面包围，
-所述半导体本体(1)具有面积A的发射辐射的正面(3)，并且
-比例A/π*R内 2在1/2到1/20之间，其中包括边界值。
4.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中该内部成形体(2)根据半球的样式被成形，并且被居中地设置在半导体本体(1)上面。
5.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中该波长转换层(6)被构造为半球壳，该半球壳直接接触地被施加到所述内部成形体(2)上。
6.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中所述输出耦合透镜(10)根据半球壳的样式被成形，并且被居中地设置在半导体本体(1)上面，并且直接接触地施加到内部成形体(2)上。
7.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中所述半导体本体(1)被施加到承载体(14)上，并且该承载体(14)至少在半导体本体(1)的一侧具有反射器(15)。
8.根据权利要求7所述的光电子器件，其中所述反射器(15)具有针对第一和/或第二波长范围的辐射的、为0.98的反射率。
9.根据权利要求7所述的光电子器件，其中所述反射器(15)被构造为至少在半导体本体(1)的一侧对于第一和/或第二波长范围的辐射进行镜面反射。
10.根据权利要求7所述的光电子器件，其中所述半导体本体(1)被设置在所述承载体(14)的反射器区域(20)中。
11.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中所述内部成形体(2)和/或所述波长转换层(6)具有散射颗粒(25)。
12.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中所述波长转换层(6)在该半导体本体(1)上面的内部区域(18)中实施得比在该半导体本体(1)侧面的外部区域(19)中厚。
13.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中所述第一波长范围具有可见光谱范围的蓝色辐射，所述第二波长范围具有可见光谱范围的黄色辐射。
14.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中所述第一波长范围包括紫外光谱范围中的辐射。
15.根据权利要求1或2所述的光电子器件，其中在该输出耦合透镜(10)的内侧(11)上设置有反射层(28)，该反射层被构造为对于第一波长范围的辐射进行反射并且对于第二波长范围的辐射是可透射的。
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