-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1.
-
Es ist bekannt, Fotokameras mit Blitzlichtvorrichtungen auszustatten, die Leuchtdioden-Bauelemente aufweisen. Solche Blitzlichtvorrichtungen werden insbesondere bei in Mobiltelefone integrierten Fotokameras und bei anderen Fotokameras verwendet, die Gehäuse mit beschränkten räumlichen Abmessungen aufweisen. Es ist daher wünschenswert, die Blitzlichtvorrichtungen selbst möglichst kompakt auszubilden, insbesondere mit geringer Bauhöhe. Ebenfalls wünschenswert ist eine hohe Farbhomogenität des durch die Blitzlichtvorrichtung abgestrahlten Lichts.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
-
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst ein Gehäuse mit einem Bodenabschnitt und einem Deckelabschnitt, die einen Innenraum des Gehäuses begrenzen. Am Bodenabschnitt ist ein optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet. Der Deckelabschnitt wird durch ein optisches Element gebildet. Zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und einer Außenseite des optischen Elements ist ein reflektierendes Element angeordnet, das Öffnungen aufweist.
-
Dieses optoelektronische Bauelement kann beispielsweise als Blitzlichtvorrichtung in einer Fotokamera, einer Videokamera, einem Mobiltelefon oder in einer anderen Kamera dienen. Das optische Element des optoelektronischen Bauelements dient dazu, von dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittiertes Licht in einen zu beleuchtenden Zielbereich zu richten. Das reflektierende Element des optoelektronischen Bauelements kann von außen auf den Deckelabschnitt des optoelektronischen Bauelements treffendes Licht reflektieren, wodurch der Innenraum des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements und der in dem Innenraum des Gehäuses angeordnete optoelektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements von außerhalb des optoelektronischen Bauelements im Wesentlichen nicht erkennbar sind. Außerdem kann das reflektierende Element dazu dienen, einen Teil des durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Lichts innerhalb des Innenraums des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements zu reflektieren, um eine homogene Durchmischung des Lichts und damit eine homogene Abstrahlung des optoelektronischen Bauelements zu erreichen. Das optoelektronische Bauelement kann vorteilhafterweise sehr kompakte äußere Abmessungen aufweisen, insbesondere eine geringe Dicke in zum Deckelabschnitt des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements senkrechte Richtung. Das optoelektronische Bauelement kann vorteilhafterweise kostengünstig und in großen Stückzahlen hergestellt werden. Insbesondere können das optische Element und das reflektierende Element des optoelektronischen Bauelements kostengünstig auf Waferebene hergestellt werden.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element spiegelnd oder diffus reflektierend ausgebildet. Vorteilhafterweise kann das reflektierende Element in beiden Varianten sowohl dazu dienen, von außen auf den Deckelabschnitt des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements auftreffendes Licht zu reflektieren, als auch dazu, einen Teil eines von dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten Lichts innerhalb des Innenraums des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements zu reflektieren, um eine homogene Durchmischung des durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Lichts zu erzielen.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das optische Element eine plane Seite auf, die dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandt ist. Dabei ist das reflektierende Element an der planen Seite angeordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache Herstellung des optischen Elements und des reflektierenden Elements. Durch die Anordnung des reflektierenden Elements an der planen Seite des optischen Elements können außerdem ein Abstand zwischen dem reflektierenden Element und dem optischen Element sowie eine Ausrichtung des reflektierenden Elements und des optischen Elements zueinander mit hoher Genauigkeit festgelegt werden. Die Anordnung des reflektierenden Elements an der planen Seite des optischen Elements ermöglicht es außerdem, das optoelektronische Bauelement insgesamt mit geringer Dicke in zum Deckelabschnitt des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements senkrechte Richtung auszubilden.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element an der planen Seite des optischen Elements auflaminiert, aufgedruckt oder als Metallisierung aufgebracht. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des reflektierenden Elements und des optischen Elements.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element zumindest teilweise in das optische Element eingebettet. Vorteilhafterweise ermöglicht auch dies eine einfache und kostengünstige Herstellung des reflektierenden Elements und des optischen Elements. Durch das zumindest teilweise Einbetten des reflektierenden Elements in das optische Element können außerdem der Abstand zwischen dem reflektierenden Element und dem optischen Element sowie die Ausrichtung von reflektierendem Element und optischem Element zueinander mit hoher Genauigkeit festgelegt werden. Die Einbettung des reflektierenden Elements in das optische Element ermöglicht es außerdem, das Gehäuse des optoelektronischen Bauelements mit sehr geringer Dicke in zum Deckelabschnitt des Gehäuses senkrechte Richtung auszubilden.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das optische Element eine Mehrzahl von Kavitäten auf, die zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem reflektierenden Element angeordnet sind. Dabei ist in den Kavitäten jeweils ein wellenlängenkonvertierendes Material angeordnet. Das wellenlängenkonvertierende Material kann dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer anderen, typischerweise größeren, Wellenlänge zu konvertieren. Hierdurch kann beispielsweise aus durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertem Licht mit einer Wellenlänge aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich weißes Licht erzeugt werden. Die Anordnung des wellenlängenkonvertierenden Materials in Kavitäten des optischen Elements ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Bauelements. Das Vorhandensein einer Mehrzahl von Kavitäten ermöglicht es außerdem, in unterschiedlichen Kavitäten unterschiedliches wellenlängenkonvertierendes Material anzuordnen, um beispielsweise eine Konversion von durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertem Licht in Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu erreichen.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist in zumindest einer der Kavitäten zusätzlich ein diffus streuendes Material angeordnet. Das in der Kavität angeordnete, diffus streuende Material kann dazu dienen, eine weitere homogene Durchmischung des durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten Lichts zu erreichen.