DE102015112042B4 - Optoelektronische Leuchtvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101), umfassend:- zumindest ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (103), das einen Grundkörper (105) mit einer Oberseite (107) und einer der Oberseite (107) gegenüberliegenden Unterseite (109) und mit jeweils zwei gegenüberliegenden,die Oberseite (107) mit der Unterseite (109) verbindenden Seitenflächen (110) aufweist,- ein eine Kavität (115) aufweisendes schwarzes Gehäuse (111),- wobei die Kavität (115) einen Boden (119) aufweist- wobei das Halbleiterbauteil auf dem Boden (119) der Kavität (115) mit der Unterseite (109) des Grundkörpers (109) dem Boden (119) zugewandt angeordnet ist,- wobei die Kavität (115) vom Boden (119) bis zu einer vorbestimmten Höhe (145), die kleiner ist als eine Höhe der Oberseite (107) des Grundkörpers (107) relativ zum Boden (119) der Kavität (115), mit einem reflektierenden Werkstoff (143) aufgefüllt ist, so dass durch die Seitenflächen (110) aus dem Grundkörper (105) austretende elektromagnetische Strahlung von dem reflektierenden Werkstoff (143) zurück in Richtung Seitenflächen (110) reflektiert werden kann, um die reflektierte elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper (105) einzukoppeln, so dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite (107) des Grundkörpers (107) aus dem Grundkörper (105) wieder austreten kann,- wobei die Kavität (115) von einer Oberseite (149) des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs (143), die dem Boden (119) der Kavität (115) abgewandt ist, bis maximal zur Oberkante (153) des Halbleiterbauteils (103) mit einem schwarzen Werkstoff (151) aufgefüllt ist, wobei die Oberkante (153) mittels einer durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite (107) des Grundkörpers (105) mit den Seitenflächen (110) gebildeten Kurve gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung.
  • RGB-LEDs (RGB: Rot, Grün, Blau; LED: „Light emitting diode“ oder Einzelfarben LEDs ; auf Deutsch: Lichtemittierende Diode oder Leuchtdiode) werden in Videowänden, Anzeigetafeln (auf Englisch: VMS=variable message signs) und größeren Bildschirmen verwendet. Um ein Bild mit einem hohen Kontrast zu erhalten, müssen die LEDs im ausgeschalteten Zustand möglichst schwarz erscheinen und im eingeschalteten Zustand möglichst hell sein. Deshalb kommen schwarze Gehäusematerialien zum Einsatz. Volumenemittierende Chips (wie InGaN auf Saphir-Chips) sind wegen ihrer breiten Abstrahlcharakteristik aber auf gut reflektierende Gehäuse angewiesen, um möglichst viel Licht auszukoppeln. Deshalb haben LEDs mit schwarzen Gehäusen und volumenemittierenden Chips eine sehr geringe Helligkeit.
  • Die deutsche Veröffentlichungsschrift DE 10 2010 027 253 A1 offenbart ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, bei dem ein Halbleiterchip von einem reflektierenden Vergussmaterial umgeben ist, um eine verbesserte Auskopplung elektromagnetischer Strahlung zu erreichen.
  • Das US Patent US 8 373 182 B2 offenbart ein lichtemittierendes Halbleiterbauteil, bei dem ebenfalls ein-Halbleiterchip von einem reflektierenden Vergussmaterial umgeben ist, um eine verbesserte Auskopplung elektromagnetischer Strahlung zu erreichen. Ferner ist eine licht-absorbierende Schicht vorgesehen, mit der ein Kontrast erhöht werden kann.
  • Die deutsche Veröffentlichungsschrift DE 10 2006 035 635 A1 offenbart eine Beleuchtungsanordnung, bei der ein Halbleiterchip in einer Kavität angeordnet ist.
  • Die deutsche Veröffentlichungsschrift DE 102 45 930 A1 offenbart ein optoelektronisches Bauelement mit einem in eine reflektierende Füllmasse eingebetteten Halbleiterchip.
  • Die deutsche Veröffentlichungsschrift DE 10 2012 101 102 A1 offenbart ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, bei dem ein Halbleiterchip in eine reflektierende Umhüllung eingebettet ist.
  • Die US Veröffentlichungsschrift US 2014 / 0 217 444 A1 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, bei dem Klarsilikon als Vergussmasse verwendet wird.
  • Die deutsche Veröffentlichungsschrift DE 10 2009 015 313 A1 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, das in einer Anzeigeeinrichtung verwendet werden kann.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein effizientes Konzept bereitzustellen, welches eine effiziente Lichtauskopplung bei einem optoelektronischen Halbleiterbauteil, insbesondere unter Beibehaltung eines hohen Kontrasts, ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt wird eine optoelektronische Leuchtvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    • - zumindest ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, das einen Grundkörper mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und mit jeweils zwei gegenüberliegenden die Oberseite mit der Unterseite verbindenden Seitenflächen aufweist,
    • - ein eine Kavität aufweisendes schwarzes Gehäuse,
    • - wobei die Kavität einen Boden aufweist
    • - wobei das Halbleiterbauteil auf dem Boden der Kavität mit der Unterseite des Grundkörpers dem Boden zugewandt angeordnet ist,
    • - wobei die Kavität vom Boden bis zu einer vorbestimmten Höhe, die kleiner ist als eine Höhe der Oberseite des Grundkörpers relativ zum Boden der Kavität, mit einem reflektierenden Werkstoff aufgefüllt ist, so dass durch die Seitenflächen aus dem Grundkörper austretende elektromagnetische Strahlung von dem reflektierenden Werkstoff zurück in Richtung Seitenflächen reflektiert werden kann, um die reflektierte elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper einzukoppeln, so dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite des Grundkörpers aus dem Grundkörper wieder austreten kann,
    • - wobei die Kavität von einer Oberseite des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs, die dem Boden der Kavität abgewandt ist, bis maximal zur Oberkante des Halbleiterbauteils mit einem schwarzen Werkstoff aufgefüllt ist, wobei die Oberkante mittels einer durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite des Grundkörpers mit den Seitenflächen gebildete Kurve gebildet ist. Die Kurve weist zum Beispiel eine Meniskusform auf.
