DE102012101920A1

DE102012101920A1 - Optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102012101920A1
Application number: DE102012101920A
Authority: DE
Inventors: Dr. Petersen Kirstin; Alexander Baumgartner
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-12
Also published as: WO2013131824A1

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst eine Schichtenfolge (1) mit einem aktiven Bereich, der elektromagnetische Primärstrahlung emittiert; ein Konversionsmaterial, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert. Das Konversionsmaterial umfasst einen ersten Leuchtstoff (6-1) mit der allgemeinen Zusammensetzung A3B5O12 und einen zweiten Leuchtstoff (6-2) mit der allgemeinen Zusammensetzung M2Si5N8, wobei A eines der Elemente Y, Lu, Gd und/oder Ce oder Kombinationen aus Y, Lu, Gd und/oder Ce umfasst, wobei B Al ist, und wobei M eine Kombination aus Ca, Sr, Ba und Eu ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.
Strahlung emittierende Bauelemente, wie beispielsweise Leuchtdioden (LED), enthalten häufig Konvertermaterialien, um die von einer Strahlungsquelle emittierende Strahlung in eine Strahlung mit veränderter, längerer Wellenlänge umzuwandeln. Dabei ist die Effizienz des Konvertermaterials in der Regel abhängig von seiner Lage des Absorptionsmaximums im Bezug auf den Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Primärstrahlung, der Temperatur und/oder der relativen Luftfeuchtigkeit. Verstärkte Helligkeitsverluste und Alterungserscheinungen des Bauelements können die Folge von hohen Temperaturen und/oder einer hohen Luftfeuchtigkeit während des Betriebs des Bauelements sein, die im schlimmsten Fall zum Ausfall des optoelektronischen Bauteils führen können.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das eine verbesserte Stabilität aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Ein optoelektronisches Bauelement gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich, der elektromagnetische Primärstrahlung emittiert, ein Konversionsmaterial, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert. Das Konversionsmaterial umfasst einen ersten Leuchtstoff mit der allgemeinen Zusammensetzung A₃B₅O₁₂ und einen zweiten Leuchtstoff mit der allgemeinen Zusammensetzung M₂Si₅N₈, wobei A eines der Elemente Y, Lu, Gd und/oder Ce oder Kombinationen aus Y, Lu, Gd und/oder Ce umfasst, wobei B Al ist, und wobei M eine Kombination aus Ca, Sr, Ba und Eu ist. Dabei müssen der ersten Leuchtstoff und/oder der zweite Leuchtstoff nicht zwingend mathematisch exakte Zusammensetzungen nach den obigen Formeln aufweisen. Vielmehr können sie beispielsweise ein oder mehrere zusätzliche Dotierstoffe, sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhalten obige Formeln jedoch nur die wesentlichen Bestandteile.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass hier unter dem Begriff "Bauelement" nicht nur fertige Bauelemente, wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs) oder Laserdioden zu verstehen sind, sondern auch Substrate und/oder Halbleiterschichten, sodass beispielsweise bereits ein Verbund einer Kupfer-Schicht und einer Halbleiterschicht ein Bauelement darstellen und einen Bestandteil eines übergeordneten zweiten Bauelements bilden kann, in dem beispielsweise zusätzlich elektrische Anschlüsse vorhanden sind. Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement kann beispielsweise ein Dünnfilm-Halbleiterchip, insbesondere ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip sein.
Unter „Schichtenfolge“ ist in diesem Zusammenhang eine mehr als eine Schicht umfassende Schichtenfolge zu verstehen, beispielsweise eine Folge einer p-dotierten und einer n-dotierten Halbleiterschicht, wobei die Schichten übereinander angeordnet sind.
Ebenso kann für die Komponente A eines ersten Leuchtstoffs ein oder mindestens zwei Elemente, welche aus der Gruppe umfassend Y, Lu, Gd und Ce ausgewählt sind, eingesetzt werden, wobei deren Anteile in der Summe 100% ergeben.
Die Anteile von Ca, Sr, Ba und Eu als Komponente M im zweiten Leuchtstoff ergeben in der Summe 100%.
Hier und im Folgenden bezeichnen Farbangaben in Bezug auf emittierende Leuchtstoffe den jeweiligen Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung.
Hier und im Folgenden wird elektromagnetische Strahlung, insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen aus einem ultravioletten bis infraroten Spektralbereich, auch als Licht bezeichnet. Licht kann insbesondere sichtbares Licht sein und Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche aus einem sichtbaren Spektralbereich zwischen etwa 350 nm und etwa 800 nm umfassen. Sichtbares Licht kann hier und im Folgenden beispielsweise durch seinen Farbort mit cx- und cy-Farbortkoordinaten gemäß der einem Fachmann bekannten so genannten CIE-1931-Farborttafel beziehungsweise CIE-Normfarbtafel charakterisierbar sein.
Als weißes Licht oder Licht mit einem weißen Leucht- oder Farbeindruck kann hier und im Folgenden Licht mit einem Farbort bezeichnet werden, der dem Farbort eines planckschen Schwarzkörperstrahlers entspricht oder um weniger als 0,07 und bevorzugt um weniger als 0,05, beispielsweise 0,03, in cx- und/oder cy-Farbortkoordinaten vom Farbort eines planckschen Schwarzkörperstrahlers abweicht. Weiterhin kann ein hier und im Folgenden als weißer Leuchteindruck bezeichneter Leuchteindruck durch Licht hervorgerufen werden, das einen einem Fachmann bekannten Farbwidergabeindex („color rendering index“, CRI) von größer oder gleich 60, bevorzugt von größer oder gleich 80.
