DE102012107578A1

DE102012107578A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102012107578A1
Application number: DE201210107578
Authority: DE
Inventors: Goran Pandza; Wolfgang Huber
Original assignee: IC Haus GmbH
Current assignee: IC Haus GmbH
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2032-08-18
Also published as: DE102012107578B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem LED-Chip (2) und einem über dem LED-Chip (2) angeordneten Maskierungsaufsatz (3) zur Maskierung des von dem LED-Chip (2) abgestrahlten Lichts. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem LED-Chip, wobei ein Maskierungsaufsatz zur Maskierung des von dem LED-Chip abgestrahlten Lichts über dem LED-Chip angeordnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem LED-Chip. Ferner betrifft die Erfindung eine Messvorrichtung mit einem lichtemittierenden optoelektronischen Bauelement, welches einen LED-Chip aufweist, und einem Sensor zur Erfassung des von dem optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelements.
Derartige optoelektronische Bauelemente werden üblicherweise zur Lichterzeugung in Systemen der Messtechnik eingesetzt und umfassen einen LED-Chip, welcher auch eine auf einem Halbleitersubstrat ausgebildete lichtemittierende Diode aufweist.
Bei solchen LED-Chips ergibt sich in der Regel eine großflächige, diffuse Lichtabstrahlung. Im Bereich der Messtechnik sind jedoch oftmals optoelektronische Bauelemente erwünscht, welche eine definierte Lichtabstrahlung nach Art eines gebündelten Lichtstrahls aufweisen. So ist es beispielsweise bei optischen Positionsmessvorrichtungen oder bei Lichtschranken erforderlich, dass das lichtemittierende optoelektronische Bauelement die Eigenschaften einer Punktquelle aufweist.
Zur Beeinflussung der Lichtabstrahlung ist es daher bekannt, bestimmte Bereiche der lichtemittierenden Diode im Rahmen der Fertigung der LED-Chips durch die Einwirkung eines Laserstrahls oder durch Ionenbeschuss zu zerstören. Bei einer derartigen Behandlung des LED-Chips wird der lichtemittierende Bereich des p-n-Übergangs entsprechend verkleinert, so dass sich punktförmige Abstrahleigenschaften des LED-Chips ergeben. Alternativ kann im Rahmen des Fertigungsprozesses eine lichtundurchlässige Metallschicht oberhalb des lichtemittierenden Bereichs des LED-Chips in den Schichtaufbau des LED-Chips eingebracht werden, welche den lichtemittierenden Bereich teilweise verdeckt.
Durch die vorstehend genannten Maßnahmen können die Abstrahleigenschaften des LED-Chips zwar beeinflusst werden, nachteilig ist jedoch, dass diese Maßnahmen bereits während der Fertigung des LED-Chips vorgenommen werden müssen. Die Anpassung der Abstrahleigenschaften an eine vorgegebene Anwendung gestaltet sich somit auf Grund des hohen technologischen Aufwands als unflexibel.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit definierten Abstrahleigenschaften zu ermöglichen, welche flexibel an eine vorgegeben Anwendung angepasst werden können.
Bei einem optoelektronischen Bauelement der eingangs genannten Art wird die Aufgabe durch einen über dem LED-Chip angeordneten Maskierungsaufsatz zur Maskierung des von dem LED-Chip abgestrahlten Lichts gelöst.
Durch den auf den LED-Chip aufsetzbaren Maskierungsaufsatz kann die Lichtabstrahlung des LED-Chips beeinflusst werden. Es ist nicht erforderlich, den LED-Chip als solchen zu bearbeiten, um die Leuchteigenschaften des optoelektronischen Bauelements zu beeinflussen. Für das optoelektronische Bauelement kann ein LED-Chip mit großflächiger Lichtabstrahlung verwendet werden, dessen Lichtabstrahlung durch einen geeigneten Maskierungsaufsatz entsprechend anwendungsspezifisch eingestellt wird. Somit kann ein optoelektronisches Bauelement mit definierter Lichtabstrahlung bereitgestellt werden, welche flexibel und in kleinen Stückzahlen an eine vorgegebene Anwendung angepasst werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Maskierungsaufsatz einen lichtdurchlässigen Bereich und einen lichtundurchlässigen Bereich zur Bildung der Maskierung auf. Das von dem LED-Chip abgestrahlte Licht kann den lichtdurchlässigen Bereich des Maskierungsaufsatzes durchdringen und von dem optoelektronischen Bauelement abgegeben werden. Hingegen kann das von dem LED-Chip abgestrahlte Licht den lichtundurchlässigen Bereich des Maskierungsaufsatzes nicht durchdringen. Über den Maskierungsaufsatz kann eine Maskierung gebildet werden, so dass einige Bereiche des LED-Chips nach Art einer Maske abgedeckt werden und das von diesen Bereichen emittierte Licht vom Durchdringen des Maskierungsaufsatzes abgehalten wird.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Maskierungsaufsatz einen lichtdurchlässigen Grundkörper aufweist. Das von dem LED-Chip emittierte Licht kann durch den Grundkörper abgestrahlt werden. Es ist besonders vorteilhaft, den Grundkörper aus Glas auszubilden, da der Brechungsindex von Glas in der gleichen Größenordnung wie der Brechungsindex der üblicherweise zur Passivierung von LED-Chips verwendeten Materialien liegt. Es kann ein Glas gewählt werden, welches einen an den Brechungsindex der Passivierungsschicht des LED-Chips angepassten Brechungsindex aufweist, wodurch die Lichteinkopplung von dem LED-Chip in den Maskierungsaufsatz verbessert wird. Das Verhältnis des Brechungsindex des Glases und des Brechungsindex der Passivierungsschicht beträgt bevorzugt 0,8 bis 1,2, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,1, insbesondere 0,95 bis 1,05. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Glas liegt darin, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas in der gleichen Größenordnung wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des LED-Chips liegt, wodurch aufgrund von Temperaturschwankungen auftretende mechanischen Spannungen an der Schnittstelle zwischen dem LED-Chip und dem Maskierungsaufsatz verringert werden können.
