DE102004052456A1 - Electromagnetic radiation emitting component, has luminescence conversion unit converting part of radiation coming from LED chip into radiation of wavelength area, and filter unit reflecting back part of radiation into conversion unit - Google Patents

Electromagnetic radiation emitting component, has luminescence conversion unit converting part of radiation coming from LED chip into radiation of wavelength area, and filter unit reflecting back part of radiation into conversion unit

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Abstract

The component has a luminescence conversion unit (4) converting a part of radiation coming from a LED chip into radiation of a wavelength area. A filter unit reflects back the part of the radiation into the unit (4). The source has a three-dimensional photonic crystal (51), which is impermeable for radiation of another wavelength area which is undesired for the emission and is permeable for radiation of the former wavelength area. An independent claim is also included for a process for producing an electromagnetic radiation emitting component.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft ein Bauelement, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren. The invention relates to a device which is suitable for emitting electromagnetic radiation and a method of manufacturing a device which is suitable for emitting electromagnetic radiation.
  • [0002]
    Ein Bauelement, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren, ist beispielsweise in der Druckschrift A device which is suitable for emitting electromagnetic radiation is, for example, in the publication DE 101 33 352 A1 DE 101 33 352 A1 beschrieben. described. Als Primärstrahlungsquelle dient hierbei mindestens eine Lumineszenzdiode, die eine Primärstrahlung im Bereich von 300 bis 485 nm emittiert, wobei die Primärstrahlung durch Lumineszenzkonversionspartikel teilweise oder vollständig in längerwellige Strahlung umgewandelt wird. As a primary radiation source, wherein the primary radiation is converted by Lumineszenzkonversionspartikel partially or completely into longer-wavelength radiation is used in this case at least one light emitting diode, which emits a primary radiation in the range of 300 to 485 nm. Die Lumineszenzkonversionspartikel sind in der Regel in eine polymere Matrixmasse eingebettet, die auf die Primärstrahlungsquelle aufgebracht ist oder diese umhüllt. The Lumineszenzkonversionspartikel are embedded usually in a polymeric matrix composition, which is applied to the primary radiation source or wraps around. Die Lumineszenzkonversionspartikel und die polymere Matrixmasse bilden hierbei wesentliche funktionale Bauteile eines Lumineszenzkonversionselements. The Lumineszenzkonversionspartikel and the polymeric matrix material in this case constitute essential functional components of a luminescence conversion element. Bauelemente, bei denen Primärstrahlung aus dem UV- oder UV-nahen Bereich in sichtbares Licht umgewandelt wird, sind insbesondere geeignet mit Hilfe verschiedener Lumineszenzkonversionspartikel weißes oder farbiges Licht zu erzeugen. Components in which the primary radiation is converted from the UV or near-UV range to visible light, are particularly suitable for using various Lumineszenzkonversionspartikel to generate white or colored light.
  • [0003]
    Ein Nachteil derartiger Bauelemente kann sein, dass sie eine nicht zu vernachlässigende Restemission von Primärstrahlung aus dem UV- oder UV-nahen Spektralbereich aufweisen. A disadvantage of such devices may be that they have a non-negligible residual emission of primary radiation from the UV or near-UV spectral range. Dies kann insbesondere bei der Verwendung von Hochleistungslumineszenzdioden als Primärstrahlungsquelle auftreten. This can occur when using Hochleistungslumineszenzdioden as a primary source of radiation in particular. Eine der artige Restemission ist jedoch möglichst zu vermeiden, da elektromagnetische Strahlung aus dem UV- oder aus dem sichtbaren UV-nahen Wellenlängenbereich bei intensiver Einwirkung das menschliche Auge schädigen kann. One of the residual emission type is to be avoided if possible, since electromagnetic radiation from the UV or visible from the near-UV wavelength range during intensive exposure can damage the human eye.
  • [0004]
    In der Druckschrift US 2002/0180351 A1 wird vorgeschlagen, in der polymeren Matrix, in die die Lumineszenzkonversionspartikel eingebettet sind, zusätzliche Teilchen zu dispergieren, die unkonvertierte Primärstrahlung streuen sollen. In the document US 2002/0180351 A1 it is proposed to disperse additional particles in the polymeric matrix in which are embedded the Lumineszenzkonversionspartikel, the unconverted primary radiation to scatter. Dadurch soll unkonvertierte Primärstrahlung des Bauelementes den Lumineszenzkonversionspartikeln wieder zur Verfügung gestellt und der Prozentsatz an unkonvertierter Strahlung verringert werden, der von dem Bauelement emittiert wird. This is intended unconverted primary radiation of the component provided to Lumineszenzkonversionspartikeln available again and the percentage be reduced unconverted radiation which is emitted from the device. Alternativ wird vorgeschlagen, streuende Teilchen in einer separaten Schicht auf dem Lumineszenzkonversionselement aufzubringen. Alternatively, it is proposed to apply scattering particles in a separate layer on the luminescence conversion element.
  • [0005]
    Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, ein Bauelement mit UV- und/oder UV-nah emittierender Primärstrahlungsquelle bereitzustellen, bei dem der im Betrieb vom Bauelement emittierte Anteil an unkonvertierter Wund oder UV-naher Strahlung verringert ist. An object of the present invention is in particular to provide a device with UV and / or UV-close emitting primary radiation source, wherein the light emitted from the device in the operating portion of unconverted wound or near UV radiation is reduced. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein möglichst einfaches Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelementes anzugeben. It is another object of the invention to provide a simple method as possible of producing such a component.
  • [0006]
    Diese Aufgaben werden durch ein Bauelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst. These objects are achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim. 9 Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Bauelementes sowie des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 bzw. 10 bis 14 angegeben. Further advantageous embodiments of the device and of the method are given in the subclaims 2 to 8 and 10 to 14th
  • [0007]
    Ein erfindungsgemäßes Bauelement, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren, umfasst insbesondere: A component of the invention, which is suitable for emitting electromagnetic radiation, in particular comprising:
    • – mindestens eine primäre Strahlungsquelle, die geeignet ist elektromagnetische Primärstrahlung eines ersten Wellenlängenbereiches zu emittieren, - at least one primary radiation source suitable for emitting electromagnetic primary radiation of a first wavelength range,
    • – mindestens ein Lumineszenzkonversionselement, das zumindest einen Teil der von der primären Strahlungsquelle stammenden Strahlung in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereiches konvertiert, der zumindest teilweise vom ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, und - at least one luminescence conversion element that converts at least a portion of data originating from the primary radiation source into radiation of a second wavelength range which is at least partially different from the first wavelength range, and
    • – einem dem Lumineszenzkonversionselement aus Sicht der primären Strahlungsquelle nachgeordneten Filterelement mit einem dreidimensionalen photonischen Kristall, der derart ausgelegt ist, dass er für zur Emission unerwünschte Strahlung des ersten Wellenlängenbereiches weitestgehend undurchlässig ist und diese reflektiert, und gleichzeitig für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches weitestgehend durchlässig ist. is largely transparent to radiation of the second wavelength range to one of the luminescence from the perspective of the primary radiation source downstream filter element having a three-dimensional photonic crystal, which is designed such that it is largely opaque to undesired emission radiation of the first wavelength range and reflects them, and at the same time -.