Die Erfinder haben überraschenderweise herausgefunden, dass im Betrieb eines optoelektronischen Bauelements eine Kombination der Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Primärstrahlung mit dem ersten Leuchtstoff und mit dem zweiten Leuchtstoff eine erhöhte Stabilität des optoelektronischen Bauelements bei hohen Temperaturen, einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit und/oder hohem Wasserdampfdruck entsteht. Weiterhin entsteht zusätzlich zur Langzeitstabilität in Feuchte eine sehr gute Effizienz der Konversion der elektromagnetischen Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung, eine höhere Helligkeit, einen hohen Farbwiedergabeindex (CRI, R9, Ra8) und ein besserer Farbeindruck des vom Bauelement abgegeben Lichts im Vergleich zu herkömmlichen optoelektronischen Bauelementen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Schichtenfolge eine Halbleiterschichtenfolge sein, wobei die in der Halbleiterschichtenfolge vorkommenden Halbleitermaterialien nicht beschränkt sind, sofern diese zumindest teilweise Elektrolumineszenz aufweisen. Es werden beispielsweise Verbindungen aus den Elementen verwendet, die aus Indium, Gallium, Aluminium, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Sauerstoff, Silicium, Kohlenstoff und Kombinationen daraus ausgewählt sind. Es können aber auch andere Elemente und Zusätze verwendet werden. Die Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich kann beispielsweise auf Nitridverbindungshalbleitermaterialien basieren. „Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon, ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktiven Bereich beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Strukur) aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben dem aktiven Bereich weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, p- oder n-dotierte Confinement- oder Cladding-Schichten, Pufferschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Solche Strukturen den aktiven Bereich oder die weiteren funktionellen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Alternativ ist es möglich, eine organische Leuchtdiode (OLED) als optoelektronisches Bauelement auszuwählen, wobei beispielsweise die von der OLED emittierte elektromagnetische Primärstrahlung durch ein im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung befindliches Konversionsmaterial in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung umgewandelt wird.
Der zweite Leuchtstoff, beispielsweise vom Typ M₂Si₅N₈, zeigt eine deutlich höhere Stabilität bei hohen Temperaturen, wie beispielsweise 85°C bis 120°C, und/oder bei variierenden Umgebungstemperaturen und Stromstärken bzw. Strömen. Diese höhere Stabilität und zusätzlich eine optimierte Lage der Emission des zweiten Leuchtstoffs, beispielsweise vom Typ M₂Si₅N₈, zeigt einen deutlich stabileren Farbwiedergabeindex (colour rendering index, CRI und Farbwiedergabeindex mit 8 Referenzfarben, Ra8), einen höheren Farbwiedergabeindex für gesättigtes Rot (R9), der bei CRI 80 unter allen Bedingungen oberhalb von 0 bleibt. Weiterhin kann der zweite Leuchtstoff, beispielsweise vom Typ M₂Si₅N₈, ohne weitere Stabilisierungsmaßnahmen in einem optoelektronischen Bauelement eingesetzt werden und ist feuchte- und temperaturstabil.
Weiterhin lässt sich der Farbort des zweiten Leuchtstoffs vom Typ M₂Si₅N₈ durch Variation des Verhältnisses der Kationen der Komponente M, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ und Eu²⁺ so auf die Augenempfindlichkeit eines äußeren Betrachters und gleichzeitig auf die Emission der elektromagnetischen Primärstrahlung und der elektromagnetischen Sekundärstrahlung des ersten Leuchtstoffs (im Folgenden erste elektromagnetische Sekundärstrahlung) anpassen, dass ein temperatur- und stromstabileres Verhalten der Gesamtemission, also die von einem äußeren Betrachter wahrgenommene elektromagnetische Strahlung des Bauelements, erreicht wird. Gleichzeitig wird ein ausreichend hoher Farbwiedergabeindex erzielt. Weiterhin ist eine deutliche Stabilisierung des Farborts des Bauelements beobachtbar. Zudem kann durch Verwendung des zweiten Leuchtstoffs die Langzeitstabilität in Feuchte des optoelektronischen Bauelements deutlich gesteigert werden.
Die elektromagnetische Sekundärstrahlung des zweiten Leuchtstoffs vom Typ M₂Si₅N₈ (im Folgenden zweite elektromagnetische Sekundärstrahlung) kann durch Verringerung der mittleren Ionengröße der Kationen Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ oder durch Erhöhung des Eu-Anteils im zweiten Leuchtstoff zu größeren Wellenlängen hin verschoben werden.
Hier und im Folgenden entspricht 1 Molprozent (mol-%) gleich 1 Atomprozent (at%).
Gemäß einer Ausführungsform ist im zweiten Leuchtstoff Ca als Teil der Komponente M zu einem Anteil von 2,5 mol-% bis 25 mol-% enthalten.
Weiterhin kann der zweite Leuchtstoff Ba zu einem Anteil enthalten, der größer oder gleich 40 mol-%, beispielsweise 40 mol-% bis 70 mol-%, bevorzugt größer oder gleich 50 mol-%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung enthält der zweite Leuchtstoff Eu zu einem Anteil von 0,5 mol-% bis 10 mol-%, bevorzugt 2 mol-% bis 6 mol-%, besonders bevorzugt 4 mol-%. Dabei kann Eu zur Aktivierung und/oder Dotierung des zweiten Leuchtstoffs dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung hat der zweite Leuchtstoff die Zusammensetzung (Sr_0,36Ba_0,5Ca_0,1Eu_0,04)₂Si₅N₈. Durch die Kombination von Sr, Ba, Ca und Eu wird im zweiten Leuchtstoff mit der Zusammensetzung (Sr_0,36Ba_0,5Ca_0,1Eu_0,04)₂Si₅N₈ eine hohe thermische Stabilität und eine Stabilität gegenüber Feuchtigkeit, eine Langzeitstabilität des Bauelements, eine Stabilität des Farborts und eine Stabilität des Farbwiedergabeindex (Ra8, CRI, R9) erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können der erste und zweite Leuchtstoff als Partikel ausgeformt sein.
