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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konverterelement für ein optoelektronisches Bauelement. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen Konverterelement sowie ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Konverterelement.
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Die Druckschrift
DE 199 47 044 B9 beschreibt ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement mit Reflektor und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Um ein Halbleiterbauelement zu erzeugen, das eine Mischstrahlung, insbesondere weiße Strahlung, emittiert, ist es möglich, einen Halbleiterchip, der Strahlung einer ersten Wellenlänge emittiert, mit einem Konverterelement zu versehen, das die Strahlung erster Wellenlänge zumindest teilweise in Strahlung einer zweiten Wellenlänge umwandelt. Mischstrahlung, insbesondere weißes Licht, wird durch eine Überlagerung der Strahlung erster Wellenlänge und der Strahlung zweiter Wellenlänge erzeugt.
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Nachteilig bei einem solchen Konverterelement ist jedoch, dass in dem Konverterelement Strahlungsverluste der konvertierten Strahlung und/oder der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung durch Streueffekte und/oder Absorptionseffekte auftreten können. Dabei ist der Strahlungsverlust insbesondere abhängig von dem von der Strahlung im Konverterelement zurückgelegten Weg beziehungsweise von der zurückgelegten Wegstrecke.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Konverterelement anzugeben, das sich durch geringere Strahlungsverluste und dadurch bedingt durch eine erhöhte Helligkeit auszeichnet. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einem derartigen Konverterelement anzugeben. Zudem ist es Aufgabe vorliegender Anmeldung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines derartigen Konverterelements anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch ein Konverterelement mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Weiter werden diese Aufgaben durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Herstellungsverfahren eines derartigen Konverterelements mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Konverterelements, des optoelektronischen Halbleiterbauelements und des Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das Konverterelement ist für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement geeignet und aus einem Konvertermaterial gebildet. Das Konvertermaterial weist einen Gradienten im Brechungsindex auf.
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Unter einem Gradienten im Brechungsindex ist insbesondere zu verstehen, dass das Konvertermaterial des Konverterelements zumindest eine Brechungsindex-Steigerung beziehungsweise zumindest einen Brechungsindex-Abfall aufweist. Der Brechungsindex des Konvertermaterials ist demnach nicht homogen über das gesamte Konverterelement ausgebildet, sondern weist innerhalb des Konverterelements zumindest bereichsweise einen Unterschied auf. Dieser Unterschied beziehungsweise diese Unterschiede im Brechungsindex können beispielsweise dadurch ausgebildet sein, dass das Konvertermaterial bereichsweise eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweist, beispielsweise aufgrund eines unterschiedlichen Gehalts eines Elements des Konvertermaterials oder aufgrund eines zusätzlich in das Konvertermaterial eingebrachten weiteren Elements.
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Das Konvertermaterial weist vorzugsweise ein Grundmaterial auf, in dem Konverterpartikel eingebracht sind. Die relativen Anteile von Konverterpartikel zu Grundmaterial regeln dabei die relativen Anteile von konvertierter Strahlung zu unkonvertierter Strahlung und damit den Farbort der durch das Konverterelement erzeugten Strahlung.
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Bei dem Grundmaterial kann es sich zum Beispiel um Glas oder ein Kunststoffmaterial wie Silikon handeln. Die Einstellung des Brechungsindex wird zum Beispiel durch das gezielte Einbringen von Fremdmaterialien oder durch gezielten Austausch von Bestandteilen des Grundmaterials erreicht. Zum Beispiel kann eine Einstellung des Brechungsindex durch das Einbringen von Partikeln mit einem Brechungsindex erfolgen, der größer oder kleiner ist als der Brechungsindex des Grundmaterials. Durch örtliche Variation der Dichte der Partikel im Grundmaterial erfolgt eine Einstellung des gewünschten Gradienten des Brechungsindex. Bei den Partikeln kann es sich insbesondere um Nanopartikel mit einem Partikeldurchmesser von höchsten 100 nm, insbesondere höchstens 50 nm handeln. Ferner kann eine Einstellung des Brechungsindex durch Ionenaustausch im Grundmaterial erfolgen.