  • Nach noch einem Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung bereitgestellt umfassend die folgenden Schritte:
    • - Bereitstellen zumindest eines optoelektronischen Halbleiterbauteils, das einen Grundkörper mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und mit jeweils zwei gegenüberliegenden die Oberseite mit der Unterseite verbindenden Seitenflächen aufweist,
    • - Bereitstellen eines eine Kavität aufweisendes schwarzen Gehäuses, wobei die Kavität einen Boden aufweist,
    • - Anordnen des Halbleiterbauteils auf den Boden der Kavität mit der Unterseite des Grundkörpers dem Boden zugewandt,
    • - Auffüllen der Kavität vom Boden bis zu einer vorbestimmten Höhe, die kleiner ist als eine Höhe der Oberseite des Grundkörpers relativ zum Boden der Kavität, mit einem reflektierenden Werkstoff, so dass durch die Seitenflächen aus dem Grundkörper austretende elektromagnetische Strahlung von dem reflektierenden Werkstoff zurück in Richtung Seitenflächen reflektiert werden kann, um die reflektierte elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper einzukoppeln, so dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite des Grundkörpers aus dem Grundkörper wieder austreten kann,
    • - Auffüllen der Kavität von einer Oberseite des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs, die dem Boden der Kavität abgewandt ist, bis maximal zur Oberkante des Halbleiterbauteils mit einem schwarzen Werkstoff, wobei die Oberkante mittels einer durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite des Grundkörpers mit den Seitenflächen gebildete Linie gebildet ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Anzeigeeinrichtung bereitgestellt, umfassend die optoelektronische Leuchtvorrichtung.
  • Die Erfindung umfasst also insbesondere und unter anderem den Gedanken, die Kavität des Gehäuses, in welchem das Halbleiterbauteil angeordnet ist, zumindest bis zur vorbestimmten Höhe mit einem reflektierenden Werkstoff aufzufüllen. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass elektromagnetische Strahlung, welche durch die Seitenflächen aus dem Grundkörper austritt, von dem reflektierenden Werkstoff zurück in Richtung Seitenflächen reflektiert wird. Dieses reflektierte Licht wird dann in den Grundkörper eingekoppelt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der technische Vorteil bewirkt, dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite des Grundkörpers aus dem Grundkörper wieder austreten kann. Denn in der Regel kommt es innerhalb des Grundkörpers zu Mehrfachreflexionen, sodass eine erhöhte Wahrscheinlichkeit besteht, dass die elektromagnetische Strahlung in Richtung der Oberseite des Grundkörpers reflektiert wird und dann insofern aus diesem wieder austreten kann. Dadurch wird also in vorteilhafter Weise eine Lichtauskopplung des optoelektronischen Halbleiterbauteils erhöht. Die normalerweise, also ohne den aufgefüllten reflektierenden Werkstoff, durch die Seitenflächen austretende elektromagnetische Strahlung geht somit nicht verloren, sondern trägt aufgrund der Reflexion und der Wiedereinkopplung in den Grundkörper zu einer Erhöhung der Lichtausbeute statt. Somit wird also insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Lichtauskopplung des optoelektronischen Halbleiterbauteils erzielt werden kann.
  • Die Seitenflächen sind also mittels des reflektierenden Werkstoffs zumindest teilweise, insbesondere vollständig, bedeckt. Dies auf einer jeweiligen Oberfläche der Seitenflächen, die dem Grundkörper abgewandt ist, also nach außen weg vom Grundkörper zeigt.
  • Ferner wird durch das Vorsehen des schwarzen Gehäuses insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein Kontrast der Leuchtvorrichtung erhöht werden kann. Dies insbesondere dann, wenn von oben auf das Halbleiterbauteil und auf das Gehäuse geblickt wird und wenn das Halbleiterbauteil keine elektromagnetische Strahlung emittiert, also zum Beispiel ausgeschaltet ist. Ferner wird durch den schwarzen Werkstoff insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein hoher Kontrast ausgebildet werden kann. Denn so erscheint die Leuchtvorrichtung in Draufsicht besonders schwarz, da der reflektierende Werkstoff abgedeckt wird.
  • „Schwarz“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere eine Abwesenheit von sichtbarem Licht. Das heißt also, dass das schwarze Gehäuse kein sichtbares Licht emittiert. Das heißt also insbesondere, dass der schwarze Werkstoff kein Licht reflektiert. Das heißt also insbesondere, dass der schwarze Werkstoff respektive das schwarze Gehäuse alle, zumindest mehr als 90 % der einfallenden Lichtwellen, auf ihn gestrahlten Lichtwellen vollständig absorbiert.
  • Licht im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm.
  • Weiß im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere ein Gemisch oder eine Mischung oder eine Überlagerung aus Einzelfarben, das einen zum Sonnenlicht vergleichbaren Farbeindruck hervorruft. Das heißt also, dass weiße Streupartikel ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung unter Beibehaltung der Farbe und Helligkeit zu reflektieren und/oder zu streuen,.
  • Ein reflektierender Werkstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen Werkstoff, der bezogen auf die Wellenlänge oder den Wellenlängenbereich der mittels des Halbleiterbauteils emittierten elektromagnetischen Strahlung eine Reflektivität von mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, insbesondere mindestens 99 %, bezogen auf die Gesamtmenge an auf den reflektierenden Werkstoff einfallender elektromagnetischer Strahlung aufweist.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen Reflektor zum Reflektieren der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung weg von der Unterseite umfasst.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die Lichtauskopplung durch die Oberseite des Grundkörpers weiter verbessert werden kann. Denn durch das Vorsehen eines solchen Reflektors wird die eingekoppelte elektromagnetische Strahlung effizient weg von der Unterseite in Richtung der Oberseite reflektiert.
  • Der Reflektor bildet nach einer Ausführungsform einen Boden des Grundkörpers. Das heißt, dass eine Seite des Reflektors die Unterseite des Grundkörpers bildet. Diese Seite ist also dem Boden der Kavität zugewandt. Eine weitere Seite des Reflektors, die dieser einen Seite gegenüberliegt, ist also der Oberseite des Grundkörpers zugewandt. An dieser weiteren Seite wird dann die eingekoppelte elektromagnetische Strahlung reflektiert.
  • Der Reflektor ist nach einer Ausführungsform als ein Bragg-Spiegel ausgebildet. Ein Bragg-Spiegel im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen Reflektor, der aus einer oder mehreren dielektrischen Schichten gebildet ist. Im Englischen wird die Bezeichnung „distributed Bragg reflector“ (DBR) verwendet. Durch das Vorsehen eines Bragg-Spiegels wird insbesondere der technische Vorteil einer effizienten Reflexion bewirkt.