Die Komponente A des ersten Leuchtstoffs mit der allgemeinen Zusammensetzung A₃B₅O₁₂ kann einen Aktivator- und/oder Dotierstoff umfassen. Eine auf die Wellenlänge der elektromagnetischen Primärstrahlung optimal angepasste Zusammensetzung des ersten Leuchtstoffes kann durch Variation der Verhältnisse (Y, Lu, Gd, Ce) zu Al erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der erste Leuchtstoff Ce als Komponente A zu einem Anteil von 0,5 mol-% bis 5 mol-%, bevorzugt von 2,5 mol-% bis 5 mol-%, beispielsweise 3,5 mol%. Ce kann in dem ersten Leuchtstoff als Aktivator und/oder Dotierstoff dienen. Durch die hohe Konzentration des Ce als Aktivator im ersten Leuchtstoff und eine gute Übereinstimmung des Absorptionsmaximums des ersten Leuchtstoffs mit der elektromagnetischen Primärstrahlung ergibt sich eine höhere Konversionseffizienz des ersten Leuchtstoffs im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtstoffen, wie beispielweise gelb oder grün emittierende Leuchtstoffe. Weiterhin ist der erste Leuchtstoff langzeitstabil und verbessert temperaturstabil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Komponente A des ersten Leuchtstoffs Y umfassen. Dabei kann Y zu einem Anteil in dem ersten Leuchtstoff von 95 mol% bis 99,5 mol%, beispielsweise 99 mol% vorhanden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in der Komponente A Lu mit einem Anteil von 95 mol% bis 99,5 mol%, beispielsweise 99 mol% vorhanden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der erste Leuchtstoff die Zusammensetzung (Y_1-yCe_y)₃Al₅O₁₂ mit 0,005 ≤ y ≤ 0,05, beispielsweise y = 0,035 oder (Lu_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂ mit 0,005 ≤ x ≤ 0,05, beispielsweise y = 0,035 oder (Lu_1-a-bY_aCe_b)₃Al₅O₁₂ mit 0 < a < 1, beispielsweise a = 0,99 und 0,005 ≤ b ≤ 0,05, beispielsweise b = 0,035 auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die elektromagnetische Primärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 445 nm bis 565 nm auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die elektromagnetische Primärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 450 nm bis 470 nm auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die elektromagnetische Primärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 515 nm bis 560 nm auf.
Die Wahl der Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Primärstrahlung im Bereich von größer 445 nm führt zu einer verbesserten intrinsischen Temperaturstabilität des optoelektronischen Bauelements. Durch die Wahl der Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Primärstrahlung sowie des Konversionsmaterials wird der Farbort der Gesamtemission des optoelektronischen Bauelements auch bei Änderung der Temperatur und/oder des Vorwärtsstroms I_f wenig beeinflusst und somit ein temperatur- und stromstabilisiertes Verhalten der Gesamtemission erreicht. Die Farbortstabilität der Gesamtemission wird durch die optimierte Wechselwirkung der elektromagnetischen Primärstrahlung mit der Empfindlichkeit des blauen Rezeptors im menschlichen Auge (CIE-Z, Blauempfindlichkeit des Auges laut CIE-Standard) deutlich verbessert. Weiterhin ist durch die verbesserte Temperaturstabilität die Effizienz des Bauelements bei höheren Temperaturen deutlich erhöht.
Der erste Leuchtstoff mit der Zusammensetzung (Y_1-yCe_y)₃Al₅O₁₂ mit 0,005 ≤ y ≤ 0,05, beispielsweise y = 0,035 oder (Lu_1-a-bY_aCe_b)₃Al₅O₁₂ mit 0 < a < 1, beispielsweise a = 0,99 und 0,005 ≤ b ≤ 0,05, beispielsweise b = 0,035 kann aufgrund seiner Lage des Absorptionsmaximums zwischen 450 und 470 nm optimal und effizient von der elektromagnetischen Primärstrahlung, welche beispielsweise im Bereich von 450 nm bis 470 nm liegt, angeregt werden. Dabei weist der erste Leuchtstoff eine Langzeitstabilität gegenüber Feuchte und eine verbesserte Temperaturstabilität auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im Betrieb des optoelektronischen Bauelements die elektromagnetische Primärstrahlung von der Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich emittiert und trifft in einem Konversionsbereich auf das Konversionsmaterial, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist und geeignet ist, die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise zu absorbieren und als elektromagnetische Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der elektromagnetischen Primärstrahlung verschiedenen Wellenlängenbereich zu emittieren.
Eine als Schicht, Folie oder als Verguss ausgestalteter Bereich kann das Konversionsmaterial umfassend den ersten und zweiten Leuchtstoff aufweisen, wobei das Konversionsmaterial auf oder über der Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich angeordnet oder aufgebracht ist. Eine Schicht, die das Konversionsmaterial aufweist, kann weiterhin aus Teilschichten oder Teilbereichen zusammengesetzt sein, wobei in den einzelnen Teilschichten oder Teilbereichen unterschiedlich zusammengesetzte Konversionsmaterialien vorhanden sind.
