DE102016100723A1 - Optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das Bauelement umfasst – eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Primärstrahlung im UV-Bereich bis blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert; – ein erstes Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist, wobei das erste Konversionselement eine erstes und ein zweites Konvertermaterial umfasst, die die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums konvertieren und – ein zweites Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist, wobei das zweite Konversionselement ein drittes Konvertermaterial umfasst, das die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im blau-grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert.An optoelectronic component is specified. The component comprises a layer sequence with an active layer, which emits electromagnetic primary radiation in the UV range to the blue region of the electromagnetic spectrum during operation of the component; A first conversion element which is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation, the first conversion element comprising a first and a second converter material which at least partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the green and red spectral range of the electromagnetic spectrum and a second conversion element , which is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation, wherein the second conversion element comprises a third converter material which at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the blue-green region of the electromagnetic spectrum.
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.The invention relates to an optoelectronic component.
Optoelektronische Bauelemente wie beispielsweise lichtemittierende Dioden (LEDs) weisen häufig Konversionselemente mit einem Konvertermaterial auf. Konvertermaterialien wandeln die von einer Strahlungsquelle emittierte Strahlung ganz oder teilweise in eine Strahlung mit veränderter, beispielweise längerer, Wellenlänge um. Zur Erzeugung von weißem Licht werden häufig ein blau emittierender Halbleiterchip und im grünen und roten Spektralbereich emittierende Konvertermaterialien verwendet. Durch Überlagerung der blauen, grünen und roten Strahlung entsteht weißes Licht. Problematisch dabei ist, dass im grünblauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums eine spektrale Lücke im Emissionsspektrum besteht, in welcher kein oder nur sehr wenig Licht emittiert wird. Dies hat eine Reduzierung des Farbwiedergabeindexes im Vergleich zur Referenzlichtquelle zur Folge. Hinzu kommt, dass das blaue Licht des Halbleiterchips je nach Abstrahlwinkel eine andere relative Intensität im Vergleich zum konvertierten Teil des LED-Spektrums aufweist, was je nach Betrachtungswinkel des optoelektronischen Bauelements zu einem unterschiedlichen Farbeindruck beim Betrachter führt.Optoelectronic components such as light emitting diodes (LEDs) often have conversion elements with a converter material. Converter materials convert the radiation emitted by a radiation source completely or partially into a radiation with an altered, for example longer, wavelength. For the production of white light, often a blue emitting semiconductor chip and in the green and red spectral region emitting converter materials are used. Overlaying the blue, green and red radiation produces white light. The problem with this is that there is a spectral gap in the emission spectrum in the green-blue region of the electromagnetic spectrum, in which no or only very little light is emitted. This results in a reduction of the color rendering index compared to the reference light source. In addition, depending on the emission angle, the blue light of the semiconductor chip has a different relative intensity compared to the converted part of the LED spectrum, which leads to a different color impression in the viewer, depending on the viewing angle of the optoelectronic component.
Bislang wird versucht, die Emission im blau-grünen Bereich zu erhöhen, indem ein Leuchtstoff, beispielsweise ein Granatleuchtstoff, mit einer Emission im tiefgrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums eingesetzt wird. Als zweiter Leuchtstoff wird beispielsweise ein nitridischer Leuchtstoff mit einer Emission im roten Spektralbereich verwendet. Die Emission des roten Leuchtstoffs kann dabei bis zu einem gewissen Grad zu kürzeren Wellenlängen verschoben werden um einen größeren Überlapp mit der Augenempfindlichkeitskurve zu erzielen, wodurch aber auch gleichzeitig die Emission im roten bis tiefroten Spektralbereich veringert wird und somit die Farbwiedergabe roter Farbtöne verschlechtert wird. Allerdings ist die Verschiebung der Peak-Wellenlänge beider Leuchtstoffe zu kürzeren Wellenlängen begrenzt, so dass auch bei dieser Lösung der blau-grüne Spektralbereich nur unzureichend abgedeckt wird.So far, an attempt is made to increase the emission in the blue-green range by a phosphor, such as a garnet phosphor, is used with an emission in the deep green region of the electromagnetic spectrum. As the second phosphor, for example, a nitride phosphor having an emission in the red spectral range is used. The emission of the red phosphor can be shifted to shorter wavelengths to some extent to achieve a greater overlap with the eye sensitivity curve, but at the same time the emission in the red to deep red spectral range is reduced and thus the color reproduction of red shades is deteriorated. However, the shift of the peak wavelength of both phosphors is limited to shorter wavelengths, so that even in this solution, the blue-green spectral range is covered only insufficient.
Die Farbhomogenität in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel kann beispielsweise durch die Zugabe von Streupartikeln in das Konversionselement erhöht werden, so dass das emittierte blaue Licht des Halbleiterchips durch Streuung bei unterschiedlichen Abstrahlwinkeln eine weitgehend gleiche relative Intensität aufweist. Dies führt allerdings nur zu einer geringfügigen Verbesserung der Farbhomogenität und zudem zu einem Effizienzverlust des optoelektronischen Bauelements, da auch die konvertierte Strahlung gestreut wird und im Allgemeinen die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von beispielsweise Streuverlusten und Reabsorptionsverlusten steigt. Die Anordnung von Streupartikeln über dem Konversionselement führt zwar zu einem geringeren Effizienzverlust, der aber immer noch nicht vernachlässigbar ist.The color homogeneity as a function of the viewing angle can be increased for example by the addition of scattering particles in the conversion element, so that the emitted blue light of the semiconductor chip by scattering at different angles of emission has a substantially equal relative intensity. However, this only leads to a slight improvement in the color homogeneity and also to a loss of efficiency of the optoelectronic component, since the converted radiation is also scattered and in general the probability of the occurrence of, for example, leakage losses and reabsorption losses increases. Although the arrangement of scattering particles over the conversion element leads to a lower loss of efficiency, but still not negligible.
Aufgabe zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optoelektronisches Bauelement mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich des Farbwiedergabeindexes, der Farbhomogenität und der Effizienz gegenüber dem Stand der Technik bereitzustellen. It is therefore an object of at least one embodiment of the present invention to provide an optoelectronic device with improved properties in terms of color rendering index, color homogeneity and efficiency over the prior art.
Die Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by an optoelectronic component with the features of
Vorteilhafte Ausbildungen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the present invention are specified in the respective dependent claims.
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das optoelektronische Bauelement umfasst eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Primärstrahlung emittiert. Es ist möglich, dass das Bauelement eine oder mehrere weitere Schichtenfolgen umfasst. An optoelectronic component is specified. The optoelectronic component comprises a layer sequence with an active layer, which emits an electromagnetic primary radiation during operation of the component. It is possible that the component comprises one or more further layer sequences.
Unter "Schichtenfolge" ist in diesem Zusammenhang eine mehr als eine Schicht umfassende Schichtenfolge zu verstehen, beispielsweise eine Folge einer p-dotierten und einer n-dotierten Halbleiterschicht, wobei die Schichten übereinander angeordnet sind und wobei zumindest eine aktive Schicht enthalten ist, die elektromagnetische Primärstrahlung emittiert.In this context, "layer sequence" is understood as meaning a layer sequence comprising more than one layer, for example a sequence of a p-doped and an n-doped semiconductor layer, wherein the layers are arranged one above the other and wherein at least one active layer is contained, the primary electromagnetic radiation emitted.
Die Schichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die Schichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. InGaAlN-basierte Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen sind insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlN aufweisen, können beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich emittieren.The layer sequence can be embodied as an epitaxial layer sequence or as a radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial layer sequence, that is to say as an epitaxially grown semiconductor layer sequence. In this case, the layer sequence can be implemented, for example, on the basis of InGaAlN. InGaAlN-based semiconductor chips and semiconductor layer sequences are, in particular, those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence has a layer sequence of different individual layers which contains at least one single layer comprising a material of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy N with 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≦ 1. Semiconductor layer sequences which comprise at least one InGaAlN-based active layer can, for example, emit electromagnetic radiation in an ultraviolet to blue wavelength range.
Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Weiterhin können beispielsweise auf einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere Spiegelschichten aufgebracht sein. Die hier beschriebenen Strukturen, die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.The active semiconductor layer sequence can, in addition to the active layer further functional Layers and functional regions include, for example, p- or n-doped charge carrier transport layers, ie electron or hole transport layers, undoped or p- or n-doped confinement, cladding or waveguide layers, barrier layers, planarization layers, buffer layers, protective layers and / or electrodes and combinations it. Furthermore, one or more mirror layers can be applied, for example, on a side of the semiconductor layer sequence facing away from the growth substrate. The structures described here, the active layer or the further functional layers and areas are known to the person skilled in the art in particular with regard to structure, function and structure and are therefore not explained in detail at this point.
In einer Ausführungsform liegt die emittierte Primärstrahlung der aktiven Schicht der Schichtenfolge im nahen UV-Bereich bis blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Im nahen UV-Bereich kann dabei bedeuten, dass die emittierte Primärstrahlung eine Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 380 nm und einschließlich 420 nm aufweist. Im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums kann dabei bedeuten, dass die emittierte Primärstrahlung eine Dominanzwellenlänge zwischen 420 nm und einschließlich 460 nm aufweist.In one embodiment, the emitted primary radiation of the active layer of the layer sequence lies in the near UV region to the blue region of the electromagnetic spectrum. In the near UV range, this may mean that the emitted primary radiation has a dominance wavelength of between 380 nm and 420 nm inclusive. In the blue region of the electromagnetic spectrum, it may mean that the emitted primary radiation has a dominant wavelength between 420 nm and 460 nm inclusive.
In einer Ausführungsform emittiert die aktive Schicht der Schichtenfolge im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Primärstrahlung mit einer Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 380 nm und einschließlich 460 nm. In one embodiment, during operation of the device, the active layer of the layer sequence emits electromagnetic primary radiation having a dominant wavelength of between 380 nm and 460 nm inclusive.
Die Dominanzwellenlänge ist die monochromatische Wellenlänge, die denselben Farbeindruck erzeugt wie eine polychromatische Lichtquelle. Im CIE-Farbraum kann die Linie, die einen Punkt für eine bestimmte Farbe und den Punkt (X = 0,333; Y = 0,333) verbindet, so extrapoliert werden, dass sie den Umriss des Raums in maximal zwei Punkten trifft. Der Schnittpunkt, der näher an der besagten Farbe liegt, repräsentiert die Dominanzwellenlänge der Farbe als Wellenlänge der reinen spektralen Farbe an diesem Schnittpunkt. Die Dominanzwellenlänge ist also die Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird. Im Allgemeinen weicht die Dominanzwellenlänge von einer Wellenlänge maximaler Intensität, der Peak-Wellenlänge, ab. Insbesondere liegt die Dominanzwellenlänge im blauen Spektralbereich bei längeren Wellenlängen als die Wellenlänge maximaler Intensität. The dominant wavelength is the monochromatic wavelength which produces the same color impression as a polychromatic light source. In the CIE color space, the line connecting a point for a particular color and the point (X = 0.333; Y = 0.333) can be extrapolated to meet the outline of the space in a maximum of two points. The point of intersection closer to said color represents the dominant wavelength of the color as the wavelength of the pure spectral color at that point of intersection. The dominant wavelength is the wavelength perceived by the human eye. In general, the dominant wavelength deviates from a maximum intensity wavelength, the peak wavelength. In particular, the dominant wavelength in the blue spectral range is at longer wavelengths than the maximum intensity wavelength.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses ein erstes Konversionselement auf. Das erste Konversionselement ist im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet. Bevorzugt weist die Schichtenfolge eine Strahlungsaustrittsfläche auf über der das erste Konversionselement angeordnet ist.In one embodiment of the optoelectronic component, this has a first conversion element. The first conversion element is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation. The layer sequence preferably has a radiation exit surface over which the first conversion element is arranged.
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiter kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen oder der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen oder dem anderen Element angeordnet sein. The fact that a layer or an element is arranged or applied "on" or "over" another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element is directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element. Furthermore, it can also mean that the one layer or the one element is arranged indirectly on or above the other layer or the other element. In this case, further layers and / or elements can then be arranged between the one or the other layer or between the one or the other element.
Die Strahlungsaustrittsfläche ist dabei eine Hauptfläche der Schichtenfolge. Die Strahlungsaustrittsfläche erstreckt sich insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Schichtenfolge. Beispielsweise tritt mindestens 75 % oder 90 % der die Schichtenfolge verlassenden Strahlung über die Strahlungsaustrittsfläche aus der Schichtenfolge heraus.The radiation exit surface is a major surface of the layer sequence. The radiation exit surface extends in particular parallel to a main extension plane of the semiconductor layers of the layer sequence. For example, at least 75% or 90% of the radiation leaving the layer sequence emerges from the layer sequence via the radiation exit surface.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Konversionselement ein erstes und ein zweites Konvertermaterial, die die elektromagnetische Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertieren. In one embodiment, the first conversion element comprises a first and a second converter material which at least partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation during operation of the component.
In einer Ausführungsform konvertieren das erste und das zweite Konvertermaterial die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. In one embodiment, the first and the second converter material at least partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the green and red spectral range of the electromagnetic spectrum.
Dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, bedeutet, dass das Konvertermaterial eine Emission mit zumindest einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich aufweist. Als grüner Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 520 nm und 580 nm verstanden. The fact that the electromagnetic secondary radiation lies in the green spectral range of the electromagnetic spectrum means that the converter material has an emission with at least one peak wavelength in the green spectral range. The green spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 520 nm and 580 nm.
Dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, bedeutet, dass das Konvertermaterial eine Emission mit zumindest einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich aufweist. Als roter Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 580 nm und 780 nm verstanden. The fact that the electromagnetic secondary radiation lies in the red spectral range of the electromagnetic spectrum means that the converter material has an emission with at least one peak wavelength in the red spectral range. The red spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 580 nm and 780 nm.
Als Peakwellenlänge wird hier und im Folgenden eine Wellenlänge bezeichnet, bei welcher die spektrale Intensitätsverteilung, das heißt die Intensitätsverteilung als Funktion der Wellenlänge, der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung ein Intensitätsmaximum aufweist. Hierbei kann es sich auch um das einzige Intensitätsmaximum der spektralen Intensitätsverteilung handeln. Die spektrale Intensitätsverteilung kann jedoch auch Nebenmaxima aufweisen. Insbesondere weist die spektrale Intensitätsverteilung bei der Peakwellenlänge ein globales Maximum auf. The peak wavelength is here and below a wavelength at which the spectral intensity distribution, that is to say the intensity distribution as a function of the wavelength, of the respective electromagnetic radiation has an intensity maximum. This may also be the only intensity maximum of the spectral intensity distribution. However, the spectral intensity distribution can also have secondary maxima. In particular, the spectral intensity distribution at the peak wavelength has a global maximum.
In einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein zweites Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist. In one embodiment, the optoelectronic component comprises a second conversion element, which is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation.
In einer Ausführungsform umfasst das zweite Konversionselement ein drittes Konvertermaterial, das im Betrieb des Bauelements die elektromagnetische Primärstrahlung der aktiven Schicht der Schichtenfolge zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert. Im blaugrünen Bereich kann dabei bedeuten, dass die emittierte Sekundärstrahlung eine Peakwellenlänge zwischen einschließlich 460 nm und einschließlich 520 nm aufweist.In one embodiment, the second conversion element comprises a third converter material which, during operation of the component, at least partially converts the electromagnetic primary radiation of the active layer of the layer sequence into electromagnetic secondary radiation in the blue-green region of the electromagnetic spectrum. In the blue-green range, this may mean that the emitted secondary radiation has a peak wavelength of between 460 nm and 520 nm inclusive.
In einer Ausführungsform konvertiert das dritte Konvertermaterial die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung mit zumindest einer Peakwellenlänge zwischen einschließlich 460 nm und einschließlich 520 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 470 nm und einschließlich 510 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 480 nm und einschließlich 500 nm des elektromagnetischen Spektrums. In one embodiment, the third converter material at least partially converts the electromagnetic primary radiation into electromagnetic secondary radiation having at least one peak wavelength between 460 nm and 520 nm inclusive, preferably between 470 nm and 510 nm inclusive, more preferably between 480 nm and 500 nm inclusive electromagnetic spectrum.
