DE102015116713A1 - Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel - Google Patents

Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel Download PDF

Info

Publication number
DE102015116713A1
DE102015116713A1 DE102015116713.1A DE102015116713A DE102015116713A1 DE 102015116713 A1 DE102015116713 A1 DE 102015116713A1 DE 102015116713 A DE102015116713 A DE 102015116713A DE 102015116713 A1 DE102015116713 A1 DE 102015116713A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
airgel
arrangement according
component
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015116713.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Nils Kaufmann
Alvaro Wulff
Andreas Gründl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE102015116713.1A priority Critical patent/DE102015116713A1/de
Priority to PCT/EP2016/073188 priority patent/WO2017055400A1/de
Publication of DE102015116713A1 publication Critical patent/DE102015116713A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/42—Forced cooling
    • F21S45/43—Forced cooling using gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/841—Self-supporting sealing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/87—Arrangements for heating or cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement, das ausgebildet ist, um Licht zu erzeugen, wobei eine Schicht aus Aerogel vorgesehen ist, um das optoelektonische Bauelement gegen Temperatureinflüsse zu schützen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement, das ausgebildet ist, um Licht zu erzeugen, wobei eine Schicht aus Aerogel vorgesehen ist, um das optoelektronische Bauelement gegen Temperatureinflüsse zu schützen.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, optoelektronische Bauelemente als Leuchtsystem in einer Umgebung mit verschiedenen Temperaturen einzusetzen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement bereitzustellen, das in verschiedenen Umgebungstemperaturen eingesetzt werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die beschriebene Anordnung weist ein optoelektronisches Bauelement auf, das ausgebildet ist, um Licht zu erzeugen. Zudem weist die Anordnung eine Schicht aus Aerogel auf, die vorgesehen ist, um das optoelektronische Bauelement gegen Temperatureinflüsse zu schützen.
  • Aerogele stellen sehr gute thermische Isolatoren dar. Weiterhin weist ein Aerogel einen optischen Brechungsindex auf, der im Bereich des optischen Brechungsindex von Luft liegt. Somit kann Aerogel eingesetzt werden, um ein optoelektronisches Bauelement gegenüber zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen zu schützen. Beispielsweise kann das Bauelement gegenüber einer Umgebungstemperatur von bis zu über 150 °C geschützt werden. Weiterhin kann das Aerogel auch verwendet werden, um das Bauelement gegenüber einer niedrigen Temperatur von weniger als –20 °C zu schützen.
  • In einer Ausführungsform ist die Schicht aus Aerogel wenigstens teilweise direkt auf dem Bauelement angeordnet. Auf diese Weise wird eine kompakte Bauform mit einer guten thermischen Isolierung erreicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Schicht aus Aerogel wenigstens teilweise von dem Bauelement beabstandet angeordnet. Dadurch besteht eine erhöhte Flexibilität beim Aufbau der Anordnung. Zudem kann beispielsweise Luft oder Vakuum als weiterer kostengünstiger Isolator zwischen der Schicht aus Aerogel und dem Bauelement eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement auf einem Träger angeordnet und der Träger ist ebenfalls durch eine Schicht aus Aerogel gegenüber Temperatureinflüssen geschützt. Auf diese Weise kann ein Temperatureintrag über den Träger auf das optoelektronische Bauelement reduziert werden. Somit wird eine bessere thermische Isolierung des Bauelementes erreicht.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Aerogel direkt auf dem Träger angeordnet sein oder vom Träger beabstandet angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist eine elektrische Schaltung für das Bauelement vorgesehen. Das Aerogel schützt in dieser Ausführungsform auch die elektrische Schaltung gegenüber Temperatureinflüssen. Somit wird eine weitere verbesserte thermische Isolierung der Anordnung erreicht. Auf diese Weise wird auch die elektrische Schaltung gegenüber zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen durch das Aerogel geschützt.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Aerogel direkt auf der elektrischen Schaltung angeordnet sein. Dadurch wird eine kompakte Bauform bei einer hohen thermischen Isolierung erreicht.
  • Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform das Aerogel beabstandet zur elektrischen Schaltung angeordnet sein. Auf diese Weise wird ein einfacher Aufbau der Schaltung erreicht, wobei zudem Luft als weiteres Isolationsmittel zwischen der elektrischen Schaltung und dem Aerogel vorgesehen sein kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Aerogel direkt oder indirekt mit einer Wärmesenke oder einer Wärmequelle verbunden. Auf diese Weise kann ein Wärmestrom zwischen dem Aerogel und der Wärmesenke/Wärmequelle erreicht werden. Beispielsweise kann bei einer Anordnung in einer Umgebung mit hohen Temperaturen über die Wärmesenke Wärmeenergie abgeführt werden. Zudem kann bei einer Anordnung in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen Wärme zu dem Bauelement und zum Aerogel über die Wärmequelle geführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Aerogel mit einer Schutzkappe gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. Die Schutzkappe kann beispielsweise aus Glas bestehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Anordnung in einer Wand eines Gerätes angeordnet. Dabei ragt ein Teil der Anordnung in einen Raum des Gerätes. Die Schicht aus Aerogel ist in der Weise angeordnet, dass das optoelektronische Bauelement gegenüber dem Raum thermisch isoliert ist.
  • Beispielsweise kann das Gerät als Backofen oder als Kühlschrank ausgebildet sein.
  • In einer Ausführung ist die Anordnung als Leuchteinheit eines Fahrzeuges, insbesondere als Frontscheinwerfer ausgebildet, wobei die Schicht aus Aerogel ausgebildet ist, um wenigstens eine erste Seite der Leuchteinheit gegen eine Wärmequelle des Fahrzeuges zu schützen, und wobei über eine zweite Seite der Leuchteinheit Licht des Bauelementes abgegeben wird. In einer weiteren Ausführung der Leuchteinheit ist auf der zweiten Seite eine Wärmesenke, insbesondere in Form eines Luftschlitzes vorgesehen, um Wärme aus der Leuchteinheit abzuführen.
  • In einer weiteren Ausführung schützt die Schicht das Bauelement wenigstens auf fünf Seiten gegen Wärme, wobei die zweite Seite als Abstrahlseite frei von der Schicht ist.
  • 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. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Querschnitt einer Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement;
  • 2 eine weitere Darstellung einer Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer elektrischen Schaltung;
  • 3 eine weitere Darstellung einer Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer elektrischen Schaltung;
  • 4 eine weitere Darstellung eines Querschnittes einer Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement, einer elektronischen Schaltung, einer Trägerplatte und einer Wärmesenke;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Leuchteinheit eines Fahrzeuges mit einem optoelektronischen Bauelement.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Anordnung 13, bei der ein optoelektronisches Bauelement 1 mit einer Schicht 2 aus Aerogel bedeckt ist. Die Schicht 2 aus Aerogel kann auch weitere Materialien außer Aerogel aufweisen. Das Bauelement 1 kann in Form eines lichtemittierenden Bauelements wie zum Beispiel in Form einer LED oder einer OLED oder eines Halbleiterlaser ausgebildet sein. Zudem kann das Bauelement 1 auch in Form eines lichtempfindlichen Sensors ausgebildet sein. Das Bauelement 1 ist abhängig von der gewählten Ausführungsform vollständig in das Aerogel 2 eingebettet oder, wie in 1 dargestellt, bis auf eine Unterseite 3 auf allen anderen Seiten mit Aerogel 2 bedeckt. Das Bauelement 1 ist z.B. in der Weise ausgebildet, dass Licht in allen Richtungen bis auf die Unterseite 3 abgestrahlt wird oder dass Licht auf einer Seite gegenüber liegend zur Unterseite abgestrahlt wird. Die Verwendung von Aerogel als thermische Schutzschicht weist den Vorteil auf, dass Licht durch das Aerogel zum Bauelement 1 oder vom Bauelement 1 weg geführt werden kann. Aerogel weist einen Brechungsindex auf, der im Bereich des Brechungsindex von Luft liegt. Abhängig von der gewählten Ausführung kann eine Schutzschicht 8 auf der Außenseite der Schicht 2 angeordnet sein. Die Schutzschicht 8 kann beispielsweise aus Glas bestehen und die Schicht 2 aus Aerogel gegenüber Verschmutzung durch Fremdstoffe und/oder gegen eine Diffusion von Fremdmaterial in das Aerogel schützen.
  • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung 13, bei der das Bauelement 1 auf einem Träger 4 angeordnet ist. Der Träger 4 kann beispielsweise aus einem Halbleitermaterial oder einer Keramik bestehen. In dieser Ausführungsform ist zudem eine elektrische Schaltung 5 zum Ansteuern des Bauelementes 1 auf dem Träger 4 angeordnet. Die Schicht 2 aus Aerogel ist in Form einer Abdeckung ausgebildet und deckt das Bauelement 1, die elektrische Schaltung 5 und eine Oberseite 6 des Trägers 4 ab. Somit ist die Schicht 2 beabstandet zum Bauelement 1 und zur elektrischen Schaltung 5 und zur Oberseite 6 des Trägers 4 angeordnet. Somit wird zwischen dem Träger 4 und der Schicht 2 aus Aerogel ein Raum 7 gebildet. Im Raum 7 können Vakuum, Luft oder auch andere Materialien wie zum Beispiel ein Konversionsmaterial zum Konvertieren wenigstens eines Teils der Wellenlänge der vom Bauelement 1 abgegebenen elektromagnetischen Strahlung oder optische Elemente wie Linsen oder Reflektoren vorgesehen sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann wenigstens eine Außenseite der Schicht 2 mit einer Schutzschicht 8 bedeckt sein. Die Schutzschicht 8 kann beispielsweise aus Glas bestehen und die Schicht 2 aus Aerogel gegenüber Verschmutzung durch Fremdstoffe schützen. Auf die Schutzschicht 8 kann jedoch auch verzichtet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Träger 4 auf einem thermisch leitendem Medium 9 angeordnet sein. Das Medium 9 kann eine Wärmesenke oder eine Wärmequelle darstellen. Das Medium 9 kann z.B. in Form einer Metallplatte, insbesondere in Form einer Kupferplatte ausgebildet sein. Zudem kann die Wärmesenke an einen Wärmeleiter gekoppelt sein. Der Wärmeleiter kann in Form einer festen Leitung wie zum Beispiel in Form eines Kupferkabels ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Wärmeleiter beispielsweise in Form eines Luftstromes ausgebildet sein, der an dem Medium 9 vorbeiströmt.
  • 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Anordnung 13, wobei die Anordnung im Wesentlichen der Anordnung der 2 entspricht. Jedoch ist im Gegensatz zur 2 die Schicht 2 aus Aerogel nicht beabstandet zur Oberseite 6 des Träger und zum Bauelement 1 und zur elektrischen Schaltung 5 angeordnet, sondern die Schicht 2 aus Aerogel bedeckt das Bauelement 1, die elektrische Schaltung 5 und die Oberseite 6 des Trägers 4.
