DE102008022542A1 - Radiation-emitting component for use in illumination device, has conversion layers including conversion elements for converting portions of primary radiation sent by LED chip into secondary radiation, respectively - Google Patents

Radiation-emitting component for use in illumination device, has conversion layers including conversion elements for converting portions of primary radiation sent by LED chip into secondary radiation, respectively Download PDF

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Abstract

The component has a LED-chip (1) including an active layer for generating of electromagnetic radiation, where the LED-chip emits primary radiation with a wave length. Conversion layers (2, 3) include conversion elements for converting portions of the primary radiation sent by the LED chip into secondary radiation, respectively. The conversion layers are arranged on portions (4, 5) of the LED-chip. A control layer is arranged on a third portion (6) of the LED-chip, for the electromagnetic radiation. A wavelength of the secondary radiation lies in a red spectral range. An independent claim is also included for a method for manufacturing a radiation-emitting component.

Description

Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einem LED-Chip und mindestens einer Konversionsschicht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements.The The invention relates to a radiation-emitting component with a LED chip and at least one conversion layer. Furthermore, the concerns Invention a method for producing a radiation-emitting Component.

Strahlungsemittierende Bauelemente mit einer Konversionsschicht sind beispielsweise aus der Druckschrift WO 97/50132 bekannt. Diese Bauelemente enthalten einen Halbleiterkörper, der im Betrieb Licht aussendet (Primärstrahlung), und eine Konversionsschicht mit einem Konversionselement, das einen Teil dieses Lichts in einen anderen Wellenlängenbereich konvertiert (Sekundärstrahlung). Der Farbeindruck des von dem Bauelement emittierten Lichts ergibt sich durch additive Farbmischung aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung.Radiation-emitting components with a conversion layer are for example from the document WO 97/50132 known. These components comprise a semiconductor body which emits light in operation (primary radiation), and a conversion layer with a conversion element which converts part of this light into a different wavelength range (secondary radiation). The color impression of the light emitted by the component results from additive color mixing of primary radiation and secondary radiation.

Das Konversionselement kann in verschiedener Weise dem Halbleiterkörper nachgeordnet sein. Beispielsweise besteht die Konversionsschicht aus einer dem Halbleiterkörper umgebenden Vergussmasse, in die das Konversionselement eingebettet ist (Volumenkonversion).The Conversion element can in various ways the semiconductor body be subordinate. For example, the conversion layer consists of a potting compound surrounding the semiconductor body, in which the conversion element is embedded (volume conversion).

Ferner ist aus der Druckschrift WO 01/65613 A1 bekannt, eine dünne Konversionsschicht mit einem Konversionselement direkt auf einen Halbleiterkörper aufzubringen (Chip-Level-Konversion).Furthermore, from the document WO 01/65613 A1 known to apply a thin conversion layer with a conversion element directly to a semiconductor body (chip-level conversion).

Sowohl bei der Volumenkonversion als auch bei der Chip-Level-Konversion wird der Konversionsgrad der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung über die Dicke der Konversionsschicht, sowie über die Konzentration der Konversionselemente in der Konversionsschicht gesteuert. Dadurch kann ein gewünschter Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung eingestellt werden. Die Steuerung des Farborts ist jedoch unter Umständen problematisch, da sich bei der Herstellung des Bauelements die Schichtdicke der Konversionsschicht nicht immer exakt kontrollieren lässt.Either in volume conversion as well as in chip-level conversion the degree of conversion of the emitted from the semiconductor body Radiation over the thickness of the conversion layer, as well as over the concentration of the conversion elements in the conversion layer controlled. This allows a desired color location of the radiation emitted by the component can be adjusted. The control of the However, color locus may be problematic because of in the manufacture of the device, the layer thickness of the conversion layer not always exactly controllable.

Unter dem ”Farbort” werden im Folgenden die Zahlenwerte verstanden, die die Farbe des emittierten Lichts des Bauelements im CIE-Farbraum beschreiben.Under the "color location" will be the numerical values below understood that the color of the emitted light of the device in the CIE color space.

Bei strahlungsemittierenden Bauelementen werden häufig Halbleiterkörper eingesetzt, die Strahlung im ultravioletten Spektralbereich emittieren. Zur Erzeugung von mischfarbig sichtbarem Licht sind dabei eine Mehrzahl verschiedener Konversionselemente mit unterschiedlicher Emissionswellenlänge nötig, da die ultraviolette Strahlung des Halbleiterkörpers selbst keinen sichtbaren Farbbeitrag leistet. Die gewünschte Mischfarbe des emittierten Lichts kann mittels der Mengenverhältnisse der Konversionselemente eingestellt werden.at radiation-emitting components often become semiconductor bodies used that emit radiation in the ultraviolet spectral range. For generating mixed-color visible light are a plurality different conversion elements with different emission wavelength needed, because the ultraviolet radiation of the semiconductor body itself makes no visible color contribution. The desired mixed color of the emitted light can be determined by means of the quantitative ratios the conversion elements are set.

Allerdings können bei Verwendung mehrerer unterschiedlicher Konversionselemente Mehrfachkonversionen auftreten. Das ist dann der Fall, wenn sich die Emissions- und Absorptionsspektren der verwendeten Konversionselemente überlappen. Dabei kann es zur Reabsorption von bereits konvertiertem Licht kommen. Beispielsweise kann bei einer Verwendung von drei Konversionselementen das zunächst ins Blau konvertierte Licht von den anderen Konversionselementen in längerwelliges rotes oder grünes Licht konvertiert werden. Insgesamt wird dadurch der Blauanteil des insgesamt emittierten Lichts reduziert, beziehungsweise der Farbort des Mischlichts ins Grüne oder Gelbe verschoben.Indeed can when using several different conversion elements Multiple conversions occur. That is the case when the emission and absorption spectra of the conversion elements used overlap. This can lead to reabsorption of already converted light. For example, when using three conversion elements the light initially converted to blue from the other conversion elements converted to longer wavelength red or green light become. Overall, this is the blue component of the total emitted Light reduces, or the color of the mixed light into Green or yellow moved.

Allgemein tritt bei gleichzeitigem Einsatz von zwei oder mehr Konversionselementen das Problem auf, das die von dem Konversionselement mit der kleinsten Emissionswellenlänge emittierte Strahlung von den anderen Konversionselementen absorbiert und in längerwellige Strahlung konvertiert wird, sodass insgesamt der Anteil der kurzwelligen Strahlung zugunsten der längerwelligen Strahlung reduziert wird.Generally occurs with simultaneous use of two or more conversion elements the problem is that of the conversion element with the smallest Emission wavelength emitted radiation from the others Conversion elements absorbed and in longer-wave radiation is converted, so that in total the proportion of shortwave radiation in favor the longer-wave radiation is reduced.

Eine mögliche Reabsorption von bereits konvertiertem Licht erschwert eine gezielte Steuerung des Farborts des von dem Bauelement emittierten Lichts. Solche Bauelemente sind hinsichtlich der Einstellung des Farborts weniger genau und weisen insgesamt eine niedrigere Effizienz auf. Unter der Effizienz wird hierbei das Verhältnis von erzeugtem Lichtstrom, bezogen auf die elektrische Betriebsleistung verstanden.A possible reabsorption of already converted light difficult a targeted control of the color locus of the light emitted by the device. Such components are in terms of setting the color location less accurate and overall lower efficiency. Under the efficiency here is the ratio of generated Luminous flux, based on the electrical operating performance understood.

Für eine flexible Einstellung des Farborts können mehrere separate Halbleiterkörper oder sogar mehrere LED-Bauelemente innerhalb einer Leuchtvorrichtung eingesetzt werden. Dadurch erschwert sich jedoch eine homogene Lichtmischung. Ferner führt eine solche Ausgestaltung zu einer erheblichen Baugröße der Leuchtvorrichtung.For A flexible setting of the color locale can be several separate Semiconductor body or even multiple LED devices within a lighting device can be used. This makes it difficult but a homogeneous light mixture. Furthermore, such leads Design for a considerable size of Lighting device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein strahlungsemittierendes Bauelement bereitzustellen, das eine verbesserte Steuerbarkeit des Farborts und gleichzeitig eine verbesserte Effizienz der Strahlungsauskopplung aufweist.Of the Invention is based on the object, a radiation-emitting To provide a device that has improved controllability of the Farborts and at the same time an improved efficiency of the radiation extraction having.