Dass ein Bereich „auf“ oder „über“ der Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass der Konversionsbereich unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass der Konversionsbereich mittelbar auf beziehungsweise über der Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten, Bereiche und/oder Elemente zwischen dem Konversionsbereich und Schichtenfolge angeordnet sein.
Dabei können ein oder mehrere erste und zweite Leuchtstoffe in dem Konversionsmaterial homogen oder mit Konzentrationsgradienten in einem Matrixmaterial verteilt oder eingebettet sein. Insbesondere eignen sich als Matrixmaterial Polymer- oder Keramikmaterialien. Das Matrixmaterial kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane, deren Derivate und Mischungen, Copolymere oder Verbindungen davon aufweist, wobei diese Verbindungen in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren vorliegen können. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Verguss das Konversionsmaterial und eine Vergussmasse umfassen. Zusätzlich kann der Verguss einen oder mehrere Füllstoffe umfassen. Der Verguss kann beispielsweise stoffschlüssig durch die Vergussmasse mit der Schichtenfolge mit dem aktiven Bereich verbunden sein. Die Vergussmasse kann dabei beispielsweise Polymermaterial sein. Insbesondere kann es sich um Silikon handeln, ein Methyl-substituiertes Silikon, beispielsweise Poly(dimethylsiloxan) und/oder Polymethylphenylsiloxan, ein Cyclohexyl-substituiertes Silikon, zum Beispiel Poly(dicyclohexyl)siloxan, oder eine Kombination davon.
Weiterhin kann das Konversionsmaterial zusätzlich einen Füllstoff, wie beispielsweise ein Metalloxid, so etwa Titandioxid, Zirkoniumdioxid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, ein Salz wie Bariumsulfat und/oder Glaspartikel umfassen. Der Füllgrad des Füllstoffs in beispielsweise dem Konversionsmaterial kann größer 20 Gew%, beispielsweise 25 bis 30 Gew% sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, ist das Mischungsverhältnis des ersten Leuchtstoffs und des zweiten Leuchtstoffs in dem Konversionsmaterial beliebig wählbar.
Die elektromagnetische Primärstrahlung und elektromagnetische Sekundärstrahlung können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich. Dabei können das Spektrum der elektromagnetischen Primärstrahlung und/oder das Spektrum der elektromagnetischen Sekundärstrahlung schmalbandig sein, das heißt, dass die elektromagnetische Primärstrahlung und/oder die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen einfarbigen oder annähernd einfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen können. Das Spektrum der elektromagnetischen Primärstrahlung und/oder das Spektrum der elektromagnetischen Sekundärstrahlung können alternativ auch breitbandig sein, das heißt, dass die elektromagnetische Primärstrahlung und/oder die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen mischfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen können, wobei der mischfarbige Wellenlängenbereich jeweils ein kontinuierliches Spektrum oder mehrere diskrete spektrale Komponenten mit verschiedenen Wellenlängen aufweisen kann.
Beispielsweise kann die elektromagnetische Primärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich aufweisen, während die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem blauen bis infraroten Wellenlängenbereich aufweisen kann. Besonders bevorzugt können die elektromagnetische Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Dazu kann die elektromagnetische Primärstrahlung einen blaufarbigen Leuchteindruck erwecken und die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen gelbfarbigen Leuchteindruck, der durch spektrale Komponenten der elektromagnetischen Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich und/oder spektrale Komponenten im grünen und roten Wellenlängenbereich entstehen kann.
Das optoelektronische Bauelement weist dabei gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Gesamtemission auf, die sich aus elektromagnetischer Primärstrahlung und elektromagnetischer Sekundärstrahlung zusammensetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Gesamtemission des optoelektronischen Bauelements weißes Licht. Insbesondere kann dabei von einem äußeren Betrachter im Betrieb des optoelektronischen Bauelements die Gesamtemission als weißes Licht wahrgenommen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann sich die elektromagnetische Sekundärstrahlung aus einer ersten elektromagnetischen Sekundärstrahlung, die von dem ersten Leuchtstoff emittiert wird, und einer zweiten elektromagnetischen Sekundärstrahlung, die von dem zweiten Leuchtstoff emittiert wird, zusammensetzen. Die erste elektromagnetische Sekundärstrahlung kann eine Wellenlänge aufweisen, die aus dem Bereich 490 nm bis 575 nm, bevorzugt 540 nm, ausgewählt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Wellenlänge aufweisen, die aus dem Bereich 515 nm bis 560 nm, beispielsweise 530 nm, ausgewählt ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die zweite elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Wellenlänge aufweisen, die aus dem Bereich 600 nm bis 750 nm, bevorzugt 630 nm, ausgewählt ist. Der erste Leuchtstoff emittiert somit im gelben oder grünen Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung und der zweite Leuchtstoff im orangen oder roten Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung.
Das Konversionsmaterial weist ein Absorptionsspektrum und ein Emissionsspektrum auf, wobei das Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum vorteilhafterweise zumindest teilweise nicht deckungsgleich sind. So kann das Absorptionsspektrum zumindest teilweise das Spektrum der elektromagnetischen Primärstrahlung und das Emissionsspektrum zumindest teilweise das Spektrum der elektromagnetischen Sekundärstrahlung umfassen. Es wird also durch das Konversionsmaterial zumindest teilweise aus elektromagnetischer Primärstrahlung eine elektromagnetische Sekundärstrahlung erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Konversionsmaterial weiterhin zumindest einen Farbstoff.