  • Somit ist wenigstens das Bauelement 1 in die Schicht 2 aus Aerogel eingebettet. Zudem kann auch die elektrische Schaltung 5 in die Schicht 2 aus Aerogel eingebettet sein. Weiterhin kann die gesamte Oberseite 6, die nicht vom Bauelement 1 und von der elektrischen Schaltung 5 bedeckt ist, mit der Schicht 2 aus Aerogel bedeckt sein.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung 13, wobei die Anordnung 13 in ein Gerät 10 eingebaut ist. Das Gerät 10 weist eine Wandung 11 auf, in die eine Öffnung 12 eingebracht ist. In der Öffnung 12 ist die Anordnung 13 eingebracht. Die Anordnung 13 weist einen Träger 4, auf dem wenigstens ein Bauelement 1 angeordnet ist, auf. Zudem sind auf dem Träger 4 in der dargestellten Ausführungsform drei elektronische Schaltungen 5 in Form von weiteren Bauelemente angeordnet. Zudem ist eine Schicht 2 aus Aerogel vorgesehen, die das Bauelement 1, die weiteren Bauelemente 15 und den Träger 4 gegenüber einem Raum 14 des Gerätes 10 thermisch isoliert. Der Raum 14 wird von der Wandung 11 begrenzt.
  • Das optoelektronische Bauelement 1 kann dazu vorgesehen sein, um den Raum 14 zu beleuchten. Dazu kann das Bauelement 1 eine Linse 16 aufweisen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Bauelement 1 und die weiteren Bauelemente 15 in die Schicht 2 aus Aerogel eingebettet. Dabei bedeckt die Schicht 2 auch die Oberseite 6 des Trägers 4. Zudem ist die Schicht 2 in der dargestellten Ausführungsform mit einer Schutzschicht 8 bedeckt. Die Schutzschicht 8 kann beispielsweise aus Glas bestehen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Schicht 2 aus Aerogel auch beabstandet zu dem Bauelement 1 und/oder zu den elektrischen Schaltungen 5 in Form einer Abdeckung, wie in 2 dargestellt, ausgebildet sein. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auf die Schutzschicht 8 verzichtet werden.
  • Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf der Unterseite des Trägers 4 ein wärmeleitendes Medium 9 vorgesehen sein. Das Medium 9 kann mit einem Wärmeleiter 17 in Kontakt stehen. Der Wärmeleiter 17 kann beispielsweise in Form einer Metallschicht oder einer Metallleitung ausgebildet sein. Zudem kann der Wärmeleiter 17 durch einen Luftstrahl ausgebildet sein, der an dem Medium 9 vorbeiströmt. Dazu kann beispielsweise ein Lüfter 18 vorgesehen sein. Zudem kann das Medium 9 an einen Lüftungskanal 19 angrenzen.
  • Das Gerät 10 kann beispielsweise in Form eines Ofens, insbesondere eines Backofens, oder in Form eines Kühlschrankes, insbesondere in Form eines Gefrierschrankes, ausgebildet sein. Im Raum 14 herrschen somit entweder hohe oder niedrige Temperaturen. Sowohl hohe Temperaturen als auch niedrige Temperaturen können nachteilig für die Funktionsweise des optoelektronischen Bauelementes 1 sein. Insbesondere für die Funktionsweise eines lichtemittierenden optoelektronischen Bauelementes 1 können hohe oder niedrige Temperaturen nachteilig sein. Unter hohen Temperaturen werden z.B. Temperaturen über 50 °C oder unter 0° C verstanden. Zum Schutz des Bauelementes 1 ist die Schicht 2 aus Aerogel vorgesehen. Zudem schützt die Schicht 2 aus Aerogel auch weitere elektrische Schaltungen 5 wie zum Beispiel elektrische Treiberschaltungen oder eine Auswerteelektronik. Zudem kann mithilfe der Wärmeleitung eine Wärmezufuhr beziehungsweise eine Wärmeabfuhr von der Anordnung erreicht werden. Aerogel hat die Eigenschaften, eine gute Isolation bereitzustellen und trotzdem insbesondere für sichtbares Licht transparent zu sein. Somit können Anordnungen mit dem Bauelement auch angrenzend an Räume eingesetzt werden, in denen Temperaturen herrschen, die deutlich über beziehungsweise deutlich unter der zulässigen Betriebstemperatur des Bauelementes liegen.