  • Der Reflektor weist nach einer Ausführungsform eine Dicke von 1 µm bis 3 µm, insbesondere von 2 µm, auf.
  • Alternativ ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Reflektor als ein metallischer Spiegel ausgebildet ist. Der Reflektor ist also ein metallischer Spiegel. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass der Reflektor einfach hergestellt werden kann.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper frei von einem Reflektor, also insbesondere frei von einem Spiegel, ist. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Grundkörper einfach hergestellt werden kann.
  • Sofern der Grundkörper frei von einem Reflektor ist, ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Grundkörper mittels eines reflektierenden und/oder streuenden Klebstoffs auf dem Boden der Kavität geklebt ist. Der Klebstoff wirkt somit als Reflektor. Die entsprechenden Vorteile sind analog zu den entsprechenden Vorteilen des Reflektors. Der reflektierende und/oder streuende Klebstoff weist insbesondere eine Reflektivität für die mittels des Halbleiterbauteils emittierte elektromagnetische Strahlung auf, die größer als 70 %, insbesondere größer als 80 %, vorzugsweise größer als 90 %, insbesondere größer als 95 %, ist.
  • Sofern der Grundkörper frei von einem Reflektor ist, ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Boden der Kavität reflektierend ausgebildet ist. Reflektierend ausgebildet ist, heißt hier, dass eine Reflektivität für die mittels des Halbleiterbauteils emittierte elektromagnetische Strahlung größer als 70 %, insbesondere größer als 80 %, vorzugsweise größer als 90 %, insbesondere größer als 95 %, ist. Der reflektierende Boden wirkt somit als ein Reflektor. Die entsprechenden Vorteile sind analog zu den entsprechenden Vorteilen des Reflektors.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der schwarze Werkstoff und/oder das schwarze Gehäuse aus mit Ruß gefülltem Silikon gebildet ist respektive sind.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der schwarze Werkstoff respektive das schwarze Gehäuse effizient hergestellt werden können. Ruß im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen schwarzen, pulverförmigen Feststoff, der zu einem überwiegenden Teil aus Kohlenstoff besteht. Insbesondere bedeutet überwiegend, dass der Ruß zu 80 bis 99,5% aus Kohlenstoff gebildet ist. Die Verwendung von Ruß weist insbesondere die Vorteile auf, dass Ruß kostengünstig herzustellen ist und leicht verfügbar ist.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der reflektierende Werkstoff aus Silikon gebildet ist, in welchem weiße Streupartikel eingebettet sind. Silikon weist insbesondere den technischen Vorteil auf, dass es alterungsstabil ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Lebensdauer der Leuchtvorrichtung erhöht werden.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der reflektierende Werkstoff effizient hergestellt werden kann. Streupartikel umfassen zum Beispiel Titandioxidstreupartikel.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil mit einem Klarsilikon vergossen ist.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das Halbleiterbauteil effizient gegen äußere Einflüsse geschützt werden kann. Ein Klarsilikon weist insbesondere eine Transmission von größer als 90 % für die mittels des Halbleiterbauteils emittierte elektromagnetische Strahlung auf.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als ein Halbleiterchip ausgebildet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als eine Leuchtdiode (LED: „Light Emitting Diode“), auch lichtemitterende Diode genannt, ausgebildet ist. Die Leuchtdiode ist zum Beispiel als ein Leuchtdiodenchip ausgebildet.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.
  • Ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip bezeichnet insbesondere einen Leuchtdiodenchip, bei dem elektromagnetische Strahlung, nicht nur an der Oberseite aus dem Leuchtdiodenchip austritt, sondern auch aus den Seitenflächen des Leuchtdiodenchips. Dies im Gegensatz zu sogenannten oberflächenemittierenden Leuchtdiodenchips oder sogenannten Surface Emitter.
  • Ein volumenemittierende Leuchtdiodenchip weist insbesondere ein transparentes Substrat auf. Transparent bedeutet hier insbesondere eine Transmission von größer 90 % für die mittels des Leuchtdiodenchips emittierte elektromagnetische Strahlung.
  • Durch das Vorsehen des reflektierenden Werkstoffs wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der volumenemittierende Leuchtdiodenchip eine Charakteristik aufweist wie die eines Oberflächenemitters. Denn die durch die Seitenflächen austretende elektromagnetische Strahlung geht nicht verloren, sondern wird nach Mehrfachreflektionen über die Oberseite des Grundkörpers ausgekoppelt. Somit können also in vorteilhafter Weise volumenemittierende Leuchtdiodenchips in schwarzen Gehäusen effizient verwendet werden. Dadurch können zum Beispiel Herstellungskosten reduziert werden. Denn Oberflächenemitter (oberflächenemittierende Leuchtdiodenchips) sind üblicherweise teurer als volumenemittierende Leuchtdiodenchips.
  • Ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip wird nach einer Ausführungsform mittels ausschließlich eines Bonddrahts an einer Oberseite des Leuchtdiodenchips kontaktiert. In diesem Fall wird eine weitere elektrische Kontaktierung über eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite des Leuchtdiodenchips bewirkt. Die Rückseite weist zum Beispiel einen Rückseitenkontakt auf, der mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Substrat verbunden ist, auf welchem der Leuchtdiodenchip angeordnet ist. Das Substrat ist zum Beispiel ein Leiterrahmen, der auch als ein Leadframe bezeichnet werden kann.
  • Es ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil elektrisch kontaktiert wird, zum Beispiel mittels eines oder mehrerer Bonddrähte respektive Rückseiten respektive Vorderseitenkontakte. Das Kontaktieren wird insbesondere nach dem Anordnen des Halbleiterbauteils auf den Boden der Kavität durchgeführt. Das Kontaktieren wird insbesondere vor einem Auffüllen mit den entsprechenden Werkstoffen durchgeführt.
  • Das Halbleiterbauteil, insbesondere der volumenemittierende Leuchtdiodenchip, weist nach einer Ausführungsform ein Substrat auf, auf welchem eine oder mehrere Halbleiterschichten aufgebracht, zum Beispiel aufgewachsen, sind.
  • Das Substrat ist zum Beispiel eines der folgenden Substrate: Saphirsubstrat, SiC-Substrat (SiC: Siliciumcarbid).
  • Die Halbleiterschichten umfassen zum Beispiel folgende Halbleiterschichten: InGaAlP-Schicht, GaP-Schicht (GaP: Galliumphosphid), GaN-Schicht.