  • [0008]
    Photonische Kristalle sind Materialien, die äquivalent zur elektronischen Bandlücke von Halbleitern eine Bandlücke für Photonen aufweisen, die sogenannte photonische Bandlücke. Photonic crystals are materials which is equivalent to the electronic band gap semiconductor having a band gap for photons, the so-called photonic band gap. Photonen mit Energien innerhalb der photonischen Bandlücke können sich nicht in dem photonischen Kristall ausbreiten und werden von diesem reflektiert. Photons with energies in the photonic band gap can not propagate in the photonic crystal and are reflected by this. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch photonische Kristalle mit teilweise ausgebildeter photonischer Bandlücke gemäß der Erfindung verwendet werden können. It should be noted at this point that even photonic crystals with partially trained photonic band gap can be used according to the invention. Die photonische Bandlücke bildet sich, vollständig oder teilweise, aufgrund periodischer Strukturen aus mindestens zwei Materialien aus, die der Kristall umfasst. The photonic bandgap is formed, completely or partially, due to periodic structures of at least two materials, which comprises the crystal. Photonische Kristalle lassen sich in eindimensionale, zweidimensionale und dreidimensionale photonische Kristalle einteilen. Photonic crystals can be divided into one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional photonic crystals. Ein dreidimensionaler photonischer Kristall umfasst Strukturen, die sich in drei Raumrichtungen periodisch fortsetzen. A three-dimensional photonic crystal includes structures that periodically continue in three dimensions. Ein photonischer Kristall in zwei Dimensionen um fasst äquivalent Strukturen, die in zwei Raumrichtungen periodisch ausgebildet sind und ein eindimensionaler photonischer Kristall umfasst Strukturen, die in einer Raumrichtung periodisch ausgebildet sind. A photonic crystal in two dimensions in order summarizes equivalent structures which are periodically formed in two spatial directions, and a one-dimensional photonic crystal includes structures which are periodically formed in a direction in space. Es werden jeweils solche Photonen von dem photonischen Kristall reflektiert, deren Energie innerhalb der photonischen Bandlücke liegt und deren Ausbreitungsrichtung im Wesentlichen mit der Richtung des periodischen Materialwechsels übereinstimmt. each such photons are reflected from the photonic crystal whose energy lies within the photonic band gap and matches the propagation direction substantially coincides with the direction of the periodic change material.
  • [0009]
    Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es gemäß der Erfindung auch denkbar ist, zweidimensionale photonische Kristalle mit geeigneter photonischer Bandlücke in dem Filterelement einzusetzen. It should be pointed out at this juncture that it is also conceivable according to the invention to use two-dimensional photonic crystals with appropriate photonic band gap in the filter element.
  • [0010]
    Ein dreidimensionaler photonischer Kristall mit geeigneter Bandlücke als Bestandteil des Filterelementes bietet den Vorteil, dass dieser unkonvertierte Strahlung aus allen Raumrichtungen teilweise oder vollständig selektiv reflektiert. A three-dimensional photonic crystal having a suitable band gap as part of the filter element provides the advantage that this unconverted radiation from all directions in space reflected partially or completely selective. Dadurch kann abhängig von der Ausprägung der photonischen Bandlücke ein großer Prozentsatz unkonvertierter Primärstrahlung des ersten Wellenlängenbereiches ausgefiltert werden, während konvertierte Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches das Filterelement größtenteils passieren kann und von dem Bauelement abgestrahlt wird. This can be filtered out depending on the severity of the unconverted photonic band gap, a large percentage of primary radiation of the first wavelength range, while converted radiation of the second wavelength region can pass through the filter element for the most part and is radiated by the component.
  • [0011]
    Da unkonvertierte Primärstrahlung durch den photonischen Kristall reflektiert wird, steht diese vorteilhafterweise nach der Reflexion durch das Filterelement, zumindest teilweise, weiterhin dem Lumineszenzkonversionselement zur Verfügung. Since unconverted primary radiation reflected by the photonic crystal, this is advantageously after reflection by the filter element, at least partially, furthermore the luminescence available. Dieser Anteil der Primärstrahlung geht somit nicht verloren, wie beispielsweise bei der Verwendung absorbierender Stoffe zur Filterung von Primärstrahlung vor dem Austritt aus dem Bauelement. This portion of the primary radiation therefore is not lost, such as in the use of absorbent material for filtering the primary radiation before it leaves the device. Hierdurch kann die Strahlungsausbeute des Bauelementes erhöht werden. In this way, the radiation yield of the device can be increased.
  • [0012]
    Bevorzugt reflektiert das Filterelement zumindest einen Teil der Primärstrahlung in das Lumineszenzkonversionselement zurück. Preferably, the filter element reflects at least a part of the primary radiation back into the luminescence conversion element. Besonders bevorzugt reflektiert das Filterelement einen möglichst großen Teil der Primärstrahlung in das Lumineszenzkonversionselement zurück. More preferably, the filter element reflects a large portion as possible of the primary radiation back into the luminescence conversion element. Hierdurch kann Primärstrahlung nach der Reflexion an dem photonischen Kristall durch das Lumineszenzkonversionselement in Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches umgewandelt werden und das Bauelement verlassen. This allows primary radiation is converted and leave the device after the reflection at the photonic crystal by the luminescence radiation in the second wavelength range. So kann die Strahlungsausbeute des Bauelementes weiter erhöht werden. Thus, the radiation efficiency of the device can be further increased.
  • [0013]
    Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der photonische Kristall dreidimensionale periodische inverse Opalstrukturen. In a preferred embodiment, the photonic crystal comprises three-dimensional periodic inverse opal structures. Dreidimensionale inverse Opalstrukturen bieten den Vorteil Strahlung mit Energien innerhalb der photonischen Bandlücke im Wesentlichen unabhängig von der Einfallsrichtung teilweise oder vollständig zu reflektieren. Three-dimensional inverse opal structures offer the advantage of radiation having energies within the photonic band gap is substantially independent of the direction of incidence to reflect partially or completely. Darüber hinaus können sie relativ einfach hergestellt werden. In addition, they can be produced relatively easily. Die Strahlung wird teilweise reflektiert, wenn das Verhältnis aus dem Brechungsindex des Materials in den Zwischenräumen und zu dem Brechungsindex des Materials in den kugelförmigen Bereichen kleiner oder gleich 2.9 ist und vollständig reflektiert, wenn das Verhältnis größer oder gleich 2.9 ist. The radiation is partially reflected when the ratio of the refractive index of the material in the interstices and the index of refraction of the material in the spherical areas is less than or equal to 2.9 and totally reflected, when the ratio is greater than or equal to 2.9.
