DE102013107227A1 - Konversionselement mit Trennstruktur - Google Patents

Konversionselement mit Trennstruktur Download PDF

Info

Publication number
DE102013107227A1
DE102013107227A1 DE201310107227 DE102013107227A DE102013107227A1 DE 102013107227 A1 DE102013107227 A1 DE 102013107227A1 DE 201310107227 DE201310107227 DE 201310107227 DE 102013107227 A DE102013107227 A DE 102013107227A DE 102013107227 A1 DE102013107227 A1 DE 102013107227A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conversion
conversion element
stack
preferred direction
separation structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310107227
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Mönch
Frank Singer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE201310107227 priority Critical patent/DE102013107227A1/de
Priority to PCT/EP2014/064226 priority patent/WO2015004005A1/de
Priority to US14/902,995 priority patent/US20160146434A1/en
Priority to JP2016520543A priority patent/JP2016529538A/ja
Priority to DE112014003224.7T priority patent/DE112014003224A5/de
Publication of DE102013107227A1 publication Critical patent/DE102013107227A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/08—Combinations of only two kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements and reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/08—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Abstract

Es wird ein Konversionselement (14) mit einer Trennstruktur (38) und einer Vielzahl von Konversionsbereichen (34) angegeben, wobei jeder Konversionsbereich (34) von einem Teil der Trennstruktur (38) zumindest teilweise umschlossen ist und wobei jeder Konversionsbereich (34) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Primärstrahlung (40) wenigstens teilweise in eine Sekundärstrahlung (42) mit einer größeren Wellenlänge umzuwandeln. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements (14) angegeben.