Insbesondere zur Herstellung eines Konversionsmaterials, das beispielsweise schichtförmig ausgeformt ist, können der erste und zweite Leuchtstoff in flüssiger Form aufgebracht werden. Gegebenenfalls können der erste und zweite Leuchtstoff mit einem Matrixmaterial, das ebenfalls in einer flüssigen Phase vorliegen kann, gemischt und gemeinsam aufgebracht werden. Gegebenenfalls können das flüssige Matrixmaterial und der erste und zweite Leuchtstoff beispielsweise auf der Schichtenfolge mit dem aktiven Bereich aufgebracht werden. Auf der Schichtenfolge kann auch eine Elektrode aufgebracht sein und erster und zweiter Leuchtstoff, die gegebenenfalls mit einem Matrixmaterial gemischt sind, auf diese Elektrode schichtförmig aufgebracht werden. Durch Trocknungs- und/oder Vernetzungsprozesse können der erste und zweite Leuchtstoff oder die Mischung gehärtet und/oder fixiert und das schichtförmig ausgeformte Konversionsmaterial gebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Leuchtstoff, beispielsweise vom Typ M₂Si₅N₈, wobei M eine Kombination aus Ca, Sr, Ba und Eu ist, wie folgt hergestellt werden:
Ausgangssubstanzen werden stöchiometrisch eingewogen. Werden für M Erdalkalikomponenten eingesetzt, können diese auch mit einem Überschuss eingewogen werden, um eventuell Abdampfungsverluste während der Synthese zu kompensieren.
Ausgangssubstanzen können aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Erdalkalimetalle und deren Verbindungen, Silicium und dessen Verbindungen, und Europium und dessen Verbindungen umfasst. Dabei können Erdalkalimetall-Verbindungen aus Legierungen, Hydriden, Siliciden, Nitriden, Halogeniden, Oxiden und Mischungen dieser Verbindungen ausgewählt werden. Siliciumverbindungen können aus Siliciumnitriden, Erdalkalisiliciden, Siliciumdiimiden, Siliciumhydriden oder Mischungen dieser Verbindungen ausgewählt werden. Bevorzugt werden Siliciumnitride und Siliciummetall eingesetzt, die stabil, leicht verfügbar und günstig sind. Verbindungen von Europium können aus Europiumoxiden, Europiumnitriden, Europiumhalogeniden, Europiumhydriden oder Mischungen dieser Verbindungen ausgewählt werden. Bevorzugt wird Europiumoxid eingesetzt, das stabil, leicht verfügbar und günstig ist.
Es kann auch ein Schmelzmittel für die Verbesserung der Kristallinität und zur Unterstützung des Kristallwachstums des Leuchtstoffs eingesetzt werden. Hier können die Chloride und Fluoride der eingesetzten Erdalkalimetalle, wie SrCl₂, SrF₂, CaCl₂, CaF₂, BaCl₂, BaF₂, Halogenide, wie NH₄Cl, NH₄F, KF, KCl, MgF₂, und borhaltige Verbindungen, wie H₃BO₃, B₂O₃, Li₂B₄O₇, NaBO₂, Na₂B₄O₇, verwendet werden.
Alternativ ist eine ladungsneutrale Substitution der SiN-Einheiten in dem zweiten Leuchtstoff vom Typ M₂Si₅N₈ durch AlO-Einheiten möglich.
Die Ausgangssubstanzen werden vermischt, wobei die Mischung der Ausgangssubstanzen bevorzugt in einer Kugelmühle oder in einem Taumelmischer durchgeführt wird. Beim Mischprozess können die Bedingungen so gewählt werden, dass ausreichend Energie in das Mischgut eingetragen wird, wodurch es zu einer Vermahlung der Ausgangssubstanzen kommt. Die damit erhöhte Homogenität und Reaktivität der Mischung kann einen positiven Einfluss auf die Eigenschaften des resultierenden Leuchtstoffs haben.
Durch gezielte Veränderung der Schüttdichte und/oder durch Modifikation der Agglomeration der Ausgangssubstanzmischung kann die Entstehung von Nebenphasen reduziert werden. Außerdem kann die Partikelgrößenverteilung, Partikelmorphologie und die Ausbeute des resultierenden zweiten Leuchtstoffs beeinflusst werden. Die hierfür geeigneten Techniken sind beispielsweise Siebungen und Granulieren, gegebenenfalls unter Verwendung geeigneter Zusätze.
Anschließend kann die Mischung einmal oder mehrfach getempert werden. Die Temperung kann in einem Tiegel aus Wolfram, Molybdän oder Bornitrid erfolgen. Die Temperung erfolgt in einem gasdichten Ofen in einer Stickstoff oder Stickstoff/Wasserstoff-Atmosphäre. Die Atmosphäre kann fließend oder stationär sein. Es kann zudem von Vorteil für die Qualität des zweiten Leuchtstoffs sein, wenn Kohlenstoff in feinverteilter Form im Ofenraum anwesend ist. Mehrfache Temperungen des zweiten Leuchtstoffs können die Kristallinität oder die Korngrößenverteilung weiter verbessern. Weitere Vorteile können eine niedrigere Defektdichte verbunden mit verbesserten optischen Eigenschaften des zweiten Leuchtstoffs und/oder eine höhere Stabilität des zweiten Leuchtstoffs sein. Zwischen den Temperungen kann der zweite Leuchtstoff behandelt werden oder es können dem zweiten Leuchtstoff Substanzen, wie Ausgangssubstanzen, Schmelzmittel, andere Substanzen oder eine Mischung dieser Stoffe zugegeben werden.
Der getemperte Leuchtstoff kann weiterhin gemahlen werden. Für die Mahlung des zweiten Leuchtstoffs können übliche Werkzeuge, wie beispielsweise eine Mörsermühle, eine Fließbettmühle, oder eine Kugelmühle, eingesetzt werden. Bei der Mahlung sollte dabei der Anteil von erzeugtem Splitterkorn möglichst gering gehalten werden, da dieser die optischen Eigenschaften des zweiten Leuchtstoffs verschlechtern kann.