Diese Aufgabe wird durch ein strahlungsemittierendes Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen des Bauelements und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is by a radiation-emitting device with the Features of claim 1 and a method for its preparation solved with the features of claim 13. advantageous Embodiments and preferred developments of the device and the process for its preparation are the subject of the dependent Claims.

Erfindungsgemäß ist ein strahlungsemittierendes Bauelement vorgesehen, das einen LED-Chip und mindestens eine Konversionsschicht aufweist. Der LED-Chip weist eine aktive Schicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung auf und emittiert Primärstrahlung mit einer Wellenlänge λ0. Die Konversionsschicht weist mindestens ein Konversionselement auf, das zumindest ein Teil der von dem LED-Chip ausgesandten Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung umwandelt. Die Konversionsschicht ist auf einem Teilbereich des LED-Chips angeordnet.According to the invention, a radiation-emitting component is provided which has an LED chip and at least one conversion layer. The LED chip has an active layer for generating electromagnetic radiation and emits primary radiation having a wavelength λ 0 . The conversion layer has at least one conversion element which converts at least part of the primary radiation emitted by the LED chip into secondary radiation. The conversion layer is arranged on a partial area of the LED chip.

Teilbereich des LED-Chips bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Oberfläche des LED-Chips lediglich bereichsweise eine Konversionsschicht aufweist. Somit weist der LED-Chip bereichsweise Oberflächenabschnitte auf, auf denen keine Konversionsschicht aufgebracht ist.subregion In this context, the LED chip means that the surface the LED chip only partially has a conversion layer. Thus, the LED chip partially surface sections on, on which no conversion layer is applied.

Bevorzugt ist die Konversionsschicht auf einem lateral angeordneten Teilbereich des LED-Chips angeordnet. Unter einem lateral angeordneten Teilbereich ist im Folgenden ein Teilbereich des LED-Chips zu verstehen, der seitlich, insbesondere nicht zentriert, angeordnet ist. Die Konversionsschicht ist demnach seitlich, insbesondere nicht zentriert, auf dem LED-Chip angeordnet, sodass die Konversionsschicht bevorzugt an eine der Seitenflächen des LED-Chips anschließt.Prefers is the conversion layer on a laterally arranged portion of the LED chip arranged. Below a laterally arranged partial area is to be understood below a portion of the LED chip, the laterally, in particular not centered, is arranged. The conversion layer is therefore laterally, in particular not centered, on the LED chip arranged so that the conversion layer preferably to one of Side surfaces of the LED chip connects.

Bevorzugt weist der LED-Chip eine Strahlungsaustrittsfläche auf, auf der die Konversionsschicht zumindest bereichsweise angeordnet ist.Prefers the LED chip has a radiation exit surface, arranged on the conversion layer at least partially is.

Dadurch, dass die Konversionsschicht auf einem Teilbereich des LED-Chips angeordnet ist, ist die Konversionsschicht lediglich auf einem Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche aufgebracht. Demnach weist die Strahlungsaustrittsfläche Bereiche auf, auf denen keine Konversionsschicht angeordnet ist. Der Konversionsgrad der von dem LED-Chip emittierten Strahlung ist dabei durch das Flächenverhältnis zwischen Strahlungsaustrittsfläche mit darauf angeordneter Konversionsschicht und Strahlungsaustrittsfläche ohne darauf angeordneter Konversionsschicht bestimmt. Bei der Herstellung des Bauelements ist dadurch mit Vorteil eine deutlich präzisere Einstellung des Farborts der von dem Bauelement emittierten Strahlung möglich als bei Bauelementen, die eine Volumenkonversion oder eine ganzflächige Chip-Level-Konversion aufweisen.Thereby, that the conversion layer on a portion of the LED chip is arranged, the conversion layer is only on a partial area applied to the radiation exit surface. Accordingly, points the radiation exit surface areas on which no Conversion layer is arranged. The degree of conversion of the LED chip emitted radiation is thereby by the area ratio between radiation exit surface arranged thereon Conversion layer and radiation exit surface without it arranged conversion layer determined. In the production of the Component is characterized with advantage a much more precise Adjustment of the color locus of the radiation emitted by the component possible as with components that have a volume conversion or have a full-area chip-level conversion.

Zur genauen Steuerbarkeit des Farborts der von dem Bauelement emittierten Strahlung kann die Konversionsschicht eine solche Dicke und eine solche Konzentration der Konversionselemente aufweisen, dass in dem Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche, auf dem die Konversionsschicht aufgebracht ist, die Primärstrahlung zumindest nahezu vollständig von dem Konversionselement absorbiert und folglich konvertiert wird. Dadurch, dass ein Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips keine Konversionsschicht aufweist, wird in diesem Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche die Primärstrahlung nicht absorbiert und demnach nicht konvertiert.to accurate controllability of the color locus emitted by the device Radiation, the conversion layer such a thickness and a have such concentration of the conversion elements that in the subregion of the radiation exit surface on which the conversion layer is applied, the primary radiation at least almost completely of the conversion element absorbed and thus converted. Because of that, a subarea the radiation exit surface of the LED chip no conversion layer has, is in this portion of the radiation exit surface the primary radiation is not absorbed and therefore not converted.

Somit emittiert das strahlungsemittierende Bauelement insgesamt Primärstrahlung und Sekundärstrahlung, die sich zu einer Mischstrahlung überlagern. Bevorzugt ist das Flächenverhältnis zwischen Strahlungsaustrittsfläche mit darauf angeordneter Konversionsschicht und Strahlungsaustrittsfläche ohne darauf angeordneter Konversionsschicht so bestimmt, dass eine gute Farbmischung der Primär- und der Sekundärstrahlung gewährleistet ist.Consequently the radiation-emitting component emits a total of primary radiation and secondary radiation, which overlap to a mixed radiation. The area ratio between the radiation exit area is preferred with thereon arranged conversion layer and radiation exit surface without arranged on conversion layer so determined that a good Color mixing of primary and secondary radiation is guaranteed.

Bei der Herstellung des Bauelements kann sowohl durch die Einstellung der Dicke der Konversionsschicht und durch die Einstellung der Konzentration des Konversionselements als auch durch das Flächenverhältnis zwischen Strahlungsaustrittsfläche mit darauf angeordneter Konversionsschicht und Strahlungsaustrittsfläche ohne darauf angeordneter Konversionsschicht eine genaue Einstellung des Farborts der von dem Bauelement emittierten Strahlung erfolgen.at the manufacture of the device can be achieved both by the adjustment the thickness of the conversion layer and the adjustment of the concentration the conversion element as well as the area ratio between radiation exit surface arranged thereon Conversion layer and radiation exit surface without it arranged conversion layer an accurate adjustment of the color location the radiation emitted by the device take place.

Gleichzeitig verbessert sich die Effizienz der Strahlungsauskopplung im Vergleich zu Bauelementen mit ganzflächiger Chip-Level-Konversion oder Volumenkonversion, da ein Teil der Primärstrahlung des LED-Chips an einem Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche ausgekoppelt werden kann, auf dem keine Konversionsschicht aufgebracht ist und somit der Teil der Primärstrahlung nicht durch die Konversionsschicht durchtritt. Farbinhomogenitäten, die auf einer unregelmäßigen Streuung der Primärstrahlung in der Konversionsschicht beruhen, können so weitgehend vermieden werden.simultaneously improves the efficiency of the radiation extraction in comparison to devices with full-area chip-level conversion or volume conversion, since part of the primary radiation of the LED chips at a portion of the radiation exit surface can be decoupled, applied to the no conversion layer and thus the part of the primary radiation is not through the conversion layer passes. color inhomogeneities, which is due to an irregular scattering of primary radiation in The conversion layer based, can be largely avoided become.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Konversionsschicht auf einem zweiten Teilbereich des LED-Chips angeordnet. Bevorzugt ist die zweite Konversionsschicht auf einem dem lateral angeordneten Teilbereich gegenüberliegenden zweiten lateral angeordneten Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips angeordnet. Die zweite Konversionsschicht weist mindestens ein zweites Konversionselement auf, das zumindest einen Teil der von dem LED-Chip ausgesandten Primärstrahlung in eine zweite Sekundärstrahlung umwandelt.at A preferred embodiment is a second conversion layer arranged on a second portion of the LED chip. Prefers is the second conversion layer on a laterally arranged Partial area opposite second arranged laterally Part of the radiation exit surface of the LED chip arranged. The second conversion layer has at least one second conversion element on, at least part of the emitted from the LED chip Primary radiation into a second secondary radiation transforms.