Description

  • Es werden ein Konversionselement mit Trennstruktur sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben angegeben.
  • Bei Beleuchtungssystemen, die eine Vielzahl von Halbleiterchips oder Pixeln umfassen, insbesondere bei Leuchtdioden-(LED)-Scheinwerfern für adaptive Automobil-Frontbeleuchtung, kann ein Übersprechen zwischen den Halbleiterchips oder Pixeln auftreten. In diesen Systemen findet typischerweise eine Strahlungskonversion statt, die entweder durch ein einstückiges Konverterplättchen, welches sämtliche Halbleiterchips oder Pixel überdeckt, oder durch je ein Konverterplättchen pro Halbleiterchip bewirkt wird. In beiden Fällen leuchten beim Betrieb einer Leuchtdiode bzw. eines Pixels auch benachbarte Konverterbereiche mit, was zu Abweichungen von der angestrebten Beleuchtungsstärkenverteilung in der Zielebene, beispielsweise auf der Straße, führt. Dieses optische Übersprechen bewirkt eine Verwaschung der gewünschten Lichtverteilung. Beispielsweise ist bei Gegenverkehr eine scharfe Trennung zwischen beleuchteten und unbeleuchteten Bereichen erwünscht, durch die für den Fahrer des Fahrzeugs die Straße optimal beleuchtet wird, während entgegenkommende Fahrer nicht geblendet werden. Bei einer verwaschenen Lichtverteilung muss dagegen breiter abgedunkelt werden, um entgegenkommende Fahrer nicht zu blenden.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht somit darin, ein Konversionselement anzugeben, welches das optische Übersprechen verhindert.
  • Bei Lichtquellen mit Konverterplättchen gemäß dem Stand der Technik, insbesondere bei Lichtquellen auf der Grundlage von laser-activated remote phosphor (LARP) für Projektionsanwendungen, besteht ferner das Problem einer sehr hohen Wärmeentwicklung in dem Konverterplättchen. Diese wirkt sich negativ auf die Lebensdauer des Systems aus. Bei LARP-Systemen gemäß dem Stand der Technik wird daher ein rotierendes Rad mit ringförmiger Konverterspur verwendet.
  • Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht somit darin, ein Konversionselement anzugeben, welches in der Lage ist, Wärme effizient abzuführen. Dadurch kann die Temperatur des Konversionselements im Betrieb gesenkt und die Lebensdauer des Systems verlängert werden; es kann auf mechanisch bewegte Teile oder eine aktive Kühlung verzichtet werden.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Konversionselement gemäß dem Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement eine Trennstruktur und eine Vielzahl von Konversionsbereichen, wobei jeder Konversionsbereich von einem Teil der Trennstruktur zumindest teilweise umschlossen ist und wobei jeder Konversionsbereich dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Primärstrahlung wenigstens teilweise in eine Sekundärstrahlung mit einer größeren Wellenlänge umzuwandeln. Vorzugsweise ist die Trennstruktur für die Primärstrahlung und/oder für die Sekundärstrahlung undurchlässig.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Konversionselement in Richtungen senkrecht zu einer Vorzugsrichtung für die Primärstrahlung und/oder für die Sekundärstrahlung undurchlässig ist. Vorzugsweise erstreckt sich das Konversionselement im Wesentlichen senkrecht zu der Vorzugsrichtung und ist für die Primärstrahlung und/oder für die Sekundärstrahlung in der Vorzugsrichtung zumindest teilweise durchlässig. Vorzugsweise erstreckt sich die Trennstruktur im Wesentlichen parallel zu der Vorzugsrichtung.
  • Im Folgenden sind mit Ebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung diejenigen Ebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung gemeint, welche zumindest teilweise innerhalb des Konversionselements liegen. Vorzugsweise ist in jeder Ebene senkrecht zu der Vorzugsrichtung jeder Konversionsbereich zumindest teilweise von einem Teil der Trennstruktur umschlossen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei jedem Konversionsbereich der Querschnitt senkrecht zu der Vorzugsrichtung entlang der Vorzugsrichtung konstant ist. Das heißt, dass der Querschnitt der Konversionbereiche in Ebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung entlang der Vorzugsrichtung gleich bleibt und nicht variiert. Auf diese Weise wird ein Konversionselement bereitgestellt, welches lediglich in Richtungen, die senkrecht zu der Vorzugsrichtung verlaufen, Strukturen aufweist. Der Querschnitt der Konversionsbereiche senkrecht zu der Vorzugsrichtung kann die Form eines Polygons aufweisen, beispielsweise die Form eines Sechsecks oder eines Vierecks, insbesondere eines Trapezes.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer Ebene senkrecht zu der Vorzugsrichtung die Vielzahl von Konversionsbereichen in einem zweidimensionalen Gitter angeordnet ist. Insbesondere können die Konversionsbereiche in allen Ebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung in einem zweidimensionalen Gitter angeordnet sein. Bei dem zweidimensionalen Gitter kann es sich insbesondere um ein hexagonales oder rechteckiges, insbesondere quadratisches Gitter handeln. Die Gitterkonstanten des regelmäßigen zweidimensionalen Gitters liegen vorzugsweise zwischen 0,01 mm und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Konversionsbereiche voneinander räumlich getrennt sind. Insbesondere sind zwei jeweils benachbarte Konversionsbereiche separat voneinander und nicht zusammenhängend ausgebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trennstruktur eine Vielzahl von Trennwänden umfasst und zwischen jeweils zwei benachbarten Konversionsbereichen eine Trennwand angeordnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich jede der Vielzahl von Trennwänden entlang der Vorzugsrichtung. Auf diese Weise werden Konversionsbereiche bereitgestellt, deren Querschnitt entlang der Vorzugsrichtung konstant verläuft.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Konversionsbereichen auf einer reflektierenden Schicht angeordnet ist. Die reflektierende Schicht kann hierbei einstückig mit der Trennstruktur ausgebildet sein. Bevorzugt erstreckt sich die reflektierende Schicht senkrecht zu der Vorzugsrichtung. Die reflektierende Schicht kann eine Verspiegelung sein, die aus einem Metall oder einer Metallverbindung gebildet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die reflektierende Schicht diffus reflektierend oder als dielektrische Vielfachschicht ausgebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trennstruktur ein Metall enthält oder aus einem Metall besteht. Bei dem Metall handelt es sich vorzugsweise um ein gängiges Hochtemperaturmetall, welches einen nicht zu niedrigen Schmelzpunkt aufweist, beispielsweise Titan oder Wolfram. Hierdurch wird ein thermisch belastbares Konversionselement bereitgestellt, in welchem die bei der Strahlungskonversion auftretende Wärme effizient abgeleitet werden kann. Der thermische Widerstand des Konversionselements ist gegenüber Konversionselementen gemäß dem Stand der Technik herabgesetzt. Insbesondere ist der thermische Widerstand des Konversionselements deutlich niedriger als der eines entsprechenden Konversionselements ohne Trennstruktur.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Konversionselement in Form eines Plättchens ausgebildet ist. Die Dicke des Plättchens entlang der Vorzugsrichtung beträgt vorzugsweise zwischen 0,01 mm und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm. Die maximale Abmessung des Plättchens senkrecht zu der Vorzugsrichtung beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2 mm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement auf einem Träger angeordnet. Vorzugsweise ist der Träger als Wärmesenke ausgebildet. Insbesondere befindet sich das Konversionselement in direktem Kontakt mit dem als Wärmesenke ausgebildeten Träger. Dies ermöglicht im Betrieb eine gute Kühlung des Konversionselements, so dass keine oder nur eine geringe Verschlechterung der Konversionseffizienz eintritt. Beispielsweise kann die Wärmesenke aus Cu, Al oder einem Leichtmetall-Druckguss gebildet sein, der Zn, Mg oder Al enthält.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Primärstrahlung unkonvertiert und weist eine Wellenlänge zwischen 440 nm und 460 nm auf, die zur Anregung von YAG-Leuchtstoffen besonders geeignet ist. Alternativ kann die Primärstrahlung bereits konvertiert sein, wobei mit kurzwelligerer Strahlung, beispielsweise mit UV-Strahlung oder mit Strahlung einer Wellenlänge von 400 nm bis 410 nm, ein Konverter angeregt wird, der im sichtbaren blauen Bereich reemittiert. Bei LARP-Systemen kann die (unkonvertierte) Primärstrahlung durch einen kurzwelligen Laser erzeugt werden und eine Wellenlänge zwischen 300 nm und 450 nm, bevorzugt zwischen 350 nm und 410 nm, aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Betrieb aus den Konversionsbereichen mischfarbige Strahlung ausgesandt, die sich aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung zusammensetzt. Beispielsweise kann blaues Licht von dem Konversionselement zumindest teilweise in grünes und/oder rotes und/oder gelbes Licht umgewandelt werden, so dass die Konversionsbereiche im Betrieb weißes Licht abstrahlen. Wahlweise kann im Betrieb aus den Konversionsbereichen nur Sekundärstrahlung ausgesandt werden.