  • Durch die gute Isolation mithilfe der Schicht aus Aerogel und den optischen Eigenschaften des Aerogels können optoelektronische Bauelemente, die Licht emittieren oder Licht empfangen, als Lichtquellen auch in Bereichen mit zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Zudem kann aufgrund der guten thermischen Isolierung eine größere Vielfalt an Konversionsmaterialien beispielsweise für die Herstellung einer LED als optoelektronisches Bauelement eingesetzt werden. Weiterhin wird durch die gute thermische Isolierung eine geringere Farbverschiebung des emittierten Lichtes des Bauelementes 1 bei wechselnden Umgebungstemperaturen erreicht.
  • 5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Leuchteinheit 20 eines Fahrzeuges mit einem optoelektronischen Bauelement 1 und einer Schicht 2, die wenigstens Aerogel aufweist oder aus Aerogel besteht. Das Bauelement 1 strahlt Licht 21 über eine zweite Seite 22, die eine Frontseite darstellt, ab. An der Frontseite 22 ist eine lichtdurchlässige Abdeckung 23 vorgesehen. In dem dargestellten Beispiel ist eine optische Einrichtung 24 zum Umlenken des Lichtes des Bauelementes 1 vorgesehen. Die Schicht 2 schützt in dem dargestellten Beispiel das Bauelement auf fünf Seiten gegenüber einer Wärmequelle des Fahrzeuges, insbesondere gegenüber dem Verbrennungsmotor des Fahrzeuges. In der 5 sind nur eine Oberseite, eine Unterseite und eine Rückseite der Schicht 2 dargestellt. Die Schicht 2 deckt das Bauelement 1 auch auf einer rechten und auf einer linken Seite ab. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Schicht 2 das optoelektronische Bauelement 1 auch nur auf einer Seite, oder auf zwei, oder auf drei Seiten gegenüber der Wärmequelle des Fahrzeuges abdecken. Die Wärmequelle ist schematisch in Form eines Wärmestromes 27 in Form von Pfeilen dargestellt, der in Richtung auf die Leuchteinheit gerichtet ist.
  • Die Schicht 2 kann gleichzeitig wenigstens einen Teil des Gehäuses der Leuchteinheit 20 darstellen. Zudem kann ein Trägergehäuse 25 vorgesehen sein, auf dem die Schicht 2 aufgebracht ist. Die Schicht 2 kann auf einer Innenseite und/oder einer Außenseite des Trägergehäuses angeordnet sein.
  • Die Abdeckung 23 kann mit einer Wärmesenke 26 gekoppelt sein. Die Wärmesenke 26 kann aus einem thermisch leitenden Material oder aus Schlitzen bestehen, die einen Luftaustausch zwischen einem Innenraum der Leuchteinheit und der Umgebung ermöglichen. Die wenigstens eine Wärmesenke 26 kann angrenzend an die Schicht 2 bzw. das Trägergehäuse 25 in der Abdeckung 23 angeordnet bzw. ausgebildet sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Schicht 2 vom Bauelement 1 der Leuchteinheit 20 beabstandet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Schicht 2 auch auf dem Bauelement 1 der Leuchteinheit 20 wenigstens teilweise angeordnet sein.
  • Aerogel hat einen Brechungsindex nahe dem Brechungsindex von Luft beziehungsweise nahe 1,0. Somit können unerwünschte Brechungen im Übergang zwischen der Luft und dem Aerogel vermieden werden. Diese Eigenschaft ergibt sich aus einer hohen Porosität des Aerogels, da seine Gitter beziehungsweise Porenstruktur einen kleinen Festkörperanteil aufweisen und daher im Wesentlichen aus Luft oder Vakuum bestehen. Der Festkörperanteil kann zum Beispiel auf einem Metalloxyd wie zum Beispiel Silizium-, Titan-, Zirconium- oder Aluminiumoxyd basieren. Ein Aerogel weist ferner ein geringes spezifisches Gewicht und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die bis 99,98 % des Volumens aus Poren bestehen. Aerogele können auf Basis von Silikat oder anderen Materialien wie zum Beispiel Kunststoffbasis oder Kohlenstoffbasis bestehen. Grundsätzlich können alle Metalloxyde, Polymere und einige andere Stoffe als Ausgangsbasis für die Aerogelsynthese mittels eines Sol-Gel-Prozesses verwendet werden.
