DE102012211217A1

DE102012211217A1 - Optoelektronische bauelementevorrichtung und verfahren zum herstellen einer optoelektronischen bauelementevorrichtung

Info

Publication number: DE102012211217A1
Application number: DE102012211217.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Boss; Ion Stoll
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-02
Also published as: WO2014001125A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) bereitgestellt, die optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) aufweisend: ein optoelektronisches Bauelement (104); einen Wellenlängenkonverter (106) auf oder über dem optoelektronischen Bauelement (104); und wenigstens einen Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502), der eingerichtet ist, eine elektromagnetische Strahlung zu verändern, wobei die elektromagnetische Strahlung einen Nutz-Wellenlängenbereich und mindestens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweist; wobei der wenigstens eine Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502) eine erste Trägermatrix und einen Farbstoff aufweist; wobei der Farbstoff in der ersten Trägermatrix verteilt ist; und wobei der Farbstoff eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teilbereich des weiteren Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung zu absorbieren.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt.
Das Bilden von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge aus elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge wird Wellenlängenkonversion genannt. Wellenlängenkonversion wird in optoelektronischen Bauelementen für die Farbumwandlung verwendet, beispielsweise zur Vereinfachung der Erzeugung von weißem Licht beispielsweise in weißen Leuchtdioden-Blitzleuchten oder weißen Leuchtdioden-Lampen. Dabei wird beispielsweise ein blaues Licht, beispielsweise einer Leuchtdiode (light emitting diode LED), in ein gelbes Licht konvertiert. Die Farbmischung aus blauen Licht und gelben Licht bildet weißes Licht. Die Wellenlängenkonversion kann beispielsweise mittels eines Leuchtstoffes realisiert werden, der auf oder über der LED ausgebildet ist.
Leuchtstoff-Schichten oder Leuchtstoff-Formkörper können häufig eine Farbe aufweisen, beispielsweise gelb. Die Farbe der Leuchtstoff-Schichten oder Leuchtstoff-Formkörpern kann in Anwendungen das ästhetische Erscheinungsbild des Produktes beschädigen, beispielsweise in LED-Blitzleuchten oder LED-Lampen.
In einer herkömmlichen Methode zum Kompensieren der Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes einer LED mit Leuchtstoff-Schicht, wird ein weißes Diffusor-Material, beispielsweise eine TiO₂-Streuschicht, auf oder über den Leuchtstoff aufgebracht um den ästhetischen Weiß-Eindruck der LED hervorzurufen. Die vermehrte Streuung in dem Diffusor kann jedoch zu einem Helligkeitsverlust der emittierten elektromagnetischen Strahlung führen.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt, mit denen es möglich ist die farbliche Erscheinungsform von optoelektronischen Bauelementen zu verändern, ohne die Intensität der elektromagentischen Strahlung im technisch relevanten Wellenlängenbereich, der vom optoelektronischen Bauelement emittiert oder absorbiert wird, zu reduzieren.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung des Kohlenstoffs verstanden werden. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem anorganischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung ohne Kohlenstoff oder einfacher Kohlenstoffverbindung verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organisch-anorganischen Stoff (hybrider Stoff) eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes, in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung mit Verbindungsteilen die Kohlenstoff enthalten und frei von Kohlenstoff sind, verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Stoff” alle oben genannten Stoffe, beispielsweise einen organischen Stoff, einen anorganischen Stoff, und/oder einen hybriden Stoff. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen enthält, deren Bestandteile beispielsweise sehr fein verteilt sind. Als eine Stoffklasse ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus einem oder mehreren organischen Stoff(en), einem oder mehreren anorganischen Stoff(en) oder einem oder mehreren hybrid Stoff(en) zu verstehen. Der Begriff „Material” kann synonym zum Begriff „Stoff” verwendet werden.
Als Leuchtstoff kann ein Stoff verstanden werden, der verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung anderer (längerer) Wellenlänge umwandelt, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Die Energiedifferenz aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung kann in Phononen, d.h. Wärme, und/oder mittels Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge proportional zur Energiedifferenz umgewandelt werden.
Als Farbstoff kann eine chemische Verbindung oder ein Pigment verstanden werden, der andere Stoffe oder Stoffgemische färben kann, d.h. das äußere Erscheinungsbild des Stoffs oder des Stoffgemisches verändert. Unter dem Begriff „färben” kann auch „farbverändern” mittels eines Farbstoffes verstanden werden, wobei die äußere Farbe eines Stoffes farbverändert werden kann, ohne den Stoff zu färben, d.h. das „Farbverändern” eines Stoffes kann nicht immer ein „Färben” des Stoffes aufweisen.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer geringen oder keinen technischen Relevanz einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches elektromagentischer Strahlung optoelektronischer Bauelemente verstanden werden, bei der die Intensität der von dem optoelektronischen Bauelement absorbierten oder emittierten elektromagnetischen Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches kleiner als ungefähr 5% der Intensität des Intensitätsmaximums des Wellenlängenspektrums aufweist.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter Nutz-Wellenlängenbereich der Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung verstanden werden, der für die technische Anwendung eines optoelektronischen Bauelementes keine technische Relevanz aufweist. Die elektromagnetische Strahlung kann dabei von dem optoelektronischen Bauelement emittiert oder absorbiert werden. Für optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden, beispielsweise als Blitzleuchte von Mobiltelefonen mit Digitalkamera oder Digitalkameras, ist das Wellenlängenspektrum, beispielsweise für Wellenlängen kleiner 400 nm und größer als ungefähr 650 nm, technisch gar nicht oder nur wenig relevant, da die Kamera-Sensoren für diesen Wellenlängenbereich oft keine Sensitivität aufweisen. Der Wellenlängenbereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 650 nm kann für diese Anwendungen daher als Nutz-Wellenlängenbereich verstanden werden. Die Wellenlängenbereich kleiner ungefähr 400 nm und/oder größer als ungefähr 650 nm können für diese Anwendungen als weitere Wellenlängenbereiche verstanden werden. In verschiedenen Ausführungsformen wird eine optoelektronische Bauelementevorrichtung bereitgestellt, die optoelektronische Bauelementevorrichtung aufweisend: ein optoelektronisches Bauelement; einen Wellenlängenkonverter auf oder über dem optoelektronischen Bauelement; und wenigstens einen Farbwandler, der eingerichtet ist, eine elektromagnetische Strahlung zu verändern, wobei die elektromagnetische Strahlung einen Nutz-Wellenlängenbereich und mindestens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweist; wobei der wenigstens eine Farbwandler eine erste Trägermatrix und einen Farbstoff aufweist; wobei der Farbstoff in der ersten Trägermatrix verteilt ist; und wobei der Farbstoff eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teilbereich des weiteren Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung zu absorbieren.
In einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner einen Träger aufweisen, wobei das optoelektronische Bauelement über oder auf dem Träger ausgebildet ist.
In einer Ausgestaltung kann der Träger als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein organischer Stoff, ein anorganischer Stoff, ein organisch-anorganischer hybrid Stoff. Der Träger kann einen elektrisch leitenden, halbleitenden oder elektrisch isolierenden Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger einen Stoff oder eine Legierung aufweisen aus der Gruppe von Stoffen: Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Magnesium, Titan, Platin, Nickel, Zinn, Zink.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe von Stoffen: Glas, Quarzglas, Saphir, Siliziumkarbid, Graphen, Diamant.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Halbleitermaterialien: Elementarhalbleiter: Silizium, Germanium, -Zinn, Kohlenstoffverbindungen, beispielsweise Fullerene, Bor, Selen, Tellur; Verbindungshalbleiter: Indium, Gallium, Arsen, Phosphor, Antimon, Stickstoff, Zink, Cadmium, Beryllium, Quecksilber; Organische Halbleiter: Tetracen, Pentacen, Phthalocyanine, Polythiophen, PTCDA, MePTCDI, Chinacridon, Acridon, Indanthron, Flavanthron, Perinon, Alq3; sowie Mischsysteme: Polyvinylcarbazol, TCNQ Komplexe.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe von Stoffen: Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES), Polyethylennaphthalat (PEN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyetherketone (PEEK), Polyamide, beispielsweise Polyphthalamide (PPA), Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT), Silikone, Epoxide oder ein flüssigkristallines Polymer (liquid crystalline polymer – LCP).
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger beispielsweise als eine Leiterplatine ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger als ein flächiges Substrat ausgebildet sein, beispielsweise eine Folie.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger eine geometrisch komplexe Form aufweisen, beispielweise die Form eines gebogenen Gehäuses oder als Teil eines gebogenen Gehäuses.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes elektronisches Bauelement eingerichtet sein, beispielsweise eine Fotodiode die beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 750 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 490 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 350 nm bis ungefähr 450 nm detektiert.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement als ein elektromagnetische Strahlung emittierendes elektronisches Bauelement eingerichtet sein, beispielsweise eine Leuchtdiode, die beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 750 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 490 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 350 nm bis ungefähr 450 nm emittiert.
In noch einer Ausgestaltung kann der Wellenlängenkonverter einen Leuchtstoff und eine zweite Trägermatrix aufweisen, wobei der Leuchtstoff in der Trägermatrix verteilt ist.
In noch einer Ausgestaltung kann der Leuchtstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat. In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Trägermatrix als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein Epoxid, ein Silikon, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylat.
In noch einer Ausgestaltung kann der Farbstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein organischer Farbstoff, ein anorganischer Farbstoff, ein Nanopartikel oder Pigment.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff einen organischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der organischen Farbstoffklassen oder Farbstoff-Derivate: Acridin, Acridon, Anthrachino, Anthracen, Cyanin, Dansyl, Squaryllium, Spiropyrane, Boron-dipyrromethane (BODIPY), Perylene, Pyrene, Naphtalene, Flavine, Pyrrole, Porphrine und deren Metallkomplexe, Diarylmethan, Triarylmethan, Nitro, Nitroso, Phthalocyanin und deren Metallkomplexe, Quinone, Azo, Indophenol, Oxazine, Oxazone, Thiazine, Thiazole, Xanthene, Fluorene, Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine, Metallocene.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff einen anorganischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der anorganischen Farbstoffklassen, anorganischen Farbstoff-Derivate: Übergangsmetalle, Seltene Erde-Oxide, Sulfide, Cyanide, Eisenoxide, Zirkonsilikate, Bismutvanadat, Chromoxide.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff Nanopartikel aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kohlenstoff, beispielsweise Ruß; Gold, Silber, Platin, Halbleiter-Nanopartikel beispielsweise InP, ZnS, oder CdS.
In noch einer Ausgestaltung kann der Farbstoff in der zweiten Trägermatrix des Wellenlängenkonverters verteilt sein. Der Wellenlängenkonverter kann dann als farbwandelnder Wellenlängenkonverter eingerichtet sein. Ein zusätzlicher Farbwandler, d.h. ohne Leuchtstoff, kann in dem Fall optional sein.
In noch einer Ausgestaltung kann wenigstens ein Farbwandler einen Massenanteil an Farbstoff an dem Stoffgemisch aus erster Trägermatrix und Farbstoff in einem Bereich von ungefähr 0,001 % bis 70 % aufweisen, beispielsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 10%.