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weisen die Öffnungen des reflektierenden Elements einen runden oder einen rechteckigen Querschnitt auf. Vorteilhafterweise ermöglicht die Gestaltung der Querschnitte der Öffnungen des reflektierenden Elements des optoelektronischen Bauelements eine Beeinflussung einer Lichtverteilung des von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlten Lichts in einem Zielbereich.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die Öffnungen des reflektierenden Elements in einer regelmäßigen Gitteranordnung angeordnet, bevorzugt in einer rechteckigen oder hexagonalen Gitteranordnung. Dies ermöglicht es, das reflektierende Element mit einer besonders hohen Anzahl an Öffnungen auszubilden, wobei gleichzeitig ein festgelegter Mindestabstand zwischen den Öffnungen des reflektierenden Elements beibehalten werden kann. Die regelmäßige Gitteranordnung der Öffnungen des reflektierenden Elements kann vorteilhafterweise außerdem ein homogenes äußeres Erscheinungsbild des optoelektronischen Bauelements bewirken.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das optische Element eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter optischer Einzelelemente. Vorteilhafterweise kann das optische Element dadurch mit kompakteren äußeren Abmessungen ausgebildet werden, als dies bei einer Ausführung des optischen Elements als nur ein einziges Einzelelement der Fall wäre. Insbesondere kann das optische Element mit geringer Dicke in zum Deckelabschnitt des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements senkrechte Richtung ausgebildet werden. Die Ausbildung des optischen Elements mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter optischer Einzelelemente eröffnet außerdem zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung der durch das optische Element des optoelektronischen Bauelements bewirkten Strahlformung.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist jedem optischen Einzelelement des optischen Elements eine Öffnung des reflektierenden Elements zugeordnet. Dies ermöglicht es, dass das jeweilige optische Einzelelement des optischen Elements eine Strahlformung von durch die zugeordnete Öffnung des reflektierenden Elements aus dem Innenraum des Gehäuses austretendem Licht bewirkt.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist jedes optische Einzelelement des optischen Elements einen Brennpunkt auf, der von einem Mittelpunkt der zugeordneten Öffnung des reflektierenden Elements um nicht mehr als das Doppelte des Durchmessers der Öffnung beabstandet ist, bevorzugt um nicht mehr als den einfachen Durchmesser der Öffnung. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass durch die jeweilige Öffnung des reflektierten Elements gelangendes Licht durch das optische Einzelelement des optischen Elements wirksam in einen Zielbereich in der Umgebung des optoelektronischen Bauelements gerichtet werden kann.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die optischen Einzelelemente als optische Linsen ausgebildet. Beispielsweise können die optischen Einzelelemente als optische Sammellinsen ausgebildet sein, beispielsweise als sphärische optische Sammellinsen.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die optischen Einzelelemente als optische Taper ausgebildet. Die einzelnen optischen Taper können sich dabei beispielsweise zur Außenseite des optischen Elements hin aufweiten. An den dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements zugewandten Längsenden in die optischen Taper gelangendes Licht kann an Seitenwänden der Taper reflektiert und dadurch homogen durchmischt und zur Außenseite des optischen Elements geleitet werden.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements unterscheiden sich die optischen Einzelelemente des optischen Elements voneinander. Vorteilhafterweise ergeben sich dadurch zusätzliche Freiheiten bei der Gestaltung der durch das optische Element des optoelektronischen Bauelements bewirkten Strahlformung. Die unterschiedlich ausgebildeten optischen Einzelelemente des optischen Elements können Anteile des durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten Lichts in unterschiedliche Raumrichtungen richten. Die durch unterschiedliche optische Einzelelemente des optischen Elements gerichteten Strahlanteile können auch unterschiedliche Strahldivergenzen aufweisen.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an einer Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und/oder an zu der Strahlungsemissionsfläche senkrechten Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips und/oder am Bodenabschnitt des Gehäuses und/oder an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandten Seite des reflektierenden Elements ein wellenlängenkonvertierendes Material angeordnet. Das wellenlängenkonvertierende Material kann dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittiertes Licht in Licht mit einer anderen, typischerweise größeren, Wellenlänge zu konvertieren. Dadurch kann beispielsweise aus durch den optoelektronischen Halbleiterchip erzeugtem Licht mit einer Wellenlänge aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich weißes Licht erzeugt werden.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der Bodenabschnitt des Gehäuses reflektierend ausgebildet. Vorteilhafterweise kann durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht dadurch durch Reflexion am Bodenabschnitt des Gehäuses homogen durchmischt werden, wodurch eine hohe Homogenität des durch das optoelektronische Bauelement nach außen abgestrahlten Lichts erreicht werden kann.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements wird der Innenraum durch einen sich zwischen dem Bodenabschnitt und dem Deckelabschnitt erstreckenden Wandabschnitt begrenzt, der reflektierend ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittiertes Licht dadurch an dem reflektierend ausgebildeten Wandabschnitt des Gehäuses reflektiert werden, wodurch eine homogene Durchmischung des Lichts im Innenraum des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements erreicht werden kann. Dies unterstützt eine Homogenität des durch das optoelektronische Bauelement nach außen abgestrahlten Lichts.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses ein weiteres optisches Element auf, das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem reflektierenden Element angeordnet ist, um elektromagnetische Strahlung in die Öffnungen des reflektierenden Elements zu lenken. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Auskopplung von durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertem Licht aus dem Innenraum des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements erleichtert, ohne dabei die durch das reflektierende Element bewirkte Reflexion von von außen auf den Deckelabschnitt des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements auftreffenden Lichts zu reduzieren.
