DE102015105896B4

DE102015105896B4 - Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils

Info

Publication number: DE102015105896B4
Application number: DE102015105896.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg Frischeisen; Burkhard Hilling; Jutta Thoma; Christian Koch
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2035-04-18
Also published as: DE102015105896A1; WO2016166007A1

Abstract

Optoelektronisches Bauteil (1) mit- mindestens einer Lichtquelle (3) zur Erzeugung einer Primärstrahlung (P),- einem Konversionselement (4), durch das ein Teil der Primärstrahlung (P) in eine langwelligere Sekundärstrahlung (S) umgewandelt wird, sodass das Bauteil (1) im Betrieb eine Mischstrahlung (M) emittiert, die aus der Primärstrahlung (P) und der Sekundärstrahlung (S) besteht, und- einem Filterelement (5), das einen langwelligen Anteil (B) der Sekundärstrahlung (S) am Verlassen des Bauteils (1) hindert, wobei durch das Filterelement (5) eine Summe aus einer CIE-x-Koordinate und einer CIE-y-Koordinate eines Farborts der Mischstrahlung (M) verkleinert ist,- das Filterelement (5) ein Tiefpassfilter ist, der im Spektralbereich zwischen einschließlich 410 nm und 530 nm eine Transmission von mindestens 90 % aufweist,- das Filterelement (5) eine Abschneidewellenlänge Lcut aufweist, die auf halber Höhe einer Filterstufe des Tiefpassfilters liegt und und wobei hinsichtlich des Intensitätsmaximums Isek der Sekundärstrahlung (S) gilt: Isek + 10 nm < Lcut ≤ Isek + 65 nm, und das Filterelement (5) nur eine Filterstufe im relevanten Spektralbereich von 400 nm bis 750 nm aufweist und die spektrale Breite der Filterstufe, gemessen von 10 % bis 90 % der Höhe der Filterstufe, zwischen einschließlich 50 nm und 160 nm liegt, und- die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des Filterelements (5) ein Intensitätsmaximum (Isek) aufweist, das zwischen einschließlich 590 nm und 615 nm liegt und durch das Filterelement (5) das Intensitätsmaximum (Isek) um mindestens 5 nm und um höchstens 25 nm hin zu kleineren Wellenlängen verschoben ist.

Description

Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben.
Elektronische Bauteile mit Konversionselementen und Filterelementen sind aus der US 2004 / 0 046 178 A1 , der US 2008 / 0 265 749 A1 , der JP 2010- 16 029 A , der EP 2 639 830 A2 , der DE 103 61 661 A1 , der DE 20 2011 106 052 U1 , der WO 2009/ 094 994 A1 , und der US 2009 / 0 236 619 A1 bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem optoelektronische Bauteile mit einer hohen Ausbeute und mit einer hohen Präzision hinsichtlich eines emittierten Farborts einer Mischstrahlung herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Bauteil und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil eine oder mehrere Lichtquellen. Die mindestens eine Lichtquelle ist zur Erzeugung einer Primärstrahlung eingerichtet. Die Lichtquelle wird elektrisch betrieben. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Leuchtdiode, kurz LED, um eine Laserdiode oder auch um eine organische Leuchtdiode, kurz OLED. Beispielsweise wird von der Lichtquelle farbiges Licht, bevorzugt blaues Licht oder grünes Licht oder gelbes Licht oder rotes Licht, emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauteil eines oder mehrere Konversionselemente auf. Durch das mindestens eine Konversionselement wird im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Teil der Primärstrahlung in eine langwelligere Sekundärstrahlung umgewandelt. Dadurch, dass nur ein Teil der Primärstrahlung absorbiert und umgewandelt wird, wird von dem optoelektronischen Bauteil im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Mischstrahlung emittiert, die zumindest im sichtbaren Spektralbereich aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das optoelektronische Bauteil eines oder mehrere Filterelemente. Das mindestens eine Filterelement ist dazu eingerichtet, einen langwelligen Anteil der Sekundärstrahlung dauerhaft oder zeitweilig am Verlassen des Bauteils zu hindern. Langwelliger Anteil bedeutet insbesondere einen Spektralbereich, der bei größeren Wellenlängen liegt als ein Intensitätsmaximum der Sekundärstrahlung oder der die langwelligsten zwei Drittel des Spektrums der Sekundärstrahlung abdeckt, wobei nur Wellenlängen mit einer Intensität von mindestens 5 % des Intensitätsmaximums berücksichtigt werden. Mit anderen Worten liegt der langwellige Anteil an einer roten Flanke der Sekundärstrahlung. Es ist möglich, dass sich die Filterwirkung des Filterelements ausschließlich oder im Wesentlichen auf den langwelligen Anteil der Sekundärstrahlung beschränkt. Erfindungsgemäß wird durch das Filterelement der Mischstrahlung des Bauteils keine zusätzlichen, spektralen Komponenten hinzugefügt. Das Filterelement wirkt dann in dem relevanten sichtbaren Spektralbereich, etwa von 400 nm bis 750 nm, nicht als Leuchtstoff.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist durch das Filterelement eine CIE-z-Koordinate der Mischstrahlung erhöht. Mit anderen Worten verkleinert sich durch das Filterelement eine Summe aus einer CIE-x-Koordinate und einer CIE-y-Koordinate des Farborts der Mischstrahlung. Hier und im Folgenden wird insbesondere auf die CIE-Normfarbtafel von 1931 Bezug genommen.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das optoelektronische Bauteil wenigstens eine Lichtquelle zur Erzeugung einer Primärstrahlung. Durch ein Konversionselement wird ein Teil der Primärstrahlung in eine langwelligere Sekundärstrahlung umgewandelt, sodass das Bauteil im Betrieb eine Mischstrahlung emittiert, die aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht. Ein Filterelement hindert einen langwelligen Anteil der Sekundärstrahlung am Verlassen des Bauteils. Durch das Filterelement ist eine Summe aus einer CIE-x-Koordinate und einer CIE-y-Koordinate eines Farborts der Mischstrahlung verkleinert.
Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise im Displaybereich, ist es gewünscht, dass ein Farbort eines optoelektronischen Bauteils mit einer hohen Genauigkeit in einem bestimmten Bereich der CIE-Normfarbtafel liegt. Insbesondere bei weißes Licht emittierenden Leuchtdioden ist bedingt durch Herstellungstoleranzen der blaues Licht erzeugenden Halbleiterschichtenfolge und/oder durch Herstellungstoleranzen des Konversionselements der Farbort der emittierten Mischstrahlung etwa über einen Wafer hinweg nicht genau gleich. Ist diese Farbortvariation zu groß, so kann nur ein bestimmter Anteil der Bauteile bestimmungsgemäß eingesetzt werden. Die verbleibenden Bauteile, die eine zu große Farbortabweichung aufweisen, sind entweder Ausschuss oder sind nur zu einem geringeren Preis verkaufbar.
Eine Korrektur des Farborts erfolgt beispielsweise dadurch, indem zusätzlicher Leuchtstoff auf die Lichtquelle aufgebracht wird. Hierdurch erfolgt jedoch in aller Regel eine Verschiebung des Farborts der Mischstrahlung weg vom blauen Bereich der CIE-Normfarbtafel. Ein nachträgliches, teilweises Entfernen des Leuchtstoffs, um eine Farbortverschiebung hin in den blauen Bereich der CIE-Normfarbtafel zu erzielen, ist in der Regel mit verhältnismäßig großem Aufwand verbunden. Auch ist durch ein solches Abtragen des Leuchtstoffs, beispielsweise durch eine Lasertechnik, das Auftreten von unerwünschten Verunreinigungen verbunden oder es tritt gehäuft eine Beschädigung der restlichen Komponenten des Bauteils auf.
Durch das hier beschriebene Filterelement ist eine auch nachträgliche Farbortverschiebung hin in den blauen Bereich der CIE-Normfarbtafel ermöglicht, ohne dass nachträglich Leuchtstoff entfernt werden müsste. Hierdurch ist eine Ausbeute bei der Herstellung der Bauteile insgesamt steigerbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Leuchtdiode, kurz LED. Die Leuchtdiode umfasst eine Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Leuchtdiode, die blaues Licht emittiert. Die Leuchtdiode basiert auf dem Materialsystem AlInGaN. Die Primärstrahlung weist bevorzugt ein absolutes Intensitätsmaximum bei einer Intensitätsmaximumswellenlänge Imax auf, die bei mindestens 420 nm oder 430 nm oder 440 nm liegt. Alternativ oder zusätzlich liegt die Intensitätsmaximumswellenlänge Imax bei höchstens 480 nm oder 470 nm oder 460 nm.
Erfindungsgemäß weist die Sekundärstrahlung ein absolutes Intensitätsmaximum Isek auf, das bei mindestens 590 nm liegt. Zusätzlich liegt das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung bei höchstens 615 nm oder 607 nm. Es ist möglich, dass eine Intensität der Sekundärstrahlung, ausgehend von dem Intensitätsmaximum Isek, hin zu größeren Wellenlängen und/oder hin zu kleineren Wellenlängen monoton abfällt, so dass dann keine Zwischenmaxima oder Zwischenminima im Spektrum der Sekundärstrahlung vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Mischstrahlung ein Intensitätsminimum Imin auf, das bei mindestens 445 nm oder 455 nm oder 465 nm oder 470 nm oder 480 nm liegt und/oder bei höchstens 500 nm oder 490 nm oder 480 nm, speziell vor Durchgang durch das Filterelement. Insbesondere liegt das Intensitätsminimum Imin mindestens 15 nm oder 20 nm oberhalb der Intensitätsmaximumswellenlänge Imax der Primärstrahlung. Bei dem Intensitätsmaximum Imin handelt es sich insbesondere um ein relatives Intensitätsminimum, bevorzugt um das einzige relative Intensitätsminimum zwischen der Intensitätsmaximumswellenlänge Imax der Primärstrahlung und dem Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung.
Diese und alle anderen Angaben gelten, sofern nicht anders kenntlich gemacht, insbesondere bei einer Temperatur von 300 K, also ungefähr bei Raumtemperatur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Primärstrahlung durch das Filterelement nicht oder nicht signifikant verändert. Beispielsweise erfolgt eine Abschwächung der Intensität der Primärstrahlung durch das Filterelement zu höchstens 20 % oder 10 % oder 5 %. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Intensitätsmaximumswellenlänge Imax der Primärstrahlung durch das Filterelement um höchstens 5 nm oder 3 nm oder 1,5 nm verschoben wird.
Erfindungsgemäß wird das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung durch das Filterelement um mindestens 5 nm oder 10 nm oder 15 nm hin zu kleineren Wellenlängen verschoben. Zusätzlich beträgt diese Verschiebung höchstens 25 nm oder 20 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Sekundärstrahlung vor Durchlaufen des Filterelements eine spektrale Halbwertbreite, insbesondere volle Breite auf halber Höhe des Maximums oder kurz FWHM, auf, die mindestens 100 nm oder 120 nm oder 140 nm beträgt. Alternativ oder zusätzlich liegt die spektrale Halbwertbreite der Sekundärstrahlung bei höchstens 230 nm oder 200 nm oder 170 nm.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Filterelement um einen Tiefpassfilter. Dies bedeutet insbesondere, dass das Filterelement im Spektralbereich zwischen zwischen einschließlich 410 nm und 530 nm durchgehend oder im Mittel eine interne Transmission von mindestens 90 % aufzeigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement eine Abschneidewellenlänge Lcut auf. Bei der Abschneidewellenlänge Lcut handelt es sich insbesondere um diejenige Wellenlänge, bei der eine Stufe in dem Transmissionsvermögen des Filterelements eine halbe Höhe erreicht. Entsprechende Stufen im Transmissionsvermögen sind typisch insbesondere für Tiefpassfilter.
