DE102007059548A1

DE102007059548A1 - Optoelektronisches Bauelement und Auskoppellinse für ein optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102007059548A1
Application number: DE102007059548A
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr. Wirth; Bernd Barchmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-04-02
Also published as: WO2009039824A3; WO2009039824A2; TW200921952A

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement mit den folgenden Merkmalen offenbart: - zumindest einem Halbleiterkörper (1), der dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu emittieren, - einer Wärmesenke (2), auf der der Halbleiterkörper (1) und ein Spiegel (3) angeordnet sind, und - einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (4), die seitlich des Halbleiterkörpers (1) auf dem Spiegel (3) angeordnet ist und einen Wellenlängenkonversionsstoff (8) umfasst, der dazu geeignet ist, zumindest einen Teil der von dersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines vom ersten Wellenlängenbereich verschiedenen zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Weiterhin wird eine Auskoppellinse (14) für ein optoelektronisches Bauelement beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und eine Auskoppellinse für ein optoelektronisches Bauelement.
Optoelektronische Bauelemente mit einem Halbleiterkörper, der Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet, umfassen zur Erzeugung von mischfarbigem – etwa weißem – Licht in der Regel einen Wellenlängenkonversionsstoff. Der Wellenlängenkonversionsstoff wandelt einen Teil der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines vom ersten Wellenlängenbereich verschiedenen, zweiten Wellenlängenbereichs um. Solche Bauelemente sind beispielsweise in den Druckschriften WO 02/056390 A1 , WO 2006/034703 A1 und Journal of Display Technology, Vol. 3, NO. 2, June 2007, Seiten 155 bis 159 beschrieben.
Der Wellenlängenkonversionsstoff kann beispielsweise in einen Verguss des Halbleiterkörpers eingebracht oder in Form einer Schicht direkt auf den Halbleiterkörper aufgebracht sein.
Aufgrund der eher geringen Wärmeleitfähigkeit üblicher Vergussmaterialien ist die Wärmeableitung von dem Wellenlängenkonversionsstoff in dem ersten Fall gering und der Wellenlängenkonversionsstoff daher im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes einer hohen Wärmebelastung ausgesetzt. Im Fall einer auf den Halbleiterkörper aufgebrachten Schicht ist der Wellenlängenkonversionsstoff einer hohen Strahlungsbelastung ausgesetzt, was ebenfalls zu einer hohen Wärmebelastung des Wellenlängenkonversionsstoffes führt.
Weiterhin können optoelektronische Bauelemente, bei denen der Wellenlängenkonversionsstoff in einer Schicht auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist, eine relativ inhomogene Abstrahlcharakteristik bezüglich der Intensität und des Farbortes aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches Bauelement mit einem Wellenlängenkonversionsstoff anzugeben, das eine gute Wärmeabfuhr von dem Wellenlängenkonversionsstoff aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Auskoppellinse für ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, die zu einer hinsichtlich des Farbortes und/oder der Intensität homogenisierten Abstrahlcharakteristik des Bauelementes führt.
Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch eine Auskoppellinse mit den Merkmalen des Patentanspruches 42 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelementes und der Auskoppellinse sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Patentansprüche werden hiermit explizit in die Beschreibung aufgenommen.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst insbesondere:

– zumindest einen Halbleiterkörper, der dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu emittieren,
– eine Wärmesenke, auf der der Halbleiterkörper und ein Spiegel angeordnet sind, und
– eine wellenlängenkonvertierende Schicht, die seitlich des Halbleiterkörpers auf dem Spiegel angeordnet ist und einen Wellenlängenkonversionsstoff umfasst, der dazu geeignet ist, zumindest einen Teil der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines vom ersten Wellenbereich verschiedenen zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.

Das optoelektronische Bauelement weist nicht zwingend einen einzigen Halbleiterkörper auf. Vielmehr kann das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper aufweisen, die ebenfalls auf der Wärmesenke angeordnet sind. Merkmale, die nur anhand eines Halbleiterkörpers beschrieben sind, können in dem Fall, dass das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper umfasst, auch von einigen oder allen Halbleiterkörpern aufgewiesen werden.
Umfasst das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper, so kann die wellenlängenkonvertierende Schicht auch zwischen den Halbleiterkörpern angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Halbleiterkörper in einem symmetrischen, bevorzugt punktsymmetrischen Muster angeordnet. Die Halbleiterkörper können beispielsweise entlang einer Linie oder gemäß einem regelmäßigen Gitter angeordnet sein. Das regelmäßige Gitter kann beispielsweise nach Art eines quadratischen oder hexagonalen Gitters ausgebildet sein.
Umfasst das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper, so müssen diese nicht zwingend Strahlung desselben Wellenlängenbereichs aussenden. Vielmehr können die Halbleiterkörper Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche aussenden.
Senden die Halbleiterkörper Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche aus, so wird bevorzugt nur Strahlung eines Wellenlängenbereiches mittels eines Wellenlängenkonversionsstoffes in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereiches umgewandelt, während die Strahlung der restlichen Wellenlängenbereiche unkonvertiert bleibt. Es ist aber auch denkbar, zumindest einen Teil der Strahlung der restlichen Wellenlängenbereiche mittels weiterer Wellenlängenkonversionsstoffe in Strahlung anderer Wellenlängenbereiche umzuwandeln.
Eine Strahlungsdurchtrittseite des Halbleiterkörpers ist bevorzugt frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht. Auf diese Weise wird die Strahlenbelastung des Wellenlängenkonversionsstoffes gering gehalten.
Die Wärmesenke kann beispielsweise eine Leiterplatte, etwa eine Metallkernplatine sein. Weiterhin kann die Wärmesenke zumindest eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus zumindest einem der folgenden Materialien bestehen: Kupfer, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Silizium, Silber, Aluminium. Insbesondere leitet die Wärmesenke besser Wärme als ein Vergussmaterial.
Der Spiegel hat insbesondere die Aufgabe, von der wellenlängenkonvertierenden Schicht umgewandelte Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs und/oder unkonvertierte von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die zur Rückseite des Bauelementes ausgesandt wird, zu einer strahlungsemittierenden Vorderseite des optoelektronischen Bauelementes umzulenken.
Der Spiegel kann hierbei auch unterhalb des Halbleiterkörpers zwischen dem Halbleiterkörper und der Wärmesenke ausgebildet sein. Der Begriff „auf der Wärmesenke" bedeutet somit nicht zwingend, dass sich der Halbleiterkörper in direktem Kontakt mit der Wärmesenke befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel in direktem Kontakt mit der Wärmesenke angeordnet, das heißt, der Spiegel bildet eine gemeinsame Grenzfläche mit der Wärmesenke aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die wellenlängenkonvertierende Schicht in direktem Kontakt mit dem Spiegel angeordnet, das heißt, die wellenlängenkonvertierende Schicht bildet eine gemeinsame Grenzfläche mit dem Spiegel aus. Auf diese Art und Weise ist eine besonders gute Wärmeabfuhr aus der wellenlängenkonvertierenden Schicht in die Wärmesenke gewährleistet.
Besonders bevorzugt ist die wellenlängenkonvertierende Schicht auf einem Innenbereich des Spiegels aufgebracht, so dass ein Außenbereich des Spiegels frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht ist. Bevorzugt ist der Außenbereich zumindest teilweise umlaufend um den Innenbereich ausgebildet, beispielsweise ringförmig. Ringförmig bedeutet vorliegend jedoch nicht zwingend, dass der Außenbereich kreisringförmig ausgebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Innenbereich kreisförmig ausgebildet, während der Außenbereich als Kreisring umlaufend um den Innenbereich ausgeführt ist.
Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper zentriert auf dem Innenbereich angeordnet, das heißt, dass ein Flächenschwerpunkt der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers und ein Flächenschwerpunkt des Innenbereiches auf einer optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes angeordnet sind, wobei die optische Achse senkrecht zum Spiegel steht. Bildet der Innenbereich beispielsweise einen Kreis aus und die Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers ein Rechteck, so liegen der Mittelpunkt des Kreises, der den Flächenschwerpunkt des Innenbereiches ausbildet, und der Mittelpunkt des Rechteckes, der den Flächenschwerpunkt der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers ausbildet, bei dieser Ausführungsform übereinander auf der optischen Achse. Umfasst das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper, so sind diese bei dieser Ausführungsform bevorzugt in einem punktssymmetrischen Muster angeordnet, wobei der Symmetriepunkt des punktsymmetrischen Musters auf dem Flächenschwerpunkt des Innenbereiches angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spiegel einen Reflexionsgrad von mindestens 0,98 für elektromagnetische Strahlung des ersten und/oder des zweiten Wellenlängenbereiches auf. So ist es möglich, eine besonders gute Umlenkung der elektromagnetischen Strahlung zur Vorderseite des optoelektronischen Bauelementes und damit eine besonders hohe Effizienz des Bauelementes zu erzielen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen Rauhigkeitsspitzen des Spiegels eine Höhe von höchstens 40 nm auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Spiegel zumindest innerhalb des Außenbereiches, der frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht ist, spekular reflektierend für Strahlung des ersten und/oder des zweiten Wellenlängenbereiches ausgebildet. Mittels einem spekular reflektierenden Spiegel auf einem Außenbereich, der bevorzugt umlaufend um einen Innenbereich mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht angeordnet ist, lässt sich die Effizienz des Bauelementes vorteilhafterweise erhöhen, da Strahlung besonders effektiv zu der strahlungsemittierenden Vorderseite des Bauelementes gelenkt wird.
Der Spiegel umfasst bevorzugt eine metallische Schicht und einen Braggspiegel. Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel durch eine metallische Schicht und einen Braggspiegel gebildet. Ein Spiegel mit einer metallischen Schicht und einem Braggspiegel weist in der Regel einen hohen Reflektionsgrad von mindestens 0,98 auf.
Die metallische Schicht und der Braggspiegel sind bevorzugt derart angeordnet, dass die Oberfläche des Spiegels durch den Braggspiegel gebildet wird. Ein Spiegel, dessen Oberfläche durch einen Braggspiegel gebildet wird, weist in der Regel eine geringe Rauhigkeit mit Rauhigkeitspitzen nicht höher als 40 nm auf. Weiterhin ist ein solcher Spiegel in der Regel spekular reflektierend für sichtbare Strahlung ausgebildet.
Die metallische Schicht weist beispielsweise Aluminium auf oder besteht aus Aluminium. Bevorzugt ist die metallische Schicht nicht dünner als 100 nm. Weiterhin ist es möglich, dass die metallische Schicht die Wärmesenke ausbildet. In diesem Fall weist die metallische Schicht bevorzugt eine Dicke auf, die im Bereich einiger Millimeter liegt.
Der Braggspiegel ist bevorzugt alternierend aus jeweils zwei Siliziumoxidschichten und aus zwei Titanoxidschichten aufgebaut, das heißt, der Braggspiegel weist zwei Siliziumoxidschichten auf und zwei Titanoxidschichten, die abwechseln angeordnet sind. Die Siliziumoxidschichten umfassen Siliziumoxid oder bestehen aus Siliziumoxid. Die Titanoxidschichten umfassen Titanoxid oder bestehen aus Titanoxid.
Der Wellenlängenkonversionsstoff weist gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest einen Stoff aus der Gruppe auf, die gebildet wird durch: mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogalate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wellenlängenkonversionsstoff in ein Bindemittel eingebettet. Das Bindemittel kann beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Silikon, Glas oder ein Keramikmaterial, wie beispielsweise Aluminiumnitrid und Aluminiumoxid.
Alternativ kann der Wellenlängenkonversionsstoff auch – beispielsweise mittels Elektrophorese – als eine wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Spiegel aufgebracht sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist über dem Halbleiterkörper und der wellenlängenkonvertierenden Schicht ein Streukörper, bevorzugt ein Streuverguss, angeordnet. Der Streukörper ist dazu vorgesehen, unkonvertierte Strahlung zur Erhöhung des Konversionsgrades zur wellenlängenkonvertierenden Schicht zurückzustreuen sowie konvertierte und unkonvertierte Strahlung zu mischen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Streukörper streuende Partikel. Die streuenden Partikel weisen beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien auf oder bestehen aus zumindest einem der folgenden Materialien: Aluminiumoxid, Titanoxid.
Gemäß einer Ausführungsform sind die streuenden Partikel in ein Matrixmaterial eingebettet, das zumindest eines der folgenden Materialien aufweist oder aus zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Silikon, Epoxid.
Besonders bevorzugt ist der Streukörper nach Art einer Halbkugel oder nach Art einer Halbkugelschale geformt. Besonders bevorzugt ist der Streukörper bei dieser Ausführungsform derart angeordnet, dass die Halbkugel bzw. Halbkugelschale über dem Halbleiterkörper zentriert ist, das heißt, dass sich der Flächenschwerpunkt der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers und der Mittelpunkt der Halbkugel bzw. der Halbkugelschale auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen. Umfasst das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper, so sind diese bei dieser Ausführungsform bevorzugt gemäß einem punktsymmetrischen Muster angeordnet, wobei sich der Symmetriepunkt im Mittelpunkt der Halbkugel befindet. Weiterhin schließt die Halbkugel bzw. die Halbkugelschale bei dieser Ausführungsform bevorzugt mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht seitlich ab. Die wellenlängenkonvertierende Schicht befindet sich somit bevorzugt in ihrer Gesamtheit unterhalb des Streukörpers.
Ist der Streukörper nach Art einer Halbkugelschale geformt, so ist der Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem Streukörper gemäß einer Ausführungsform mit einem transparenten Füllkörper, beispielsweise einem transparenten Verguss, gefüllt. Der transparenten Füllkörper ist besonders bevorzugt frei von streuenden Partikeln. Besonders bevorzugt ist der Raum zwischen dem Halbleiterkörper und dem Streukörper vollständig mit einem transparenten Füllkörper gefüllt, das heißt, dass kein luftgefüllter Spalt zwischen dem Halbleiterkörper und dem Streukörper vorhanden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement eine Auskoppellinse auf, die dazu vorgesehen ist, die von dem optoelektronischen Bauelemente ausgesandte Strahlung aus dem Bauelement auszukoppeln. Die strahlungsemittierende Vorderseite des optoelektronischen Bauelementes wird bei dieser Ausführungsform in der Regel durch eine Außenseite der Auskoppellinse gebildet. Die Außenseite der Auskoppellinse kann weiterhin beispielsweise eine antireflektierende Schicht aufweisen.
Die Auskoppellinse kann ein separat gefertigtes Element sein, das beispielsweise gefräst, gedreht oder spritzgegossen ist und in einem Montageschritt an dem optoelektronischen Bauelement befestigt wird.
Weiterhin ist es aber auch möglich, dass die Auskoppellinse auf dem optoelektronischen Bauelement gefertigt wird, beispielsweise indem die Auskoppellinse als Verguss des Streukörpers oder des Halbleiterkörpers auf dem optoelektronischen Bauelement hergestellt ist.
Besonders bevorzugt ist die Auskoppellinse frei von streuenden Partikeln.
Bevorzugt ist die Auskoppellinse über dem Streukörper angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Auskoppellinse in direktem Kontakt mit dem Streukörper angeordnet, das heißt, die Auskoppellinse bildet eine gemeinsame Grenzfläche mit dem Streukörper aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auskoppellinse nach Art einer Halbkugelschale gebildet, die zentriert über dem Halbleiterkörper angeordnet ist, das heißt, dass der Flächenschwerpunkt der Strahlungsdurchtrittseite des Halbleiterkörpers und der Mittelpunkt der Halbkugelschale auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes angeordnet ist. Umfasst das optoelektronische Bauelement mehrere Halbleiterkörper, so sind diese bei dieser Ausführungsform bevorzugt gemäß einem punktsymmetrischen Muster angeordnet, wobei sich der Symmetriepunkt des Musters und der Mittelpunkt der Halbkugel auf der optischen Achse befinden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfüllt die Auskoppellinse die Weierstrass-Bedingungen. Hierzu weist die Auskoppellinse eine Innenseite auf, die von einer inneren Halbkugelfläche mit Radius R_innen umschlossen ist. Weiterhin weist die Auskoppellinse eine Außenseite auf, die eine äußere Halbkugelfläche mit Radius R_aussen umschließt. Die Auskoppellinse erfüllt die Weierstrass-Bedingung, wenn die Radien R_innen und R_außen folgende Ungleichung erfüllen: Raußen ≥ Rinnen·nLinse/nluft,wobei n_Linse der Brechungsindex der Auskoppellinse und n_luft der Brechungsindex der Umgebung der Auskoppellinse, typischerweise der Luft ist.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die innere und die äußere Halbkugelflächen virtuelle Flächen sind, die nicht notwendigerweise in dem Bauelement als gegenständliche Merkmale ausgebildet sein müssen.