-
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist am Bodenabschnitt ein weiterer optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet. Dadurch kann vorteilhafterweise die Helligkeit des durch das optoelektronische Bauelement abstrahlbaren Lichts erhöht werden. Der optoelektronische Halbleiterchip und der weitere optoelektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements können auch dazu ausgebildet sein, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen zu erzeugen. Das reflektierende Element des optoelektronischen Bauelements kann eine homogene Durchmischung des Lichts beider optoelektronischer Halbleiterchips bewirken. Das von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlte Licht weist dann vorteilhafterweise Anteile des von beiden optoelektronischen Halbleiterchips erzeugten Lichts auf und kann dadurch beispielsweise einen besonders guten Weißeindruck bewirken.
-
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
-
1 eine perspektivische Ansicht eines optoelektronischen Bauelements;
-
2 eine perspektivische Ansicht des optoelektronischen Bauelements mitsamt eines Deckelabschnitts;
-
3 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer ersten Variante;
-
4 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer zweiten Variante;
-
5 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer dritten Variante;
-
6 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer vierten Variante;
-
7 eine geschnittene Seitenansicht einer Variante eines optischen Elements des optoelektronischen Bauelements;
-
8 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer fünften Variante;
-
9 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer sechsten Variante; und
-
10 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements in einer siebten Variante.
-
1 und 2 zeigen schematische perspektivische Darstellungen eines optoelektronischen Bauelements 10. 3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 10. In 1 ist das optoelektronische Bauelement 10 in einer geöffneten Darstellung gezeigt.
-
Das optoelektronische Bauelement 10 dient zur Beleuchtung eines Zielbereichs mit sichtbarem Licht. Das optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise als Blitzlichtvorrichtung in einer Foto- und/oder Videokamera dienen, insbesondere beispielsweise als Blitzlichtvorrichtung für eine in ein Mobiltelefon integrierte Kamera.
-
Das optoelektronische Bauelement 10 weist ein Gehäuse 100 auf. Das Gehäuse 100 umfasst einen Bodenabschnitt 110 und einen zum Bodenabschnitt 110 im Wesentlichen parallelen Deckelabschnitt 120. Der Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 100 ist in 1 nicht dargestellt. In dem in 1 und 2 schematisch dargestellten Beispiel sind der Bodenabschnitt 110 und der Deckelabschnitt 120 jeweils rechteckig ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Bodenabschnitt 110 und der Deckelabschnitt 120 können auch mit anderer Form ausgebildet werden, beispielsweise kreisscheibenförmig. Zwischen dem Bodenabschnitt 110 und dem Deckelabschnitt 120 erstrecken sich Wandabschnitte 130 des Gehäuses 100, die in dem in 1 und 2 schematisch dargestellten Beispiel im Wesentlichen senkrecht zu dem Bodenabschnitt 110 und dem Deckelabschnitt 120 orientiert sind. Es ist jedoch möglich, die Wandabschnitte 130 des Gehäuses 100 anders zu orientieren. Beispielsweise könnte der Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 110 mit größerer Fläche ausgebildet sein als der Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100. In diesem Fall wären die Wandabschnitte 130 derart gegen den Bodenabschnitt 110 und den Deckelabschnitt 120 geneigt, dass sich das Gehäuse 100 von dem Bodenabschnitt 110 zu dem Deckelabschnitt 120 konisch aufweitet. Der Bodenabschnitt 110, der Deckelabschnitt 120 und die Wandabschnitte 130 des Gehäuses 100 umschließen einen Innenraum 140 des Gehäuses 100.
-
Das Gehäuse 100 des optoelektronischen Bauelements 10 kann beispielsweise durch einen Formprozess (Moldprozess) hergestellt sein und ein Kunststoffmaterial aufweisen. Das Gehäuse 100 kann an seinem Bodenabschnitt 110 auch beispielsweise ein Keramikmaterial, einen metallischen Leiterrahmen oder eine Leiterplatte aufweisen. Das Gehäuse 100 des optoelektronischen Bauelements 10 kann beispielsweise als QFN-Gehäuse ausgebildet sein.
-
Das optoelektronische Bauelement 10 kann als SMD-Bauelement für eine Oberflächenmontage vorgesehen sein, beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
-
Im Innenraum 140 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, beispielsweise sichtbares Licht. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist bevorzugt als Leuchtdiodenchip (LED-Chip) ausgebildet.
-
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart am Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 angeordnet, dass eine Bodenfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 dem Bodenabschnitt 110 zugewandt ist. Eine der Bodenfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 gegenüberliegende Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist zum Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 100 orientiert. Zwischen der Bodenfläche 220 und der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 erstrecken sich Seitenflächen 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Die Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist im dargestellten Beispiel im Wesentlichen quadratisch ausgebildet und weist eine Kantenlänge 211 auf. Es ist jedoch möglich, die Strahlungsemissionsfläche 210 mit anderer Form auszubilden. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist am Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 elektrisch kontaktiert, beispielsweise über Lotverbindungen und/oder über Drahtbondverbindungen.