  • [0014]
    Periodische inverse Opalstrukturen können beispielsweise erzeugt werden, indem Kugeln in einer kubisch oder hexagonal dichtesten Kugelpackung angeordnet werden und nachfolgend die Zwischenräume zwischen den Kugeln mit einem geeigneten Material gefüllt werden. Periodic inverse opal structures can be produced for example by balls are arranged in a cubic or hexagonal close packing of spheres and the spaces between the balls are filled with a suitable material below. Nach dem Auffüllen der Zwischenräume werden die Kugeln entfernt. After filling the gaps, the balls are removed. Der Durchmesser der Kugeln liegt hierbei im Bereich der Wellenlänge der zu reflektierenden Strahlung. The diameter of the balls is situated in this case in the region of the wavelength of the radiation to be reflected.
  • [0015]
    Um Kugeln in kubischen Strukturen oder in hexagonaldichtesten Kugelpackungen anzuordnen, werden bevorzugt selbstorganisierende Prozesse angewendet. To arrange balls in cubic structure or in hexagonaldichtesten sphere packings, preferably self-organizing processes are applied. Diese Prozesse bieten, insbesondere gegenüber seriellen Verfahren zur Mustererzeugung, den Vorteil in der Regel schnell und kostengünstig abzulaufen. offer these processes, especially against serial patterning process, the advantage is usually quick and inexpensive to run.
  • [0016]
    Bevorzugt umfasst der photonische Kristall periodische Strukturen mit Lufteinschlüssen. Preferably the photonic crystal comprises periodic structures with air inclusions. weiterhin umfasst der photonische Kristall bevorzugt Materialien mit einem Brechungsindex größer oder gleich 1,4, wie beispielsweise TiO 2 , SiO 2 , Si und Ge. Further, the photonic crystal preferably comprises materials having a refractive index greater than or equal to 1.4, such as TiO 2, SiO 2, Si and Ge.
  • [0017]
    Um einen möglichst großen Anteil an Primärstrahlung mit Hilfe des Filterelementes zu reflektieren, wird ein photonischer Kristall mit einer möglichst vollständigen photonischen Bandlücke benötigt. To reflect the greatest possible proportion of primary radiation with the help of the filter element, a photonic crystal is required to ensure the fullest possible photonic band gap. Ein solcher entsteht insbesondere, wenn die Brechungsindizes der Materialien, aus denen die periodischen Strukturen des Kristalls aufgebaut sind, einen möglichst großen Brechungsindexunterschied aufweisen. Such arises in particular when the refractive indices of the materials from which the periodic structures of the crystal are established, have the largest possible difference in refractive index. So weist eine inverse Opalstruktur beispielsweise eine vollständige photonische Bandlücke auf, wenn das Verhältnis aus dem Brechungsindex des Materials in den Zwischenräumen und zu dem Brechungsindex des Materials in den kugelförmigen Bereichen größer oder gleich 2.9 ist. Thus, an inverse opal structure, for example, a complete photonic band gap, when the ratio of the refractive index of the material in the interstices and the index of refraction of the material in the spherical areas is greater than or equal to 2.9. Bevorzugt umfassen die periodischen Strukturen des photonischen Kristalls daher in der Regel mindestens zwei Materialien, von denen eines einen relativ kleinen und eines einen relativ großen Brechungsindex aufweist. Preferably, the periodic structures of the photonic crystal thus generally comprise at least two materials, one of which has a relatively small and a relatively large refractive index. Da Luft gegenüber vielen Materialien einen relativ niedrigen Brechungsindex (n(Luft)~1) besitzt, sind periodische Lufteinschlüsse besonders als Teil der periodischen Strukturen eines photonischen Kristalls mit möglichst vollständiger photonischer Bandlücke geeignet. Since air towards many materials have a relatively low refractive index (n (air) ~ 1) which periodic air pockets are particularly suitable as part of the periodic structure of a photonic crystal having photonic band gap as completely as possible. Weiterhin weisen die Materialien TiO 2 , Si und Ge jeweils einen relativ großen Brechungsindex auf (n(Rutil) ≈ 2.71, n(Si) ≈ 3.4, n(Ge) ≈ 4.0). Furthermore, the materials TiO 2, Si and Ge each have a relatively large refractive index (n (rutile) ≈ 2.71, n (Si) ≈ 3.4, n (Ge) ≈ 4.0). Aus diesem Grund sind sie besonders geeignet die Zwischenräume zwischen den kugelförmigen Bereichen eines photonischen Kristalls mit inverser Opalstruktur mit möglichst vollständiger photonischer Bandlücke zu füllen. For this reason, they are particularly suitable to fill the gaps between the globular regions of a photonic crystal inverse opal with complete photonic band gap as possible.
  • [0018]
    Materialien, die zumindest teilweise für die vom Konversionselement konvertierte Strahlung durchlässig sind, wie beispielsweise Polymere, können vorteilhafterweise verwendet werden, die Zwischenräume zwischen den Kugeln zu füllen, wenn der photonische Kristall nicht hinsichtlich einer möglichst vollständigen Bandlücke optimiert werden soll, sondern auf möglichst hohe Transparenz für die von den Lumineszenzkonversionspartikeln emittierte sekundäre Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches. Materials which are at least partially permeable to the converted by the conversion element radiation, such as polymers, can be used advantageously to fill the interstices between the balls, when the photonic crystal is not to be optimized with respect to the fullest possible band gap, but on the highest possible transparency for the light emitted by the Lumineszenzkonversionspartikeln secondary radiation of the second wavelength range.
  • [0019]
    Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Bauelementes ist der photonische Kristall in einer Schicht mit einer Dicke größer oder gleich 2 μm und kleiner oder gleich 50 μm ausgebildet. In a preferred embodiment of the device the photonic crystal is larger in a layer having a thickness or formed equal to 2 microns and less than or equal to 50 microns. Eine dünne Schichtdicke bietet den Vorteil, dass sie für einen großen Teil der konvertierten Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs besser transparent ist. A thin layer thickness has the advantage that it is more transparent for a large part of the converted radiation of the second wavelength range.