In noch einer Ausgestaltung kann der Farbstoff eine Absorption elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich kleiner ungefähr 400 nm und/oder größer ungefähr 650 nm aufweisen. Es können aber auch Farbstoffe ausgewählt werden, die in anderen Wellenlängenbereichen absorbieren, insofern der Wellenlängenbereichen keine oder nur eine geringe technische Relevanz für die elektromagnetische Strahlung aufweist, die von dem optoelektronischen Bauelement und/oder dem Wellenlängenkonverter emittiert wird. Die Wirkung des Farbstoffes kann dabei als Reduzieren der Intensität von elektromagnetischer Strahlung und/oder als Wellenlängenkonversion in mindestens einem Wellenlängenbereich verstanden werden, wobei das äußere Erscheinungsbild verändert wird, beispielsweise des Wellenlängenkonverters und/oder des optoelektronischen Bauelementes.
In noch einer Ausgestaltung kann der Farbstoff eine Absorption elektromagnetischer Strahlung mit einer Halbwertsbreite (full width half maximum – FWHM) des Absorptionsmaximums von maximal ungefähr 80 nm aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Farbwandler derart eingerichtet sein, dass der Unterschied der Farbvalenz zwischen der Farbvalenz des Wellenlängenkonverters und der Farbvalenz des Trägers im direkten Lichtweg des Farbwandlers reduziert wird.
Unter einem direkten Lichtweg kann dabei der optische Weg von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden, die von dem optoelektronischen Bauelement und/oder dem Wellenlängenkonverter absorbiert oder emittiert wird. Die elektromagnetische Strahlung wird auf dem optischen Weg nicht reflektiert. Mit anderen Worten: elektromagnetische Strahlung kann im direkten Lichtweg von Schichten nur transmittiert werden, wobei die elektromagnetische Strahlung von einer Schicht auch gebrochen transmittiert werden kann.
In noch einer Ausgestaltung kann die optoelektronische Bauelementevorrichtung ferner ein Gehäuse aufweisen, wobei das Gehäuse das optoelektronische Bauelement und den Wellenlängenkonverter wenigstens teilweise umgibt, wobei ein Teil des Gehäuses im Lichtweg des Wellenlängenkonverters ausgebildet ist.
In noch einer Ausgestaltung kann im Lichtweg zwischen Gehäuse und Wellenlängenkonverter ein Füllstoff ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der Füllstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein Leuchtstoff, ein Farbstoff, ein Gas, beispielsweise Luft oder ein Edelgas, der Stoff oder das Stoffgemisch der ersten Trägermatrix und/oder der zweiten Trägermatrix.
In noch einer Ausgestaltung kann der Füllstoff in wenigstens einem anderen Wellenlängenbereich eine Absorption elektromagnetischer Strahlung aufweisen als der Farbstoff.
In noch einer Ausgestaltung kann das Gehäuse als ein Farbwandler und/oder eine optische Linse eingerichtet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters zwischen Gehäuse und Träger ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler außerhalb des Gehäuses im Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im Lichtweg des Wellenlängenkonverters ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters auf oder über dem Gehäuse ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters als ein farbveränderndes Vergussmaterial ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters als eine farbverändernde Linse ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler im Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im Lichtweg des Wellenlängenkonverters als ein farbverändernder Reflektor ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters als eine farbverändernde Beschichtung ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die erste Trägermatrix als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein Epoxid, ein Silikon, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylat.
In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Trägermatrix den gleichen Stoff oder das gleiche Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Trägermatrix.
In noch einer Ausgestaltung kann die optoelektronische Bauelementevorrichtung als eine Blitzleuchte eingerichtet sein.
In einer Ausgestaltung kann die Form des Farbwandlers zum grafischen Strukturieren der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes und/oder des Wellenlängenkonverters ausgebildet sein, beispielsweise als Schriftzug, beispielsweise eine Seriennummer, eine Typ-Bezeichnung, ein Markenname, ein Werbeschriftzug oder ähnliches.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung Vorrichtung bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Bilden eines optoelektronischen Bauelementes; Bilden eines Wellenlängenkonverters auf oder über dem optoelektronischen Bauelement; und Bilden wenigstens eines Farbwandlers geeignet eine elektromagnetische Strahlung zu verändern, wobei die elektromagnetische Strahlung einen Nutz-Wellenlängenbereich und mindestens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweist; wobei der wenigstens eine Farbwandler als eine erste Trägermatrix und einen Farbstoff aufweisend ausgebildet wird; wobei vor dem Ausbilden des Farbwandlers der Farbstoff in der Trägermatrix verteilt wird; und wobei der Farbstoff eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teilbereich des weiteren Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung zu absorbieren.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Trägers aufweisen, wobei das optoelektronische Bauelement über oder auf dem Träger ausgebildet wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein organischer Stoff, ein anorganischer Stoff, ein organisch-anorganischer hybrid Stoff.
Der Träger kann einen elektrisch leitenden, halbleitenden oder elektrisch isolierenden Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger einen Stoff oder eine Legierung aufweisen aus der Gruppe von Stoffen: Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Magnesium, Titan, Platin, Nickel, Zinn, Zink.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe von Stoffen: Glas, Quarzglas, Saphir, Siliziumkarbid, Graphen, Diamant.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Halbleitermaterialien: Elementarhalbleiter: Silizium, Germanium, -Zinn, Kohlenstoffverbindungen, beispielsweise Fullerene, Bor, Selen, Tellur; Verbindungshalbleiter: Indium, Gallium, Arsen, Phosphor, Antimon, Stickstoff, Zink, Cadmium, Beryllium, Quecksilber; Organische Halbleiter: Tetracen, Pentacen, Phthalocyanine, Polythiophen, PTCDA, MePTCDI, Chinacridon, Acridon, Indanthron, Flavanthron, Perinon, Alq3; sowie Mischsysteme: Polyvinylcarbazol, TCNQ Komplexe.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe von Stoffen: Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES), Polyethylennaphthalat (PEN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyetherketone (PEEK), Polyamide, beispielsweise Polyphthalamide (PPA), Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT), Silikone, Epoxide oder ein flüssigkristallines Polymer (liquid crystalline polymer – LCP).