Erfindungsgemäß gilt für die Abschneidewellenlänge Lcut in Bezug auf die Wellenlänge maximaler Intensität Isek der Sekundärstrahlung Folgendes: Isek + 10 nm < Lcut ≤ Isek + 65 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann für die Abschneidewellenlänge Lcut in Bezug auf die Wellenlänge maximaler Intensität Isek der Sekundärstrahlung Folgendes gelten: Isek - 10 nm < Lcut ≤ Isek + 85 nm oder Isek < Lcut ≤ Isek + 70 nm oder Isek + 20 nm < Lcut ≤ Isek + 55 nm oder Isek + 30 nm < Lcut ≤ Isek + 50 nm oder Isek + 40 nm < Lcut ≤ Isek + 50 nm.
Beispielsweise liegt das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung bei 600 nm, mit einer Toleranz von höchstens 30 nm oder 20 nm oder 10 nm oder 5 nm und/oder die Abschneidewellenlänge Lcut liegt bei 650 nm, mit einer Toleranz von höchstens 30 nm oder 20 nm oder 10 nm oder 5 nm, jeweils bei Raumtemperatur, also 296 K.
Erfindungsgemäß weist das Filterelement im relevanten Spektralbereich genau eine Filterstufe auf. Eine spektrale Breite der Filterstufe, gemessen von 10 % bis 90 % der Höhe der Stufe, liegt bei mindestens 10 nm oder 20 nm oder 50 nm und bei höchstens 160 nm oder 120 nm oder 60 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ändert, insbesondere reduziert, sich die spektrale Halbwertbreite der Sekundärstrahlung durch das Filterelement um mindestens 2 nm oder 5 nm oder 10 nm oder 15 nm oder 25 nm. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Änderung bei höchstens 50 nm oder 40 nm oder 30 nm oder 20 nm. Diese Änderung der spektralen Halbwertbreite ist bevorzugt auf eine langwellige Flanke des Spektrums der Sekundärstrahlung beschränkt. Insbesondere erfolgt keine oder keine signifikante Änderung des Spektrums der Sekundärstrahlung durch das Filterelement an einer kurzwelligen Flanke des Spektrums der Sekundärstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Abschneidewellenlänge des Filterelements temperaturabhängig. Insbesondere nimmt die Abschneidewellenlänge bei Temperaturerhöhung zu. Beispielsweise erhöht sich die Abschneidewellenlänge um mindestens 0,05 nm/K oder 0,07 nm/K und/oder um höchstens 0,25 nm/K oder 0,2 nm/K oder 0,15 nm/K. Es ist möglich, dass sich das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung weniger stark in Abhängigkeit von der Temperatur ändert als die Abschneidewellenlänge Lcut. Beispielsweise ändert sich die Wellenlänge des Intensitätsmaximums Isek der Sekundärstrahlung um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2 oder 3 weniger stark als die Abschneidewellenlänge Lcut.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Sekundärstrahlung vor und/oder nach Durchlaufen des Filterelements im Intensitätsmaximum Isek um mindestens einen Faktor 1,25 oder 1,5 oder 2,5 oder 4 intensiver als die Primärstrahlung bei der Intensitätsmaximumswellenlänge Imax. Dieser Faktor beträgt alternativ oder zusätzlich höchstens 5 oder 2,5 oder 2 oder 1,75.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die CIE-x-Koordinate der Mischstrahlung durch das Filterelement um mindestens 0,005 oder 0,01 oder 0,015 Einheiten verringert. Alternativ oder zusätzlich beträgt diese Verringerung höchstens 0,07 Einheiten oder 0,05 Einheiten oder 0,03 Einheiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch das Filterelement die CIE-y-Koordinate der Mischstrahlung nicht oder nicht signifikant verändert. Dies kann bedeuten, dass die CIE-y-Koordinate mit einer Toleranz von höchstens 0,02 Einheiten oder 0,01 Einheiten in der CIE-Normfarbtafel gleich bleibt, unabhängig vom Vorhandensein des Filterelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Filterelement hinsichtlich der räumlichen Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung um ein optisch passives Element. Mit anderen Worten wird dann die räumliche Abstrahlcharakteristik durch das Filterelement nicht oder nicht signifikant beeinflusst. Insbesondere handelt es sich bei dem Filterelement dann, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, um eine planparallele, ebene Platte, die klarsichtig und nicht lichtstreuend ist. Es erfolgt dann durch das Filterelement beispielsweise ein geringfügiger Parallelversatz von Strahlung, jedoch keine Aufweitung oder Einengung der räumlichen Abstrahlcharakteristik. Das heißt, dass dann die einzige optische Funktion des Filterelements die Filterung der Primärstrahlung und/oder der Sekundärstrahlung ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filtermittel eine über die Lichtquelle hinweg variierende Dicke und/oder optische Dichte auf. Bevorzugt ist das Filtermittel über einer Mitte der Lichtquelle dicker oder optisch dichter als an einem Rand der Lichtquelle. Hierdurch ist erzielbar, dass eine mittlere Weglänge von Strahlung durch das Filtermittel hindurch entlang aller Raumrichtungen gleich oder näherungsweise gleich ist. Somit ist ein winkelabhängiger Farbeindruck der von dem optoelektronischen Bauteil emittierten Mischstrahlung homogener gestaltbar.
Beispielsweise ist das Filtermittel ähnlich einer Konvexlinse oder einer Bikonvexlinse geformt oder es sind Ränder der Lichtquelle, in Draufsicht gesehen, frei von dem Filtermittel. Alternativ ist es möglich, dass das Filtermittel eine konstante geometrische Dicke aufweist, aber eine über die Lichtquelle hinweg variierende optische Dichte.