Demnach ist eine Konversionsschicht bevorzugt seitlich, insbesondere nicht zentriert, auf dem LED-Chip angeordnet, und eine zweite Konversionsschicht ebenfalls bevorzugt seitlich, insbesondere der Konversionsschicht gegenüberliegend, angeordnet. Bevorzugt schließt die Konversionsschicht an eine Seitenfläche des LED-Chips und die zweite Konversionsschicht an eine der Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche des LED-Chips an.Accordingly, a conversion layer is preferably arranged laterally, in particular not centered, on the LED chip, and a second conversion layer likewise preferably laterally, in particular the conversion layer opposite, arranged. The conversion layer preferably includes a side surface of the LED chip and the second conversion layer to a side surface opposite to the second side surface of the LED chip.

Die Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips weist demnach mindestens zwei Teilbereiche auf, wobei auf dem Teilbereich eine Konversionsschicht und auf dem zweiten Teilbereich eine zweite Konversionsschicht aufgebracht ist.The Radiation exit surface of the LED chip therefore has at least two sub-areas, wherein on the sub-area a conversion layer and applied to the second portion of a second conversion layer is.

Dadurch, dass zwei Konversionsschichten mit unterschiedlichen Konversionselementen auf lateral beabstandeten Bereichen der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet sind, wird mit Vorteil eine Reabsorption von bereits konvertierter Strahlung vermieden. Sekundärstrahlung, die von dem Konversionselement der Konversionsschicht emittiert wird, wird nicht von dem zweiten Konversionselement in der zweiten Konversionsschicht absorbiert, da die Konversionsschichten vorzugsweise lateral beabstandet voneinander auf der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips angeordnet sind.Thereby, that two conversion layers with different conversion elements on laterally spaced areas of the radiation exit surface are arranged with advantage reabsorption of already converted radiation avoided. Secondary radiation, the is emitted from the conversion element of the conversion layer is not from the second conversion element in the second conversion layer absorbed because the conversion layers preferably laterally spaced from each other on the radiation exit surface of the LED chip are arranged.

Der Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung ist durch das Flächenverhältnis der Konversionsschicht und der zweiten Konversionsschicht gegeben. Bei der Herstellung des Bauelements kann durch das Flächenverhältnis der Konversionsschicht und der zweiten Konversionsschicht zueinander eine genaue Farbselektion des Farborts der von dem Bauelement emittierten Strahlung erfolgen. Zur besseren Steuerung des Farborts sind die Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht in Dicke und Konzentrationsgehalt der jeweiligen Konversionselemente so ausgebildet, dass jeweils eine zumindest nahezu vollständige Konversion der Primärstrahlung des LED-Chips in dem jeweiligen Teilbereich der Strahlungsaustrittsfläche erreicht wird.Of the Color locus of the radiation emitted by the device is through the Area ratio of the conversion layer and the second conversion layer given. In the manufacture of the device can by the area ratio of the conversion layer and the second conversion layer to each other an accurate color selection the color location of the radiation emitted by the component take place. to better control of the color locus are the conversion layer and the second conversion layer in thickness and concentration content the respective conversion elements designed so that in each case an at least almost complete conversion of the primary radiation of the LED chip in the respective subregion of the radiation exit surface is reached.

Bei dieser Ausgestaltung emittiert das Bauelement Mischstrahlung bestehend aus mindestens Sekundärstrahlung der Konversionsschicht und zweiter Sekundärstrahlung der zweiten Konversionsschicht.at In this embodiment, the component emits mixed radiation from at least secondary radiation of the conversion layer and second secondary radiation of the second conversion layer.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Bauelements sind die Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht so angeordnet, dass auf einem dritten Teilbereich des LED-Chips keine Konversionsschicht angeordnet ist.at a further embodiment of the device are the conversion layer and the second conversion layer arranged so that on a third Part of the LED chip no conversion layer is arranged.

Die Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips ist somit in drei Teilbereiche aufgeteilt, wobei auf zwei Teilbereichen der Strahlungsaustrittsfläche jeweils eine Konversionsschicht aufgebracht ist. Das Flächenverhältnis der drei Teilbereiche der Strahlungsaustrittsfläche ist dabei vorzugsweise so bestimmt, dass ein genauer Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung angesteuert ist.The Radiation exit surface of the LED chip is thus in three Subdivisions divided, wherein two subregions of the radiation exit surface in each case a conversion layer is applied. The area ratio the three subregions of the radiation exit surface is preferably determined so that an exact color location of the radiation emitted by the component is activated.

Bei dieser Ausgestaltung des Bauelements emittiert das Bauelement demnach Mischstrahlung bestehend aus Sekundärstrahlung der Konversionsschicht, zweiter Sekundärstrahlung der zweiten Konversionsschicht und Primärstrahlung.at this embodiment of the device emits the device accordingly Mixed radiation consisting of secondary radiation of the conversion layer, second secondary radiation of the second conversion layer and primary radiation.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist auf dem dritten Teilbereich des LED-Chips eine Streuschicht für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung angeordnet.at Another preferred embodiment is on the third subregion of the LED chip a scattering layer for that of the active Layer emitted radiation arranged.

In diesem Fall weist die Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips vorzugsweise keinen Teilbereich auf, auf dem entweder keine Konversionsschicht oder keine Streuschicht aufgebracht ist.In In this case, the radiation exit surface of the LED chip preferably no subregion on which either no conversion layer or no litter layer is applied.

Bei einer gleichmäßigen Verteilung der Streupartikel in der Streuschicht wird die Primärstrahlung des LED-Chips an den Streupartikeln gleichmäßig gestreut, wobei sich die Streustrahlung der Primärstrahlung ungerichtet in alle Raumrichtungen ausbreitet. Dadurch lassen sich Farbinhomogenitäten über den Abstrahlwinkel verringern. Eine homogene Abstrahlcharakteristik der von dem Bauelement emittierten Strahlung wird mit Vorteil erzielt.at a uniform distribution of the scattering particles in the litter layer is the primary radiation of the LED chip evenly scattered on the scattering particles, wherein the scattered radiation of the primary radiation is undirected spreads in all spatial directions. This allows color inhomogeneities over reduce the beam angle. A homogeneous radiation characteristic the radiation emitted by the device is achieved with advantage.

Bevorzugt weisen die Streupartikel in der Streuschicht eine ähnliche Verteilung auf wie die Konversionselemente in den Konversionsschichten. Eine besonders homogene Abstrahlcharakteristik über dem Abstrahlwinkel wird mit Vorteil erzielt.Prefers have the scattering particles in the litter layer a similar Distribution on how the conversion elements in the conversion layers. A particularly homogeneous radiation characteristic over the beam angle is achieved with advantage.

Die Homogenisierung der von dem Bauelement emittierten Strahlung ergibt sich durch eine Verringerung der Farbunterschiede über dem Abstrahlwinkel des LED-Chips, die sich aufgrund unterschiedlicher Weglängen der Primär- und der Sekundärstrahlung ergeben. Da die Streuschicht bevorzugt eine ähnliche Abstrahlcharakteristik der durch die Schicht tretende Strahlung aufweist wie die Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht, weist der Teil der Primärstrahlung, der an den Streupartikeln in der Streuschicht gestreut wird, ein ähnliches Streuverhalten auf wie der Teil der Sekundärstrahlung, der an den Konversionselementen in der Konversionsschicht gestreut wird. Dabei breiten sich die Streustrahlung der Primär- und der Sekundärstrahlung ungerichtet in alle Raumrichtungen aus, wodurch sich Schwankungen des Farborts über dem Abstrahlwinkel verringern.The Homogenization of the emitted radiation from the device results through a reduction in color differences over the beam angle of the LED chip, which is due to different Path lengths of the primary and secondary radiation result. Since the litter layer preferably has a similar emission characteristic the radiation passing through the layer has the same as the conversion layer and the second conversion layer, the part of the primary radiation, which is scattered at the scattering particles in the litter layer, a similar one Scattering behavior on how the part of the secondary radiation, which scattered at the conversion elements in the conversion layer becomes. The scattered radiation of the primary and the secondary radiation undirected in all spatial directions which causes fluctuations of the color location above the emission angle reduce.