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger beispielsweise als eine Leiterplatine ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger als ein flächiges Substrat ausgebildet sein, beispielsweise eine Folie.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger eine geometrisch komplexe Form aufweisen, beispielweise die Form eines gebogenen Gehäuses oder als Teil eines gebogenen Gehäuses.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes elektronisches Bauelement ausgebildet werden, beispielsweise eine Fotodiode.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das optoelektronische Bauelement als ein elektromagnetische Strahlung emittierendes elektronisches Bauelement ausgebildet werden, beispielsweise eine Leuchtdiode.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Wellenlängenkonverter mit einem Leuchtstoff und einer zweite Trägermatrix aufweisend ausgebildet werden, wobei der Leuchtstoff in der Trägermatrix verteilt wird.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Leuchtstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet werden aus der Gruppe der Stoffe: Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Trägermatrix als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet werden aus der Gruppe der Stoffe: ein Epoxid, ein Silikon, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylat.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Farbstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet werden aus der Gruppe der Stoffe: ein organischer Farbstoff, ein anorganischer Farbstoff, ein Nanopartikel.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff einen organischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der organischen Farbstoffklassen oder Farbstoff-Derivate: Acridin, Acridon, Anthrachino, Anthracen, Cyanin, Dansyl, Squaryllium, Spiropyrane, Boron-dipyrromethane (BODIPY), Perylene, Pyrene, Naphtalene, Flavine, Pyrrole, Porphrine und deren Metallkomplexe, Diarylmethan, Triarylmethan, Nitro, Nitroso, Phthalocyanin und deren Metallkomplexe, Quinone, Azo, Indophenol, Oxazine, Oxazone, Thiazine, Thiazole, Xanthene, Fluorene, Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine, Metallocene.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff einen anorganischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der anorganischen Farbstoffklassen, anorganischen Farbstoff-Derivate oder anorganischen Farbstoffpigmente: Übergangsmetalle, Seltene Erde-Oxide, Sulfide, Cyanide, Eisenoxide, Zirkonsilikate, Bismutvanadat, Chromoxide.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff Nanopartikel aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kohlenstoff, beispielsweise Ruß, Gold, Silber, Platin, Halbleiter-Nanopartikel beispielsweise InP, ZnS, oder CdS.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Farbwandler mit einem Massenanteil an Farbstoff an dem Stoffgemisch aus erster Trägermatrix und Farbstoff in einem Bereich von ungefähr 0,001 % bis 70 %, beispielsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 10%, ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Farbstoff in der zweiten Trägermatrix des Wellenlängenkonverters verteilt werden. Der Wellenlängenkonverter kann dann als farbwandelnder Wellenlängenkonverter eingerichtet sein. Ein zusätzlicher Farbwandler, d.h. ohne Leuchtstoff, kann in dem Fall optional sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Farbstoff eine Absorption elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich kleiner ungefähr 400 nm und/oder größer ungefähr 650 nm aufweisen. Es können jedoch auch Farbstoffe ausgewählt werden, die in anderen Wellenlängenbereichen absorbieren, insofern der Wellenlängenbereichen keine oder nur eine geringe technische Relevanz für die elektromagnetische Strahlung aufweist, die von dem optoelektronischen Bauelement und/oder dem Wellenlängenkonverter emittiert oder absorbiert wird.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Farbstoff eine Absorption elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenintervall von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Farbwandler derart ausgebildet werden, dass der Unterschied der Farbvalenz zwischen der Farbvalenz des Wellenlängenkonverters und der Farbvalenz des Trägers im Lichtweg des Farbwandlers reduziert wird.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren ferner das Bilden oder Aufbringen eines Gehäuses auf oder über den Träger aufweisen, wobei das Gehäuse das optoelektronische Bauelement und den Wellenlängenkonverter wenigstens teilweise umgibt, wobei ein Teil des Gehäuses im Lichtweg des Wellenlängenkonverters ausgebildet ist.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters zwischen Gehäuse und Wellenlängenkonverter ein Füllstoff ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Füllstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet werden aus der Gruppe der Stoffe: ein Leuchtstoff, ein Farbstoff, ein Gas, beispielsweise Luft oder ein Edelgas, der Stoff oder das Stoffgemisch der ersten Trägermatrix und/oder der zweiten Trägermatrix.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Füllstoff in wenigstens einem anderen Wellenlängenbereich eine Absorption elektromagnetischer Strahlung aufweisen als der Farbstoff.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Gehäuse als ein Farbwandler und/oder optische Linse ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters zwischen Gehäuse und Träger ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters außerhalb des Gehäuses ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters auf oder über dem Gehäuse ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters als ein farbveränderndes Vergussmaterial ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters als eine farbverändernde Linse ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im Lichtweg des Wellenlängenkonverters als ein farbverändernder Reflektor ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Farbwandler im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes und/oder im direkten Lichtweg des Wellenlängenkonverters als eine farbverändernde Beschichtung ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Trägermatrix als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweisen oder daraus gebildet werden aus der Gruppe der Stoffe: ein Epoxid, ein Silikon, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylat.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Trägermatrix den gleichen Stoff oder das gleiche Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet werden wie die erste Trägermatrix.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels des Verfahrens eine Blitzleuchte ausgebildet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
5 eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen.
Dargestellt ist eine erste Art Ausgestaltungen 100 einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung mit einem optoelektronischen Bauelement 104 auf oder über einem Träger 102.
Der Träger 102 kann elektrisch leitend, halbleitend oder elektrisch isolierend ausgebildet oder eingerichtet sein.