Somit ist es möglich, dass wegen der konstanten Dicke durch das Filtermittel die räumliche Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung nicht beeinflusst wird, aufgrund der variierenden optischen Dichte aber winkelabhängig das Absorptionsverhalten einstellbar ist. Dies ist etwa dadurch erreichbar, dass das Filtermittel einen Gradienten in einer Konzentration eines Filterstoffs aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Konversionselement einen Leuchtstoff oder eine Leuchtstoffmischung auf. Der Leuchtstoff oder die Leuchtstoffmischung beinhaltet einen oder mehrere Leuchtstoffe, insbesondere anorganische Leuchtstoffe. Der Leuchtstoff oder die Leuchtstoffmischung ist bevorzugt ausgewählt aus zumindest einem der folgenden Leuchtstoffe: Eu²⁺-dotierte Nitride wie (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺, Sr(Ca,Sr)Si₂Al₂N₆:Eu²⁺, (Sr,Ca)AlSiN₃*Si₂N₂O:Eu²⁺, (Ca,Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺, (Sr,Ca) [LiAl₃N₄]:Eu²⁺; Granate aus dem allgemeinen System (Gd,Lu,Tb,Y)₃(Al,Ga,D)₅(O,X)₁₂:RE mit X = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = drei- oder vierwertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie Lu₃(Al_1- _xGa_x)₅O₁₂:Ce³⁺, Y₃(Al_1-xGa_x)₅O_12:Ce³⁺; Eu²⁺-dotierte Sulfide wie (Ca,Sr,Ba)S:Eu²⁺; Eu²⁺-dotierte SiONe wie (Ba,Sr,Ca)Si₂O₂N₂:Eu²⁺; SiAlONe etwa aus dem System Li_xM_yLn_zSi_12-(m+n)Al_(m+n)O_nN_16-n; beta-SiAlONe aus dem System Si_6-xAl_zO_yN_8-y:RE_z; Nitrido-Orthosilikate wie AE_2-x-aRE_xEu_aSiO_4-xN_x, AE_2-x-aRE_xEu_aSi_1-yO_4-x-2yN_x mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall; Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca,Mg)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilikate wie Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu²⁺; Chlorophosphate wie (Sr,Ba,Ca,Mg)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaO-MgO-Al₂O₃-System wie BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺; Halophosphate wie M₅(PO₄)₃(Cl,F):(Eu²⁺,Sb³⁺, Mn²⁺); SCAP-Leuchtstoffe wie (Sr,Ba,Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺. Als Leuchtstoffe sind auch die in der Druckschrift EP 2 549 330 A1 angegebenen Leuchtstoffe einsetzbar. Hinsichtlich der verwendeten Leuchtstoffe wird der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift durch Rückbezug mit aufgenommen. Außerdem können auch sogenannte Quantenpunkte als Konvertermaterial eingebracht werden. Quantenpunkte in der Form nanokristalliner Materialien, welche eine Gruppe II-VI-Verbindung und/oder eine Gruppe III-V-Verbindung und/oder eine Gruppe IV-VI-Verbindung und/oder Metall-Nanokristalle beinhalten, sind hierbei bevorzugt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Leuchtstoffmischung um eine Mischung aus (Lu,Ce)₃(Al,Ga)₅O₁₂ und (Ca,Sr,Ba,Eu)₂Si₅N₈.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Konversionselement eine Vielzahl von Leuchtstoffpartikeln. Die Leuchtstoffpartikel sind beispielsweise in ein Matrixmaterial eingebettet oder auch dicht gepackt. Alternativ kann das Konversionselement eine Leuchtstoffkeramik mit einem Keramikplättchen sein. Ist ein Matrixmaterial vorhanden, so handelt es sich bei dem Matrixmaterial bevorzugt um ein Silikon, ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial, um ein Glas oder um eine Keramik.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Filterelement um einen Glasfilter. Das Filterelement liegt dann zum Beispiel als Glasplatte vor, die auf das Konversionselement aufgebracht ist. Alternativ können Filterpartikel aus dem Filtermaterial vorliegen, die ebenfalls in ein Matrixmaterial eingebettet sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement eine mittlere geometrische Dicke von höchstens 0,5 mm oder 0,3 mm oder 0,15 mm oder 0,1 mm auf. Mit anderen Worten ist das Filterelement dünn geformt. Eine Dicke des Filterelements kann kleiner sein als eine Dicke der Lichtquelle und/oder des Konversionselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein mittlerer Brechungsindex des Filterelements bei einer Wellenlänge von 550 nm und bei einer Temperatur von 300 K höchstens 1,7 oder 1,62 oder 1,55. Beispielsweise liegt dieser Brechungsindex des Filterelements um höchstens 0,2 oder 0,15 über oder unter einem mittleren Brechungsindex des Konversionselements. Solche vergleichsweise niedrigen Brechungsindices sind erzielbar, wenn es sich bei dem Filterelement um einen Glasfilter handelt oder wenn Filterpartikel in ein Matrixmaterial etwa aus einem Silikon eingebettet sind. Ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Matrixmaterial und den Filterpartikeln liegt bei Raumtemperatur bevorzugt bei höchstens 0,1 oder 0,05 oder 0,02 oder 0,01.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement dem Konversionselement optisch nachgeordnet. Dies bedeutet, entlang einer Hauptabstrahlrichtung innerhalb des optoelektronischen Bauteils folgt das Filterelement dem Konversionselement vollständig oder mindestens teilweise nach. Es ist möglich, dass das Konversionselement vollständig und unmittelbar von dem Filterelement bedeckt ist. Besonders bevorzugt sind das Filterelement, das Konversionselement sowie die Lichtquelle innig miteinander verbunden, so dass sich diese Komponenten im bestimmungsgemäßen Gebrauch des optoelektronischen Bauteils nicht voneinander lösen. Ferner bevorzugt sind das Filterelement, das Konversionselement und die Lichtquelle zusammen als eine einzige Einheit handhabbar, beispielsweise mit einer Pinzette oder einer Bestückungsmaschine, englisch Pick and Place-Machine.