Anschließend kann der zweite Leuchtstoff zusätzlich gewaschen werden. Hierzu kann der Leuchtstoff in Wasser oder in wässrigen Säuren, wie Salzsäure, Salpetersäure, Flusssäure, Schwefelsäure, organischen Säuren oder einer Mischung dieser gewaschen werden. Dadurch können Nebenphasen, Glasphasen oder andere Verunreinigungen entfernt und damit eine Verbesserung der optischen Eigenschaften des zweiten Leuchtstoffs erreicht werden. Es ist auch möglich, durch diese Behandlung gezielt kleinere Leuchtstoffpartikel auszulösen und die Partikelgrößenverteilung für die Anwendung zu optimieren. Weiterhin ist es möglich, den zweiten Leuchtstoff in Partikelform herzustellen, wobei durch Behandlung die Oberflächen der Partikel gezielt verändert werden können, wie z.B. das Entfernen bestimmter Bestandteile aus der Partikeloberfläche. Diese Behandlung kann, eventuell in Verbindung mit einer nachgeschalteten Behandlung, zu einer verbesserten Stabilität des Leuchtstoffs führen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Leuchtstoff mit der Zusammensetzung A₃B₅O₁₂ wie folgt hergestellt werden. Zunächst werden Ausgangssubstanzen der Komponente A bereitgestellt, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, Seltenerdmetalloxide, Seltenerdmetallhydroxide und Seltenerdmetallsalze wie beispielsweise Seltenerdmetallcarbonate, Seltenerdmetallnitrate, Seltenerdmetallhalogenide, und Kombinationen davon umfasst. Als Ausgangssubstanzen der Komponente B können Oxide, Hydroxide oder Salze von Aluminium, wie beispielsweise deren Carbonate, Nitrate, Halogenide oder auch Kombinationen der genannten Verbindungen ausgewählt werden.
Zusätzlich können zu den Ausgangssubstanzen Fluss- oder Schmelzmittel gegeben werden, wie zum Beispiel, aber nicht ausschließlich, Fluoride, wie beispielsweise NH₄HF₂, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, BaF₂, AlF₃, CeF₃, YF₃, LuF₃, GdF₃, und ähnliche Verbindungen, oder auch Borsäure, sowie deren Salze. Weiterhin kommen auch beliebige Kombinationen aus zwei oder mehreren der oben genannten Schmelzmittel in Frage.
Die Ausgangssubstanzen und gegebenenfalls die Schmelz- und Flussmittel werden homogenisiert, beispielsweise in einer Mörsermühle, einer Kugelmühle, einem Turbulentmischer, einem Pflugscharmischer oder mittels anderer geeigneter Methoden. Die homogenisierte Mischung wird anschließend in einem Ofen, beispielsweise einem Rohrofen, einem Kammerofen oder einem Durchschubofen, für mehrere Stunden unter reduzierender Atmosphäre für mehrere Stunden geglüht. Das Glühgut wird anschließend gemahlen, beispielsweise in einer Mörsermühle, Kugelmühle, Fließbettmühle oder anderen Mühlentypen. Das gemahlene Pulver wird im Anschluss weiteren Fraktionier- und Klassierschritten, wie beispielsweise Siebung, Flotation oder Sedimentation unterzogen und gegebenenfalls gewaschen. Das Reaktionsprodukt umfasst den ersten Leuchtstoff.
Alternativ kann der erste und zweite Leuchtstoff, sowie gegebenenfalls ein Matrixmaterial auch aufgedampft und danach durch Vernetzungsreaktionen ausgehärtet werden.
Weiterhin können die Partikel des ersten und/oder zweiten Leuchtstoffs zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung streuen. Damit können der erste und zweite Leuchtstoff gleichzeitig als ein Leuchtzentrum, das Strahlung der elektromagnetischen Primärstrahlung teilweise absorbiert und eine elektromagnetische Sekundärstrahlung emittiert, und als Streuzentrum für die elektromagnetische Primärstrahlung ausgebildet sein. Die Streueigenschaften des Konversionsmaterials können zu einer verbesserten Strahlungsauskopplung aus dem Bauelement führen. Die Streuwirkung kann beispielsweise auch zu einer Steigerung der Absorptionswahrscheinlichkeit von Primärstrahlung in dem Konversionsmaterial führen, wodurch eine geringere Schichtdicke der Schicht, die das Konversionsmaterial enthält, erforderlich sein kann.
Darüber hinaus kann das Konversionsmaterial auch auf einem Substrat, das beispielsweise Glas oder einen transparenten Kunststoff aufweist, aufgebracht sein, wobei auf dem Konversionsmaterial die Schichtenfolge mit dem aktiven Bereich angeordnet sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das optoelektronische Bauelement eine die Schichtenfolge mit dem aktiven Bereich umschließende Verkapselung aufweisen, wobei das Konversionsmaterial im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung innerhalb oder außerhalb der Verkapselung angeordnet sein kann. Die Verkapselung kann jeweils als Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Konversionsmaterial in direktem Kontakt mit der Strahlungsquelle. So kann die Konversion der elektromagnetischen Primärstrahlung in die elektromagnetische Sekundärstrahlung zumindest teilweise nahe der Strahlungsquelle, beispielsweise in einem Abstand Konvertermaterial und Strahlungsquelle von kleiner oder gleich 200 µm, bevorzugt kleiner oder gleich 50 µm erfolgen (sogenannte „chip-level conversion“).