-
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann als flächenemittierender Halbleiterchip ausgebildet sein. In diesem Fall emittiert der optoelektronische Halbleiterchip 200 elektromagnetische Strahlung nur an seiner Strahlungsemissionsfläche 210. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann aber beispielsweise auch als volumenemittierender Halbleiterchip ausgebildet sein. In diesem Fall emittiert der optoelektronische Halbleiterchip 200 elektromagnetische Strahlung sowohl an der Strahlungsemissionsfläche 210, als auch an seinen Seitenflächen 230.
-
Auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 des optoelektronischen Bauelements 10 ist ein wellenlängenkonvertierendes Material 500 angeordnet. Das wellenlängenkonvertierende Material 500 kann beispielsweise in Form eines Konverterplättchens auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet sein. Das wellenlängenkonvertierende Element 500 kann allerdings auch entfallen.
-
Das wellenlängenkonvertierende Material 500 weist wellenlängenkonvertierende Partikel (Leuchtstoffpartikel) auf, die dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich zu konvertieren. Dabei sind die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 derart auf den optoelektronischen Halbleiterchip 200 abgestimmt, dass die wellenlängenkonvertierenden Partikel von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge konvertieren können. Eine Mischung von unkonvertierter Strahlung des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 konvertierter elektromagnetischer Strahlung kann beispielsweise einen weißen Farbeindruck vermitteln. Hierzu kann das wellenlängenkonvertierende Material 500 beispielsweise dazu ausgebildet sein, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem gelben Spektralbereich zu konvertieren.
-
Der Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 umfasst ein optisches Element 300. Das optische Element 300 ist ein optisch abbildendes Element, das dazu vorgesehen ist, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 erzeugte elektromagnetische Strahlung in einen Zielbereich in der Umgebung des optoelektronischen Bauelements 10 abzubilden. Das optische Element 300 weist ein optisch transparentes Material auf, beispielsweise ein Glas oder ein Kunststoffmaterial, etwa PMMA, Polycarbonat oder ein Epoxidharz. Das optische Element 300 weist eine zum Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 orientierte Innenseite 320 und eine der Innenseite 320 gegenüberliegende Außenseite 310 auf.
-
Das optische Element 300 umfasst eine Mehrzahl optischer Einzelelemente 350, die in der Ebene des durch das optische Element 300 gebildeten Deckelabschnitts 120 nebeneinander angeordnet sind.
-
In dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 sind die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 als optische Linsen 360 ausgebildet. Insbesondere sind die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 als plankonvexe Sammellinsen ausgebildet. Dabei sind die optischen Einzelelemente 350 an der Außenseite 310 des optischen Elements 300 jeweils konvex und an der Innenseite 320 des optischen Elements 300 jeweils plan ausgebildet. Die konvexen Seiten der als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 können beispielsweise sphärisch oder asphärisch ausgebildet sein. Es wäre allerdings auch möglich, die als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 konisch, bikonisch, toroidisch oder anders auszubilden.
-
Die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 sind einstückig zusammenhängend miteinander verbunden. Dabei sind die nebeneinander angeordneten optischen Einzelelemente 350 in einer regelmäßigen Gitteranordnung angeordnet, im dargestellten Beispiel in einer hexagonalen Gitteranordnung. Es wäre allerdings auch möglich, die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 in einer anderen Gitteranordnung, beispielsweise in einer rechteckigen Gitteranordnung, oder in einer nicht-regelmäßigen Anordnung anzuordnen.
-
Zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 des optoelektronischen Bauelements 10 und dem optischen Element 300 des optoelektronischen Bauelements 10 ist ein reflektierendes Element 400 angeordnet. Das reflektierende Element 400 ist flach und scheibenförmig ausgebildet und im Wesentlichen parallel zur planen Innenseite 320 des optischen Elements 300 orientiert. Bevorzugt steht das reflektierende Element 400 mit der Innenseite 320 des optischen Elements 300 in Kontakt.
-
Das reflektierende Element 400 ist sowohl auf seiner dem optischen Element 300 zugewandten Seite als auch auf seiner dem Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 zugewandten Seite optisch reflektierend ausgebildet. Dabei kann das reflektierende Element 400 spiegelnd oder diffus optisch reflektierend ausgebildet sein.
-
Das reflektierende Element 400 kann beispielsweise an der planen Innenseite 320 des optischen Elements 300 auflaminiert oder als Metallisierung auf die Innenseite 320 des optischen Elements 300 aufgebracht sein, beispielsweise mittels eines fotolithografischen Prozesses. Das reflektierende Element 400 kann aber beispielsweise auch auf die Innenseite 320 des optischen Elements 300 aufgedruckt sein. In diesem Fall kann das reflektierende Element 400 beispielsweise durch eine weiße Druckfarbe gebildet sein.
-
Das reflektierende Element 400 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 410 auf, die sich zwischen der dem Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 zugewandten Seite des reflektierenden Elements 400 und der der Innenseite 320 des optischen Elements 300 zugewandten Seite des reflektierenden Elements 400 durch das reflektierende Element 400 erstrecken.
-
Bevorzugt ist jedem optischen Einzelelement 350 des optischen Elements 300 des optoelektronischen Bauelements 10 eine Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 zugeordnet. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 bevorzugt im Wesentlichen der Anzahl der optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300. Die Anordnung der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 entspricht bevorzugt der Anordnung der optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300. Falls die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 in einer regelmäßigen Gitteranordnung angeordnet sind, so sind auch die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 bevorzugt in einer regelmäßigen Gitteranordnung angeordnet, beispielsweise in einer rechteckigen oder hexagonalen Gitteranordnung. In dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel sind die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 in einer hexagonalen Gitteranordnung angeordnet.