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Lichtquelle und dem Filterelement kein Zwischenraum und kein Spalt. Das bedeutet, zwischen dem Filterelement und der Lichtquelle befindet sich dann kein Bereich, der evakuiert, gasgefüllt oder mit einer Flüssigkeit ausgefüllt ist. Somit befinden sich dann zwischen der Lichtquelle und dem Filterelement lediglich Feststoffe. Alternativ ist ein Spalt zwischen dem Filterelement und der Lichtquelle, insbesondere zwischen dem Filterelement und dem Konversionselement, vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das Filterelement nahe an der Lichtquelle. Dies kann bedeuten, dass ein mittlerer Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Filterelement höchstens 0,2 mm oder 0,1 mm oder 0,075 mm beträgt. Alternativ kann sich das Filterelement weiter von der Lichtquelle entfernt befinden, zum Beispiel an einer Seite eines Volumenvergusses, die der Lichtquelle abgewandt ist. Ein mittlerer Abstand liegt dann bevorzugt bei höchstens 2 mm oder 1 mm und/oder bei mindestens 0,15 mm oder 0,3 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wirkt das Filterelement nicht streuend. Hierbei ist es aber möglich, dass das Filterelement insbesondere zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz oder zu einer Einstellung einer richtungsabhängigen Emission an einer Oberfläche eine Aufrauung, etwa durch Sandbestrahlung oder durch Ätzen oder durch Schleifen, aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement weitere optisch aktive Komponenten auf. Beispielsweise sind dem Filterelement lichtstreuende Partikel etwa aus Aluminiumoxid oder Titandioxid beigesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement auf die Lichtquelle und/oder das Konversionselement aufgeklebt. Alternativ kann das Filterelement durch eine Schichtabscheidetechnik wie Drucken oder Aufsprühen erzeugt sein. Zu einem Schutz des Filterelements ist es möglich, dass das Filterelement vollständig von einem weiteren Material, etwa einem Kleber oder einer Glasschicht, umgeben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert das optoelektronische Bauteil im bestimmungsgemäßen Gebrauch weißes Licht. Weißes Licht kann bedeuten, dass ein Farbort der emittierten Mischstrahlung einen Abstand zur Schwarzkörperkurve in der CIE-Normfarbtafel von höchstens 0,05 oder 0,03 Einheiten aufweist. Eine korrelierte Farbtemperatur des weißen Mischlichts liegt bevorzugt bei mindestens 2500 K oder 2800 K und/oder bei höchstens 5000 K oder 4500 K oder 4000 K, beispielsweise zwischen einschließlich 2500 K und 4000 K, insbesondere um 3000 K. Mit anderen Worten kann es sich bei dem weißen Licht um warmweißes Licht handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das hier beschriebene optoelektronische Bauteil in Displays für Mobiltelefone, Bildaufnahmegeräte oder tragbare Computer oder auch in der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauteil mehr als eine Lichtquelle auf.
Insbesondere beinhaltet das Bauteil mehrere Leuchtdiodenchips. Diese Leuchtdiodenchips können die gleiche Emissionscharakteristik aufweisen oder auch in unterschiedlichen Farben emittieren. Das Filterelement kann allen Leuchtdiodenchips gemeinsam nachgeordnet sein oder es können Gruppen von Leuchtdiodenchips einem einzigen Filterelement zugeordnet sein oder auch jedem Filterelement ist eineindeutig genau ein Leuchtdiodenchip zugeordnet.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben. Insbesondere wird ein Bauteil hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für das Bauteil offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen der Lichtquelle,
B) Aufbringen des Konversionselements auf die Lichtquelle,
C) Ermitteln des Farborts der Mischstrahlung, und
D) Aufbringen des Filterelements auf die Konversionsschicht.

Das Aufbringen des Filterelements erfolgt beispielsweise durch ein Auflegen eines Filterplättchens. Alternativ kann das Filterelement durch ein Abscheideverfahren wie ein Aufsprühen oder ein Aufdrucken aufgebracht werden. Es ist möglich, dass das Filterelement aufgeklebt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von optoelektronischen Bauteilen im Waferverbund hergestellt. Hierbei befinden sich die Lichtquellen, insbesondere die blaues Licht emittierenden Leuchtdioden, noch auf einem Wafer, beispielsweise auf einem Wachstumssubstrat oder auf einem Zwischenträger. Eine Halbleiterschichtenfolge kann bereits in die einzelnen Lichtquellen vereinzelt sein. Ferner sind bevorzugt Passivierungsschichten sowie elektrische Kontaktschichten vorhanden. Alternativ erfolgt die Herstellung mittels eines Kunstwafers, der von einem Wachstumssubstrat verschieden ist und auf dem die Lichtquellen hinsichtlich ihrer spektralen Eigenschaften bereits vorsortiert sind, oder mittels eines sogenannten Rolle-zu-Rolle-Verfahren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Farbort der Mischstrahlung dadurch ermittelt, dass die Lichtquellen kurzzeitig elektrisch betrieben werden, nachdem das Konversionselement aufgebracht wurde. Das beim Betrieb der Lichtquellen erzeugte Mischlicht wird detektiert und der Farbort der Mischstrahlung wird bestimmt. Alternativ kann das Konversionselement über Fotolumineszenz angeregt werden, wobei ebenfalls die emittierte Strahlung detektiert wird. Über die detektierte Fotolumineszenzstrahlung ist der Farbort der Mischstrahlung extrapolierbar oder bestimmbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von Filterelementen bereitgestellt, die eine gleiche Materialzusammensetzung aufweisen, die aber unterschiedliche geometrische Dicken und damit ein unterschiedliches Strahlungsrückhaltevermögen aufzeigen. Beispielsweise handelt es sich bei den Filterelementen um Glasfilter, die unterschiedliche Dicken aufweisen. Eine Dickenstaffelung beträgt beispielsweise 0,05 mm oder 0,1 mm oder 0,15 mm. Alternativ oder zusätzlich können mehrere verschiedene Filterelemente, also Filter unterschiedlicher Materialzusammensetzung, bereitgestellt werden, in gleichen oder in voneinander verschiedenen Dicken. Dabei können unterschiedliche Filtermaterialien einzeln oder in Kombination oder auch in unterschiedlichen Konzentrationen vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird aus der Vielzahl der bereitgestellten Filterelemente ein passendes Filterelement ermittelt und anschließend auf das entsprechende Konversionselement aufgebracht, sodass das Bauteil insgesamt Strahlung mit dem gewünschten Farbort emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Konversionselement derart aufgebracht, sodass der Farbort im Schritt C) und nach dem Schritt B) absichtlich weiter im roten und/oder grünen Bereich der CIE-Normfarbtafel liegt als der gewünschte Farbort. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch beim Vorliegen von Herstellungstoleranzen jeweils erst durch das Aufbringen eines Filterelements eine Farbortverschiebung hin in den blauen Bereich der CIE-Normfarbtafel und damit ein Erreichen des gewünschten Farborts der Mischstrahlung sichergestellt ist.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen,
2 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen, und
3 bis 5 schematische Darstellungen von spektralen Eigenschaften von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen.