Insbesondere erfüllt die Auskoppellinse die Weierstrass-Bedingung, wenn die Weierstrass-Halbkugelschale, die durch die innere Halbkugelfläche mit dem Radius R_innen und die äußere Halbkugelschale mit dem Radius R_aussen gebildet ist, in ihrer Gesamtheit innerhalb der Auskoppellinse liegt.
Bevorzugt berührt die innere Halbkugelfläche die Innenseite in zumindest einem Punkt. Weiterhin kann die Innenseite der Auskoppellinse auch die innere Halbkugelfläche ausbilden. Bevorzugt berührt die äußere Halbkugelfläche die Außenseite der Auskoppellinse in zumindest einem Punkt. Weiterhin kann die Außenseite der Auskoppellinse die äußere Halbkugel ausbilden. Sind die innere Halbkugelfläche durch die Innenseite der Auskoppellinse und die äußere Halbkugelfläche durch die Außenseite der Auskoppellinse gebildet, so liegt die Auskoppellinse als Halbkugelschale vor. Der Halbleiterkörper ist bevorzugt derart angeordnet, dass der Flächenschwerpunkt seiner Strahlungsdurchtrittsseite und der Mittelpunkt der beiden Halbkugelflächen auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen, wobei die optische Achse senkrecht auf dem Spiegel steht.
Umfasst ein optoelektronisches Bauelement einen Streuverguss und eine Auskoppellinse, die die Weierstrass-Bedingung erfüllt, so ist mit anderen Worten die Außenseite der Auskoppellinse derart geformt und derart beabstandet von dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper angeordnet, dass von dem durch den Streuverguss gebildeten Leuchtzentrum aus gesehen, kein Strahl unter Totalreflexion auf die Außenfläche fällt.
Der Halbleiterkörper umfasst in der Regel eine aktive Zone, die zur Strahlungserzeugung beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur umfasst. Beispiele für solche Mehrfachquantentopfstrukturen sind beispielsweise in den Druckschriften WO 01/39282 , WO 98/31055 , US 5,831,277 , EP 1 017 113 und US 5,684,309 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Umfasst die von dem Halbleiterkörper ausgesandte Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs nur sichtbare Strahlung, so ist in der Regel angestrebt, dass der Wellenlängenkonversionsstoff nur einen Teil dieser Strahlung umwandelt, während ein weiterer Teil der vom Halbleiterkörper emittierten Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs die wellenlängenkonvertierende Schicht unkonvertiert durchläuft. Das optoelektronische Bauelement sendet in diesem Fall Mischlicht aus, das Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umfasst. Um eine möglichst homogene Abstrahlcharakteristik zu erzielen, kann beispielsweise der Streukörper über dem Halbleiterkörper und der wellenlängenkonvertierenden Schicht angeordnet sein, der unkonvertierte Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und konvertierte Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs miteinander mischt.
Sendet der Halbleiterkörper beispielsweise sichtbares Licht aus dem blauen Spektralbereich aus, so kann ein Teil dieser sichtbaren blauen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs mittels des Wellenlängenkonversionsstoffes in gelbe Strahlung umgewandelt werden, so dass das optoelektronische Bauelement Mischlicht mit einem Farbort im weißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aussendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs ultraviolette Strahlung, die zumindest teilweise von der wellenlängenkonvertierenden Schicht in sichtbare Strahlung umgewandelt wird. Sendet der Halbleiterkörper elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten Spektralbereich aus, so ist in der Regel bevorzugt angestrebt, einen möglichst großen Anteil der ultravioletten Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in sichtbares Licht umwandelt.
Sendet der Halbleiterkörper ultraviolette Strahlung aus, so ist die Auskoppellinse besonders bevorzugt absorbierend oder reflektierend für die von dem Halbleiterkörper emittierte ultraviolette Strahlung ausgebildet. Hierzu kann die Auskoppellinse beispielsweise Glas aufweisen oder aus Glas bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist über dem Halbleiterkörper eine reflektierende Schicht angeordnet, die für Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs reflektierend ausgebildet ist. Besonders bevorzugt wird eine solche reflektierende Schicht in Kombination mit einem Halbleiterkörper eingesetzt, der Strahlung aus dem ultravioletten Spektralbereich aussendet. In diesem Fall ist die reflektierende Schicht bevorzugt reflektierend für ultraviolette Strahlung des ersten Wellenlängenbereiches und durchlässig für sichtbare Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, die reflektierende Schicht über einem Halbleiterkörper anzuordnen, der sichtbare Strahlung aussendet, beispielsweise, wenn eine nahezu vollständige Konversion der Strahlung des ersten Wellenlängenbereiches in Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches angestrebt ist.
Bei der reflektierenden Schicht kann es sich beispielsweise um einen dielektrischen Spiegel handeln.
Besonders bevorzugt ist die reflektierende Schicht auf der Innenseite der Auskoppellinse aufgebracht.
Insbesondere ein optoelektronisches Bauelement mit einem Halbleiterkörper, der Strahlung des erste Wellenlängenbereichs aussendet, der ultraviolette Strahlung umfasst, weist eine Auskoppellinse mit folgenden Merkmalen auf:

– eine gewölbte Innenseite, die dazu vorgesehen ist, eine Kavität über dem Halbleiterkörper auszubilden,
– wobei die Innenseite einen inneren Teilbereich aufweist, der eine bezüglich der Abstrahlrichtung der Auskoppellinse konvexe Krümmung oder eine Spitze, an dem die Steigung der Innenseite wechselt, aufweist und ein äußerer Teilbereich, der bezüglich der Abstrahlrichtung der Auskoppellinse eine konkave Krümmung aufweist, zumindest teilweise umlaufend um den inneren Teilbereich ausgebildet ist.

Die Innenseite der Auskoppellinse ist bevorzugt rotationssymmetrisch bezüglich einer optischen Achse der Auskoppellinse ausgebildet. Die optische Achse verläuft besonders bevorzugt durch den inneren Teilbereich. Ist die Auskoppellinse Teil eines optoelektronischen Bauelementes, so wird die optische Achse der Auskoppellinse in der Regel durch die optische Achse des optoelektronischen Bauelementes gebildet.
Besonders bevorzugt ist die Außenseite der Auskoppellinse sphärisch ausgebildet.
Weitere Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
1B, eine schematische, perspektivische Darstellung des optoelektronischen Bauelementes gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A,
1C, eine schematische Draufsicht auf das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B,
2A, eine tabellarische Aufstellung eines Spiegels gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2B, graphische Darstellungen der Simulation des Reflektionsgrades in Abhängigkeit der Wellenlänge von Spiegeln gemäß dreier Ausführungsbeispiele,
3A und 3B, simulierter Verlauf der Cx-Koordinate des Farbortes bzw. der Intensität in Abhängigkeit des Abstrahlwinkels,
3C, simulierter Verlauf der Cx-Koordinate des Farbortes in Abhängigkeit des Abstrahlwinkels,
4A, eine schematische Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4B, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5A, eine schematische perspektivische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
5B, ein Transmissionsspektrum und ein Reflektionsspektrum der Schichtenfolge, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5A als Spiegel verwendet ist,
5C, eine tabellarische Aufstellung einer reflektierenden Schichtenfolge gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5D, graphische Darstellungen des Reflektionsspektrums und des Transmissionsspektrums der reflektierenden Schichtenfolge der 5C in Abhängigkeit der Wellenlänge,
6A, eine schematische perspektivische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
6B und 6C, schematische Schnittdarstellungen des optoelektronischen Bauelementes gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6A,
6D, eine schematische Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6A bis 6C,
7A, schematische perspektivische Darstellung einer Auskoppellinse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
7B, schematische Schnittdarstellung der Auskoppellinse gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7A,
7C, schematische Draufsicht auf eine Auskoppellinse gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7A und 7B, und
7D, beispielhafte maßstabsgetreue Zeichnung einer Auskoppellinse gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente der Figuren sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Bestandteile, wie beispielsweise Schichtdicken, zum besseren Verständnis teilweise übertrieben groß dargestellt sein.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C weist einen Halbleiterkörper 1 auf, der dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu emittieren. Der Halbleiterkörper 1 ist auf einer Wärmesenke 2 angeordnet. Auf der Wärmesenke 2 ist weiterhin ein Spiegel 3 angeordnet, der sowohl seitlich als auch unterhalb des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet ist. Der Spiegel 3 steht in direktem Kontakt mit der Wärmesenke 2, das heißt, er bildet eine gemeinsame Grenzfläche mit der Wärmesenke 2 aus.