Bevorzugt trägt der Maskierungsaufsatz eine Maske. Über die Maske können vorgegebene Bereiche des LED-Chips abgedeckt werden, so dass diese Bereiche nicht zu Lichtabstrahlung des optoelektronischen Bauelements beitragen können. Die Maske kann beispielsweise als Beschichtung des Grundkörpers, als Folie oder als separater Körper ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Maske auf einer dem LED-Chip zugewandten Seite des Maskierungsaufsatzes angeordnet, so dass die Maske möglichst nah an dem LED-Chip angeordnet ist. Die Maske kann aber auch auf der dem LED-Chip abgewandten Seite angeordnet sein. Ferner ist es möglich, sowohl auf der dem LED-Chip zugewandten als auch auf der dem LED-Chip abgewandten Seite des Maskierungsaufsatzes eine Maske vorzusehen. Bei einem Maskierungsaufsatz, welcher einen Grundkörper aus Glas aufweist, kann die Maske aus einer Beschichtung, insbesondere aus Chrom, gebildet sein.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Maskierungsaufsatz als lichtundurchlässiger Feststoff ausgebildet ist, welcher Ausnehmungen aufweist. Durch die Ausnehmungen können lichtdurchlässige Bereiche in dem als solchen lichtundurchlässigen Feststoff gebildet werden. Somit kann über die Anordnung der Ausnehmungen die Lichtabgabe des optoelektronischen Bauelements eingestellt werden. Die Ausnehmungen können mit einem lichtdurchlässigen Material gefüllt sein.
Von Vorteil ist es ferner, wenn der Maskierungsaufsatz auf einer Oberfläche des LED-Chips angeordnet ist, wodurch sich eine kompakte Bauweise des optoelektronischen Bauelements ergibt. Der Maskierungsaufsatz kann auf der Oberfläche des LED-Chips aufgesetzt werden, so dass der Maskierungsaufsatz unmittelbar auf dem LED-Chip aufliegt. Bevorzugt ist der Maskierungsaufsatz auf einer Passivierungsschicht des LED-Chips angeordnet. Die Passivierungsschicht kann lichtdurchlässig ausgebildet sein und den LED-Chip in Abstrahlrichtung versiegeln.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Maskierungsaufsatz mit dem LED-Chip verbunden ist. Durch die Verbindung mit dem LED-Chip kann der Maskierungsaufsatz gegenüber dem LED-Chip festgelegt werden. Bevorzugt ist der Maskierungsaufsatz mit dem LED-Chip verklebt.
Über eine Verklebung können der LED-Chip und der Maskierungsaufsatz miteinander verbunden werden, ohne dass Einfluss von exzessiver Wärme erforderlich wäre, welche die Eigenschaften des LED-Chips ungewollt beeinflussen könnte. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Brechungsindex des zum Verkleben des Maskierungsaufsatzes mit dem LED-Chip verwendeten Klebers an den Brechungsindex des LED-Chips, insbesondere der Passivierungsschicht des LED-Chips, und/oder an den Brechungsindex des Maskierungsaufsatzes angepasst ist. Durch eine Brechungsindexanpassung kann der aufgrund von Reflexion auftretende Lichtverlust an den Materialübergängen verringert werden. Das Verhältnis des Brechungsindex des Maskierungsaufsatzes zum Brechungsindex der Passivierungsschicht und/oder des Kebers beträgt bevorzugt 0,8 bis 1,2, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,1, insbesondere 0,95 bis 1,05.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Maskierungsaufsatz den lichtemittierenden Bereich des LED-Chips abdeckt. Hierdurch kann verhindert werden, dass Licht aus dem optoelektronischen Bauelement austritt ohne den Maskierungsaufsatz zu durchtreten. Bevorzugt deckt der Maskierungsaufsatz den LED-Chip derart ab, dass auf dem LED-Chip ein nicht von dem Maskierungsaufsatz abgedeckter Bereich zur Verbindung eines Bonddrahts mit dem LED-Chip verbleibt. Dies kann bei einem Maskierungsaufsatz und einem LED-Chip, welche beide eine rechteckige Grundfläche aufweisen, beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Maskierungsaufsatz gegenüber dem LED-Chip derart verdreht angeordnet wird, dass die Kanten des Maskierungsaufsatzes und des LED-Chips quer zueinander angeordnet sind. In dem nicht abgedeckten Bereich, z. B. einer Ecke des LED-Chips, kann der LED-Chip elektrisch kontaktiert werden. Bei LED-Chips, welche die Kontakte auf ihrer Unterseite aufweisen, kann der LED-Chip auch vollständig durch den Maskierungsaufsatz abgedeckt werden. Alternativ kann der Maskierungsaufsatz eine Ausnehmung aufweisen, insbesondere im Bereich einer Ecke des Maskierungsaufsatzes. Der Maskierungsaufsatz kann derart auf dem LED-Chip angeordnet werden, dass ein vorgegebener Bereich des LED-Chips unterhalb der Ausnehmung liegt. Dieser Bereich kann zur elektrischen Kontaktierung des LED-Chips verwendet werden. Zur Begrenzung der Lichtabstrahlung weist der Maskierungsaufsatz bevorzugt eine Blende auf. Über die Blende können die Leuchteigenschaften des optoelektronischen Bauelements, insbesondere der Lichtkegel, eingestellt werden. Zur Bildung eines optoelektronischen Bauelements mit den Eigenschaften einer Punktquelle kann die Blende eine lichtdurchlässige, kreisförmige Ausnehmung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Maskierungsaufsatz eine Schlitzblende aufweisen. Es ist möglich, dass der Maskierungsaufsatz mehrere Blenden aufweist, so dass das von dem LED-Chip emittierte Licht in mehrere Lichtstrahlen aufgespalten werden kann.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Maskierungsaufsatz eine Linse aufweist. Durch die Linse kann das von dem LED-Chip emittierte Licht fokussiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Linse auf einer dem LED-Chip abgewandten Seite des Maskierungsaufsatzes angeordnet ist. Hierdurch wird es möglich, den Abstand der Linse von dem LED-Chip über die Dicke des Maskierungsaufsatzes einzustellen. Zudem kann die Linse oberhalb der Maske angeordnet sein, so dass nur das Licht, welches durch die Maske gelangt, fokussiert wird.