  • Aerogele weisen eine stark dendritische Struktur auf, also eine Verästelung von Partikelketten mit sehr vielen Zwischenräumen in Form von offenen Poren. Diese Ketten besitzen Kontaktstellen, so dass sich letztendlich das Bild eines stabilen, schwammartigen Netzes ergibt. Die Porengröße liegt im Nanometerbereich und die inneren Oberflächen können mit bis zu 1000 m2 pro Gramm außergewöhnlich groß werden. Ein Silicat-Aerogel kann folgende chemische Zusammensetzung aufweisen: SiO(OH)y(OR)z, mit y und z als vom Herstellungsprozess abhängigen Parametern. Die Silikat-Aerogele weisen eine hohe optische Transparenz auf und haben einen Brechungsindex von etwa 1,007 bis 1,24 mit einem typischen Wert von 1,02. Insbesondere Silicat-Aerogele streuen aufgrund des Siliciumdioxid kürzeren Wellenlängen, d.h. blauen Anteile des Lichts stärker als längere Wellenlängen.
  • Die einzelnen Partikel der Silicat-Aerogele sind rund ein bis zehn Nanometer groß und der Abstand zwischen den Ketten beträgt etwa 10 bis 100 nm. Die zylinderförmigen Mesoporen besitzen einen Durchmesser von 2 nm bis 50 nm, wobei die Porosität im Bereich von 80 bis 99,8 % liegt. Die Rohdichte bewegt sich folglich im Bereich von 0,16 (Aerographen) bis 500
    Figure DE102015116713A1_0002
    mit einem typischen Wert von 100
    Figure DE102015116713A1_0003
    wohingegen die Reindichte bei 1700 bis 2100
    Figure DE102015116713A1_0004
    liegt. Dementsprechend weisen Silicat-Aerogele eine mit 100 bis 1.600
    Figure DE102015116713A1_0005
    und einem typischen Wert von 600
    Figure DE102015116713A1_0006
    sehr hohe spezifische Oberfläche auf. Die Wärmeleitfähigkeit in Luft bei 300 Kelvin ist mit 0,017 bis 0,021 W / m·K und einem typischen Wert von 0,02 W / m·K außerordentlich gering. Silicat-Aerogele können kaum von flüssigen Metallen benetzt oder chemisch angegriffen werden. Ihr Schmelzpunkt liegt bei etwa 1.200 °C. Zudem sind sie unbrennbar und ungiftig. Der Elastizitätsmodul bewegt sich in einem Bereich von 0,002 bis 100 MPa, mit einem typischen Wert von 1 MPa. Anstelle von Silicat-Aerogel können auch andere Arten von Aerogelen verwendet werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauelement
    2
    Schicht aus Aerogel
    3
    Unterseite
    4
    Träger
    5
    elektrische Schaltung
    6
    Oberseite
    7
    Raum
    8
    Schutzschicht
    9
    Medium
    10
    Gerät
    11
    Wandung
    12
    Öffnung
    13
    Anordnung
    14
    Raum
    16
    Linse
    17
    Wärmeleiter
    18
    Lüfter
    19
    Lüftungskanal
    20
    Leuchteinheit
    21
    Licht
    22
    zweite Seite
    23
    Abdeckung
    24
    optische Einrichtung
    25
    Trägergehäuse
    26
    Wärmesenke
    27
    Wärmestrom

Claims (17)