-
Die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 können beispielsweise runde oder rechteckige Querschnitte aufweisen. Dabei weist jede Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 einen Mittelpunkt 420 und einen Durchmesser 411 auf. Falls die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 rechteckige Querschnitte aufweisen, so kann der Durchmesser 411 als Länge einer Diagonalen der jeweiligen Öffnung 410 definiert werden.
-
Die als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 des optoelektronischen Bauelements 10 können jeweils einen Brennpunkt 380 aufweisen. Bevorzugt sind die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 und die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 relativ zueinander so angeordnet, dass der Brennpunkt 380 bei jedem optischen Einzelelement 350 von dem Mittelpunkt 420 der dem jeweiligen optischen Einzelelement 350 zugeordneten Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 um einen Abstand 381 von nicht mehr als das Doppelte des Durchmessers 411 der jeweiligen Öffnung 410 beabstandet ist, bevorzugt um nicht mehr als den einfachen Durchmesser 411 der jeweiligen Öffnung 410. Dies bedeutet, dass sich die Hauptachsen der als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 um nicht mehr als den Abstand 381 von den Mittelpunkten 420 der zugeordneten Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 entfernt erstrecken.
-
Es ist möglich, dass die Brennpunkte 380 der als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 nicht punktförmig ausgebildet sind. In diesem Fall weisen die optischen Linsen lediglich einen ausgedehnten Fokus-Raumbereich auf, in dem ein gedachtes, auf die jeweilige optische Linse 360 treffendes, Parallelstrahlbündel eine maximale Fokussierung erfahren würde. Bevorzugt ist in diesem Fall bei jedem optischen Einzelelement 350 ein Mittelpunkt des Fokus-Raumbereichs von dem Mittelpunkt 420 der dem jeweiligen optischen Einzelelement 350 zugeordneten Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 um den Abstand 381 von nicht mehr als das Doppelte des Durchmessers 411 der jeweiligen Öffnung 410 beabstandet, bevorzugt um nicht mehr als den einfachen Durchmesser 411 der jeweiligen Öffnung 410.
-
Ebenfalls möglich ist, dass die als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 in unterschiedliche Raumrichtungen unterschiedliche Brennpunkte besitzen. In diesem Fall kann die dem jeweiligen optischen Einzelelement 350 zugeordnete Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 bezüglich einem der Brennpunkte so angeordnet werden wie oben beschrieben. Alternativ kann die dem jeweiligen optischen Einzelelement 350 zugeordnete Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 zwischen den Brennpunkten des jeweiligen optischen Einzelelements 350 angeordnet werden.
-
Der Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 und die Wandabschnitte 130 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 sind bevorzugt optisch reflektierend ausgebildet, beispielsweise spiegelnd oder diffus optisch reflektierend. Dadurch bildet der Innenraum 140 des Gehäuses 100 einen Lichtkasten, an dessen durch den Bodenabschnitt 110, die Wandabschnitte 130 und das reflektierende Element 400 gebildeten Wänden Licht viele Male reflektiert werden und dadurch homogen durchmischt werden kann.
-
Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 wird an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bzw. an dem auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten wellenlängenkonvertierenden Material 500 Licht in einen breiten Raumwinkelbereich abgestrahlt. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Verlauf zweier solcher emittierter Lichtstrahlen 11. Die durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierten Lichtstrahlen 11 werden im Innenraum 140 des Gehäuses 100 so lange an der dem Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 zugewandten Seite des reflektierenden Elements 400, den Wandabschnitten 130 des Gehäuses 100 und dem Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 reflektiert, bis sie durch eine der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 durchtreten und durch das der jeweiligen Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 zugeordnete optische Einzelelement 350 des optischen Elements 300 in den Zielbereich in der Umgebung des optoelektronischen Bauelements 10 gerichtet werden.
-
3 zeigt in schematischer Darstellung auch einen aus der Umgebung des optoelektronischen Bauelements 10 von außen auf den Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 auftreffenden äußeren Lichtstrahl 12. Der äußere Lichtstrahl 12 trifft auf eines der als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300. Der äußere Lichtstrahl wird, sofern er nicht unter einem Winkel aus einem durch das jeweilige optische Einzelelement 350 festgelegten engen Winkelbereich auf das optische Einzelelement 350 trifft, durch das optische Einzelelement 350 zu dem reflektierenden Element 400 abgelenkt, nicht jedoch zu der dem jeweiligen optischen Einzelelement 350 zugeordneten Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400. Der durch das optische Einzelelement 350 zu dem reflektierenden Element 400 abgelenkte äußere Lichtstrahl 12 wird an dem reflektierenden Element 400 reflektiert und durch das optische Element 300 in die Umgebung des optoelektronischen Bauelements 10 zurückgestrahlt.
-
Dies hat zur Folge, dass der Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 120 des optoelektronischen Bauelements 10 von außen betrachtet im Wesentlichen diffus oder spiegelnd reflektierend wirkt. Der Innenraum 140 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 und der in dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 angeordnete optoelektronische Halbleiterchip 200 sind jedoch aus der Umgebung des optoelektronischen Bauelements 10 nicht oder kaum sichtbar.
-
Die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 des optoelektronischen Bauelements 10 können alle identisch zueinander ausgebildet sein. Beispielsweise können die als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 jeweils so ausgebildet sein, dass jedes optische Einzelelement 350 Licht, das durch die dem jeweiligen optischen Einzelelement 350 zugeordnete Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 fällt, als im Wesentlichen senkrecht zum Deckelabschnitt 120 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 orientierter Parallelstrahl abgestrahlt wird. Es ist allerdings auch möglich, die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 unterschiedlich auszubilden. Beispielsweise können unterschiedliche optische Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 dazu vorgesehen sein, von dem optoelektronischen Bauelement 10 abgestrahltes Licht in unterschiedliche Bereiche eines durch das optoelektronische Bauelement 10 zu beleuchtenden Zielbereichs zu lenken.