Bei der Wärmesenke 2 kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte handeln. Weiterhin kann die Wärmesenke 2 auch eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen: Kupfer, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Silizium, Silber, Aluminium.
Seitlich des Halbleiterkörpers 1 ist auf dem Spiegel 3 eine wellenlängenkonvertierende Schicht 4 angeordnet, während eine Strahlungsdurchtrittsseite 5 des Halbleiterkörpers 1 frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist. Weiterhin ist die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 derart auf einem Innenbereich 6 des Spiegels 3 aufgebracht, dass ein Außenbereich 7 des Spiegels 3 frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 umfasst einen Wellenlängenkonversionsstoff 8, der dazu geeignet ist, zumindest einen Teil der von dem Halbleiterkörper 1 emittierten Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines vom ersten Wellenlängenbereich verschiedenen zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
Der Halbleiterkörper 1 ist vorliegend dazu geeignet, Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs auszusenden, der sichtbares blaues Licht aufweist, das von dem Wellenlängenkonversionsstoff 8 in Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umgewandelt wird, der gelbes sichtbares Licht aufweist. Hierzu wird als Wellenlängenkonversionsstoff 8 beispielsweise YAG:Ce verwendet.
Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff 8 auch aus der Gruppe gewählt sein, die durch die folgenden Materialien gebildet wird: mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogalate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride.
Der Wellenlängenkonversionsstoff 8 der wellenlängenkonvertierenden Schicht ist vorliegend in ein Bindemittel 9 eingebracht, beispielsweise Silikon. Alternativ kann der Wellenlängenkonversionsstoff 8 auch mittels Elektrophorese in Form einer Schicht auf den Spiegel 3 aufgebracht sein.
Der Spiegel 3 ist vorliegend als eine Schichtenfolge ausgebildet. Die Schichtenfolge des Spiegels 3 umfasst eine metallische Schicht 10, die beispielsweise Aluminium aufweist oder aus Aluminium besteht, und einen Bragg-Spiegel 11. Die metallische Schicht 10 weist hierbei zur Wärmesenke 2, während der Bragg-Spiegel 11 die Oberfläche des Spiegels 3 ausbildet. Der Spiegel 3 weist vorliegend einen Reflexionsgrad von mindestens 0,98 für sichtbare Strahlung auf. Weiterhin ist die Oberfläche des Spiegels 3 sehr glatt ausgebildet, das heißt, dass Rauhigkeitsspitzen des Spiegels 3 höchstens eine Höhe von 40 nm aufweisen. Der Spiegel 3 ist vorliegend zumindest in dem Außenbereich 7, der frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist, spekular reflektierend für Strahlung des ersten und des zweiten Wellenlängenbereichs ausgebildet.
Wie in den 1B und 1C dargestellt, ist der Innenbereich 6 des Spiegels 3 kreisförmig mit einem Radius R₁' ausgebildet, während der Außenbereich 7 des Spiegels 3 den kreisförmigen Innenbereich 6 als Kreisring umläuft. Der kreisringförmige Außenbereich 7 weist einen inneren Radius R₁' und einen äußeren Radius R₂' auf.
Der Halbleiterkörper 1 ist zentriert auf dem Innenbereich 6 des Spiegels 3 angeordnet, das heißt, dass der Flächenschwerpunkt M der vorliegend rechteckig ausgebildeten Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers 1 und der Flächenschwerpunkt des kreisförmigen Innenbereiches 6 auf einer optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen, wobei die optische Achse senkrecht auf dem Spiegel steht.
Über dem Halbleiterkörper 1 ist ein Streukörper 12 angeordnet, der vorliegend als Streuverguss ausgebildet ist. Der Streukörper 12 weist die Form einer Halbkugel mit Radius R₁ auf. Der Streukörper 12 ist zentriert über dem Halbleiterkörper 1 angeordnet, das heißt, dass der Flächenschwerpunkt M der Strahlungsdurchtrittsseite des rechteckigen Halbleiterkörpers 1 und der Mittelpunkt der Halbkugel, die durch den Streukörper 12 ausgebildet wird, auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen. Weiterhin stimmen der Radius R₁ des Streukörpers 12 mit dem Radius R₁' des kreisförmigen Innenbereiches 6 überein. Der Streukörper 12 schließt daher mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 seitlich ab. Die gesamte wellenlängenkonvertierende Schicht 4 befindet sich somit unterhalb des Streukörpers 12.
Der Streukörper 12 umfasst zur Lichtstreuung streuende Partikel 13, die beispielsweise Aluminiumoxid oder Titanoxid aufweisen oder aus einem dieser beiden Materialien bestehen. Die streuenden Partikel 13 weisen bevorzugt einen Durchmesser zwischen 20 nm und 20 µm auf, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Weiterhin weist das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A eine Auskoppellinse 14 auf, die über dem Streukörper 12 angeordnet ist. Vorliegend steht die Auskoppellinse 14 in direktem Kontakt mit dem Streukörper 12, das heißt, die Auskoppellinse 14 bildet eine gemeinsame Grenzfläche mit dem Streukörper 12 aus. Insbesondere existiert kein Luftspalt zwischen dem Streukörper 12 und der Auskoppellinse 14.
Die Auskoppellinse 14 ist nach Art einer Halbkugelschale mit einem inneren Radius R₁ und einem äußeren Radius R₂ gebildet, wobei der innere Radius R₁ der Auskoppellinse 14 mit dem Radius R₁ des Streukörpers 12 übereinstimmt. Die Auskoppellinse 14 schließt weiterhin seitlich mit dem Außenbereich 7 des Spiegels 3 ab, der frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist. Der äußere Radius R₂ der Auskoppellinse 14 stimmt somit mit dem äußeren Radius R₂' des kreisringförmigen Außenbereiches überein.
Weiterhin ist die Auskoppellinse 14 zentriert über dem Halbleiterköper 1 angeordnet, das heißt, dass der Mittelpunkt der Halbkugelschale, die durch die Auskoppellinse 14 gebildet ist und der Flächenschwerpunkt M der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers 1 auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen.
Die optische Achse 15 des optoelektronischen Bauelementes verläuft durch den Flächenschwerpunkt M der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers 1. Da der Streukörper 12 und die Auskoppellinse 14 zentriert über dem Halbleiterkörper 1 angeordnet sind, sind der Streukörper 12 und die Auskoppellinse 14 rotationssymmetrisch zu der optischen Achse 15 ausgebildet. Auch die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 und der Spiegel 3, bzw. der Innenbereich 6 und der Außenbereich 7 des Spiegels 3, sind rotationssymmetrisch zu der optischen Achse 15 angeordnet.
Die Auskoppellinse 14 ist dazu vorgesehen, die Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Bauelement zu verbessern.
Die Auskoppellinse 14 erfüllt die Weierstrass-Bedingung, wie im Folgenden erläutert. Die Auskoppellinse 14 weist eine Innenseite 16 auf, die von einer inneren Halbkugelfläche H_innen mit Radius R_innen umschlossen ist. Weiterhin weist die Auskoppellinse 14 eine Außenseite 17 auf, die eine äußere Halbkugelfläche H_aussen mit Radius R_außen umschließt. Die Auskoppellinse 14 erfüllt die Weierstrass-Bedingung, das heißt, dass die Radien R_innen und R_außen folgende Ungleichung erfüllen: Raußen ≥ Rinnen·nLinse/nluft,wobei n_Linse der Brechungsindex der Auskoppellinse und n_luft der Brechungsindex der Luft ist.