Bevorzugt weist die Streuschicht als Streupartikel kugelförmige Partikel, insbesondere Al2O3-Kugeln, auf. Besonders bevorzugt enthält die Streuschicht Silikon, wobei in dem Silikon vorzugsweise kugelförmige Partikel, insbesondere Al2O3-Kugeln, eingebracht sind.The litter layer preferably has spherical particles, in particular Al 2 O 3 spheres, as scattering particles. Particularly preferably, the litter layer contains silicone, wherein in the silicone preferably spherical particles, in particular Al 2 O 3 balls, are introduced.

Dadurch, dass eine Konversionsschicht mit einer Sekundärstrahlung und eine zweite Konversionsschicht mit einer zweiten Sekundärstrahlung auf lateral getrennten Teilbereichen der Strahlungsaustrittsfläche anordnet sind, wird eine Reabsorption der zweiten Sekundärstrahlung in der Konversionsschicht mit Vorteil vermieden. Es können demnach Konversionselemente in der Konversionsschicht und der zweiten Konversionsschicht verwendet werden, deren Emissionsspektren und Absorptionsspektren sich überlappen.Characterized in that a conversion layer with a secondary radiation and a second Konversi Onsschicht with a second secondary radiation on laterally separate portions of the radiation exit surface are arranged, a reabsorption of the second secondary radiation in the conversion layer is advantageously avoided. Accordingly, conversion elements in the conversion layer and the second conversion layer whose emission spectra and absorption spectra overlap can be used.

Ferner verbessert sich durch Vermeidung von Reabsorption von bereits konvertiertem Licht mit Vorteil die Steuerbarkeit des Farborts der von dem Bauelement emittierten Strahlung. Eine genaue Farbselektion des Farborts wird ermöglicht. Ferner verbessert sich die Effizienz der Lichtauskopplung der von dem Bauelement emittierten Strahlung im Vergleich zu herkömmlich aufgebrachten Konversionsschichten, wie beispielsweise schichtweise aufgebrachten Konversionsschichten.Further improves by avoiding reabsorption of already converted Light with advantage the controllability of the color locus of the device emitted radiation. An accurate color selection of the color locus becomes allows. Furthermore, the efficiency of the light extraction of the improved radiation emitted by the device compared to conventional applied conversion layers, such as in layers Applied conversion layers.

Der LED-Chip basiert bevorzugt auf einem Nitrid- oder einem Phosphit-Verbindungshalbleiter. ”Auf Nitrid- oder Phosphit-Verbindungshalbleitern basierend” bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III/V-Halbleitermaterial mit der Zusammensetzung InxGayAl1-x-yP oder InxGayAl1-x-yN, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, umfasst.The LED chip is preferably based on a nitride or a phosphite compound semiconductor. "Based on nitride or phosphite compound semiconductors" in the present context means that the active epitaxial layer sequence or at least one layer thereof is a III / V semiconductor material having the composition In x Ga y Al 1-xy P or In x Ga y Al 1 xy N, each with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1.

Die aktive Schicht des LED-Chips weist einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopf-(SQW, single quantum well) oder einen Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multiple quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.The active layer of the LED chip has a pn junction, a Double heterostructure, a single quantum well (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multiple quantum well) for generating radiation. The term quantum well structure unfolds no significance in terms of dimensionality the quantization. It thus includes, among other things, quantum wells, Quantum wires and quantum dots and any combination of these Structures.

Der LED-Chip ist bevorzugt ein Dünnfilmchip. Bei einem Dünnfilmchip ist das Herstellungssubstrat, auf dem der Schichtstapel für den LED-Chip hergestellt, insbesondere abgeschieden worden ist, bereichsweise oder vollständig entfernt.Of the LED chip is preferably a thin-film chip. For a thin-film chip is the manufacturing substrate on which the layer stack for the LED chip produced, in particular, has been deposited, area by area or completely removed.

Bevorzugt überlagern sich zumindest ein Teil der Sekundärstrahlung, ein Teil der zweiten Sekundärstrahlung und ein Teil der unkonvertierten Primärstrahlung zu einer Mischstrahlung.Preferably overlay At least a part of the secondary radiation, a part the second secondary radiation and a portion of the unconverted Primary radiation to a mixed radiation.

Besonders bevorzugt ist die Mischstrahlung weißes Licht.Especially Preferably, the mixed radiation is white light.

Bevorzugt liegen die Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich, die zweite Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich und die Primärstrahlung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich. Durch additive Farbmischung der Sekundärstrahlungen und der Primärstrahlung wird der Eindruck von weißem Licht hervorgerufen. Der Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung liegt bevorzugt im Farbortbereich einer Warmweißverteilung, die vorzugsweise im CIE-Farbraum im Farbtemperaturbereich von 6000 K bis 2000 K liegt.Prefers are the secondary radiation in the red spectral range, the second secondary radiation in the green spectral range and the primary radiation in the ultraviolet or blue spectral range. By additive color mixing of the secondary radiations and the Primary radiation becomes the impression of white light caused. The color location of the radiation emitted by the component is preferably in the color locus of a warm white distribution, preferably in the CIE color space in the color temperature range of 6000 K is up to 2000K.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des strahlungsemittierenden Bauelements ist dem LED-Chip ein strahlformendes Element nachgeordnet. Bevorzugt ist das strahlformende Element eine Linse.at a further embodiment of the radiation-emitting component the LED chip is followed by a beam-shaping element. Prefers the beam-shaping element is a lens.

Bei dieser Ausgestaltung sind bevorzugt die Konversionsschicht auf einem Teilbereich des LED-Chips und die zweite Konversionsschicht auf der dem LED-Chip abgewandten Oberfläche des strahlformenden Elements angeordnet.at This configuration is preferably the conversion layer on a Part of the LED chip and the second conversion layer on the the LED chip facing away from the surface of the beam-forming Elements arranged.

Zusätzlich oder alternativ kann auf der dem LED-Chip zugewandten Oberfläche des strahlformenden Elements eine weitere oder die zweite Konversionsschicht angeordnet sein.additionally or alternatively, on the surface facing the LED chip of the beam-shaping element a further or the second conversion layer be arranged.

Ferner kann in dem strahlformenden Element selbst das zweite Konversionselement enthalten sein. In diesem Fall besteht das strahlformende Element vorzugsweise aus einer Vergussmasse, in die das zweite Konversionselement eingebettet ist.Further can in the beam-forming element itself, the second conversion element be included. In this case, the beam-shaping element exists preferably from a potting compound into which the second conversion element is embedded.

Auf diese Weise wird mit Vorteil eine Reabsorption der zweiten Sekundärstrahlung des zweiten Konversionselements der zweiten Konversionsschicht durch das Konversionselement der Konversionsschicht vermieden. Dies geschieht hierbei effizienter als bei einer ganzflächigen Anordnung der Konversionsschicht auf der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips, da der mit der Konversionsschicht belegte Flächenanteil der Strahlungsaustrittsfläche im Fall der lateral angeordneten Konversionsschicht kleiner ist und daher die Reabsorption der zweiten Sekundärstrahlung von der Konversionsschicht stärker unterdrückt wird als bei einer ganzflächigen Beschichtung der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips.On In this way, reabsorption of the second secondary radiation advantageously takes place of the second conversion element of the second conversion layer avoided the conversion element of the conversion layer. this happens this more efficient than with a whole-area arrangement the conversion layer on the radiation exit surface of the LED chip, since the area occupied by the conversion layer the radiation exit surface in the case of laterally arranged Conversion layer is smaller and therefore the reabsorption of the second Secondary radiation from the conversion layer stronger is suppressed than in a full-surface coating the radiation exit surface of the LED chip.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Bauelements weist der LED-Chip mehrere Teilbereiche auf, die einzeln elektrisch ansteuerbar sind. Bevorzugt ist die Konversionsschicht auf einem einzeln ansteuerbaren Teilbereich des LED-Chips angeordnet. Besonders bevorzugt ist die zweite Konversionsschicht auf einem zweiten einzeln ansteuerbaren Teilbereich des LED-Chips angeordnet. Vorzugsweise ist die Streuschicht auf einem dritten einzeln ansteuerbaren Teilbereich des LED-Chips angeordnet.at a further embodiment of the device has the LED chip several sub-areas, which are electrically controlled individually. Preferably, the conversion layer is on a individually controllable Part of the LED chip arranged. Particularly preferred is the second conversion layer on a second individually controllable portion of the LED chip arranged. Preferably, the litter layer is on a third individually controllable portion of the LED chip arranged.

Dadurch, dass verschiedene Teilbereiche des LED-Chips, die separat elektrisch ansteuerbar sind, unterschiedliche Beschichtungen, vorzugsweise eine Konversionsschicht oder eine Streuschicht, aufweisen, ergibt sich eine verbesserte Steuerbarkeit des Farbortes der von dem Bauelement emittierten Strahlung. Der Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung ist dadurch mit Vorteil während des Betriebs des LED-Chips einstellbar.Characterized in that different subregions of the LED chip, which are separately electrically controllable, different coatings, preferably a conversion layer or a scattering layer, exhibit an improved controllability of the color locus of the radiation emitted by the device. The color location of the radiation emitted by the component is thereby advantageously adjustable during operation of the LED chip.

Ist beispielsweise ein Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung erwünscht, der einen höheren Rotanteil aufweist, so kann durch eine separate Ansteuerung des Teilbereichs des LED-Chips, auf dem die Konversionsschicht mit Konversionselement angeordnet ist, das eine Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich aufweist, der Rotanteil der von dem Bauelement emittierten Strahlung erhöht werden.is For example, a color location of the radiation emitted by the device desired, which has a higher proportion of red, Thus, by a separate control of the subarea of the LED chip, on which the conversion layer with conversion element arranged is that a secondary radiation in the red spectral range has increased, the red portion of the radiation emitted by the device become.

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements mit einem LED-Chip und einer Konversionsschicht und/oder einer zweiten Konversionsschicht werden die Konversionsschicht und/oder die zweite Konversionsschicht jeweils auf Teilbereiche der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips aufgebracht.at a method for producing a radiation-emitting component with an LED chip and a conversion layer and / or a second Conversion layer are the conversion layer and / or the second Conversion layer respectively on portions of the radiation exit surface of the LED chips applied.

Bevorzugt werden die Konversionsschicht und/oder die zweite Konversionsschicht durch ein Siebdruckverfahren aufgebracht. Mittels des Siebdruckverfahrens werden die Konversionsschicht und/oder die zweite Konversionsschicht hinreichend fein auf die Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips aufgebracht, wodurch eine gute Farbmischung der Primärstrahlung, der Sekundärstrahlung und/oder der zweiten Sekundärstrahlung im Betrieb des LED-Chips erfolgen kann.Prefers become the conversion layer and / or the second conversion layer applied by a screen printing process. By means of the screen printing process become the conversion layer and / or the second conversion layer sufficiently fine on the radiation exit surface of the Applied LED chips, whereby a good color mixing of the primary radiation, the secondary radiation and / or the second secondary radiation can occur during operation of the LED chip.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen des Bauelements und umgekehrt.advantageous Embodiments of the method are analogous to the advantageous Embodiments of the device and vice versa.

Weitere Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Other features, advantages, preferred embodiments and advantages of the device will become apparent from the following in connection with the 1 to 4 explained embodiments. Show it:

1A einen schematischen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, 1A a schematic cross section of a first embodiment of a device according to the invention,

1B eine schematische Aufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel aus 1A, 1B a schematic plan view of the first embodiment 1A .

2A einen schematischen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, 2A a schematic cross section of a second embodiment of a device according to the invention,

2B eine schematische Aufsicht auf das zweite Ausführungsbeispiel aus 2A, 2 B a schematic plan view of the second embodiment 2A .

3A einen schematischen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, 3A a schematic cross section of a third embodiment of a device according to the invention,

3B eine schematische Aufsicht auf das dritte Ausführungsbeispiel aus 3A, und 3B a schematic plan view of the third embodiment 3A , and

4 einen schematischen Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements. 4 a schematic cross section of a fourth embodiment of a device according to the invention.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargstellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.Same or equivalent components are always the same Provided with reference numerals. The dargstellten components and the Size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale.

In den 1A, 2A, 3A und 4 ist jeweils ein Querschnitt eines strahlungsemittierenden Bauelements dargestellt. Die 1B, 2B und 3B stellen dazu jeweils eine Aufsicht auf das jeweilige strahlungsemittierende Bauelement dar.In the 1A . 2A . 3A and 4 in each case a cross section of a radiation-emitting component is shown. The 1B . 2 B and 3B each represent a plan view of the respective radiation-emitting component.

1A stellt ein strahlungsemittierendes Bauelement dar, das einen LED-Chip 1 aufweist. Der LED-Chip 1 weist jeweils eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht auf. Die aktive Schicht des LED-Chips 1 weist einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung auf. 1A represents a radiation-emitting component, the LED chip 1 having. The LED chip 1 Each has an active layer suitable for generating electromagnetic radiation. The active layer of the LED chip 1 has a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW) or a multiple quantum well structure (MQW) for generating radiation.

Der LED-Chip 1 ist bevorzugt eine Dünnfilm-LED. Bei einer Dünnfilm-LED ist das Herstellungssubstrat, auf dem der Schichtstapel für den LED-Chip 1 hergestellt, insbesondere abgeschieden worden ist, bereichsweise oder vollständig entfernt.The LED chip 1 is preferably a thin-film LED. For a thin-film LED, the manufacturing substrate on which the stack of layers for the LED chip 1 produced, in particular has been deposited, partially or completely removed.

Der LED-Chip 1 weist eine Strahlungsaustrittsfläche 7 auf. Auf der Strahlungsaustrittsfläche 7 des Halbleiterchips 1 sind Mittel 9 zur Verbesserung der Auskopplung der in der aktiven Schicht erzeugten Primärstrahlung vorgesehen, wodurch sich die Effizienz des LED-Chips 1 mit Vorteil steigert.The LED chip 1 has a radiation exit surface 7 on. On the radiation exit surface 7 of the semiconductor chip 1 are means 9 to improve the decoupling of the primary radiation generated in the active layer, resulting in the efficiency of the LED chip 1 increases with advantage.

An der Grenzfläche des LED-Chips 1 erfolgt ein Sprung des Brechungsindex von Material des LED-Chips 1 einerseits zu dem umgebenden Material andererseits. Dadurch kommt es zu einer Brechung des Lichts beim Übergang vom LED-Chip 1 in die Umgebung. Je nach Winkel, in dem ein Lichtstrahl auf die Grenzfläche auftrifft, kann es zu einer Totalreflexion kommen. Aufgrund der parallelen Oberfläche des LED-Chips 1 trifft der reflektierte Lichtstrahl im gleichen Winkel auf der gegenüberliegenden Grenzfläche auf, sodass auch dort Totalreflexion auftritt. Die Folge ist, dass der Lichtstrahl somit nicht zur Lichtabstrahlung des Bauelements beitragen kann. Dadurch, dass auf der Strahlungsaustrittsfläche Mittel 9 zur Verbesserung der Auskopplung der in dem LED-Chip 1 erzeugten Strahlung vorgesehen sind, wird der Winkel verändert, in dem ein Lichtstrahl auf die Oberfläche auftrifft.At the interface of the LED chip 1 a jump in the refractive index of material of the LED chip occurs 1 on the one hand to the surrounding material on the other. This leads to a refraction of the light during the transition from the LED chip 1 in the nearby areas. Depending on the angle at which a light beam strikes the interface, total reflection may occur. Due to the parallel surface of the LED chip 1 the reflected light beam hits at the same angle on the opposite interface, so that total reflection also occurs there. The consequence is that the light beam can thus not contribute to the light emission of the component. Characterized in that on the radiation exit surface means 9 to improve the decoupling the one in the LED chip 1 provided radiation is generated, the angle is changed, in which a light beam impinges on the surface.