-
In dem in 1 bis 3 dargestellten Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 sind die Hauptachsen der als optische Linsen 360 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350, die sich bis auf den Abstand 381 durch die Mittelpunkte 420 der den optischen Einzelelementen 350 zugeordneten Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 erstrecken, alle senkrecht zum Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 und zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 orientiert. Das optische Element 300 und das reflektierende Element 400 sind im Wesentlichen eben ausgebildet. Es wäre allerdings auch möglich, dass die Hauptachsen zumindest einiger optischer Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 gegen den Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 und die Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verkippt sind. In diesem Fall kann das optische Element 300 beispielsweise gewölbt sein.
-
Die Querschnittsform der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 kann die Lichtverteilung in dem durch das optoelektronische Bauelement 10 zu beleuchtenden Zielbereich beeinflussen. Bevorzugt weisen die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 einen runden oder einen rechteckigen, beispielsweise einen quadratischen, Querschnitt auf.
-
Das optische Element 300 des optoelektronischen Bauelements 10 weist in dem in 1 bis 3 dargestellten Beispiel zwischen seiner Innenseite 320 und seiner Außenseite 310 eine Dicke 301 auf. Die Dicke 301 des optischen Elements 300 ist bevorzugt kleiner als 500 µm, besonders bevorzugt kleiner als 200 µm. Beispielsweise kann die Dicke 301 des optischen Elements 300 100 µm betragen.
-
Das optische Element 300 des optoelektronischen Bauelements 10 weist in dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel eine parallel zum Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 gemessene Kantenlänge 302 auf. Bevorzugt ist die Kantenlänge 302 des optischen Elements 300 höchstens dreimal so groß wie die Kantenlänge 211 der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, besonders bevorzugt höchstens zweimal so groß.
-
Die Innenseite 320 des optischen Elements 300 weist bei dem in 1 bis 3 dargestellten Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 einen Abstand 303 von dem auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten wellenlängenkonvertierenden Material 500 auf. Der Abstand 303 ist bevorzugt kleiner als 500 µm, besonders bevorzugt kleiner als 200 µm. Beispielsweise kann der Abstand 303 100 µm betragen.
-
Die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 weisen in dem in 1 bis 3 gezeigten Beispiel des optoelektronischen Bauelements 10 jeweils einen Abstand 351 voneinander auf. Bevorzugt ist der Abstand 351 zwischen den optischen Einzelelementen 350 größer als die Hälfte der Dicke 301 des optischen Elements 300. Ebenfalls bevorzugt ist der Abstand 351 zwischen den einzelnen optischen Einzelelementen 350 des optischen Elements 300 kleiner als die dreifache Dicke 301 des optischen Elements 300.
-
Neben dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 können in dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 ein oder mehrere weitere optoelektronische Halbleiterchips angeordnet sein. Die weiteren optoelektronischen Halbleiterchips können identisch zu dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 ausgebildet sein. Die weiteren optoelektronischen Halbleiterchips können allerdings auch ausgebildet sein, Licht mit einer anderen Wellenlänge zu emittieren als der optoelektronische Halbleiterchip 200. Auf den Strahlungsemissionsflächen der weiteren optoelektronischen Halbleiterchips kann jeweils wellenlängenkonvertierendes Material angeordnet sein, das gleich wie oder anders als das wellenlängenkonvertierende Material 500 auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ausgebildet ist. Die Ausgestaltung des Innenraums 140 des Gehäuses 100 als Lichtkasten mit dem reflektierenden Bodenabschnitt 110, den reflektierenden Wandabschnitten 130 und dem reflektierenden Element 400 bewirkt eine homogene Durchmischung der durch die einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Lichtanteile in dem Innenraum 140 des Gehäuses 100. Dadurch kann erreicht werden, dass das durch das optoelektronische Bauelement 10 in den zu beleuchtenden Zielbereich abgestrahlte Licht in allen Teilbereichen des Zielbereichs eine im Wesentlichen homogene Farbmischung aufweist.
-
4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 10 in einer alternativen Ausführungsform. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das wellenlängenkonvertierende Material 500 nicht lediglich auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet, sondern erstreckt sich auch über die Seitenflächen 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und den Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100. Es wäre allerdings auch möglich, entweder im Bereich der Seitenflächen 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 oder im Bereich des Bodenabschnitts 110 des Gehäuses 100 auf das Vorsehen des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 zu verzichten.
-
5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 10 in einer weiteren alternativen Ausführungsform. In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist am Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 eine dicke Schicht des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart in die dicke Schicht des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 eingebettet, dass sowohl die Seitenflächen 230 als auch die Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 bedeckt sind.
-
6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 10 in einer weiteren alternativen Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. In der in 6 gezeigten Ausführungsform ist auf der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 kein wellenlängenkonvertierendes Material 500 angeordnet. Stattdessen ist das wellenlängenkonvertierende Material 500 an der dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 und dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 zugewandten Seite des reflektierenden Elements 400 angeordnet. In der in 6 dargestellten Ausführungsform wird von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 abgestrahltes Licht also erst beim Auftreffen auf das an dem reflektierenden Element 400 angeordnete wellenlängenkonvertierende Material 500 in Licht einer anderen Wellenlänge konvertiert.