  • [0020]
    Weiterhin weist das Bauelement bevorzugt als primäre Strahlungsquelle mindestens einen Leuchtdiodenchip auf, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im ultravioletten Bereich und/oder kurzwelligen blauen Bereich zu emittieren. Further preferably, the component as the primary radiation source at least one LED chip, which is suitable for emitting electromagnetic radiation with wavelengths in the ultraviolet range and / or short-wavelength blue region. Zusammen mit geeigneten Lumineszenzkonversionsstoffen kann so vorteilhafterweise ein Bauelement geschaffen werden, das im Betrieb weißes Licht emittiert. Together with suitable Lumineszenzkonversionsstoffen can be provided so advantageously a device that emits white light in operation. Sendet der Leuchtdiodenchip UV-Strahlung aus, kann mit Hilfe entspre chender Lumineszenzkonversionspartikel ein Teil der primären UV-Strahlung in gelbes Licht und ein weiterer Teil der primären UV-Strahlung in blaues Licht umgewandelt werden. Sends the light emitting diode chip to UV radiation from, a part of the primary UV radiation into yellow light and another part of the primary UV radiation can be converted into blue light with the aid entspre chender Lumineszenzkonversionspartikel. Das gelbe Licht und das blaue Licht mischen sich und hinterlassen so einen weißen Farbeindruck beim Betrachter. The yellow light and the blue light mix and so leave a white color impression for the viewer. Es können auch Wellenlängenkonversionsstoffe eingesetzt werden um beliebige andere Farben zu erzeugen. It can also wavelength conversion materials are used to produce any other color. Entsprechend geeignete Leuchtdiodenchips und Lumineszenzkonversionsstoffe sind dem Fachmann bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Correspondingly suitable LED chips and luminescence conversion materials are known in the art and no further explanation therefore at this point. Es können beispielsweise herkömmliche UV- emittierende und/oder kurzwellig blau emittierende Leuchtdiodenchips und herkömmliche dafür geeignete Leuchtstoffe eingesetzt werden. It can ensure suitable phosphors are used, for example conventional UV-emitting and / or short-wave blue-emitting LED chip and conventional. Ein entsprechender Leuchtdiodenchip ist beispielsweise in der Druckschrift A corresponding LED chip is, for example, in the publication EP 599 244 A1 EP 599 244 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit insofern durch Rückbezug aufgenommen wird. the disclosure of which is hereby incorporated by reference in so far described. Lumineszenzkonversionsstoffe sind weiterhin beispielsweise in der Druckschrift Luminescence conversion are furthermore, for example, in the publication DE 101 33 352 A1 DE 101 33 352 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. the disclosure content of which is hereby incorporated by reference describes.
  • [0021]
    Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren, umfasst insbesondere die Schritte: A method of manufacturing a device which is suitable for emitting electromagnetic radiation, in particular comprising the steps of:
    • – Bereitstellen mindestens einer primären Strahlungsquelle, die geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren mit mindestens einer strahlungsemittierenden Seite, - providing at least one primary radiation source suitable for emitting electromagnetic radiation with at least one radiation-emitting side,
    • – Aufbringen eines Lumineszenzkonversionselements zumindest auf die strahlungsemittierende Seite der primären Strahlungsquelle, und - applying a luminescence conversion element, at least on the radiation side of the primary radiation source, and
    • – Aufbringen eines dreidimensionalen Photonischen Kristalls auf dem Lumineszenzkonversionselement. - applying a three-dimensional photonic crystal on the luminescence conversion element.
  • [0022]
    Zwischen der primären Strahlungsquelle und dem Lumineszenzkonversionselement und/oder zwischen dem Lumineszenzkonversionselement und dem photonoischen Kristall können, falls zweckmäßig, zusätzliche Schichten, wie beispielsweise Verbindungsschichten, angeordnet sein. Can, if appropriate, additional layers, such as tie layers may be disposed between the primary radiation source and the luminescence conversion element and / or between the luminescence conversion element and the photonoischen crystal.
  • [0023]
    Besonders bevorzugt wird der photonische Kristall auf einen Träger aufgebracht und der Träger mit dem photonischen Kristall wird auf dem Lumineszenzkonversionselement aufgebracht. the photonic crystal is particularly preferably applied to a carrier and the carrier with the photonic crystal is applied to the luminescence. Der Träger ist hierbei vorzugsweise zumindest teilweise durchlässig für die von dem Lumineszenzkonversionselement konvertierte Strahlung. The carrier is in this case preferably at least partially transparent to the converted from the luminescence radiation. Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass der photonische Kristall getrennt von dem restlichen Bauelement hergestellt werden kann. This embodiment of the method provides the advantage that the photonic crystal can be formed separately from the rest of the device. So können insbesondere Technologien zur Herstellung des photonischen Kristalls angewendet werden, die das restliche Bauelement schädigen würden. So technologies can be used to produce the photonic crystal in particular that would damage the remaining component. Der Träger mit dem photonischen Kristall kann wahlweise so auf das Lumineszenzkonversionselement aufgebracht werden, dass der photonische Kristall zu dem Lumineszenzkonversionselement hin oder weg gewandt ist. The support having the photonic crystal can be so applied to the luminescence optional that the photonic crystal is turned to the luminescence conversion element towards or away.
  • [0024]
    Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Träger nachfolgend von dem photonischen Kristall wieder entfernt werden. In a further preferred embodiment of the method the carrier can be subsequently removed from the photonic crystal again. Dies bietet beispielsweise den Vorteil, dass keine Strahlung durch den Träger ausgefiltert wird. This example provides the advantage that no radiation is filtered out by the carrier.
  • [0025]
    Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Aufbringen des photonischen Kristalls die Selbstorganisation kolloidaler Teilchen. In a further preferred embodiment of the process the application of the photonic crystal includes the self-assembly of colloidal particles. Selbstorganisierende Prozesse beinhalten beispielsweise Verdunstungsprozesse, Elektrophorese und/oder Sedimentationsschritte. Self-organizing processes include, for example, evaporation processes, electrophoresis and / or Sedimentationsschritte. Bei den kolloidalen Teilchen kann es sich beispielsweise um Kugeln aus Polystyrol oder aus SiO 2 handeln. In the colloidal particles may be, for example, be spheres made of polystyrene or of SiO 2. Kolloidale Teilchen sind dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Colloidal particles are known in the art and are therefore not explained in greater detail at this point. Selbstorganisierende Prozesse bieten zum einen in der Regel den Vorteil, vergleichsweise einfach durchgeführt werden zu können. Self-organizing processes provide for a generally advantage of being able to be relatively easily performed. Zum anderen können mit selbstorganisierenden Prozessen periodische Strukturen mit vielfältigen Geometrien erzeugt werden. On the other periodic structures can be produced with a variety of geometries with self-organizing processes.
  • [0026]
    Weiterhin umfasst das Aufbringen des photonischen Kristalls bevorzugt mindestens einen elektrophoretischen Verfahrensschritt zur Aufbringung kolloidaler Teilchen. Further preferably, the application of the photonic crystal comprises at least one electrophoretic process step for application of colloidal particles.
  • [0027]
    Werden die kolloidalen Teilchen in einer periodischen Struktur mit Hilfe eines elektrophoretischen Verfahrenschrittes aufgebracht, kann auch Füllmaterial, das die Zwischenräume zwischen den kolloidalen Teilchen auffüllen sollen, vorteilhafterweise entweder gleichzeitig oder mit Hilfe eines nachfolgenden elektrophoretischen Schrittes aufgebracht werden. If the colloidal particles applied in a periodic structure by means of an electrophoretic process step, may also filler material to fill the spaces between the colloidal particles are advantageously applied either simultaneously or with the aid of a subsequent electrophoretic step. Dies bietet in der Regel den Vorteil einer vereinfachten Verfahrensführung. This usually offers the advantage of a simplified process management. Weiterhin bieten elektrophoretische Prozesse den Vorteil, deutlich schneller durchgeführt werden zu können, als beispielsweise Sedimentation- oder Verdunstungsprozesse. Furthermore, electrophoretic processes offer the advantage that they can be performed much faster than for example Sedimentation- or evaporation processes. Außerdem können mit elektrophoretischen Verfahren in der Regel dickere Schichten realisiert werden als mit alternativen Verfahren. In addition, thicker layers can be realized as with alternative methods with electrophoretic procedures usually.
