DE102009003936A1 - Elektrisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Bauelement - Google Patents

Elektrisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Bauelement Download PDF

Info

Publication number
DE102009003936A1
DE102009003936A1 DE102009003936A DE102009003936A DE102009003936A1 DE 102009003936 A1 DE102009003936 A1 DE 102009003936A1 DE 102009003936 A DE102009003936 A DE 102009003936A DE 102009003936 A DE102009003936 A DE 102009003936A DE 102009003936 A1 DE102009003936 A1 DE 102009003936A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling device
component
converter
light
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009003936A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009003936B4 (de
Inventor
Carl Mikael Ahlstedt
Stefan Dr. Lampenscherf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102009003936A priority Critical patent/DE102009003936B4/de
Publication of DE102009003936A1 publication Critical patent/DE102009003936A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009003936B4 publication Critical patent/DE102009003936B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/645—Heat extraction or cooling elements the elements being electrically controlled, e.g. Peltier elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein elektrisches Bauelement (1) mit einem Licht emittierenden Bauelement (11), auf dessen Strahlungsaustrittsfläche (28) eine Konverterkeramik (12) zur Konversion der Wellenlänge der von dem Licht emittierenden Bauelement (11) emittierten Strahlung angeordnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Bauelement ist zumindest die Konverterkeramik (12) mit einer steuerbaren Kühleinrichtung gekoppelt, welche dazu ausgebildet ist, die Konverterkeramik (12) und/oder das Licht emittierende Bauelement (11) in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu halten oder auf einen vorgegebenen Temperaturwert oder auf eine Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwerts zu kühlen und die dem elektrischen Bauelement (1) entzogene Wärme einer Wärmesenke (13) zuzuführen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Bauelement, insbesondere einer Photodiode oder einer Leuchtdiode (LED), auf dessen Strahlungsaustrittsfläche eine Konverterkeramik zur Konversion der Wellenlänge der von dem Licht emittierenden Bauelement emittierten Strahlung angeordnet ist.
  • Die auf der Strahlungsaustrittsfläche einer LED aufgebrachte Konverterkeramik dient dazu, von der LED abgegebenes Licht in sichtbares Licht einer gegebenen Farbe zu wandeln. Die Wellenlänge der emittierten Strahlung und somit die Farbe sind wesentlich von den Eigenschaften der Konverterkeramik abhängig. Durch den Dotierungsgrad der Konverterkeramik kann die Konversionseffizienz festgelegt werden. Hierbei gilt, je höher die Konversionseffizienz ist, desto temperaturempfindlicher wird die Konverterkeramik. Damit besteht das Problem, dass sich z. B. in Abhängigkeit vom Betriebszustand, z. B. während oder nach einem Einschaltvorgang des elektrischen Bauelements, die von dem Bauelement abgegebene Farbe ändert oder sich die Konversionseffizienz verschlechtert.
  • Zur Verbesserung der Eigenschaften der Konverterkeramik existieren passive Kühlungskonzepte. Mit diesen wird insbesondere versucht, eine verbesserte thermische Anbindung der Konverterkeramik an ein Substrat zu erreichen, um eine Kühlung der Konverterkeramik zu erzielen. Das hierbei angewandte Prinzip besteht darin, die Wärmeableitung parallel zum Licht emittierenden Bauelement durch die Schaffung zusätzlicher Wärmebrücken zum Substrat zu verbessern. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Art der Kühlung nicht ausreichend ist, um die Farbstabilität und Konversionseffizienz der Konverterkeramiken in gewünschtem Maße bereitzustellen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Bauelement und einer Konverterkeramik anzugeben, welches hinsichtlich seiner Konversionseffizienz und Farbstabilität gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Die Erfindung schafft ein elektrisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Bauelement, insbesondere einer Photodiode oder einer Leuchtdiode (LED), auf dessen Strahlungsaustrittsfläche eine Konverterkeramik zur Konversion der Wellenlänge der von dem Licht emittierten Bauelement emittierten Strahlung angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die zumindest eine Konverterkeramik mit einer steuerbaren Kühleinrichtung gekoppelt, welche dazu ausgebildet ist, die Konverterkeramik und/oder das Licht emittierende Bauelement in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu halten oder auf einen vorgegebenen Temperaturwert oder auf eine Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwerts zu kühlen und die dem elektrischen Bauelement entzogene Wärme einer Wärmesenke zuzuführen.