In einer Ausgestaltung kann der Träger 102 einen anorganischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger 102 einen Stoff oder eine Legierung aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe von Stoffen: Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Magnesium, Titan, Platin, Nickel, Zinn, Zink, Glas, Quarzglas, Saphir, Siliziumkarbid, Graphen, Diamant. In einer Ausgestaltung kann der Träger 102 einen Stoff oder ein Stoffgemisch aufweisen aus der Gruppe der Halbleitermaterialien: Elementarhalbleiter: Silizium, Germanium, -Zinn, Kohlenstoffverbindungen, beispielsweise Fullerene, Bor, Selen, Tellur; Verbindungshalbleiter: Indium, Gallium, Arsen, Phosphor, Antimon, Stickstoff, Zink, Cadmium, Beryllium, Quecksilber; Organische Halbleiter: Tetracen, Pentacen, Phthalocyanine, Polythiophen, PTCDA, MePTCDI, Chinacridon, Acridon, Indanthron, Flavanthron, Perinon, Alq3; sowie Mischsysteme: Polyvinylcarbazol, TCNQ Komplexe. In noch einer Ausgestaltung kann der Träger 102 einen organischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann der Träger 102 einen organischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe von Stoffen: Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES), Polyethylennaphthalat (PEN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyetherketone (PEEK), Polyamide, beispielsweise Polyphthalamide (PPA), Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT), Silikone, Epoxide oder ein flüssigkristallines Polymer (liquid crystalline polymer – LCP).
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger 102 beispielsweise als eine Leiterplatine ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger 102 als ein flächiges Substrat ausgebildet sein, beispielsweise eine Folie.
In noch einer Ausgestaltung kann der Träger 102 eine geometrisch komplexe Form aufweisen, beispielweise die Form eines gebogenen Gehäuses oder als Teil eines gebogenen Gehäuses.
Das optoelektronische Bauelement 104 kann beispielsweise als eine Leuchtdiode oder Fotodiode ausgebildet sein, die beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit einem Wellenlängenband in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 750 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 490 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 350 nm bis ungefähr 450 nm emittiert bzw. absorbiert.
Das optoelektronische Bauelement 104 kann mehrere Schichten aufweisen (nicht dargestellt), die beispielsweise als Elektroden, Ladungsträger-Transportschichten und/oder Emitterschichten ausgebildet sein können.
Das optoelektronische Bauelement 104 kann als Abmessung beispielsweise eine Breite in einem Bereich von ungefähr 5 µm bis ungefähr 5 mm, eine Höhe in einem Bereich von ungefähr 5 µm bis ungefähr 500 µm und eine Tiefe in einem Bereich von ungefähr 5 µm bis ungefähr 5 mm aufweisen.
Auf oder über dem optoelektronischen Bauelement 104 kann ein Wellenlängenkonverter 106 aufgebracht sein. Der Wellenlängenkonverter 106 kann beispielsweise einen Leuchtstoff, verteilt in einer zweiten Trägermatrix, aufweisen (nicht dargestellt). Der Leuchtstoff des Wellenlängenkonverters 106 kann die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung konvertieren, die von dem optoelektronischen Bauelement emittiert wird bzw. auf das optoelektronischen Bauelement eingestrahlt wird (schematisch angedeutet mittels des Doppelpfeils 110).
Als Leuchtstoff kann der Wellenlängenkonverter 106 beispielsweise Ce³⁺ dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺ dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺; Eu²⁺ dotierte Sulfdide, SIONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat aufweisen oder daraus gebildet sein.
Die Trägermatrix des Wellenlängenkonverters 106 kann beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxid-Harz im ausgehärteten Zustand aufweisen, in dem der Leuchtstoff verteilt ist.
Der Wellenlängenkonverter 106 kann beispielsweise mittels eines Klebstoffes, beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxid, auf das optoelektronische Bauelement 104 aufgeklebt werden.
Die Baugruppe, aufweisend den Träger 102, das optoelektronische Bauelement 104 und den Wellenlängenkonverter 106, kann beispielsweis in einer Ausgestaltung als eine wellenlängenkonvertierende LED ausgebildet sein. Diese Baugruppe kann von einem Farbwandler umgeben werden, wobei der Farbwandler als farbveränderndes Vergussmaterial 108 ausgebildet sein kann. Das farbverändernde Vergussmaterial 108 kann einen Farbstoff und eine erste Trägermatrix aufweisen (nicht dargestellt), wobei der Farbstoff in der Trägermatrix verteilt ist, beispielsweise gemischt ist. Das farbverändernde Vergussmaterial 108 kann beispielsweise in einem flüssigen Zustand oder einem fließfähigen Zustand, beispielsweise mittels Dispensierens, die Baugruppe umgebend ausgebildet werden. Das farbverändernde Vergussmaterial 108 kann im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes 104 ausgebildet sein.
Unter einem direkten Lichtweg kann dabei der optische Weg von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden, das von dem optoelektronischen Bauelement 104 und/oder dem Wellenlängenkonverter 106 absorbiert oder emittiert wird. Die elektromagnetische Strahlung wird auf dem optischen Weg nicht reflektiert. Mit anderen Worten: elektromagnetische Strahlung kann im direkten Lichtweg von Schichten nur transmittiert werden, wobei die elektromagnetische Strahlung auf dem direkten Lichtweg von einer Schicht auch gebrochen transmittiert werden kann.
Die erste Trägermatrix kann beispielsweise ein Epoxid, ein Silikon, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylat aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff einen organischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der organischen Farbstoffklassen oder Farbstoff-Derivate: Acridin, Acridon, Anthrachino, Anthracen, Cyanin, Dansyl, Squaryllium, Spiropyrane, Boron-dipyrromethane (BODIPY), Perylene, Pyrene, Naphtalene, Flavine, Pyrrole, Porphrine und deren Metallkomplexe, Diarylmethan, Triarylmethan, Nitro, Nitroso, Phthalocyanin und deren Metallkomplexe, Quinone, Azo, Indophenol, Oxazine, Oxazone, Thiazine, Thiazole, Xanthene, Fluorene, Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine, Metallocene.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff einen anorganischen Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der anorganischen Farbstoffklassen, anorganischen Farbstoff-Derivate oder anorganischen Farbstoffpigmente: Übergangsmetalle, Seltene Erde-Oxide, Sulfide, Cyanide, Eisenoxide, Zirkonsilikate, Bismutvanadat, Chromoxide.
In einer Ausgestaltung kann der Farbstoff Nanopartikel oder Pigmente aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kohlenstoff, beispielsweise Ruß; Gold, Silber, Platin, Halbleiter-Nanopartikel beispielsweise InP, ZnS, oder CdS.
Die Auswahl eines Farbstoffes kann mittels einer schmalbandigen Absorption, einer breiten Emission und einem hohen Extinktionskoeffizienten erfolgen.
Als eine schmalbandige Absorption kann dabei eine Absorption elektromagnetischer Strahlung mit einer Halbwertsbreite des Absorptionsmaximums von maximal ungefähr 80 nm verstanden werden.
Als eine breite Emission kann dabei eine Emission elektromagnetischer Strahlung mit einer Halbwertsbreite des Emissionsmaximums von mindestens ungefähr 80 nm verstanden werden.
Der Extinktionskoeffizient kann als eine Proportionalitätskonstante des Verhältnisses mittels eines Farbstoffes abgeschwächter elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge bezüglich einfallender elektromagnetischer Strahlung verstanden werden.
Ein hoher Extinktionskoeffizient kann dabei einen Wert größer als ungefähr 10⁵ L mol^–1 cm^–1 aufweisen.
Die schmalbandige Absorption kann beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 650 nm bis ungefähr 1200 nm, oder beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 250 nm bis ungefähr 400 nm ausgebildet sein.
Es können jedoch auch Farbstoffe ausgewählt werden, die in anderen Wellenlängenbereichen absorbieren, insofern der Wellenlängenbereichen keine oder nur eine geringe technische Relevanz für die elektromagnetische Strahlung aufweist, die von dem optoelektronischen Bauelement 104 und/oder dem Wellenlängenkonverter 106 emittiert wird. Für LED-Anwendungen, beispielsweise als Blitzleuchte von Mobiltelefonen mit Digitalkamera oder Digitalkameras, ist das Wellenlängenspektrum, beispielsweise für Wellenlängen größer als ungefähr 650 nm, technisch gar nicht oder nur wenig relevant, da die Kamera-Sensoren für diesen Wellenlängenbereich oft keine Sensitivität aufweisen. Der Wellenlängenbereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 650 nm kann für diese Anwendungen daher als Nutz-Wellenlängenbereich verstanden werden. Die Wellenlängenbereich kleiner ungefähr 400 nm und/oder größer als ungefähr 650 nm können für diese Anwendungen als weitere Wellenlängenbereiche verstanden werden.
Die von dem Farbstoff absorbierte elektromagnetische Strahlung (angedeutet mittels des Pfeils 110) hat daher keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die Intensität bzw. Helligkeit der von der LED emittierten elektromagnetischen Strahlung. Mittels der von dem Farbstoff absorbierten elektromagnetischen Strahlung kann das optische Erscheinungsbild der LED verändert werden, beispielsweise von der gelben Farbe eines Wellenlängenkonverters 106 hin zu einer dunkelblauen oder violetten Farbe mittels des Farbstoffes. Die Wirkung des Farbstoffes kann dabei als Reduzieren der Intensität von elektromagnetischer Strahlung und/oder als Wellenlängenkonversion in mindestens einem Wellenlängenbereich verstanden werden.
Der Farbstoff kann einen Massenanteil an der Trägermatrix mit Farbstoff in einem Bereich von ungefähr 0,001 % bis ungefähr 70 %, beispielsweis ungefähr 0,001 % bis ungefähr 20 % aufweisen. Der Massenanteil kann abhängig sein von dem gewählten Farbstoff, dem Stoff oder Stoffgemisch der ersten Trägermatrix, der Dicke und der Anordnung des Farbwandler bezüglich des Wellenlängenkonverters 106.
In einer Ausgestaltung kann die Form des Farbwandlers zum grafisch Strukturieren der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes und/oder des Wellenlängenkonverters ausgebildet sein, beispielsweise als Schriftzug, beispielsweise als Seriennummer, Typ-Bezeichnung, Markenname, Werbeschriftzug oder ähnliches.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das optoelektronische Bauelement 104, der Wellenlängenkonverter 106 und das farbverändernde Vergussmaterial 202 können mittels eines Gehäuses 206 und dem Träger 102 vor schädlichen Stoffen und/oder mechanischen Beschädigungen gekapselt sein. Das Gehäuse 206 kann dabei für die elektromagnetische Strahlung, die von dem optoelektronischem Bauelement 104 und/oder dem Wellenlängenkonverter 106 absorbiert oder emittiert wird, transluzent ausgebildet sein.
Unter dem Begriff „transluzent” kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass ein Stoff für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem optoelektronischen Bauelement erzeugte oder absorbierte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzentes Gehäuse” in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in das Gehäuse eingekoppelte Lichtmenge auch aus dem Gehäuse ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Licht hierbei gestreut werden kann.
Das farbverändernde Vergussmaterial 202 kann das optoelektronische Bauelement 104 und den Wellenlängenkonverter 106 wenigstens teilweise umgeben, beispielsweise im Lichtweg 110, beispielsweise mittels Verguss einer Dispension des Vergussmaterials mittels einer Gussform.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Form des farbverändernden Vergussmaterials 202 nach dem Ausbilden des farbverändernden Vergussmaterials 202 ausgebildet werden, beispielsweise mittels eines Entfernens und Hinzufügens der Trägermatrix mit Farbstoff.
In einer Ausgestaltung kann das farbverändernde Vergussmaterials 202 eine gewölbte Oberfläche aufweisen. Ein farbveränderndes Vergussmaterial 202 mit gewölbter Oberfläche kann auch als farbverändernde Linse 202 bezeichnet werden. Eine farbverändernde Linse 202 kann beispielsweise die Form einer farbverändernde Sammellinse 202, einer farbverändernden Zerstreuungslinse 202 und/oder einer farbverändernde Fresnel-Linse 202 aufweisen und als solche wirken.
Eine gewölbte Oberfläche ähnlich einer Sammellinse kann beispielsweise mittels der Oberflächenspannung des Stoffs oder Stoffgemisches der Trägermatrix mit Farbstoff des Vergussmaterials ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung des Gehäuses 206 kann das Gehäuse 206 in Form einer optischen Linse ausgebildet sein, beispielsweise eine Sammellinse 206, eine Zerstreuungslinse 206 und/oder eine Fresnel-Linse 206.
Das Gehäuse 206 kann einen Stoff oder ein Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: ein Polycarbonat, ein Polyacrylat, ein Silikon, ein Epoxid.
Zwischen dem Gehäuse 206 und dem farbverändernden Vergussmaterial 202 kann ein Füllstoff 204 ausgebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff 204 ein Gas oder Gasgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Luft oder ein Edelgas.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff 204 den gleichen oder einen ähnlichen Stoff oder das gleiche oder ein ähnliches Stoffgemisch wie die erste Trägermatrix des farbverändernden Vergussmaterials 202 aufweisen oder daraus gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff 204 den gleichen oder einen ähnlichen Stoff oder das gleiche oder ein ähnliches Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein wie die zweite Trägermatrix des Wellenlängenkonverters 106.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff 204 den gleichen oder einen ähnlichen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein wie der Leuchtstoff des Wellenlängenkonverters 106.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff 204 den gleichen oder einen ähnlichen Farbstoff aufweisen oder daraus gebildet sein wie der Farbstoff des farbverändernden Vergussmaterials 202.
In einer Ausgestaltung kann der Füllstoff 204 einen anderen Farbstoff aufweisen oder daraus gebildet sein als der Farbstoff des farbverändernden Vergussmaterials 202. Der andere Farbstoff kann beispielsweise einen anderen, technisch nicht relevanten Wellenlängenbereich absorbieren.
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Abweichend oder zusätzlich zu den verschiedenen Ausgestaltungen der Beschreibungen der 1 und/oder 2 kann der Farbstoff eines Farbwandlers in dem Gehäuse 206 verteilt sein, d.h. der Farbwandler kann als ein farbveränderndes Gehäuse 302 ausgebildet sein.
Der Farbstoff kann dabei in dem Stoff oder Stoffgemisch des farbverändernden Gehäuses 302 in einem flüssigen oder fließfähigen Zustand verteilt werden, bevor das farbverändernde Gehäuse 302 ausgebildet wird. Mittels eines farbverändernden Gehäuses 302 kann auf eine einfache Weise der Prozess des nachträglichen Aufbringens einer farbverändernden Schicht, beispielsweise einer herkömmlichen TiO₂-Streuschicht, auf den Wellenlängenkonverter 106 verzichtet werden.
Der Bereich 304 zwischen farbveränderndem Gehäuse 302, Träger 102, optoelektronischem Bauelement 104, und Wellenlängenkonverter 106 kann einen weiteren Farbwandler 108, 202 und/oder einen Füllstoff 204 aufweisen, gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1 und/oder 2.
Der Bereich 304 kann beispielsweise mit dem gleichen farbverändernden Stoffgemisch gefüllt sein wie das farbverändernde Vergussmaterial 108 einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1. Die schematische Querschnittsansicht der optoelektronischen Bauelementevorrichtung der Ausgestaltungen der 3 kann in diesen Ausgestaltungen die gleiche oder eine ähnlich Querschnittsansicht aufweisen wie die Ausgestaltungen in 1.
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Abweichend oder zusätzlich zu den verschiedenen Ausgestaltungen der Beschreibungen der 1, 2 und/oder 3 kann ein Farbwandler als eine farbverändernde Schicht 404 auf oder über dem Gehäuse 402 ausgebildet sein. Das Gehäuse 402 kann dabei als ein transluzentes Gehäuse 206 oder ein farbveränderndes Gehäuse 302 eingerichtet sein, gemäß den Ausgestaltungen der Beschreibungen der 2 und 3.
Der Bereich 304 zwischen Gehäuse 402, Träger 102, optoelektronischem Bauelement 104, und Wellenlängenkonverter 106 kann beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 3 ausgebildet sein.
Die farbverändernde Schicht 404 auf oder über dem Gehäuse 402 kann beispielsweise ähnlich oder gleich dem farbverändernden Vergussmaterial 108 einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1 ausgebildet sein.
Die farbverändernde Schicht 404 kann beispielsweise mittels eines zwei-Komponenten-Spritzguss (2k-Spritzguss) ausgebildet werden. Die erste Komponente kann dabei beispielsweise, gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 1, ähnlich oder gleich dem farbverändernden Vergussmaterial 108 eingerichtet sein. Die zweite Komponente kann beispielsweis das gleich oder ein ähnliches Material aufweisen wie der Stoff oder das Stoffgemisch des tranzulenten Gehäuses 206, gemäß einer der Ausgestaltungen der Beschreibung der 2.
Im Falle der Kombination einer duroplastischen Komponente mit einer thermoplastischen Komponente kann die farbverändernde Schicht 404 mittels eines Stufenprozesses ausgebildet werden. Ein Stufenprozess kann beispielsweise die Schritte aufweisen: Spritzgießen, Spritzpressen (transfer molding) und/oder Formpressen (compression molding).
Die farbverändernde Schicht 404 kann jedoch als ein vorgefertigtes farbveränderndes Plättchen 404 mit dem Gehäuse 402 stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise aufgeklebt oder auflaminiert werden.
Die farbverändernde Schicht 404 kann als geometrische Form beispielsweise die Form einer farbverändernden planparallelen Schicht 404, einer farbverändernden Sammellinse 404, einer farbverändernde Zerstreuungslinse 404, einer farbverändernde Fresnel-Linse 404 oder eines farbverändernden Prismas 404 aufweisen. Eine farbverändernde planparallele Schicht 404 kann dabei auch als optischer Filter 404 verstanden werden.
Die farbverändernde Schicht 404 kann eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 5 mm aufweisen, beispielsweise ungefähr 200 µm.
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Abweichend oder zusätzlich zu den verschiedenen Ausgestaltungen der Beschreibungen der 1, 2, 3 und/oder 4 kann ein Farbwandler als ein farbverändernder Reflektor 502 ausgebildet sein. Der farbverändernde Reflektor 502 kann dabei nicht im direkten Lichtweg des optoelektronischen Bauelementes 104 und/oder des Wellenlängenkonverters 106 ausgebildet sein.
Der farbverändernde Reflektor 502 kann stofflich beispielsweise ähnlich oder gleich dem farbverändernden Vergussmaterial 108 einer Ausgestaltung der Beschreibung der 1 ausgebildet sein.
Der farbverändernde Reflektor 502 kann beispielsweise auf oder über dem Träger 102, dem Gehäuse 402 oder ähnlichen, reflektierenden Oberflächen außerhalb des Gehäuses 402 ausgebildet sein, von der elektromagnetische Strahlung reflektiert wird, die von dem optoelektronischen Bauelement 104 oder dem Wellenlängenkonverter 106 emittiert oder absorbiert wird.
Der farbverändernde Reflektor 502 kann eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 500 µm aufweisen, beispielsweise ungefähr 20 µm.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt, mit denen es möglich ist die farbliche Erscheinungsform von optoelektronischen Bauelementen zu verändern, ohne die Intensität der elektromagentischen Strahlung im technisch relevanten Wellenlängenbereich, der vom optoelektronischen Bauelement emittiert oder absorbiert wird, zu reduzieren.

Claims

Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500), aufweisend: ein optoelektronisches Bauelement (104); einen Wellenlängenkonverter (106) auf oder über dem optoelektronischen Bauelement (104); und wenigstens einen Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502), der eingerichtet ist, eine elektromagnetische Strahlung zu verändern, wobei die elektromagnetische Strahlung einen Nutz-Wellenlängenbereich und mindestens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweist; • wobei der wenigstens eine Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502) eine erste Trägermatrix und einen Farbstoff aufweist; • wobei der Farbstoff in der ersten Trägermatrix verteilt ist; und • wobei der Farbstoff eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teilbereich des weiteren Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung zu absorbieren.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß Anspruch 1, wobei das optoelektronische Bauelement (104) als ein elektromagnetische Strahlung emittierendes elektronisches Bauelement (104) eingerichtet ist, insbesondere eine Leuchtdiode (104).
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Farbstoff als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweist oder daraus gebildet ist aus der Gruppe der Stoffe: ein organischer Farbstoff, ein anorganischer Farbstoff, ein Nanopartikel oder Pigment.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Farbstoff eine Absorption elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich kleiner ungefähr 400 nm und/oder größer ungefähr 650 nm aufweist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Farbstoff eine Absorption elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenintervall von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm aufweist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502) derart eingerichtet ist, dass der Unterschied der Farbvalenz zwischen der Farbvalenz des Wellenlängenkonverters (106) und der Farbvalenz des Trägers im Lichtweg des Farbwandlers (108, 202, 302, 404, 502) reduziert wird.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend ein Gehäuse (206, 302, 402), wobei das Gehäuse (206, 302, 402) das optoelektronische Bauelement (104) und den Wellenlängenkonverter (106) wenigstens teilweise umgibt, wobei ein Teil des Gehäuses (206, 302, 402) im Lichtweg des Wellenlängenkonverters (106) eingerichtet ist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß Anspruch 7, wobei im Lichtweg zwischen Gehäuse (206, 302, 402) und Wellenlängenkonverter (106) ein Füllstoff (204, 304) ausgebildet ist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Füllstoff (204, 304) in wenigstens einem anderen Wellenlängenbereich eine Absorption elektromagnetischer Strahlung aufweist als der Farbstoff.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502) als ein farbveränderndes Gehäuse (302, 402), ein farbveränderndes Vergussmaterial (108, 202, 302, 404, 502), eine farbverändernde Linse (108, 202, 302, 404), ein farbverändernder Reflektor (502) oder als eine farbverändernde Beschichtung (108, 202, 404, 502) ausgebildet ist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Trägermatrix als Stoff oder Stoffgemisch einen Stoff aufweist oder daraus gebildet ist aus der Gruppe der Stoffe: ein Epoxid, ein Silikon, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylat.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, eingerichtet als eine Blitzleuchte (100, 200, 300, 400, 500).
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Form des Farbwandlers zu einem grafischen Strukturieren der Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes und/oder des Wellenlängenkonverters ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung (100, 200, 300, 400, 500), das Verfahren aufweisend: • Bilden eines optoelektronischen Bauelementes (104); • Bilden eines Wellenlängenkonverters (106) auf oder über dem optoelektronischen Bauelement (104); und • Bilden wenigstens eines Farbwandlers (108, 202, 302, 404, 502) geeignet eine elektromagnetische Strahlung zu verändern, wobei die elektromagnetische Strahlung einen Nutz-Wellenlängenbereich und mindestens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweist; – wobei der wenigstens eine Farbwandler (108, 202, 302, 404, 502) als eine erste Trägermatrix und einen Farbstoff aufweisend ausgebildet wird; – wobei vor dem Ausbilden des Farbwandlers (108, 202, 302, 404, 502) der Farbstoff in der Trägermatrix verteilt wird; und – wobei der Farbstoff eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teilbereich des weiteren Wellenlängenbereichs der elektromagnetischen Strahlung zu absorbieren.