Vorliegend ist die innere Halbkugelfläche H_innen durch die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 ausgebildet und es gilt R_innen = R₁. Die äußere Halbkugelfläche H_aussen ist durch die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 ausgebildet und es gilt R_außen = R₂. Eine strahlungsemittierende Vorderseite 21 des optoelektronischen Bauelementes ist vorliegend durch die Außenseite 17 der Auskoppellinse gebildet.
Die Auskoppellinse 14 kann auf dem optoelektronischen Bauelement aufgebracht sein, beispielsweise durch Gießen. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Auskoppellinse 14 ein separat gefertigtes Element ist, das auf dem optoelektronischen Bauelement befestigt ist.
Die Draufsicht des optoelektronischen Bauelementes in 1C zeigt weiterhin zwei elektrische Anschlussstellen 18, die dazu vorgesehen sind, das optoelektronische Bauelement nach außen elektrisch zu kontaktieren.
Ein Ausführungsbeispiel eines Spiegels 3 wie er beispielsweise bei dem optoelektronischen Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C verwendet sein kann, ist tabellarisch in 2A dargestellt. Der Spiegel 3 umfasst eine metallische Schicht 10, die beispielsweise Aluminium aufweist oder aus Aluminium besteht, und einen Bragg-Spiegel 11. Der Bragg-Spiegel 11 ist alternierend aus je zwei Titanoxidschichten 19 und zwei Siliziumoxidschichten 20 aufgebaut, das heißt, dass jeweils eine Titanoxidschicht 19 auf eine Siliziumoxidschicht 20 nachfolgt. Die Siliziumoxidschichten 20 weisen hierbei eine Dicke von 83 nm auf, während die Titanoxidschichten 19 eine Dicke von 49 nm aufweisen. Vorliegend ist angenommen, dass auf dem Spiegel 3 ein Vergussmaterial, wie beispielsweise ein Silikon, mit einem Brechungsindex von 1,46 angeordnet ist.
Die simulierten Werte des Reflektionsgrad des Spiegels 3, wie er beispielsweise in 2A tabellarisch dargestellt ist, ist in 2B in Abhängigkeit der Wellenlänge dargestellt (Kurve 1). Weiterhin zeigt der Graph den simulierten Reflektionsgrad eines einzelnen Paares mit einer Siliziumoxidschicht 20 und einer Titanoxidschicht 19 auf einer Aluminiumschicht 10 (Kurve 2), sowie den simulierten Reflektionsgrad einer reinen Aluminiumschicht 10 ohne Bragg-Spiegel 11 (Kurve 3).
Die Simulationen des Reflektionsgrades der 2B zeigt, dass der Reflektionsgrad einer Schichtenfolge, wie sie in 2A tabellarisch aufgeführt ist, im sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen größer ist als 0,98.
3A zeigt den simulierten Verlauf der Cx-Koordinate des Farbortes und die Intensität der von einem optoelektronischen Bauelement ausgesandten Strahlung in Abhängigkeit des Abstrahlwinkels θ, wobei die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 auf der Strahlungsdurchtrittsseite 5 des Halbleiterkörpers 1 aufgebracht ist. Hierbei ist angenommen, dass die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, die von dem Halbleiterkörper 1 emittiert wird, eine Wellenlängen von 460 nm aufweist, während die Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs, in die der Wellenlängenkonversionsstoff 8 die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs umwandelt, eine Wellenlänge von 590 nm aufweist.
Wie die Simulation zeigt, weist ein Bauelement, bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 auf der Strahlungsdurchtrittseite 5 des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist, einen inhomogenen Farbort auf. Die von dem optoelektronischen Bauelement ausgesandte Strahlung erscheint im Inneren der strahlungsemittierenden Vorderseite 21 des optoelektronischen Bauelementes eher bläulich, während das Äußere der strahlungsemittierenden Vorderseite 21 eher gelblich erscheint.
Auch die Intensität eines solchen Bauelementes ist nicht homogen wie 3A zu entnehmen. Vielmehr ist die Intensität im Inneren der strahlungsemittierenden Vorderseite 21 des optoelektronischen Bauelementes höher im Äußeren.
3B hingegen zeigt eine Simulation des Cx-Wertes des Farbortes und der Intensität in Abhängigkeit des Abstrahlwinkels θ, wenn die wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 seitlich des Halbleiterkörpers 1 auf eine Wärmesenke 2 aufgebracht ist, wie bei einem Bauelement gemäß Patentspruch 1 und die Strahlungsdurchtrittsseite 5 des Halbleiterkörpers 1 frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist. Wie die Simulation der 3B zeigt, verläuft der Cx-Wertes und die Intensität im Wesentlichen homogen mit dem Abstrahlwinkel θ. Ein optoelektronisches Bauelement, bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 seitlich des Halbleiterkörpers 1 auf einer Wärmesenke 2 aufgebracht ist und nicht auf der Strahlungsdurchtrittsseite 5 des Halbleiterkörpers 1 weist somit eine Abstrahlcharakteristik mit im Wesentlichen homogener Intensität und im Wesentlichen homogenen Farbort auf.
3C zeigt ebenfalls die Simulation der Abhängigkeit des Cx-Wertes vom Abstrahiwinkel θ eines optoelektronischen Bauelementes, bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 seitlich des Halbleiterkörpers 1 auf einer Wärmesenke 2 aufgebracht ist. Wie bereits in 3B gezeigt, ist auch hier der Verlauf des Cx-Wert im Wesentlichen konstant mit dem Abstrahiwinkel θ. Das Bauelement weist somit einen Farbeindruck auf, der im Wesentlichen unabhängig vom Abstrahlwinkel θ ist.
Im Unterschied zu dem optoelektronischen Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C weist das optoelektronische Bauelement gemäß der 4A mehrere Halbleiterkörper 1 auf. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden im Folgenden nur die Unterschiede zwischen dem Bauelement gemäß der 4A und dem Bauelement gemäß der 1A bis 1C beschrieben. Nicht beschriebene Elemente bzw. Merkmale stimmen mit den Elementen bzw. Merkmalen des Bauelementes gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C überein.
Die Halbleiterkörper 1 des Bauelementes gemäß der 4A sind in einem regelmäßigen Muster, vorliegend gemäß einem quadratischen Gitter 22, angeordnet. Die Halbleiterkörper 1 liegen jeweils mit einem Flächenschwerpunkt M der Strahlungsdurchtrittsseite auf einem Gitterpunkt des quadratischen Gitters 22. Alternativ können die Halbleiterkörper 1 beispielsweise auch gemäß einem hexagonalen Gitter angeordnet sein. Die Halbleiterkörper 1 sind zentriert unterhalb des Streukörpers 12 angeordnet, das heißt, dass ein Schwerpunkt S des quadratischen Gitters 22 und der Mittelpunkt der Halbkugelschale, die durch den Streukörper 12 gebildet ist, auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen. Auch die Auskoppellinse 14 ist zentriert über den Halbleiterkörpern 1 angeordnet, das heißt, dass der Schwerpunkt S des quadratischen Gitters 22 und der Mittelpunkt der Halbkugelschale, die die Auskoppellinse 14 ausbildet, auf der optischen Achse des optoelektronischen Bauelementes liegen.
Im Unterschied zu dem optoelektronischen Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C weist das optoelektronische Bauelement gemäß der 4B einen transparenten Füllkörper 23 auf. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden im Folgenden nur die Unterschiede zwischen dem Bauelement gemäß der 4B und dem Bauelement gemäß der 1A bis 1C beschrieben. Nicht beschriebene Elemente bzw. Merkmale stimmen mit den Elementen bzw. Merkmalen des Bauelementes gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C überein.