Gemäß einer Ausführungsform ist das Konversionsmaterial von der Strahlungsquelle beabstandet. So kann zumindest teilweise die Konversion der elektromagnetischen Primärstrahlung in die elektromagnetische Sekundärstrahlung in einem großen Abstand zur Strahlungsquelle erfolgen, beispielsweise in einem Abstand Konvertermaterial und Strahlungsquelle von größer oder gleich 200 µm, bevorzugt größer oder gleich 750 µm, besonders bevorzugt größer oder gleich 900 µm (sogenannte „remote phosphor conversion“).
Gemäß einer Ausführungsform kann das Konversionsmaterial insbesondere als Volumenverguss in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschrieben Ausführungsbeispielen.
Die Figuren zeigen:
1 die schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements,
2 ein Leuchtstoffspektrum bei unterschiedlichen Emissionswellenlängen gemäß einer Ausführungsform, und
3 eine Alterung eines zweiten Leuchtstoffs und eines Vergleichsbeispiels.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements am Ausführungsbeispiel einer Leuchtdiode (LED). Das optoelektronische Bauelement weist eine Schichtenfolge 1 mit einem aktiven Bereich (nicht explizit gezeigt), einen ersten elektrischen Anschluss 2, einen zweiten elektrischen Anschluss 3, einen Bonddraht 4, einen Verguss 5, eine Gehäusewand 7, ein Gehäuse 8, eine Ausnehmung 9, einen ersten Leuchtstoff 6-1, einem zweiten Leuchtstoff 6-2 und ein Matrixmaterial 10 auf.
Weiterhin kann die Schichtenfolge 1 mit einem aktiven Bereich auf einem Träger (hier nicht gezeigt) angeordnet sein. Bei einem Träger kann es sich beispielsweise um ein Printed Circuit Board (PCB), ein Keramiksubstrat, eine Leiterplatte oder eine Aluminiumplatte handeln.
Alternativ ist eine trägerlose Anordnung der Schichtenfolge 1 bei so genannten Dünnfilmchips möglich.
Der aktive Bereich ist zur Emission elektromagnetischer Primärstrahlung in eine Abstrahlrichtung geeignet. Die Schichtenfolge 1 mit einem aktiven Bereich kann beispielsweise auf Nitridverbindungshalbleitermaterial basieren. Nitridverbindungshalbleitermaterial emittiert insbesondere elektromagnetische Primärstrahlung im blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich.
Im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung ist der erste Leuchtstoff 6-1 und zweite Leuchtstoff 6-2, die wie hier gezeigt in Partikelform vorliegen, in ein Matrixmaterial 10 eingebettet sind, angeordnet. Das Matrixmaterial 10 ist beispielsweise Polymer- oder Keramikmaterial. Dabei ist der erste Leuchtstoff 6-1 und/oder zweite Leuchtstoff 6-2 unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der Schichtenfolge 1 mit einem aktiven Bereich angeordnet.
Alternativ können weitere Schichten und Materialien, wie beispielsweise der Verguss, zwischen dem ersten Leuchtstoff 6-1 und/oder zweiten Leuchtstoff 6-2 und der Schichtenfolge 1 angeordnet sein (hier nicht gezeigt).
Alternativ kann der erste Leuchtstoff 6-1 und zweite Leuchtstoff 6-2 mittelbar oder unmittelbar an der Gehäusewand 7 eines Gehäuses 8 angeordnet sein (hier nicht gezeigt).
Alternativ es ist möglich, dass der erste Leuchtstoff 6-1 und der zweite Leuchtstoff 6-2 in einer Vergussmasse eingebettet sind (hier nicht gezeigt), und zusammen mit dem Matrixmaterial 10 als Verguss 5 ausgeformt sind.
Erster Leuchtstoff 6-1 und zweiter Leuchtstoff 6-2 konvertieren zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung. Beispielsweise wird die elektromagnetische Primärstrahlung im blauen Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung emittiert, wobei zumindest ein Teil dieser elektromagnetischen Primärstrahlung von dem ersten Leuchtstoff 6-1 und den zweiten Leuchtstoff 6-2 zu einer ersten elektromagnetischen Sekundärstrahlung im grünen und einer zweiten elektromagnetischen Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung konvertiert wird. Die aus dem optoelektronischen Bauelement austretende Gesamtstrahlung ist eine Überlagerung aus blau emittierender Primärstrahlung und rot und grün emittierender Sekundärstrahlung, wobei die für den äußeren Betrachter sichtbare Gesamtemission weißes Licht ist.
2 zeigt die Intensität in a.U. eines ersten Leuchtstoffs mit der Zusammensetzung (Y_1-yCe_y)₃Al₅O₁₂ mit y = 0,035 und eines zweiten Leuchtstoff mit der Zusammensetzung (Sr_0,36Ba_0,5Ca_0,1Eu_0,04)₂Si₅N₈ in einem optoelektronischen Bauelement in Abhängigkeit von der Emissionswellenlänge in nm bei einer Farbtemperatur von 2988K und einem Farbwiedergabeindex („color rendering index“, CRI) von 79.