  • Eine Halbleiterschicht weist zum Beispiel eine Dicke von 8 µm bis 12 µm, insbesondere von 10 µm, auf.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Höhe maximal zwei Drittel, insbesondere zwei Drittel, der Höhe der Oberseite bezogen auf den Boden beträgt.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Reflexion der aus den Seitenflächen austretenden elektromagnetischen Strahlung zurück in Richtung Seitenflächen bewirkt werden kann. Die vorbestimmte Höhe kann zum Beispiel zwischen 60 µm und 150 µm betragen.
  • Die Halbleiterbauteilhöhe oder Halbleiterbauteildicke beträgt zum Beispiel zwischen 80 µm und 200 µm.
  • Ausführungsformen der Leuchtvorrichtung ergeben sich analog aus Ausführungsformen des Verfahrens und umgekehrt. Das heißt also, dass sich technische Funktionalitäten der Leuchtvorrichtung analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten des Verfahrens und umgekehrt ergeben. Entsprechend im Zusammenhang mit der Leuchtvorrichtung gemachte Ausführungen gelten analog für das Verfahren und umgekehrt.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen Reflektor zum Reflektieren der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung weg von der Unterseite umfasst.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der schwarze Werkstoff und/oder das schwarze Gehäuse aus mit Ruß gefülltem Silikon gebildet wird respektive werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der reflektierende Werkstoff aus Silikon gebildet wird, in welchem weiße Streupartikel eingebettet sind.
  • Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil mit einem Klarsilikon vergossen wird.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Höhe maximal zwei Drittel, insbesondere zwei Drittel, der Höhe der Oberseite bezogen auf den Boden beträgt.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optoelektronische Leuchtvorrichtung mittels des Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung hergestellt ist respektive wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Anzeigeeinrichtung mehrere optoelektronische Leuchtvorrichtungen.
  • Die Anzeigeeinrichtung ist zum Beispiel als eine Videowand oder als eine Anzeigetafel (VMS: Variable Message Signs, auf Deutsch: einstellbare Nachrichtenanzeige) oder als Bildschirm ausgebildet. „Variable“ kann mit „einstellbar“ übersetzt werden. Somit ist eine VMS insbesondere eine einstellbare Anzeigetafel oder Nachrichtenanzeige.
  • Zum Beispiel umfasst die Leuchtvorrichtung nach einer Ausführungsform mehrere optoelektronische Halbleiterbauteile, die in der Kavität angeordnet sind. Dies analog zu der Ausführungsform umfassend ein Halbleiterbauteil. Die mehreren Halbleiterbauteile sind im Wesentlichen analog zu dem einen Halbleiterbauteil ausgebildet, können zum Beispiel aber ausgebildet sein, unterschiedliche Wellenlängen zu emittieren, also zum Beispiel unterschiedliche Farben. So kann zum Beispiel eine RGB-Leuchtvorrichtung ausgebildet sein, die ein rotes Licht emittierendes, ein grünes Licht und ein blaues Licht emittierendes Halbleiterbauteil umfasst. Auch bei mehreren Halbleiterbauteilen ist die Kavität analog mit dem reflektierenden Werkstoff und insbesondere mit dem schwarzen Werkstoff aufgefüllt. Die vor- und nachstehend gemachten Ausführungen gelten analog für mehrere Halbleiterbauteile.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Werkstoff (also der reflektierende und/oder der schwarze Werkstoff) ein oder mehrere der folgenden Materialien umfasst respektive ein solches Material ist: Silikon, Epoxid , Silikon-Epoxid-Hybrid.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet ist, respektive eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: Silikon, Epoxid, Silikon-Epoxid-Hybrid, PPA (Polyphthalamide), PCT (Polycyclohexylendimethylenterephthalat), Kunststoff.
  • 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, wobei
    • 1 eine optoelektronische Leuchtvorrichtung,
    • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung,
    • 4 eine Anzeigeeinrichtung und
    • 5 eine weitere optoelektronische Leuchtvorrichtung zeigen.
  • 1 zeigt eine optoelektronische Leuchtvorrichtung 101 in einer seitlichen Schnittansicht.
  • Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 101 umfasst ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 103. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 103 ist zum Beispiel als ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet.
  • Das Halbleiterbauteil 103 umfasst einen Grundkörper 105. Der Grundkörper 105 weist eine Oberseite 107 auf. Der Grundkörper 105 weist eine Unterseite 109 auf, die der Oberseite 107 des Grundkörpers 105 gegenüberliegt.
  • Ferner sind zwei gegenüberliegende Seitenflächen 110 vorgesehen, die jeweils die Unterseite 109 mit der Oberseite 107 verbinden. Das heißt also, dass das Halbleiterbauteil 103 einen Grundkörper 105 umfassend zwei gegenüberliegende Seitenflächen 110 aufweist, wobei die Seitenflächen 110 jeweils die Oberseite 107 und die Unterseite 109 miteinander verbinden.
  • Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 101 umfasst ein Gehäuse 111. Das Gehäuse 111 ist als ein schwarzes Gehäuse ausgebildet. Zum Beispiel umfasst das Gehäuse 111 ein mit Ruß gefülltes Silikon.
  • Das Gehäuse 111 umfasst einen Gehäuserahmen 113, in welchem ein Leiterrahmen 114 eingebettet ist. Der Leiterrahmen 114 kann als ein Leadframe bezeichnet werden. Der Leiterrahmen 114 umfasst beispielsweise Kupfer oder ist aus Kupfer gebildet. In einer Ausführungsform weist der Leiterrahmen 114 eine galvanische Beschichtung zum Schutz und/oder zur Erhöhung der Reflektivität auf.
  • Der Leiterrahmen 114 bewirkt insbesondere folgendes:
    • - Thermische Spreizung und eine Wärmeabfuhr
    • - Elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauteils, da Drähte von Bondpads (siehe nachstehende Ausführungen) zum Leiterrahmen 114 gezogen werden, was hier aber der Übersicht halber nicht dargestellt ist.
  • Das Gehäuse 111 umfasst eine Kavität 115, die als eine Vertiefung im Gehäuserahmen 113 gebildet ist. Die Kavität 115 umfasst einen Boden 119 und eine den Boden 119 umlaufende Wand 117, die als eine Mantelfläche der Kavität 115 gebildet ist.