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Unter dem Farbort werden im Folgenden insbesondere die Zahlenwerte verstanden, die die Farbe des emittierten Lichts im CIE-Farbraum beschreiben. Der CIE-Farbraum ist insbesondere das CIE-Norm-Valenzsystem (auch bekannt unter CIE 1931). Dem CIE-Norm-Valenzsystem werden Messwerte zugrunde gelegt, die auf einen Normalbetrachter bezogen sind und die in einer CIE-Norm-Farbtafel darstellbar sind. Die Fläche möglicher Farbe ist bei der CIE-Norm-Farbtafel auf einem Koordinatensystem aufgetragen, auf dem der x-Anteil und der y-Anteil einer beliebigen Farbe direkt abgelesen werden kann.
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Durch den Brechungsindexgradienten des Konvertermaterials können vorteilhafterweise die Lichtwege der konvertierten und/oder unkonvertierten Strahlung in dem Konverterelement gezielt verkürzt werden. Insbesondere sinkt so die Wahrscheinlichkeit, dass die von den Konverterpartikeln gleichmäßig in alle Raumrichtungen abgegebenen Photonen im Konvertermaterial absorbiert werden, da sie durch den bereichsweisen höheren Brechungsindex des Konvertermaterials gezielt gebrochen werden. Die Photonen werden dabei derart gezielt gebrochen, dass diese einen kürzeren Lichtweg im Konverterelement zurücklegen. Dadurch sinkt vorteilhafterweise die Wahrscheinlichkeit einer Absorption der Strahlung im Konverterelement, was mit Vorteil zu einer höheren Helligkeit und Strahlungseffizienz führt.
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Das erfindungsgemäße Konverterelement folgt dem Prinzip einer GRIN-Linse (Gradienten-Index-Linse). Gradientenlinsen nutzen insbesondere die optischen Eigenschaften von Materialübergängen, durch die Ausbreitungsrichtungen von Strahlungen gemäß dem Brechungsgesetz von Snellius geändert werden. Das Prinzip derartiger Gradientenlinsen wird erfindungsgemäß auf Konverterelemente übertragen, wodurch sich die Vorteile einer reduzierten Absorption sowie Streuung und einer erhöhten Strahlungseffizienz ergeben.
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Durch den Gradienten im Brechungsindex weist das Konverterelement zumindest einen ersten Bereich mit einem ersten Brechungsindex und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Brechungsindex auf. Dabei unterscheiden sich der erste Brechungsindex und der zweite Brechungsindex. Das Konverterelement weist demnach keinen konstanten Brechungsindex des Konvertermaterials auf. Bereichsweise sind Unterschiede im Brechungsindex ausgebildet. Diese Unterschiede im Brechungsindex sind gezielt ausgebildet, sodass sich die Lichtwege der konvertierten und/oder unkonvertierten Strahlung im Konverterelement reduzieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Übergang des ersten Brechungsindex zum zweiten Brechungsindex kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich ausgebildet. Für eine kontinuierliche Änderung erfolgt die Änderung von erstem zu zweitem Brechungsindex auf einer Wegstrecke von kleiner gleich einer halben Wellenlänge des konvertierten Lichts. Für eine quasi-kontinuierliche Änderung erfolgt die Änderung von erstem zu zweitem Brechungsindex auf einer Wegstrecke von kleiner gleich einer ganzen Wellenlänge des konvertierten Lichts und größer einer halben Wellenlänge des konvertierten Lichts.
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Insbesondere gilt auch bei einem Übergang des Brechungsindex, der nicht abrupt, sondern allmählich erfolgt, dass bei diesem Übergang ein Lichtstrahl seine Ausbreitungsrichtung ändert. Diese optischen Eigenschaften von kontinuierlichen Brechungsindexübergängen werden von dem erfindungsgemäßen Konverterelement gezielt genutzt.