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Maskierungsaufsatz eine Fresnel-Zonenplatte aufweist. Über die Fresnel-Zonenplatte kann das Licht aufgrund von Beugungseffekten und konstruktiver Interferenz fokussiert werden, so dass es nicht erforderlich ist, eine Linse an dem Maskierungsaufsatz anzuordnen. Durch den plattenförmigen Aufbau der Fresnel-Zonenplatte kann das optoelektronische Bauelement eine kompakte Bauform aufweisen. Die Fresnel-Zonenplatte kann nach Art einer Maske ausgebildet sein, welche von dem Maskierungsaufsatz getragen wird. Alternativ kann die Fresnel-Zonenplatte zusätzlich zu einer Blende des Maskierungsaufsatzes vorgesehen sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Blende auf der dem LED-Chip zugewandten Oberfläche des Maskierungsaufsatzes angeordnet ist und die Fresnel-Zonenplatte auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Maskierungsaufsatzes, so dass das von dem LED-Chip abgegebenen Licht zunächst durch die Blende maskiert und dann durch die Fresnel-Zonenplatte fokussiert werden kann.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Maskierungsaufsatz ein Filter, insbesondere ein Interferenzfilter, aufweist. Über das Filter kann der Wellenlängenbereich des von dem optoelektronischen Bauelement abgegebenen Lichts eingestellt werden. Das Filter kann z. B. als Hoch-, Tief- oder Bandpass ausgebildet sein. Das Filter kann auf der Seite des Maskierungsaufsatzes angeordnet sein, auf welcher die Maske angeordnet ist oder auf der der Maske gegenüberliegenden Seite des Maskierungsaufsatzes. Bei einem Maskierungsaufsatz, der einen lichtdurchlässigen Grundkörper aufweist, kann der Grundkörper zur Filterung des Lichts gefärbt sein.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Maskierungsaufsatz eine randseitige Lichtfalle aufweist. Über die Lichtfalle kann ungewollte Lichtabstrahlung über die Kanten des Maskierungsaufsatzes verhindert werden. Die Lichtfalle kann als randseitige Ausnehmung ausgebildet sein, wobei die Oberfläche der Ausnehmung lichtundurchlässig ausgebildet ist. Über die randseitige, lichtundurchlässige Ausnehmung kann die Abstrahlung von Licht über die Kanten den des Maskierungsaufsatzes verringert werden. Um die Ausnehmung lichtundurchlässig zu machen, kann der Maskierungsaufsatz randseitig beschichtet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Maskierungsaufsatz eine Lichtwellenleiteraufnahme zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters aufweist. Durch die Lichtwellenleiteraufnahme wird es möglich, einen Lichtwellenleiter oder eine optische Faser in einer vorgegeben Stellung gegenüber dem LED-Chip festzulegen. Das von dem LED-Chip emittierte Licht kann in den in der Lichtwellenleiteraufnahme aufgenommenen Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Die Lichtwellenleiteraufnahme kann nach Art einer Sacklochbohrung ausgebildet sein, in welcher der Lichtwellenleiter eingesteckt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lichtwellenleiteraufnahme oberhalb des Mittelpunkts des lichtdurchlässigen Bereichs des Maskierungsaufsatzes angeordnet ist. Durch eine derartige auf den lichtdurchlässigen Bereich des Maskierungsaufsatzes zentrierte Anordnung kann die Lichteinkopplung in den Lichtwellenleiter insgesamt verbessert werden. Bevorzugt ist die Lichtwellenleiteraufnahme koaxial mit einer Blende des Maskierungsaufsatzes angeordnet. Über die Blende kann ein an den Lichtwellenleiter angepasster Lichtkegel geformt und in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden.
Vorzugsweise weist das optoelektronische Bauelement ein Gehäuse auf, in welchem der LED-Chip und der Maskierungsaufsatz angeordnet sind. In dem Gehäuse können der LED-Chip und der Maskierungsaufsatz mechanisch gehalten werden. Das Gehäuse weist bevorzugt eine Lichtaustrittsseite mit einer Öffnung auf. Über die Öffnung kann Licht aus dem optoelektronischen Bauelement austreten. Das Gehäuse kann aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, ausgebildet sein, um den LED-Chip vor elektrostatischen Entladungen zu schützen. Zur Kontaktierung des LED-Chips können an dem Gehäuse lötfähige Kontakte vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Drahtanschlüssen oder von Anschlussflächen.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse mit einer lichtundurchlässigen Füllmasse aufgefüllt ist. Die Füllmasse kann den LED-Chip und den Maskierungsaufsatz in dem Gehäuse lichtdicht umschließen. Licht, welches seitlich aus dem LED-Chip oder dem Maskierungsaufsatz austritt, kann die Füllmasse nicht durchdringen und das optoelektronische Bauelement daher nicht verlassen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das optoelektronische Bauelement einen zweiten LED-Chip aufweist, wobei der Maskierungsaufsatz über beiden LED-Chips angeordnet ist. Über zwei LED-Chips können zwei Lichtkegel erzeugt werden, welche unabhängig voneinander elektrisch geschaltet werden können. Alternativ können zwei voneinander unabhängige Leuchtdioden auf einem LED-Chip angeordnet sein.
Enthält das optoelektronische Bauelement mehrere LED-Chips, so ist es vorteilhaft, wenn die LED-Chips und der Maskierungsaufsatz derart ausgebildet sind, dass gleichzeitig Licht mit unterschiedlichen Eigenschaften abgestrahlt werden kann. Somit kann das optoelektronische Bauelement die Funktion zweier verschiedener Lichtquellen übernehmen. Das Licht kann sich beispielsweise hinsichtlich der Wellenlänge, der Strahlform, der Intensität oder der Polarisation unterscheiden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung emittieren die LED-Chips je nach deren Fertigungstechnologie Licht mit voneinander unterschiedlicher Wellenlänge, so dass das Bauelement mit mehreren LED-Chips mehrere verschiedene Lichtfarben abstrahlen kann. Wahlweise kann die Lichtabstrahlung der LED-Chips derart miteinander kombiniert werden, so dass eine Mischfarbe aus mehreren unterschiedlichen Farben der LED-Chips gebildet wird.