  • Der Grundkörper 105 ist mit seiner Unterseite 109 auf dem Boden 119 der Kavität 115 angeordnet. Hierbei ist der Boden 119 der Kavität 115 durch den Leiterrahmen 114 gebildet. Das heißt also, dass der Grundkörper 107 des Halbleiterbauteils 103 mit seiner Unterseite 109 auf dem Leiterrahmen 114 angeordnet ist.
  • Der Grundkörper 105 des Halbleiterbauteils 103 ist mehrteilig aufgebaut. Das heißt also, dass der Grundkörper 105 mehrere Teile oder Elemente, also eine Anordnung von Elementen oder Teilen, umfasst.
  • Der Grundkörper 105 umfasst einen Bragg-Reflektor 121. Der Bragg-Reflektor 121 bildet mit einer Seite die Unterseite 109 des Grundkörpers 105. Das heißt also, dass das Halbleiterbauteil 103 mit dem Bragg-Reflektor 121 auf dem Leiterrahmen 114 angeordnet ist.
  • Der Grundkörper 105 umfasst des Weiteren ein Saphirsubstrat 123, das eine Oberseite 127 und eine der Oberseite 127 gegenüberliegende Unterseite 125 aufweist. Hierbei ist der Bragg-Reflektor 121 an der Unterseite 125 des Saphirsubstrats 123 angeordnet. Die Unterseite 125 des Saphirsubstrats 123 ist dem Boden 119 der Kavität 115 zugewandt. Die Oberseite 127 des Saphirsubstrats 123 ist dem Boden 119 der Kavität 115 abgewandt.
  • Das Saphirsubstrat 123 bezeichnet ein Substrat aus einem einkristallinen Saphir. In einer anderen Ausführungsform ist anstelle des Saphirsubstrats 123 ein SiC-Substrat (SiC: Siliciumcarbid) vorgesehen.
  • Auf der Oberseite 127 des Saphirsubstrats 123 ist eine n-dotierte Halbleiterschicht 129 angeordnet oder aufgebracht, insbesondere aufgewachsen.
  • Auf der n-dotierten Halbleiterschicht 129 ist eine p-dotierte Halbleiterschicht 131 aufgebracht, insbesondere aufgewachsen, oder abgeschieden. Hierbei ist die p-dotierte Halbleiterschicht 131 nicht komplett auf der n-dotierten Halbleiterschicht 129 aufgebracht. Das heißt also, dass die n-dotierte Halbleiterschicht 129 einen Bereich umfasst, der frei von der p-dotierten Halbleiterschicht 131 ist. Das heißt also, dass die p-dotierte Halbleiterschicht 131 nur teilweise auf der n-dotierte Halbleiterschicht 129 aufgebracht ist. Dieser freigelassene Bereich ist mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 133 gekennzeichnet.
  • Zwischen der n-dotierten Halbleiterschicht 129 und der p-dotierten Halbleiterschicht 131 bildet sich somit ein pn-Übergang 139.
  • Zur elektrischen Kontaktierung der beiden Halbleiterschichten 129, 131 sind Bondpads 135, 137 vorgesehen. Hierbei zeigt das Bezugszeichen 135 auf das Bondpad zur elektrischen Kontaktierung der p-dotierten Halbleiterschicht 131. Das Bondpad 135 kann somit als ein p-Bondpad bezeichnet werden.
  • Das Bezugszeichen 137 zeigt auf das Bondpad, der die n-dotierte Halbleiterschicht 129 elektrisch kontaktiert. Das heißt, dass das Bondpad 137 als ein n-Bondpad bezeichnet werden kann.
  • Die Bondpads 135, 137 werden zum Beispiel mittels eines Drahts kontaktiert, sodass über den Draht eine elektrische Verbindung zu den Bondpads 135, 137 hergestellt werden kann. Dieser Vorgang kann als ein Drahtkontaktieren des Halbleiterbauteils 103 bezeichnet werden. Das Drahtkontaktieren ist hier der Übersicht halber nicht gezeigt. Somit sind entsprechende Drähte der Übersicht halber nicht gezeigt. Die Drähte zu den Bondpads 135, 137 werden zum Leiterrahmen 114 gezogen, so dass über den Leiterrahmen 114 eine elektrische Kontaktierung des der beiden Halbleiterschichten 129, 131 ermöglicht ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil 103 als ein Flip-Chip, zum Beispiel als ein Saphir Flip-Chip, ausgebildet. Das heißt, dass die elektrischen Kontaktierungen (Bondpads) an der Rückseite des Chips angeordnet sind. Der Chip wird also von seiner Rückseite her kontaktiert. Das heißt, dass die beiden Bondpads 135, 137 direkt leitfähig auf dem Leiterrahmen 114 aufgebracht sind.
  • Wenn eine elektrische Spannung über die Bondpads 135, 137 an die Halbleiterschichten 129, 131 angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung im Bereich des pn-Übergangs 139 erzeugt. Ein beispielhafter Strahlengang dieser erzeugten elektromagnetischen Strahlung ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 141 gekennzeichnet.
  • Die emittierte oder erzeugte elektromagnetische Strahlung trifft zumindest teilweise auf die Seitenflächen 110. In der Regel würde dann die Strahlung durch die Seitenflächen 110 aus dem Grundkörper 105 austreten.
  • Es ist vorgesehen, dass ein reflektierender Werkstoff 143 verwendet wird, um die Kavität 115 bis zu einer vorbestimmten Höhe 145 aufzufüllen. Die vorbestimmte Höhe 145 ist kleiner als die Höhe des Halbleiterbauteils 103 bezogen auf den Boden 119 der Kavität 115. Auch die vorbestimmte Höhe 145 ist relativ zum Boden 119 definiert.
  • Durch das Vorsehen des reflektierenden Werkstoffs 143 wird die elektromagnetische Strahlung 141 zwar zunächst durch die Seitenflächen 110 des Grundkörpers 105 austreten, dort dann aber durch den reflektierenden Werkstoff 143 zurück zu den Seitenflächen 110 reflektiert werden und dann durch diese Seitenflächen 110 wieder in den Grundkörper 105 einfallen oder eintreten.
  • Die elektromagnetische Strahlung, die mittels des reflektierenden Werkstoffs 143 reflektiert wird, ist hier symbolisch mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 155 gekennzeichnet.
  • Der reflektierende Werkstoff 143 umfasst zum Beispiel ein Silikon, in welchem weiße Streupartikel eingebettet sind. Streupartikel sind zum Beispiel Titandioxidpartikel.