In 1 sind verschiedene Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauteils 1 gezeigt. Gemäß 1A ist die Lichtquelle 3 ein Leuchtdiodenchip, der auf einen Träger 2 aufgebracht ist. Unmittelbar über dem Leuchtdiodenchip 3 befindet sich das Konversionselement 4, auf dem direkt das Filterelement 5 aufgebracht ist. Direkt aufgebracht schließt nicht aus, dass sich ein Verbindungsmittel wie ein Klebstoff zwischen den jeweiligen Komponenten befindet. Optional sind die Lichtquelle 3, das Filterelement 5 sowie das Konversionselement 4 lateral von einem Reflektorverguss 6 umgeben.
Beim Ausführungsbeispiel, wie in 1B gezeigt, weist das Filterelement 5 eine variierende Dicke auf und ist konvex geformt. Über einer Mitte der Lichtquelle 3 weist das Filterelement 5 eine größere Dicke auf als an einem Rand.
In 1C ist zu sehen, dass sich das Filterelement 5 nicht auf die gesamte Lichtquelle 3 erstreckt. An einem Rand ist somit die Lichtquelle 3 frei von dem Filterelement 5, in Draufsicht gesehen. Hierdurch ist, in Abhängigkeit von einem Emissionswinkel, eine homogenere Abstrahlung hinsichtlich des Farborts erzielbar.
Beim Ausführungsbeispiel, wie in 1D gezeigt, sind das Konversionselement 4 sowie das Filterelement 5 kappenartig in einer Schicht mit einer konstanten Dicke rings um die Lichtquelle 3 herum geformt.
Gemäß 1E ist das Filterelement 5 als Glasplättchen auf das Konversionselement 4 aufgebracht. Das Konversionselement 4 ist beispielsweise als Volumenverguss um die Lichtquelle 3 herum gestaltet und befindet sich in einer Ausnehmung des Trägers 2. Abweichend von 1E ist es möglich, dass die Ausnehmung in dem Träger 2 passgenau für das Filterelement 5 gestaltet ist und dass sich dann das Filterelement 5 innerhalb der Ausnehmung befindet.
In 1F ist dargestellt, dass das Konversionselement 4 den Halbleiterchip 3 kappenartig umgibt, wodurch das Filterelement 4 als dünne, gleichmäßig dicke Schicht geformt ist. Das Filterelement 5 ist als Volumenverguss ausgebildet. Beispielsweise befinden sich Glaspartikel eines Filtermaterials in einer Matrix etwa aus einem Silikon oder einem Glas. Dabei weist das Matrixmaterial und die Filterpartikel den gleichen oder ähnliche Brechungsindices auf, so dass das Filterelement 5, wie bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, klarsichtig ist und nicht streuend wirkt.
Im Ausführungsbeispiel der 1G sind das Konversionselement 4 und das Filterelement 5 zu einem einzigen Element zusammengefasst. Beispielsweise sind Leuchtstoffpartikel und gleichzeitig Filterpartikel in einem Matrixmaterial untergebracht.
Im Ausführungsbeispiel der 1H sind ein erster Klarverguss 7a um die Lichtquelle 3, das Konversionselement 4 und das Filterelement 5 vorhanden. Ferner ist optional ein zweiter Klarverguss 7b aufgebracht, der linsenförmig gestaltet sein kann. Entsprechende Klarvergüsse 7a und/oder 7b können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein, ebenso wie optische Elemente wie Linsen. Abweichend von 1H ist es möglich, dass sich das Filterelement zwischen den beiden Klarvergüssen 7a, 7b befindet.
Bevorzugt ist das Filterelement 5 jeweils klarsichtig und damit nicht streuend gestaltet. Alternativ ist es möglich, dass das Filterelement 5 zusätzlich Lichtstreupartikel oder Diffusoren aufweist. Ebenfalls abweichend von der Darstellung kann das Filterelement 5 an einer der Lichtquelle 3 abgewandten Seite mit einer Strukturierung, etwa zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz, versehen sein.
In 2 sind schematisch Verfahrensschritte zur Herstellung von Ausführungsbeispielen von optoelektronischen Bauteilen 1 gezeigt. Gemäß 2A wird auf der Lichtquelle 3, bei denen es sich bevorzugt um blaues Licht emittierende Leuchtdioden handelt, jeweils ein Konversionselement 4 aufgebracht. Das Aufbringen der Konversionselemente 4 auf der Lichtquelle 3 erfolgt bevorzugt im Waferverbund, sodass mehrere der Lichtquellen 3 auf dem Träger 2 angebracht sind. Anschließend werden die Lichtquellen 3 betrieben oder es werden die Konversionselemente 4 zur Fotolumineszenz angeregt, sodass eine Mischstrahlung M' erzeugt wird. In diesem Verfahrensschritt sind die Filterelemente 5 noch nicht vorhanden.
Anhand der Messung der Mischstrahlung M' wird bestimmt, welche Art von Filterelement 5 auf die Konversionselemente 4 aufzubringen ist, um den gewünschten Farbort der Mischstrahlung M zu erzielen. Insbesondere unterscheiden sich die verschiedenen Filterelemente 5 hinsichtlich ihrer Dicke und/oder ihrer Materialzusammensetzung.