Alternativ kann der Maskierungsaufsatz derart ausgebildet sein, dass unterschiedliche Lichteigenschaften der LED-Chips erzeugbar sind. Beispielsweise kann der Maskierungsaufsatz unterschiedliche Filter und/oder Linsen aufweisen, welche jeweils einem LED-Chip zugeordnet sind, so dass das von den LED-Chips emittierte Licht unterschiedlich gefiltert und/oder fokussiert wird. Hierdurch können Lichtkegel mit unterschiedlicher Form, Farbe und/oder Polarisation erzeugt werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Maskierungsaufsatz zwei Blenden aufweist, wobei die erste Blende über dem ersten LED-Chip und die zweite Blende über dem zweiten LED-Chip angeordnet ist. Über die beiden Blenden des gemeinsamen Maskierungsaufsatzes können zwei Lichtkegel geformt werden, welche einen genau definierbaren Abstand voneinander aufweisen. Um einen vorgegebenen Abstand der Lichtkegel zu erreichen, ist es daher nicht erforderlich, die LED-Chips selbst in einem genauen Abstand voneinander zu positionieren. Vielmehr kann der Abstand der Lichtkegel über den Abstand der Blenden eingestellt werden, welcher nur geringen Fertigungstoleranzen unterliegt. Der Abstand der Blenden kann mit einer Genauigkeit von kleiner als 1 µm eingestellt werden. Diese Genauigkeit ist um eine Größenordnung höher als die bei der Positionierung der LED-Chips erreichbare Genauigkeit.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Blenden voneinander unterschiedlich, insbesondere unterschiedlich groß, ausgebildet sind, so dass voneinander unterschiedliche Lichtkegel ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements, weist dieses einen Sensor zu Erfassung photometrischer und/oder radiometrischer Parameter, insbesondere der Helligkeit, des LED-Chips auf. Mittels des Sensors, welcher bevorzugt als optischer Sensor ausgebildet ist, kann die Helligkeit des LED-Chips erfasst und einer Regelungsvorrichtung zur Regelung der Helligkeit des LED-Chips zugeleitet werden. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn der Sensor im Bereich neben dem LED-Chip und/oder in einer Sensoraufnahme des Maskierungsaufsatzes angeordnet ist. Um die Lichtabgabe des optoelektronischen Bauelements nicht zu beeinträchtigen, ist der Sensor bevorzugt unterhalb des Maskierungsaufsatzes, besonders bevorzugt unterhalb der Maske des Maskierungsaufsatzes oder unterhalb eines lichtundurchlässigen Bereichs des Maskierungsaufsatzes angeordnet.
Bei einer Messvorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Maskierungsaufsatz zur Maskierung des von dem LED-Chip abgestrahlten Lichts über dem LED-Chip angeordnet ist.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Maskierungsaufsatz zur Maskierung des von dem LED-Chip abgestrahlten Lichts über dem LED-Chip angeordnet wird.
Bei der Messvorrichtung und dem Verfahren ergeben sich dieselben Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelement.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Maskierungsaufsatz zusammen mit dem LED-Chip in einem Gehäuse angeordnet wird. Durch das Gehäuse können der LED-Chip und der Maskierungsaufsatz mechanisch gehalten werden.
Bevorzugt wird das Gehäuse mit einer lichtundurchlässigen Füllmasse ausgegossen. Die Füllmasse kann den LED-Chip und den Maskierungsaufsatz in dem Gehäuse lichtdicht umschließen, so dass unerwünschte Lichtemission an der Seite des LED-Chips und/oder des Maskierungsaufsatzes unterdrückt wird.
Auch die im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Bauelement beschriebenen Merkmale können allein oder in Kombination bei der Messvorrichtung und/oder dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements Verwendung finden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Hierin zeigen:
1 ein erstes optoelektronisches Bauelement in einer schematischen Draufsicht;
2 das optoelektronische Bauelement gemäß 1 in einer schematischen Schnittdarstellung;
3 ein zweites optoelektronisches Bauelement in einer schematischen Draufsicht;
4 das optoelektronische Bauelement gemäß 3 in einer schematischen Schnittdarstellung;
5 ein Maskierungsaufsatz mit einer Fresnel-Zonenplatte in einer schematischen Draufsicht;
6 ein drittes optoelektronisches Bauelement in einer schematischen Draufsicht;
7 das optoelektronische Bauelement aus 6 in einer schematischen Schnittdarstellung;
8 ein viertes optoelektronisches Bauelement mit zwei LED-Chips in einer schematischen Draufsicht;
9 das optoelektronische Bauelement aus 8 in einer schematischen Schnittdarstellung;
10 eine Messvorrichtung in schematischer Schnittdarstellung;
11 ein fünftes optoelektronisches Bauelement in einer schematischen Draufsicht;
12 das optoelektronische Bauelement aus 11 in einer schematischen Schnittdarstellung;
13 ein sechstes optoelektronisches Bauelement in einer schematischen Draufsicht; und
14 das optoelektronische Bauelement aus 13 in einer schematischen Schnittdarstellung.
Die Darstellungen gemäß 1 und 2 zeigen ein optoelektronisches Bauelement 1 welches zur Lichterzeugung verwendet werden kann. Solche lichtemittierenden, optoelektronischen Bauelemente 1 werden zur Lichterzeugung vielfach in Systemen der Messtechnik vorgesehen, beispielsweise in optischen Positionsmessvorrichtungen oder in Lichtschranken.
Das optoelektronische Bauelement weist einen LED-Chip 2 auf, der eine auf einem Halbleitersubstrat ausgebildete lichtemittierende Diode umfasst. Das Halbleitersubstrat ist bevorzugt aus einem Halbleiter mit direktem Bandübergang, insbesondere einem III-IV-Halbleiter, gebildet. Oft verwendete III-IV-Halbleiter sind beispielsweise GaAs, GaP, AlGaAs und InGaN. Die lichtemittierende Diode besteht im Wesentlichen aus einem p-n-Übergang, welcher in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Wird der p-n-Übergang des LED-Chips 2 in Durchlassrichtung mit einem Betriebsstrom beaufschlagt, so kommt es aufgrund der Rekombination von Löchern und Elektronen im Bereich des p-n-Übergangs zur Emission von Licht. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der LED-Chip 2 als High-Power-LED-Chip ausgebildet, welcher auf einen Betriebsstrom von mehr als 1 A, bevorzugt von mehr als 5 A, ausgelegt ist und eine erhebliche Lichtleistung abgeben kann.
Der p-n-Übergang des LED-Chips 2 ist parallel zur Grundfläche des LED-Chips 2 angeordnet und erstreckt sich über den Großteil der Fläche des LED-Chips 2. Diese Fläche entspricht in etwa dem lichtemittierenden Bereich 2.1 des LED-Chips 2, vgl. 1.