  • Die Höhe des Halbleiterbauteils 103 bezogen auf den Boden 119 der Kavität 115 ist symbolisch mittels einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 147 gekennzeichnet.
  • Ferner ist vorgesehen, dass die Kavität 115 nach dem Auffüllen mit dem reflektierenden Werkstoff 143 noch teilweise mit einem schwarzen Werkstoff 151 aufgefüllt wird. Hierbei wird der schwarze Werkstoff 151 auf eine Oberseite 149 des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs 143 aufgebracht. Das Auffüllen mittels des schwarzen Werkstoffs 151 wird bis zur Oberkante 153 des Halbleiterbauteils 103 durchgeführt. Das heißt also, dass die Kavität 115 bis zur Oberkante 153 des Halbleiterbauteils 103 mit dem schwarzen Werkstoff 151 aufgefüllt wird. Hierbei wird die Oberkante 153 durch eine Linie gebildet, die durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite 107 des Grundkörpers 105 mit den Seitenflächen 110 gebildet wird.
  • Die Oberkante 153 des Halbleiterbauteils 103 kann auch als eine Chipoberkante bezeichnet werden.
  • Der schwarze Werkstoff 151 umfasst zum Beispiel ein mit Ruß gefülltes Silikon.
  • In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil 103 anschließend noch mit einem Klarsilikon vergossen wird.
  • Das Drahtkontaktieren erfolgt vor dem Auffüllen der Kavität mittels des reflektierenden und des schwarzen Werkstoffs.
  • Die reflektierte elektromagnetische Strahlung 155 wird zum Beispiel auf den Bragg-Reflektor 121 treffen und von diesem wieder in Richtung der gegenüberliegenden Seitenfläche 110 reflektiert werden. Diese reflektierte elektromagnetische Strahlung ist symbolisch mittels eines Pfeils mit dem Bezugszeichen 157 gekennzeichnet.
  • Die Strahlung 157 wird analog zur Strahlung 141 durch die Seitenfläche 110 aus dem Grundkörper 105 austreten, um vom reflektierenden Werkstoff 143 wieder zurück zur Seitenfläche 110 reflektiert zu werden, um wieder in den Grundkörper 105 einzufallen.
  • Von dieser Seitenfläche 110 wird dann die elektromagnetische Strahlung in Richtung der Oberseite 107 des Grundkörpers 105 reflektiert. Diese reflektierte Strahlung ist symbolisch mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 159 gekennzeichnet. Diese elektromagnetische Strahlung 159 kann dann durch die Oberseite 107 des Grundkörpers 105 austreten.
  • Das heißt also, dass elektromagnetische Strahlung, die aufgrund des reflektierenden Werkstoffs 143 zurück in Richtung Grundkörper 105 reflektiert wird, wieder in den Grundkörper 105 einkoppelt oder eindringt oder einfällt und aufgrund von Mehrfachreflexionen innerhalb des Grundkörpers 105 und/oder aufgrund von einer weiteren Reflexion aufgrund des reflektierenden Werkstoffs 143 an der gegenüberliegenden Seitenfläche 110 in Richtung der Oberseite 107 reflektiert wird und somit also nach oben aus dem Grundkörper 105 auskoppelt.
  • Sofern weiße Streupartikel im reflektierenden Werkstoff 143 vorgesehen sind, so erfolgt in der Regel eine nicht zwingend richtungserhaltende Streuung an diesen Streupartikeln.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Lichtauskopplung oder allgemein eine Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus dem Grundkörper 105 und somit aus dem Halbleiterbauteil 103 effizient gesteigert werden kann. Das Halbleiterbauteil 103 kann somit sehr effizient Licht auskoppeln im eingeschalteten Zustand
  • Durch das Vorsehen des schwarzen Werkstoffs 151 wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das Halbleiterbauteil 103 in einer Draufsicht besonders schwarz erscheint und somit einen hohen Kontrast aufweist. Dies insbesondere, wenn das Bauteil 103 ausgeschaltet ist.
  • Dieser Effekt kann in vorteilhafter Weise durch eine besonders dünne schwarze Schicht aus reflektierendem Werkstoff 143 und möglichst viel weiß gefülltem Silikon, also reflektierendem Werkstoff 143, verstärkt werden.
  • „Möglichst viel“ heißt hier, dass zwischen 65 % und 75 % der Chiphöhe mit dem reflektierenden Werkstoff aufgefüllt sind. „Besonders dünn“ heißt hier, dass entsprechend 25 % bis 35 % mit dem schwarzen Werkstoff aufgefüllt sind.
  • In einer Ausführungsform beträgt eine Dicke des schwarzen Werkstoffs zwischen 8 µm und 12 µm, insbesondere 10 µm.
  • Durch das Vorsehen des reflektierenden Werkstoffs 143 kann in vorteilhafter Weise dem Halbleiterbauteil 103 eine Charakteristik wie die eines Oberflächenemitters gegeben werden. Somit können in vorteilhafter Weise volumenemittierende Leuchtdiodenchips, also Volumenstrahler, in schwarzen Gehäusen effizient verwendet werden.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung.
  • Hierbei kann es sich zum Beispiel um die optoelektronische Leuchtvorrichtung 101 der 1 handeln.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • - Bereitstellen 201 zumindest eines optoelektronischen Halbleiterbauteils, das einen Grundkörper mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und mit zwei gegenüberliegenden die Oberseite mit der Unterseite verbindenden Seitenflächen aufweist,
    • - Bereitstellen 203 eines eine Kavität aufweisendes schwarzen Gehäuses, wobei die Kavität einen Boden aufweist,
    • - Anordnen 205 des Halbleiterbauteils auf den Boden der Kavität mit der Unterseite des Grundkörpers dem Boden zugewandt,
    • - Auffüllen 207 der Kavität vom Boden bis zu einer vorbestimmten Höhe, die kleiner ist als eine Höhe der Oberseite des Grundkörpers relativ zum Boden der Kavität, mit einem reflektierenden Werkstoff, so dass durch die Seitenflächen aus dem Grundkörper austretende elektromagnetische Strahlung von dem reflektierenden Werkstoff zurück in Richtung Seitenflächen reflektiert werden kann, um die reflektierte elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper einzukoppeln, so dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite des Grundkörpers aus dem Grundkörper wieder austreten kann,
    • - Auffüllen 209 der Kavität von einer Oberseite des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs, die dem Boden der Kavität abgewandt ist, bis maximal zur Oberkante des Halbleiterbauteils mit einem schwarzen Werkstoff, wobei die Oberkante mittels einer durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite des Grundkörpers mit den Seitenflächen gebildete Linie gebildet ist.