Unter Mittel 9 zur Verbesserung der Auskopplung sind vor allem Oberflächenstrukturierungen zu verstehen. Insbesondere kann eine verbesserte Lichtauskopplung etwa durch eine Mikroprismenstrukturierung oder eine Rauhigkeitserhöhung der Strahlungsaustrittsfläche 7 ermöglicht werden. Sind Aufrauungen der Oberfläche oder Oberflächenstrukturierungen auf der Strahlungsaustrittsfläche 7 vorgesehen, ist dadurch eine unregelmäßige Oberfläche gebildet, die die Auskopplung von Licht verbessert.Under means 9 To improve the decoupling, surface structuring is to be understood in particular. In particular, improved light extraction can be achieved, for example, by microprism structuring or an increase in the roughness of the radiation exit surface 7 be enabled. Are roughening of the surface or surface structuring on the radiation exit surface 7 provided, thereby an irregular surface is formed, which improves the coupling of light.

Auf einem Teilbereich des LED-Chips 1, vorzugsweise einem lateral angeordneten Teilbereich, ist eine Konversionsschicht 2 angeordnet. Die Konversionsschicht 2 weist mindestens ein Konversionselement auf, das zumindest einen Teil der von dem LED-Chip 1 ausgesandten Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung umwandelt.On a section of the LED chip 1 , preferably a laterally disposed portion, is a conversion layer 2 arranged. The conversion layer 2 has at least one conversion element that at least a portion of the of the LED chip 1 emits emitted primary radiation into a secondary radiation.

Ferner ist eine zweite Konversionsschicht 3, bevorzugt auf einem dem lateral angeordneten Teilbereich 4 gegenüberliegenden zweiten lateral angeordneten Teilbereich 5 des LED-Chips 1, angeordnet. Die zweite Konversionsschicht 3 weist mindestens ein zweites Konversionselement auf, das zumindest einen Teil der von dem LED-Chip 1 ausgesandten Primärstrahlung in eine zweite Sekundärstrahlung umwandelt.Further, a second conversion layer 3 , Preferably on a laterally disposed portion 4 opposite second laterally disposed portion 5 of the LED chip 1 arranged. The second conversion layer 3 has at least one second conversion element, which is at least a part of the LED chip 1 emitted primary radiation into a second secondary radiation converts.

Die Konversionsschicht 2 und die zweite Konversionsschicht 3 sind so angeordnet, dass auf einem dritten Teilbereich 6 des LED-Chips 1 keine Konversionsschicht aufgebracht ist. Die Primärstrahlung des LED-Chips 1 kann dadurch in dem dritten Teilbereich 6 der Strahlungsaustrittsfläche 7 ausgekoppelt werden, ohne dabei von einem Konversionselement absorbiert und reemittiert zu werden.The conversion layer 2 and the second conversion layer 3 are arranged so that on a third portion 6 of the LED chip 1 no conversion layer is applied. The primary radiation of the LED chip 1 can thereby in the third subarea 6 the radiation exit surface 7 be decoupled without being absorbed by a conversion element and re-emitted.

Bevorzugt liegt die Wellenlänge der Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich.Prefers is the wavelength of the secondary radiation in the red spectral range.

Der LED-Chip 1 emittiert eine Primärstrahlung mit einer Wellenlänge λ0, die bevorzugt im ultravioletten oder blauen Spektralbereich liegt.The LED chip 1 emits a primary radiation with a wavelength λ 0 , which is preferably in the ultraviolet or blue spectral range.

Ferner liegt die Wellenlänge der zweiten Sekundärstrahlung bevorzugt im grünen Spektralbereich.Further is the wavelength of the second secondary radiation preferably in the green spectral range.

Das Bauelement emittiert demnach Mischstrahlung bestehend aus Sekundärstrahlung des Konversionselements, zweiter Sekundärstrahlung des zweiten Konversionselements und Primärstrahlung des LED-Chips 1.The component accordingly emits mixed radiation consisting of secondary radiation of the conversion element, second secondary radiation of the second conversion element and primary radiation of the LED chip 1 ,

Vorzugsweise sind das Konversionselement und/oder das zweite Konversionselement und der LED-Chip 1 so aufeinander abgestimmt, dass die Farben der Primärstrahlung und zumindest ein Teil der Sekundärstrahlung und/oder zweiten Sekundärstrahlung zueinander komplementär sind. Durch additive Farbmischungen wird der Eindruck weißen Lichts hervorgerufen.Preferably, the conversion element and / or the second conversion element and the LED chip 1 coordinated so that the colors of the primary radiation and at least a portion of the secondary radiation and / or second secondary radiation are complementary to each other. Additive color mixtures create the impression of white light.

Der Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung liegt bevorzugt im Farbortbereich einer Warmweißverteilung, die vorzugsweise im CIE-Farbraum im Farbtemperaturbereich von 6000 K bis 2000 K liegt.Of the Color location of the radiation emitted by the device is preferred in the Farbortbereich a warm white distribution, preferably in the CIE color space in the color temperature range from 6000 K to 2000 K.

In 1B ist eine Aufsicht des in 1A dargestellten Bauelements gezeigt. Die Strahlungsaustrittsfläche 7 weist drei Teilbereiche 4, 5, 6 auf. Auf einem vorzugsweise lateral angeordneten Teilbereich 4 ist eine Konversionsschicht 2 angeordnet. Ein zweiter bevorzugt lateral angeordneter Teilbereich 5 weist eine zweite Konversionsschicht 3 auf. Ein zwischen dem Teilbereich 4 und dem zweiten Teilbereich 5 angeordneter dritter Teilbereich 6 weist keine Konversionsschicht auf.In 1B is a supervision of the in 1A shown component shown. The radiation exit surface 7 has three subareas 4 . 5 . 6 on. On a preferably laterally arranged portion 4 is a conversion layer 2 arranged. A second preferably laterally arranged portion 5 has a second conversion layer 3 on. One between the subarea 4 and the second subarea 5 arranged third section 6 has no conversion layer.

Das Flächenverhältnis des Teilbereichs 4 der Strahlungsaustrittsfläche mit darauf angeordneter Konversionsschicht 2 und des Teilbereichs 5 der Strahlungsaustrittsfläche 7 mit darauf angeordneter zweiter Konversionsschicht 3 zu dem Teilbereich 6 der Strahlungsaustrittsfläche ohne Konversionsschicht sind so bestimmt, dass ein gewünschter Konversionsgrad der von dem LED-Chip 1 emittierten Strahlung erzielt wird. Der Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung kann durch die Einstellung der Flächenverhältnisse somit genau eingestellt werden.The area ratio of the subarea 4 the radiation exit surface with thereon arranged conversion layer 2 and the subarea 5 the radiation exit surface 7 with second conversion layer arranged thereon 3 to the subarea 6 the radiation exit surface without conversion layer are determined so that a desired degree of conversion of the LED chip 1 emitted radiation is achieved. The color location of the radiation emitted by the component can thus be set precisely by adjusting the area ratios.

Zusätzlich können die Konversionsschicht und/oder die zweite Konversionsschicht eine solche Dicke aufweisen, dass in dem Teilbereich 4 und in dem zweiten Teilbereich 5 der Strahlungsaustrittsfläche eine vollständige Konversion der von dem LED-Chip 1 emittierten Strahlung erfolgt. Die vollständige Konversion kann durch die Konzentration des Konversionselements und des zweiten Konversionselements weiter unterstützt werden.In addition, the conversion layer and / or the second conversion layer may have a thickness such that in the partial area 4 and in the second subarea 5 the radiation exit surface is a complete conversion of the LED chip 1 emitted radiation takes place. The complete conversion can be further supported by the concentration of the conversion element and the second conversion element.