  • Das Konversionselement kann zur Verwendung in einem Transmissionsmodus vorgesehen sein. Das heißt, dass im Betrieb Primärstrahlung auf einer Seite des Konversionselements einfällt und die durch Konversion erzeugte Sekundärstrahlung sowie die unkonvertierte Primärstrahlung auf der gegenüberliegenden Seite des Konversionselements austreten. Die Verwendung im Transmissionsmodus kann inbesondere bei Anwendungen in Scheinwerfern vorteilhaft sein.
  • Wahlweise kann das Konversionselement auch zur Verwendung in einem Reflexionsmodus vorgesehen sein. Das heißt, dass im Betrieb Primärstrahlung auf einer ersten Seite des Konversionselements einfällt und die durch Konversion erzeugte Sekundärstrahlung sowie die unkonvertierte Primärstrahlung auch auf der ersten Seite des Konversionselements austreten. Dies kann allein durch Reflexions-, Streuungs- und Konversionsprozesse innerhalb des Konversionselements geschehen; wahlweise kann jedoch auch ein Reflektor auf der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Konversionselements angeordnet sein, welcher die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung in das Konversionselement zurückreflektiert. Der Reflektor kann wahlweise als zusätzliche Schicht ausgeführt sein oder einstückig mit der Trennstruktur ausgeführt sein. Die Verwendung im Reflexionsmodus kann inbesondere bei LARP-Anwendungen vorteilhaft sein.
  • Bei LARP-Anwendungen beträgt die Oberfläche des Konversionselements senkrecht zu der Vorzugsrichtung vorzugsweise zwischen 0,1 mm2 und 20 mm2, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm2 und 2 mm2. Bei Anwendungen in Automobil-Scheinwerfern beträgt die Oberfläche des Konversionselements senkrecht zu der Vorzugsrichtung vorzugsweise zwischen 0,1 mm2und 10 mm2, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm2und 5 mm2.
  • Bei Verwendung des Konversionselements mit einer Lichtquelle, welche eine Vielzahl von Pixeln aufweist, ist vorzugsweise jeweils ein Konversionsbereich einem Pixel zugeordnet. Wahlweise können auch jeweils mehrere Konversionsbereiche einem Pixel zugeordnet sein. Das Konversionselement kann mit einer Lichtquelle verwendet werden, welche einzeln addressierbare Pixel aufweist, vorzugsweise 10 bis 10.000 Pixel und besonders bevorzugt 100 bis 2.500 Pixel. Das Konversionselement kann auch, beispielsweise in einem Automobil-Scheinwerfer, mit einer Vielzahl von Leuchtdioden, beispielsweise fünf bis zehn Leuchtdioden, verwendet werden, welche jeweils eine Vielzahl von Pixeln, vorzugsweise 10 bis 10.000 Pixel und besonders bevorzugt 100 bis 2.500 Pixel, umfassen können.
  • Es wird außerdem ein Scheinwerfer mit einem wie oben beschrieben ausgebildeten Konversionselement angegeben. Des Weiteren wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem wie oben beschrieben ausgebildeten Konversionselement angegeben, wobei die Beleuchtungsvorrichtung ferner mindestens eine Laserlichtquelle umfasst, welche von dem Konversionselement beabstandet ist. Bei der mindestens einen Laserlichtquelle kann es sich um eine Laserdiode oder eine Anordnung von Laserdioden handeln. Bei der Beleuchtungsvorrichtung kann es sich inbesondere um eine LARP-Vorrichtung handeln.
  • Es wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines wie oben beschrieben ausgebildeten Konversionselements angegeben, welches folgende Verfahrensschritte umfasst: Bereitstellen einer Vielzahl von Stapelelementen, wobei der Querschnitt zumindest einiger der Stapelelemente in zumindest einer zu einer Haupterstreckungsebene des Stapelelements senkrechten Schnittfläche im Wesentlichen kurvenförmig ist und abwechselnd auf beiden Seiten der Schnittgeraden zwischen der Schnittfläche und der Haupterstreckungsebene verläuft; Aufbringen eines Konversionsmaterials auf zwei Oberflächen zumindest einiger der Stapelelemente; Stapeln der Vielzahl von Stapelelementen entlang einer Normalenrichtung, welche senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen der Stapelelemente verläuft; Verbinden der Vielzahl von Stapelelementen derart, dass ein Schichtstapel entsteht; und Zerschneiden des Schichtstapels in parallelen Schnittebenen.
  • Unter einem kurvenförmigen Querschnitt ist dabei ein Querschnitt zu verstehen, welcher im Wesentlichen einer Kurve folgt und dessen Ausdehnung senkrecht zu der Kurve erheblich geringer ist als seine Ausdehnung entlang der Kurve. Vorzugsweise beträgt die Ausdehnung des Querschnitts senkrecht zu der Kurve, also die Dicke eines Stapelelements, zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,02 mm und 0,05 mm. Die Dicke eines Stapelelements ist vorzugsweise dünn genug zu wählen, dass zum einen die Stapelelemente leicht zu prägen sind und zum anderen die herzustellende Trennstruktur nicht zuviel Strahlung absorbiert, für welche das herzustellende Konversionselement in seiner Vorzugsrichtung durchlässig sein soll.
  • Unter einer Kurve ist dabei jeder eindimensionale Verlauf zu verstehen; eine Kurve ist also nicht auf gekrümmte Kurven beschränkt, sondern schließt insbesondere auch aus geraden Linienstücken zusammengesetzte Verläufe ein.
  • Darunter, dass ein kurvenförmiger Querschnitt abwechselnd auf beiden Seiten einer Geraden verläuft, ist dabei zu verstehen, dass die Kurve, der der Querschnitt folgt, die Gerade mehrmals kreuzt, so dass die Kurve sowohl eine Vielzahl erster Teile umfasst, die auf einer ersten Seite der Gerade verlaufen, als auch eine Vielzahl zweiter Teile, die auf einer zweiten Seite der Gerade verlaufen, wobei sich die ersten Teile und die zweiten Teile entlang der Kurve abwechseln. Dadurch, dass der Querschnitt eines Stapelelements in einer zu der Haupterstreckungsebene senkrechten Schnittfläche im Wesentlichen kurvenförmig ist und abwechselnd auf beiden Seiten der Schnittgeraden zwischen der Schnittfläche und der Haupterstreckungsebene verläuft, ergibt sich somit ein wellenförmiges Profil des Stapelelements (und damit auch von Teilen der herzustellenden Trennstruktur). Das wellenförmige Profil kann abgerundet oder eckig bzw. kantig sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Höhe jedes Stapelelements senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 % seiner maximalen Ausdehnung in der Haupterstreckungsebene beträgt. Die Stapelelemente sind somit im Wesentlichen plattenförmig, können jedoch in ihrem Verlauf zu einem gewissen Grad von ihrer Haupterstreckungsebene abweichen und einer wellenförmigen Kontur folgen. Die Höhe eines Stapelelements senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene beträgt vorzugsweise zwischen 0,01 mm und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm. Die maximale Ausdehnung eines Stapelelements in seiner Haupterstreckungsebene beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 50 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2 mm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schnittebenen parallel zu der Normalenrichtung liegen. Vorzugsweise verlaufen die Schnittebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung des herzustellenden Konversionselements.
  • Das Konversionsmaterial kann beispielsweise mittels Sedimentation, Elektrophorese, Einrakeln oder Jetten auf die Oberflächen aufgebracht werden. Das Konversionsmaterial kann dabei als Paste vorliegen, beispielsweise als Suspension von Farbstoffkörnern in einem flüssigen Präkursor, z.B. einem Silikonöl oder einem anderen Präkursor auf Silikonbasis. Der Präkursor ist vorzugsweise quervernetzungsfähig, um vorteilhaft die Festigkeit des Konversionsmaterials zu erhöhen. Beispielsweise kann der Präkursor thermisch quervernetzt werden und dabei zu einem gummiartigen Material werden. Wahlweise kann das Konversionmaterial in Form von Farbstoffkörnern in einer Matrix aus einem Silikon-Elastomer vorliegen.
  • Ferner kann das Konversionsmaterial wahlweise als Schlicker zur anschließenden Prozessierung zu einer Keramik vorliegen. In diesem Fall wird der Schlicker zunächst in einer Flüssigkeit angerührt und dann eintrocknen gelassen. Dadurch wird ein schlammartiges Material gebildet, welches mit bekannten Keramik-Prozessen vorgehärtet, gepresst, erhitzt und gesintert werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Konversionsmaterial nach dem Aufbringen ausgehärtet oder vorgehärtet wird. Vorzugsweise wird das Konversionsmaterial nach dem Aufbringen zunächst nur vorgehärtet und erst nach dem Verbinden der Stapelelemente ausgehärtet. Dadurch wird erreicht, dass das Konversionsmaterial beim Verbinden der Stapelelemente noch weich ist, so dass Unebenheiten ausgeglichen werden können und das Konversionsmaterial sich spaltfrei aneinander fügen kann.