In einer Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement eine lichtemittierende Diode, bevorzugt eine weiße lichtemittierende Diode.In one embodiment, the optoelectronic component is a light-emitting diode, preferably a white light-emitting diode.
In einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Primärstrahlung im nahen UV-Bereich bis blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst das optoelektronische Bauelement ein erstes Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist, wobei das erste Konversionselement ein erstes und ein zweites Konvertermaterial umfasst. Das erste und das zweite Konvertermaterial konvertieren die elektromagnetische Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. Das optoelektronische Bauelement umfasst ein zweites Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist, wobei das zweite Konversionselement ein drittes Konvertermaterial umfasst. Das dritte Konvertermaterial konvertiert die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. In one embodiment, the optoelectronic component comprises a layer sequence with an active layer, which emits electromagnetic primary radiation in the near UV range to the blue region of the electromagnetic spectrum during operation of the component. Furthermore, the optoelectronic component comprises a first conversion element, which is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation, wherein the first conversion element comprises a first and a second converter material. The first and the second converter material convert the electromagnetic primary radiation during operation of the component at least partially into an electromagnetic secondary radiation in the green and red spectral range of the electromagnetic spectrum. The optoelectronic component comprises a second conversion element, which is arranged in the beam path of the electromagnetic primary radiation, wherein the second conversion element comprises a third converter material. The third converter material at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the blue-green region of the electromagnetic spectrum.
In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement zumindest ein weiteres erstes und/oder zweites Konversionselement.In one embodiment, the component comprises at least one further first and / or second conversion element.
Wie in
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines dritten Konvertermaterials mit einer emittierten Sekundärstrahlung im blaugrünen Spektralbereich wird die Emission in diesem Bereich erhöht und somit die spektrale Lücke zwischen dem blauen und dem grünen Spektralbereich geschlossen beziehungsweise deutlich verringert. Damit kann mit Vorteil der Farbwiedergabeindex erhöht werden beziehungsweise es kann unter Beibehalt des Farbwiedergabeindexes ein Konvertermaterial mit einer kürzeren Peak-Wellenlänge im roten Spektralbereich in dem ersten Konversionselement eingesetzt werden. Der Einsatz eines Konvertermaterials mit einer kürzeren Peak-Wellenlänge im roten Spektralbereich hat den Vorteil, dass die Peak-Wellenlänge näher bei 555 nm liegt und somit weniger Verluste, die außerhalb der Augenempfindlichkeit liegen, auftreten. Das Maximum der Augenempfindlichkeit liegt bei 555 nm. Damit steigt die Effizienz des optoelektronischen Bauelements. Zudem wird durch die Konversion der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im grünblauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums die Helligkeit des emittierten Lichts erhöht, da die Augenempfindlichkeit in diesem Bereich höher ist als im nahen UV-bereich beziehungsweise im blauen Spektralbereich.The inventive use of a third converter material with an emitted secondary radiation in the blue-green spectral range, the emission is increased in this area and thus closed or significantly reduced the spectral gap between the blue and the green spectral range. Thus, the color rendering index can advantageously be increased or, while maintaining the color rendering index, it is possible to use a converter material having a shorter peak wavelength in the red spectral range in the first conversion element. The use of a converter material with a shorter peak wavelength in the red spectral range has the advantage that the peak wavelength is closer to 555 nm and thus fewer losses that are outside the eye sensitivity occur. The maximum of the eye sensitivity is 555 nm. This increases the efficiency of the optoelectronic component. In addition, the conversion of the primary radiation into a secondary radiation in the green-blue region of the electromagnetic spectrum increases the brightness of the emitted light, since the eye sensitivity in this area is higher than in the near UV range or in the blue spectral range.
In einer Ausführungsform emittiert das optoelektronische Bauelement im Betrieb weißes Licht. Das weiße Licht ergibt sich aus einer Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlungen oder zumindest überwiegend aus einer Überlagerung der Sekundärstrahlungen, wenn die Primärstrahlung vollständig beziehungsweise nahezu vollständig in Sekundärstrahlung konvertiert wird.In one embodiment, the optoelectronic device emits white light during operation. The white light results from a superposition of the primary radiation and the secondary radiation or at least predominantly from a superposition of the secondary radiation when the primary radiation is completely or almost completely converted into secondary radiation.
In einer Ausführungsform emittiert das optoelektronische Bauelement weißes Licht mit einem Farbwiedergabeindex von wenigstens 65, bevorzugt wenigstens 70, insbesondere wenigstens 80.In one embodiment, the optoelectronic device emits white light having a color rendering index of at least 65, preferably at least 70, in particular at least 80.
Die Konversion der nahen UV- beziehungsweise blauen Primärstrahlung der aktiven Schicht der Schichtenfolge in eine Sekundärstrahlung mit einer etwas längeren Wellenlänge im blaugrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums erhöht die Effizienz des optoelektronischen Bauelements. Die Peakwellenlänge der Sekundärstrahlung liegt im Vergleich zu der Primärstrahlung näher am Maximum der Augenempfindlichkeit bei 555 nm, wodurch das emittierte Licht einen höheren Überlapp mit der Augenempfindlichkeitskurve aufweist und somit als heller empfunden wird. Die Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich weist zudem im Gegensatz zu der Primärstrahlung eine gleichmäßige Intensitätsverteilung über die Abstrahlwinkel und damit eine homogene Abstrahlcharakteristik auf. Dadurch wird die Farbhomogenität des optoelektronischen Bauelements mit Vorteil erhöht, so dass der Einsatz von Streupartikeln nicht mehr notwendig ist. Zudem werden die Effizienzverluste des Bauelements durch Streuung der Primär- und Sekundärstrahlung sehr stark reduziert.The conversion of the near UV or blue primary radiation of the active layer of the layer sequence into a secondary radiation with a slightly longer wavelength in the blue-green region of the electromagnetic spectrum increases the efficiency of the optoelectronic component. The peak wavelength of the secondary radiation is closer to the maximum of the eye sensitivity at 555 nm compared to the primary radiation, whereby the emitted light has a higher overlap with the eye sensitivity curve and thus is perceived as lighter. The secondary radiation in the cyan area also has, in contrast to the primary radiation, a uniform intensity distribution over the emission angles and thus a homogeneous emission characteristic. As a result, the color homogeneity of the optoelectronic component is advantageously increased, so that the use of scattering particles is no longer necessary. In addition, the efficiency losses of the device are greatly reduced by scattering of the primary and secondary radiation.
Gemäß einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 mit EA = Sr, Ba, Ca und/oder Mg und 0 < y ≤ 0,15, bevorzugt 0 < y ≤ 0,1, besonders bevorzugt 0 < y ≤ 0,05 und/oder zumindest einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25 mit AE = Sr, Ba, Ca und/oder Mg und 0 < z ≤ 0,15, bevorzugt 0 < z ≤ 0,1, besonders bevorzugt 0 < z ≤ 0,05 gebildet beziehungsweise umfasst oder besteht aus zumindest einem dieser Leuchtstoffe.According to one embodiment, the third converter material is composed of at least one phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 with EA = Sr, Ba, Ca and / or Mg and 0 <y ≦ 0.15, preferably 0 <y ≦ 0.1, more preferably 0 <y ≦ 0.05 and / or at least one phosphor of the formula (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 with AE = Sr, Ba, Ca and / or Mg and 0 <z ≦ 0.15, preferably 0 <z ≦ 0.1, more preferably 0 <z ≦ 0.05 is formed or comprises or consists of at least one of these phosphors.
In einer Ausführungsform ist Eu gleich Eu2+.In one embodiment, Eu is Eu 2+ .
