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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente bekannt, bei denen von einem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich durch ein wellenlängenkonvertierendes Element zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich konvertiert wird.
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Die US 2010 / 0 320 480 A1 beschreibt Leuchtdioden-Bauelemente, die infrarotes Licht in Licht anderer Wellenlängen konvertieren.
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Die
DE 698 38 207 T2 beschreibt eine lichtemittierende Anordnung, die Licht aus dem ultravioletten oder blauen Spektralbereich in sichtbares Licht konvertiert.
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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.
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Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich zu emittieren, ein wellenlängenkonvertierendes Element, das dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich zu konvertieren, und ein reflektierendes Element, das im ersten Spektralbereich eine erste Reflektivität und im zweiten Spektralbereich eine zweite Reflektivität aufweist.
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Das reflektierende Element dieses optoelektronischen Bauelements kann vorteilhafterweise bewirken, dass in durch das optoelektronische Bauelement abgestrahlter elektromagnetischer Strahlung das Verhältnis von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich im Vergleich zu einem optoelektronischen Bauelement ohne das reflektierende Element erhöht ist.
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Das wellenlängenkonvertierende Element ist zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem reflektierenden Element angeordnet. Dabei ist die erste Reflektivität größer als die zweite Reflektivität. Dies bedeutet, dass elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich durch das reflektierende Element im Wesentlichen reflektiert wird, während elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich das reflektierende Element im Wesentlichen durchdringen kann. Hierdurch kann erreicht werden, dass elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich, die nicht durch das wellenlängenkonvertierende Element konvertiert wurde, durch das reflektierende Element zu dem wellenlängenkonvertierenden Element reflektiert wird, wo sie eine weitere Möglichkeit erhält, konvertiert zu werden. Bereits durch das wellenlängenkonvertierende Element konvertierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann das reflektierende Element hingegen durchdringen und dadurch von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlt werden. Hierdurch erhöht sich der Anteil der von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich gegenüber dem Anteil der elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich.
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Das reflektierende Element ist an einer Trägerscheibe angeordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht die Anordnung des reflektierenden Elements an einer Trägerscheibe eine einfache und kostengünstige Herstellung des reflektierenden Elements und des optoelektronischen Bauelements. Die Trägerscheibe kann gleichzeitig weitere Schutz- und Abdeckfunktionen in dem optoelektronischen Bauelement übernehmen.
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Die Trägerscheibe weist Silicium auf. Die Trägerscheibe kann beispielsweise als Teil eines Siliciumwafers ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Trägerscheibe dadurch zusätzlich zu ihrer Funktion als Träger des reflektierenden Elements, eine Absorption von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich bewirken, wodurch sich der Anteil der elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich gegenüber dem Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich in der durch das optoelektronische Bauelement abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung erhöht.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses ein weiteres reflektierendes Element auf. Dabei ist das weitere reflektierende Element zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem wellenlängenkonvertierenden Element angeordnet. Das weitere reflektierende Element weist im ersten Spektralbereich eine geringere Reflektivität auf als im zweiten Spektralbereich. Vorteilhafterweise verbindet das optoelektronische Bauelement dadurch die Vorteile eines zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem wellenlängenkonvertierenden Element angeordneten reflektierenden Elements mit den Vorteilen, die sich ergeben, wenn das wellenlängenkonvertierende Element zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und einem reflektierenden Element angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element als Bragg-Spiegel ausgebildet.
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Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, dass sich die erste Reflektivität des reflektierenden Elements im ersten Spektralbereich und die zweite Reflektivität des reflektierenden Elements im zweiten Spektralbereich deutlich voneinander unterscheiden.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip in das wellenlängenkonvertierende Element eingebettet. Vorteilhafterweise kann das wellenlängenkonvertierende Element dadurch eine Volumenkonversion der Wellenlänge der durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirken. Gleichzeitig bewirkt das wellenlängenkonvertierende Element einen Schutz des in das wellenlängenkonvertierende Element eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen.