  1. Anordnung (13) mit einem optoelektronischen Bauelement (1), das ausgebildet ist, um Licht zu erzeugen oder zu empfangen, wobei eine Schicht (2) aus Aerogel vorgesehen ist, um das optoelektronische Bauelement (1) gegen Temperatureinflüsse zu schützen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens teilweise direkt auf dem Bauelement (1) angeordnet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens teilweise von dem Bauelement (1) beabstandet ist.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (1) auf einem Träger (4) angeordnet ist, und wobei der Träger (4) wenigstens teilweise mit der Schicht (2) aus Aerogel gegenüber Temperatureinflüssen geschützt ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens teilweise direkt auf dem Träger (4) angeordnet ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens teilweise von dem Bauelement (1) beabstandet ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine elektrische Schaltung (5) für das Bauelement (1) vorgesehen ist, und wobei die elektrische Schaltung (5) von der Schicht (2) aus Aerogel gegen Temperatureinflüsse geschützt ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens teilweise direkt auf der elektrischen Schaltung (5) angeordnet ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 7, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens teilweise von der elektrischen Schaltung (5) beabstandet ist.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 und 8, wobei das Bauelement (1) und die elektrische Schaltung (5) in die Schicht (2) aus Aerogel eingebettet sind.
  11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht (2) aus Aerogel entweder direkt oder über eine Zwischenschicht, insbesondere den Träger (4) oder eine Luftschicht mit einem wärmeleitenden Medium (9) in Wirkverbindung steht.
  12. Anordnung nach Anspruch 11, wobei das Medium (9) mit einem Wärmeleiter (17) zum Transportieren von Wärme in Wirkverbindung steht.
  13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht (2) aus Aerogel wenigstens auf einer Seite mit einer Schutzschicht (8) gegen Umwelteinflüsse geschützt ist.
  14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung (13) in einer Wandung (11) eines Gerätes (10) angeordnet ist, wobei die Wandung (11) an einen Raum (14) angrenzt und wobei das Bauelement (1) vorgesehen ist, um den Raum (14) wenigstens teilweise zu beleuchten, und wobei die Schicht (2) aus Aerogel zwischen dem Bauelement (1) und dem Raum (14) angeordnet ist, um das Bauelement wenigstens teilweise gegen einen Temperatureinfluss des Raumes (14) zu schützen, und wobei insbesondere das Gerät (10) als Backofen oder als Kühlschrank ausgebildet ist.
  15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei die Anordnung als Teil einer Leuchteinheit (20) eines Fahrzeuges, insbesondere als Teil eines Frontscheinwerfers ausgebildet ist, wobei die Schicht (2) aus Aerogel ausgebildet ist, um wenigstens eine erste Seite der Leuchteinheit (20) gegen eine Wärmequelle (27) des Fahrzeuges zu schützen, und wobei über eine zweite Seite (22) der Leuchteinheit (20) Licht (21) des Bauelementes (1) abgegeben wird.
  16. Anordnung nach Anspruch 15, wobei auf der zweiten Seite (22) der Leuchteinheit (20) eine Wärmesenke (26), insbesondere in Form eines Luftschlitzes vorgesehen ist, um Wärme von der Leuchteinheit (20) abzuführen.
  17. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die Schicht (2) das Bauelement (1) wenigstens auf fünf Seiten gegen Wärme schützt, und wobei die zweite Seite (22) als Abstrahlseite frei von der Schicht (2) ist.