Der Streukörper 12 des optoelektronischen Bauelementes gemäß der 4B ist als Halbkugelschale ausgebildet, deren Außenseite seitlich mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 abschließt. Der Raum zwischen dem Streukörper 12 und dem Halbleiterkörper 1 ist mit einem transparenten Füllkörper 23 gefüllt, der frei von streuenden Partikeln ist. Der transparenten Füllkörper 23 kann beispielsweise als transparenter Verguss ausgeführt sein und beispielsweise Silikon und/oder Epoxid aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen. Der transparenten Füllkörper 23 füllt den Raum zwischen dem Halbleiterkörper 1 und dem Streukörper 12 bevorzugt vollständig aus, das heißt, es existieren insbesondere keine luftgefüllten Bereiche zwischen dem Streukörper 12 und dem transparenten Füllkörper 23.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5A weist im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß der 1A bis 1C sowie der 4A und 4B einen Halbleiterkörper 1 auf, der ultraviolette Strahlung aussendet, das heißt, dass der erste Wellenlängenbereich ultraviolette Strahlung umfasst. Seitlich des Halbleiterkörpers 1 ist eine wellenlängenkonvertierende Schicht 4 angeordnet, die einen Wellenlängenkonversionsstoff 8 umfasst. Der Wellenlängenkonversionsstoff 8 ist dazu geeignet, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten, vom ersten verschiedenen Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Vorliegend ist der Wellenlängenkonversionsstoff 8 dazu geeignet, ultraviolette Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in sichtbare Strahlung umzuwandeln, das heißt, der zweite Wellenlängenbereich umfasst sichtbare Strahlung. Besonders bevorzugt wandelt der Wellenlängenkonversionsstoff 8 einen möglich großen Anteil der von dem Halbleiterkörper 1 ausgesandten ultravioletten Strahlung in sichtbare Strahlung um.
Der Halbleiterkörper 1 ist vorliegend auf eine Wärmesenke 2 aufgebracht. Weiterhin ist auf der Wärmesenke 2 unterhalb der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ein Spiegel 3 aufgebracht. Der Spiegel 3 weist wie der Spiegel 3, der bereits anhand der 2A und 2B beschrieben wurde, eine metallische Schicht 10 und einen Bragg-Spiegel 11 auf, der alternierend aus je zwei Titanoxidschichten 19 und zwei Siliziumoxidschichten 20 aufgebaut ist. Im Unterschied zu dem Spiegel 3 der 2A und 2B weisen die Titandioxidschichten 19 jedoch eine Dicke von ca. 40 nm und die Siliziumdioxidschichten 20 eine Dicke von ca. 66 nm auf. Wie das Reflexionsspektrum der 5B zeigt, ist eine solche Schichtenfolge insbesondere dazu geeignet, kurzwellige Strahlung zu reflektieren. Für das Reflexionsspektrum bzw. Transmissionsspektrum der 5B wurde eine Primärwellenlänge von 390 nm angenommen.
Der Spiegel 3 ist vorliegend zwischen dem Halbleiterkörper 1 und der Wärmesenke 2 ausgebildet. Weiterhin ist die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 seitlich des Halbleiterkörpers 1 über dem gesamten Spiegel 3 ausgebildet. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 schließt somit seitlich mit dem Spiegel 3 ab. Im Unterschied zu dem Bauelement gemäß der 1A bis 1C weist der Spiegel 3 gemäß der 5A keinen Außenbereich 7 auf, der frei ist von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5A ist weiterhin im Unterschied zu den optoelektronischen Bauelementen gemäß der 1A bis 1C bzw. gemäß der 4A und 4B frei von einem Streukörper 12.
Über dem Halbleiterkörper 1 ist eine Auskoppellinse 14 angeordnet. Die Auskoppellinse 14 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass sich die gesamte wellenlängenkonvertierende Schicht 4 unterhalb der Auskoppellinse 14 befindet. Bevorzugt schließt die Auskoppellinse 14 seitlich mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ab. Die Auskoppellinse 14 ist vorliegend als eine dünne tiefgezogene Glasschale ausgeführt, wobei der Raum zwischen der Auskoppellinse 14 und dem Halbleiterkörper 1 luftgefüllt ist. Die Dicke der tiefgezogenen Glasschale, die vorliegend die Auskoppellinse 14 ausbildet, weist bevorzugt eine Dicke zwischen 50 µm und 1 mm auf, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Weiterhin ist es auch denkbar, dass in dem Raum zwischen der Auskoppellinse 14 und dem Halbleiterkörper 1 ein bereits beschriebener, transparenter Füllkörper 23 angeordnet ist. Besonders bevorzugt füllt der transparente Füllkörper 23 in diesem Fall den Raum zwischen Auskoppellinse 14 und Halbleiterkörper 1 im Wesentlichen vollständig aus.
Das Glas der Auskoppellinse 14 ist vorliegend absorbierend für ultraviolette Strahlung ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass von der strahlungsemittierenden Vorderseite 21 des optoelektronischen Bauelementes, die vorliegend durch die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 ausgebildet ist, keine oder nur ein sehr geringer Anteil an ultravioletter Strahlung ausgesandt wird. Ultraviolette Strahlung trägt nicht zur wahrnehmbaren Helligkeit des Bauelementes bei und kann sogar das menschliche Auge schädigen.
Auf der Innenseite 16 der tiefgezogenen Glasschale, die bei dem Ausführungsbeispiel der 5A die Auskoppellinse 14 ausbildet, ist eine reflektierende Schichtenfolge 24 angeordnet, die reflektierend für die ultraviolette Strahlung des Halbleiterkörpers 1 und durchlässig für die sichtbare Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs ausgebildet ist. Vorliegend handelt es sich bei der reflektierenden Schichtenfolge 24 um einen dielektrischen Spiegel. Der dielektrische Spiegel ist beispielsweise durch eine Schichtenfolge 24 gebildet, wie sie in 5C schematisch dargestellt ist. Die reflektierende Schichtenfolge 24 ist vorliegend aus acht Siliziumnitridschichten und aus acht Siliziumdioxidschichten ausgebildet, die alternierend angeordnet sind. Die Siliziumdioxidschichten der reflektierenden Schichtenfolge 24 weisen hierbei eine Dicke von ca. 62 nm und die Siliziumnitridschichten eine Dicke von ca. 47 nm auf. Wie dem Reflektionsspektrum dieser Schichtenfolge zu entnehmen, das in 5D dargestellt ist, ist diese Schichtenfolge insbesondere dazu geeignet, ultraviolette Strahlung zu reflektieren.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6A bis 6D weist wie das Bauelement gemäß der 5A einen Halbleiterkörper 1 auf, der ultraviolette Strahlung aussendet und auf einer Wärmesenke 2 angeordnet ist. Weiterhin ist auf der Wärmesenke 2 ein Spiegel 3 angeordnet, der seitlich und unterhalb des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet ist. Seitlich des Halbleiterkörpers 1 ist weiterhin eine wellenlängenkonvertierende Schicht 4 angeordnet mit einem Wellenlängenkonversionsstoff 8, der ultraviolette Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, der sichtbare Strahlung umfasst. Es ist angestrebt, einen möglichst großen Teil der ultravioletten Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in sichtbare Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 ist auf einem kreisförmigen Innenbereich 6 des Spiegels 3 angeordnet, während ein kreisringförmiger, den Innenbereich umlaufender Außenbereich 7 frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist. Der Spiegel 3 ist vorliegend zumindest innerhalb des Außenbereiches 7, der frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 ist, spekular reflektierend für sichtbare Strahlung ausgebildet.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6A bis 6D ist frei von einem Streukörper 12.
Weiterhin umfasst das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6A eine Auskoppellinse 14, die vorliegend aus Glas ausgeführt ist. Eine Innenseite 16 der Auskoppellinse ist derart gewölbt, dass sie eine Kavität 25 über dem Halbleiterkörper 1 ausbildet. Vorliegend ist die Kavität 25 über dem Halbleiterkörper 1 und der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 so ausgebildet, dass die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 seitlich mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht 4 abschließt. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 befindet sich in ihrer Gesamtheit unterhalb der Kavität 25, die die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 über dem Halbleiterkörper 1 ausbildet.