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Das wellenlängenkonvertierende Element weist Quantenpunkte auf. Die Quantenpunkte können dabei dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu emittieren.
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Der erste Spektralbereich liegt im Bereich unterhalb von 1100 nm. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem nahinfraroten Spektralbereich ausgebildet sein.
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Der zweite Spektralbereich liegt im Bereich oberhalb von 1200 nm. Das optoelektronische Bauelement eignet sich dadurch zur Emission elektromagnetischer Strahlung aus dem mittleren infraroten Spektralbereich.
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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 geschnittene Seitenansicht eines ersten optoelektronischen Bauelements;
- 2 ein erstes Reflektivitätsdiagramm;
- 3 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements;
- 4 ein zweites Reflektivitätsdiagramm;
- 5 eine geschnittene Seitenansicht eines dritten optoelektronischen Bauelements; und
- 6 eine geschnittene Seitenansicht eines vierten optoelektronischen Bauelements.
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1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines ersten optoelektronischen Bauelements 10. Das erste optoelektronische Bauelement 10 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung abzustrahlen, beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich. Das erste optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise als Leuchtdioden-Bauelement (LED-Bauelement) ausgebildet sein.
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Das erste optoelektronische Bauelement 10 weist ein Gehäuse 100 mit einer Oberseite 101 und einer der Oberseite 101 gegenüberliegenden Unterseite 102 auf. Das Gehäuse 100 kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Epoxidharz, aufweisen und durch einen Formprozess (Moldprozess) hergestellt sein, beispielsweise durch Spritzpressen (transfer molding) oder durch Spritzgießen (injection molding). Das Gehäuse 100 kann auch ein Keramikmaterial aufweisen. Das Gehäuse 100 kann eingebettete Leiterrahmenabschnitte aufweisen. Auch andere Bauformen des Gehäuses 100 sind möglich.
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Das Gehäuse 100 weist an seiner Oberseite 101 eine Kavität 110 auf. Die Kavität 110 erstreckt sich von der Oberseite 101 in das Gehäuse 100 hinein und ist zur Oberseite 101 des Gehäuses 100 hin geöffnet. Von einem im Inneren des Gehäuses 100 angeordneten Bodenbereich der Kavität 110 weitet sich die Kavität 110 im in 1 dargestellten Beispiel zur Oberseite 101 des Gehäuses 100 hin auf. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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In der Kavität 110 des Gehäuses 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist am Bodenbereich der Kavität 110 befestigt und dort elektrisch kontaktiert. Eine Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist in Richtung zur Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 orientiert.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, an seiner Strahlungsemissionsfläche 210 elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip (LED-Chip) ausgebildet sein.
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In der Kavität 110 des Gehäuses 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist ein Vergussmaterial angeordnet, das ein wellenlängenkonvertierendes Element 300 bildet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist in das Vergussmaterial und somit auch in das wellenlängenkonvertierende Element 300 eingebettet. Das Vergussmaterial kann die Kavität 110 teilweise oder vollständig auffüllen. Im in 1 gezeigten Beispiel füllt das das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildende Vergussmaterial die Kavität 110 des Gehäuses 100 vollständig und erstreckt sich bis zu der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100.
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Das das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildende Vergussmaterial weist ein Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon aufweisen. Die in das Matrixmaterial eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel können beispielsweise Quantenpunkte (quantum dots) aufweisen.
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Die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 sind dazu ausgebildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich zu konvertieren. Hierzu sind die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu emittieren. Der zweite Spektralbereich ist dabei langwelliger als der erste Spektralbereich.
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Die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 sind in dem gesamten, das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildenden, Vergussmaterial verteilt. Das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildet damit ein volumenkonvertierendes wellenlängenkonvertierendes Element. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 kann im gesamten Volumen des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich konvertiert werden.