Da messtechnische Systeme oftmals eine definierte Lichtabstrahlung der verwendeten optoelektronischen Bauelemente 1 erfordern, weist das optoelektronische Bauelement 1 zusätzlich einen über dem LED-Chip 2 angeordneten Maskierungsaufsatz 3 zur Maskierung des von dem LED-Chip 2 abgestrahlten Lichts auf. Über den Maskierungsaufsatz 3 kann die Lichtabstrahlung des LED-Chips 2 nach der Fertigung des LED-Chips 2 an die jeweilige messtechnische Anwendung angepasst werden. Durch den Maskierungsaufsatz 2 wird somit eine flexible Möglichkeit bereitgestellt, die Lichtabstrahlung des LED-Chips 2 ohne jegliche Eingriffe in den Fertigungsprozess des LED-Chips 2 zu beeinflussen.
Wie der Darstellung in 1 weiter zu entnehmen ist, weist der auf dem LED-Chip 2 aufgesetzte Maskierungsaufsatz 3 einen lichtundurchlässigen Bereich 3.1 und einen lichtdurchlässigen Bereich 3.2 auf, so dass durch die Bereiche 3.1, 3.2 eine Maskierung für den LED-Chip 2 gebildet wird. Der Maskierungsaufsatz 3 ist aus einem lichtdurchlässigen Grundkörper ausgebildet, auf dessen dem LED-Chip 2 zugewandter Oberfläche eine Maske aus einer strukturierten Beschichtung aufgebracht ist. Die Beschichtung besteht aus Chrom, welches auf den Grundkörper aufgedampft ist. Der Bereich 3.1, in welchen die Beschichtung auf dem Grundkörper aufgebracht ist, ist lichtundurchlässig, während der Bereich 3.2, in welchem keine Beschichtung auf den Grundkörper aufgebracht ist, von dem Licht des LED-Chips 2 durchstrahlt werden kann.
Alternativ könnte die Maske auch als Folie oder als Festkörper ausgebildet sein, welche auf dem Grundkörper des Maskierungsaufsatzes 3 angeordnet ist. In weiterer Abwandlung ist es möglich, anstelle eines Maskierungsaufsatzes 3 mit einem lichtdurchlässigen Grundkörper einen Maskierungsaufsatz 3 mit einem lichtundurchlässigen Festkörper zu verwenden, in welchem lichtdurchlässige Ausnehmungen vorgesehen sind.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Maske des Maskierungsaufsatzes 3 nach Art einer kreisförmigen Rundblende ausgestaltet, wodurch das optoelektronische Bauelement 1 eine Strahlform nach Art einer Punktquelle erhält, vgl. 1. Solche Punktquellen eigenen sich hervorragend zu Verwendung in Positionsmessvorrichtungen. Alternativ sind andere Blendenformen denkbar, beispielsweise Strichblenden.
Ferner ist in der Darstellung in 1 ersichtlich, dass der LED-Chip 2 und der Maskierungsaufsatz 3 eine rechteckige Grundfläche aufweisen. Der Maskierungsaufsatz 2 ist quaderförmig ausgebildet. Die Grundfläche des Maskierungsaufsatzes 3 ist größer gewählt als die Grundfläche des LED-Chips 2. Der lichtemittierende Bereich 2.1 des LED-Chips 2 ist vollständig von dem Maskierungsaufsatz 3 abgedeckt. Der LED-Chip 2 und der Maskierungsaufsatz 3 sind gegeneinander derart verdreht angeordnet, dass ihre Kanten quer zueinander ausgerichtet sind. Durch diese Verdrehung kann erreicht werden, dass der lichtemittierende Bereich 2.1 vollständig unterhalb des Maskierungsaufsatzes 3 liegt, gleichfalls aber auch ein Bereich des LED-Chips 2 nicht von dem Maskierungsaufsatz verdeckt ist. In dem nicht von dem Maskierungsaufsatz 3 verdeckten Bereich ist ein Bondpad 2.2 angeordnet, über welches der LED-Chip 2 kontaktiert werden kann. Hierzu wird ein Bonddraht 4 mit dem Bondpad 2.2 verbunden.
Der Darstellung in 2 ist zu entnehmen, dass der Maskierungsaufsatz 3 auf der Oberfläche des LED-Chips 2 angeordnet ist, so dass sich ein kompakter Aufbau des optoelektronischen Bauelements 1 ergibt. Der Maskierungsaufsatz 3 ist mit dem LED-Chip 2 verklebt. Zum Verkleben des Maskierungsaufsatzes 3 mit dem LED-Chip 2 wird ein Kleber verwendet, dessen Brechungsindex im Bereich des Brechungsindex der Passivierungsschicht des LED-Chips und des Grundkörpers des Maskierungsaufsatzes 3 liegt. Hierdurch kann die Lichteinkopplung von dem LED-Chip 2 in den Grundkörper des Maskierungsaufsatzes 3 verbessert werden.
Optional kann der Maskierungsaufsatz 3 ein Filter, insbesondere ein Interferenzfilter, aufweisen, über welches die Lichteigenschaften des von dem optoelektronischen Bauelement 1 abgegebenen Lichts eingestellt werden kann. Über das Filter kann der Wellenlängenbereich und oder die Polarisation des von dem LED-Chip 2 emittierten Lichts eingegrenzt werden. Hierzu kann das Filter kann beispielsweise als Hoch-, Tief- oder Bandpass ausgebildet sein. Das Filter kann auf der Seite des Maskierungsaufsatzes angeordnet sein, auf welcher die Maske angeordnet ist oder auf der der Maske gegenüberliegenden Seite des Maskierungsaufsatzes. Bei einem Maskierungsaufsatz, der einen lichtdurchlässigen Grundkörper aufweist, kann der Grundkörper zur Filterung des Lichts gefärbt sein
Der LED-Chip 2 und der Maskierungsaufsatz 3 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 5 angeordnet, vgl. 2. Das Gehäuse 5 kann in den Figuren nicht dargestellte lötfähige Kontakte aufweisen, welche beispielsweise als Drahtanschlüsse oder Anschlussflächen ausgebildet sind, und über welche das optoelektronische Bauelement elektrisch kontaktiert werden kann. Bevorzugt ist das Gehäuse 5 als SMD-Gehäuse ausgebildet, so dass eine platzsparende Anordnung des Gehäuses 5 auf einer Platine oder einem ähnlichen Träger möglich wird.