  • Durch das Vorsehen einer steuerbaren Kühleinrichtung kann eine verbesserte Entwärmung der Konverterkeramik realisiert werden. Die steuerbare Kühleinrichtung erlaubt es aber auch, ein gewünschtes Temperaturniveau der Konverterkeramik gezielt einzustellen. Durch diese aktive lokale Entwärmung kann die gewünschte Konversionseffizienz – auch für Betriebszustände mit erhöhter thermischer Belastung – sichergestellt und eine Feineinstellung/Stabilisierung des Farbortes erreicht werden.
  • Aufgrund ihres einfachen Aufbaus, ihrer guten Steuerbarkeit bietet es sich an, wenn die Kühleinrichtung zumindest ein thermoelektrisches Kühlelement umfasst. Durch die elektrische Ansteuerung kann das thermoelektrische Kühlelement als Wärme pumpe agieren und so zu der verbesserten Entwärmung der Konverterkeramik und/oder des Licht emittierenden Bauelements beitragen.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann die Kühleinrichtung direkt oder mittelbar mit der Konverterkeramik thermisch gekoppelt sein. Eine optimierte Entwärmung bzw. eine optimierte Temperatureinstellung der Konverterkeramik ist natürlich dann möglich, wenn eine direkte Kopplung mit der Kühleinrichtung erfolgt. Die mittelbare Kopplung der Kühleinrichtung mit der Konverterkeramik kann beispielsweise unter Zwischenschaltung des Licht emittierenden Bauelements selbst erfolgen. Hierdurch kann ein platzsparendes kostengünstiges elektrisches Bauelement bereitgestellt werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist die Kühleinrichtung direkt oder mittelbar mit der Wärmesenke thermisch gekoppelt, wobei in der Konverterkeramik entstehende Wärme an die Wärmesenke abführbar ist. Ob die Kühleinrichtung direkt oder mittelbar mit der Wärmesenke thermisch gekoppelt ist, hängt im Wesentlichen von der Anbindung der Kühleinrichtung an die Konverterkeramik ab. In beiden Fällen ist jedoch die gewünschte Entwärmung der Konverterkeramik sichergestellt, so dass entweder eine ausschließliche Kühlung oder die Steuerung auf ein bestimmtes Temperaturniveau erfolgen kann.
  • Zweckmäßigerweise ist die Kühleinrichtung über eine Wärmeleitfläche, insbesondere eine Metallfläche, thermisch an die Konverterkeramik und/oder die Wärmesenke angebunden. Über die Wärmeleitfläche folgt auf einfache Weise die thermische Anbindung der Kühleinrichtung an die Konverterkeramik bzw. die Wärmesenke. Zweckmäßigerweise wird die Kühleinrichtung mit einer jeweils eigenen Wärmeleitfläche an die Konverterkeramik und die Wärmesenke angebunden.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, das Licht emittierende Bauelement direkt oder mittelbar auf die Wärme senke oder einem Substrat anzuordnen, das mit der Wärmesenke verbunden ist.
  • In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Bauelements ist die Kühleinrichtung mit einer Hauptfläche der Konverterkeramik verbunden, an welche die Strahlungsaustrittsfläche des Licht emittierenden Bauelements grenzt. Insbesondere ragt die Konverterkeramik über zumindest eine Seitenkante des Licht emittierenden Bauelements, wobei die Kühleinrichtung im Bereich des Überstands zwischen der Konverterkeramik und der Wärmesenke oder dem Substrat des Bauelements angeordnet ist. Diese Ausgestaltungsvariante weist den Vorteil auf, dass eine beliebige Anzahl an Kühleinrichtungen an die Konverterkeramik angebunden werden kann. Durch die direkte Anbindung der Kühleinrichtung an die Konverterkeramik und gegebenenfalls die Wärmesenke ist darüber hinaus eine präzise Steuerung des gewünschten Temperaturniveaus der Konverterkeramik möglich. Darüber hinaus zeichnet sich diese Variante durch einen konstruktiv einfachen Aufbau aus, der eine einfache Herstellung des Bauelements zulässt.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ragt die Konverterkeramik über zwei gegenüberliegende Seitenkanten des Licht emittierenden Bauelements, wobei die Kühleinrichtung im Bereich eines jeweiligen Überstands zwischen der Konverterkeramik und der Wärmesenke oder dem Substrat des Bauelements angeordnet ist. Eine weiter verbesserte Entwärmung der Konverterkeramik ist möglich, wenn die Konverterkeramik über alle Seitenkanten des Licht emittierenden Bauelements ragt, wobei die Kühleinrichtung im Bereich eines jeweiligen Überstands zwischen der Konverterkeramik und der Wärmesenke oder dem Substrat des Bauelements angeordnet ist.