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An der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist ein erstes reflektierendes Element 400 angeordnet. Das erste reflektierende Element 400 ist damit zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem wellenlängenkonvertierenden Element 300 angeordnet. Im in 1 gezeigten Beispiel ist das erste reflektierende Element 400 an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 auf dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 angeordnet. Es ist aber ebenfalls möglich, das erste reflektierende Element 400 an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 in den optoelektronischen Halbleiterchip 200 zu integrieren.
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2 zeigt ein schematisches erstes Reflektivitätsdiagramm 600 zur Illustration einer Wellenlängenabhängigkeit einer Reflektivität des ersten reflektierenden Elements 400. Auf einer horizontalen Achse des ersten Reflektivitätsdiagramms 600 ist eine von links nach rechts wachsende Wellenlänge 601 aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse des ersten Reflektivitätsdiagramms 600 ist eine von unten nach oben zunehmende Reflektivität 602 dargestellt.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich 610 zu emittieren. Der erste Spektralbereich 610 kann beispielsweise im Bereich unterhalb von 1100 nm liegen. Das wellenlängenkonvertierende Element 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich 620 zu konvertieren. Der zweite Spektralbereich 620 kann beispielsweise im Bereich oberhalb von 1200 nm liegen. Die im ersten Spektralbereich 610 liegende Wellenlänge der durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierten elektromagnetischen Strahlung kann auch als Pumpwellenlänge bezeichnet werden. Die im zweiten Spektralbereich 620 liegende Wellenlänge der durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierten elektromagnetischen Strahlung kann auch als Konversionswellenlänge oder als Nutzwellenlänge bezeichnet werden.
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Das erste reflektierende Element 400 weist im ersten Spektralbereich 610 eine erste Reflektivität 615 auf. Im zweiten Spektralbereich 620 weist das erste reflektierende Element 400 eine zweite Reflektivität 625 auf. Die erste Reflektivität 615 ist kleiner als die zweite Reflektivität 625.
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Im in 2 dargestellten Beispiel bedeutet dies, dass die zweite Reflektivität 625 im gesamten zweiten Spektralbereich 620 größer ist als die erste Reflektivität 615 im gesamten ersten Spektralbereich 610, das Minimum der zweiten Reflektivität 625 im zweiten Spektralbereich 620 also größer ist das Maximum der ersten Reflektivität 615 im ersten Spektralbereich 610. Es wäre aber ausreichend, wenn das Maximum der zweiten Reflektivität 625 des ersten reflektierenden Elements 400 im zweiten Spektralbereich 620 größer als das Maximum der ersten Reflektivität 615 im ersten Spektralbereich 610 oder ein Mittelwert der zweiten Reflektivität 625 im zweiten Spektralbereich 620 größer als ein Mittelwert der ersten Reflektivität 615 im ersten Spektralbereich 610 ist.
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Das erste reflektierende Element 400 kann beispielsweise als Bragg-Spiegel (dielektrischer Spiegel) ausgebildet sein. Das erste reflektierende Element 400 kann dabei durch an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 abgeschiedene Schichten von Materialien unterschiedlicher Brechungsindizes oder durch an der Strahlungsemissionsfläche 210 in den optoelektronischen Halbleiterchip 200 integrierter Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes gebildet sein.
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Wegen der niedrigen ersten Reflektivität 615 des ersten reflektierenden Elements 400 für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 wird durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 an der Strahlungsemissionsfläche 210 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 im Wesentlichen nicht an dem ersten reflektierenden Element 400 reflektiert, sondern kann das erste reflektierende Element 400 durchdringen und in das wellenlängenkonvertierende Element 300 gelangen. Durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620, die in Richtung zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zurückgestreut wird, wird wegen der hohen zweiten Reflektivität 625 des ersten reflektierenden Elements 400 für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620 hingegen im Wesentlichen durch das erste reflektierende Element 400 reflektiert, anstatt das erste reflektierende Element 400 zu durchdringen und an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 absorbiert zu werden. Durch das erste reflektierende Element 400 reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620 kann anschließend an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 austreten und durch das erste optoelektronische Bauelement 10 abgestrahlt werden. Somit reduzieren sich durch das erste reflektierende Element 400 absorptionsbedingte Verluste an der durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierten elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620.