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 gebildet oder umfasst zumindest einen Leuchtstoffe der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2, mit 0 < y ≤ 0,15, EA = Ba1-xEx mit E = Sr, Ca und/oder Mg und 0 ≤ x < 1, bevorzugt 0 ≤ x < 0,5, besonders bevorzugt 0 ≤ x < 0,25. Bevorzugt gilt: E = Sr und/oder Ca und 0 ≤ x < 1. Besonders bevorzugt gilt: E = Sr und/oder Ca und 0 ≤ x < 0,5. Besonders bevorzugt gilt: E = Sr und/oder Ca und 0 ≤ x < 0,25. Das dritte Konvertermaterial kann auch aus einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 bestehen.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 or comprises at least one phosphors of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 , with 0 <y ≦ 0.15, EA = Ba 1-x E x where E = Sr, Ca and / or Mg and 0 ≦ x <1, preferably 0 ≦ x <0.5, more preferably 0 ≦ x <0 , 25th The following preferably applies: E = Sr and / or Ca and 0 ≦ x <1. Particular preference is given to: E = Sr and / or Ca and 0 ≦ x <0.5. Particularly preferably, E = Sr and / or Ca and 0 ≦ x <0.25. The third converter material can also consist of a phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 .
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 gebildet oder umfasst zumindest einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 und weist eine Peakwellenlänge zwischen einschließlich 460 nm bis einschließlich 520 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 470 nm bis einschließlich 510 nm und besonders bevorzugt zwischen einschließlich 480 nm bis einschließlich 500 nm auf.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 or comprises at least one phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 and has a peak wavelength of between 460 nm and 520 nm inclusive, preferably between 470 nm and 510 nm inclusive, and more preferably between 480 nm and 500 nm inclusive.
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 gebildet oder umfasst zumindest einem Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 und weist eine Halbwertsbreite (FWHM, full width at half maximum) ≤ 70 nm, bevorzugt ≤ 50 nm und besonders bevorzugt ≤ 40 nm auf.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 or comprises at least one phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 and has a full width at half maximum (FWHM) of ≦ 70 nm, preferably ≦ 50 nm, and more preferably ≦ 40 nm.
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel Ba1-yEuySi2N2O2 gebildet oder umfasst zumindest einem Leuchtstoff der Formel Ba1-yEuySi2N2O2. Dieser Leuchtstoff weist eine Peak-Wellenlänge von etwa 500 nm auf und liegt damit im blaugrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Leuchtstoff weist eine Halbwertsbreite (FWHM, full width at half maximum) von etwa 25 nm auf und zeigt vorteilhafterweise keine Absorption über 500 nm, so dass die Sekundärstrahlung im roten und grünen Bereich durch das dritte Konvertermaterial nicht absorbiert wird, was zu Effizienzverlusten führen würde. Der Wert für die Halbwertsbreite kann je nach verwendeter Meßmethode etwas schwanken. Das dritte Konvertermaterial kann auch aus einem Leuchtstoff der Formel Ba1-yEuySi2N2O2 bestehen.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula Ba 1-y Eu y Si 2 N 2 O 2 or comprises at least one phosphor of the formula Ba 1-y Eu y Si 2 N 2 O 2 . This phosphor has a peak wavelength of about 500 nm and is thus in the blue-green range of the electromagnetic spectrum. The phosphor has a full width at half maximum (FWHM) of about 25 nm and advantageously shows no absorption above 500 nm, so that the secondary radiation in the red and green regions is not absorbed by the third converter material, which would lead to efficiency losses , The value for the half width may vary slightly depending on the measuring method used. The third converter material can also consist of a phosphor of the formula Ba 1-y Eu y Si 2 N 2 O 2 .
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25 gebildet oder umfasst zumindest einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25, mit 0 < z ≤ 0,15, AE = Sr1-vAv mit A = Ba, Ca und/oder Mg und 0 ≤ v < 1, bevorzugt 0 ≤ v < 0,5, besonders bevorzugt 0 ≤ v < 0,25. Das dritte Konvertermaterial kann auch aus einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25 bestehen.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (AE 1 -z Eu z ) 4 Al 14 O 25 or comprises at least one phosphor of the formula (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 , with 0 <z ≤ 0.15, AE = Sr 1-v A v where A = Ba, Ca and / or Mg and 0 ≤ v <1, preferably 0 ≤ v <0.5, more preferably 0 ≤ v <0.25 , The third converter material can also consist of a phosphor of the formula (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 .
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25 gebildet oder umfasst zumindest einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25 und weist eine Peakwellenlänge zwischen einschließlich 460 nm bis einschließlich 520 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 470 nm bis einschließlich 510 nm und besonders bevorzugt zwischen einschließlich 480 nm bis einschließlich 500 nm auf. Das dritte Konvertermaterial kann auch aus dem Leuchtstoff (AE1-zEuz)4Al14O25 bestehen.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (AE 1 -z Eu z ) 4 Al 14 O 25 or comprises at least one phosphor of the formula (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 and has a Peak wavelength between 460 nm and 520 nm inclusive, preferably between 470 nm inclusive up to and including 510 nm and more preferably between 480 nm and 500 nm inclusive. The third converter material may also consist of the phosphor (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 .
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (AE1-zEuz)4Al14O25 gebildet und weist eine Halbwertsbreite (FWHM, full width at half maximum) ≤ 90 nm, bevorzugt ≤ 80 nm und besonders bevorzugt ≤ 70 nm auf.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 and has a full width at half maximum (FWHM) ≤ 90 nm, preferably ≤ 80 nm and especially preferably ≤ 70 nm.
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial aus zumindest einem Leuchtstoff der Formel (Sr1-zEuz)4Al14O25 gebildet. Dieser Leuchtstoff weist eine Peak-Wellenlänge von etwa 490 bis 495 nm auf und liegt damit im blaugrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Leuchtstoff weist eine Halbwertsbreite von etwa 60 nm auf und zeigt vorteilhafterweise keine Absorption über 500 nm, so dass die Sekundärstrahlung im roten und grünen Bereich durch das dritte Konvertermaterial nicht absorbiert wird, was zu Effizienzverlusten führen würde. Das dritte Konvertermaterial kann auch aus dem Leuchtstoff (Sr1-zEuz)4Al14O25 bestehen.In one embodiment, the third converter material is formed from at least one phosphor of the formula (Sr 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 . This phosphor has a peak wavelength of about 490 to 495 nm and is thus in the blue-green range of the electromagnetic spectrum. The phosphor has a half-width of about 60 nm and advantageously shows no absorption above 500 nm, so that the secondary radiation in the red and green regions is not absorbed by the third converter material, which would lead to efficiency losses. The third converter material can also consist of the phosphor (Sr 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 consist.
In einer Ausführungsform das erste oder zweite Konvertermaterial aus einer Gruppe von Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich ausgewählt, die β-SiAlONe, α-SiAlONe, Chlorosilikate, Orthosilikate, Silciumoxidnitride (SiONe), Granate und Kombinationen daraus umfasst.In one embodiment, the first or second converter material is selected from a group of phosphors having a peak wavelength in the green spectral range comprising β-SiAlONs, α-SiAlONs, chlorosilicates, orthosilicates, silicon oxide nitrides (SiONe), garnets, and combinations thereof.
Es ist möglich, dass das erste oder zweite Konvertermaterial einen oder mehrere Leuchtstoffe mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich umfasst oder aus einem oder mehreren Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich besteht.It is possible that the first or second converter material comprises one or more phosphors having a peak wavelength in the green spectral range or consists of one or more phosphors having a peak wavelength in the green spectral range.
Der Granat-Leuchtstoff kann gemäß einer Ausführungsform aus dem Materialsystem (Y,Lu,Gd,Ce)3(Al,Ga)5O12 oder (Y,Lu,Gd,Ce)3(Al)5O12 ausgewählt sein. Bevorzugt ist der Granat-Leuchtstoff aus dem Materialsystem (Y,Lu,Ce)3Al5O12 und (Y,Lu,Ce)3(Al,Ga)5O12 ausgewählt. Beispielsweise ist der Leuchtstoff YAl5O12.The garnet phosphor may according to one embodiment be selected from the material system (Y, Lu, Gd, Ce) 3 (Al, Ga) 5 O 12 or (Y, Lu, Gd, Ce) 3 (Al) 5 O 12 . The garnet phosphor is preferably selected from the material system (Y, Lu, Ce) 3 Al 5 O 12 and (Y, Lu, Ce) 3 (Al, Ga) 5 O 12 . For example, the phosphor YAl 5 O 12 .