  • Nach dem Anordnen gemäß dem Schritt 205 ist zum Beispiel ein Drahtkontaktieren des Halbleiterbauteils vorgesehen.
  • Die Schritte 201 und 203 können auch in umgekehrter Reihenfolge oder zeitgleich durchgeführt werden. Der Schritt 209 ist ein optionaler Schritt, der zur Kontrasterhöhung dient. In einer Ausführungsform ist der Schritt 209 nicht vorgesehen.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung.
  • Hierbei kann es sich zum Beispiel um die optoelektronische Leuchtvorrichtung 101 der 1 handeln.
  • In einem Schritt 301 ist eine Verwendung eines schwarzen Gehäuses vorgesehen. Das heißt also, dass gemäß dem Schritt 301 ein schwarzes Gehäuse 301 verwendet oder bereitgestellt wird. Bei dem schwarzen Gehäuse handelt es sich um das Gehäuse 111 gemäß 1.
  • In einem Schritt 303 ist vorgesehen, dass ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip in das schwarze Gehäuse eingebaut wird. Hierbei wird der Leuchtdiodenchip am Boden der Kavität des Gehäuses 111 eingebaut oder angeordnet.
  • In einem Schritt 305 findet dann ein Drahtkontaktieren der Bondpads 135, 137 des Leuchtdiodenchips statt.
  • In einem Schritt 307 wird die Kavität des Gehäuses bis etwa zwei Drittel der Chiphöhe (60 µm bis 150 µm) mit hoch reflektierendem weiß gefüllten Silikon aufgefüllt.
  • Anschließend, also nach diesem Auffüllen gemäß dem Schritt 307, wird gemäß einem Schritt 309 die Kavität weiter bis zur Chipoberkante mit einem schwarzen (rußgefüllten) Silikon aufgefüllt.
  • In einem Schritt 311 wird dann der Leuchtdiodenchip mit einem Klarsilikon vergossen. Dies also nach dem Auffüllen gemäß den Schritten 307 und 309.
  • Durch das Auffüllen mit einem weiß gefüllten Silikon wird das seitlich aus dem Leuchtdiodenchip kommende Licht, allgemein elektromagnetische Strahlung, in den Chip zurückreflektiert und nach mehreren Reflexionen innerhalb des Chips nach oben ausgekoppelt. Die Lichtauskopplung wird damit sehr hoch und der Leuchtdiodenchip sehr hell.
  • Durch das schwarz gefüllte Silikon wird der Leuchtdiodenchip in einer Draufsicht besonders schwarz und weist damit einen hohen Kontrast auf. Dieser Effekt wird nach einer Ausführungsform durch eine besonders dünne schwarze Schicht und möglichst viel weiß gefülltes Silikon noch verstärkt.
  • Dem volumenemittierenden Leuchtdiodenchip wird somit durch das weiß gefüllte Silikon in vorteilhafter Weise eine Charakteristik wie die eines Oberflächenemitters gegeben. Somit können volumenemittierende Chips in schwarzen Gehäusen effizient verwendet werden.
  • Die optoelektronische Leuchtvorrichtung wird nach einer Ausführungsform in einer Videowand oder in einem Display, also einem Bildschirm, verwendet.
  • Somit ist also gemäß der 4 allgemein eine Anzeigeeinrichtung 401 bereitgestellt, die die optoelektronische Leuchtvorrichtung 101 umfasst. Insbesondere umfasst die Anzeigeeinrichtung 401 mehrere der optoelektronischen Leuchtvorrichtungen 101.
  • Die Anzeigeeinrichtung 401 ist zum Beispiel als eine Videowand oder als ein Bildschirm ausgebildet.
  • Nach einer Ausführungsform umfasst die Leuchtvorrichtung 101 mehrere Halbleiterbauteile 103, die analog zu dem einen gezeigten Halbleiterbauteil 103 der 1 entsprechend mit reflektierendem Werkstoff und schwarzem Werkstoff umgeben sind. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass für jedes der mehreren Halbleiterbauteile ein eigenes Gehäuse vorgesehen ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mehreren Halbleiterbauteile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind (vgl. 5).
  • 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße optoelektronische Leuchtvorrichtung 501 in einer vereinfacht dargestellten Draufsicht von oben.
  • Die Leuchtvorrichtung 501 umfasst drei optoelektronische Halbleiterbauteile 503, 505, 507, die analog zum Halbleiterbauteil 103 ausgebildet sind. Die drei Halbleiterbauteile 503, 505, 507 sind zum Beispiel ausgebildet, respektive rotes, grünes und blaues Licht zu emittieren. Somit ist zum Beispiel eine RGB-Leuchtvorrichtung geschaffen (RGB: Rot, Grün, Blau), die zum Beispiel ein Pixel in einer Videowand bilden kann.
  • Die Halbleiterbauteile 503, 505, 507 sind jeweils mittels zwei Bonddrähte 509, 511 respektive mit elektrischen Kontaktabschnitten 513, 515 eines nicht weiter dargestellten Leiterrahmens elektrisch kontaktiert oder verbunden. Der jeweilige eine Bonddraht 509 kontaktiert zum Beispiel eine jeweilige p-dotierte Halbleiterschicht (nicht gezeigt) der Halbleiterbauteile 503, 505, 507 , der jeweilige andere Bonddraht 511 kontaktiert zum Beispiel eine jeweilige n-dotierte Halbleiterschicht (nicht gezeigt) der Halbleiterbauteile 503, 505, 507 oder umgekehrt. Dies zum Beispiel analog zu der Leuchtvorrichtung 101 der 1.
  • Die Leuchtvorrichtung 501 umfasst ein Gehäuse 517 mit einem Gehäuserahmen 519. Das Gehäuse 517 weist eine Kavität 521 auf, die vom Gehäuserahmen 519 umgeben oder umschlossen ist.
  • Die drei Halbleiterbauteile 503, 505, 507 in der Kavität 521 auf deren Boden (nicht gezeigt) angeordnet, wobei der Boden mittels des Leiterrahmens gebildet ist.