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Der zweite Bereich ist in einem Zentrum des Konverterelements ausgebildet, wobei der zweite Brechungsindex größer ist als der erste Brechungsindex. Das bedeutet insbesondere, dass mittig oder zentral des Konverterelements dieses einen höheren Brechungsindex aufweist als beispielsweise Randbereiche des Konverterelements. Durch den höheren Brechungsindex in der Mitte beziehungsweise in dem Zentrum des Konverterelements werden die Photonen mit Vorteil zur Mitte des Konverterelements hin gebrochen. Dadurch reduziert sich vorteilhafterweise der Lichtweg der Photonen im Konverterelement, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Absorption dieser Photonen im Konvertermaterial sinkt, was zu einer höheren Helligkeit des Gesamtsystems führt. Insbesondere kann so ein konvertiertes Photon schneller aus dem Konvertermaterial ausgekoppelt werden, was zudem die Wahrscheinlichkeit dieses Photons für weitere Streueffekte im Konvertermaterial reduziert.
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Der zweite Brechungsindex nimmt vom Zentrum aus radialsymmetrisch ab, bis der erste Brechungsindex erreicht ist. Aufgrund dieses zentral ausgebildeten höheren Brechungsindex, der insbesondere radialsymmetrisch zu den Rändern des Konverterelements abnimmt, kann die gezielte Änderung der Ausbreitungsrichtung der konvertierten und/oder unkonvertierten Strahlung im Konverterelement erzeugt werden. Insbesondere werden so die Photonen im Konvertermaterial zur Mitte beziehungsweise zum Zentrum des Konvertermaterials hin gebrochen, wodurch sich die Absorptionswahrscheinlichkeit und auch die weitere Streuwahrscheinlichkeit reduzieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite Bereich durch ein Eindringen von zumindest einem hochbrechenden Material in das Konvertermaterial erzeugt. Im Zentrum beziehungsweise in der Mitte des Konvertermaterials ist somit ein hochbrechendes Material eingebracht, dessen Gehalt zu den Rändern hin abnimmt, sodass bevorzugt ein kontinuierlicher Brechungsindexgradient entsteht. Beispielsweise handelt es sich bei den Materialien um hoch- und niedrigbrechendes Glas oder Silikon.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konverterelement als Konverterplättchen ausgebildet. Alternativ kann das Konverterelement auch als Konverterverguss ausgebildet sein, der geeignet ist, einen Halbleiterchip zu umschließen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein optoelektronisches Halbleiterbauelement einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein Konverterelement auf, wobei das Konverterelement aus einem Konvertermaterial gebildet ist, das einen Gradienten im Brechungsindex aufweist.
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Die in Verbindung mit dem Konverterelement angeführten Ausführungsformen und Vorteile finden auch im Zusammenhang mit dem Halbleiterbauelement Anwendung und umgekehrt.
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Das Halbleiterbauelement ist vorzugsweise ein optoelektronisches Bauelement, das die Umwandlung von elektrisch erzeugten Daten oder Energie in Lichtemission ermöglicht oder umgekehrt. Das Halbleiterbauelement weist zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip auf, vorzugsweise einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist bevorzugt eine LED (Licht emittierende Diode).
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Der Halbleiterchip weist einen Halbleiterschichtenstapel auf, in dem eine aktive Schicht enthalten ist. Die aktive Schicht ist insbesondere geeignet zur Erzeugung einer Strahlung einer ersten Wellenlänge. Hierzu enthält die aktive Schicht vorzugsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW, Single Quantum Well) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, Multi Quantum Well) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnungen Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
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Der Halbleiterschichtenstapel des Halbleiterchips enthält vorzugsweise ein III/V-Halbleitermaterial. III/V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten, über den sichtbaren bis in den infraroten Spektralbereich besonders geeignet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konverterelement des Bauelements geeignet, eine von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln.