  • [0028]
    Weiterhin werden als kolloidale Teilchen bevorzugt Kugeln mit einem Durchmesser größer oder gleich 100 μm und kleiner oder gleich 250 μm verwendet. Further, as colloidal particles preferably spheres with a diameter greater than or equal to 100 microns and smaller than or equal to 250 microns be used. Werden diese Teilchen in einer kubischen oder hexagonal dichtesten Kugelpackung angeordnet, bilden sie das Grundgitter für eine inverse Opalstruktur, deren photonische Bandlücke im UV- oder UV-nahen Bereich des sichtbaren Lichtes liegt. If these particles are arranged in a cubic or hexagonal close packing of spheres, they form the basic lattice for an inverse opal structure, the photonic band gap in the UV or near-UV range of visible light is located.
  • [0029]
    Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die periodischen Strukturen des photonischen Kristalls im Rahmen der Erfindung nicht nur mit Hilfe selbstorganisierender Prozesse, wie Elektrophorese, Verdunstung oder Sedimentation erzeugt werden können, sondern auch mit jedem anderen geeigneten Prozess, wie beispielsweise mit Hilfe von Lasern (Interferenzlithographie) oder Ätz- und Aufdampfverfahren. It should be noted at this point that the periodic structure of the photonic crystal can be produced in the present invention not only with the help of self-organizing processes such as electrophoresis, evaporation or sedimentation, but also with any other suitable process, such as using lasers (interference lithography) or etching and vapor deposition. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass gemäß der Erfindung nicht nur inverse Opalstrukturen als photonische Kristalle zur Anwendung kommen können, sondern alle periodischen Strukturen, die einen photonischen Kristall mit geeigneter photonischer Bandlücke bilden. It is further noted that according to the invention not only inverse opal structures may be used as photonic crystals, but all periodic structures forming a photonic crystal having photonic band gap suitable.
  • [0030]
    Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden in Verbindung mit den Further features, advantages and expediencies of the invention will become apparent from the following in connection with the 1 1 bis to 3 3 und and 4a 4a bis to 4d 4d beschriebenen Ausführungsbeispielen. Embodiments described.
  • [0031]
    Es zeigen: Show it:
  • [0032]
    1 1 , eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles des Bauelementes, , A schematic sectional view of an embodiment of the device,
  • [0033]
    2 2 , eine weitere schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des Bauelementes, , Another schematic sectional view of a further embodiment of the device,
  • [0034]
    3 3 , eine weitere schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des Bauelementes, und , Another schematic sectional view of a further embodiment of the device, and
  • [0035]
    4a 4a bis to 4d 4d , schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien zur Aufbringung eines photonischen Kristalls auf einen Träger. Schematic sectional representations of process stages for the application of a photonic crystal onto a carrier.
  • [0036]
    In den Ausführungsbeispielen und den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the embodiments and the figures, identical or identically acting elements are provided with the same reference numerals. Die dargestellten Elemente der Figuren, insbesondere die Schichtdicken, sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. The elements shown the figures, in particular the layer thicknesses are not to be regarded as true to scale. Vielmehr können sie zum besseren Verständnis teilweise übertrieben groß dargestellt sein. Rather, they can be shown partially exaggerated for clarity.
  • [0037]
    Bei dem in In the in 1 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Leuchtdiodenchip Embodiment shown is a light emitting diode chip 1 1 auf einem Chipträger on a chip carrier 2 2 aufgebracht und mit einem Bonddraht and applied to a bonding wire 3 3 elektrisch kontaktiert. electrically contacted. Der Leuchtdiodenchip The LED chip 1 1 wird von einem Lumineszenzkonversionselement is from a luminescence 4 4 umhüllt. envelops. Das Lumineszenzkonversionselement the luminescence 4 4 umfasst eine polymere Matrix comprises a polymeric matrix 41 41 in der Lumineszenzkonversionspartikel in Lumineszenzkonversionspartikel 42 42 eingebettet sind. are embedded. Auf dem Lumineszenzkonversionselement On the luminescence 4 4 ist in direktem Kontakt eine Schicht aus einem photonischen Kristall is in direct contact with a layer of a photonic crystal 51 51 aufgebracht, dessen Bandlücke so ausgebildet ist, dass hinsichtlich der Emission des Bauelements unerwünschte Primärstrahlung des Leuchtdiodenchips applied, whose band gap is formed so that in terms of the emission of the component unwanted primary radiation of the LED chip 1 1 zumindest weitestgehend reflektiert wird und konvertierte Strahlung zumindest weitestgehend transmittiert wird. is reflected at least largely converted radiation and is at least largely transmitted. Der photonische Kristall The photonic crystal 51 51 ist so aufgebracht, dass er die gesamte Oberfläche des Lumineszenzkonversionselementes is applied so that it luminescence conversion element of the whole surface 4 4 bedeckt. covered. Weiterhin beträgt die Dicke der Schicht zwischen 2 und 50 μm. Further, the thickness of the layer between 2 and 50 microns. Der photonische Kristall bildet hierbei einen wesentlichen funktionalen Bestandteil eines Filterelementes The photonic crystal in this case is an essential functional component of a filter element 5 5 , das die Aufgabe hat, Primärstrahlung des Leuchtdiodenchips Which has the task of primary radiation of the LED chip 1 1 vor dem Verlassen des Bauelementes auszusondern. weed out before leaving the device.
  • [0038]
    Im Betrieb sendet der Leuchtdiodenchip In operation, the LED chip sends 1 1 elektromagnetische Strahlung aus, die von den Konversionspartikeln electromagnetic radiation from that of the conversion particles 42 42 in der umhüllenden Matrix in the enveloping matrix 41 41 in Strahlung einer gewünschten Wellenlänge umgewandelt wird. is converted into radiation of a desired wavelength. Der Leuchtdiodenchip The LED chip 1 1 kann beispielsweise UV-Strahlung aussenden, von der innerhalb des Lumines zenzkonversionselementes for example, can emit UV radiation, zenzkonversionselementes from within the LuminesCentre 4 4 ein gewisser Teil in gelbes Licht und ein weiterer Teil in blaues Licht umgewandelt wird. a certain part in yellow light and another part is converted into blue light. Das gelbe Licht und das blaue Licht mischen sich und hinterlassen einen weißen Farbeindruck beim Betrachter. The yellow light and the blue light mix and leave a white color impression for the viewer.