Das Gehäuse 5 ist aus einem isolierenden Kunststoffmaterial, bevorzugt aus Polyethersulfon, ausgebildet, welches zumindest kurzzeitig bis 260°C temperaturbeständig ist, so dass das optoelektronische Bauelement 1 in einem Reflow-Ofen verlötet werden kann. Auf einer Lichtaustrittsseite des Gehäuses ist eine Öffnung 5.1 angeordnet, durch welche Licht aus dem Gehäuse 5 austreten kann.
Das Gehäuse 5 ist ferner mit einer lichtundurchlässigen Füllmasse 6 ausgegossen, welche den LED-Chip 2 und den Maskierungsaufsatz 3 lichtdicht umschließt. Somit kann das von dem LED-Chip 2 emittierte Licht ausschließlich durch den Maskierungsaufsatz 3 nach außen abgegeben werden. Seitlich aus dem LED-Chip 2 austretendes Streulicht wird durch die lichtundurchlässige Füllmasse 6 abgehalten. Der Ausdehnungskoeffizient der Füllmasse 6 ist an den Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses 5 angepasst, so dass bei Temperaturschwankungen auftretende mechanischen Spannungen so gering wie möglich gehalten werden. Die Füllmasse 6 kann als Gießharz oder Kunststoff-Moldmasse ausgebildet sein und ein Acrylharz, Epoxidharz oder ein Silikon enthalten.
Somit kann das das optoelektronische Bauelement 1 Licht ausschließlich durch eine zur Oberfläche des LED-Chips 2 parallele Ebene abgeben. Hierbei können sich jedoch unerwünschte Lichtmaxima an den Kanten 3.4 des Maskierungsaufsatzes 3 bilden, da das Licht innerhalb des Maskierungsaufsatzes 3 entlang der Seitenwände des Maskierungsaufsatzes bis hoch an die Kanten 3.4 geführt werden kann. Um die Abstrahlung von Licht an den Kanten 3.4 des Maskierungsaufsatzes 3 zu verringern, kann in dem Maskierungsaufsatz 3 optional eine in 2 gestrichelt dargestellte randseitige Ausnehmung 3.3 vorgesehen werden. Die Oberfläche der Ausnehmung 3.3 kann zusätzlich lichtundurchlässig ausgebildet werden. Hierzu kann die Oberfläche beispielsweise mit einer Beschichtung, etwa aus Chrom o.ä., versehen sein. Die Ausnehmung 3.3 bildet eine Lichtfalle, welche das Austreten von Licht aus dem Maskierungsaufsatz im Bereich der Kanten 3.4 verhindert. Zwar kann Licht weiterhin entlang der Seitenwände bis zur oberen Kante 3.4‘ der Ausnehmung 3.3 geführt werden, da diese Kante 3.4‘ jedoch von der lichtundurchlässigen Füllmasse 6 umschlossen ist, kann dieses Licht nicht aus dem optoelektronischen Bauelement 1 austreten.
In 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 1 abgebildet, welches grundsätzlich denselben Aufbau wie das Bauelement 1 des ersten Ausführungsbeispiels aufweist. Daher werden nachfolgend für gleiche oder gleichwirkende Elemente jeweils auch gleiche Bezugszeichen verwendet.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist das optoelektronische Bauelement 1 des zweiten Ausführungsbeispiels einen Maskierungsaufsatz 3 mit einer Linse 7 auf. Die Linse 7 ist auf der dem LED-Chip 2 abgewandten Seite des Maskierungsaufsatzes 3, also in einem der Dicke des Maskierungsaufsatzes 3 entsprechendem Abstand von dem LED-Chip 2, angeordnet. Dieser Abstand entspricht bevorzugt der Brennweite der Linse 7. Über die Linse 7 kann das Licht des LED-Chips 2 kollimiert werden. Die Linse 7 ist einstückig mit dem Grundkörper des Maskierungsaufsatzes 3 verbunden. Der Maskierungsaufsatz 3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann somit sowohl zur Strahlformung mit der Blende 3.2 als auch zur Strahlfokussierung mit der Linse 7 verwendet werden.
Die Darstellung in 5 zeigt einen weiteren Maskierungsaufsatz 3, welcher ebenfalls fokussierende Eigenschaften aufweist. Der Maskierungsaufsatz 3 gemäß 5 weist eine Fresnel-Zonenplatte 8 auf, welche auf der dem LED-Chip 2 abgewandten Oberfläche des Maskierungsaufsatzes 3 angeordnet ist. Die Fresnel-Zonenplatte 8 weist mehrere, lichtundurchlässige Bereiche 8.1 und lichtdurchlässige Bereiche 8.2 auf, welche als konzentrische Ringe ausgebildet sind. Durch die Fresnel-Zonenplatte 8 wird das von dem LED-Chip 2 abgestrahlte Licht aufgrund von Beugungseffekten und konstruktiver Interferenz fokussiert. Es ergibt sich ein im Vergleich zu einem Maskierungsaufsatz 3 mit Linse (siehe 4) kompakter Aufbau mit einer vergleichsweise geringen Bauhöhe.
Die 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 1, welches grundsätzlich denselben Aufbau wie die Bauelemente 1 der ersten beiden Ausführungsbeispiele aufweist. Daher werden nachfolgend für gleiche oder gleichwirkende Elemente jeweils auch gleiche Bezugszeichen verwendet.
Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen weist das optoelektronische Bauelement 1 gemäß 6 und 7 eine Lichtwellenleiteraufnahme 9 zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters auf, welche oberhalb des Mittelpunkts des lichtdurchlässigen Bereichs 3.2 des LED-Chips 3 angeordnet ist. In der Lichtwellenleiteraufnahme 9 kann ein Lichtwellenleiter oder eine optische Faser aufgenommen werden. Die Lichtwellenleiteraufnahme 9 ist nach Art eines Sacklochs, insbesondere als Nut, Schlitz oder Sacklochbohrung, ausgebildet, in welches ein Lichtwellenleiter eingesteckt werden kann.
Die Darstellungen in den 8 und 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 1 mit ähnlichem Aufbau wie die drei vorhergehenden Ausführungsbeispiele. In den Figuren werden daher gleiche Bezugszeichen für solche Elemente verwendet, die gleich oder gleichwirkend sind.