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Das Konverterelement ist vorzugsweise für die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung der ersten Wellenlänge zumindest teilweise transparent. Zumindest teilweise transparent bedeutet insbesondere, dass das Konverterelement zumindest zu 50 %, bevorzugt zu 70 %, besonders bevorzugt zu 80 % für die Strahlung der ersten Wellenlänge strahlungsdurchlässig beziehungsweise (teil-)transparent ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung zumindest teilweise unkonvertiert durch das Konverterelement treten kann. Das bedeutet, dass nicht jede von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung in dem Konverterelement in eine konvertierte Strahlung einer zweiten Wellenlänge umgewandelt wird. Aus dem Konverterelement austretende Strahlung setzt sich demnach zusammen aus unkonvertierter Strahlung, die ohne Beeinflussung durch das Konverterelement tritt, und konvertierter Strahlung, die in dem Konverterelement umgewandelt worden ist. Dadurch kann ein Bauelement realisiert werden, das eine Mischstrahlung aus Strahlung der ersten Wellenlänge und Strahlung der zweiten Wellenlänge emittiert. Die Mischstrahlung entsteht insbesondere durch Überlagerung der unkonvertierten Strahlung erster Wellenlänge mit der konvertierten Strahlung zweiter Wellenlänge.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konverterelement des Halbleiterbauelements als Verguss um den Halbleiterchip ausgebildet. Der Halbleiterchip ist mit dem Konverterelement demnach vergossen. Mittig des Vergusses ist vorzugsweise der höhere Brechungsindex ausgebildet, der radialsymmetrisch zu den Rändern des Vergusses hin abnimmt.
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Alternativ kann das Konverterelement als Konverterplättchen ausgebildet sein, das direkt auf einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aufgebracht ist. Beispielsweise ist das Konverterplättchen mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens auf dem Halbleiterchip aufgebracht. Das Konverterplättchen umgibt in diesem Fall den Halbleiterchip nicht vollständig, sondern bedeckt lediglich die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Konverterelements für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst folgende Verfahrensschritte:
- A) Bereitstellen eines Konvertermaterials mit einem ersten Brechungsindex und
- B1) Einbringen zumindest eines hochbrechenden Materials in ein Zentrum des Konvertermaterials und /oder
- B2) Veränderung des Konvertermaterials, so dass das geänderte Konvertermaterial im Zentrum einen höheren Brechungsindex aufweist als außerhalb des Zentrums.
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Mittels eines derartigen Herstellungsverfahrens kann ein Konverterelement realisiert werden, das bereichsweise, insbesondere zentral, einen höheren Brechungsindex aufweist als benachbarte Bereiche. Dadurch können Lichtwege von konvertierten und unkonvertierten Photonen im Konverterelement verkürzt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Absorption dieser Photonen im Konvertermaterial sinkt. Dies basiert insbesondere darauf, dass durch den mittig ausgebildeten höheren Brechungsindex des Konvertermaterials die Photonen im Konverterelement zur Mitte hin gebrochen werden. Zudem wird durch den verkürzten Lichtweg die Wahrscheinlichkeit für weitere Streueffekte der konvertierten und unkonvertierten Photonen im Konverterelement reduziert. Dadurch erhöht sich mit Vorteil die Helligkeit des Bauelements insgesamt.
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Die Veränderung des Konvertermaterials kann zum Beispiel, wie oben beschrieben, auch durch Ionenaustausch erfolgen.
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Das gezielte Einbringen eines Materials mit höherem Brechungsindex als das unveränderte Konvertermaterial kann zum Beispiel durch Dispensen des Materials in eine teilausgehärtete Matrix mit niedrigerem Brechungsindex oder durch einen zwei- oder mehrstufigen Druckprozess, insbesondere einen Siebdruckprozess, erfolgen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das hochbrechende Material derart in das Zentrum des Konvertermaterials eingebracht und/oder das Konvertermaterial derart verändert, dass vom Zentrum ausgehend ein radialsymmetrischer kontinuierlicher Abfall eines zweiten Brechungsindex zu dem ersten Brechungsindex hin erzeugt wird.