In den 3, als Simulation, und 4, als Experiment, sind jeweils spektrale Eigenschaften der Bauteile 1 gezeigt. In 3A ist das Emissionsspektrum M' eines Bauteils 9 ohne Filterelement dargestellt. Ferner ist in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ eine Transmission T eines Filterelements 5' mit einer Dicke, wie kommerziell erhältlich, gezeigt. Außerdem ist dargestellt die Transmission T eines Filterelements 5, das auf eine geeignete Dicke gebracht wurde.
Eine Abschneidewellenlänge Lcut des Filterelements 5 liegt dabei ungefähr 45 nm oberhalb des Intensitätsmaximums Isek der Mischstrahlung M' ohne Filterelement. Dies gilt insbesondere, wie bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, mit einer Toleranz von höchstens 30 nm oder 15 nm oder 7,5 nm. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Filterelement 5 um einen Tiefpassfilter mit nur einer Filterstufe im relevanten Spektralbereich von 400 nm bis 750 nm.
Dieses Intensitätsmaximum Isek geht dabei auf eine Sekundärstrahlung S zurück, die aus einer Primärstrahlung P von der Lichtquelle 3 erzeugt wurde. Das Intensitätsmaximum Imax der Primärstrahlung P liegt im blauen Spektralbereich.
Zwischen den beiden Maxima Imax, Isek befindet sich ein Intensitätsminimum Imin. Die durch das Filterelement 5 hervorgerufene Änderung des Spektrums ist ebenso in 3A dargestellt, siehe die Kurve M für das Mischlicht des Bauteils 1 mit dem Filterelement 5.
Eine Filterwirkung des Filterelements 5 beschränkt sich dabei im Wesentlichen auf einen langwelligeren Anteil B der Sekundärstrahlung S, wobei der langwellige Anteil B insbesondere bei der Wellenlänge des Intensitätsmaximums Isek beginnt. Zu einem geringen Umfang und ohne wesentlichen Einfluss auf die optischen Eigenschaften erstreckt sich die Filterwirkung des Filterelements 5 auch auf einen kurzwelligen Bereich der Sekundärstrahlung S. Die Primärstrahlung P ist von der Filterwirkung des Filterelements 5 nicht signifikant unbeeinflusst.
In 3B ist die resultierende Farbortverschiebung durch das Filterelement 5 gezeigt. Dabei nimmt eine CIE-x-Koordinate vergleichsweise stark ab, eine CIE-y-Koordinate bleibt näherungsweise gleich. Hierdurch wird eine Erhöhung einer CIE-z-Koordinate der Mischstrahlung M erzielt.
Bei dem Filterelement 5 der 3 handelt es sich um einen Glasfilter der Firma Schott, Typ BG 39. Das Filterelement 5 wurde hierbei von einer originalen Dicke von 3 mm, siehe die Kurve 5' in 3A, auf eine Dicke von 0,3 mm gedünnt, vergleiche die Kurve 5 in 3A.
In 4 sind in analoger Darstellung zur 3 die experimentellen optischen Daten zu einem weiteren Ausführungsbeispiel des Bauteils 1 gezeigt. Als Filterelement 5 wurde hierbei ein Filter der Firma Schott, Typ BG 39, mit einer Dicke von nur 0,09 mm verwendet, ausgehend von einer originalen Filterdicke von 3 mm.
Als Filterelemente 5 sind modifizierte, kommerziell erhältliche Filter einsetzbar. Die kommerziell erhältlichen Filter sind jedoch hinsichtlich ihrer Dicke anzupassen, sodass die gewünschte Farbortverschiebung der Mischstrahlung resultiert.
Anstelle eines Filters des Typs BG 39 sind auch andere Glasfilter, beispielsweise aus der KG-Serie der Firma Schott, einsetzbar. Ebenso sind Mischungen aus mehreren verschiedenen Filtern, etwa als Übereinanderstapelung verschiedener Filtertypen, einsetzbar. Anstelle von Glasfiltern können auch andere organische oder anorganische Filtermaterialien verwendet werden.
In 5 ist ein Spektrum der Mischstrahlung M' vor Durchgang durch einen Filter gezeigt, welches auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen kann. Anders als die Spektren der 3 und 4 weist die Sekundärstrahlung S' der 5 vor Durchgang durch das nicht gezeichnete Filterelement mehrere Maxima auf. Eine solche Sekundärstrahlung S` ist beispielsweise durch die Verwendung mehrerer verschiedener, spektral schmalbandig emittierender Leuchtstoffe, insbesondere Quantenpunkten, erzielbar. Bei einer solchen Sekundärstrahlung S` mit mehreren Maxima kann als Bezugsgröße Isek, abweichend von den 3 und 4, ein arithmetischer Mittelwert aller Maxima herangezogen werden. Alternativ kann als Bezugsgröße Isek ein Mittelwert der Sekundärstrahlung S` herangezogen werden, wobei links und rechts von dem Mittelwert dann gleich große Flächen des Spektrums der Sekundärstrahlung S' liegen und wobei nur Spektralanteile mit einer Intensität von mindestens 5 % einer maximalen Intensität der Sekundärstrahlung S' berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Bauteil
2: Träger
3: Lichtquelle / LED
4: Konversionselement
5: Filterelement
6: Reflektorverguss
7: Klarverguss
9: Bauteil ohne Filterelement
B: langwelliger Anteil der Sekundärstrahlung
I: Intensität in willkürlichen Einheiten (a.u.)