Das optoelektronische Bauelement 1 nach dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorhergehend beschriebenen Bauelementen 1 dadurch, dass es einen zweiten LED-Chip 2 aufweist. Der Maskierungsaufsatz 3 ist über beiden LED-Chips 2 angeordnet. Die LED-Chips 2 emittieren Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen. Natürlich können alternativ identische LED-Chips 2 mit einem gemeinsamen Maskierungsaufsatz 3 verwendet werden. Ferner ist es möglich, mehr als zwei LED-Chips 2 in dem optoelektronischen Bauelement 1 vorzusehen.
Wie insbesondere der Darstellung in 8 zu entnehmen ist, weist der Maskierungsaufsatz 3 zwei als Blenden ausgebildete lichtdurchlässige Bereiche 3.2 auf welche in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Blenden kann mit einer Genauigkeit von weniger als 1 µm eingestellt werden, so dass mit dem optoelektronischen Bauelement 1 zwei hochgenau beabstandete Punktquellen bereitgestellt werden.
In dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Blenden 3.2 identisch ausgebildet. In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass die Blenden unterschiedliche Formen oder Durchmesser aufweisen.
Optional kann der Maskierungsaufsatz 3 derart ausgebildet sein, dass unterschiedliche Lichteigenschaften der LED-Chips 2 erzeugbar sind. Beispielsweise kann der Maskierungsaufsatz 3 unterschiedliche Filter und/oder Linsen aufweisen, welche jeweils einem LED-Chip 2 zugeordnet sind, so dass das von den LED-Chips 2 emittierte Licht unterschiedlich gefiltert und/oder fokussiert wird.
Die 11 und 12 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 1 mit ähnlichem Aufbau wie die vier vorhergehenden Ausführungsbeispiele. In den Figuren werden daher gleiche Bezugszeichen für solche Elemente verwendet, die gleich oder gleichwirkend sind.
Das optoelektronische Bauelement 1 nach dem fünften Ausführungsbeispiel weist einen optischen Sensor 11 auf, welcher als Fotodiode ausgebildet ist. Der Sensor 11 ist in dem Gehäuse 5 neben dem LED-Chip 2 angeordnet. Zur Kontaktierung des Sensors 11 steht dieser seitlich unter dem Maskierungsaufsatz 3 hervor. Der Sensor 11 ist über einen an der Oberseite des Sensors 11 angebundenen Bonddraht 4 kontaktiert. Ferner kann der Sensor 11 einen in den Figuren nicht näher dargestellten Rückseitenkontakt aufweisen.
Der Sensor 11 ist unter dem Maskierungsaufsatz 3 derart angeordnet, dass der Sensor 11 das von dem LED-Chip 2 abgestrahlte Licht direkt und/oder indirekt nach Reflexion an dem Maskierungsaufsatz 3 empfängt. Um die Lichtabgabe des optoelektronischen Bauelements 1 nicht zu beeinträchtigen, ist der Sensor 11 unterhalb eines lichtundurchlässigen Bereichs 3.1 des Maskierungselements 3 angeordnet.
Mittels des Sensors 11 kann die Helligkeit oder andere radiometrische Parameter des LED-Chips 2 detektiert werden. Das von dem Sensor 11 erfasste Messsignal kann einer in den Figuren nicht dargestellten Regelungsvorrichtung zugeführt werden, über welche die Helligkeit oder andere radiometrische Parameter des LED-Chips 2 geregelt werden kann.
Die Darstellungen in 13 und 14 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements, welches denselben Aufbau wie das fünfte Ausführungsbeispiel aufweist. Im Gegensatz zu dem fünften Ausführungsbeispiel ist bei dem optoelektronischen Bauelement gemäß 13 und 14 ein Sensor 11 vorgesehen, welcher über zwei Bonddrähte 4 an der Oberseite des Sensors 11 kontaktiert wird.
Anhand der Darstellung in 2 soll nachfolgend das Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen optoelektronischen Bauelements aufgezeigt werden:
Zunächst wird der LED-Chip 2 als „bare die“ auf einer Innenseite des Gehäuses 5, insbesondere in einer Kavität des Gehäuses 5, angeordnet. Der LED-Chip 2 weist einen Rückseitenkontakt auf, welcher mit einer an der Innenseite des Gehäuses 5 angeordneten Kontaktfläche verbunden wird. Hierzu kann der LED-Chip 2 entweder über einen elektrisch leitfähigen Kleber auf der Kontaktfläche aufgeklebt oder mit dieser verlötet werden.
In einem nächsten Schritt wird eine Klebeschicht auf die Oberseite des LED-Chips 2 aufgebracht und dann der Maskierungsaufsatz 3 über diese Klebeschicht mit dem LED-Chip 2 verbunden. Der Maskierungsaufsatz 3 wird dabei derart verdreht auf dem LED-Chip 2 angeordnet, dass das auf der Oberseite in einer Ecke oder am Rand des LED-Chips 2 angeordnete Bondpad 2.2 nicht verdeckt wird.
Das Bondpad 2.2 wird dann über einen Bondraht 4 mit einem Leadframe des Gehäuses 5 verbunden. Alternativ kann die Verbindung des Bondpads 2.2 mit dem Leadframe erfolgen bevor der Maskierungsaufsatz 2 auf dem LED-Chip 2 befestigt wird.
Anschließend wird der Innenraum des Gehäuses 5 mit der lichtundurchlässigen Füllmasse 6 aufgefüllt. Die Füllmasse 6 verschließt die Öffnung 5.1 des Gehäuses 5.
Abschließend soll anhand der 10 eine Messvorrichtung mit einem lichtemittierenden, optoelektronischen Bauelement 1 beschrieben werden, wobei in 10 beispielhaft das bereits aus 1 bekannte optoelektronische Bauelement 1 dargestellt ist. Alternativ kann aber auch ein andere erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement 1 verwendet werden, z. B. eines der in den Ausführungsbeispielen 2 bis 4 gezeigten Bauelemente 1.
Zusätzlich zu dem optoelektronischen Bauelement 1 weist die Messvorrichtung einen Sensor 10 zu Detektion des von dem optoelektronischen Bauelement 1 emittierten Lichts auf. Der Sensor ist bevorzugt als Halbleiterdetektor ausgebildet, kann aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise nach Art eines Röhrendetektors.