  • Das Konversionmaterial enthält vorzugsweise Leuchtstoffe, die in ein Matrixmaterial eingebettet sein können. Das Matrixmaterial kann nach dem Aufbringen für eine gute Haftung zwischen den Stapelelementen und den Leuchtstoffen sorgen.
  • Für die Leuchtstoffe kommt beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien in Betracht:
    Mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxynitride.
  • Vorzugsweise sind die Leuchtstoffe aus dotierten Granaten wie Ce- oder Tb-aktivierte Granate wie YAG:Ce, TAG:Ce, TbYAG:Ce gebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch das Aufbringen des Konversionsmaterials Einbuchtungen in dem wellenförmigen Profil zumindest einiger der Stapelelemente aufgefüllt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Stapelelemente nach dem Aufbringen eine im Wesentlichen ebene Form aufweisen und sich somit vorteilhaft miteinander verbinden lassen. Vorzugsweise wird in Bereichen, in denen das wellenförmige Profil keine Einbuchtung aufweist, kein Konversionsmaterial aufgebracht, oder das dort aufgebrachte Konversionsmaterial wird in die Einbuchtungen verstrichen, so dass nach dem Aufbringen des Konversionsmaterials in den Bereichen, in denen das wellenförmige Profil keine Einbuchtung aufweist, die Stapelelemente frei von Konversionsmaterial sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eines der Stapelelemente die Form einer ebenen Platte aufweist. In diesem Fall wird vorzugsweise in dem Verfahrensschritt des Aufbringens eines Konversionsmaterials kein Konversionsmaterial auf die Stapelelemente aufgebracht, welche die Form einer ebenen Platte aufweisen; diese dienen vielmehr dazu, die Konversionsbereiche, welche durch auf andere Stapelelemente aufgebrachtes Konversionsmaterial gebildet werden, voneinander zu trennen. Vorzugsweise wechseln sich in diesem Fall in dem Schichtstapel Stapelelemente mit einem wellenförmigen Profil (wodurch auch Teile der herzustellenden Trennstruktur wellenförmig ausgebildet werden) und Stapelelemente mit der Form einer ebenen Platte ab. Dadurch können beispielsweise bei Einbuchtungen mit trapezförmigem Querschnitt Konversionsbereiche mit trapezförmigem Querschnitt ausgebildet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass benachbarte Stapelelemente an einander entsprechenden Stellen Einbuchtungen aufweisen, so dass beim Verbinden benachbarter Stapelelemente Bereiche, in denen Einbuchtungen mit Konversionsmaterial aufgefüllt wurden, aufeinander zu liegen kommen und zusammenhängende Konversionsbereiche bilden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass benachbarte Stapelelemente an einander entsprechenden Stellen keine Einbuchtungen aufweisen, so dass beim Verbinden benachbarter Stapelelemente Bereiche, in denen beim Auffüllen der Einbuchtungen kein Konversionsmaterial aufgetragen wurde, aufeinander zu liegen kommen und die Bereiche der benachbarten Stapelelemente, die frei von Konversionsmaterial sind, miteinander verbunden werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass alle Stapelelemente im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen. Vorzugsweise werden die Stapelelemente in diesem Fall in zwei verschiedenen Orientierungen angeordnet, wobei sich die beiden Orientierungen vorzugsweise entlang der Normalenrichtung abwechseln. Dadurch kann erreicht werden, dass Einbuchtungen auf verschiedenen Seiten der Haupterstreckungsebenen benachbarter Stapelelemente beim Stapeln aufeinander zu liegen kommen.
  • Wenn das Konversionsmaterial durch Jetten aufgebracht wird, kann dies als Tintenstrahldruckverfahren ausgeführt werden, bei dem ein Druckkopf über die Stapelelemente gefahren wird und Einbuchtungen in den Stapelelementen mit Konversionsmaterial auffüllt.
  • Beim Aufbringen des Konversionsmaterials ist darauf zu achten, dass das Konversionsmaterial keine Spalte aufweist, sondern zusammenhängend und bündig aufgebracht wird. Dadurch wird der thermische Widerstand des Konversionselements gesenkt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trennstruktur eine Waben- oder Röhrchenstruktur bildet. Teile der Trennstruktur wirken als Abschattungsblenden (Baffles), die seitliches Übersprechen der Strahlung zwischen verschiedenen Konversionsbereichen verhindern. Dies geschieht rein optisch, indem die Teile der Trennstruktur als Spiegel bzw. Absorber wirken. Vorzugsweise sind die Teile der Trennstruktur im Vergleich zu den Konversionsbereichen sehr dünn, so dass sie idealerweise nur dazu dienen, das optische Übersprechen zu verhindern, ohne selbst mit abgebildet zu werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Verfahrensschritt des Bereitstellens der Stapelelemente einen Verfahrensschritt umfasst, in dem plattenförmige Bleche aus einem Hochtemperaturmetall, beispielsweise Titan oder Wolfram, bereitgestellt werden und in die oben beschriebene Form gebracht werden, beispielsweise durch Prägen. Dies kann beispielsweise in einem Stempelverfahren geschehen, in dem ein Blech zwischen zwei Master eingebracht und durch Pressen und Erwärmen in die gewünschte Form gebracht wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Stapelelemente aneinander befestigt werden. beispielsweise geklebt und/oder gelötet. Zum Kleben kann beispielsweise ein Silikon-Material verwendet werden. Vorzugsweise wird beim Verbinden der Stapelelemente ein thermischer Kontakt zwischen benachbarten Stapelelementen hergestellt. Dadurch wird ein geringerer thermischer Widerstand des Konversionselements erreicht. Benachbarte Stapelelemente können durch einen Laserprozess punktförmig zusammengeschweißt oder thermisch unter Druck mit einem Bond-Prozess verbunden werden.
  • Durch den Verfahrensschritt des Zerschneidens des Schichtstapels werden wie oben beschrieben ausgebildete Konversionselemente vereinzelt. Durch das Zerschneiden entstehen also wie oben beschrieben ausgebildete Konversionselemente, welche eine Plättchenform aufweisen, wobei die plättchenförmigen Konversionselemente sich im Wesentlichen senkrecht zu ihrer Vorzugsrichtung erstrecken. Das Zerschneiden erfolgt vorzugsweise nach dem vollständigen Aushärten des Konversionsmaterials. Das Zerschneiden kann bespielsweise durch Sägen erfolgen, wahlweise gefolgt von Schleifen. Die Stapelelemente bilden die Trennstrukturen der Konversionselemente.
  • Vorzugsweise werden zwischen 10 und 1000, besonders bevorzugt zwischen 50 und 200 Stapelelemente verbunden. Vorzugsweise wird der Schichtstapel in 5 bis 500, besonders bevorzugt in 25 bis 100 Konversionselemente zerschnitten.
  • Für die Herstellung des oben beschriebenen Konversionselements eignet sich insbesondere das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren. Im Zusammenhang mit den Verfahren beschriebene Merkmale können daher auch für das Konversionselement herangezogen werden und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Scheinwerfervorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Konversionselements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 3 weitere Verfahrensschritte bei der Herstellung des Konversionselements gemäß dem Ausführungsbeispiel,
  • 4 eine schematische Querschnittsansicht einer Scheinwerfervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 5 eine schematische Querschnittsansicht eines LARP-Beleuchtungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer insgesamt mit 100 bezeichneten Scheinwerfervorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Die Scheinwerfervorrichtung 100 umfasst eine Leuchtvorrichtung 10, welche eine Vielzahl von Lichtquellen 12 umfasst, beispielsweise Halbleiterchips, Leuchtdioden oder Pixel. Hier und im Folgenden kann es sich bei einem Halbleiterchip beispielsweise um einen Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip handeln. Die Lichtquellen 12 sind in einem regelmäßigen Gitter angeordnet. Bei der Leuchtvorrichtung 10 kann es sich beispielsweise um ein Leuchtdioden- oder Halbleiterchip-Array oder um einen pixelierten Halbleiterchip handeln. Im Betrieb der Leuchtvorrichtung 10 können die Lichtquellen 12 so angesteuert werden, dass ausgewählte Lichtquellen 12 Primärlicht abgeben. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Primärlicht um blaues Licht.