  • [0039]
    Die Umwandlung von UV-Strahlung in Licht einer anderen Wellenlänge findet statt, wenn ein Photon auf ein Lumineszenzkonversionspartikel The conversion of UV radiation into light of another wavelength occurs when a photon to a Lumineszenzkonversionspartikel 42 42 trifft und erfolgt daher nach statistischen Gesetzmäßigkeiten. meets and therefore according to statistical laws. Bei diesem Vorgang besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Photonen das Lumineszenzkonversionselement In this process, there is a likelihood that the luminescence photons 4 4 ungehindert passieren können und so unkonvertierte Primärstrahlung von dem Leuchtdiodenchip can pass unhindered and as unconverted primary radiation from the LED chip 1 1 auf den photonischen Kristall on the photonic crystal 51 51 trifft. meets. Dort wird sie in der Regel von dem photonischen Kristall There, it is usually from the photonic crystal 51 51 zurück in das Lumineszenzkonversionselement back to the luminescence 4 4 reflektiert und steht den Lumineszenzkonversionspartikeln reflects and represents the Lumineszenzkonversionspartikeln 42 42 erneut zur Verfügung. available again.
  • [0040]
    Zum Abscheiden einer Schicht photonischen Kristalls For depositing a layer of photonic crystal 51 51 auf dem Lumineszenzkonversionselement on the luminescence 4 4 wird, beispielsweise durch Tauchen des Bauelementes in eine Suspension mit SiO 2 -Kugeln is, for example, by dipping the component in a suspension with SiO 2 spheres 6 6 und nachfolgende Verdunstung, eine Schicht aus Kugeln and subsequent evaporation, a layer of balls 6 6 in einer kubischen oder hexagonal dichtesten Kugelpackung auf dem Lumineszenzkonversionselement in a cubic or hexagonal close packing of spheres on the luminescence 4 4 erzeugt. generated. In einem nachfolgenden Schritt werden die Zwischenräume In a subsequent step the gaps are 7 7 mit TiO 2 gefüllt, das zur Stabilisierung mit einem Bindemittel versetzt ist. filled with TiO 2 which is added to stabilize with a binder. Anschließend werden die SiO 2 -Kugeln Subsequently, the SiO 2 spheres 6 6 auf chemischem Wege herausgelöst, beispielsweise durch Ätzen mit Flusssäure. removed chemically, for example by etching with hydrofluoric acid. Der Durchmesser der verwendeten SiO 2 -Kugeln The diameter of the SiO 2 balls used 6 6 liegt hierbei im Bereich zwischen 100 und 250 nm. is in this case in the range between 100 and 250 nm.
  • [0041]
    Geeignete UV-emittierende und/oder kurzwelliges blaues Licht emittierende Leuchtdiodenchips und dafür geeignete Lumineszenzkonversionsstoffe sind dem Fachmann bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Suitable UV-emitting and / or short-wave blue light-emitting LED chips and suitable for luminescence conversion are known in the art and will not be explained therefore at this point. Es können beispielsweise herkömmliche UV-emittierende und/oder kurzwellig blau emittierende Leuchtdiodenchips und herkömmliche dafür geeignete Leuchtstoffe eingesetzt werden. It can, for example, conventional UV-emitting and / or short-wave blue-emitting LED chip and conventional means of suitable phosphors are used.
  • [0042]
    Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den In the embodiments according to the 2 2 und and 3 3 wird im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß is in accordance with the difference from the embodiment 1 1 ein Chipträger a chip carrier 2 2 verwendet, das eine Ausnehmung aufweist, in die der Leuchtdiodenchip used which has a recess in which the LED chip 1 1 montiert wird. is mounted. Zur Erhöhung der Strahlungsausbeute des Bauelements können die Seiten der Chipträgerausnehmung reflektierende Elemente To increase the radiation efficiency of the device, the sides of the reflective elements can Chipträgerausnehmung 8 8th enthalten. contain. Die Chipträgerausnehmung ist weiterhin vollständig mit einer polymeren Masse The Chipträgerausnehmung remains completely filled with a polymeric composition 41 41 mit eingebetteten Lumineszenzkonversionspartikeln with embedded Lumineszenzkonversionspartikeln 42 42 ausgefüllt, so dass diese zusammen mit dem Chipträger filled so that they together with the chip carrier 2 2 eine im Wesentlichen plane Oberfläche bildet. forming a substantially planar surface. Auf dieser im Wesentlichen planen Oberfläche ist ein Träger On this substantially flat surface is a support 9 9 angebracht, auf dem eine Schicht photonischen Kristalls attached, on which a layer photonic crystal 51 51 aufgebracht ist. is applied. Der Träger the carrier 9 9 kann hierbei beispielsweise mittels Kleben befestigt werden. this may for example be fixed by means of gluing.
  • [0043]
    Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment according to 2 2 ist der Träger is the carrier 9 9 so auf der planen Oberfläche angebracht, dass der photonische Kristall mounted on the planar surface such that the photonic crystal 51 51 dem Lumineszenzkonversionselement the luminescence 4 4 zugewandt ist. faces. Im Unterschied hierzu ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß In contrast, in accordance with the embodiment 3 3 der Träger the carrier 9 9 genau umgekehrt aufgebracht, so dass der photonische Kristall reversed applied, so that the photonic crystal 51 51 vom dem Lumineszenzkonversionselement from the luminescence 4 4 abgewandt ist. is remote. Der Träger the carrier 9 9 kann in einem nachfolgenden Schritt auch entfernt werden. may also be removed in a subsequent step.
  • [0044]
    Wird der photonische Kristall If the photonic crystal 51 51 auf einen Träger a support 9 9 aufgebracht, kann als Trägermaterial beispielsweise Quarz, Glas, eine transparente Keramik oder ein Hochtemperaturpolymer verwendet werden. applied, for example, quartz, glass, a transparent ceramic or a high temperature polymer may be used as support material. Das Trägermaterial muss im Wesentlichen trans parent für die von dem Lumineszenzkonversionselement The carrier material must essentially trans parent for those of the luminescence 4 4 konvertierte Strahlung sein. be converted radiation.
  • [0045]
    Auf diesen Träger To this base 9 9 werden kolloidale Teilchen wie beispielsweise Polystyrolkugeln are colloidal particles such as polystyrene beads 6 6 oder SiO 2 -Kugeln or SiO 2 spheres 6 6 mit Hilfe eines selbstorganisierenden Prozesses, wie beispielsweise eines elektrophoretischen Schrittes aufgebracht (vergleiche applied by means of a self-organizing process, such as an electrophoretic step (cf. 4b 4b ). ).
  • [0046]
    Ein weiterer selbstorganisierender Prozess zur Aufbringung von Kugeln Another self-organizing process for applying balls 6 6 in einer kubischen oder hexagonal dichtesten Kugelpackung (vergleiche (In a cubic or hexagonal close-packed compare 4b 4b ) umfasst beispielsweise das Eintrocknen einer Suspension mit Kugeln ) Includes, for example, the drying of a suspension with balls 6 6 auf dem Träger on the substrate 9 9 . , Zur Herstellung dicker Schichten können hierbei mehrere Verdunstungsprozesse notwendig sei. For producing thick layers can here more evaporation processes is necessary.