  • Analog zur Leuchtvorrichtung 501 ist bei der Leuchtvorrichtung 501 vorgesehen, dass in der Kavität 521 vom Boden bis zu einer vorbestimmten Höhe, die kleiner ist als die Halbleiterbauteilhöhe, ein reflektierende Werkstoff eingefüllt oder vergossen ist, wobei auf dem eingefüllten oder vergossenen reflektierenden Werkstoff ein schwarzer Werkstoff aufgebracht ist, beispielsweise mittels eines Vergießens. Eine Gesamtdicke der beiden Werkstoffe ist kleiner oder gleich der Halbleiterbauteilhöhe bezogen auf den Boden der Kavität 521.
  • Das heißt, dass die drei Halbleiterbauteile 503, 505, 507 analog zum Halbleiterbauteil 103 mit reflektierendem und schwarzem Werkstoff umgeben sind. Eine Querschnittsansicht der Leuchtvorrichtung 501 wäre somit ähnlich der Querschnittsansicht gemäß 1, wobei als ein Unterschied links und rechts neben dem Halbleiterbauteil 103 noch zwei weitere Halbleiterbauteile vorgesehen wären.

Claims (16)

  1. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101), umfassend: - zumindest ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (103), das einen Grundkörper (105) mit einer Oberseite (107) und einer der Oberseite (107) gegenüberliegenden Unterseite (109) und mit jeweils zwei gegenüberliegenden, die Oberseite (107) mit der Unterseite (109) verbindenden Seitenflächen (110) aufweist, - ein eine Kavität (115) aufweisendes schwarzes Gehäuse (111), - wobei die Kavität (115) einen Boden (119) aufweist - wobei das Halbleiterbauteil auf dem Boden (119) der Kavität (115) mit der Unterseite (109) des Grundkörpers (109) dem Boden (119) zugewandt angeordnet ist, - wobei die Kavität (115) vom Boden (119) bis zu einer vorbestimmten Höhe (145), die kleiner ist als eine Höhe der Oberseite (107) des Grundkörpers (107) relativ zum Boden (119) der Kavität (115), mit einem reflektierenden Werkstoff (143) aufgefüllt ist, so dass durch die Seitenflächen (110) aus dem Grundkörper (105) austretende elektromagnetische Strahlung von dem reflektierenden Werkstoff (143) zurück in Richtung Seitenflächen (110) reflektiert werden kann, um die reflektierte elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper (105) einzukoppeln, so dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite (107) des Grundkörpers (107) aus dem Grundkörper (105) wieder austreten kann, - wobei die Kavität (115) von einer Oberseite (149) des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs (143), die dem Boden (119) der Kavität (115) abgewandt ist, bis maximal zur Oberkante (153) des Halbleiterbauteils (103) mit einem schwarzen Werkstoff (151) aufgefüllt ist, wobei die Oberkante (153) mittels einer durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite (107) des Grundkörpers (105) mit den Seitenflächen (110) gebildeten Kurve gebildet ist.
  2. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (105) einen Reflektor (121) zum Reflektieren der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung weg von der Unterseite (109) umfasst.
  3. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der schwarze Werkstoff (151) und/oder das schwarze Gehäuse (111) aus mit Ruß gefülltem Silikon gebildet ist respektive sind.
  4. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der reflektierende Werkstoff (143) aus Silikon gebildet ist, in welchem weiße Streupartikel eingebettet sind.
  5. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Halbleiterbauteil (103) mit einem Klarsilikon vergossen ist.
  6. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Halbleiterbauteil (103) als ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.
  7. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vorbestimmte Höhe (145) maximal zwei Drittel, insbesondere zwei Drittel, der Höhe der Oberseite (107) bezogen auf den Boden (119) beträgt.
  8. Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung (101) umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen (201) zumindest eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (103), das einen Grundkörper (105) mit einer Oberseite (107) und einer der Oberseite (107) gegenüberliegenden Unterseite (109) und mit jeweils zwei gegenüberliegenden, die Oberseite (107) mit der Unterseite (109) verbindenden Seitenflächen (110) aufweist, - Bereitstellen (203) eines eine Kavität (115) aufweisendes schwarzen Gehäuses (111), wobei die Kavität (115) einen Boden (119) aufweist, - Anordnen (205) des Halbleiterbauteils (103) auf den Boden (119) der Kavität (115) mit der Unterseite (109) des Grundkörpers (105) dem Boden (119) zugewandt, - Auffüllen (207) der Kavität (115) vom Boden (119) bis zu einer vorbestimmten Höhe (145), die kleiner ist als eine Höhe der Oberseite des Grundkörpers (107) relativ zum Boden (119) der Kavität (115), mit einem reflektierenden Werkstoff (143), so dass durch die Seitenflächen (110) aus dem Grundkörper (105) austretende elektromagnetische Strahlung von dem reflektierenden Werkstoff (143) zurück in Richtung Seitenflächen (110) reflektiert werden kann, um die reflektierte elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper (105) einzukoppeln, so dass zumindest ein Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung durch die Oberseite (107) des Grundkörpers (105) aus dem Grundkörper (105) wieder austreten kann, - Auffüllen (209) der Kavität (115) von einer Oberseite (149) des aufgefüllten reflektierenden Werkstoffs (143), die dem Boden (119) der Kavität (115) abgewandt ist, bis maximal zur Oberkante (153) des Halbleiterbauteils (105) mit einem schwarzen Werkstoff (145), wobei die Oberkante (153) mittels einer durch ein Aneinanderstoßen der Oberseite (107) des Grundkörpers (105) mit den Seitenflächen (110) gebildeten Linie gebildet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Grundkörper (105) einen Reflektor (121) zum Reflektieren der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung weg von der Unterseite (109) umfasst.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der schwarze Werkstoff (145) und/oder das schwarze Gehäuse (111) aus mit Ruß gefülltem Silikon gebildet wird respektive werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der reflektierende Werkstoff (143) aus Silikon gebildet wird, in welchem weiße Streupartikel eingebettet sind.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Halbleiterbauteil (105) mit einem Klarsilikon vergossen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Halbleiterbauteil (105) als ein volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die vorbestimmte Höhe (145) maximal zwei Drittel, insbesondere zwei Drittel, der Höhe der Oberseite (107) bezogen auf den Boden (119) beträgt.
  15. Anzeigeeinrichtung (401), umfassend eine optoelektronische Leuchtvorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  16. Anzeigeeinrichtung (401) nach Anspruch 15, die als eine Videowand oder als ein Bildschirm ausgebildet ist.
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