  • Die Entwärmung der Konverterkeramik ist umso besser, je größer die zwischen Konverterkeramik und Kühleinrichtung überlappende Fläche ist. Es ist deshalb zweckmäßig, wenn die Kühleinrichtung bis an einen jeweiligen Rand der Konverterkeramik und/oder mit geringst möglichem Abstand an eine jeweilige Seitenkante des Licht emittierenden Bauelements ragt. Gegebenenfalls kann die Kühleinrichtung sogar an eine jeweilige Seitenkante des Licht emittierenden Bauelements grenzen, wodurch auch eine Entwärmung dieses Bauelements möglich ist.
  • In einer zweiten Variante ist die Kühleinrichtung mit einer Stirnfläche der Konverterkeramik, und optional einer Seitenfläche des Licht emittierenden Bauelements, verbunden. Für eine effektive Entwärmung ist eine zusätzliche thermische Anbindung der Kühleinrichtung an die Wärmesenke notwendig. Zu diesem Zweck ist die Kühleinrichtung zweckmäßigerweise über einen thermisch leitenden Rahmen Wärme leitend an die Wärmesenke oder das Substrat angebunden, wobei der Rahmen eine Umlenkung und/oder Aufspreizung eines Wärmeflusspfades bewirkt. Bei dieser Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, nicht nur die Konverterkeramik, sondern zusätzlich auch das Licht emittierende Bauelement durch die Kühleinrichtung zu kühlen. Hierdurch kann die Effizienz des elektrischen Bauelements insgesamt gesteigert werden.
  • Der Rahmen besteht zweckmäßigerweise aus einem Metall, insbesondere Kupfer (Cu), oder einem anderen gut Wärme leitenden Material, insbesondere Aluminiumnitrid (AlN).
  • In einer dritten Variante ist die Kühleinrichtung auf einer der Strahlungsaustrittsfläche des Licht emittierenden Bauelements gegenüberliegenden Hauptseite des Licht emittierenden Bauelements vorgesehen, wobei die Kühleinrichtung direkt mit der Wärmesenke oder dem Substrat verbunden ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
  • 1a, 1b ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement in einer ersten Ausführungsvariante in einer Seitenansicht und einer Draufsicht,
  • 2 ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement gemäß einer zweiten Ausführungsvariante in einer Seitenansicht, und
  • 3 ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement gemäß einer dritten Ausführungsvariante in einer Seitenansicht.
  • Die 1A, 1B zeigen eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements 1 in einer Seitenansicht sowie in einer Draufsicht. Das elektrische Bauelement 1 umfasst ein Licht emittierendes Bauelement 11 in Gestalt einer Leuchtdiode (LED) sowie eine Konverterkeramik 12. Die Konverterkeramik 12 ist auf einer Strahlenaustrittsfläche 28 der LED 11 angeordnet und dient zur Konversion der Wellenlänge der von der LED 11 emittierten Strahlung. Mit ihrer der Strahlenaustrittsfläche 28 gegenüberliegenden Hauptseite ist die LED 11 auf einem isolierenden Substrat 10 angeordnet. Das isolierende Substrat 10 kann beispielsweise aus Aluminiumnitrid (AlN) gebildet sein. Auf der der LED 11 und der Konverterkeramik 12 gegenüberliegenden Seite des Substrates 10 ist eine Wärmesenke 13 aus einem gut Wärme leitenden Material, z. B. Kupfer oder Aluminiumnitrid, aufgebracht.
  • Aluminiumnitrid weist sowohl elektrisch isolierende als auch gut Wärme leitende Eigenschaften auf. Im Falle einer Ausbildung der Wärmesenke 13 aus Aluminiumnitrid könnte deshalb das Substrat 10 entfallen. Prinzipiell kann das Substrat 10 wesentlich dünner als die Wärmesenke 13 ausgebildet sein. Insbesondere könnte das Substrat 10 lediglich als Schicht auf der Wärmesenke 13 ausgebildet sein. Die tragenden Eigenschaften werden dann durch die Wärmesenke 13 bereitgestellt.
  • Die Konverterkeramik 12 ist mit einer steuerbaren Kühleinrichtung in Gestalt einer Mehrzahl an thermoelektrischen Kühlelementen 14, 17 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt dergestalt, dass die Konverterkeramik 12 im Ausführungsbeispiel über alle Seitenkanten der LED 11 ragt, wobei die thermo elektrischen Kühlelemente 14, 17 im Bereich eines jeweiligen Überstandes 32, 33 zwischen der Konverterkeramik 12 und dem Substrat 10 des Bauelements angeordnet sind. In der Seitenansicht der 1A sind lediglich die Seitenkanten 30, 31 dargestellt. Aus 1B ist erkennbar, dass die Konverterkeramik 12 über alle Seitenkanten der LED 11 ragt. Um eine gute Wärmeleitfähigkeit von der Konverterkeramik 12 zu der Wärmesenke 13 bereitstellen zu können, sind die jeweiligen thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17 über eine obere Metallfläche 15 bzw. 18 und eine untere Metallfläche 16 bzw. 19 mit der Konverterkeramik 12 bzw. dem Substrat 10 verbunden.