  • [0047]
    Sollen die Kugeln If the balls 6 6 mit Hilfe eines elektrophoretischen Schrittes auf dem Träger by means of an electrophoretic step to the carrier 9 9 aufgebracht werden, muss der Träger are applied, the carrier must 9 9 elektrisch leitfähig sein. be electrically conductive. Hierzu kann beispielsweise eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht sein, die im Wesentlichen ebenfalls transparent für von dem Lumineszenzkonversionelement For this purpose, an electrically conductive layer may be applied for example, which is also substantially transparent to by the Lumineszenzkonversionelement 4 4 umgewandelte Strahlung ist. is converted radiation. Eine solche Schicht umfasst beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO). Such a layer comprises, for example indium tin oxide (ITO).
  • [0048]
    In einem weiteren Schritt werden nachfolgend die Zwischenräume In a further step the spaces are subsequently 7 7 zwischen den Kugeln between the balls 6 6 mit einem weiteren Material, wie beispielsweise TiO 2 oder SiO 2 aufgefüllt (vergleiche filled with another material, such as TiO 2 or SiO 2 (cf. 4c 4c ). ). Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Sol-Gel-Verfahrens erfolgen. This can be done for example by means of a sol-gel method. Hierbei wird ein metallorganisches Startmaterial, beispielsweise Titanisopropoxid oder Tetraethylorthosilikat in einer alkoholischen Lösung auf die Struktur aus Polystyrol- oder SiO 2 -Kugeln Here, a metal-organic starting material, such as titanium isopropoxide or tetraethyl orthosilicate in an alcohol solution to the structure of polystyrene or SiO 2 spheres 6 6 aufgebracht. applied. Dazu wird der Träger To this end, the carrier 9 9 mit den Kugeln with the balls 6 6 entweder in die Lösung ge taucht oder die Lösung wird auf die Struktur aus Kugeln either immersed ge in the solution or the solution is applied to the structure of balls 6 6 aufgebracht. applied. Je nach Zusammensetzung der Lösung ist ein solcher Schritt mehrmals erforderlich, wobei der Träger Depending on the composition of the solution, such a step is required several times, wherein the carrier 9 9 mit den Kugeln with the balls 6 6 zwischen den Schritten jeweils getrocknet wird. is dried between the steps, respectively. Es ist auch denkbar, dass zwischen den Schritten eine Kalzinierung bei geringeren Temperaturen, wie beispielsweise 300 °C erfolgt. It is also conceivable that takes place between steps calcination at lower temperatures such as 300 ° C.
  • [0049]
    Abschließend erfolgt eine Kalzinierung bei der zum einen die zwischen den Kugeln Finally, a calcination in which on the one hand between the balls 6 6 entstandenen Gele durch Abspaltung der organischen Reste in Oxide umgewandelt und gesintert werden. resulting gels are converted by removal of the organic radicals in oxides and sintered. Zum anderen werden die Kugeln On the other hand, the balls 6 6 bei der Kalzinierung ausgebrannt, sofern es sich um Polystyrolkugeln burned during calcination, if it is polystyrene beads 6 6 handelt. is.
  • [0050]
    Die Zwischenräume The interspaces 7 7 zwischen Kugeln between balls 6 6 können auch mit Hilfe eines elektrophoretischen Schrittes mit Material gefüllt werden. can be filled with material with the aid of an electrophoretic step. Dies bietet sich insbesondere an, wenn bereits die Kugeln This is useful especially when already the balls 6 6 mit Hilfe eines elektrophoretischen Schrittes abgeschieden wurden. were deposited with the aid of an electrophoretic step. Der Träger the carrier 9 9 wird hierzu in einer Suspension platziert, die ein nanoskaliges Oxid wie beispielsweise TiO 2 oder SiO 2 enthält. this is placed in a suspension containing a nanoscale oxide such as TiO 2 or SiO 2. Die Partikel des Oxides müssen hierbei kleiner als 10 nm und gegen Agglomerieren geschützt sein. The particles of the oxide must be smaller than 10 nm and protected from agglomerating in this case.
  • [0051]
    Alternativ können die Zwischenräume Alternatively, the gaps may 7 7 zwischen den Kugeln between the balls 6 6 auch mit Hilfe eines Chemical-Vapor-Deposition Verfahrens (CVD-Verfahren) aufgefüllt werden. (CVD process) are filled with the aid of a chemical vapor deposition method.
  • [0052]
    Werden die Zwischenräume If the spaces 7 7 zwischen Polystyrolkugeln between polystyrene beads 6 6 nicht mit Hilfe eines Sol-Gel-Verfahren mit Material gefüllt, sondern beispielsweise elektrophoretisch oder mit Hilfe eines CVD-Verfahrens, werden die Polystyrolkugeln not filled using a sol-gel process with the material, but, for example, by electrophoresis or by means of a CVD process, the polystyrene balls 6 6 in einem Ofen bei 450°C bis 600° C über zwei bis zehn Stunden an Luft aus gebrannt. baked in an oven at 450 ° C to 600 ° C for two to ten hours in the air from. Hierbei erfolgt gleichzeitig eine Sinterung des Materials in den Zwischenräumen Here takes place simultaneously sintering the material in the interspaces 7 7 . ,
  • [0053]
    Alternativ ist es auch denkbar die Polystyrolkugeln Alternatively, it is also conceivable that polystyrene balls 6 6 auf chemischen Wege zu entfernen, beispielsweise falls es nicht möglich ist bei der Herstellung des photonischen Kristalls erhöhte Temperaturen anzuwenden. to remove by chemical means, for example if it is not possible to use elevated temperatures in the production of the photonic crystal.
  • [0054]
    Wird die periodische Struktur mit Hilfe von SiO 2 -Kugeln If the periodic structure using SiO 2 spheres 6 6 erzeugt, wird das Material in den Zwischenräumen produced the material in the gaps is 7 7 erst in einem Ofen gesintert, wobei hierbei auch höhere Temperaturen verwendet werden können, als bei der Verwendung von Polystyrolkugeln first sintered in a furnace, in this case, higher temperatures may also be used, as in the use of polystyrene beads 6 6 . , In einem nachfolgenden Schritt werden SiO 2 -Kugeln In a subsequent step, SiO 2 spheres 6 6 mit einer Flusssäurelösung aus dem Material in den Zwischenräumen with a hydrofluoric acid solution of the material in the interstices 7 7 herausgeätzt, unter der Vorraussetzung, dass die Zwischenräume nicht mit SiO 2 oder Si gefüllt sind. etched, with the proviso that the gaps are not filled with SiO 2 or Si.