Imax: Intensitätsmaximuswellenlänge der Primärstrahlung
Imin: Intensitätsminimumswellenlänge der Mischstrahlung
Isek: Intensitätsmaximumswellenlänge der Sekundärstrahlung
λ: Wellenlänge in nm
Lcut: Abschneidewellenlänge des Filterelements
M: Mischstrahlung
P: Primärstrahlung
S: Sekundärstrahlung
T: Transmission des Filterelements

Claims

Optoelektronisches Bauteil (1) mit - mindestens einer Lichtquelle (3) zur Erzeugung einer Primärstrahlung (P), - einem Konversionselement (4), durch das ein Teil der Primärstrahlung (P) in eine langwelligere Sekundärstrahlung (S) umgewandelt wird, sodass das Bauteil (1) im Betrieb eine Mischstrahlung (M) emittiert, die aus der Primärstrahlung (P) und der Sekundärstrahlung (S) besteht, und - einem Filterelement (5), das einen langwelligen Anteil (B) der Sekundärstrahlung (S) am Verlassen des Bauteils (1) hindert, wobei durch das Filterelement (5) eine Summe aus einer CIE-x-Koordinate und einer CIE-y-Koordinate eines Farborts der Mischstrahlung (M) verkleinert ist, - das Filterelement (5) ein Tiefpassfilter ist, der im Spektralbereich zwischen einschließlich 410 nm und 530 nm eine Transmission von mindestens 90 % aufweist, - das Filterelement (5) eine Abschneidewellenlänge Lcut aufweist, die auf halber Höhe einer Filterstufe des Tiefpassfilters liegt und und wobei hinsichtlich des Intensitätsmaximums Isek der Sekundärstrahlung (S) gilt: Isek + 10 nm < Lcut ≤ Isek + 65 nm, und das Filterelement (5) nur eine Filterstufe im relevanten Spektralbereich von 400 nm bis 750 nm aufweist und die spektrale Breite der Filterstufe, gemessen von 10 % bis 90 % der Höhe der Filterstufe, zwischen einschließlich 50 nm und 160 nm liegt, und - die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des Filterelements (5) ein Intensitätsmaximum (Isek) aufweist, das zwischen einschließlich 590 nm und 615 nm liegt und durch das Filterelement (5) das Intensitätsmaximum (Isek) um mindestens 5 nm und um höchstens 25 nm hin zu kleineren Wellenlängen verschoben ist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem - das Filterelement (5) dem Konversionselement (4) optisch nachgeordnet ist, - die Lichtquelle (3) eine blaues Licht emittierende AlInGaN-Leuchtdiode ist und die Primärstrahlung (P) eine Intensitätsmaximuswellenlänge (Imax) zwischen einschließlich 420 nm und 470 nm aufweist, - die Lage der Intensitätsmaximuswellenlänge (Imax) durch das Filterelement (5) um höchstens 3 nm verändert ist, - die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des Filterelements (5) eine spektrale Halbwertbreite zwischen einschließlich 120 nm und 200 nm aufweist, und - die Mischstrahlung (M) ein Intensitätsminimum (Imin) zwischen einschließlich 455 nm und 490 nm aufweist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 2 bei dem die spektrale Halbwertbreite der Sekundärstrahlung (S) durch das Filterelement (5) um mindestens 5 nm und um höchstens 40 nm verringert ist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Abschneidewellenlänge (Lcut) des Filterelements (5) temperaturabhängig ist und sich bei einer Temperaturerhöhung zwischen einschließlich 0,05 nm/K und 0,20 nm/K ändert.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des Filterelements (5) im Intensitätsmaximum (Isek) um mindestens einen Faktor 1,5 und höchstens einen Faktor 2,5 intensiver ist als die Primärstrahlung (P) bei der Intensitätsmaximuswellenlänge (Imax), - das Bauteil (1) weißes Licht emittiert mit einer korrelierten Farbtemperatur zwischen einschließlich 2500 K und 4500 K, und - sich durch das Filterelement (5) die CIE-x-Koordinate der Mischstrahlung (M) um mindestens 0,005 und höchstens 0,05 verringert und die CIE-y-Koordinate der Mischstrahlung (M) mit einer Toleranz von höchstens 0,02 konstant bleibt.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - das Konversionselement (4) eine Leuchtstoffmischung aus (Lu,Ce)₃(Al,Ga)₅O₁₂ und (Ca,Sr,Ba,Eu)₂Si₅N₈ ist, - das Konversionselement (4) eine Vielzahl von Leuchtstoffpartikeln aufweist, die in ein Matrixmaterial eingebettet sind, das ein Silikon oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial ist, und - das Filterelement (5) ein Glasfilter ist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filterelement (5) eine mittlere geometrische Dicke von höchstens 0,3 mm aufweist, wobei ein mittlerer Brechungsindex des Filterelements (5) bei einer Wellenlänge von 550 nm und bei einer Temperatur von 300 K höchstens 1,62 beträgt.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filterelement (5) hinsichtlich der räumlichen Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung (M) optisch passiv ist, sodass durch das Filterelement (5) keine Veränderung der räumlichen Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung (M) erfolgt.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filtermittel (5) eine über die Lichtquelle (3) hinweg variierende optische Dichte aufweist, sodass in der Mitte der Lichtquelle (3) das Filtermittel (5) eine größere optische Dichte aufweist als an einem Rand der Lichtquelle (3).
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Zwischenraum zwischen der Lichtquelle (3) und dem Filterelement (5) vollständig mit mindestens einem Feststoff ausgefüllt ist, sodass sich zwischen der Lichtquelle (3) und dem Filterelement (5) kein Spalt befindet, wobei ein mittlerer Abstand zwischen der Lichtquelle (3) und dem Filterelement (5) höchstens 0,2 mm beträgt.
Verfahren , wobei ein optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird, mit den folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: A) Bereitstellen der Lichtquelle (3), B) Aufbringen des Konversionselements (4) auf die Lichtquelle (3), C) Ermitteln des Farborts der Mischstrahlung (M), und D) Aufbringen des Filterelements (5) auf die Konversionsschicht (5).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Bauteil (1) mit zumindest den Merkmalen des Anspruchs 2 hergestellt wird, wobei das Verfahren hinsichtlich der Lichtquellen (3) im Waferverbund durchgeführt wird, und wobei auf unterschiedliche Lichtquellen (3) Filterelemente (5) mit gleicher Materialzusammensetzung, aber unterschiedlichen geometrischen Dicken aufgebracht werden.