Die hier und im Folgenden für die Leuchtstoffe angegebenen Materialsysteme sind in Bezug auf die Summenformeln nicht streng mathematisch zu verstehen. Vielmehr kann der Leuchtstoff immer noch unter die angegebenen Summenformeln gefasst werden, wenn zu einem geringen Grad zusätzliche Materialien, beispielweise Verunreinigungen, enthalten sind. Im Falle von Granatleuchtstoffen kann beispielsweise der Sauerstoff zu einem geringen Teil durch Materialien wie etwa N, F, Cl, Br ersetzt sein.The material systems specified here and below for the phosphors are not strictly mathematical in relation to the empirical formulas. Rather, the phosphor can still be taken under the given molecular formulas, if to a lesser degree additional materials, such as impurities, are included. For example, in the case of garnet phosphors, oxygen may be substituted to a lesser extent by materials such as N, F, Cl, Br.
Die α-SiAlONe können beispielsweise folgende Summenformel aufweisen: MxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu mit M = Ca, Mg, Y, bevorzugt Ca.The α-SiAlONs may, for example, have the following empirical formula: M x Si 12- (m + n) Al (m + n) O n N 16-n : Eu where M = Ca, Mg, Y, preferably Ca.
Die Chlorosilikate können beispielsweise folgende Summenformel aufweisen: (Ca,Sr,Ba,Eu)Mg(SiO4)4Cl2.The chlorosilicates may, for example, have the following empirical formula: (Ca, Sr, Ba, Eu) Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 .
Die Siliciumoxidnitride können beispielsweise folgende Summenformel aufweisen:
(EA*1-x‘Eux‘)Si2O2N2 mit 0 < x‘ ≤ 0,2, bevorzugt 0 < x‘ ≤ 0,15, besonders bevorzugt 0,02 ≤ x‘ ≤ 0,15 und EA* = Sr, Ca, Ba und/oder Mg. Bevorzugt ist (Sr1-x‘-y‘EA*y‘Eux‘)Si2O2N2 mit EA* = Ba, Ca und/oder Mg und 0 ≤ y‘ < 0,5.The silicon oxynitrides may have, for example, the following empirical formula:
(EA * 1-x ' Eu x' ) Si 2 O 2 N 2 with 0 <x '≤ 0.2, preferably 0 <x' ≤ 0.15, particularly preferably 0.02 ≤ x '≤ 0.15 and EA * = Sr, Ca, Ba and / or Mg. Preference is given to (Sr 1-x'-y ' EA * y' Eu x ' ) Si 2 O 2 N 2 with EA * = Ba, Ca and / or Mg and 0 ≤ y '<0.5.
Es ist möglich, dass das erste oder zweite Konvertermaterial einen oder mehrere Leuchtstoffe mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich umfasst oder aus einem oder mehreren Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich besteht.It is possible that the first or second converter material comprises one or more phosphors having a peak wavelength in the red spectral range or consists of one or more phosphors having a peak wavelength in the red spectral range.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das erste oder zweite Konvertermaterial zumindest einen Nitridosilikat-Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich. Insbesondere kann der Nitridosilikat-Leuchtstoff ausgewählt sein aus den Materialsystemen (Ca,Sr,Ba,Eu)2(Si,Al)5(N,O)8, (Ca,Sr,Ba,Eu)AlSi(N,O)3, (Ca,Sr,Ba,Eu)AlSi(N,O)3·Si2N2O, (Ca,Sr,Ba,Eu)2Si5N8, (Ca,Sr,Ba,Eu)AlSiN3 und Kombinationen daraus.According to one embodiment, the first or second converter material comprises at least one nitridosilicate phosphor having a peak wavelength in the red spectral range. In particular, the nitridosilicate phosphor can be selected from the material systems (Ca, Sr, Ba, Eu) 2 (Si, Al) 5 (N, O) 8 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSi (N, O) 3 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSi (N, O) 3 .Si 2 N 2 O, (Ca, Sr, Ba, Eu) 2 Si 5 N 8 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSiN 3 and combinations thereof.
Weiterhin kann das erste oder zweite Konvertermaterial aus einem Materialsystem mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich ausgewählt sein, das in der Patentanmeldung
In einer Ausführungsform weist das erste oder zweite Konvertermaterial einen Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich der Summenformel A2[SiF6]:Mn4+ mit A = Li, Na, K, Rb, Cs auf, beispielsweise K2SiF6:Mn4+.In one embodiment, the first or second converter material has a phosphor with a peak wavelength in the red spectral range of the empirical formula A 2 [SiF 6 ]: Mn 4+ with A = Li, Na, K, Rb, Cs, for example K 2 SiF 6 : Mn 4+ .
Die Leuchtstoffe mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich können auch dann noch unter die angegebenen Materialsysteme fallen, wenn sie zu einem geringen Grad zusätzliche Materialien wie etwa Verunreinigungen aufweist. Solche zusätzlichen Materialien können beispielsweise F, Cl, Br, C, O, B, Al sein.The phosphors with a peak wavelength in the red spectral range can still fall under the specified material systems, if it has additional materials such as impurities to a low degree. Such additional materials may be, for example, F, Cl, Br, C, O, B, Al.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Konvertermaterial einen Leuchtstoff der Formel (Ca,Sr,Ba,Eu)2(Si,Al)5(N,O)8, (Ca,Sr,Ba,Eu)AlSi(N,O)3, (Ca,Sr,Ba,Eu)AlSi(N,O)3·Si2N2O, (Ca,Sr,Ba,Eu)2Si5N8, (Ca,Sr,Ba,Eu)AlSiN3 und/oder K2SiF6:Mn4+, das zweite Konvertermaterial umfasst einen Leuchtstoff der Formel (Y,Lu,Ce)3Al5O12 und/oder (Y,Lu,Ce)3(Al,Ga)5O12 und das dritte Konvertermaterial umfasst einen Leuchtstoff der Formel (EA1-yEuy)Si2N2O2 mit EA = Sr, Ba, Ca und/oder Mg und 0 < y ≤ 0,15, und/oder (AE1-zEuz)4Al14O25 mit AE = Sr, Ba, Ca und/oder Mg und 0 < z ≤ 0,15, beispielsweise Ba1-yEuySi2N2O2 oder (Sr1-zEuz)4Al14O25.In one embodiment, the first converter material comprises a phosphor of the formula (Ca, Sr, Ba, Eu) 2 (Si, Al) 5 (N, O) 8 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSi (N, O) 3 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSi (N, O) 3 .Si 2 N 2 O, (Ca, Sr, Ba, Eu) 2 Si 5 N 8 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSiN 3 and / or K 2 SiF 6 : Mn 4+ , the second converter material comprises a phosphor of the formula (Y, Lu, Ce) 3 Al 5 O 12 and / or (Y, Lu, Ce) 3 (Al, Ga) 5 O 12 and the third converter material comprises a phosphor of the formula (EA 1-y Eu y ) Si 2 N 2 O 2 with EA = Sr, Ba, Ca and / or Mg and 0 <y ≦ 0.15, and / or (AE 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 with AE = Sr, Ba, Ca and / or Mg and 0 <z ≦ 0.15, for example, Ba 1-y Eu y Si 2 N 2 O 2 or (Sr 1-z Eu z ) 4 Al 14 O 25 .