Wie in 6B zu sehen, weist die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 einen inneren Teilbereich 26 mit einer Spitze 27 auf, an der die Steigung der Innenseite 16 wechselt. Vorliegend ist die Spitze 27 über dem Flächenschwerpunkt M der Strahlungsdurchtrittsseite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet und liegt auf der optischen Achse 15 der Auskoppellinse 14, die senkrecht auf dem Spiegel 3 steht. Alternativ zu der Spitze 27 kann der innere Teilbereich 26 der Auskoppellinse 14 auch eine Krümmung aufweisen, die bezüglich einer Abstrahlrichtung 28 der Auskoppellinse 14 konvex ausgebildet ist. Der innere Teilbereich 26 der Innenseite 16 wird von einem äußeren Teilbereich 29 umlaufen, der eine konkave Krümmung bezüglich der Abstrahlrichtung 28 der Auskoppellinse 14 aufweist. Die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 ist rotationssymmetrisch bezüglich der optischen Achse 15 der Auskoppellinse 14 ausgebildet.
Die Auskoppellinse 14 weist eine Außenseite 17 auf, die vorliegend gemäß einer Halbkugelfläche mit Radius R₂ ausgebildet ist. Die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 schließt seitlich mit dem Spiegel 3 ab, das heißt, der Spiegel 3 befindet sich in ihrer Gesamtheit unterhalb der Auskoppellinse 14. Weiterhin schlieft die Auskoppellinse 14 im Außenbereich 7 mit dem Spiegel 3 ab, das heißt, der Spiegel 3 bildet im Außenbereich eine gemeinsame Grenzfläche mit dem Spiegel 3 aus.
Wie in 6C schematisch dargestellt, wird Strahlung des Halbleiterkörpers 1 aufgrund des inneren Teilbereiches 26, der eine Spitze 27 oder eine konvexe Krümmung aufweist, durch die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 auf die seitlich des Halbleiterkörpers 1 angeordnete wellenlängenkonvertierende Schicht 4 reflektiert. Um die Reflektion von ultravioletter Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs an der Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 zu erhöhen, ist die Innenseite 16 mit einer reflektierenden Schicht 24 versehen, die reflektierend für Strahlung des ultravioletten Spektralbereiches und durchlässig für Strahlung des sichtbaren Spektralbereiches ausgebildet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen dielektrischen Spiegel handeln.
Die Auskoppellinse 14 gehorcht der Weierstrass-Bedingung, wie im Folgenden anhand 6C erläutert. Die Innenseite 16 des Halbleiterkörpers 1 ist von einer inneren Halbkugelfläche H_innen mit Radius R_innen umschlossen, während die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 eine äußere Halbkugelfläche H_aussen mit Radius R_aussen umschließt. Vorliegend wird die äußere Halbkugelfläche H_aussen durch die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 ausgebildet und es gilt R_aussen = R₂. Die innere Halbkugelfläche H_innen berührt die Innenseite 16 zumindest teilweise im äußeren Teilbereich 29. Die Auskoppellinse 14 erfüllt die Weierstrass-Bedingung, das heißt, es gilt folgende Ungleichung: Raussen ≥ Rinnen·nLinse/nluft,wobei n_Linse der Brechungsindex der Auskoppellinse und n_luft der Brechungsindex der Luft ist.
Wie in 6D gezeigt weist die wellenlängenkonvertierende Schicht 4 zur elektrischen Kontaktierung eine Öffnung 30 auf, durch die beispielsweise ein Bonddraht von einem Bondpad auf der Strahlungsdurchtrittsseite 5 des Halbleiterkörpers 1 zu dem Spiegel 3 geführt werden kann. Der Bonddraht und das Bondpad sind in der Figur nicht dargestellt.
Zur externen elektrischen Kontaktierung umfasst das optoelektronische Bauelement weiterhin zwei externe Anschlussstellen 18.
Die 7A bis 7D zeigen ein Ausführungsbeispiel einer separat gefertigten Auskoppellinse 14, wie sie beispielsweise bei dem optoelektronischen Bauelement der 6A bis 6C verwendet sein kann. Insbesondere ist die Auskoppellinse 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7A bis 7D dazu vorgesehen, mit einem optoelektronischen Bauelement verwendet zu sein, das einen Halbleiterkörper 1 aufweist, der ultraviolette Strahlung aussendet. Weiterhin umfasst das optoelektronische Bauelement bevorzugt eine wellenlängenkonvertierende Schicht 4, die seitlich des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist.
Die Auskoppellinse 14 weist eine gewölbte Innenseite 16 auf, die eine Kavität 25 ausbildet. Die Kavität 25 ist dazu vorgesehen, über dem Halbleiterkörper 1 eines optoelektronischen Bauelementes angeordnet zu werden.
Die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 weist einen inneren Teilbereich 26 mit einer Spitze 27 auf, an der die Steigung der Innenseite 16 wechselt. Vorliegend liegt die Spitze 27 auf einer optischen Achse 15 der Auskoppellinse 14. Alternativ zu der Spitze 27 kann der innere Teilbereich 26 der Auskoppellinse 14 auch eine Krümmung aufweisen, die bezüglich einer Abstrahlrichtung 28 der Auskoppellinse 14 konvex ausgebildet ist. Der innere Teilbereich 26 der Innenseite 16 wird von einem äußeren Teilbereich 29 umlaufen, der eine konkave Krümmung bezüglich der Abstrahlrichtung 28 der Auskoppellinse 14 aufweist. Die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 ist rotationssymmetrisch bezüglich der optischen Achse 15 der Auskoppellinse 14 ausgebildet.
Die Auskoppellinse 14 weist eine Außenseite 17 auf, die vorliegend gemäß einer Halbkugelfläche mit Radius R₂ ausgebildet ist.
Die Auskoppellinse 14 gehorcht der Weierstrass-Bedingung, wie im Folgenden erläutert. Die Innenseite 16 des Halbleiterkörpers 1 ist von einer inneren Halbkugelfläche H_innen mit Radius R_innen umschlossen, während die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 eine äußere Halbkugelfläche H_aussen mit Radius R_außen umschließt. Vorliegend wird die äußere Halbkugelfläche H_aussen durch die Außenseite 17 der Auskoppellinse 14 ausgebildet und es gilt R_aussen = R₂. Die innere Halbkugelfläche H_innen berührt die Innenseite 16 zumindest teilweise im äußeren Teilbereich 29. Die Auskoppellinse 14 erfüllt die Weierstrass-Bedingung, das heißt, es gilt folgende Ungleichung: Raussen ≥ Rinnen·nLinse/nluft, wobei n_Linse der Brechungsindex der Auskoppellinse 14 und n_luft der Brechungsindex der Luft ist.
Die Innenseite 16 der Auskoppellinse 14 ist mit einer reflektierenden Schicht 24 versehen, die reflektierend für Strahlung des ultravioletten Spektralbereiches und durchlässig für Strahlung des sichtbaren Spektralbereiches ausgebildet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen dielektrischen Spiegel handeln.
Beispielhafte Maße für die Auskoppellinse 14 sind in 7D enthalten. So kann die Auskoppellinse 14 einen Radius R₂ von 3,9 mm aufweisen. Die Kavität 25 weist beispielsweise eine kreisförmige Grundfläche mit einem Durchmesser von 5,17 mm auf, während die maximale Höhe der Kavität 25 beispielsweise 0,85 mm beträgt. Die minimale Höhe der Kavität 25 an ihrer Spitze 27 weist beispielsweise 0,65 mm auf.