In dem dritten Teilbereich 6 der Strahlungsaustrittsfläche wird die von dem LED-Chip 1 emittierte Primärstrahlung ohne Konversion emittiert.In the third section 6 the radiation exit surface becomes that of the LED chip 1 emitted primary radiation emitted without conversion.

Dadurch, dass die Konversionsschicht 2 und die zweite Konversionsschicht 3 auf lateral getrennten Teilbereichen 4, 5 der Strahlungsaustrittsfläche 7 angeordnet sind, wird eine Reabsorption von konvertierter Strahlung vermieden. In der Konversionsschicht 2 und in der zweiten Konversionsschicht 3 können demnach Konversionselemente Verwendung finden, deren Emissionsspektren und Absorptionsspektren sich überlappen.Because of the conversion layer 2 and the second conversion layer 3 on laterally separated subareas 4 . 5 the radiation exit surface 7 are arranged, a reabsorption of converted radiation is avoided. In the conversion layer 2 and in the second conversion layer 3 can therefore use conversion elements whose emission spectra and absorption spectra overlap.

Eine Kontaktfläche 10 zur elektrischen Kontaktierung des LED-Chips ist so angeordnet, dass die Kontaktfläche 10 über alle drei Teilbereiche 4, 5, 6 der Strahlungsaustrittsfläche 7 des LED-Chips 1 führt. Dadurch wird eine gleichmäßige Bestromung über die drei Teilbereiche 4, 5, 6 erzielt, sodass eine homogene Abstrahlung der Primärstrahlung, der Sekundärstrahlung und der zweiten Sekundärstrahlung erfolgt.A contact surface 10 for electrical contacting of the LED chip is arranged so that the contact surface 10 over all three subareas 4 . 5 . 6 the radiation exit surface 7 of the LED chip 1 leads. As a result, a uniform current flow over the three sections 4 . 5 . 6 achieved, so that a homogeneous radiation of the primary radiation, the secondary radiation and the second secondary radiation takes place.

Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargstellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf dem dritten Teilbereich 6 der Strahlungsaustrittsfläche 7 eine Streuschicht 8 für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung angeordnet ist.This in 2 illustrated embodiment differs from the in 1 dargstellten embodiment in that on the third portion 6 the radiation exit surface 7 a litter layer 8th is arranged for the radiation emitted by the active layer.

Wie in den 2A und 2B dargestellt, weist die Strahlungsaustrittsfläche 7 drei Teilbereiche 4, 5, 6 auf, die nebeneinander angeordnet sind, wobei auf jeweils einem Teilbereich 4, 5, 6 eine Schicht 2, 3, 8 angeordnet ist. Die Primärstrahlung des LED-Chips 1 wird demnach entweder durch die Konversionsschicht 2, durch die zweite Konversionsschicht 3 oder durch die Streuschicht 8 ausgekoppelt.As in the 2A and 2 B shown, the radiation exit surface 7 three subareas 4 . 5 . 6 on, which are arranged next to each other, each on a subarea 4 . 5 . 6 a layer 2 . 3 . 8th is arranged. The primary radiation of the LED chip 1 is therefore either through the conversion layer 2 , through the second conversion layer 3 or through the litter layer 8th decoupled.

Die Streuschicht 8 weist bevorzugt hinsichtlich der durch die Streuschicht 8 tretenden Strahlung eine ähnliche Abstrahlcharakteristik auf wie die Konversionsschicht 2 und/oder die zweite Konversionsschicht 3. Dadurch wird die Abstrahlcharakteristik des Bauelements über dem Abstrahlwinkel homogenisiert. Eine verbesserte homogene Abstrahlung der von dem Bauelement emittierten Strahlung wird dadurch erreicht.The litter layer 8th preferably with respect to the through the litter layer 8th passing radiation similar to the radiation pattern as the conversion layer 2 and / or the second conversion layer 3 , As a result, the emission characteristic of the component is homogenized above the emission angle. An improved homogeneous radiation of the radiation emitted by the component is achieved.

Die Streuschicht enthält bevorzugt kugelförmige Partikel, insbesondere Al2O3-Kugeln. Die kugelförmigen Partikel sind bevorzugt in Silikon eingebettet.The litter layer preferably contains spherical particles, in particular Al 2 O 3 spheres. The spherical particles are preferably embedded in silicone.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der LED-Chip 1 mehrere Teilbereiche 1a, 1b, 1c aufweist, die einzeln elektrisch ansteuerbar sind.This in 3 illustrated embodiment differs from the in 1 illustrated embodiment in that the LED chip 1 several subareas 1a . 1b . 1c has, which are individually controlled electrically.

Wie in 3B dargestellt, weist die Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des LED-Chips 1 drei Teilbereiche 10a, 10b, 10c auf, die voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind. Die drei Teilbereiche 10a, 10b, 10c der Kontaktfläche kontaktieren jeweils einen Teilbereich 1a, 1b, 1c des LED-Chips 1 elektrisch.As in 3B shown, the contact surface for electrical contacting of the LED chip 1 three subareas 10a . 10b . 10c on, which are arranged electrically insulated from each other. The three parts 10a . 10b . 10c The contact surface each contact a portion 1a . 1b . 1c of the LED chip 1 electric.

In diesem Fall ist die Konversionsschicht 2 auf einem Teilbereich 1c und die zweite Konversionsschicht 3 auf einem zweiten Teilbereich 1a angeordnet, wobei ein dritter Teilbereich des LED-Chips 1b keine Konversionsschicht aufweist. Bevorzugt ist auf dem dritten Teilbereich 1b des LED-Chips 1 eine Streuschicht angeordnet (nicht dargestellt).In this case, the conversion layer is 2 on a section 1c and the second conversion layer 3 on a second section 1a arranged, wherein a third portion of the LED chip 1b has no conversion layer. Preferred is on the third portion 1b of the LED chip 1 arranged a scattering layer (not shown).

Durch die separate Ansteuerung der Teilbereiche 1a, 1b, 1c des LED-Chips kann eine genaue Farbselektion erfolgen und somit ein gewünschter Farbort der emittierten Strahlung des Bauelements im Betrieb eingestellt werden.Due to the separate control of the subregions 1a . 1b . 1c The LED chip can be made an accurate color selection and thus a desired color location of the emitted radiation of the device can be adjusted during operation.

Beispielsweise emittiert das Konversionselement der Konversionsschicht 2 Strahlung im roten Spektralbereich. Dann kann durch eine Erhöhung der Bestromung des Teilbereichs 1c des LED-Chips der Farbort der von dem Bauelement emittierten Strahlung in den roten Spektralbereich verschoben werden. Eine Warmweißverteilung der von dem Bauelement emittierten Strahlung mit einer Farbtemperatur zwischen 6000 K bis 2000 K kann mit Vorteil erfolgen.For example, the conversion element emits the conversion layer 2 Radiation in the red spectral range. Then, by increasing the energization of the subarea 1c of the LED chip, the color location of the radiation emitted by the component are shifted into the red spectral range. A warm white distribution of the radiation emitted by the component with a color temperature between 6000 K to 2000 K can be done with advantage.

Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3A dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die zweite Konversionsschicht 3 nicht auf dem zweiten Teilbereich 5 der Strahlungsaustrittsfläche 7 angeordnet ist. Demnach ist auf dem Teilbereich 4 eine Konversionsschicht 2 angeordnet, während auf dem zweiten Teilbereich 6 und dem dritten Teilbereich 5 keine weitere Konversionsschicht angeordnet ist. Die von dem LED-Chip 1 emittierte Primärstrahlung kann somit durch den zweiten und den dritten Teilbereich 5, 6 der Strahlungsaustrittsfläche 7 ohne Konversion aus dem LED-Chip 1 ausgekoppelt werden.This in 4 illustrated embodiment differs from the in 3A illustrated embodiment in that the second conversion layer 3 not on the second section 5 the radiation exit surface 7 is arranged. Accordingly, on the subarea 4 a conversion layer 2 arranged while on the second subarea 6 and the third section 5 no further conversion layer is arranged. The of the LED chip 1 emitted primary radiation can thus through the second and the third portion 5 . 6 the radiation exit surface 7 without conversion from the LED chip 1 be decoupled.