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Die in Verbindung mit dem Konverterelement und dem Bauelement angeführten Merkmale und Vorteile finden auch im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren Verwendung und umgekehrt.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Konverterelements, und
- 2 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines herkömmlichen Konverterelements.
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In den Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Bestandteile und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Bestandteile wie beispielsweise Schichten, Strukturen, Komponenten und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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In 2 ist ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 10 dargestellt, das ein herkömmliches Konverterelement 1 umfasst. Insbesondere weist das Bauelement 10 einen Halbleiterchip 2 auf, der einen Halbleiterschichtenstapel mit einer darin angeordneten aktiven Schicht umfasst. Der Halbleiterchip 2 ist vorzugsweise eine LED. Die aktive Schicht des Halbleiterchips 2 ist geeignet, Strahlung einer ersten Wellenlänge zu emittieren. Der größte Teil der von dem Halbleiterchip 2 emittierten Strahlung wird dabei über eine Strahlungsaustrittsseite aus dem Halbleiterchip 2 ausgekoppelt.
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Auf dieser Strahlungsaustrittsseite, die insbesondere von einer Hauptfläche des Halbleiterchips gebildet ist, ist ein Konverterelement 1 angeordnet. Das Konverterelement 1 ist insbesondere ein Konverterplättchen, das direkt auf dem Halbleiterchip 2, insbesondere auf der Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips 2, aufgebracht ist. Das Konverterplättchen 1 umfasst ein Konvertermaterial, das einen Brechungsindex n1 aufweist. Dabei ist der Brechungsindex n1 des Konvertermaterials derart ausgebildet, das dieser homogen beziehungsweise identisch über das gesamte Konverterplättchen ist. Das Konverterplättchen 1 weist demnach an jeder Stelle den gleichen Brechungsindex n1 auf.
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Das Konverterplättchen 1 ist derart ausgebildet, dass es zumindest teilweise die von dem Halbleiterchip 2 emittierte Strahlung in Strahlung einer anderen Wellenlänge umwandelt. Hierzu weist das Konverterplättchen 1 Konverterpartikel auf, die vorzugsweise homogen in einem Grundmaterial eingebettet sind.
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Wird nun Strahlung aus der aktiven Schicht des Halbleiterchips 2 in das Konverterplättchen 1 eingekoppelt, so wird diese emittierte Strahlung an den Konverterpartikeln zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umgewandelt. Dabei wird die konvertierte Strahlung an den Konverterpartikeln gleichmäßig in alle Raumrichtungen abgegeben. Am Konversionspunkt K findet dabei also eine Ausbreitung der konvertierten Strahlung gleichmäßig in alle Raumrichtungen statt. Die Strahlung S tritt dabei vom Konversionspunkt K ausgehend durch das Konverterplättchen 1, bis es an einer Grenzfläche des Konverterplättchens 1 aus diesem austritt. Aufgrund dieses Lichtwegs der konvertierten Strahlung im Konverterplättchen 1 besteht jedoch die Gefahr, dass die bereits konvertierte Strahlung im Konvertermaterial absorbiert wird. Zudem besteht die Gefahr, dass weitere Streueffekte auftreten. Durch die Absorptionseffekte und Streueffekte wird jedoch nachteilig die Auskoppeleffizienz der konvertierten Strahlung aus dem Konversionsplättchen 1 reduziert. Dadurch reduziert sich die Helligkeit des Bauelements 10 insgesamt nachteilig.
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Um diese Absorptions- und Streueffekte zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Lichtweg der konvertierten und/oder unkonvertierten Strahlung im Konverterelement zu verkürzen. Dies wird dadurch erzielt, dass das Konverterelement 1 einen Brechungsindexgradienten des Konvertermaterials aufweist, wie es in dem Ausführungsbeispiel der 1 dargestellt ist. Insbesondere sind in einem Zentrum beziehungsweise in einer Mitte des Konverterelements 1, das wiederum als Konverterplättchen ausgebildet ist, hochbrechende Materialien eingebracht. Diese hochbrechenden Materialien führen zu einer Brechungsindexerhöhung im Zentrum des Konverterelements 1. Insbesondere weist das Konverterplättchen dadurch im Zentrum einen Brechungsindex n2 auf, der höher ist als der Brechungsindex n1 des restlichen Konverterplättchens.
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Das Einbringen des hochbrechenden Materials in das Konvertermaterial erfolgt dabei vorzugsweise radialsymmetrisch, wodurch ein so genannter GRIN-Linsen-Effekt erzeugt wird. Ein Übergang des Brechungsindex n2 zum Brechungsindex n1 ist dabei kontinuierlich ausgebildet. Der Brechungsindex n2 nimmt demnach von Zentrum Z aus radialsymmetrisch ab, bis der Brechungsindex n1 erreicht wird. Der Brechungsindex des Konverterelements 1 nimmt also von der Mitte Z zu den Rändern des Konverterelements 1 kontinuierlich und radialsymmetrisch ab, sodass im Konvertermaterial ein Brechungsindexgradient G ausgebildet ist.
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Durch den Brechungsindexgradienten G sind in dem Konverterelement 1 Bereiche mit unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet. Insbesondere ist ein Bereich B2 ausgebildet, der radialsymmetrisch um das Zentrum Z des Konverterplättchens verläuft, und der einen höheren Brechungsindex aufweist als die Randbereiche B1, die radialsymmetrisch den Bereich B2 umrunden.
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Durch diesen Brechungsindexgradienten G im Konverterelement 1 werden die Lichtwege der konvertierten und/oder unkonvertierten Strahlung im Konverterelement gezielt verkürzt beziehungsweise reduziert. In 1 ist ein herkömmlicher Lichtweg Sn aufgezeigt, der von einem Konversionspunkt K ausgeht, bis die Strahlung aus dem Konverterplättchen auskoppelt. Der Lichtweg dieser Strahlung Sn basiert auf einem herkömmlichen Konverterelement, wie es beispielsweise in 2 dargestellt ist. Zusätzlich ist in 1 der Lichtweg einer Strahlung SG aufgezeigt, der durch das erfindungsgemäße Konverterelement 1 erzeugt wird.
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Durch den hohen Brechungsindex n2 in der Mitte des Konverterelements 1 werden die am Konverterpunkt K abgegebenen Photonen zur Mitte des Konverterelements hin gebrochen. Dadurch sinkt mit Vorteil der Lichtweg dieser Photonen im Konverterelement, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Absorption oder einer weiteren Streuung dieser Photonen im Konvertermaterial reduziert wird. Dadurch erhöht sich mit Vorteil die Helligkeit des Bauelements insgesamt. Ein konvertiertes Photon wird also im Vergleich zu einem konvertierten Photon in einem herkömmlichen Konverterelement durch den ausgebildeten Brechungsindexgradienten G schneller aus dem erfindungsgemäßen Konverterelement ausgekoppelt.
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Alternativ zu dem Ausführungsbeispiel der 1 kann das Konverterelement 1 nicht als Konverterplättchen, sondern als Verguss ausgebildet sein (nicht dargestellt). In diesem Fall umschließt das Konverterelement 1 den Halbleiterchip 2 vorzugsweise vollständig. Auch hierbei werden hochbrechende Materialien in die Mitte des Vergusses eingebracht, sodass ein kontinuierlich verlaufender und radialsymmetrischer Brechungsindexgradient im Verguss ausgebildet wird.
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Unter der Mitte beziehungsweise unter dem Zentrum des Konverterelements 1 ist insbesondere der Bereich des Konverterelements zu verstehen, der in Aufsicht auf das Konverterelement die Mitte beziehungsweise das Zentrum bildet. Das Konverterelement 1 ist dabei in Aufsicht auf das Konverterelement vorzugsweise rotationssymmetrisch um die Mitte beziehungsweise das Zentrum Z ausgebildet.