Die Auskoppellinse 14 ist bevorzugt aus einem Material gefertigt, das absorbierend für ultraviolette Strahlung ausgebildet ist, wie beispielsweise Glas. Die Auskoppellinse 14 kann beispielsweise gedreht, gefräst oder mittels Spitzguss hergestellt sein.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 02/056390 A1 [0002]
- WO 2006/034703 A1 [0002]
- WO 01/39282 [0051]
- WO 98/31055 [0051]
- US 5831277 [0051]
- EP 1017113 [0051]
- US 5684309 [0051]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Journal of Display Technology, Vol. 3, NO. 2, June 2007, Seiten 155 bis 159 [0002]

Claims

Optoelektronisches Bauelement mit: – zumindest einem Halbleiterkörper (1), der dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu emittieren, – einer Wärmesenke (2), auf der der Halbleiterkörper (1) und ein Spiegel (3) angeordnet sind, und – einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (4), die seitlich des Halbleiterkörpers (1) auf dem Spiegel (3) angeordnet ist und einen Wellenlängenkonversionsstoff (8) umfasst, der dazu geeignet ist, zumindest einen Teil der von dem Halbleiterkörper (1) emittierten Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines vom ersten Wellenbereich verschiedenen zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, das mehrere Halbleiterkörper (1) umfasst, die dazu vorgesehen sind, elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem eine Strahlungsdurchtrittsseite (5) des Halbleiterkörpers (1) frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht (4) ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Spiegel (3) unterhalb des Halbleiterkörpers (1) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Spiegel (3) in direktem Kontakt mit der Wärmesenke (2) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht (4) in direktem Kontakt mit dem Spiegel (3) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht (4) auf einem Innenbereich (6) des Spiegels (3) aufgebracht ist, so dass ein Außenbereich (7) des Spiegels (3) frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht (4) ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Halbleiterkörper (1) zentriert auf dem Innenbereich (6) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Spiegel (3) einen Reflektionsgrad von mindestens 0,98 für elektromagnetische Strahlung des ersten und/oder des zweiten Wellenlängenbereiches aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem Rauhigkeitsspitzen des Spiegels (3) höchstens eine Höhe von 40 nm aufweisen.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem der Spiegel (3) zumindest innerhalb des Außenbereiches (7), der frei von der wellenlängenkonvertierenden Schicht (4) ist, spekular reflektierend für Strahlung des ersten und/oder zweiten Wellenlängebereiches ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Spiegel (3) eine metallische Schicht (10) und einen Bragg-Spiegel (11) umfasst.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Bragg-Spiegel (11) alternierend aus jeweils zwei Siliziumoxidschichten (20) und aus zwei Titanoxidschichten (19) gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem die metallische Schicht (10) Aluminium aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Wellenlängenkonversionsstoff (8) zumindest einen Stoff aus der Gruppe aufweist, die gebildet wird durch: mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogalate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Wellenlängenkonversionsstoff (8) in ein Bindemittel (9) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das Bindemittel (9) Silikon, Glas oder ein Keramikmaterial aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem über dem Halbleiterkörper (1) und der wellenlängenkonvertierenden Schicht (4) ein Streukörper (12) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Streukörper (12) streuende Partikel (13) umfasst.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die streuenden Partikel (13) zumindest eines der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Titanoxid.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 19 bis 20, bei dem die streuenden Partikel (13) in ein Matrixmaterial eingebettet sind, das mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: Silikon, Epoxid.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem der Streukörper (12) nach Art einer Halbkugel oder nach Art einer Halbkugelschale geformt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Streukörper (12) derart angeordnet ist, dass die Halbkugel oder die Halbkugelschale über dem Halbleiterkörper (1) zentriert ist und mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht (4) seitlich abschließt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 22 bis 23, bei dem der Streukörper (12) nach Art einer Halbkugelschale geformt ist und der Raum zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem Streukörper (12) mit einem transparenten Füllkörper (23) gefüllt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, das eine Auskoppellinse (14) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die von dem optoelektronischen Bauelement ausgesandte Strahlung aus dem Bauelement auszukoppeln.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Auskoppellinse (14) über dem Streukörper (12) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 26, bei dem die Auskoppellinse (14) nach Art einer Halbkugelschale gebildet ist, die zentriert über dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Auskoppellinse (14) die Weierstrass-Bedingung erfüllt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die von dem Halbleiterkörper (1) emittierte Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs ultraviolette Strahlung umfasst, die zumindest teilweise von der wellenlängenkonvertierenden Schicht (4) in sichtbare Strahlung umgewandelt wird.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch unter Rückbezug auf einen der Ansprüche 25 bis 28, bei dem die Auskoppellinse (14) absorbierend für die von dem Halbleiterkörper (1) emittierte ultraviolette Strahlung ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Auskoppellinse (14) Glas aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem über dem Halbleiterkörper (1) eine reflektierende Schicht (24) angeordnet ist, die für Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs reflektierend und für Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs durchlässig ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch unter Rückbezug auf einen der Ansprüche 29 bis 31, bei dem die reflektierende Schicht reflektierend für ultraviolette Strahlung des ersten Wellenlängenbereiches und durchlässig für sichtbare Strahlung des zweiten Wellenlängenbereiches ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 32 bis 33, bei dem die reflektierende Schicht (24) ein dielektrischer Spiegel ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 32 bis 34 unter Rückbezug auf einen der Ansprüche 25 bis 31, bei dem die reflektierende Schicht (24) auf der Innenseite (16) der Auskoppellinse (14) aufgebracht ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 35, bei dem die Auskoppellinse (14) eine gewölbte Innenseite (16) aufweist, die eine Kavität (25) über dem Halbleiterkörper (1) ausbildet, wobei die Innenseite (16) einen inneren Teilbereich (26) aufweist, der eine bezüglich der Abstrahlrichtung (28) der Auskoppellinse (14) konvexe Krümmung oder eine Spitze (27), an der die Steigung der Innenseite (16) wechselt, aufweist und ein äußerer Teilbereich (29), der bezüglich der Abstrahlrichtung (28) der Auskoppellinse (14) eine konkave Krümmung aufweist, zumindest teilweise umlaufend um den inneren Teilbereich (26) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Innenseite (16) der Auskoppellinse (14) rotationssymmetrisch bezüglich einer optischen Achse (15) der Auskoppellinse (14) ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 36 bis 37, bei dem die optische Achse (15) der Auskoppellinse durch den Innenbereich (26) der Innenseite (16) der Auskoppellinse (14) verläuft.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 36 bis 38, bei der eine Außenseite (17) der Auskoppellinse (14) sphärisch ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Wärmesenke (2) eine Leiterplatte ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Wärmesenke (2) zumindest eines der folgenden Materialien aufweist: Kupfer, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Silizium, Silber, Aluminium.
Separat gefertigte Auskoppellinse (14) zur Befestigung an einem optoelektronische Bauelement mit zumindest einem Halbleiterkörper (1), der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet, mit: – einer gewölbten Innenseite (6), die dazu vorgesehen ist, eine Kavität (25) über dem Halbleiterkörper (1) auszubilden, – wobei die Innenseite (16) einen inneren Teilbereich (26) aufweist, der eine bezüglich der Abstrahlrichtung (28) der Auskoppellinse (14) konvexe Krümmung oder eine Spitze (27), an der die Steigung der Innenseite (16) wechselt, aufweist und ein äußerer Teilbereich (29), der bezüglich der Abstrahlrichtung (28) der Auskoppellinse (14) eine konkave Krümmung aufweist, zumindest teilweise umlaufend um den inneren Teilbereich (26) ausgebildet ist.
Auskoppellinse (14) nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Innenseite (16) rotationssymmetrisch bezüglich einer optischen Achse (15) der Auskoppellinse (14) ausgebildet ist und die optische Achse (15) durch den inneren Teilbereich (26) verläuft.
Auskoppellinse (14) nach einem der Ansprüche 42 bis 43, bei der eine Außenseite (17) sphärisch ausgebildet ist.
Auskoppellinse (14) nach einem der Ansprüche 42 bis 44, die dafür vorgesehen ist, an einem optoelektronischen Bauelement mit zumindest einem Halbleiterkörper (1) befestigt zu werden, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet, wobei der erste Wellenlängenbereich ultraviolette Strahlung aufweist.
Auskoppellinse (14) nach dem vorherigen Anspruch, die absorbierend für Strahlung aus dem ultravioletten Spektralbereich ausgebildet ist.
Auskoppellinse (14) nach dem vorherigen Anspruch, die Glas aufweist.
Auskoppellinse (14) nach einem der Ansprüche 42 bis 47, deren Innenseite (16) eine reflektierende Schicht (24) aufweist.
Auskoppellinse nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Auskoppellinse reflektierend für ultraviolette Strahlung ausgebildet ist.
Auskoppellinse (14) nach einem der Ansprüche 48 bis 49, bei der die reflektierende Schicht (24) ein dielektrischer Spiegel ist.
Auskoppellinse (14) nach einem der Ansprüche 42 bis 50, die die Weierstrass-Bedingung erfüllt.