  • Wie aus der Draufsicht der 1B ohne Weiteres ersichtlich ist, umfasst die Kühleinrichtung eine Vielzahl an thermoelektrischen Kühlelementen 14, 17, 21, 22, welche jeweils in der beschriebenen Weise über den gesamten Umfang der LED 11 verteilt benachbart zu der LED 11 angeordnet sind. Eine Entwärmung der Konverterkeramik 12 ist umso besser, je größer die Kontaktfläche(n) zwischen den thermoelektrischen Kühlelementen 14, 17, 21, 22 und der Konverterkeramik 12 bzw. dem Substrat 10 bzw. der Wärmesenke 13 sind. Es ist deshalb zweckmäßig, die thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17, 21, 22 bis an einen jeweiligen Rand der Konverterkeramik 12 und/oder mit geringst möglichem Abstand an eine jeweilige Seitenkante der LED 11 ragen zu lassen.
  • Die Verwendung eines oder mehrerer thermoelektrischer Kühlelemente zur aktiven Kühlung der Konverterkeramik 12 ermöglicht eine hohe Farbstabilität und Konversionseffizienz der Konverterkeramik. Die thermoelektrischen Kühlelemente sind jeweils mit einer gemeinsamen oder unterschiedlichen Spannungsquelle verbunden, so dass diese hinsichtlich der von ihnen pumpbaren Wärmeleistung steuerbar sind. Die Funktionsweise und der Aufbau eines thermoelektrischen Kühlelements sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Auf eine eingehendere Beschreibung wird an dieser Stelle deshalb darauf verzichtet. Es versteht sich jedoch, dass die Anordnung und Ansteuerung der thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17 derart erfolgt, dass die in der Konverterkeramik 12 erzeugte Wärme in Richtung der Wärmesenke 13 gepumpt wird.
  • Die thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17, 21, 22 sind somit dazu ausgebildet, die Konverterkeramik 12 in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu halten oder auf einen vorgegebenen Temperaturwert oder eine Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwerts zu kühlen und die der LED 11 entzogene Wärme der Wärmesenke 13 zuzuführen.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1A, 1B ist eine Vielzahl an thermoelektrischen Kühlelementen 14, 17, 21, 22 um die LED 11 herum aufgebracht. Insbesondere ragt die Konverterkeramik 12 über alle vier Seitenkanten der im Wesentlichen rechteckigen LED 11 hinaus. Grundsätzlich ist die Anzahl der thermoelektrischen Kühlelemente in einem erfindungsgemäßen elektronischen Bauelement frei wählbar. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, dass die Konverterkeramik über alle Seitenkanten der LED 11 hinausragt. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Konverterkeramik 12 lediglich über zwei, insbesondere gegenüberliegende, Seitenkanten der Konverterkeramik ragt, wo im Bereich der jeweils gebildeten Überstände die thermoelektrischen Kühlelemente in der beschriebenen Weise angeordnet sind.
  • Die erste Ausführungsvariante in den 1A und 1B zeigt eine vertikale Anbindung der thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17, 21, 22 an die Konverterkeramik 12. Demgegenüber ist in der zweiten Ausführungsvariante, die in 2 dargestellt ist, eine laterale Anbindung der Konverterkeramik 12 und der LED 11 an beispielhaft zwei, auf gegenüberliegenden Seiten der Konverterkeramik 12/LED 11 angeordnete, thermoelektrische Kühlelemente 14, 17 dargestellt. Kennzeichnend für diese Ausgestaltungsvariante ist, dass die Fläche der Konverterkeramik 12 der Austrittsfläche 28 der LED 11 entspricht.
  • Aus der in 2 gezeigten Darstellung ergibt sich ohne Weiteres, dass die thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17 mit einer jeweiligen Stirnfläche der Konverterkeramik 12 sowie den Seitenflächen 30, 31 der LED 11 verbunden sind. Um die Wärmeabfuhr an die Wärmesenke 13 bewerkstelligen zu können, sind die von der LED 11 und der Konverterkeramik 12 abgewandten Flächen der thermoelektrischen Kühlelemente 14, 17 über gut Wärme leitende Rahmen 23, 24, insbesondere aus Metall, an das Substrat 10 und damit die Wärmesenke 13 angebunden. Durch die Rahmen 23, 24 wird eine Umlenkung und gegebenenfalls, je nach Ausgestaltung der Rahmen, eine Aufspreizung des Wärmeflusspfades bewirkt.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsvariante, bei der eine vertikale Anbindung eines beispielhaft einzigen thermoelektrischen Kühlelements 14 an die LED 11 erfolgt. Während die LED 11 aktiv gekühlt wird, wird die Konverterkeramik 12 lediglich indirekt gekühlt. Es kann jedoch über eine größere Fläche Wärme abgeführt und gleichzeitig eine gute Entwärmung der LED 11 erreicht werden.