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3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 der 1 auf. Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20, die bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 3 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 erläutert.
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Bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 fehlt das an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste reflektierende Element 400. Stattdessen weist das zweite optoelektronische Bauelement 20 ein zweites reflektierendes Element 410 auf. Das zweite reflektierende Element 410 ist an einer Trägerscheibe 500 angeordnet, die die Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 abdeckt. Das zweite reflektierende Element 410 ist dadurch an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 angeordnet. Somit befindet sich das wellenlängenkonvertierende Element 300 bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem zweiten reflektierenden Element 410.
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Die Trägerscheibe 500 kann beispielsweise Silicium aufweisen. Insbesondere kann die Trägerscheibe 500 beispielsweise als Teil eines Siliciumwafers ausgebildet sein. Neben ihrer Funktion als Träger des zweiten reflektierenden Elements 410 kann die Trägerscheibe 500 einem Schutz der in der Kavität 110 des Gehäuses 100 angeordneten Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen dienen.
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4 zeigt ein schematisches zweites Reflektivitätsdiagramm 700 zur Erläuterung der Reflektivität des zweiten reflektierenden Elements 410. Auf einer horizontalen Achse des zweiten Reflektivitätsdiagramms 700 ist wiederum die Wellenlänge 601 aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse des zweiten Reflektivitätsdiagramms 700 ist die Reflektivität 602 aufgetragen.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 ist ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich 710 zu emittieren. Der erste Spektralbereich 710 kann beispielsweise im Bereich unterhalb von 1100 nm liegen. Das wellenlängenkonvertierende Element 300 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 ist dazu ausgebildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich 720 zu konvertieren. Der zweite Spektralbereich 720 kann beispielsweise im Bereich oberhalb von 1200 nm liegen.
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Das zweite reflektierende Element 410 weist für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 eine erste Reflektivität 715 auf. Für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 weist das zweite reflektierende Element 410 eine zweite Reflektivität 725 auf. Die erste Reflektivität 715 ist größer als die zweite Reflektivität 725.
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Im in 4 gezeigten Beispiel bedeutet dies, dass die erste Reflektivität 715 des zweiten reflektierenden Elements 410 im gesamten ersten Spektralbereich 710 größer ist als die zweite Reflektivität 725 im gesamten zweiten Spektralbereich 720, das Minimum der ersten Reflektivität 715 im ersten Spektralbereich 710 also größer ist das Maximum der zweiten Reflektivität 725 im zweiten Spektralbereich 720. Es wäre jedoch ausreichend, wenn das Maximum der ersten Reflektivität 715 im ersten Spektralbereich 710 größer als das Maximum der zweiten Reflektivität 725 im zweiten Spektralbereich 720 ist oder ein Mittelwert der ersten Reflektivität 715 im ersten Spektralbereich 710 größer als ein Mittelwert der zweiten Reflektivität 725 im zweiten Spektralbereich 720 ist.
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Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710, die das wellenlängenkonvertierende Element 300 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 durchläuft, ohne in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 konvertiert zu werden, und zu dem zweiten reflektierenden Element 410 gelangt, wird wegen der hohen ersten Reflektivität 715 des zweiten reflektierenden Elements 410 mit hoher Wahrscheinlichkeit zurück in das wellenlängenkonvertierende Element 300 reflektiert, wo es eine weitere Gelegenheit erhält, durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 konvertiert zu werden. Durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720, die zu dem zweiten reflektierenden Element 410 an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 gelangt, kann das zweite reflektierende Element 410 hingegen wegen der niedrigen zweiten Reflektivität 725 des zweiten reflektierenden Elements 410 mit hoher Wahrscheinlichkeit durchdringen, durchdringt dann auch die das zweite reflektierende Element 410 tragende Trägerscheibe 500 und wird anschließend durch das zweite optoelektronische Bauelement 20 abgestrahlt.