Der erste und zweite Leuchtstoff werden mit einer elektromagnetischen Primärstrahlung von 465 nm angeregt, wobei die 2 die Gesamtemission des optoelektronischen Bauelements aus elektromagnetischer Primärstrahlung und elektromagnetischer Sekundärstrahlung zeigt. Die erste Emissionsbande mit einem Wellenlängenmaximum von 460 ± 5 nm zeigt die Emission der elektromagnetischen Primärstrahlung, wobei die zweite Emissionsbande mit einem Wellenlängenmaximum von ca. 600 nm aus einer Überlagerung der Emissionsbande des ersten Leuchtstoffs mit einem Wellenlängenmaximum von ca. 555 nm und der Emissionsbande des zweiten Leuchtstoffs mit einem Wellenlängenmaximum von ca. 630 nm resultiert. Die Gesamtemission des optoelektronischen Bauelements ergibt (warm)weißes Licht. Durch die Kombination aus elektromagnetischer Primärstrahlung mit ersten und zweiten Leuchtstoff ergibt sich für das optoelektronische Bauelement eine Langzeitstabilität gegenüber relativer Luftfeuchtigkeit und eine verbesserte Temperaturstabilität im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, welche beispielsweise anstelle des erfindungsgemäßen zweiten Leuchtstoffs einen Leuchtstoff vom Typ (Sr,Ca)_1-zAlSiN₃:Eu_z mit 0,003 ≤ z ≤ 0,007 umfassen. Beispielsweise bei z = 0,007 beträgt der Sr-Anteil 69,51 mol% und der Ca-Anteil 29,79 mol% in einem Leuchtstoff vom Typ (Sr,Ca)_1-zAlSiN₃:Eu_z. Trotz der relativ langen Wellenlänge der elektromagnetischen Primärstrahlung kann der erste Leuchtstoff aufgrund der Lage seines Absorptionsmaximums im Wellenlängenbereich von 450 bis 470 nm effizient angeregt werden.
Hier und im Folgenden werden folgende Kurzbezeichnungen für Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele von Leuchtstoffen verwendet:
A1: Ausführungsbeispiel eines zweiten Leuchtstoffs mit der Zusammensetzung(Sr_0,36Ba_0,5Ca_0,1Eu_0,04)₂Si₅N₈ V1: Vergleichsbeispiel (Sr,Ca)_1-zAlSiN₃:Eu_z mit 0,003 ≤ z ≤ 0,007.
3 zeigt eine Alterung D in Prozent von A1 und V1. Die Alterung D wurde aus dem Verhältnis der Strahlungsenergie von A1 beziehungsweise V1 nach 0 Stunden und der Strahlungsenergie von A1 beziehungsweise V1 nach 168 h bestimmt. Es wurde ein sogenannter Pressure Cooker Test (PCT) über eine Zeitdauer von 168 Stunden bei 121 °C, einem Druck von ca. 2 atm, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% und einer Stromstärke von 20 mA durchgeführt. A1 und V1 werden dabei jeweils einem hohen Wasserdampfdruck, einer hohen Temperatur und/oder relativen Luftfeuchtigkeit in einer autoklavierten Kammer ausgesetzt, um die Fähigkeit und Zuverlässigkeit von V1 und A1 unter extremen Bedingungen zu beurteilen. Das Vergleichsbeispiel V1 zeigt eine größere Alterung im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel A1. Daraus ergibt sich, dass das Ausführungsbeispiel A1 langzeitstabiler als V1 gegenüber hoher Temperatur, hohem Wasserdampfdruck und/oder hoher relativer Luftfeuchtigkeit ist. Die Stabilität von A1 ist intrinsischer Natur, was bedeutet, dass A1 von sich heraus stabil ist und nicht durch nachträgliche Behandlung stabilisiert werden muss.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Optoelektronisches Bauelement umfassend – eine Schichtenfolge (1) mit einem aktiven Bereich, der elektromagnetische Primärstrahlung emittiert; – ein Konversionsmaterial, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert, – wobei das Konversionsmaterial einen ersten Leuchtstoff (6-1) mit der allgemeinen Zusammensetzung A₃B₅O₁₂ und einen zweiten Leuchtstoff (6-2) mit der allgemeinen Zusammensetzung M₂Si₅N₈ umfasst, wobei A eines der Elemente Y, Lu, Gd und/oder Ce oder Kombinationen aus Y, Lu, Gd und/oder Ce umfasst, wobei B Al ist, und wobei M eine Kombination aus Ca, Sr, Ba und Eu ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei im zweiten Leuchtstoff (6-2) Ca als Teil der Komponente M zu einem Anteil von 2,5 mol-% bis 25 mol-% enthalten ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente M des zweiten Leuchtstoffs (6-2) Ba zu einem Anteil größer oder gleich 40 mol-% enthält.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente M des zweiten Leuchtstoffs (6-2) Eu zu einem Anteil von 0,5 mol-% bis 10 mol-% enthält.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Leuchtstoff (6-2) (Sr_0,36Ba_0,5Ca_0,1Eu_0,04)₂Si₅N₈ ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Primärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 445 nm bis 565 nm aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, wobei die elektromagnetische Primärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 450 nm bis 470 nm aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die elektromagnetische Sekundärstrahlung aus einer ersten elektromagnetischen Sekundärstrahlung, die von dem ersten Leuchtstoff (6-1) emittiert wird, und einer zweiten elektromagnetischen Sekundärstrahlung, die von dem zweiten Leuchtstoff (6-2) emittiert wird, zusammensetzt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 490 nm bis 575 nm aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 9, wobei die erste elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 515 nm bis 560 nm aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Wellenlänge im Bereich 600 nm bis 750 nm aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Leuchtstoff (6-1) Ce als Komponente A zu einem Anteil von 0,5 mol-% bis 5 mol-% vorhanden ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Leuchtstoff (6-1) Y als Komponente A mit einem Anteil von 95 mol-% bis 99,5 mol-% vorhanden ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Gesamtemission aufweist, die sich aus elektromagnetischer Primärstrahlung und elektromagnetischer Sekundärstrahlung zusammensetzt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtemission des optoelektronischen Bauelements weißes Licht ist.