In einer Ausführungsform ist das zweite Konversionselement dem ersten Konversionselement im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung nachgeordnet. Dies bedeutet, dass die elektromagnetische Primärstrahlung zunächst auf das erste Konversionselement und anschließend auf das zweite Konversionselement trifft. In dieser Ausführungsform durchläuft die in dem ersten Konversionselement erzeugte Sekundärstrahlung das zweite Konversionselement bevor sie nach außen an die Umgebung ausgekoppelt wird. In dieser Ausführungsform wird von dem dritten Konvertermaterial folglich nur die Primärstrahlung teilweise oder vollständig absorbiert und reemittiert, die nicht von dem ersten und zweiten Konvertermaterial konvertiert wurde. Vorteilhafterweise wird die Sekundärstrahlung im grünen und roten Bereich von dem dritten Konvertermaterial nicht absorbiert, die somit das zweite Konversionselement ohne beziehungsweise nur mit sehr geringen Absorptionsverlusten durchlaufen kann. Durch die Anordnung des zweiten Konversionselements im Strahlengang der Primärstrahlung nach dem ersten Konversionselement kann zudem eine Konversion zumindest der von der Schichtenfolge abgewandten Fläche des zweiten Konversionselements abgestrahlten Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich des dritten Konvertermaterials durch das erste und das zweite Konvertermaterial vermieden werden. So ist es möglich, dass zumindest 50 % der Sekundärstrahlung des dritten Konvertermaterials nach außen an die Umgebung abgestrahlt wird.In one embodiment, the second conversion element is arranged downstream of the first conversion element in the beam path of the electromagnetic primary radiation. This means that the electromagnetic primary radiation first strikes the first conversion element and then the second conversion element. In this embodiment, the secondary radiation generated in the first conversion element passes through the second conversion element before it is decoupled outwards to the environment. In this embodiment, therefore, only the primary radiation is partially or completely absorbed and re-emitted by the third converter material, which has not been converted by the first and second converter material. Advantageously, the secondary radiation is not absorbed in the green and red region of the third converter material, which thus can pass through the second conversion element without or only with very low absorption losses. By arranging the second conversion element in the beam path of the primary radiation after the first conversion element, a conversion of at least the secondary radiation, which is remote from the layer sequence, of the second conversion element in the blue-green region of the third converter material can be avoided by the first and the second converter material. Thus, it is possible that at least 50% of the secondary radiation of the third converter material is radiated to the outside to the environment.
In einer Ausführungsform wird die Primärstrahlung nahezu vollständig von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Konvertermaterial konvertiert. Dies bedeutet, dass nur ein geringer Anteil an Primärstrahlung nach außen an die Umgebung abgestrahlt wird. Insbesondere ist diese Ausführungsform vorteilhaft, wenn es sich bei der Primärstrahlung um Strahlung im nahen UV-Bereich handelt. Insbesondere liegt die Konversion der Primärstrahlung bei über 80 %, bevorzugt über 90 %. Bei dieser Ausführungsform kann auch von einer Vollkonversion gesprochen werden. Durch die gleichmäßige Intensitätsverteilung der abgestrahlten Sekundärstrahlungen über die Abstrahlwinkel weist das optoelektronische Bauelement eine homogene Abstrahlcharakteristik auf, das heißt der Farbort des weißen Lichts ändert sich je nach Betrachtungswinkel nicht oder kaum. Zudem liegt die emittierte Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich und weist damit im Vergleich zu der Primärstrahlung einen größeren Überlapp mit der Augenempfindlichkeitskurve auf.In one embodiment, the primary radiation is almost completely converted by the first, second, and third converter materials. This means that only a small amount of primary radiation is radiated outwards to the environment. In particular, this embodiment is advantageous when the primary radiation is radiation in the near UV range. In particular, the conversion of the primary radiation is more than 80%, preferably more than 90%. In this embodiment can also be spoken of a full conversion. Due to the uniform intensity distribution of the emitted secondary radiation over the emission angle, the optoelectronic component has a homogeneous emission characteristic, that is to say the color location of the white light does not change or hardly changes, depending on the viewing angle. In addition, the emitted secondary radiation is in the cyan area and thus has a greater overlap with the eye sensitivity curve compared to the primary radiation.
In einer Ausführungsform wird die Primärstrahlung teilweise von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Konvertermaterial konvertiert. Dies bedeutet, dass ein Anteil an Primärstrahlung nach außen an die Umgebung abgestrahlt wird. Insbesondere ist diese Ausführungsform vorteilhaft, wenn es sich bei der Primärstrahlung um Strahlung im blauen Spektralbereich handelt. Bei dieser Ausführungsform kann auch von einer Teilkonversion gesprochen werden. Mit Vorteil kann bei dieser Ausführungsform der Spektralbereich im blauen und blaugrünen Bereich abgedeckt werden und somit die Wiedergabe der blauen Farben verbessert werden.In one embodiment, the primary radiation is partially converted by the first, second, and third converter materials. This means that a portion of primary radiation is radiated outwards to the environment. In particular, this embodiment is advantageous when the primary radiation is radiation in the blue spectral range. In this embodiment can also be spoken of a partial conversion. Advantageously, in this embodiment, the spectral range in the blue and blue-green range can be covered and thus the reproduction of the blue colors can be improved.
In einer Ausführungsform sind das erste Konversionselement über der Schichtenfolge und das zweite Konversionselement über dem ersten Konversionselement angeordnet. Insbesondere sind das erste und das zweite Konversionselement über der Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge angeordnet.In one embodiment, the first conversion element are arranged above the layer sequence and the second conversion element is arranged above the first conversion element. In particular, the first and the second conversion element are arranged above the radiation exit surface of the layer sequence.
In einer Ausführungsform weist das erste Konversionselement einen direkten mechanischen Kontakt zu der Schichtenfolge, insbesondere zu der Strahlungsaustrittfläche der Schichtenfolge auf.In one embodiment, the first conversion element has a direct mechanical contact with the layer sequence, in particular with the radiation exit surface of the layer sequence.
In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Konvertermaterial in dem ersten Konversionselement homogen verteilt. In one embodiment, the first and the second converter material are homogeneously distributed in the first conversion element.
In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Konvertermaterial mit einem Konzentrationsgradienten in dem ersten Konversionelement verteilt. Insbesondere ist die Konzentration an erstem und zweiten Konvertermaterial im Bereich des ersten Konversionelements, der räumlich näher an der Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge liegt, höher. Besonders bevorzugt ist diese Ausführungsform, wenn es sich bei dem ersten Konversionelement um einen Verguss oder Teil des Vergusses der Schichtenfolge handelt, da hier die durch die Konversion entstehende Wärme sehr gut über die Schichtenfolge abgeleitet werden kann.In one embodiment, the first and second converter materials having a concentration gradient are distributed in the first conversion element. In particular, the concentration of first and second converter material in the region of the first conversion element which is spatially closer to the radiation exit surface of the layer sequence is higher. This embodiment is particularly preferred when the first conversion element is a potting or part of the encapsulation of the layer sequence, since here the heat resulting from the conversion can be very well dissipated via the layer sequence.
In einer Ausführungsform weist das zweite Konversionselement einen direkten mechanischen Kontakt zu dem ersten Konversionselement auf.In one embodiment, the second conversion element has a direct mechanical contact with the first conversion element.
In einer Ausführungsform ist das dritte Konvertermaterial in dem zweiten Konversionselement homogen verteilt. In one embodiment, the third converter material is homogeneously distributed in the second conversion element.
In einer Ausführungsform ist das erste Konversionselement und/oder das zweite Konversionselement vollflächig über der Schichtenfolge, insbesondere der Strahlungsaustrittfläche der Schichtenfolge, angeordnet.In one embodiment, the first conversion element and / or the second conversion element is over the entire surface over the layer sequence, in particular the radiation exit surface of the layer sequence is arranged.
In einer Ausführungsform konvertiert das erste Konvertermaterial die elektromagnetische Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums und das zweite Konvertermaterial konvertiert die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums.In one embodiment, the first converter material converts the electromagnetic primary radiation during operation of the component at least partially into an electromagnetic secondary radiation in the red spectral region of the electromagnetic spectrum and the second converter material at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the green spectral region of the electromagnetic spectrum.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Konversionselement einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Der erste Bereich umfasst das erste Konvertermaterial und der zweite Bereich umfasst das zweite Konvertermaterial.In one embodiment, the first conversion element comprises a first region and a second region. The first region comprises the first converter material and the second region comprises the second converter material.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Bereich dem ersten Bereich im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung nachgeordnet. Dies bedeutet, dass die elektromagnetische Primärstrahlung zunächst durch den ersten Bereich des ersten Konversionselements und anschließend durch den zweiten Bereich des ersten Konversionselements dringt. In dieser Ausführungsform durchläuft die in dem ersten Bereich des ersten Konversionselements erzeugte Sekundärstrahlung den zweiten Bereich des ersten Konversionselements bevor sie nach außen an die Umgebung ausgekoppelt wird. Insbesondere konvertiert das erste Konvertermaterial die elektromagnetische Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums und das zweite Konvertermaterial konvertiert die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. So kann zumindest eine Absorption der Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, die aus der der Schichtenfolge abgewandten Fläche des zweiten Bereichs austritt, durch das erste Konvertermaterial vermieden werden.According to one embodiment, the second region is arranged downstream of the first region in the beam path of the electromagnetic primary radiation. This means that the electromagnetic primary radiation initially penetrates through the first region of the first conversion element and then through the second region of the first conversion element. In this embodiment, the secondary radiation generated in the first region of the first conversion element passes through the second region of the first conversion element before being outcoupled to the outside. In particular, the first converter material converts the electromagnetic primary radiation during operation of the component at least partially into an electromagnetic secondary radiation in the red spectral region of the electromagnetic spectrum and the second converter material at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the green spectral region of the electromagnetic spectrum. Thus, at least one absorption of the secondary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum, which emerges from the surface of the second region facing away from the layer sequence, can be avoided by the first converter material.