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Durch die Reflexion elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 an dem zweiten reflektierenden Element 410 sinkt der Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 in der durch das zweite optoelektronische Bauelement 20 nach außen abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung, während der Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 sich erhöht.
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Die Trägerscheibe 500 kann ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710, die das zweite reflektierende Element 410 trotz der hohen ersten Reflektivität 715 ohne Reflexion durchdrungen hat, zu absorbieren. Hierdurch reduziert sich der Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 in der durch das zweite optoelektronische Bauelement 20 nach außen abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung weiter. Falls der erste Spektralbereich 710 im Bereich unterhalb von 1100 nm liegt, kann die Trägerscheibe 500 in diesem Fall beispielsweise Silicium aufweisen.
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Das zweite reflektierende Element 410 kann beispielsweise als Bragg-Spiegel ausgebildet sein.
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5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines dritten optoelektronischen Bauelements 30. Das dritte optoelektronische Bauelement 30 weist große Übereinstimmungen mit dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 der 3 auf. Komponenten des dritten optoelektronischen Bauelements 30, die beim zweiten optoelektronischen Bauelement 20 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 5 mit demselben Bezugszeichen versehen wie in 3. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 und dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 beschrieben.
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Bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 fehlt die Trägerscheibe 500. Das zweite reflektierende Element 410 des dritten optoelektronischen Bauelements 30 ist stattdessen an einer Oberseite 310 des in der Kavität 110 des Gehäuses 100 angeordneten wellenlängenkonvertierenden Elements 300 an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 angeordnet. Das zweite reflektierende Element 410 kann beispielsweise als Bragg-Spiegel ausgebildet sein und mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung an der Oberseite 310 des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 angeordnet werden.
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Die Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des dritten optoelektronischen Bauelements 30 entsprechen den Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20.
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6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines vierten optoelektronischen Bauelements 40. Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 der 1 und mit dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 der 3 auf. Komponenten des vierten optoelektronischen Bauelements 40, die auch bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 und/oder bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 vorhanden sind, sind in 6 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1 und 3. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 bzw. dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 erläutert.
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Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist, wie das erste optoelektronische Bauelement 10, das an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste reflektierende Element 400 auf. Die Reflexionseigenschaften des ersten reflektierenden Elements 400 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 entsprechen den anhand der 2 erläuterten Reflexionseigenschaften des ersten reflektierenden Elements 400 des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
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Zusätzlich weist das vierte optoelektronische Bauelement 40, wie das zweite optoelektronische Bauelement 20, die Trägerscheibe 500 mit dem daran angeordneten zweiten reflektierenden Element 410 auf. Die Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 entsprechen den anhand der 4 erläuterten Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20.
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Bei dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 könnte das zweite reflektierende Element 410 anstatt an der Trägerscheibe 500 an der Oberseite 310 des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 angeordnet sein, wie dies beim dritten optoelektronischen Bauelement 30 der 5 der Fall ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes optoelektronisches Bauelement
- 20
- zweites optoelektronisches Bauelement
- 30
- drittes optoelektronisches Bauelement
- 40
- viertes optoelektronisches Bauelement
- 100
- Gehäuse
- 101
- Oberseite
- 102
- Unterseite
- 110
- Kavität
- 200
- optoelektronischer Halbleiterchip
- 210
- Strahlungsemissionsfläche
- 300
- wellenlängenkonvertierendes Element
- 310
- Oberseite
- 400
- erstes reflektierendes Element
- 410
- zweites reflektierendes Element
- 500
- Trägerscheibe
- 600
- erstes Reflektivitätsdiagramm
- 601
- Wellenlänge
- 602
- Reflektivität
- 610
- erster Spektralbereich
- 615
- erste Reflektivität
- 620
- zweiter Spektralbereich
- 625
- zweite Reflektivität
- 700
- zweites Reflektivitätsdiagramm
- 710
- erster Spektralbereich
- 715
- erste Reflektivität
- 720
- zweiter Spektralbereich
- 725
- zweite Reflektivität