  • Die Scheinwerfervorrichtung 100 umfasst ferner ein Konverterplättchen 14 gemäß dem Stand der Technik, welches als Konversionselement dient. Das Konverterplättchen 14 ist der Leuchtvorrichtung 10 in Richtung einer optischen Achse 16 nachgeordnet und konvertiert das von den Lichtquellen 12 abgestrahlte Primärlicht teilweise in Sekundärlicht. Da das Konverterplättchen 14 gemäß dem Stand der Technik keine Trennstruktur aufweist, umfasst der leuchtende Bereich des Konverterplättchens 14 auch Bereiche, welche nicht unmittelbar hinter den zum Leuchten ausgewählten Lichtquellen 12 liegen; das heißt, in dem Konverterplättchen 14 tritt optisches Übersprechen auf.
  • Das von dem Konverterplättchen 14 abgegebene Licht 18, welches sowohl von dem Konverterplättchen unkonvertiert transmittiertes Primärlicht als auch in dem Konverterplättchen 14 durch Konversion erzeugtes Sekundärlicht umfasst, wird mittels einer Optik 20, beispielsweise eines Linsensystems oder eines Reflektors, auf eine Beleuchtungsebene 22, beipielsweise die Straße, gelenkt. Aufgrund des optischen Übersprechens in dem Konverterplättchen 14 ist das Beleuchtungsmuster 24 in der Beleuchtungsebene 22 im Vergleich zu dem angestrebten Beleuchtungsmuster verwaschen.
  • 2 zeigt Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Konversionselements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Als Ausgangsmaterial dienen dünne ebene Bleche, beispielsweise aus Titan. Ein solches Blech 26 wird in einem ersten Verfahrensschritt a) bereitgestellt und ist in 2 in einer Querschnittsansicht in einer Ebene senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Blechs gezeigt.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt b) wird das Blech 26 wellenförmig strukturiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Blech 26 solchermaßen strukturiert, dass abwechselnd oberhalb und unterhalb der Haupterstreckungsebene 28 des Blechs 26 Einbuchtungen 30 mit trapezförmigem Querschnitt entstehen. Der Querschnitt des Blechs 26 in der Zeichnungsebene, die senkrecht auf der Haupterstreckungsebene 28 steht, folgt einer Kurve, die aus geraden Linienstücken zusammengesetzt ist und abwechselnd auf beiden Seiten der Schnittgeraden zwischen der Zeichnungsebene und der Haupterstreckungsebene 28 verläuft.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt c) werden die Einbuchtungen 30 mit Konversionsmaterial gefüllt, beispielsweise durch Rakeln.
  • 3 zeigt weitere Verfahrensschritte bei der Herstellung des Konversionselements gemäß dem Ausführungsbeispiel. Die wellenförmig strukturierten Bleche 26 werden in einem weiteren Verfahrensschritt mitsamt dem in die Einbuchtungen 30 gefüllten Konversionsmaterial entlang einer Normalenrichtung z aufeinandergestapelt und anschließend zu einem Schichtstapel 32 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Bleche 26 solchermaßen aufeinandergestapelt, dass jeweils Bereiche, in denen das Blech 26 freiliegt, aufeinander zu liegen kommen und Bereiche, in denen Einbuchtungen 30 mit Konversionsmaterial aufgefüllt wurden, aufeinander zu liegen kommen. Die Bleche 26 weisen alle im Wesentlichen dieselbe Form auf, sind jedoch in zwei verschiedenen Orientierungen angeordnet, welche sich entlang der Normalenrichtung z abwechseln. Dadurch werden die mit Konversionsmaterial gefüllten Bereiche mit trapezförmigem Querschnitt zu Konversionsbereichen 34 mit hexagonalem Querschnitt zusammengesetzt, die im Querschnitt jeweils von den Blechen 26 vollständig umschlossen sind.
  • In einem letzten Verfahrensschritt wird die entstandene Struktur entlang von Ebenen zerteilt, die parallel zu der Normalenrichtung z verlaufen, beispielsweise durch Sägen; eine solche Schnittebene ist in 3 mit 36 bezeichnet. Dadurch werden einzelne Platten erzeugt, die als Konversionselemente dienen. Die Vorzugsrichtung dieser Konversionselemente ist in 3 mit y bezeichnet; sie steht senkrecht auf den Schnittebenen 36 sowie auf der Normalenrichtung z. Die Konversionselemente weisen eine Plättchenform auf und erstrecken sich im Wesentlichen in der Normalenrichtung z und einer auf der Vorzugsrichtung y und der Normalenrichtung z senkrechten Richtung x.
  • Die Bleche dienen in den Konversionselementen als Trennwände, die eine Trennstruktur bilden, welche für die Primärstrahlung, zu deren Konversion das Konversionsmaterial ausgelegt ist, und für die Sekundärstrahlung, die im Betrieb bei der Konversion entsteht, undurchlässig ist. Dadurch sind die Konversionselemente in den Richtungen x und z für die Primär- und Sekundärstrahlung undurchlässig, in der Vorzugsrichtung y jedoch durchlässig. In Ebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung y sind die Konversionsbereiche jeweils von der durch die Bleche gebildeten Trennstruktur umschlossen. Der Querschnitt der Konversionsbereiche senkrecht zu der Vorzugsrichtung y weist die Form eines Sechsecks auf und ist jeweils entlang der Vorzugsrichtung y konstant. Aufgrund der regelmäßigen Anordnung der Bleche sind die Konversionsbereiche in Ebenen senkrecht zu der Vorzugsrichtung y in einem hexagonalen Gitter angeordnet.
  • Wahlweise kann beim Stapeln der Bleche zwischen je zwei wellenförmig strukturierten Blechen jeweils ein ebenes Blech eingefügt werden, das heißt ein Blech, bei dem die Verfahrensschritte b) und c) nicht ausgeführt wurden. Durch diese zusätzlichen Bleche bleiben die trapezförmigen mit Konversionsmaterial gefüllten Bereiche voneinander getrennt, so dass trapezförmige Konversionsbereiche entstehen. Des Weiteren sind auch Ausführungsformen mit weiteren Formen der Konversionsbereiche, beispielsweise mit rechteckigen Konversionsbereichen, denkbar. Auch abgerundete Formen der Konversionsbereiche sind denkbar, beispielsweise aus Halbkreisen zusammengesetzte oder sinusoidale Formen. Die hier gezeigten Formen mit stückweise geradlinigen Verläufen weisen jedoch den Vorteil auf, dass für das Verbinden der Bleche ebene Auflageflächen zur Verfügung stehen.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Konversionselemente jeweils nur in den Richtungen x und z strukturiert und weisen entlang der Vorzugsrichtung y überall im Wesentlichen denselben Querschnitt auf. Es ist jedoch auch denkbar, die Konversionselemente auch entlang der Vorzugsrichtung y zu strukturieren.
  • 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer insgesamt mit 200 bezeichneten Scheinwerfervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Scheinwerfervorrichtung 200 weist im Wesentlichen denselben Aufbau auf wie die in 1 gezeigte Scheinwerfervorrichtung 100 gemäß dem Stand der Technik; das Konverterplättchen 14 weist jedoch nunmehr eine Trennstruktur 38 und getrennte Konversionsbereiche 34 auf. Das Konverterplättchen 14 ist in einer Vorzugsrichtung, die der Richtung der optischen Achse 16 entspricht, für das Licht 18 durchlässig; in zu dieser Richtung senkrechten Richtungen wird das Licht 18 dagegen von der Trennstruktur absorbiert oder reflektiert. Dadurch wird das optische Übersprechen in dem Konverterplättchen 14 verhindert, und das Beleuchtungsmuster 24 in der Beleuchtungsebene 22 ist klar konturiert und entspricht genauer dem angestrebten Beleuchtungsmuster, da es nicht verwaschen wird.
  • 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines insgesamt mit 300 bezeichneten LARP-Beleuchtungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. In diesem Beleuchtungssystem fällt Pumplicht 40 auf ein Konverterplättchen 14 mit einer Trennstruktur 38 und getrennten Konversionsbereichen 34. Das Pumplicht 40 wird auf das Konverterplättchen 14 fokussiert. Bei dem Pumplicht 40 kann es sich beispielsweise um blaues Laserlicht handeln, das von einer Laserlichtquelle, beispielsweise einer Laserdiode, erzeugt wird.
  • Das Pumplicht 40 wird in dem Konverterplättchen 14 konvertiert und reflektiert. Das konvertierte Licht 42 trifft auf einen Reflektor 44, der in diesem Ausführungsbeispiel elliptisch ausgeführt ist. Der Reflektor 44 transmittiert das Pumplicht 40 und reflektiert das konvertierte Licht 42; dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Reflektor 44 eine Öffnung für das Pumplicht 40 oder eine geeignete Beschichtung aufweist.
  • Das von dem Reflektor 44 reflektierte Licht 46 wird auf eine Austrittsfläche 48 fokussiert, so dass an der Austrittsfläche 48 eine sehr hohe Leuchtdichte erreicht wird. An dieser Stelle kann eine Wellenlängenfilterung durchgeführt oder ein Lichtleiter, beispielsweise eine Glasfaser, angekoppelt werden.
  • Aufgrund der metallischen Trennstruktur ist das Konverterplättchen 14 in der Lage, die im Betrieb des Beleuchtungssystems 300 auftretende Wärme effizienter abzuleiten als ein Konverterplättchen gemäß dem Stand der Technik. Dadurch ist das Konverterplättchen 14 thermisch belastbarer, und es kann auf mechanisch bewegte Teile oder eine aktive Kühlung verzichtet werden.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (15)