Im Strahlengang zwischen dem optoelektronischen Bauelement 1 und dem Sensor 10 können optional weitere Elemente der Messvorrichtung angeordnet sein, über welche das emittierte Licht beeinflusst, insbesondere reflektiert, gebrochen, umgelenkt, absorbiert und/oder abgeschwächt wird. Zur Bildung einer Positionsmessvorrichtung kann zwischen dem Sensor 10 und dem optoelektronischen Bauelement 1 eine Maßverkörperung angeordnet sein. Die Maßverkörperung kann aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein und eine lichtundurchlässige Messskala aufweisen. Alternativ kann der Strahlengang zwischen dem optoelektronischen Bauelement 1 und dem Sensor frei von anderen Elementen sein, beispielsweise zur Bildung einer Lichtschranke.
Über den Maskierungsaufsatz 3 des optoelektronischen Bauelements 1 können die Lichteigenschaften des optoelektronischen Bauelements 1 derart eingestellt werden, dass sie auf den Sensor 10 der Messvorrichtung angepasst sind. Beispielsweise kann die Form des Lichtkegels, die Wellenlänge und/oder Polarisation des Lichts angepasst werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren, den beschriebenen optoelektronischen Bauelementen 1 und der Messvorrichtung wird ein Maskierungsaufsatz 3 zur Maskierung des von dem LED-Chip 2 abgestrahlten Lichts über dem LED-Chip 2 angeordnet. Durch den auf den LED-Chip 2 aufsetzbaren Maskierungsaufsatz 3 kann die Lichtabstrahlung des LED-Chips 2 anwendungsspezifisch beeinflusst werden. Es ist nicht erforderlich, den LED-Chip 2 als solchen zu bearbeiten, um die Leuchteigenschaften des optoelektronischen Bauelements 1 zu beeinflussen. Für das optoelektronische Bauelement kann ein als Standardbauteil erhältlicher LED-Chip 2 verwendet werden, dessen Lichtabstrahlung durch einen geeigneten anwendungsspezifischen Maskierungsaufsatz 3 entsprechend eingestellt wird. Durch den Maskierungsaufsatz 2 wird daher eine flexible Möglichkeit bereitgestellt, die Lichtabstrahlung des LED-Chips 2 an eine vorgegebene Anwendung anzupassen. Somit kann ein optoelektronisches Bauelement 1 bereitgestellt werden, welches eine definierte Lichtabstrahlung und eine hohe Lichtleistung aufweist.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Bauelement
2: LED-Chip
2.1: lichtemittierender Bereich
2.2: Bondpad
3: Maskierungsaufsatz
3.1: lichtundurchlässiger Bereich
3.2: lichtdurchlässiger Bereich
3.3: Ausnehmung
3.4: Kante
3.4‘: Kante
4: Bonddraht
5: Gehäuse
5.1: Öffnung
6: Füllmasse
7: Linse
8: Fresnel-Zonenplatte
8.1: lichtdurchlässiger Bereich
8.2: lichtundurchlässiger Bereich
9: Lichtwellenleiteraufnahme
10: Sensor
11: Sensor

Claims

Optoelektronisches Bauelement mit einem LED-Chip (2), gekennzeichnet durch einen über dem LED-Chip (2) angeordneten Maskierungsaufsatz (3) zur Maskierung des von dem LED-Chip (2) abgestrahlten Lichts.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) einen lichtdurchlässigen Bereich (3.3) und einen lichtundurchlässigen Bereich (3.1) zur Bildung der Maskierung aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) einen lichtdurchlässigen Grundkörper, insbesondere aus Glas, aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3), insbesondere auf einer dem LED-Chip (2) zugewandten Seite, eine Maske trägt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) als lichtundurchlässiger Feststoff ausgebildet ist, welcher Ausnehmungen aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) auf einer Oberfläche, insbesondere auf einer Passivierungsschicht, des LED-Chips (2) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) den lichtemittierenden Bereich (2.1) des LED-Chips (2) abdeckt, insbesondere derart, dass auf dem LED-Chip (2) ein nicht von dem Maskierungsaufsatz (3) abgedeckter Bereich zur Verbindung eines Bonddrahts (4) mit dem LED-Chip (2) verbleibt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) eine Blende zur Begrenzung der Lichtabstrahlung aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) eine Linse (7) und/oder eine Fresnel-Zonenplatte (8) und/oder ein Filter, insbesondere ein Interferenzfilter, aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) eine Lichtwellenleiteraufnahme (9) zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein, insbesondere mit einer lichtundurchlässigen Füllmasse (6) aufgefülltes, Gehäuse (5), in welchem der LED-Chip (2) und der Maskierungsaufsatz (3) angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten LED-Chip (2), wobei der Maskierungsaufsatz (3) über beiden LED-Chips (2) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (2) und der Maskierungsaufsatz (3) derart ausgebildet sind, dass gleichzeitig Licht mit unterschiedlichen Eigenschaften abgestrahlt werden kann.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Chips (2) Licht mit voneinander unterschiedlicher Wellenlänge emittieren und/oder dass der Maskierungsaufsatz (3) derart ausgebildet ist, dass unterschiedliche Lichteigenschaften der LED-Chips (2) erzeugbar sind.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) zwei Blenden aufweist, wobei die erste Blende über dem ersten LED-Chip (2) und die zweite Blende über dem zweiten LED-Chip (2) angeordnet ist, wobei die Blenden voneinander unterschiedlich, insbesondere unterschiedlich groß, ausgebildet sind.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (11) zur Erfassung radiometrischer und/oder photometrischer Parameter, insbesondere der Helligkeit, des LED-Chips (2), welcher insbesondere unterhalb des Maskierungsaufsatzes (3) angeordnet ist.
Messvorrichtung mit einem lichtemittierenden, optoelektronischen Bauelement (1), welches einen LED-Chip (2) aufweist, und einem Sensor zur Erfassung des von dem optoelektronischen Bauelement (1) emittierten Lichts, gekennzeichnet durch einen über dem LED-Chip (2) angeordneten Maskierungsaufsatz (3) zur Maskierung des von dem LED-Chip (2) abgestrahlten Lichts.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) mit einem LED-Chip (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Maskierungsaufsatz (3) zur Maskierung des von dem LED-Chip (2) abgestrahlten Lichts über dem LED-Chip (2) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskierungsaufsatz (3) zusammen mit dem LED-Chip (2) in einem Gehäuse (5) angeordnet wird, wobei das Gehäuse (5) insbesondere mit einer lichtundurchlässigen Füllmasse (6) ausgegossen wird.