Umfasst oder besteht das erste und/oder das zweite Konvertermaterial aus mehreren Leuchtstoffen kann der erste Bereich und/oder der zweite Bereich in zwei oder mehrere Unterbereiche unterteilt sein. If the first and / or the second converter material comprises or consists of a plurality of phosphors, the first area and / or the second area may be subdivided into two or more subregions.
In einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff mit einer kürzeren Peakwellenlänge dem Leuchtstoff mit einer längeren Peakwellenlänge nachgeordnet um Absorptionsverluste zu verringern. In one embodiment, the phosphor having a shorter peak wavelength is located downstream of the phosphor having a longer peak wavelength to reduce absorption losses.
Beispielsweise besteht das erste Konvertermaterial aus zwei Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich. Der eine Leuchtstoff kann dann in einem ersten Unterbereich angeordnet sein und der zweite in einem zweiten Unterbereich, der über dem ersten Unterbereich angeordnet ist. Die elektromagnetische Primärstrahlung dringt also zunächst durch den ersten Untrerbereich des ersten Konversionselements und anschließend durch den zweiten Unterbereich des ersten Konversionselements. Insbesondere ist der Leuchtstoff mit einer kürzeren Peakwellenlänge in dem zweiten Unterbereich angeorndet.For example, the first converter material consists of two phosphors with a peak wavelength in the red spectral range. The one phosphor can then be arranged in a first subregion and the second one in a second subregion, which is arranged above the first subregion. The electromagnetic primary radiation thus penetrates first through the first sub-region of the first conversion element and then through the second sub-region of the first conversion element. In particular, the phosphor having a shorter peak wavelength is arranged in the second subregion.
Es ist auch möglich, dass das zweite Konvertermaterial aus zwei Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich besteht. Der eine Leuchtstoff kann dann in einem ersten Unterbereich angeordnet sein und der zweite in einem zweiten Unterbereich, der über dem ersten Unterbereich angeordnet ist. Die elektromagnetische Primärstrahlung dringt also zunächst durch den ersten Untrerbereich des ersten Konversionselements und anschließend durch den zweiten Unterbereich des ersten Konversionselements. Insbesondere ist der Leuchtstoff mit einer kürzeren Peakwellenlänge in dem zweiten Unterbereich angeorndet.It is also possible that the second converter material consists of two phosphors with a peak wavelength in the green spectral range. The one phosphor can then be arranged in a first subregion and the second one in a second subregion, which is arranged above the first subregion. The electromagnetic primary radiation thus penetrates first through the first sub-region of the first conversion element and then through the second sub-region of the first conversion element. In particular, the phosphor having a shorter peak wavelength is arranged in the second subregion.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten, zweiten und/oder dritten Konvertermaterial um Partikel des entsprechenden Materials.In one embodiment, the first, second and / or third converter material are particles of the corresponding material.
Die Partikel der Konvertermaterialien können unabhängig voneinander eine mittlere Korngröße zwischen 1 µm und 50 µm, bevorzugt zwischen 5 µm und 40 µm, besonders bevorzugt zwischen 8 µm und 35 µm, ganz besonders bevorzugt zwischen 8 µm und 30 µm, aufweisen. Mit diesen Korngrößen wird die Primärstrahlung beziehungsweise die Sekundärstrahlung an diesen Partikeln vorteilhafterweise nicht gestreut, was zu Effizienzverlusten führen würde. Zudem ist es durch die Konversion der Primärstrahlung in eine blaugrüne Sekundärstrahlung vorteilhafterweise nicht mehr nötig, die Primärstrahlung zu streuen, da bereits durch die Konversion der Primärstrahlung in die Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich eine homogene beziehungsweise weitgehend homogene Abstrahlcharakteristik erhalten wird.The particles of the converter materials may independently of one another have an average particle size between 1 μm and 50 μm, preferably between 5 μm and 40 μm, particularly preferably between 8 μm and 35 μm, very particularly preferably between 8 μm and 30 μm. With these particle sizes, the primary radiation or the secondary radiation is advantageously not scattered on these particles, which would lead to losses in efficiency. Moreover, the conversion of the primary radiation into a blue-green secondary radiation advantageously makes it no longer necessary to scatter the primary radiation, since a homogeneous or substantially homogeneous emission characteristic is already obtained by the conversion of the primary radiation into the secondary radiation in the blue-green area.
In einer Ausführungsform umfasst das erste und/oder das zweite Konversionselement ein Matrixmaterial. Die Konvertermaterialien können in dem Matrixmaterial verteilt sein, beispielsweise sind sie in dem Matrixmaterial homogen verteilt.In one embodiment, the first and / or the second conversion element comprises a matrix material. The converter materials may be distributed in the matrix material, for example, they are homogeneously distributed in the matrix material.
Das Matrixmaterial ist sowohl transparent für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung und ist beispielsweise ausgewählt aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Gläser, Silikone, Epoxidharze, Polysilazane, Polymethacrylate und Polycarbonate sowie Kombinationen davon. The matrix material is both transparent to the primary radiation and to the secondary radiation and is for example selected from a group of materials consisting of: glasses, Silicones, epoxy resins, polysilazanes, polymethacrylates and polycarbonates and combinations thereof.
In einer Ausführungsform besteht das erste Konversionselement aus dem ersten und dem zweiten Konvertermaterial oder aus dem ersten und dem zweiten Konvertermaterial und dem Matrixmaterial.In one embodiment, the first conversion element consists of the first and the second converter material or of the first and the second converter material and the matrix material.
In einer Ausführungsform besteht das zweite Konversionselement aus dem dritten Konvertermaterial oder aus dem dritten Konvertermaterial und dem Matrixmaterial.In one embodiment, the second conversion element consists of the third converter material or of the third converter material and the matrix material.
In einer Ausführungsform ist das erste und/oder das zweite Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet.In one embodiment, the first and / or the second conversion element is formed as a small plate.
In einer Ausführungsform hat das Plättchen eine Dicke von 1 µm bis 1 mm, bevorzugt 10 µm bis 150 µm, besonders bevorzugt 25 µm bis 100 µm.In one embodiment, the platelet has a thickness of 1 .mu.m to 1 mm, preferably 10 .mu.m to 150 .mu.m, particularly preferably 25 .mu.m to 100 .mu.m.
Die Schichtdicke des gesamten Plättchens kann gleichmäßig sein. So kann über die gesamte Fläche des Plättchens ein konstanter Farbort erzielt werden.The layer thickness of the entire plate can be uniform. Thus, a constant color location can be achieved over the entire surface of the platelet.
In einer Ausführungsform kann es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Konversionselement um ein keramisches Plättchen handeln. Darunter ist zu verstehen, dass das Plättchen aus zusammengesinterten Partikeln des jeweiligen Konvertermaterials besteht.In one embodiment, the first and / or the second conversion element may be a ceramic plate. By this is meant that the plate consists of sintered together particles of the respective converter material.
In einer Ausführungsform umfasst das Plättchen ein Matrixmaterial, beispielsweise Glas, indem das erste und das zweite oder das dritte Konvertermaterial eingebettet ist. Das Plättchen kann auch aus dem Matrixmaterial, beispielsweise aus Glas und dem ersten und zweiten oder dem dritten Konvertermaterial bestehen. Als Matrixmaterialien für das Plättchen sind auch Silikone, Epoxidharze, Polysilazane, Polymethacrylate und Polycarbonate sowie Kombinationen davon möglich.In one embodiment, the chip comprises a matrix material, for example glass, in which the first and the second or the third converter material is embedded. The plate may also consist of the matrix material, for example of glass and the first and second or the third converter material. Also suitable as matrix materials for the platelet are silicones, epoxy resins, polysilazanes, polymethacrylates and polycarbonates, and combinations thereof.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste und/oder das zweite Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet, das über der Schichtenfolge angeordnet ist. According to one embodiment, the first and / or the second conversion element is designed as a small plate, which is arranged above the layer sequence.