Claims (15)

  1. Elektrisches Bauelement (1) mit einem Licht emittierenden Bauelement (11), auf dessen Strahlungsaustrittsfläche (28) eine Konverterkeramik (12) zur Konversion der Wellenlänge der von dem Licht emittierenden Bauelement (11) emittierten Strahlung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Konverterkeramik (12) mit einer steuerbaren Kühleinrichtung gekoppelt ist, welche dazu ausgebildet ist, die Konverterkeramik (12) und/oder das Licht emittierende Bauelement (11) in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu halten oder auf einen vorgegebenen Temperaturwert oder auf eine Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwerts zu kühlen und die dem elektrischen Bauelement (1) entzogene Wärme einer Wärmesenke (13) zuzuführen.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung zumindest ein thermoelektrisches Kühlelement (14, 17, 21, 22) umfasst.
  3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung direkt oder mittelbar mit der Konverterkeramik thermisch gekoppelt ist.
  4. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung direkt oder mittelbar mit der Wärmesenke (13) thermisch gekoppelt ist, wobei in der Konverterkeramik (12) entstehende Wärme an die Wärmesenke (13) abführbar ist.
  5. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung über eine Wärmeleitfläche thermisch an die Konverterkeramik (12) und/oder die Wärmesenke (13) angebunden ist.
  6. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht emittierende Bauelement (11) direkt oder mittelbar auf der Wärmesenke (13) oder einem Substrat (10) angeordnet ist, das mit der Wärmesenke (13) verbunden ist.
  7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mit einer Hauptfläche der Konverterkeramik (12) verbunden ist, an welche die Strahlungsaustrittsfläche (28) des Licht emittierenden Bauelements (11) grenzt.
  8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konverterkeramik (12) über zumindest eine Seitenkante (30, 31) des Licht emittierenden Bauelements (11) ragt, wobei die Kühleinrichtung im Bereich des Überstands (32, 33) zwischen der Konverterkeramik (12) und der Wärmesenke (13) oder dem Substrat (10) des Bauelements angeordnet ist.
  9. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konverterkeramik (12) über zwei gegenüberliegende Seitenkanten (30, 31) des Licht emittierenden Bauelements (11) ragt, wobei die Kühleinrichtung im Bereich eines jeweiligen Überstands (32, 33) zwischen der Konverterkeramik (12) und der Wärmesenke (13) oder dem Substrat (10) des Bauelements angeordnet ist.
  10. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konverterkeramik (12) über alle Seitenkanten (30, 31) des Licht emittierenden Bauelements (11) ragt, wobei die Kühleinrichtung im Bereich eines jeweiligen Überstands (32, 33) zwischen der Konverterkeramik (12) und der Wärmesenke (13) oder dem Substrat (10) des Bauelements angeordnet ist.
  11. Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung bis an einen jeweiligen Rand der Konverterkeramik (12) und/oder mit geringst möglichem Abstand an eine jeweilige Seitekante (30, 31) des Licht emittierenden Bauelements (11) ragt.
  12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mit einer Stirnfläche der Konverterkeramik (12), und optional einer Seitenfläche des Licht emittierenden Bauelements (11), verbunden ist.
  13. Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung über einen thermisch leitenden Rahmen (23, 24) Wärme leitend an die Wärmesenke (13) oder das Substrat (10) angebunden ist, wobei der Rahmen (23, 24) eine Umlenkung und/oder Aufspreizung eines Wärmeflusspfades bewirkt.
  14. Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (23, 24) aus einem Metall, insbesondere Cu, oder einem anderen gut Wärme leitenden Material, insbesondere AlN, besteht.
  15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung auf einer der Strahlungsaustrittsfläche (28) des Licht emittierenden Bauelements (11) gegenüberliegenden Hauptseite vorgesehen ist, wobei die Kühleinrichtung direkt mit der Wärmesenke (13) oder dem Substrat (10) verbunden ist.
DE102009003936A 2009-01-05 2009-01-05 Licht emittierendes Bauelement mit einer Konverterkeramik und einer Kühleinrichtung Expired - Fee Related DE102009003936B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009003936A DE102009003936B4 (de) 2009-01-05 2009-01-05 Licht emittierendes Bauelement mit einer Konverterkeramik und einer Kühleinrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009003936A DE102009003936B4 (de) 2009-01-05 2009-01-05 Licht emittierendes Bauelement mit einer Konverterkeramik und einer Kühleinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009003936A1 true DE102009003936A1 (de) 2010-07-15
DE102009003936B4 DE102009003936B4 (de) 2011-02-24