DE102015116713.1A 2015-10-01 2015-10-01 Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel Withdrawn DE102015116713A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015116713.1A DE102015116713A1 (de) 2015-10-01 2015-10-01 Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel
PCT/EP2016/073188 WO2017055400A1 (de) 2015-10-01 2016-09-29 Anordnung mit einem optoelektronischen bauelement und einer schutzschicht aus aerogel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015116713.1A DE102015116713A1 (de) 2015-10-01 2015-10-01 Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015116713A1 true DE102015116713A1 (de) 2017-04-06

Family

ID=57044955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015116713.1A Withdrawn DE102015116713A1 (de) 2015-10-01 2015-10-01 Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015116713A1 (de)
WO (1) WO2017055400A1 (de)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7510303B2 (en) * 2002-10-28 2009-03-31 Dialight Corporation LED illuminated lamp with thermoelectric heat management
WO2005081609A1 (ja) * 2004-02-24 2005-09-01 Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. 電磁波ノイズ抑制体、電磁波ノイズ抑制機能付構造体、およびそれらの製造方法
DE102005044347A1 (de) * 2005-09-16 2007-03-22 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Beleuchtungsvorrichtung für Backöfen und Backofen
DE102009027912A1 (de) * 2009-07-22 2011-01-27 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Beleuchtungseinrichtung für den Behandlungsraum eines Backofens
CN102468397A (zh) * 2010-11-08 2012-05-23 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管封装结构
DE102011088087A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Beleuchtungsvorrichtung für ein Gargerät und Gargerät
US8933473B1 (en) * 2012-06-01 2015-01-13 Valery Dubin Method, apparatus and system for providing light source structures on a flexible substrate
DE102012211202A1 (de) * 2012-06-28 2014-01-02 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Geschlossene Garraumleuchte
JP6061581B2 (ja) * 2012-09-19 2017-01-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 ディスプレイ装置
JP6061638B2 (ja) * 2012-11-20 2017-01-18 株式会社小糸製作所 車両用灯具
DE102014102569A1 (de) * 2014-02-27 2015-08-27 Osram Oled Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017055400A1 (de) 2017-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1979673B1 (de) Kfz-scheinwerfer
DE102015119763A1 (de) Infrarotstrahler
DE202014103329U1 (de) Scheinwerfer mit einer LED-Lichtquelle
DE102010034913A1 (de) Strahlung emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung des Strahlung emittierenden Bauelements
DE102009002775A1 (de) Lampe für Hausgerät sowie Hausgerät, insbesondere zum Zubereiten von Lebensmitteln, mit einer Lampe
DE102008030253A1 (de) Konversionselement und Leuchtmittel
EP1792117A1 (de) Fahrzeugscheinwerfer
DE102007057056A1 (de) Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Wärmeaustausch zwischen dem Innenraum und der Außenseite des Scheinwerfers
EP2324284A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit einer leuchtdiode
DE102011103605A1 (de) Kühlsystem und led-basierte leuchte, beinhaltend selbiges
DE102017110605A1 (de) Optoelektronische Leuchtvorrichtung, Videowand-Modul und Signalgeber für eine Lichtsignalanlage
EP2834552B1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102016113815A1 (de) Infrarotflächenstrahler und Verfahren zur Herstellung des Infrarotflächenstrahlers
DE102014113387B4 (de) Kraftfahrzeugscheinwerfer mit thermisch optimierter Displayeinheit
EP3911892B1 (de) Leuchte mit umfangsseitig geschlossenem kühlkörper
DE102015116713A1 (de) Anordnung mit einem optoelektronischen Bauelement und einer Schutzschicht aus Aerogel
DE102016211317B4 (de) Strahlungsheizvorrichtung
DE102010034664A1 (de) Lichtquelle
DE102017103431A1 (de) Strahlungsemittierendes Filament mit Wärmeleitungselement
DE102018222449A1 (de) Gehäuse, LIDAR-Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Regeln von Komponenten
DE202005008411U1 (de) Kühlkörper für ein LED-Leuchtelement
EP1953837A2 (de) Halbleiterbauelement mit einer optisch aktiven Schicht, Anordnung mit einer Vielzahl von optisch aktiven Schichten und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE202015007511U1 (de) LED-Lampe
DE202014007781U1 (de) Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung
DE102010031193B4 (de) Einbau-Deckenleuchte mit Kühlsystem

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee