DE102008030253A1 - Conversion element and bulb - Google Patents

Conversion element and bulb

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DE102008030253A1
DE102008030253A1 DE200810030253 DE102008030253A DE102008030253A1 DE 102008030253 A1 DE102008030253 A1 DE 102008030253A1 DE 200810030253 DE200810030253 DE 200810030253 DE 102008030253 A DE102008030253 A DE 102008030253A DE 102008030253 A1 DE102008030253 A1 DE 102008030253A1
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conversion element
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Frank Dr. Baumann
Alfred Lell
Kirstin Dr. Petersen
Uwe Dr. Strauss
Sönke Dr. Tautz
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    • H01L33/644Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des Konversionselements 1 ist dieses mit einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial 2 gestaltet, in dem Wärmeleitpartikel 4 und mindestens ein Konversionsmittel 3 eingebettet sind, wobei das Konversionsmittel 3 dazu ausgestaltet ist, Licht einer Wellenlänge zumindest zum Teil in Licht einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. In at least one embodiment of the conversion element 1 this is designed with a translucent matrix material 2, in the Wärmeleitpartikel 4 and at least one conversion means 3 are embedded, wherein the conversion means 3 is designed to convert light of a wavelength at least partly into light of a different wavelength. Durch das Konversionsmittel 3 und/oder die Wärmeleitpartikel 4 sind Wärmeleitpfade P im Konversionselement 1 gebildet. By the conversion means 3 and / or 4 Wärmeleitpartikel Wärmeleitpfade P are formed in the conversion element. 1 Über solche, durch Wärmeleitpartikel 4 und Konversionsmittel 3 gebildete Wärmeleitpfade P kann Wärme aus dem Konversionselement 1 effizient abgeführt werden. Over those by Wärmeleitpartikel 4 and conversion means 3 formed Wärmeleitpfade P heat can be removed from the conversion element 1 efficiently. Hierdurch erhöht sich die Konversionseffizienz des Konversionselements. This increases the conversion efficiency of the conversion element increases.

Description

  • Es wird ein Konversionselement sowie ein Leuchtmittel angegeben. It is given a conversion element and a light source.
  • Für viele Anwendungen wird Licht einer spezifischen Wellenlänge oder eines bestimmten Spektralbereichs benötigt. For many applications, light of a specific wavelength or a specific spectral range is required. Viele Lichtquellen, insbesondere auf Halbleitern basierende Lichtquellen wie Leuchtdioden oder Laserdioden, emittieren Licht allerdings nur in einem davon abweichenden Spektralbereich oder bei diskreten Wellenlängen. Many light sources, and in particular semiconductor-based light sources such as light emitting diodes or laser diodes which emit light but only in one differing spectral range or at discrete wavelengths. Daher ist es oft gewünscht, das von der Lichtquelle emittierte Licht in Licht einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Therefore, it is often desired to convert the light emitted from the light source into light of a different wavelength. Diese Konversion geschieht beispielsweise mittels organischen oder anorganischen Lumineszenzstoffen. This conversion occurs, for example by means of organic or inorganic luminescent substances. Die Konversion beruht bei diesen Lumineszenzstoffen zumeist auf dem Prinzip der so genannten Down-Conversion. The conversion is based on these luminescent mostly on the principle of so-called down-conversion. Das heißt, Licht beispielsweise im blauen Spektralbereich wird absorbiert und dazu niederfrequenteres, rotverschobenes Licht wird emittiert. That is, light, for example, in the blue spectral range is absorbed and this lower frequency, red-shifted light is emitted. Mit anderen Worten wird Lichtstrahlung hoher Energie durch den Leuchtstoff in Lichtstrahlung niedrigerer Energie und in nichtstrahlende Energie, insbesondere in Wärme, umgewandelt. In other words, light of high energy radiation is converted by the phosphor into light radiation of lower energy and in non-radiative energy, in particular into heat.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Konversionselement mit verbesserter Effizienz anzugeben. A problem to be solved is to provide a conversion element with improved efficiency. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Leuchtmittel mit einem solchen Konversionselement anzugeben. Another problem to be solved is to provide a lamp with such a conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements umfasst dieses ein Matrixmaterial. According to at least one embodiment, the conversion element comprises a matrix of this material. In dem Matrixmaterial können weitere Bestandteile des Konversionselements eingebettet sein, wobei das Matrixmaterial als Bindemittel wirken kann. In the matrix material further constituents of the conversion element can be embedded, wherein the matrix material can act as a binder. Das Matrixmaterial ist in einem relevanten Spektralbereich bevorzugt durchlässig für die elektromagnetische Strahlung. The matrix material is in a relevant spectral range preferably permeable to the electromagnetic radiation. „Relevanter Spektralbereich” bedeutet hierbei sowohl Licht einer Wellenlänge oder eines ersten Wellenlängenbereichs, das zu konvertieren ist, als auch Licht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs, das durch die Konversion resultiert. "Relevant spectral range" herein means both light of a wavelength or a first wavelength range, which is to be converted, as well as light of a wavelength or a wavelength range, which results by the conversion. Weiterhin ist das Matrixmaterial im relevanten Spektralbereich bevorzugt unempfindlich gegenüber Fotoschäden. Furthermore, the matrix material in the relevant spectral preferably insensitive to photo damage. Das heißt, durch die zu konvertierende oder die konvertierte Strahlung wird das Matrixmaterial nicht fotochemisch beschädigt, zumindest auf der Zeitskala der Lebensdauer des Konversionselements. That is, by the to convert the converted radiation or the matrix material is not photochemically damaged, at least on the time scale of the life of the conversion element. Die Lebensdauer des Konversionselements kann hierbei so definiert werden, dass während der Lebensdauer die Effizienz des Konversionselements oberhalb von 80% der ursprünglichen Effizienz liegt, bezogen auf gleiche Leistung und gleichen Wellenlängenbereich des zu konvertierenden Lichts. The service life of the conversion element can be defined here so that the efficiency of the conversion element is during the life of above 80% of the original efficiency, based on the same performance and the same wavelength range of the light to be converted. Ist das Konversionselement in Verbindung mit einem optoelektronischen Halbleiterchip eingesetzt, so ist die Lebensdauer des Konversionselements bevorzugt mindestens so hoch wie die Lebensdauer des Halbleiterchips. The conversion element is used in conjunction with an optoelectronic semiconductor chip, so the life of the conversion element is preferably at least as high as the lifetime of the semiconductor chips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements umfasst dieses Wärmeleitpartikel. According to at least one embodiment of the conversion element includes this Wärmeleitpartikel. Die Wärmeleitpartikel sind bevorzugt derart mit einem Material oder einer Materialkombination gestaltet, dass die Wärmeleitpartikel eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit als das Matrixmaterial aufweisen. The Wärmeleitpartikel are preferably designed in such a way with a material or material combination that the Wärmeleitpartikel have a significantly higher heat conductivity than the matrix material. Die Wärmeleitpartikel sind zum Beispiel pulverförmig. The Wärmeleitpartikel are powders for example.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist dieses mindestens ein Konversionsmittel auf. According to at least one embodiment, the conversion element has this at least one conversion means. Das Konversionsmittel kann ein anorganischer Leuchtstoff sein, der auf Down-Conversion beruht. The conversion agent may be an inorganic phosphor which is based on down conversion. Bevorzugt ist das Konversionsmittel mit einem Cer- oder Europium-dotierten Leuchtstoff gebildet. Preferably, the conversion means is formed with a cerium or europium-doped phosphor. Das Konversionsmittel ist dazu ausgestaltet, Licht eines ersten Wellenlängenbereichs mindestens zum Teil in Licht eines anderen, zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. The conversion means is configured to convert light of a first wavelength range at least partly into light of a different second wavelength range. Der Wirkungsgrad dieser Konversion kann von der Temperatur abhängen, insbesondere kann der Wirkungsgrad mit steigender Temperatur sinken. The efficiency of this conversion may depend on the temperature, particularly the efficiency with increasing temperature may drop.
  • Das Konversionsmittel ist zum Beispiel pulverförmig. The conversion means is in powder form, for example. Insbesondere sind Konversionsmittel und Wärmeleitpartikel mit unterschiedlichen Stoffen gebildet, wobei die Wärmeleitpartikel eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen. In particular, conversion means and Wärmeleitpartikel are formed with different materials, wherein the Wärmeleitpartikel have a significantly higher thermal conductivity. Ebenso wie das Matrixmaterial sind Wärmeleitpartikel und Konversionsmittel im relevanten Spektralbereich beständig gegen Fotoschäden. As well as the matrix material are Wärmeleitpartikel and conversion means in the relevant spectral resistant to photo damage. Auch sind die Wärmeleitpartikel und das Konversionsmittel beständig gegenüber thermischen Belastungen, die im Betrieb des Konversionselements auftreten. Also, the Wärmeleitpartikel and the conversion medium are resistant to thermal stresses, which occur during operation of the conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements beeinflussen die Wärmeleitpartikel das Spektrum des vom Konversionselement emittierten Lichts nicht. According to at least one embodiment of the conversion element which Wärmeleitpartikel not influence the spectrum of the light emitted from the light conversion element. Das heißt, die Wärmeleitpartikel tragen zur Konversion des Lichts aus dem ersten Wellenlängenbereich nicht bei. That is, the Wärmeleitpartikel do not contribute to conversion of the light from the first wavelength range. Bevorzugt wirken die Wärmeleitpartikel auch nicht als Filter für Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich zwischen 420 nm und 780 nm. Etwa im ultravioletten Spektralbereich kann eine filternde Wirkung der Wärmeleitpartikel vorhanden sein, so dass beispielsweise keine UV-Strahlung unterhalb von etwa 400 nm emittiert wird. Preferably, the Wärmeleitpartikel not act as a filter for wavelengths in the visible spectral region between 420 nm and 780 nm. Approximately in the ultraviolet spectral range, a filtering effect of the Wärmeleitpartikel may be present, so that for example no UV radiation below about 400 nm is emitted. Durch solche Wärmeleitpartikel wird der Farbort des vom Konversionselement erzeugten Lichts nicht beeinflusst. Such Wärmeleitpartikel the color point of the light generated by the conversion element is not affected. Die thermischen Eigenschaften können somit separat von den spektralen Eigenschaften des Konversionselements eingestellt werden. The thermal properties can thus be set separately from the spectral characteristics of the conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements sind Wärmeleitpartikel und Konversionsmittel im Matrixmaterial des Konversionselements eingebettet. According to at least one embodiment of the conversion element are embedded Wärmeleitpartikel and conversion means in the matrix material of the conversion element. Eingebettet bedeutet hierbei, dass die Wärmeleitpartikel und das Konversionsmittel, die selbst keine oder keine signifikante Haftung untereinander zeigen können, durch das Matrixmaterial zusammengehalten werden. Embedded in this case means that the Wärmeleitpartikel and the conversion means that even no or no significant liability can show each other, held together by the matrix material. Ist kein zusätzlicher formgebender Körper, wie etwa eine Umhüllung oder eine Gussform, vorhanden, so ist die geometrische Gestalt des Konversionselements bevorzugt durch das Matrixmaterial vorgegeben. No additional sculpting body such as a sheath or a mold is present, the geometric shape of the conversion element is preferably determined by the matrix material. Das Matrixmaterial kann dem Konversionselement mechanische Stabilität verleihen. The matrix material can provide mechanical stability to the conversion element. Insbesondere ist das Matrixmaterial inklusive eingebetteter Stoffe, das heißt also, das Konversionselement, selbsttragend, so dass es etwa mit Pinzetten oder anderen Werkzeugen gehandhabt werden kann. In particular, the matrix material including embedded materials, that is to say, the conversion element, self-supporting, so that it can be handled as with tweezers or other tools.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist dieses Wärmeleitpfade auf. According to at least one embodiment, the conversion element has this Wärmeleitpfade. Das heißt, im Konversionselement existieren Pfade bildende, zusammenhängende Bereiche, die eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit als das Matrixmaterial aufweisen. That is, in the conversion element exist paths forming, contiguous regions that have a significantly higher heat conductivity than the matrix material. Diese Bereiche reichen von einer inneren Region, beispielsweise von einem im Matrixmaterial eingebetteten Partikel oder Bestandteil des Konversionsmittels, bis zu einer Oberfläche des Konversionselements. These areas range from an inner region, such as an embedded in the matrix material particles or part of the conversion means, to a surface of the conversion element. Hierdurch wird es ermöglicht, dass Wärme von einem Bestandteil des Konversionsmittels weg hin zur Oberfläche des Konversionselements beziehungsweise des Matrixmaterials geführt wird. This makes it possible that heat is performed by a part of the conversion means away toward the surface of the conversion element or the matrix material. Insbesondere wird die Wärme also von durch die Konversion erwärmten Bestandteilen des Konversionsmittels abgeführt. In particular, the heat is therefore removed from heated by the conversion components of the conversion agent. Der Wärmetransport erfolgt im Wesentlichen durch Wärmeleitung über die Pfade. The heat transfer takes place mainly by heat conduction through the paths.
  • In mindestens einer Ausführungsform des Konversionselements ist dieses mit einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial gestaltet, in dem Wärmeleitpartikel und mindestens ein Konversionsmittel eingebettet sind, wobei das Konversionsmittel dazu ausgestaltet ist, Licht einer Wellenlänge beziehungsweise eines Wellenlängenbereichs zumindest zum Teil in Licht einer anderen Wellenlänge beziehungsweise eines anderen Wellenlängenbereichs umzuwandeln. In at least one embodiment of the conversion element the latter is configured with a light-permeable matrix material, are embedded in the Wärmeleitpartikel and at least one conversion means, said conversion means is configured to convert at least light of a wavelength or a wavelength range in part in light of a different wavelength or a different wavelength range , Durch das Konversionsmittel und/oder die Wärmeleitpartikel sind Wärmeleitpfade im Konversionselement gebildet. By the conversion means and / or the Wärmeleitpartikel Wärmeleitpfade are formed in the conversion element.
  • Über solche, durch Wärmeleitpartikel und Konversionsmittel gebildete Wärmeleitpfade kann Wärme aus dem Konversionselement effizient abgeführt und somit die Temperatur des Konversionselements im Betrieb gesenkt werden. About those formed by Wärmeleitpartikel and conversion means Wärmeleitpfade heat can efficiently dissipated from the conversion element and thus the temperature of the conversion element are lowered in operation. Hierdurch erhöht sich die Konversionseffizienz des Konversionselements. This increases the conversion efficiency of the conversion element increases. Der Platzbedarf des Konversionselements wird durch die Wärmeleitpfade nicht oder nicht signifikant vergrößert. The space requirement of the conversion element is not or not significantly increased by the Wärmeleitpfade.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements führt mindestens ein Teil der Wärmeleitpfade aus dem Innern des Matrixmaterials an eine Oberfläche des Matrixmaterials. According to at least one embodiment of the conversion element to at least a portion of the Wärmeleitpfade from the interior of the matrix material to a surface of the matrix material. Durch solche Wärmeleitpfade kann Wärme aus dem Innern des Matrixmaterials effizient abgeführt werden. Such Wärmeleitpfade heat can be removed from the interior of the matrix material efficiently.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weisen Konversionsmittel und Wärmeleitpartikel zusammengenommen einen Volumenanteil auf, der mit einer Toleranz von fünf Volumenprozent mindestens so groß ist, dass er der Perkolationsschwelle der Summe von Wärmeleitpartikeln und Konversionsmittel entspricht. According to at least one embodiment of the conversion element comprise conversion means and on Wärmeleitpartikel taken together form a volume fraction, which is at least as large with a tolerance of five percent by volume, to correspond to the percolation threshold of the sum of Wärmeleitpartikeln and conversion means. Bevorzugt entspricht der Volumenanteil von Konversionsmitteln und Wärmeleitpartikeln zusammen bis auf eine Toleranz von fünf Volumenprozent genau der Perkolationsschwelle. Preferably, the volume fraction of conversion means and Wärmeleitpartikeln together up to a tolerance of five percent by volume exactly equal to the percolation threshold. Besonders bevorzugt beträgt die Toleranz nur drei Volumenprozent, insbesondere nur ein Volumenprozent. Particularly preferably, the tolerance is only three percent by volume, in particular only one volume.
  • Die Perkolationsschwelle kann im vorliegenden Fall beispielsweise wie folgt angegeben sein: Bei einem mehrdimensionalen Gitter sind die Gitterplätze statistisch mit in diesem Falle Konversionsmittelbestandteilen oder Wärmeleitpartikeln besetzt. The percolation threshold may in this case be specified for example as follows: In a multi-dimensional lattice, the lattice sites are randomly occupied with in this case, conversion medium constituents or Wärmeleitpartikeln. Ab einem gewissen Anteil beziehungsweise Prozentsatz besetzter Gitterplätze, der als Perkolationsschwelle bezeichnet wird, ergibt sich ein zusammenhängendes Gebiet aus benachbarten, besetzten Gitterplätzen. From a certain amount or percentage of occupied lattice sites, which is referred to as the percolation threshold, there is a continuous area from neighboring, occupied lattice sites. Von Gitterplätzen übertragen auf Partikel heißt das, dass sich benachbarte Partikel in direktem Kontakt zueinander befinden oder einander so nahe sind, dass Pfade einer hohen Wärmeleitfähigkeit resultieren. transmitted from lattice sites on the particles means that adjacent particles are in direct contact with each other or are close to each other so that paths of high thermal conductivity results. So ein perkoliertes, zusammenhängendes Gebiet erstreckt sich im Wesentlichen über das gesamte System, also in diesem Fall über das gesamte Konversionselement. So a perkoliertes, contiguous area extends substantially over the entire system, so in this case over the entire conversion element. Das heißt, ein Endpunkt eines Pfades an einer Oberfläche des Matrixmaterials steht über den Pfad in Verbindung mit einem anderen Endpunkt eines Pfades an einem anderen Punkt der Oberfläche. That is, an end point of a path on a surface of the matrix material is on the path connected with another end point of a path at a different point on the surface.
  • In erster Näherung ist die Perkolationsschwelle des Konversionselements lediglich abhängig von dem Volumenanteil, den Konversionsmittel und Wärmeleitpartikel darstellen, wobei der Volumenanteil in Analogie dem Anteil besetzter Gitterplätze entspricht. In first approximation, the percolation threshold of the conversion element is merely a function of the volume fraction representing the conversion means and Wärmeleitpartikel, wherein the volume fraction in analogy corresponds to the proportion of occupied lattice sites. Unter der Voraussetzung, dass Wärmeleitpartikel und Konversionsmittel vergleichbare Partikelgrößen aufweisen, und unter der Voraussetzung, dass sowohl Konversionsmittel als auch Wärmeleitpartikel statistisch im Konversionselement beziehungsweise im Matrixmaterial verteilt sind, entspricht die Perkolationsschwelle der Partikel in etwa einem Volumenanteil von 30 bis 35 Prozent. With the proviso that Wärmeleitpartikel and conversion means having comparable particle sizes, and with the proviso that both conversion means as Wärmeleitpartikel also are randomly distributed in the conversion element or in the matrix material, corresponding to the percolation threshold of the particles in such a volume fraction of 30 to 35 percent. Abhängig etwa von der Gestalt oder der Größenverteilung der Partikel kann der für die Perkolationsschwelle erforderliche Volumenanteil aber stark von diesem Wertebereich abweichen. Depending about the shape or the size distribution of the particles but required for the percolation threshold volume fraction can vary significantly from this value range. Durch einen Volumenanteil von Konversionsmittel und Wärmeleitpartikeln, der mindestens der Perkolationsschwelle entspricht, kann eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Konversionselements erzielt werden. By a volume fraction of conversion medium and Wärmeleitpartikeln at least equal to the percolation threshold, a high thermal conductivity of the conversion element can be obtained.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements entspricht der Volumenanteil der Wärmeleitpartikel, mit einer Toleranz von fünf Volumenprozent, der Perkolationsschwelle der Wärmeleitpartikel. According to at least one embodiment of the conversion element corresponds to the volume fraction of Wärmeleitpartikel, with a tolerance of five percent by volume, the percolation threshold of the Wärmeleitpartikel. Bevorzugt beträgt die Toleranz lediglich drei Volumenprozent, besonders bevorzugt lediglich ein Volumenprozent. Preferably, the tolerance is only three percent by volume, more preferably only one volume percent. Bevorzugt liegt der Volumenanteil der Wärmeleitpartikel im Bereich von 28 Volumenprozent bis zu 38 Volumenprozent, besonders bevorzugt zwischen 30 Volumenprozent und 35 Volumenprozent, insbesondere zwischen 31,5 Volumenprozent und 33 Volumenprozent. Preferably, the volume fraction of the Wärmeleitpartikel in the range of 28 percent by volume is up to 38 volume percent, more preferably between 30 volume percent and 35 percent by volume, in particular between 31.5 volume percent and 33 volume percent. Perkolieren die Wärmeleitpartikel alleine, ohne Einbeziehung des Konversionsmittels, so kann eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit erzielt werden. the Wärmeleitpartikel percolation alone, without involving the conversion means, a particularly high thermal conductivity can be achieved.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements liegt der Volumenanteil der Wärmeleitpartikel ein Prozent über der Perkolationsschwelle, mit einer Toleranz von höchstens drei, insbesondere von höchstens einem Volumenprozent. According to at least one embodiment of the conversion element, the volume fraction of one percent Wärmeleitpartikel is above the percolation threshold, with a tolerance of not more than three, in particular of at most one per cent by volume. Über einen solchen Volumenanteil, der etwas höher als der der Perkolationsschwelle entsprechende Volumenanteil gewählt ist, kann auch bei einer Herstellung des Konversionselements mit vergleichsweise hohen Toleranzen bezüglich des Volumenanteils gewährleistet werden, dass das Konversionselement eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Over such a volume fraction, which is chosen to be somewhat higher than the corresponding one of the percolation threshold volume fraction, can be ensured with respect to the volume fraction even in a manufacturing of the conversion element with relatively high tolerances that the conversion element has a high thermal conductivity.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements umfasst dies eine Umhüllung, die bevorzugt aus einem wärmeleitfähigen Material gestaltet ist, die in direktem Kontakt zum Matrixmaterial steht und dieses mindestens teilweise umgibt. According to at least one embodiment of the conversion element, this includes a sheath, which is preferably formed of a thermally conductive material which is in direct contact with the matrix material, and this at least partially surrounds. Die Umhüllung kann beispielsweise aus einer Keramik, einem Metall oder einer Metalllegierung gestaltet sein. The enclosure may for example be formed of a ceramic, a metal or a metal alloy. Über eine wärmeleitfähige Umhüllung kann aus dem Inneren des Matrixmaterials über die Wärmeleitpartikel abtransportierte Wärme von der Oberfläche des Matrixmaterials effizient weggeleitet werden. A heat conductive sheath taken away via the Wärmeleitpartikel heat from the surface of the matrix material can be conducted away efficiently from the interior of the matrix material. Weiterhin kann durch die Umhüllung eine Form gegeben sein, beispielsweise in Gestalt einer Spritzform, die die Herstellung des Konversionselements vereinfacht. Further, a shape can be given by the envelope, for example in the form of an injection mold, which simplifies the production of the conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements ist die Umhüllung mindestens stellenweise transparent und alternativ oder zusätzlich mindestens stellenweise reflektierend ausgestaltet. According to at least one embodiment of the conversion element, the casing is at least locally transparent, and alternatively or additionally be configured at least in places reflective. Über eine zumindest teilweise transparente Umhüllung kann Licht in das Konversionselement ein- sowie aus diesem austreten. Light can be switched on and exiting from this via an at least partially transparent encapsulation in the conversion element. Die transparenten Stellen der Umhüllung können hierbei Wellenlängen selektiv ausgestaltet sein, so dass beispielsweise ein Eintrittsfenster für zu konvertierende Wellenlängen transparent ausgestaltet ist, wohingegen es für konvertierte Wellenlängen reflektierend wirkt. The transparent portions of the cover may in this case be selectively configured wavelengths, so that for example a window for incidence of to convert wavelengths is made transparent, whereas it acts reflective of converted wavelength. Entsprechend Umgekehrtes kann für einen Lichtaustrittsbereich gelten. According Inverted can apply for a light exit region. Über eine reflektierend ausgestaltete Umhüllung kann die Lichtabsorption durch die Umhüllung und somit ein Verlust an Strahlungsleistung unterbunden oder zumindest reduziert werden. the light absorption by the cladding and thus a loss can be suppressed to radiant power, or at least reduced by a reflective enclosure configured. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Konversionselements erhöht. The efficiency of the conversion element is increased.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist dieses mindestens zwei Kammern auf, die mindestens stellenweise über wärmeleitfähige Zwischenwände miteinander verbunden sind. According to at least one embodiment, the conversion element comprises said at least two chambers which are connected to one another at least in places by way of heat-conductive intermediate walls. Über solche Zwischenwände kann Wärme aus dem Innern des Konversionselements heraus effektiv nach außen abgeführt werden. About such partitions heat can be effectively discharged to the outside from the interior of the conversion element out. Die verschiedenen Kammern können eine gleiche oder auch verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen. The different chambers may be of equal or different material compositions. So kann beispielsweise ein Gradient an Anteil des einen oder von mehreren Konversionsmitteln über verschiedene Kammern hinweg realisiert werden. Thus a gradient of proportion of the one or more conversion means via different chambers of time may for example be realized. Bevorzugt sind Kammern und Zwischenwände so gestaltet, dass die Lichtein- und Lichtauskopplung in beziehungsweise aus dem Konversionselement sowie die Lichtlaufwege im Konversionselement nicht signifikant beeinträchtigt sind. Preferably chambers and partition walls are designed so that the light entry and light extraction into or out of the conversion element and the light propagation paths are not significantly affected in the conversion element. Hierdurch erhöht sich die Homogenität des vom Konversionselement abgestrahlten Lichts. This increases the homogeneity of the emitted light is increased by the conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements sind die Wärmeleitpartikel in relevanten Spektralbereichen nicht absorbierend. According to at least one embodiment of the conversion element are non-absorbing in the Wärmeleitpartikel relevant spectral ranges. „Nicht absorbierend” bedeutet hierbei, dass die Wärmeleitpartikel nicht mehr als 15 Prozent, bevorzugt nicht mehr als 5 Prozent, insbesondere nicht mehr als 2,5 Prozent der Strahlungsleistung von zu konvertierendem und konvertiertem Licht absorbieren. "Non-absorbent" preferably means in this case that the Wärmeleitpartikel not more than 15 percent, not more than 5 percent, in particular absorb no more than 2.5 percent of the radiation power of about konvertierendem and-converted light. Über solche Wärmeleitpartikel kann der Wirkungsgrad des Konversionselements erhöht werden. About such Wärmeleitpartikel the efficiency of the conversion element can be increased.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weisen Wärmeleitpartikel eine mittlere Größe zwischen zehn Nanometer und 100 Mikrometer auf. According to at least one embodiment of the conversion element have Wärmeleitpartikel to an average size of between tens of nanometers and 100 micrometers. Das heißt, mindestens zwei der Wärmeleitpartikel haben eine Größe zwischen zehn Nanometer und 100 Mikrometer, bevorzugt weist ein Großteil der Wärmeleitpartikel, also über 50 Prozent, insbesondere mehr als 80 Prozent, eine Größe in diesem Bereich auf. That is, at least two of Wärmeleitpartikel have a size of tens of nanometers and 100 micrometers, preferably comprises a majority of the Wärmeleitpartikel, ie more than 50 percent, especially more than 80 percent, a size in this range. Besonders bevorzugt liegt der Mittelwert über alle Wärmeleitpartikel ebenfalls in diesem Wertebereich. Particularly preferably, the average is above all Wärmeleitpartikel also in this range. Im Falle sphärischer oder nahezu sphärischer Partikel ist unter der Größe der Partikel ihr Durchmesser zu verstehen. In the case of spherical or near spherical particles is meant by the size of the particle diameter thereof. Bei signifikant asphärischen Partikeln wird als Partikelgröße der über drei Hauptachsen gemittelte Durchmesser verstanden. At significantly aspherical particles average diameter is understood as the particle size of the three principal axes. Besonders bevorzugt liegt die mittlere Größe der Wärmeleitpartikel im Bereich von einschließlich 30 nm bis 150 nm oder im Bereich von einschließlich 5 μm bis 50 μm. Particularly preferably, the average size of the Wärmeleitpartikel including in the range of 30 nm to 150 nm or in the range from and including 5 microns to 50 microns. Solche Nano- oder Mikropartikel sind leicht herzustellen und können gut in das Matrixmaterial eingebettet werden. Such nanoparticles or microparticles are easy to make and can be easily embedded in the matrix material.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist mindestens ein Teil der Wärmeleitpartikel eine mittlere Größe auf, die kleiner als die halbe Wellenlänge des kurzwelligsten zu konvertierenden Lichts ist. According to at least one embodiment, the conversion element has at least a part of the Wärmeleitpartikel a mean size that is less than half the wavelength of the shortest wavelength to be converted light. Bevorzugt ist die mittlere Größe der Wärmeleitpartikel kleiner als ein Viertel der Wellenlänge des zu konvertierenden Lichts, besonders bevorzugt kleiner als ein Zehntel. Preferably, the average size of the Wärmeleitpartikel is less than a quarter of the wavelength of the light to be converted, particularly preferably less than one tenth. Bei derart geringen Partikelgrößen kann die Streuung des Lichts an den Wärmeleitpartikeln in erster Näherung vernachlässigt werden. At such low particle sizes, the scattering of light can be neglected in a first approximation to the Wärmeleitpartikeln. Hierdurch kann sich die Effizienz des Konversionselements verbessern. In this way, the efficiency of the conversion element can be improved.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist mindestens ein Wärmeleitpartikel, bevorzugt die Majorität der Partikel, eine numerische Exzentrizität von mindestens vier, insbesondere von mindestens 10 auf. According to at least one embodiment, the conversion element has at least one Wärmeleitpartikel, preferably the majority of the particles, have a numerical eccentricity of at least four, especially at least 10. Die Wärmeleitpartikel können mechanisch starr ausgebildet sein. The Wärmeleitpartikel may be formed mechanically rigid. Durch solche Wärmeleitpartikel ist es möglich, dass der für eine effiziente Wärmeleitung notwendige Volumenanteil der Wärmeleitpartikel herabgesetzt ist. Such Wärmeleitpartikel it is possible that the necessary for efficient heat conduction volume fraction of Wärmeleitpartikel is reduced.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist mindestens ein Wärmeleitpartikel, bevorzugt die Majorität der Partikel, eine numerische Exzentrizität von weniger als zehn, insbesondere von weniger als drei auf. According to at least one embodiment, the conversion element has at least one Wärmeleitpartikel, preferably the majority of the particles, have a numerical eccentricity of less than ten, in particular less than three on. Das heißt, eine Längsachse der Partikel ist höchstens um einen Faktor zehn größer als der mittlere Durchmesser bezüglich der Querachse, also senkrecht zur Längsachse. That is, a longitudinal axis of the particle is at most a factor of ten greater than the mean diameter with respect to the transverse axis, ie perpendicular to the longitudinal axis. Bei mechanisch flexibel gestalteten Wärmeleitpartikeln, beispielsweise bei fadenartigen Partikeln, ist als Längsausdehnung die Ausdehnung in gestrecktem Zustand zu verstehen. In mechanically flexibly designed Wärmeleitpartikeln, such as thread-like particles is to be understood as a longitudinal extent of the extension in the extended state.
  • Falls die Wärmeleitpartikel faser- oder fadenartig ausgestaltet sind und somit eine große numerische Exzentrizität aufweisen, können sich gitter- oder netzartige Strukturen ausbilden. If the Wärmeleitpartikel fibrous or thread-like configuration and thus have a large numerical eccentricity, or net-like structures may form up a lattice. Solche Strukturenkönnen Polarisationseffekte bezüglich der zu konvertierenden oder konvertierten Strahlung mit sich bringen, insbesondere falls die Wärmeleitpartikel mit einem Material einer hohen Elektronenbeweglichkeit ausgestaltet sind. respect to such structures can be converted polarization effects of the radiation or bring converted with it, particularly if the Wärmeleitpartikel are configured with a material of high electron mobility. Weiterhin zeigen solche netzartigen Strukturen, sofern eine Maschengröße dieser Strukturen im Bereich der Lichtwellenlänge liegt, eine signifikante Streuung und/oder Absorption der Strahlung. Furthermore show such net-like structures, if a mesh size of these structures is in the range of wavelength of light, a significant scattering and / or absorption of the radiation. Um eine solche Absorption beziehungsweise Polarisationsabhängigkeit zu vermeiden, sind die Wärmeleitpartikel bevorzugt sphärisch oder elipsoidal mit einer numerischen Exzentrizität von weniger als zehn, insbesondere von weniger als drei. To avoid such absorption or polarization dependency, the Wärmeleitpartikel are preferably spherical or elipsoidal with a numerical eccentricity of less than ten, in particular less than three.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weisen die Wärmeleitpartikel keine optische Anisotropie auf. According to at least one embodiment of the conversion element have the Wärmeleitpartikel no optical anisotropy. Das heißt, weder durch die Form noch durch das Material der Wärmeleitpartikel werden die Polarisationseigenschaften von Licht im Konversionselement im relevanten Spektralbereich signifikant beeinflusst. That is, neither the form nor by the material of Wärmeleitpartikel the polarization properties of light in the conversion element in the relevant spectral be significantly affected.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements ist das Matrixmaterial mit einem Silikon, das Konversionsmittel mit einem Cer- oder einem Europium-haltigen Leuchtstoff und die Wärmeleitpartikel mit einem Metall oder einer Keramik gestaltet. According to at least one embodiment of the conversion element, the matrix material with a silicone, the conversion means is configured with a cerium or a europium-containing phosphor and the Wärmeleitpartikel with a metal or a ceramic. Ein solches Konversionselement ist effizient herzustellen, ist fotostabil und somit insbesondere zur Konversion von kurzwelligem Licht, mit Wellenlängen beispielsweise zwischen 360 nm und 480 nm, geeignet und weist einen hohen Wirkungsgrad auf. Such conversion element is efficient to manufacture, photo stable and thus in particular to the conversion of short-wave light, having wavelengths, for example, between 360 nm and 480 nm, suitably and has a high efficiency.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements ist der Unterschied im optischen Brechungsindex zwischen Wärmeleitpartikeln und Matrixmaterial kleiner oder gleich 0,4, bevorzugt kleiner oder gleich 0,2, insbesondere kleiner oder gleich 0,1. According to at least one embodiment of the conversion element is the difference in the optical refractive index between Wärmeleitpartikeln and matrix material is less than or equal to 0.4, preferably less than or equal to 0.2, in particular less than or equal to 0.1. Alternativ können die Partikel auch eine Beschichtung oder eine Hülle mit einem Material umfassen, über das eine Anpassung der Brechungsindizes erzielt werden kann. Alternatively, the particles also have a coating or sheath may comprise a material through which an adjustment of the refractive indices can be obtained. Ebenso kann gelten, dass der Unterschied im optischen Brechungsindex zwischen Matrixmaterial und Konversionsmittel entsprechend klein ist. Likewise can be said that the difference in the optical refractive index between the matrix material and conversion agent is correspondingly small. Weisen Wärmleitpartikel und Matrixmaterial einen ähnlichen Brechungsindex auf, so kann die Streuung an Wärmeleitpartikeln, sofern die Wärmeleitpartikel eine Größe mindestens der halben Wellenlänge des kurzwelligsten Anteils der relevanten Strahlung aufweisen, verringert werden. Have Wärmleitpartikel and matrix material has a similar refractive index, then the scattering at Wärmeleitpartikeln if the Wärmeleitpartikel have a size at least half the wavelength of the shortest wavelength of the relevant portion of radiation can be reduced. Hierdurch können sich die Emissionseigenschaften des Konversionselements verbessern. This reduces the emission characteristics of the conversion element can be improved.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements sind die Wärmeleitpfade, die von Wärmeleitpartikeln und/oder Konversionsmittel gebildet sind, nicht elektrisch leitend. According to at least one embodiment of the conversion element are the Wärmeleitpfade formed of Wärmeleitpartikeln and / or conversion means, not electrically conductive. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die für die Perkolation verantwortlichen Partikel aus einem elektrisch isolierenden Material gestaltet sind, oder dass die Partikel eine Umhüllung mit einem elektrisch isolierenden Material aufweisen. This can be realized in that the particles responsible for percolation are formed of an electrically insulating material, or that the particles have an enclosure with an electrically insulating material. Weiterhin ist es möglich, dass nur ein Teil der für die Perkolation verantwortlichen Partikel elektrisch isolierend ist, so dass sich keine elektrisch leitenden Pfade ergeben, da diese von elektrisch isolierenden Bereichen unterbrochen sind. Furthermore, it is possible that only some of the particles responsible for the percolation is electrically insulating, so that there are no electrically conductive paths, since they are interrupted by electrically insulating regions. Durch eine solche Ausgestaltung der Wärmeleitpfade werden elektrische Kurzschlüsse verhindert. Such a configuration of Wärmeleitpfade electrical short circuits can be prevented. Außerdem, insbesondere falls die Partikelgröße im Bereich der Wellenlänge der relevanten Strahlung liegt, wird die Absorption von Licht vermindert. Moreover, particularly if the particle size is in the range of the wavelength of the relevant radiation, the absorption of light is reduced.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements weist dieses Strukturierungen an einer Lichtein- oder Lichtaustrittsfläche auf. According to at least one embodiment, the conversion element has this structuring on at a light entry or light-exit surface. Die Strukturierungen können dazu ausgestaltet sein, die Lichtein- oder Lichtauskoppeleffizienz zu erhöhen. The structures can be designed to increase the light entry or light outcoupling. Außerdem können die Strukturierungen linsenartig, etwa in Form von Mikrolinsen oder Fresnel-Linsen ausgestaltet sein. In addition, the structures can be designed lens-like, in the form of microlenses or Fresnel lenses. Weiterhin ist es möglich, dass über solche Strukturierungen eine besonders gute Haftung zwischen Matrixmaterial und Umhüllung gewährleistet ist. Furthermore, it is possible that on such structuring a particularly good adhesion between the matrix material and cladding is guaranteed. Über derartige Strukturierungen kann die Effizienz des Konversionselements erhöht werden. Of such structuring the efficiency of the conversion element can be increased.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements beträgt die Wärmeleitfähigkeit des die Wärmeleitpartikel bildenden Materials mindestens 25 W/(mK), bevorzugt mindestens 40 W/(mK), insbesondere 75 W/(mK). According to at least one embodiment of the conversion element is the thermal conductivity of the material forming Wärmeleitpartikel at least 25 W / (mK), preferably at least 40 W / (mK), more preferably 75 W / (mK). Über solche Wärmeleitpartikel ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auch der Wärmeleitpfade gegeben. About such Wärmeleitpartikel a high thermal conductivity is also given the Wärmeleitpfade.
  • Es wird darüber hinaus ein Leuchtmittel angegeben. It is given an illuminant beyond.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Leuchtmittel mindestens ein Konversionselement gemäß einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen sowie mindestens einen Halbleiterchip, der als Laserdiode, als Leuchtdiode oder als Lumineszenzdiode ausgestaltet sein kann, wobei vom Halbleiterchip emittierte Strahlung mindestens zum Teil zum Konversionselement gelangt und die vom Halbleiterchip emittierte Strahlung mindestens zum Teil in eine Strahlung einer niedrigeren Frequenz, etwa über Down-Conversion, umwandelbar ist. According to at least one embodiment, the lighting device comprises at least one conversion element according to one or more of the above embodiments and at least one semiconductor chip which can be configured as a laser diode, a light emitting diode or a light emitting diode, wherein light emitted from the semiconductor chip radiation passes at least in part to the conversion element and the semiconductor chip emitted radiation at least partly into radiation of a lower frequency, for example via the down conversion, is convertible. Ein solches Leuchtmittel kann mit hohen optischen Leistungen betrieben werden. Such lamps can be operated with high optical performance.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels sind Halbleiterchip und Konversionselement räumlich voneinander getrennt. According to at least one embodiment of the luminous means are spatially separated from each semiconductor chip and conversion element. Halbleiterchip und Konversionselement können beispielsweise auf einer gemeinsamen Wärmesenke angebracht sein, jedoch einen räumlichen Abstand zueinander aufweisen. Semiconductor chip and conversion element may be mounted for example on a common heat sink, however, have a spatial distance from one another. Dies ist insbesondere möglich, falls der Halbleiterchip als Laserdiode ausgestaltet ist und das von der Laserdiode emittierte Licht über eine gewisse Strecke etwa freilaufend zum Konversionselement geführt ist. This is especially possible if the semiconductor chip is configured as a laser diode and the light emitted from the laser diode is guided over a certain distance as a free-running for conversion element. Da besonders Laserlicht sehr gut kollimiert werden kann, können Halbeiterchip und Konversionselement deutlich weiter voneinander beabstandet sein, als dies im Falle einer Leuchtdiode möglich wäre. Since particularly laser light can be very well collimated, semiconductor chip and conversion element may be further significantly spaced from one another than would be possible in the case of a light emitting diode. Beispielsweise sind Halbleiterchip und Konversionselement mindestens fünf Millimeter voneinander entfernt, bevorzugt mindestens zehn Millimeter. For example, semiconductor chip and conversion element are at least five millimeters apart, preferably at least ten millimeters. Über die räumliche Trennung von Halbleiterchip und Konversionselement kann auch eine thermische Entkopplung beider Komponenten voneinander erfolgen. a thermal uncoupling of the two components can be carried out from one another on the spatial separation of the semiconductor chip and conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels ist der optoelektronische Halbleiterchip eine Hochleistungsdiode. According to at least one embodiment of the luminous means is the optoelectronic semiconductor chip, a high-performance diode. Das heißt, der Halbleiterchip hat eine elektrische Leistungsaufnahme von mindestens einem Watt. That is, the semiconductor chip has a power input of at least one watt. Alternativ oder zusätzlich beträgt die optische Leistung der zu konvertierenden Strahlung, die in das Konversionselement eingekoppelt wird, mehr als 100 mW, insbesondere mehr als 300 mW. Alternatively or additionally, the optical power is to be converted radiation which is coupled into the conversion element, more than 100 mW, more preferably greater than 300 mW. Bei der Verwendung einer Hochleistungsdiode kann über das Konversionselement ein kompakter Aufbau realisiert werden, da die Wärme effizient aus dem Konversionselement abgeführt wird. When using a high-power diode, a compact structure can be realized through the conversion element because the heat is efficiently removed from the conversion element.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels sind Halbleiterchip und Konversionselement an einem als Wärmesenke ausgestalteten Substrat angebracht. According to at least one embodiment of the lighting device are mounted on a heat sink designed as a substrate semiconductor chip and conversion element. Das heißt, Halbleiterchip und Konversionselement sind über die Wärmesenke mechanisch starr miteinander verbunden. That is, the semiconductor chip and conversion element are mechanically connected rigidly to each other via the heat sink. Beide Komponenten können direkt auf der Wärmesenke angebracht sein oder auch über Zwischenträger. Both components can be mounted directly on the heat sink or via intermediate support. Je nach Erfordernissen kann die Wärmesenke reflektierend oder durchlässig für die vom Leuchtmittel zu emittierende Strahlung ausgestaltet sein. Depending on requirements, the heat sink may be reflective or transmissive designed for to be emitted by the light source radiation. Die Wärmesenke kann auch Strukturierungen, etwa in Form von Kühlrippen, aufweisen, die eine effektive Abfuhr von im Betrieb des Leuchtmittels entstehender Wärme ermöglichen. The heat sink may also comprise structuring, such as in the form of cooling ribs, which allow an effective discharge of arising during operation of the luminous means heat. Es ist möglich, die Wärmesenke derart auszugestalten, dass ein Anschließen der Wärmesenke an einen externen, nicht zum Leuchtmittel gehörigen Träger beispielsweise über Löten oder Kleben möglich ist. It is possible to make the heat sink such that a connection of the heat sink to an external, not belonging to the lamp support is possible, for example, via soldering or gluing. Die Wärmesenke kann elektrische Strukturen aufweisen, die ein effizientes Anschließen beispielsweise des Halbleiterchips ermöglichen. The heat sink may comprise electrical structures which enable an efficient connection, for example, of the semiconductor chip. Über die Verwendung einer Wärmesenke verbessern sich die thermischen Eigenschaften des Leuchtmittels sowie dessen Ausgestaltungsmöglichkeiten. the thermal properties of the lighting means as well as its design possibilities of the use of a heat sink to improve.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels umfasst dieses mindestens einen Lichtleiter. According to at least one embodiment of the lighting device, said at least one light guide. Bevorzugt wird über den Lichtleiter das vom Halbleiterchip emittierte Licht zum Konversionselement geführt. the light emitted by the semiconductor chip light is preferably guided to the conversion element via the optical waveguide. Über den Lichtleiter ist eine effiziente Strahlungseinkopplung aus dem Halbleiterchip in das Konversionselement möglich. Via the optical fiber efficiently in of radiation from the semiconductor chip in the conversion element is possible. Außerdem wird Streustrahlung, die beispielsweise gefährlich für das menschliche Auge sein kann, unterdrückt. In addition, scattered radiation, for example, can be hazardous to the human eye, is suppressed.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels ist das Konversionselement mindestens zum Teil in den Lichtleiter integriert. According to at least one embodiment of the luminous means, the conversion element is integrated at least partially into the light guide. Das heißt, das Konversionselement ist etwa als Kappe ausgestaltet, die auf ein Ende des Lichtleiters aufgebracht ist. That is, the conversion element is designed as a cap, which is applied to one end of the light guide. Auch kann das Konversionselement innerhalb eines Mantels, der den Lichtleiter schützend umgibt, eingebettet sein. Also, the conversion element can be embedded within a jacket surrounding the optical fiber protective. Durch ein integriertes Konversionselement kann ein besonders kompaktes Leuchtmittel realisiert werden. An integrated conversion element, a particularly compact bulbs can be realized.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels umfasst dieses mindestens einen Lichtleiter, der eine Ummantelung mit einem wärmeleitfähigen Material aufweist. According to at least one embodiment of the lighting device, said at least one light conductor having an enclosure with a thermally conductive material. Über einen solchen Lichtleiter kann Wärme vom Konversionselement oder vom Halbleiterbauchig effizient abgeführt werden. Heat from the conversion element or the Halbleiterbauchig can be efficiently dissipated via such a light guide.
  • Einige Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebenen Konversionselemente oder Leuchtmittel Verwendung finden könnten, sind etwa die Beleuchtungen von Displays oder Anzeigeeinrichtungen, insbesondere auch im Automobilbereich. Some application areas in which could be used conversion elements or bulbs described here, such as the lighting of displays or display devices, especially in the automotive sector are. Weiterhin können die hier beschriebenen Konversionselemente und Leuchtmittel auch in Beleuchtungseinrichtungen zu Projektionszwecken, in Scheinwerfern, in Kfz-Scheinwerfern oder Lichtstrahlern oder bei der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden. Furthermore, the conversion elements and lamps described herein may also be used in illuminating devices for projection purposes, in headlights, in motor vehicle headlights or spotlights or light in general lighting.
  • Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Konversionselement sowie ein hier beschriebenes Leuchtmittel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Subsequently, a conversion element described herein as well as a lighting device described here with reference to the drawings based on exemplary embodiments will be explained. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. The same reference numerals thereby indicate the same elements in the various figures. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. There are, however, shown to scale covers, rather, individual elements for better understanding may be exaggerated.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Konversionselements, a side view of an embodiment of a conversion element,
  • 2 2 und and 3 3 schematische Seitenansichten von Ausführungsbeispielen von Konversionselementen mit einer Umhüllung, are schematic side views of embodiments of conversion elements with a wrapper,
  • 4 4 eine schematische Seitenansicht (A) sowie eine schematische Draufsicht (B) eines Ausführungsbeispiels eines Leuchtmittels, is a schematic side view (A) and a schematic plan view (B) of an embodiment of a light source,
  • 5 5 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Leuchtmittels mit einem Konversionselement mit Kammern, a schematic plan view of an embodiment of a lamp with a conversion element with chambers,
  • 6 6 und and 7 7 schematische Seitenansichten (A) sowie schematische Draufsichten (B) von Ausführungsbeispielen von Leuchtmitteln, are schematic side views (A), and schematic plan views (B) of embodiments of bulbs,
  • 8 8th eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Leuchtmittels mit Lichtleiter, a schematic plan view of an embodiment of a lamp with light guide,
  • 9 9 bis to 12 12 schematische Seitenansichten von Ausführungsbeispielen von Leuchtmitteln mit räumlich voneinander separiertem Halbleiterbauteil und Konversionselement, are schematic side views of embodiments of lighting means with spaced-separiertem semiconductor device and conversion element,
  • 13 13 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leuchtmittels, bei dem Halbleiterbauteil und Konversionselement in direktem Kontakt zueinander stehen, und is a schematic side view of an embodiment of a light source, to each other in the semiconductor component and the conversion element in direct contact, and
  • 14 14 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leuchtmittels mit einem umgossenen Halbleiterbauteil. is a schematic side view of an embodiment of a lamp with an overmolded semiconductor device.
  • In In 1 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Konversionselements is shown schematically an embodiment of a conversion element 1 1 dargestellt. shown. In einem Matrixmaterial In a matrix material 2 2 sind statistisch verteilt Partikel eines Konversionsmittels are statistically distributed particles of a conversion agent 3 3 und Wärmeleitpartikel and Wärmeleitpartikel 4 4 eingebettet. embedded. Die Konzentration beziehungsweise der Volumenanteil der Wärmeleitpartikel The concentration or the volume fraction of Wärmeleitpartikel 4 4 ist so groß, dass die Perkolationsschwelle bezüglich der Wärmeleitpartikel is so high that the percolation threshold with respect to the Wärmeleitpartikel 4 4 erreicht ist. is reached. Das heißt, die Wärmeleitpartikel That is, the Wärmeleitpartikel 4 4 bilden im Wesentlichen ein großes, sich über das ganze Konversionselement essentially form a large, to all over the conversion element 1 1 erstreckendes zusammenhängendes Netzwerk aus. extending coherent network. Hierdurch stehen die Wärmeleitpartikel Hereby are the Wärmeleitpartikel 4 4 auch in Kontakt zu den Partikel des Konversionsmittels also in contact with the particles of the conversion means 3 3 . ,
  • Im vorliegenden Fall sind die in etwa sphärischen Partikel des Konversionsmittels In the present case, the spherical particles in about the conversion means 3 3 etwa um einen Faktor zwei größer im Durchmesser als die in etwa sphärischen Wärmeleitpartikel greater by about a factor two in diameter than the spherical approximately Wärmeleitpartikel 4 4 . , Die Wärmeleitpartikel the Wärmeleitpartikel 4 4 stehen in direktem Kontakt zueinander oder befinden sich so nahe beieinander, dass eine effektive Wärmeleitung zwischen benachbarten Wärmeleitpartikel are in direct contact with each other or are located close to each other so that effective heat conduction between adjacent Wärmeleitpartikel 4 4 möglich ist. is possible. Somit werden durch die Wärmeleitpartikel Thus, by the Wärmeleitpartikel 4 4 Wärmeleitpfade P gebildet. Wärmeleitpfade P formed. Über diese Wärmeleitpfade P kann Wärme von den Partikeln des Konversionsmittels About this Wärmeleitpfade P, heat from the particles of the conversion means 3 3 zu einer Oberseite to an upper side 12 12 , zu einer Unterseite , To a bottom 11 11 und/oder zu Seitenflächen and / or side surfaces 13 13 des Konversionselements the conversion element 1 1 abgeführt werden. be discharged.
  • Ist das Matrixmaterial The matrix material 2 2 etwa ein Silikon, so weist es einen Brechungsindex von zirka 1,3 bis 1,6 auf. as a silicone, it has a refractive index of about 1.3 to 1.6. Die Wärmeleitpartikel the Wärmeleitpartikel 4 4 , die aus Aluminiumoxid gebildet sein können, weisen einen Brechungsindex von etwa 1,75 auf. , Which may be formed of aluminum oxide, have a refractive index of about 1.75. Durch den vergleichsweise geringen Brechungsindexunterschied zwischen Matrixmaterial Due to the comparatively small difference in refractive index between the matrix material 2 2 und Wärmeleitpartikeln and Wärmeleitpartikeln 4 4 und/oder zwischen Matrixmaterial and / or between the matrix material 2 2 und Konversionsmittel and conversion means 3 3 kann Streuung von Licht an den Wärmeleitpartikeln can scattering of light at the Wärmeleitpartikeln 4 4 und/oder am Konversionsmittel and / or the conversion means 3 3 vermindert werden. be reduced.
  • Alternativ kann als Matrixmaterial Alternatively, as the matrix material 2 2 auch Polycarbonat, das einen höheren Brechungsindex von zirka 1,6 aufweist, ein Epoxid, ein Glas oder eine Keramik verwendet werden. Polycarbonate, which has a higher refractive index of about 1.6, an epoxide, a glass or ceramic are used. Die Wärmeleitpartikel können auch mit einem Silikat, einer Keramik, einem Metall, einem Korund, einem kristallinen Material, Saphir oder Diamant gestaltet sein. The Wärmeleitpartikel can also be designed with a silicate, a ceramic, a metal, a corundum, a crystalline material, sapphire, or diamond.
  • Das Konversionsmittel The conversion means 3 3 , beispielsweise ein Cer- oder Europium-haltiger Leuchtstoff, absorbiert Licht im UV- oder im blauen Spektralbereich. , For example, a cerium or europium-containing phosphor which absorbs light in the UV or in the blue spectral range. Über Fluoreszenz erfolgt eine Reemission des Konversionsmittels About a fluorescent re-emission of the conversion agent is 3 3 bei größeren Wellenlängen, beispielsweise im gelben oder roten Spektralbereich. at longer wavelengths, for example in the yellow or red spectral range. Die Energiedifferenz zwischen absorbiertem und emittiertem Licht kann in der Größenordnung von zwanzig Prozent und mehr liegen. The energy difference between absorbed and emitted light can be on the order of twenty percent or more. Diese Energiedifferenz wird hauptsächlich in Wärme umgewandelt. This energy difference is mainly converted into heat. Die Temperatur der Partikel des Konversionsmittel The temperature of the particles of the conversion means 3 3 ist hierdurch lokal signifikant erhöht. is hereby significantly increased locally. Daher und wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Matrixmaterials ist es notwendig, diese Wärme effizient von den Partikeln des Konversionsmittels Therefore, and because of the poor thermal conductivity of the matrix material, it is necessary this heat efficiently from the particles of the conversion means 3 3 abzuführen. dissipate. Dies wird, wie beschrieben, durch Wärmeleitpfade P realisiert. This is realized by Wärmeleitpfade P as described. Insbesondere bei hohen Lichtleistungen, die vom Konversionsmittel Especially at high optical powers that the conversion means 3 3 konvertiert werden, ist die bei der Wellenlängenkonversion entstehende Wärme beträchtlich und kann ohne geeignete Maßnahmen zu einer Zerstörung des Konversionselements be converted, the stress caused during the wavelength conversion heat is considerable and can be used without appropriate measures to a destruction of the conversion element 1 1 führen. to lead.
  • Wie in As in 2 2 gezeigt, kann beispielsweise an der Unterseite shown, for example, at the bottom 11 11 des Konversionselements the conversion element 1 1 eine Umhüllung an enclosure 5 5 angebracht sein. to be appropriate. Die Umhüllung the envelope 5 5 ist mit einem wärmeleitfähigen Material gebildet, zum Beispiel mit einem Metall oder mit Saphir. is formed with a thermally conductive material, for example with a metal or with sapphire. Ist die Umhüllung If the wrapping 5 5 transparent für das zu konvertierende Licht gestaltet, so kann die Lichteinkopplung durch die Umhüllung made transparent for the light to be converted, the light coupling can be through the enclosure 5 5 hindurch in das Konversionselement therethrough in the conversion element 1 1 erfolgen. respectively. Erfolgt die Lichteinkopplung beispielsweise durch die Oberseite If the light coupling, for example through the top 12 12 oder durch eine Seitenfläche or by a side surface 13 13 , so ist die Umhüllung , As is the envelope 5 5 bevorzugt für die zu konvertierende und die konvertierte Strahlung reflektierend ausgestaltet. preferably to be converted and the converted radiation reflective configured.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment of 3 3 ist das die Wärmeleitpartikel is the Wärmeleitpartikel 4 4 und das Konversionsmittel and the conversion means 3 3 enthaltende Matrixmaterial Matrix material containing 2 2 bis auf die Oberseite up to the top 12 12 vollständig von der Umhüllung completely by the envelope 5 5 umgeben. surround.
  • Optional können an der Oberseite Optionally, at the top 12 12 Strukturierungen angebracht sein. Structuring be appropriate. Diese Strukturierungen können während eines Gießprozesses auf effiziente Weise erstellt sein. This structuring can be created in an efficient manner during a molding process. Die Strukturierungen ermöglichen eine Verbesserung der Lichteinbeziehungsweise Lichtauskopplung, oder können auch als linsenartige Strukturen ausgeformt sein. The structuring possible to improve the light inclusion way light extraction, or may be formed as a lens-like structures. Ebenso kann über eine Strukturierung eine gesteigerte Haftvermittlung, etwa zwischen Matrixmaterial und Umhüllung Also, a structuring an enhanced adhesion, such as between matrix material and sheath 5 5 , erzielt werden. , be achieved.
  • In In 4 4 ist schematisch ein Leuchtmittel schematically an illuminant 10 10 mit einem lichtemittierenden Halbleiterbauteil with a light-emitting semiconductor component 60 60 und einem Konversionselement and a conversion element 1 1 dargestellt. shown. Das Halbleiterbauteil The semiconductor device 60 60 , das als Halbleiterlaser ausgestaltet sein kann, befindet sich auf einer wärmeleitfähigen Basisplatte , Which may be configured as a semiconductor laser, is located on a heat conductive base plate 15 15 . , Über diese Basisplatte About this base plate 15 15 ist das Halbleiterbauteil is the semiconductor device 60 60 auf eine Wärmesenke on a heat sink 16 16 montiert. assembled. Auf der Wärmesenke On the heat sink 16 16 ist ebenfalls das mit einer Umhüllung is also the envelope with a 5 5 versehene Konversionselement provided conversion element 1 1 angebracht. appropriate. Vom Halbleiterbauteil The semiconductor device 60 60 emittiertes Licht L wird in das Konversionselement emitted light L is in the conversion element 1 1 eingestrahlt. irradiated. Der Laufweg des Lichts L ist durch gepfeilte Linien symbolisiert. The path of the light L is symbolized by arrowed lines. Das Licht L tritt durch ein Fenster The light L passes through a window 14 14 in das Konversionselement in the conversion element 1 1 ein, das in die Umhüllung a, which in the enclosure 5 5 des Konversionselements the conversion element 1 1 integriert ist. is integrated. Das Fenster The window 14 14 ist transmittierend für die vom Halbleiterbauteil emittierte Strahlung und reflektierend für die konvertierte Strahlung ausgestaltet. is configured transmissive to the radiation emitted by the semiconductor component radiation and reflective for the converted radiation.
  • Im Konversionselement In the conversion element 1 1 läuft die zu konvertierende Strahlung L, ähnlich wie in einem Resonator, mehrmals hin und her und wird von der reflektierend ausgestalteten Umhüllung runs to convert the radiation L, similarly to a resonator, several times back and forth, and is configured by the reflective enclosure 5 5 jeweils reflektiert. each reflected. Da die Konversion über das gesamte Konversionselement Since the conversion of the entire conversion element 1 1 verteilt ist, können sehr hohe Lichtleistungen in das Konversionselement is distributed, very high light outputs can be used in the conversion element 1 1 eingestrahlt werden. are irradiated. Eine gleichmäßige Abstrahlung über die gesamte von der Wärmesenke A uniform radiation over the entire of the heat sink 16 16 abgewandte Oberseite facing away from top 11 11 des Konversionselements the conversion element 1 1 kann erreicht werden, in dem beispielsweise das Konversionsmittel can be achieved, for example, where the conversion means 3 3 mit einem Gradienten bezüglich der Konzentration in das Matrixmaterial with a gradient with respect to the concentration in the matrix material 2 2 eingebettet ist. is embedded.
  • Halbleiterbauteil Semiconductor device 60 60 und Konversionselement sind räumlich voneinander getrennt. and the conversion element are spatially separated from each other. Hierdurch können diese beiden Elemente thermisch voneinander entkoppelt werden. In this way, these two elements can be thermally decoupled from each other. Da über die Wärmesenke Since through the heat sink 16 16 eine stabile mechanische Kopplung zwischen Halbleiterbauteil a stable mechanical connection between the semiconductor device 60 60 und Konversionselement and the conversion element 1 1 gegeben ist, ergeben sich gleichbleibende Abstrahlungsbedingungen. is given, there are constant irradiation conditions.
  • Optional kann das Leuchtmittel Optionally, the lamp can 10 10 optische Elemente umfassen, die beispielsweise die vom Halbleiterbauteil optical elements include, for example, by the semiconductor component 60 60 emittierte Strahlung L geeignet in das Konversionselement L emitted radiation useful in the conversion element 1 1 einkoppeln, oder die vom Konversionselement inject, or by the conversion element 1 1 konvertierte Strahlung formen, beispielsweise in einen bestimmten Raumbereich konzentrieren. converted radiation shapes, for example, concentrate in a specific space area. Weiterhin kann auf der Oberseite Furthermore, on the top 12 12 des Konversionselements the conversion element 1 1 eine Beschichtung angebracht sein, die reflektierend für die zu konvertierende Strahlung L und transmittierend für die konvertierte Strahlung ist. be a coating applied, which is reflective for the radiation to be converted L and transmissive for the converted radiation. Ebenso ist es möglich, dass die Wärmesenke It is also possible that the heat sink 16 16 elektrische Anschlussstellen aufweist, die auch eine, neben der thermischen, elektrische Kontaktierung zu einem nicht gezeichneten, externen Träger erleichtert. comprises electrical connection points, which also facilitates addition to the thermal, electrical contact to a, not shown, external carrier.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß The embodiment of 5 5 entspricht im Wesentlichen dem gemäß corresponds substantially to that according 4 4 . , Das Konversionselement The conversion element 1 1 weist zusätzlich Zwischenwände additionally comprises intermediate walls 8 8th auf, die bevorzugt reflektierend sowohl für zu konvertierende als auch für konvertierte Strahlung ausgestaltet sind und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. on which are configured preferably reflective for both to be converted as well as converted radiation and having a high thermal conductivity. Über die Zwischenwände About the partitions 8 8th , die das Konversionselement That the conversion element 1 1 in mehrere Kammern in a plurality of chambers 7 7 aufteilt, ist eine besonders effiziente Wärmeableitung aus dem Innern des Konversionselements divides, is a particularly efficient heat dissipation from the interior of the conversion element 1 1 gewährleistet. guaranteed.
  • In In 6 6 ist ein Leuchtmittel is a Lamp 10 10 dargestellt, bei dem die vom Halbleiterbauteil shown, wherein the component from the semiconductor 60 60 emittierte Strahlung L über ein als Linse ausgestaltetes optisches Element L emitted radiation via a lens designed as optical element 17 17 in das Konversionselement in the conversion element 1 1 fokussiert ist. is focused. Die Umhüllung the envelope 5 5 des Konversionselements the conversion element 1 1 ist in Draufsicht paraboloidal gestaltet. is designed paraboloidal in plan view. Die Konzentration des Konversionsmittels The concentration of the conversion agent 3 3 ist sehr hoch gewählt, so dass die Konversion der Strahlung vom Halbleiterbauteil is very high, so that the conversion of the radiation from the semiconductor component 60 60 in einem sehr kleinen Raumbereich erfolgt und somit auch eine nahezu punktförmige Abstrahlung der konvertierten Strahlung aus dem Konversionselement takes place in a very small space, and thus a nearly point-like radiation of the converted radiation from the conversion element 1 1 gegeben ist. given is. Verstärkt ist dieser Effekt durch die paraboloidale Umhüllung Amplifies this effect is by the paraboloidal envelope 5 5 , die zusätzlich fokussierend wirkt. Which has a focusing effect in addition. Hierdurch weist die konvertierte Strahlung eine hohe Brillanz auf und kann beispielsweise über nachgeordnete Optiken gut gehandhabt werden. In this way, the converted radiation high brilliance and can be handled well for example the downstream optics.
  • Im Gegensatz zu In contrast to 6 6 weist das Konversionselement comprises the conversion element 1 1 des Leuchtmittels of the light source 10 10 gemäß according to 7 7 einen rechteckigen Grundriss auf. a rectangular base on. Hierdurch ist das Konversionselement In this way, the conversion element 1 1 einfacher herzustellen. easier to make. Über die hohe Konzentration des Konversionsmittels About the high concentration of the conversion agent 3 3 wird ebenfalls eine nahezu punktförmige Lichtquelle an konvertierter Strahlung erzielt. a virtually punctiform light source converted radiation is also obtained.
  • Die Konzentration des Konversionsmittel The concentration of the conversion means 3 3 ist in diesem Falle typischerweise so groß, dass das Konversionsmittel in this case is typically so large that the conversion means 3 3 einen Volumenanteil in der Größenordnung von 25 Prozent einnimmt. occupies a volume fraction in the order of 25 percent. In diesem Falle wäre eine Konzentration der Wärmeleitpartikel In this case would be a concentration of Wärmeleitpartikel 4 4 in der Größenordnung von nur zehn Volumenprozent ausreichend, um eine Ausbildung von Wärmeleitpfaden P bezüglich Konversionsmittel sufficiently in the order of only ten percent by volume, to a formation of P with respect to conversion medium Wärmeleitpfaden 3 3 und Wärmeleitpartikel and Wärmeleitpartikel 4 4 zu erreichen. to reach. Allerdings ist die Wärmeleitfähigkeit des Konversionsmittels However, the thermal conductivity of the conversion means 3 3 , beispielsweise eines Cer-haltigen Granats mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 2,5 W/(mK), deutlich geringer als die von keramischen oder metallischen Wärmeleitpartikeln , For example, a cerium-containing garnet having a thermal conductivity of about 2.5 W / (mK), significantly lower than that of ceramic or metallic Wärmeleitpartikeln 4 4 mit bis zu zirka 400 W/(mK). up to about 400 W / (mK). Zum Vergleich: Wird als Matrixmaterial For comparison: Used as a matrix material 2 2 ein Silikon eingesetzt, so ist die Wärmeleitfähigkeit des Silikons bei nur etwa 0,1 W/(mK) und somit um bis zu einen Faktor 4000 geringer als die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpartikel a silicone is used, the thermal conductivity of the silicone with only about 0.1 W / (mK) and thus by up to a factor 4,000 less than the thermal conductivity of the Wärmeleitpartikel 4 4 . ,
  • Bei hohen Konzentrationen des Konversionsmittels At high concentrations of the conversion means 3 3 ist auch die Wärmeentwicklung durch die Frequenzkonversion auf ein kleines Volumen im Matrixmaterial is the heat generation by the frequency conversion to a small volume in the matrix material 2 2 konzentriert, so dass eine Wärmeleitung nur oder hauptsächlich über das Konversionsmittel concentrated, so that a heat conduction only or mainly via the conversion means 3 3 nicht ausreichend ist, um die Wärme in hohem Maße aus dem Konversionselement is not sufficient to heat a large extent from the conversion element 1 1 nach außen hin abzuführen. discharging to the outside. Daher sind insbesondere in diesem Falle die Wärmeleitpartikel Therefore, especially in this case, the Wärmeleitpartikel 4 4 bevorzugt so hoch konzentriert, dass deren Volumenanteil alleine bereits die Perkolationsschwelle erreicht beziehungsweise überschreitet. preferably so highly concentrated that its volume fraction exceeds alone already reached the percolation threshold respectively.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment of 8 8th erfolgt die Strahlungseinkopplung vom Halbleiterbauteil takes place in of radiation from the semiconductor component 60 60 in das Konversionselement in the conversion element 1 1 über einen Lichtleiter via a light guide 9 9 , in dem die zu konvertierende Strahlung L geführt wird. In which the radiation to be converted L is performed. Insbesondere bei hohen Lichtleistungen bietet dies eine zusätzliche Sicherheit, da keine eventuell augenschädliche UV-Strahlung durch einen freien Raum zwischen Halbleiterbauteil Especially at high light output, this provides additional security because any possible eye harmful ultraviolet radiation by a free space between the semiconductor device 60 60 und Konversionselement and the conversion element 1 1 läuft. running.
  • Bei den Ausführungsbeispielen gemäß In the embodiments according to 9 9 und and 10 10 sind Halbleiterbauteil are semiconductor component 60 60 und Konversionselement and the conversion element 1 1 der Leuchtmittel the lamps 10 10 auf zwei verschiedenen Wärmesenken on two different heat sinks 16A 16A , . 16B 16B angebracht. appropriate. Hierdurch ist eine verbesserte thermische Entkopplung zwischen Halbleiterbauteil In this way, an improved thermal decoupling between the semiconductor component 60 60 und Konversionselement and the conversion element 1 1 und auch eine erhöhte Wärmeabfuhr vom Leuchtmittel and increased heat dissipation from lamps 10 10 weg möglich. off possible. Die Strahlung L des Halbleiterbauteils The radiation L of the semiconductor component 60 60 gelangt entweder freilaufend, wie in reaches either free-running, as in 9 9 dargestellt, oder geführt über einen Lichtleiter shown, or via a light guide 9 9 , wie beim Ausführungsbeispiel gemäß , As in the embodiment according to 10 10 , zum Konversionselement , The conversion element 1 1 . ,
  • Beim Ausführungsbeispiel des Leuchtmittels In the embodiment of the luminous means 10 10 gemäß according to 11 11 ist das Konversionselement is the conversion element 1 1 in den Lichtleitern in the light guides 9 9 integriert. integrated. Das Konversionselement The conversion element 1 1 kann hierbei analog einem der Ausführungsbeispiele gemäß can in this case in accordance with analogous one of the embodiments 1 1 bis to 10 10 gestaltet sein. be designed.
  • Gemäß According to 12 12 weist der Lichtleiter the light guide comprises 9 9 des Leuchtmittels of the light source 10 10 zusätzlich eine Ummantelung In addition, a sheath 20 20 auf, die beispielsweise aus einem thermisch leitfähigen Metall gestaltet ist. , which is designed, for example, of a thermally conductive metal. Über die Ummantelung Over the sheath 20 20 kann Wärme aus dem Konversionselement can heat from the conversion element 1 1 effizient abgeführt werden. be efficiently dissipated. Da die Ummantelung Since the shell 20 20 , im Vergleich zum Konversionselement , Compared to the conversion element 1 1 , eine große Oberfläche aufweist, ist eine effiziente Wärmeabgabe an die Umgebung des Leuchtmittels , Has a large surface, is an efficient heat transfer to the surroundings of the illuminant 10 10 gewährleistet. guaranteed.
  • Optional kann die Ummantelung Optionally, the sheath may 20 20 über einen Wärmekoppler a thermal coupler 18 18 mit einer Wärmesenke with a heat sink 16 16 , auf dem das Halbleiterbauteil On which the semiconductor device 60 60 angebracht ist, thermisch verbunden sein. is attached may be thermally connected. Der Wärmekoppler the thermal coupler 18 18 kann beispielsweise metallisch ausgeführt oder auch in Form einer Wärmeleitpaste ausgestaltet sein. may for example be metallic executed or configured in the form of a thermally conductive paste. Der Einsatz eines Wärmekopplers The use of a thermal coupler 18 18 ist insbesondere dann effizient, falls die Länge des Lichtleiters is particularly effective if the length of the light guide 9 9 lediglich im Bereich einiger Millimeter oder weniger Zentimeter liegt. is only in the range of a few millimeters or a few centimeters.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment of 13 13 ist auf der Wärmesenke is on the heat sink 16 16 ein optoelektronischer Halbleiterchip An optoelectronic semiconductor chip 6 6 , beispielsweise eine LED, direkt mit gutem thermischen Kontakt aufgebracht. , For example an LED, is applied directly with good thermal contact. Der Halbleiterchip The semiconductor chip 6 6 strahlt beispielsweise an einer der Wärmesenke radiates, for example, at one of the heat sink 16 16 abgewandten Oberseite top side facing away from 21 21 Licht ab. Light. Die vom Halbleiterchip The from the semiconductor chip 6 6 emittierte Strahlung gelangt dann in das Konversionselement emitted radiation then passes into the conversion element 1 1 , das über der Oberseite Which over the top 21 21 angebracht ist. is attached.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment of 14 14 ist der etwa als LED ausgestaltete Halbleiterchip is configured as an LED semiconductor chip 6 6 in einen Gehäusegrundkörper in a housing body 19 19 mit einer Ausnehmung with a recess 22 22 angebracht. appropriate. Die Ausnehmung the recess 22 22 ist mit dem Konversionselement is connected to the conversion element 1 1 ausgefüllt. filled. Die Ausnehmung the recess 22 22 kann, zumindest stellenweise, mit einem thermisch leitfähigen Material wie einem Metall beschichtet sein, wobei die Beschichtung wärmeleitfähig sein und reflektierend für die zu konvertierende und die konvertierte Strahlung wirken kann. may be at least locally coated with a thermally conductive material such as a metal, the coating may be thermally conductive and may be reflective for the to be converted and act the converted radiation.
  • Optional ist auf dem Konversionselement Optionally, on the conversion element 1 1 beziehungsweise auf dessen dem Halbleiterchip or on the semiconductor chip 6 6 abgewandter Außenfläche eine Schicht facing away from the outer surface of a layer 23 23 aufgebracht, die die vom Halbleiterchip applied, which by the semiconductor chip 6 6 emittierte und zu konvertierende Strahlung zurück in das Konversionselement and to convert emitted radiation back into the conversion element 1 1 reflektiert und gleichzeitig im Wesentlichen durchlässig oder auch antireflektierend für die konvertierte Strahlung ist. is reflected and at the same time substantially transparent or anti-glare for the converted radiation.
  • Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. The invention described herein is not limited by the description using the exemplary embodiments. 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 selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Rather, the invention encompasses any new feature and any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.

Claims (15)

  1. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) mit einem Licht durchlässigen Matrixmaterial ( ) (With a light-permeable matrix material 2 2 ), in dem Wärmeleitpartikel ( ), (In the Wärmeleitpartikel 4 4 ) und mindestens ein Konversionsmittel ( ) And at least one conversion means ( 3 3 ), das dazu ausgestaltet ist, Licht einer Wellenlänge mindestens zum Teil in Licht einer anderen Wellenlänge umzuwandeln, eingebettet sind, bei dem durch Konversionsmittel ( ), Which is designed to convert light of a wavelength at least partly into light of a different wavelength, are embedded, wherein (by conversion means 3 3 ) und Wärmeleitpartikel ( () And Wärmeleitpartikel 4 4 ) Wärmeleitpfade (P) gebildet sind. ) Wärmeleitpfade (P) are formed.
  2. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach Anspruch 1, bei dem Konversionsmittel ( ) According to claim 1, (wherein the conversion means 3 3 ) und Wärmeleitpartikel ( () And Wärmeleitpartikel 4 4 ) zusammen genommen einen Volumenanteil aufweisen, so dass, mit einer Toleranz von fünf Volumenprozent, der Volumenanteil mindestens so groß ist, dass er der Perkolationsschwelle von Konversionsmittel ( ) Taken together have a volume fraction, so that, with a tolerance of five percent by volume, the volume fraction is at least so large that it (the percolation threshold of conversion means 3 3 ) und Wärmeleitpartikel ( () And Wärmeleitpartikel 4 4 ) entspricht. ) Corresponds.
  3. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach Anspruch 1, bei dem der Volumenanteil der Wärmeleitpartikel ( ) According to claim 1, wherein the volume fraction of Wärmeleitpartikel ( 4 4 ) mit einer Toleranz von fünf Volumenprozent der Perkolationsschwelle der Wärmeleitpartikel ( ) (With a tolerance of five percent by volume of the percolation threshold of the Wärmeleitpartikel 4 4 ) entspricht. ) Corresponds.
  4. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Umhüllung ( ) According to one of the preceding claims, (a sheath 5 5 ) aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, die in direktem Kontakt zum Matrixmaterial ( ) Made of a thermally conductive material (in direct contact with the matrix material 2 2 ) steht und dieses mindestens teilweise umgibt. ) Is available, and this at least partially surrounds.
  5. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach Anspruch 4, bei dem die Umhüllung ( ) According to claim 4, wherein (the envelope 5 5 ) mindestens stellenweise transparent und alternativ oder zusätzlich mindestens stellenweise reflektierend ausgestaltet ist. ) Is at least locally transparent, and alternatively or additionally be configured at least in places reflective.
  6. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mindestens zwei Kammern ( ) According to one of the preceding claims, the (at least two chambers 7 7 ) aufweist, die mindestens stellenweise über wärmeleitfähige Zwischenwände ( ), Which (at least in places by way of heat-conductive intermediate walls 8 8th ) verbunden sind. ) are connected.
  7. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wärmeleitpartikel ( ) According to one of the preceding claims, in which (the Wärmeleitpartikel 4 4 ) in einem relevanten Spektralbereich nicht absorbierend sind. ) Are not absorbent in a relevant spectral range.
  8. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Wärmeleitpartikel ( ) According to one of the preceding claims (wherein Wärmeleitpartikel 4 4 ) eine mittlere Größe zwischen 10 nm und 50 μm aufweisen. ) Have an average size between 10 nm and 50 microns.
  9. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Unterschied im optischen Brechungsindex zwischen Wärmeleitpartikeln ( ) According to one of the preceding claims, wherein the difference in optical refractive index between Wärmeleitpartikeln ( 4 4 ) und Matrixmaterial ( (), And matrix material 2 2 ) kleiner oder gleich 0,4 ist. ) is less or equal to 0.4.
  10. Konversionselement ( Conversion element ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Matrixmaterial ( ) According to one of the preceding claims, wherein the (the matrix material 2 2 ) mit einem Silikon, das Konversionsmittel ( ) (With a silicone, the conversion means 3 3 ) mit einem Cer- oder Europium haltigen Leuchtstoff und die Wärmeleitpartikel ( ) (With a cerium or europium-containing phosphor and the Wärmeleitpartikel 4 4 ) mit einem Metall oder einer Keramik gestaltet sind. ) Are formed with a metal or a ceramic.
  11. Leuchtmittel ( Lamps ( 10 10 ) mit mindestens einem Konversionselement ( ) (With at least one conversion element 1 1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und mit mindestens einem als Laserdiode oder Leuchtdiode ausgestaltetem Halbleiterchip ( ) (According to any of the preceding claims and at least one ausgestaltetem as a laser diode or light-emitting diode semiconductor chip 6 6 ), bei dem vom Halbleiterchip ( ), In which (from the semiconductor chip 6 6 ) emittierte Strahlung vom Konversionselement ( Radiation emitted) by the conversion element ( 1 1 ) mindestens zum Teil in eine Strahlung einer niedrigeren Frequenz umwandelbar ist. ) Is at least partly converted into a radiation of a lower frequency.
  12. Leuchtmittel ( Lamps ( 10 10 ) nach Anspruch 11, bei dem Halbleiterchip ( ) According to claim 11, (wherein the semiconductor chip 6 6 ) und Konversionselement ( (), And the conversion element 1 1 ) räumlich voneinander getrennt sind. ) Are spatially separated from each other.
  13. Leuchtmittel ( Lamps ( 10 10 ) nach Anspruch 11 oder 12, bei dem Halbleiterchip ( ) (According to claim 11 or 12, wherein the semiconductor chip 6 6 ) und Konversionselement ( (), And the conversion element 1 1 ) an einer als Wärmesenke ( ) On one (as a heat sink 16 16 ) angebracht sind. ) Are mounted.
  14. Leuchtmittel ( Lamps ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, das mindestens einen Lichtleiter ( ) According to one of claims 11 to 13, (at least one optical fiber 9 9 ) umfasst. ) Includes.
  15. Leuchtmittel ( Lamps ( 10 10 ) nach Anspruch 14, bei dem das Konversionselement ( ) According to claim 14, wherein (the conversion element 1 1 ) mindestens zum Teil im Lichtleiter ( ) At least partially (in the light guide 9 9 ) integriert ist. ) Is integrated.
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