  • [0055]
    Neben den bereits erwähnten Materialien TiO 2 , SiO 2 , Si und Ge ist es auch denkbar, die Zwischenräume Besides the already mentioned materials TiO 2, SiO 2, Si and Ge, it is also conceivable for the interstices 7 7 zwischen den Kugeln between the balls 6 6 mit polymeren Materialien oder auch mit Hybridmaterialien aus Polymeren und einem nanoskaligen Pulver, wie SiO 2 oder TiO 2 , zu füllen. to be filled with polymeric materials or with hybrid materials consisting of polymers and nano-scale powder such as SiO 2 or TiO 2.
  • [0056]
    Der Umfang der Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. The scope of the invention is not limited by the description of the invention based on the embodiments. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, uch wenn diese Kombination nicht explizit in den Patentansprüchen angegeben ist. Rather, the invention encompasses any new feature and also any combination of features, which particularly includes every combination of features in the patent claims, lthough this combination is not explicitly specified in the patent claims.

Claims (14)

  1. Bauelement, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren, mit: – mindestens einer primären Strahlungsquelle ( Component which is suitable for emitting electromagnetic radiation, comprising: - at least one primary radiation source ( 1 1 ), die geeignet ist elektromagnetische Primärstrahlung eines ersten Wellenlängenbereiches zu emittieren, – mindestens einem Lumineszenzkonversionselement ( ), Which is suitable for emitting electromagnetic primary radiation of a first wavelength range, - at least one luminescence conversion element ( 4 4 ), das zumindest einen Teil der von der primären Strahlungsquelle stammenden Strahlung in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereiches konvertiert, der zumindest teilweise vom ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, und – einem dem Lumineszenzkonversionselement ( (A the luminescence -) which converts at least a portion of data originating from the primary radiation source into radiation of a second wavelength range which is at least partially different from the first wavelength range, and 4 4 ) aus Sicht der primären Strahlungsquelle nachgeordneten Filterelement ( ) From the perspective of the primary radiation source downstream filter element ( 5 5 ) mit einem dreidimensionalen photonischen Kristall ( ) (With a three-dimensional photonic crystal 51 51 ), der derart ausgelegt ist, dass er für zur Emission unerwünschte Strahlung des ersten Wellenlängenbereiches weitestgehend undurchlässig ist und diese reflektiert, und gleichzeitig für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches weitestgehend durchlässig ist. ), Which is designed such that it is largely opaque to undesired emission radiation of the first wavelength range and reflects them, and at the same time is largely transparent to radiation of the second wavelength range.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Filterelement ( The device of claim 1, wherein (the filter element 5 5 ) zumindest einen Teil der Primärstrahlung in das Lumineszenzkonversionselement ( ) At least a portion of the primary radiation (in the luminescence 4 4 ) zurück reflektiert. ) Reflected back.
  3. Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der photonische Kristall ( Component according to one of the above claims, wherein said photonic crystal ( 51 51 ) dreidimensionale periodische inverse Opalstrukturen umfasst. includes) three-dimensional periodic inverse opal structures.
  4. Bauelement nach einem der obigen Ansprüche bei dem der photonische Kristall ( Component according to one of the above claims in which (the photonic crystal 51 51 ) periodische Strukturen mit Lufteinschlüssen umfasst. includes) periodic structures with air inclusions.
  5. Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der photonische Kristall ( Component according to one of the above claims, wherein said photonic crystal ( 51 51 ) mindestens ein Material umfasst, dessen Brechungsindex größer oder gleich 1,4 ist. ) Comprises at least one material whose refractive index is greater than or equal to 1.4.
  6. Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der photonische Kristall ( Component according to one of the above claims, wherein said photonic crystal ( 51 51 ) periodische Strukturen mit mindestens einem der Materialien TiO 2 , SiO 2 , Si und Ge umfasst. Includes) periodic structures with at least one of the materials TiO 2, SiO 2, Si and Ge.
  7. Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der photonische Kristall ( Component according to one of the above claims, wherein said photonic crystal ( 51 51 ) in einer Schicht mit einer Dicke größer oder gleich 2μm und kleiner oder gleich 50 μm ausgebildet ist. ) Is formed in a layer having a thickness greater than or equal to 2 microns and less than or equal to 50 microns.
  8. Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die primäre Strahlungsquelle ( Component according to one of the above claims, in which (the primary radiation source 1 1 ) mindestens eine Leuchtdiode aufweist, die geeignet ist elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im ultravioletten Bereich und/oder blauen Bereich des sichtbaren Lichtes zu emittieren. ) Having at least one light-emitting diode which is suitable electromagnetic radiation having wavelengths in the ultraviolet range and / or blue range of visible light to emit.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes, das geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren, mit den Schritten: – Bereitstellen mindestens einer primären Strahlungsquelle ( A method of manufacturing a device which is suitable for emitting electromagnetic radiation, comprising the steps of: - (providing at least one primary radiation source 1 1 ), die geeignet ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren, mit mindestens einer Strahlung emittierenden Seite, – Aufbringen eines Lumineszenzkonversionselementes ( ), Which is suitable for emitting electromagnetic radiation, emitting radiation with at least one side, - applying a luminescence conversion element ( 4 4 ) zumindest auf die Strahlung emittierende Seite der primären Strahlungsquelle ( ) Emitting at least on the radiation side of the primary radiation source ( 1 1 ), und – Aufbringen eines dreidimensionalen photonischen Kristalls ( ), And - applying a three-dimensional photonic crystal ( 51 51 ) auf das Lumineszenzkonversionselement ( ) (On the luminescence 4 4 ). ).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem – der photonische Kristall ( The method of claim 9, wherein the - (the photonic crystal 51 51 ) auf einen Träger ( ) On a support ( 9 9 ) aufgebracht wird, und – der Träger ( ) Is applied, and - the support ( 9 9 ) mit dem photonischen Kristall ( ) (With the photonic crystal 51 51 ) auf dem Lumineszenzkonversionselement aufgebracht wird. ) Is applied to the luminescence.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Träger ( The method of claim 10, wherein the support ( 9 9 ) nachfolgend von dem photonischen Kristall ( ) Below (from the photonic crystal 51 51 ) entfernt wird. ) Will get removed.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem während des Aufbringens des photonischen Kristalls ( Method according to one of claims 9 to 11, in which (during the application of the photonic crystal 51 51 ) eine Selbstorganisation kolloidaler Teilchen ( ) Is a self-assembly of colloidal particles ( 6 6 ) erfolgt. ) he follows.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Aufbringen des photonischen Kristalls ( The method of claim 12, wherein the application of the photonic crystal ( 51 51 ) mindestens einen elektrophoretischen Verfahrensschritt zur Aufbringung kolloidaler Teilchen umfasst. ) Comprises at least one electrophoretic process step for application of colloidal particles.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, bei dem als kolloidale Teilchen Kugeln mit einem Durchmesser größer oder gleich 100 μm und kleiner oder gleich 250 μm verwendet werden. 12 and 13, wherein greater than colloidal particles of beads having a diameter or equal to 100 microns and smaller than or equal to 250 microns are used Process according to one of the claims.
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