Family

ID=42243523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009003936A Expired - Fee Related DE102009003936B4 (de) 2009-01-05 2009-01-05 Licht emittierendes Bauelement mit einer Konverterkeramik und einer Kühleinrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009003936B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013102820A1 (en) * 2012-01-03 2013-07-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. A color tunable lighting assembly, a light source and a luminaire
DE102012210195A1 (de) * 2012-06-18 2013-12-19 Osram Gmbh Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung
CN104641404A (zh) * 2012-06-11 2015-05-20 斯堪尼亚商用车有限公司 警报系统
WO2019076679A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauteil mit einem wirkungselement

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084949B4 (de) * 2011-10-21 2016-03-31 Osram Gmbh Konverteranordnung, Verfahren zum Herstellen der Konverteranordnung und Beleuchtungsanordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762567B1 (de) * 1995-08-18 1999-06-23 Nec Corporation Temperaturgeregelter Halbleiterlasergerät und Temperaturregelungsverfahren
WO2008018002A2 (en) * 2006-08-09 2008-02-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with wavelength converting element side holding heat sink
US7352010B2 (en) * 2004-03-19 2008-04-01 Hitachi Cable, Ltd. Photoelectric conversion module with cooling function
WO2008146200A1 (en) * 2007-05-25 2008-12-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with a wavelength converting element held by a support structure having an aperture

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762567B1 (de) * 1995-08-18 1999-06-23 Nec Corporation Temperaturgeregelter Halbleiterlasergerät und Temperaturregelungsverfahren
US7352010B2 (en) * 2004-03-19 2008-04-01 Hitachi Cable, Ltd. Photoelectric conversion module with cooling function
WO2008018002A2 (en) * 2006-08-09 2008-02-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with wavelength converting element side holding heat sink
WO2008146200A1 (en) * 2007-05-25 2008-12-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with a wavelength converting element held by a support structure having an aperture

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013102820A1 (en) * 2012-01-03 2013-07-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. A color tunable lighting assembly, a light source and a luminaire
US9232604B2 (en) 2012-01-03 2016-01-05 Koninklijke Philips N.V. Color tunable lighting assembly, a light source and a luminaire
RU2623960C2 (ru) * 2012-01-03 2017-06-29 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Цветонастраиваемый осветительный узел, источник света и осветительный прибор
CN104641404A (zh) * 2012-06-11 2015-05-20 斯堪尼亚商用车有限公司 警报系统
DE102012210195A1 (de) * 2012-06-18 2013-12-19 Osram Gmbh Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung
US9360175B2 (en) 2012-06-18 2016-06-07 Osram Gmbh Device for supplying electromagnetic radiation
WO2019076679A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauteil mit einem wirkungselement
US11417639B2 (en) 2017-10-19 2022-08-16 Osram Oled Gmbh Optoelectronic device with an active element

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009003936B4 (de) 2011-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006058347B4 (de) Aufbau eines Leistungsmoduls und dieses verwendendes Halbleiterrelais
DE102009003936B4 (de) Licht emittierendes Bauelement mit einer Konverterkeramik und einer Kühleinrichtung
DE112015000253B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE10327530A1 (de) Vorrichtung mit wenigstens einer von einem zu kühlenden Funktionselement gebildeten Wärmequelle, mit wenigstens einer Wärmesenke und mit wenigstens einer Zwischenlage aus einer thermischen leitenden Masse zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke sowie thermische leitende Masse, insbesondere zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung
DE112006003211T5 (de) Lichtemittierendes Element
DE102017216981A1 (de) Halbleitermodul
DE112015004794T5 (de) Laserlichtquellenvorrichtung
DE102008027468B4 (de) Wärmeübertragungsvorrichtung mit einem Halbleiterbauelement sowie Anschlussvorrichtung für ihren Betrieb
WO2019042827A1 (de) Kantenemittierender laserbarren
DE112009005017T5 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
DE112013007122B4 (de) Halbleitervorrichtung
EP2347175B1 (de) Leuchtmodul
DE102008010784B3 (de) Wärmeabfuhrtechnisch polyvalente Wärmeübertragungsvorrichtung für wenigstens ein Halbleiterbauelement sowie zugehöriges Test- und Betriebsverfahren
WO2015185296A1 (de) Lichtkonversionsvorrichtung und verfahren zum seiner herstellung
DE102005008361A1 (de) Kühlbaugruppe
DE102015224020A1 (de) Thermoelektrisches Modul
EP2414725B1 (de) Led-lichtquelle mit einer vielzahl von led-chips und led-chip zur verwendung in selbiger
EP3432692B1 (de) Thermische kopplung von kupferspreizflächen
DE102009003934A1 (de) Anordnung zur Kühlung einer Wärmequelle einer elektronischen Schaltung
DE102007006157A1 (de) Varistor und Leuchtvorrichtung
DE102011101645A1 (de) Mischlichtquelle
DE112015000595B4 (de) Oberflächenmontierbares Multichip-Bauelement
DE102014112562A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE112012002990T5 (de) Beleuchtungsvorrichtung
EP2581657B1 (de) Kühlkörper-Anordnung für eine LED-Leuchte sowie LED-Leuchte

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110619

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140801