Das erste Konversionselement kann als Plättchen ausgeformt direkt auf der Schichtenfolge angebracht sein. Es ist möglich, dass das Plättchen die gesamte Oberfläche, insbesondere die Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge vollständig bedeckt. The first conversion element may be formed as platelets mounted directly on the layer sequence. It is possible that the plate completely covers the entire surface, in particular the radiation exit surface of the layer sequence.
Das optoelektronische Bauelement kann ein Gehäuse umfassen. In dem Gehäuse kann in der Mitte eine Ausnehmung vorhanden sein. Die Schichtenfolge kann in der Ausnehmung angebracht sein. Möglich ist auch, dass eine oder mehrere weitere Schichtenfolgen in der Ausnehmung angebracht sind.The optoelectronic component may comprise a housing. In the housing, a recess may be present in the middle. The layer sequence can be mounted in the recess. It is also possible that one or more further layer sequences are mounted in the recess.
Es ist möglich, dass die Ausnehmung mit einem die Schichtenfolge abdeckenden Verguss ausgefüllt ist. Die Ausnehmung kann aber auch aus einem Luftraum bestehen.It is possible that the recess is filled with a potting covering the layer sequence. The recess may also consist of an airspace.
In einer Ausführungsform ist das erste und/oder zweite Konversionselement über der Ausnehmung des Gehäuses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform besteht insbesondere kein direkter und/oder formschlüssiger Kontakt des ersten und/oder zweiten Konversionselements mit der Schichtenfolge. Das heißt, dass zwischen dem ersten und/oder zweiten Konversionselement und der Schichtenfolge ein Abstand bestehen kann. Mit anderen Worten ist das erste und/oder zweite Konversionselement der Schichtenfolge nachgeordnet und wird von der Primärstrahlung angestrahlt. Zwischen dem und/oder zweiten Konversionselement und der Schichtenfolge kann dann ein Verguss oder ein Luftspalt ausgebildet sein.In one embodiment, the first and / or second conversion element is arranged above the recess of the housing. In particular, in this embodiment, there is no direct and / or positive contact of the first and / or second conversion element with the layer sequence. This means that there can be a gap between the first and / or second conversion element and the layer sequence. In other words, the first and / or second conversion element is arranged downstream of the layer sequence and is illuminated by the primary radiation. Between the and / or second conversion element and the layer sequence can then be formed a potting or an air gap.
In einer Ausführungsform ist das erste Konversionselement Teil eines Vergusses der Schichtenfolge oder das erste Konversionselement bildet den Verguss. In one embodiment, the first conversion element is part of a casting of the layer sequence or the first conversion element forms the casting.
In einer Ausführungsform ist das zweite Konversionselement Teil eines Vergusses der Schichtenfolge oder das zweite Konversionselement bildet den Verguss.In one embodiment, the second conversion element is part of a casting of the layer sequence or the second conversion element forms the casting.
In einer Ausführungsform bilden das erste und das zweite Konversionselement den Verguss.In one embodiment, the first and the second conversion element form the potting.
In einer Ausführungsform ist das erste Konversionselement und/oder das zweite Konversionselement als eine Schicht ausgebildet. Die Schicht kann über der Strahlungsaustrittsfläche des Schichtenstapels oder über der Strahlungsaustrittsfläche und den Seitenflächen des Schichtenstapels angeordnet sein.In one embodiment, the first conversion element and / or the second conversion element is formed as a layer. The layer may be disposed over the radiation exit surface of the layer stack or over the radiation exit surface and the side surfaces of the layer stack.
In einer Ausführungsform weist das Bauelement eine Linse auf. Die Linse kann über dem zweiten Konversionselement angeordnet sein.In one embodiment, the device has a lens. The lens may be disposed over the second conversion element.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Further advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the embodiments described below in conjunction with the figures.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components are each provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, in particular layer thicknesses, for exaggerated understanding be shown exaggerated.
In
In den
In
Durch die inhomogene Intensitätsverteilung der abgestrahlten Strahlungen je nach Abstrahlwinkel, ergibt sich je nach Betrachtungswinkel der lichtemittierenden Diode eine Änderung in der wahrgenommenen Farbe des weißen Lichts. Hin zu flacheren Winkeln sinkt der Blauanteil des weißen Lichts. Dieses Problem macht sich besonders bemerkbar, wenn das Verhältnis von ausgekoppelter Primärstrahlung zu ausgekoppelter Sekundärstrahlung hoch ist, also beispielsweise wenn kaltweißes Licht mit einem hohen Blauanteil ausgekoppelt werden soll. Dies ist in
In
Durch die nun gleichmäßige Intensitätsverteilung der abgestrahlten Sekundärstrahlungen ändert sich der Farbort des weißen Lichts je nach Betrachtungswinkel nur noch geringfügig. Dies ist in
Das optoelektronische Bauelement
In
In
Das optoelektronische Bauelement gemäß
In dem optoelektronischen Bauelement
In dem optoelektronischen Bauelement
In dem optoelektronischen Bauelement
Auch die ersten Konversionselemente
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention described here is not limited by the description with reference to the embodiments, but rather the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly described in the Claims or embodiments is given.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- optoelektronische Bauelement optoelectronic component
- 22
- Schichtenfolge layer sequence
- 2a2a
-
Strahlungsaustrittsfläche
2a Radiation exit area 2a - 33
- erstes Konversionselement first conversion element
- 3a3a
- erster Bereich first area
- 3b3b
- zweiter Bereich second area
- 44
- zweites Konversionselement second conversion element
- 1010
-
Substrat
10 substratum 10 - 1111
-
Gehäuse
11 casing 11 - Pb P b
- Primärstrahlung primary radiation
- II
- relative Intensität relative intensity
- λλ
- Wellenlänge wavelength
- E1E1
- Emissionsspektrum emission spectrum
- E2E2
- Emissionsspektrum emission spectrum
- Sr S r
- Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums Secondary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum
- Sg S g
- Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums Secondary radiation in the green area of the electromagnetic spectrum
- Sc S c
- Sekundärstrahlung im blaugrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums Secondary radiation in the blue-green area of the electromagnetic spectrum
- SS
- Strahlengang der Primärstrahlung Beam path of the primary radiation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2014/071544 [0053] EP 2014/071544 [0053]
Claims (15)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017123097A1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Conversion material and radiation-emitting component |
WO2020074444A1 (en) * | 2018-10-11 | 2020-04-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting component and method for producing a radiation-emitting component |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006020529A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component has semiconductor body emitting electromagnetic radiation that passes through an optical element comprising wavelength conversion material |
DE102012109650A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Ceramic conversion element, optoelectronic semiconductor element and method for producing a ceramic conversion element |
DE102013106519A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Arrangement for generating mixed light and method for operating an arrangement of mixed light |
WO2015052238A1 (en) | 2013-10-08 | 2015-04-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Luminescent material, method for producing a luminescent material and use of a luminescent material |
-
2016
- 2016-01-18 DE DE102016100723.4A patent/DE102016100723B4/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006020529A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component has semiconductor body emitting electromagnetic radiation that passes through an optical element comprising wavelength conversion material |
DE102012109650A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Ceramic conversion element, optoelectronic semiconductor element and method for producing a ceramic conversion element |
DE102013106519A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Arrangement for generating mixed light and method for operating an arrangement of mixed light |
WO2015052238A1 (en) | 2013-10-08 | 2015-04-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Luminescent material, method for producing a luminescent material and use of a luminescent material |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017123097A1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Conversion material and radiation-emitting component |
DE102017123097B4 (en) | 2017-10-05 | 2024-03-28 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Conversion material and radiation-emitting component |
WO2020074444A1 (en) * | 2018-10-11 | 2020-04-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting component and method for producing a radiation-emitting component |
Also Published As
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