-
In dem in 6 dargestellten Beispiel ist das reflektierende Element 400 auf seiner dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 zugewandten Seite vollständig durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 bedeckt. Das wellenlängenkonvertierende Material 500 erstreckt sich dabei auch über die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400. Es wäre jedoch möglich, das wellenlängenkonvertierende Material 500 derart auf den Bereich der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 zu beschränken, dass die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 jeweils durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 abgedeckt sind, das reflektierende Element 400 jedoch in den Bereichen zwischen den Öffnungen 410 teilweise nicht durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 bedeckt ist.
-
Das Aufbringen des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 auf das reflektierende Element 400 kann beispielsweise durch ein Druckverfahren oder durch ein Sprühverfahren erfolgen. Falls das reflektierende Element 400 nicht vollständig durch das wellenlängenkonvertierende Material 500 bedeckt werden soll, kann dabei beispielsweise eine Maske verwendet werden.
-
7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht von Teilen des optischen Elements 300 und des reflektierenden Elements 400 einer weiteren alternativen Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. In der in 7 gezeigten Ausführungsform ist das reflektierende Element 400 zumindest teilweise in das optische Element 300 eingebettet. Das reflektierende Element 400 kann dabei beispielsweise als ein die Öffnungen 410 aufweisendes reflektierendes Metallblech (Lochblech) ausgebildet sein.
-
Das optische Element 300 kann in der in 7 gezeigten Ausführungsform beispielsweise mittels eines Formprozesses (Moldprozess) hergestellt werden. Dabei wird das reflektierende Element 400 bereits während der Ausbildung des optischen Elements 300 in das optische Element 300 eingebettet. Das reflektierende Element 400 wird mit dem Material des optischen Elements 300 umformt.
-
Das reflektierende Element 400 ist derart in das optische Element 300 eingebettet, dass die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 an einer Seite des reflektierenden Elements 400 angeordnet sind. Auch in der in 7 gezeigten Ausführungsform sind die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 als optische Linsen 360 ausgebildet. Die relative Anordnung der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 und der optischen Einzelelemente 350 und ihrer Brennpunkte 380 ist bevorzugt so wie bei der anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10.
-
Das optische Element 300 weist in der in 7 gezeigten Ausführungsform zusätzlich Kavitäten 330 auf, die in einer vereinfachten Ausführungsform jedoch auch entfallen können. Der in 7 gezeigte Teil des optischen Elements 300 umfasst eine erste Kavität 330, 331, eine zweite Kavität 330, 332 und eine dritte Kavität 330, 333. Die Kavitäten 330 sind auf der den optischen Einzelelementen 350 gegenüberliegenden Seite des in das optische Element 300 eingebetteten reflektierenden Elements 400 angeordnet. Dabei sind die Kavitäten 330 an der Innenseite 320 des optischen Elements 300 zum Innenraum 140 des Gehäuses 100 hin geöffnet. Bevorzugt ist jedem optischen Einzelelement 350 des optischen Elements 300 und jeder Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 eine eigene Kavität 330 zugeordnet.
-
In den Kavitäten 330 des optischen Elements 300 ist jeweils ein wellenlängenkonvertierendes Material 500 angeordnet. Bei einer das optische Element 300 und das reflektierende Element 400 in der in 7 gezeigten Ausführungsform umfassenden Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 ist es daher nicht erforderlich, wellenlängenkonvertierendes Material 500 an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vorzusehen. Das wellenlängenkonvertierende Material 500 kann beispielsweise mittels eines Dosierverfahrens in den Kavitäten 330 des optischen Elements 300 angeordnet werden.
-
Es ist möglich, in allen Kavitäten 330 des optischen Elements 300 das gleiche wellenlängenkonvertierende Material 500 vorzusehen. Es ist aber auch möglich, in unterschiedlichen Kavitäten 330 des optischen Elements 300 unterschiedliches wellenlängenkonvertierendes Material 500 anzuordnen, das beispielsweise ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen zu konvertieren. In dem in 7 dargestellten Beispiel ist in der ersten Kavität 330, 331 und in der dritten Kavität 330, 333 eine erste Art des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 angeordnet, während in der zweiten Kavität 330, 332 eine zweite Art des wellenlängenkonvertierenden Materials 500 angeordnet ist.
-
Zusätzlich zu dem wellenlängenkonvertierenden Material 500 kann weiteres Material in den Kavitäten 330 des optischen Elements 300 der in 7 gezeigten Ausführungsform angeordnet werden. Beispielsweise können reflektive Partikel und/oder ein diffus streuendes Material 510 in den Kavitäten 330 angeordnet werden. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist in den Kavitäten 330 zusätzlich zu dem wellenlängenkonvertierenden Material 500 ein diffus streuendes Material 510 angeordnet. Dabei ist das diffus streuende Material 510 jeweils näher an dem in das optische Element 300 eingebetteten reflektierenden Element 400 angeordnet als das wellenlängenkonvertierende Material 500. Das diffus streuende Material 510 kann aber auch entfallen.
-
8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die in 8 dargestellte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 entspricht, bis auf die nachfolgend dargestellten Unterschiede, der in 3 dargestellten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10.
-
In der in 8 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 weist dieses zusätzlich zu dem optischen Element 300 ein weiteres optisches Element 600 auf. Das weitere optische Element 600 ist auf der dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 und dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 zugewandten Seite des reflektierenden Elements 400 angeordnet. Bevorzugt steht das weitere optische Element 600 in unmittelbarem Kontakt mit dem reflektierenden Element 400. In diesem Fall ist das reflektierende Element 400 zwischen dem optischen Element 300 und dem weiteren optischen Element 600 eingebettet. Das weitere optische Element 600 kann einstückig zusammenhängend mit dem optischen Element 300 ausgebildet sein.
-
Das weitere optische Element 600 umfasst eine Mehrzahl weiterer optischer Einzelelemente 610, die im dargestellten Beispiel als optische Linsen ausgebildet sind. Bevorzugt ist jeder Öffnung 410 des reflektierenden Elements 400 ein weiteres optisches Einzelelement 610 des weiteren optischen Elements 600 zugeordnet. Die weiteren optischen Einzelelemente 600 sind dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus dem Innenraum 140 in die Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 zu lenken. Hierzu können die weiteren optischen Einzelelemente 610 beispielsweise als Sammellinsen ausgebildet sein, insbesondere beispielsweise als plankonvexe Sammellinsen.
-
In der in 8 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 könnte das wellenlängenkonvertierende Material 500 auch wie in der in 4 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 oder wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 angeordnet werden.
-
9 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die in 9 gezeigte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 entspricht, bis auf die nachfolgend erläuterten Abweichungen, der in 3 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10.
-
In der in 9 gezeigten Ausführungsform sind die optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 des optoelektronischen Bauelements 10 als optische Taper 370 ausgebildet. Die optischen Taper 370 können auch als Reflektoren bezeichnet werden. Jeder optische Taper 370 weitet sich von der Innenseite 320 des optischen Elements 300 zur Außenseite 310 des optischen Elements 300 konisch auf. Dabei weist jeder optische Taper 370 eine sich zwischen der Innenseite 320 und der Außenseite 310 des optischen Elements 300 erstreckende Außenfläche 371 auf, die eine Mantelfläche des sich konisch aufweitenden optischen Tapers 370 bildet.
-
Elektromagnetische Strahlung, die aus dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 durch eine der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 in eines der als optische Taper 370 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 propagiert, wird innerhalb des jeweiligen optischen Einzelelements 350 an der Außenfläche 371 totalreflektiert und dadurch zur Außenseite 310 des optischen Elements 300 geleitet, wo sie aus dem optischen Einzelelement 350 des optischen Elements 300 austreten kann.
-
10 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die in 10 gezeigte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 entspricht, bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede, der in 9 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10.
-
In der in 10 dargestellten Ausführungsform ist an den Außenflächen 371 der als optische Taper 370 ausgebildeten optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 ein reflektierendes Material angeordnet. Elektromagnetische Strahlung, die aus dem Innenraum 140 des Gehäuses 100 des optoelektronischen Bauelements 10 durch eine der Öffnungen 410 des reflektierenden Elements 400 in eines der optischen Einzelelemente 350 des optischen Elements 300 eindringt, wird an dem zwischen den einzelnen optischen Einzelelementen 350 angeordneten reflektierenden Material reflektiert und dadurch innerhalb des jeweiligen optischen Einzelelements 350 zur Außenseite 310 des optischen Elements 300 transportiert, wo sie aus dem optischen Element 300 austreten kann und in den durch das optoelektronische Bauelement 10 beleuchteten Zielbereich abgestrahlt wird.
-
Bei den in 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements 10 kann das wellenlängenkonvertierende Material 500 alternativ wie in einer der in 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen angeordnet werden. Das optische Element 300 der in 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements 10 könnte auch mit einem weiteren optischen Element 600 kombiniert werden, wie es in der in 8 gezeigten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 dargestellt ist.
-
In allen erläuterten Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements 10 können der Deckelabschnitt 120 und die Wandabschnitte 130 des Gehäuses 100 einstückig zusammenhängend ausgebildet werden. In diesem Fall können der Deckelabschnitt 120 und die einstückig mit dem Deckelabschnitt 120 zusammenhängenden Wandabschnitte 130 als Deckel auf dem Bodenabschnitt 110 des Gehäuses 100 angeordnet werden. Alternativ können aber auch der Bodenabschnitt 110 und die Wandabschnitte 130 des Gehäuses 100 einstückig zusammenhängend ausgebildet werden. In diesem Fall wird der Deckelabschnitt 120 nach dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 auf dem Bodenabschnitt 110 eingesetzt, um das Gehäuse 100 zu vervollständigen.
-
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- optoelektronisches Bauelement
- 11
- emittierter Lichtstrahl
- 12
- äußerer Lichtstrahl
- 100
- Gehäuse
- 110
- Bodenabschnitt
- 120
- Deckelabschnitt
- 130
- Wandabschnitt
- 140
- Innenraum
- 200
- optoelektronischer Halbleiterchip
- 210
- Strahlungsemissionsfläche
- 211
- Kantenlänge
- 220
- Bodenfläche
- 230
- Seitenfläche
- 300
- optisches Element
- 301
- Dicke
- 302
- Kantenlänge
- 303
- Abstand
- 310
- Außenseite
- 320
- Innenseite
- 330
- Kavität
- 331
- erste Kavität
- 332
- zweite Kavität
- 333
- dritte Kavität
- 350
- optisches Einzelelement
- 351
- Abstand
- 360
- optische Linse
- 370
- optischer Taper
- 371
- Außenfläche
- 380
- Brennpunkt
- 381
- Abstand
- 400
- reflektierendes Element
- 410
- Öffnung
- 411
- Durchmesser
- 420
- Mittelpunkt
- 500
- wellenlängenkonvertierendes Material
- 510
- diffus streuendes Material
- 600
- weiteres optisches Element
- 610
- weitere optische Einzelelemente