  1. Konversionselement (14) mit einer Trennstruktur (38) und einer Vielzahl von Konversionsbereichen (34), wobei jeder Konversionsbereich (34) von einem Teil der Trennstruktur (38) zumindest teilweise umschlossen ist und wobei jeder Konversionsbereich (34) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Primärstrahlung (40) wenigstens teilweise in eine Sekundärstrahlung (42) mit einer größeren Wellenlänge umzuwandeln.
  2. Konversionselement (14) nach Anspruch 1, wobei die Trennstruktur (38) für die Primärstrahlung (40) und/oder für die Sekundärstrahlung (42) undurchlässig ist.
  3. Konversionselement (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Konversionselement (14) in Richtungen (x, z) senkrecht zu einer Vorzugsrichtung (y) für die Primärstrahlung (40) und/oder für die Sekundärstrahlung (42) undurchlässig ist.
  4. Konversionselement (14) nach Anspruch 3, wobei in jeder Ebene senkrecht zu der Vorzugsrichtung (y) jeder Konversionsbereich (34) zumindest teilweise von einem Teil der Trennstruktur (38) umschlossen ist.
  5. Konversionselement (14) nach Anspruch 3 oder 4, wobei bei jedem Konversionsbereich (34) der Querschnitt senkrecht zu der Vorzugsrichtung (y) entlang der Vorzugsrichtung (y) konstant ist.
  6. Konversionselement (14) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Querschnitt der Konversionsbereiche (34) senkrecht zu der Vorzugsrichtung (y) die Form eines Polygons aufweist.
  7. Konversionselement (14) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei in einer Ebene senkrecht zu der Vorzugsrichtung (y) die Konversionsbereiche (34) in einem zweidimensionalen Gitter angeordnet sind.
  8. Konversionselement (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennstruktur (38) eine Vielzahl von Trennwänden umfasst und zwischen jeweils zwei benachbarten Konversionsbereichen (34) eine Trennwand angeordnet ist.
  9. Konversionselement (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Konversionsbereiche (34) auf einer reflektierenden Schicht angeordnet sind.
  10. Konversionelement (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennstruktur (38) ein Metall enthält oder aus einem Metall besteht.
  11. Scheinwerfer (200) mit einem Konversionselement (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  12. Beleuchtungsvorrichtung (300) mit einem Konversionselement (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (300) ferner mindestens eine Laserlichtquelle umfasst, welche von dem Konversionselement (14) beabstandet ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements (14), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen einer Vielzahl von Stapelelementen (26), wobei der Querschnitt zumindest einiger der Stapelelemente (26) in zumindest einer zu einer Haupterstreckungsebene (28) des jeweiligen Stapelelements (26) senkrechten Schnittfläche im Wesentlichen kurvenförmig ist und abwechselnd auf beiden Seiten der Schnittgeraden zwischen der Schnittfläche und der Haupterstreckungsebene (28) verläuft; – Aufbringen eines Konversionsmaterials auf zwei Oberflächen zumindest einiger der Stapelelemente (26); – Stapeln der Vielzahl von Stapelelementen (26) entlang einer Normalenrichtung (z), welche senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen (28) der Stapelelemente (26) verläuft, – Verbinden der Vielzahl von Stapelelementen (26) derart, dass ein Schichtstapel (32) entsteht; und – Zerschneiden des Schichtstapels (32) in parallelen Schnittebenen (36).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Höhe jedes Stapelelements (26) senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene (28) weniger als 10 % seiner maximalen Ausdehnung in der Haupterstreckungsebene (28) beträgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Schnittebenen (36) parallel zu der Normalenrichtung (z) liegen.
DE201310107227 2013-07-09 2013-07-09 Konversionselement mit Trennstruktur Withdrawn DE102013107227A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310107227 DE102013107227A1 (de) 2013-07-09 2013-07-09 Konversionselement mit Trennstruktur
PCT/EP2014/064226 WO2015004005A1 (de) 2013-07-09 2014-07-03 Konversionselement mit trennstruktur
US14/902,995 US20160146434A1 (en) 2013-07-09 2014-07-03 Conversion element including a separating structure
JP2016520543A JP2016529538A (ja) 2013-07-09 2014-07-03 分離構造を備えた変換要素および変換要素を製造する方法
DE112014003224.7T DE112014003224A5 (de) 2013-07-09 2014-07-03 Konversionselement mit Trennstruktur

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310107227 DE102013107227A1 (de) 2013-07-09 2013-07-09 Konversionselement mit Trennstruktur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013107227A1 true DE102013107227A1 (de) 2015-01-15

Family

ID=51059478

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310107227 Withdrawn DE102013107227A1 (de) 2013-07-09 2013-07-09 Konversionselement mit Trennstruktur
DE112014003224.7T Withdrawn DE112014003224A5 (de) 2013-07-09 2014-07-03 Konversionselement mit Trennstruktur

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014003224.7T Withdrawn DE112014003224A5 (de) 2013-07-09 2014-07-03 Konversionselement mit Trennstruktur

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160146434A1 (de)
JP (1) JP2016529538A (de)
DE (2) DE102013107227A1 (de)
WO (1) WO2015004005A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016146161A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Apparatus for providing a light beam
DE102016217008A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Osram Gmbh Beleuchtungseinrichtung
DE102016218245A1 (de) 2016-09-22 2018-03-22 Osram Gmbh Fokuseinstellung bei Laserlichtquellen
DE102017124307A1 (de) * 2017-10-18 2019-04-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102018111417A1 (de) * 2018-05-14 2019-11-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement, optoelektronisches bauteil, verfahren zur herstellung einer vielzahl von konversionselementen, verfahren zur herstellung einer vielzahl von optoelektronischen bauteilen und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils
WO2020157060A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102019121515A1 (de) * 2019-08-09 2021-02-11 Schott Ag Lichtkonversionseinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517693B1 (de) 2015-11-11 2017-04-15 Zkw Group Gmbh Konverter für Leuchtvorrichtungen
US20190387650A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 Cisco Technology, Inc. Heat sink for pluggable module cage
US10945357B2 (en) 2019-02-21 2021-03-09 Cisco Technology, Inc. Optical module cage with configurable heatsink