Ferner ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 3A dem LED-Chip 1 ein strahlformendes Element 11, insbesondere eine Linse, nachgeordnet. Auf der Linse 11 ist auf der dem LED-Chip 1 abgewandten Oberfläche eine zweite Konversionsschicht 3, die bevorzugt die von dem LED-Chip 1 ausgestrahlte Primärstrahlung in eine Wellenlänge im grünen Spektralbereich konvertiert, angeordnet.Furthermore, in contrast to the embodiment of 3A the LED chip 1 a beam-shaping element 11 , in particular a lens, downstream. On the lens 11 is on the LED chip 1 remote surface a second conversion layer 3 that prefers the one from the LED chip 1 radiated primary radiation converted to a wavelength in the green spectral range arranged.

Zusätzlich kann auf der dem LED-Chip 1 zugewandten Oberfläche eine Konversionsschicht angeordnet sein (nicht dargestellt). Alternativ kann in dem strahlformenden Element 11 das zweite Konversionselement eingebettet sein (nicht dargestellt).In addition, on the LED chip 1 facing surface to be arranged a conversion layer (not shown). Alternatively, in the jet-forming element 11 the second conversion element to be embedded (not shown).

Auf diese Weise wird eine Reabsorption der von der zweiten Konversionsschicht 3 konvertierten Strahlung durch das Konversionselement der Konversionsschicht 2 vermieden. Im Vergleich zu einer ganzflächigen Beschichtung der Strahlungsaustrittsfläche des LED-Chips mit einer Konversionsschicht ist die Reabsorption hierbei reduziert, da der mit der Konversionsschicht 2 belegte Flächenanteil der Strahlungsaustrittsfläche 7 im Falle der lateralen Anordnung kleiner ist und daher die Reabsorption stärker unterdrückt wird als bei einer ganzflächigen Beschichtung der Strahlungsaustrittsfläche 7.In this way, a reabsorption of the second conversion layer 3 converted radiation through the conversion element of the conversion layer 2 avoided. Compared to a full-surface coating of the radiation exit surface of the LED chip with a conversion layer, the reabsorption is reduced here, since that with the conversion layer 2 occupied area proportion of Radiation exit area 7 is smaller in the case of the lateral arrangement and therefore the reabsorption is suppressed more strongly than in a full-surface coating of the radiation exit surface 7 ,

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst 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 selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited to these, but includes every new feature as well as any combination of features, especially any combination includes features in the claims, also if this feature or combination itself is not explicit in the claims or embodiments is specified.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 97/50132 [0002] WO 97/50132 [0002]
  • - WO 01/65613 A1 [0004] WO 01/65613 A1 [0004]

Claims (15)

Strahlungsemittierendes Bauelement mit – einem LED-Chip (1), der eine aktive Schicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweist und Primärstrahlung mit einer Wellenlänge λ0 emittiert, und – einer Konversionsschicht (2), die mindestens ein Konversionselement aufweist, das zumindest einen Teil der von dem LED-Chip (1) ausgesandten Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung umwandelt, wobei die Konversionsschicht (2) auf einem Teilbereich (4) des LED-Chips (1) angeordnet ist.Radiation-emitting component with - an LED chip ( 1 ) having an active layer for generating electromagnetic radiation and emitting primary radiation having a wavelength λ 0 , and - a conversion layer ( 2 ), which has at least one conversion element, which at least a part of the of the LED chip ( 1 ) converted primary radiation into a secondary radiation, wherein the conversion layer ( 2 ) on a subregion ( 4 ) of the LED chip ( 1 ) is arranged. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei eine zweite Konversionsschicht (3) auf einem zweiten Teilbereich (5) des LED-Chips (1) angeordnet ist und die zweite Konversionsschicht (3) mindestens ein zweites Konversionselement aufweist, das zumindest einen Teil der von dem LED-Chip (1) ausgesandten Primärstrahlung in eine zweite Sekundärstrahlung umwandelt.A radiation-emitting component according to claim 1, wherein a second conversion layer ( 3 ) on a second subarea ( 5 ) of the LED chip ( 1 ) and the second conversion layer ( 3 ) has at least one second conversion element, the at least a portion of the of the LED chip ( 1 ) converted primary radiation into a second secondary radiation. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 2, wobei auf einem dritten Teilbereich (6) des LED-Chips (1) keine Konversionsschicht angeordnet ist.A radiation-emitting component according to claim 2, wherein on a third subregion ( 6 ) of the LED chip ( 1 ) no conversion layer is arranged. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 3, wobei auf dem dritten Teilbereich (6) eine Streuschicht (8) für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung angeordnet ist.A radiation-emitting component according to claim 3, wherein on the third subregion ( 6 ) a litter layer ( 8th ) is arranged for the radiation emitted by the active layer. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei die Wellenlänge der Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich liegt und die Wellenlänge der zweiten Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich liegt.Radiation-emitting component according to a of the preceding claims 2 to 4, wherein the wavelength the secondary radiation lies in the red spectral range and the wavelength of the second secondary radiation lies in the green spectral range. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellenlänge λ0 der Primärstrahlung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich liegt.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, wherein the wavelength λ 0 of the primary radiation is in the ultraviolet or blue spectral range. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich zumindest ein Teil der Sekundärstrahlung, ein Teil der zweiten Sekundärstrahlung und ein Teil der unkonvertierten Primärstrahlung zu einer Mischstrahlung überlagern.Radiation-emitting component according to a of the preceding claims, wherein at least one Part of the secondary radiation, a part of the second secondary radiation and a part of the unconverted primary radiation to one Overlay mixed radiation. Strahlungsemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 7, wobei die Mischstrahlung weißes Licht ist.Radiation-emitting component according to claim 7, wherein the mixed radiation is white light. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem LED-Chip (1) ein strahlformendes Element (11) nachgeordnet ist.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, wherein the LED chip ( 1 ) a beam-shaping element ( 11 ) is subordinate. Strahlungsemittierendes Bauelement nach Anspruch 9, wobei das strahlformende Element (11) eine Linse ist.A radiation-emitting component according to claim 9, wherein the beam-shaping element ( 11 ) is a lens. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, wobei eine weitere Konversionsschicht (3) auf der dem LED-Chip (1) abgewandten Oberfläche des strahlformenden Elements (11) angeordnet ist.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims 9 or 10, wherein a further conversion layer ( 3 ) on the LED chip ( 1 ) facing away from the surface of the beam-shaping element ( 11 ) is arranged. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der LED-Chip (1) mehrere Teilbereiche (1a, 1b, 1c) aufweist, die einzeln elektrisch ansteuerbar sind.Radiation-emitting component according to one of the preceding claims, wherein the LED chip ( 1 ) several subregions ( 1a . 1b . 1c ), which are individually electrically controllable. Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements mit den Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines LED-Chips (1) und – Aufbringen einer Konversionsschicht (2) auf einem Teilbereich (4) des LED-Chips (1).Method for producing a radiation-emitting component comprising the steps of: - providing an LED chip ( 1 ) and - applying a conversion layer ( 2 ) on a subregion ( 4 ) of the LED chip ( 1 ). Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements nach Anspruch 13, wobei eine zweite Konversionsschicht (3) auf einem zweiten Teilbereich (5) des LED-Chips (1) aufgebracht wird.A method for producing a radiation-emitting component according to claim 13, wherein a second conversion layer ( 3 ) on a second subarea ( 5 ) of the LED chip ( 1 ) is applied. Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements nach Anspruch 14, wobei auf einem dritten Teilbereich (6) des LED-Chips (1), der zwischen dem Teilbereich (4) und dem zweiten Teilbereich (5) liegt, eine Streuschicht (8) für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung aufgebracht wird.A method for producing a radiation-emitting component according to claim 14, wherein on a third subregion ( 6 ) of the LED chip ( 1 ), which is located between the subarea ( 4 ) and the second subarea ( 5 ), a litter layer ( 8th ) is applied to the radiation emitted by the active layer.
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