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009136351A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with led with a self-supporting grid containing luminescent material and method of making the self-supporting grid
WO2010067291A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Adjustable color lamp with movable color conversion layers
US20110121731A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Koito Manufacturing Co., Ltd. Light emitting module and automotive lamp
US20110249460A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Takuya Kushimoto Vehicle headlight
DE102012208566A1 (de) * 2012-05-22 2013-11-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS603792B2 (ja) * 1977-02-04 1985-01-30 株式会社東芝 マルチチヤネル型半導体放射線検出器
DE102008027339A1 (de) * 2008-04-30 2009-11-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Effizienter Wellenlängenkonverter und Leuchtvorrichtung mit einem effizienten Wellenlängenkonverter
DE102008025923B4 (de) * 2008-05-30 2020-06-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierende Vorrichtung
JP5662939B2 (ja) * 2009-05-22 2015-02-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体発光装置及びそれを用いた光源装置
US8724054B2 (en) * 2009-05-27 2014-05-13 Gary Wayne Jones High efficiency and long life optical spectrum conversion device and process
DE102010048162A1 (de) * 2010-10-11 2012-04-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionsbauteil
AU2012205777A1 (en) * 2011-01-10 2013-08-01 Proteus Digital Health, Inc. System, method, and article to prompt behavior change
WO2012109168A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-16 Intematix Corporation Photoluminescence color wheels
DE102012101892B4 (de) * 2012-03-06 2021-05-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Wellenlängenkonversionselement, Licht emittierendes Halbleiterbauelement und Anzeigevorrichtung damit sowie Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements
DE102012112994A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Scheinwerfervorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009136351A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with led with a self-supporting grid containing luminescent material and method of making the self-supporting grid
WO2010067291A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Adjustable color lamp with movable color conversion layers
US20110121731A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Koito Manufacturing Co., Ltd. Light emitting module and automotive lamp
US20110249460A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Takuya Kushimoto Vehicle headlight
DE102012208566A1 (de) * 2012-05-22 2013-11-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016146161A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Apparatus for providing a light beam
DE102016217008A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Osram Gmbh Beleuchtungseinrichtung
DE102016218245A1 (de) 2016-09-22 2018-03-22 Osram Gmbh Fokuseinstellung bei Laserlichtquellen
DE102017124307A1 (de) * 2017-10-18 2019-04-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
US11538964B2 (en) 2017-10-18 2022-12-27 Osram Oled Gmbh Optoelectronic semiconductor chip and method of manufacturing an optoelectronic semiconductor chip
DE102018111417A1 (de) * 2018-05-14 2019-11-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement, optoelektronisches bauteil, verfahren zur herstellung einer vielzahl von konversionselementen, verfahren zur herstellung einer vielzahl von optoelektronischen bauteilen und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils
WO2019219375A1 (de) * 2018-05-14 2019-11-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement, optoelektronisches bauteil, verfahren zur herstellung einer vielzahl von konversionselementen, verfahren zur herstellung einer vielzahl von optoelektronischen bauteilen und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils
US11349050B2 (en) 2018-05-14 2022-05-31 Osram Oled Gmbh Conversion element, optoelectronic component, method for producing a plurality of conversion elements, method for producing a plurality of optoelectronic components and method for producing an optoelectronic component
WO2020157060A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
US11326754B2 (en) 2019-01-31 2022-05-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Illumination apparatus for a motor vehicle
DE102019121515A1 (de) * 2019-08-09 2021-02-11 Schott Ag Lichtkonversionseinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung
US11545808B2 (en) 2019-08-09 2023-01-03 Schott Ag Light conversion devices and methods for producing

Also Published As

Publication number Publication date
US20160146434A1 (en) 2016-05-26
JP2016529538A (ja) 2016-09-23
WO2015004005A1 (de) 2015-01-15
DE112014003224A5 (de) 2016-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013107227A1 (de) Konversionselement mit Trennstruktur
EP3330597B1 (de) Primäroptik, sekundäroptik, modul, anordnung, fahrzeugscheinwerfer und scheinwerfersystem
EP1770793B1 (de) Elektromagnetische Strahlung emittierendes optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines Bauelements
DE102012112994A1 (de) Scheinwerfervorrichtung
EP3140591B1 (de) Erzeugen eines lichtabstrahlmusters in einem fernfeld
EP1771891B1 (de) Lichtemittierendes bauelement und leuchtmodul
DE10314524A1 (de) Scheinwerfer und Scheinwerferelement
DE102012112149A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
DE102017125413A1 (de) Lichtemitierende Vorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102011102350A1 (de) Optisches Element, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung dieser
EP1982360B1 (de) Lumineszenzdioden-bauelement mit gehäuse
EP3132180B1 (de) Led-modul zur abgabe von weisslicht
EP1905287B1 (de) Gehäuse für ein elektromagnetische strahlung emittierendes optoelektronisches bauelement, elektromagnetische strahlung emittierendes bauelement und verfahren zum herstellen eines gehäuses oder eines bauelements
DE102015224692A1 (de) Lichterzeugung mit leuchtdiode und laser
DE102015106312A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit Halbleiter-Primärlichtquellen und mindestens einem Leuchtstoffkörper
WO2013144053A1 (de) Leuchtvorrichtung mit leuchtstoffkörper auf kühlkörper
DE112020005745T5 (de) Leuchtvorrichtung, leuchtmodul, verfahren zum herstellen einerleuchtvorrichtung und verfahren zum herstellen eines leuchtmoduls
DE102011080179A1 (de) Wellenlängenkonversionskörper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017213103A1 (de) Beleuchtungssystem und scheinwerfer
EP2494271B1 (de) Leuchte zum ausleuchten eines zielbereiches mittels rückwärtsreflexion von licht eines leuchtdiodenmoduls an einem reflektor
DE112018007862T5 (de) Leuchtstoffelement und Beleuchtungsvorrichtung
DE102020120450A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung
DE102013102205A1 (de) Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102020123964A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung
DE102016216624A1 (de) Modul und beleuchtungssystem

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority