DE102016113470A1 - Laserbauelement - Google Patents

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Jan Marfeld
Sönke Tautz
Jan Seidenfaden
Hubert Schmid
Roland Enzmann
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laserbauelement. Das Laserbauelement weist ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Laserchip und ein in dem Gehäuse angeordnetes Konversionselement zur Strahlungskonversion auf. Das Konversionselement ist mit Laserstrahlung des Laserchips bestrahlbar. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Laserbauelements.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbauelement. Das Laserbauelement weist ein Gehäuse und einen Laserchip auf. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements.
  • Heutzutage kommen für Beleuchtungsanwendungen zunehmend Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden oder Laserdioden zum Einsatz. Dies betrifft zum Beispiel Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen.
  • In einer bekannten und als LARP (Laser Activated Remote Phosphor) bezeichneten Ausgestaltung werden ein oder mehrere Laserbauelemente zum Erzeugen einer blauen Laserstrahlung eingesetzt. Ein solches Laserbauelement weist typischerweise ein TO-Gehäuse (Transistor Outline) auf, innerhalb welchem sich ein Laserchip befindet. Die blaue Lichtstrahlung wird über optische Elemente wie zum Beispiel Linsen oder Integratoren auf ein separates scheibenförmiges Konversionselement projiziert. Das Konversionselement befindet sich in einem Abstand zu dem oder den Laserbauelementen. Mit Hilfe des Konversionselements kann die blaue Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertiert werden, so dass eine weiße Lichtstrahlung erzeugt werden kann. Eine bei der Strahlungskonversion als Verlustleistung entstehende Wärmeenergie kann im Wesentlichen in lateraler Richtung des Konversionselements abgeführt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Laserbauelement und ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Laserbauelement vorgeschlagen. Das Laserbauelement weist ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Laserchip und ein in dem Gehäuse angeordnetes Konversionselement zur Strahlungskonversion auf. Das Konversionselement ist mit Laserstrahlung des Laserchips bestrahlbar.
  • Das vorgeschlagene Laserbauelement weist ein integriertes Konversionselement auf. Das Konversionselement befindet sich zusammen mit einem Laserchip in einem Gehäuse des Laserbauelements. Auf diese Weise können der Laserchip und das Konversionselement zuverlässig vor äußeren Einflüssen geschützt sein. Das Konversionselement ist derart in Bezug auf den Laserchip angeordnet, dass das Konversionselement im Betrieb des Laserbauelements mit einer von dem Laserchip erzeugten Laserstrahlung, im Folgenden auch primäre Lichtstrahlung genannt, bestrahlt werden kann. Mit Hilfe des Konversionselements kann die primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Hierdurch können das Konversionselement und damit das Laserbauelement eine Strahlung emittieren, welche primäre und sekundäre, also nichtkonvertierte und konvertierte Strahlungsanteile, umfassen kann.
  • Das Laserbauelement mit dem in dem Gehäuse integrierten Konversionselement kann kompakter und platzsparender verwirklicht sein als ein herkömmlicher LARP-Aufbau. Des Weiteren kann das Konversionselement in einem kleinen Abstand zu dem Laserchip positioniert sein. Im Betrieb des Laserbauelements kann auf diese Weise ein kleiner Leuchtfleck mit hoher Leistungsdichte auf dem Konversionselement erzeugt werden, so dass eine Strahlungsemission von dem Laserbauelement mit hoher Leuchtdichte möglich ist. Die Verwendung eines optischen Elements zwischen dem Laserchip und dem Konversionselement ist hierfür nicht erforderlich.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen näher beschrieben, welche für das Laserbauelement in Betracht kommen können.
  • Die von dem Laserchip erzeugte Laserstrahlung kann zum Beispiel eine blaue Lichtstrahlung sein. Die gesamte von dem Laserbauelement abgegebene Strahlung, welche neben der blauen Lichtstrahlung einen konvertierten Strahlungsanteil umfassen kann, kann zum Beispiel eine weiße Lichtstrahlung sein. Auf diese Weise kann das Laserbauelement zum Beispiel in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionselement eine Leuchtstoffschicht auf. Mit Hilfe der Leuchtstoffschicht kann die Strahlungskonversion bewirkt werden. Die Leuchtstoffschicht kann einen Leuchtstoff oder mehrere verschiedene Leuchtstoffe zum Umwandeln der primären in eine oder mehrere verschiedene sekundäre Lichtstrahlungen aufweisen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine gelbe, eine grüne und/oder eine rote Lichtstrahlung handeln. Die Leuchtstoffschicht kann eine keramische Schicht sein.
  • Das Konversionselement kann platten- oder plättchenförmig ausgebildet sein und eine flächige Gestalt besitzen. Das Konversionselement kann eine dem Laserchip zugewandte Seite aufweisen, welche mit der Laserstrahlung bestrahlt werden kann. Über eine hierzu entgegengesetzte Seite des Konversionselement kann eine Lichtabstrahlung, also eine Abstrahlung von primären und sekundären Strahlungsanteilen, erfolgen.
  • Bei der Strahlungskonversion kann in der Leuchtstoffschicht des Konversionselements eine Wärmeenergie als Verlustleistung erzeugt werden. Das Laserbauelement kann dahingehend ausgebildet sein, dass sich die Wärme auf effiziente Weise abführen lässt. Hierdurch können thermisch bedingte Änderungen der Konversionseigenschaften und der Leuchtdichte unterdrückt werden. Eine effiziente Entwärmung kann mit Hilfe der im Folgenden erläuterten Ausführungsformen erzielt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leuchtstoffschicht des Konversionselements ein wärmeleitendes Material aufweist, in welchem ein Leuchtstoff oder mehrere verschiedene Leuchtstoffe eingebettet sind. Dadurch ist es möglich, die in der Leuchtstoffschicht erzeugte Wärme bereits in der Leuchtstoffschicht zu verteilen. Dies kann durch Verwendung eines wärmeleitenden Materials mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit begünstigt werden. Hierunter fällt zum Beispiel Aluminiumnitrid.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionselement eine wärmeleitende Schicht zur Abführung von Wärme von der Leuchtstoffschicht auf. Die wärmeleitende Schicht kann thermisch mit der Leuchtstoffschicht und mit einer weiteren Komponente des Laserbauelements gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die wärmeleitende Schicht eine Wärmespreizung bewirken und als Wärmesenke dienen, um die in der Leuchtstoffschicht erzeugte Wärme abzuführen und der weiteren Komponente des Laserbauelements zuzuführen. Die wärmeleitende Schicht kann aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus einem metallischen Material wie zum Beispiel Kupfer, ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine effiziente Entwärmung begünstigt werden.
  • Das Konversionselement kann derart ausgebildet sein, dass die Leuchtstoffschicht teilweise durch die wärmeleitende Schicht verdeckt ist. Hierbei kann die Leuchtstoffschicht in einem Bereich, in welchem die Leuchtstoffschicht nicht durch die wärmeleitende Schicht verdeckt ist, mit Laserstrahlung des Laserchips bestrahlt werden. In diesem Zusammenhang kann die folgende Ausführungsform in Betracht kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die wärmeleitende Schicht eine rahmenförmige Gestalt mit einer Öffnung auf. In dieser Ausgestaltung kann die Leuchtstoffschicht über die Öffnung der wärmeleitenden Schicht mit Laserstrahlung des Laserchips bestrahlt werden. Durch die Rahmenform der wärmeleitenden Schicht, wodurch der Punkt der Wärmeentstehung lateral umschlossen sein kann, kann eine effiziente Wärmespreizung und Wärmeabführung begünstigt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionselement eine auf der Leuchtstoffschicht angeordnete reflektierende Schicht auf. Die Leuchtstoffschicht kann über die reflektierende Schicht mit Laserstrahlung des Laserchips bestrahlt werden. Hierbei kann sich die reflektierende Schicht auf einer dem Laserchip zugewandten Seite der Leuchtstoffschicht befinden. Mit Hilfe der reflektierenden Schicht kann eine Rückstreuung von Strahlung von dem Konversionselement in Richtung des Laserchips unterdrückt bzw. minimiert werden. Auf diese Weise kann eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte begünstigt werden. Die reflektierende Schicht kann derart ausgebildet sein, dass Lichtstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich der Laserstrahlung durch die reflektierende Schicht transmittiert, dadurch in die Leuchtstoffschicht eingebracht und wenigstens zum Teil konvertiert werden kann, und dass die reflektierende Schicht für Lichtstrahlung mit einer anderen bzw. größeren Wellenlänge, also für die in der Leuchtstoffschicht erzeugte Konversionsstrahlung, hoch reflektierend ist.
  • Sofern das Konversionselement mit einer Leuchtstoffschicht, einer reflektierenden Schicht und einer wärmeleitenden Schicht ausgebildet ist, kann die Leuchtstoffschicht auf einer dem Laserchip zugewandten Seite mit der reflektierenden Schicht beschichtet sein. Die wärmeleitende Schicht kann auf der reflektierenden Schicht angeordnet und dadurch über die reflektierende Schicht thermisch mit der Leuchtstoffschicht gekoppelt sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann die wärmeleitende Schicht unmittelbar auf der Leuchtstoffschicht bzw. auf einer dem Laserchip zugewandten Seite der Leuchtstoffschicht angeordnet und dadurch in direkter Weise thermisch mit der Leuchtstoffschicht gekoppelt sein. Hierbei kann sich die reflektierende Schicht in einem Bereich auf der Leuchtstoffschicht befinden, in welchem die Leuchtstoffschicht nicht durch die wärmeleitende Schicht verdeckt ist. Bei einer rahmenförmigen Ausgestaltung der wärmeleitenden Schicht, wie sie oben beschrieben wurde, kann die reflektierende Schicht innerhalb der Öffnung der wärmeleitenden Schicht auf der Leuchtstoffschicht angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionselement eine Lötfläche auf. Die Lötfläche kann in Form einer metallischen Schicht ausgebildet und auf der wärmeleitenden Schicht angeordnet sein. In dieser Ausgestaltung kann das Konversionselement über eine Lötverbindung in dem Gehäuse befestigt sein. Hierbei kann das Konversionselement mit Hilfe der Lötfläche und über ein Lotmittel mit einer weiteren Komponente des Laserbauelements mechanisch und thermisch verbunden sein. Die Lötverbindung ermöglicht eine zuverlässige Befestigung des Konversionselements, und begünstigt eine effiziente Entwärmung des Konversionselements. Je nach Ausgestaltung des Laserbauelements kann das Konversionselement lediglich eine, oder auch mehrere bzw. zwei Lötflächen aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Laserchip ein kantenemittierender Laserchip. In dieser Ausgestaltung weist der Laserchip eine seitliche Emissionsfacette auf, über welche die Laserstrahlung von dem Laserchip abgegeben werden kann. Angrenzend an die Emissionsfacette kann der Laserchip zwei entgegengesetzte Längsseiten aufweisen, welche eine Ober- und Unterseite des Laserchips bilden können. Die Laserstrahlung kann in der Nähe von einer der Längsseiten über die Emissionsfacette mit einer charakteristischen Strahldivergenz abgestrahlt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Laserchip auf einem Chipträger angeordnet. Der Chipträger, welcher als Submount bezeichnet werden kann, kann als Wärmesenke des Laserchips dienen. Der Chipträger kann ein wärmeleitendes keramisches Material aufweisen. Der Laserchip kann mit einer der Längsseiten auf dem Chipträger angeordnet sein. Es kann es sich um diejenige Längsseite handeln, nahe welcher die Laserstrahlung emittiert wird. Eine Abschattung der divergent abgestrahlten Laserstrahlung kann auf unterschiedliche Art und Weise vermieden werden. Beispielsweise kann der Laserchip derart auf dem Chipträger angeordnet sein, dass der Laserchip mit der Emissionsfacette seitlich gegenüber dem Chipträger hervorsteht. Möglich ist es auch, dass der Chipträger eine stufenförmige Querschnittsform aufweist. Hierbei kann der Laserchip derart auf dem Chipträger angeordnet sein, dass der Laserchip mit der Emissionsfacette seitlich gegenüber einer zur Montage des Laserchips vorgesehenen Montageseite des Chipträgers hervorsteht.
  • Der Laserchip kann mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Chipträgers auf einer weiteren Komponente des Laserbauelements angeordnet sein. Möglich ist auch eine direkte Anordnung des Laserchips auf einer weiteren Komponente, also ohne Verwendung eines Chipträgers. Sofern ein Chipträger zum Einsatz kommt, kann auch das Konversionselement auf dem Chipträger angeordnet sein.
  • Das Gehäuse des Laserbauelements kann ein Standard-Gehäuse wie zum Beispiel ein TO-Gehäuse sein (Transistor Outline). Auf diese Weise können zur Herstellung des Laserbauelements bereits vorhandene Produktionstechniken eingesetzt werden, und ist eine kostengünstige Herstellung möglich.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse ein Basisteil und eine mit dem Basisteil verbundene Kappe auf. Das Basisteil und die Kappe können einen gekapselten Innenraum umschließen, in welchem der Laserchip und das Konversionselement angeordnet sind. Das Basisteil und die Kappe können ein metallisches Material aufweisen und dadurch wärmeleitend sein. Das Basisteil kann ein TO-Sockel (TO header), und die Kappe kann eine TO-Kappe (TO cap) sein. Des Weiteren können das Basisteil und die Kappe durch eine Schweißverbindung miteinander verbunden sein.
  • Das Basisteil weist in einer weiteren Ausführungsform einen hervorstehenden Montageabschnitt auf. Der Montageabschnitt, welcher als Stem bezeichnet werden kann und welcher ebenfalls ein metallischen Material aufweisen kann, kann zur Montage weiterer Komponenten genutzt werden.
  • Wie oben angegeben wurde, kann der Laserchip auf einem als Wärmesenke dienenden Chipträger angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Chipträger auf dem Montageabschnitt des Basisteils angeordnet. Auf diese Weise kann im Betrieb des Laserbauelements eine in dem Laserchip erzeugte Wärme über den Chipträger und weiter den Montageabschnitt und das übrige Basisteil abgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Konversionselement auf dem Montageabschnitt angeordnet. Hierdurch kann auch das Konversionselement über den Montageabschnitt und damit das Basisteil zuverlässig entwärmt werden. In dieser Ausgestaltung kann das Konversionselement mit Hilfe der oben beschriebenen Lötfläche und über ein Lotmittel mechanisch und thermisch mit dem Montageabschnitt des Basisteils verbunden sein.
  • Sofern der Chipträger und das Konversionselement beide auf dem Montageabschnitt des Basisteils angeordnet sind, kann der Chipträger auf einer für den Chipträger vorgesehenen Montageseite des Montageabschnitts, und kann das Konversionselement auf einer senkrecht zu der Montageseite orientierten Seite des Montageabschnitts angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Konversionselement auf dem Chipträger angeordnet. Auf diese Weise kann das Konversionselement, wie der ebenfalls auf dem Chipträger angeordnete Laserchip, über den Chipträger und weiter über den Montageabschnitt und das übrige Basisteil zuverlässig entwärmt werden. In dieser Ausgestaltung kann das Konversionselement mit Hilfe der oben beschriebenen Lötfläche und über ein Lotmittel mechanisch und thermisch mit dem Chipträger verbunden sein. Der Laserchip kann auf einer Montageseite, und das Konversionselement kann auf einer senkrecht zu der Montageseite orientierten Seite des Chipträgers angeordnet sein. Sofern der Laserchip mit einer Längsseite auf dem Chipträger angeordnet ist, nahe welcher die Laserstrahlung emittiert wird, kann die oben beschriebene Ausgestaltung des Chipträgers mit der stufenförmigen Querschnittsform zur Anwendung kommen, um eine Abschattung der Laserstrahlung zu vermeiden.
  • Eine gemeinsame Anordnung des Laserchips und des Konversionselements auf dem Chipträger bietet die Möglichkeit, einen relativ kleinen bzw. minimalen Abstand zwischen dem Laserchip und dem Konversionselement vorzusehen. Dadurch ist es möglich, eine relativ hohe bzw. maximale Leistungsdichte auf dem Konversionselement zu erzielen, so dass eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte begünstigt werden kann.
  • Des Weiteren bietet die vorgenannte Ausführungsform die Möglichkeit, eine im Rahmen der Herstellung durchgeführte optische Vermessung bereits nach einem Anordnen des Laserchips und des Konversionselements auf dem Chipträger durchzuführen. Bei einer Herstellung einer Mehrzahl von Laserbauelementen können hierdurch fehlerhafte Bauteile in einem früheren Verfahrensstadium erkannt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Laserbauelement mehrere wärmeleitende Halteteile auf, welche auf dem Basisteil angeordnet sind. Das Konversionselement ist auf den mehreren Halteteilen angeordnet. Auf diese Weise kann das Konversionselement über die Halteteile und das Basisteil entwärmt werden. Aufgrund der mehreren Halteteile ist eine effiziente Entwärmung des Konversionselements möglich. Die Halteteile können ein wärmeleitendes keramisches Material aufweisen. Zur Befestigung des Konversionselements kann die oben beschriebene Ausgestaltung des Konversionselements mit mehreren Lötflächen zur Anwendung kommen. Hierbei kann das Konversionselement mit Hilfe der Lötflächen und über ein Lotmittel mechanisch und thermisch mit den Halteteilen verbunden sein.
  • Der Laserchip kann, wie oben angegeben wurde, auf einem als Wärmesenke dienenden Chipträger angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist der Chipträger auf einem der vorgenannten wärmeleitenden Halteteile angeordnet. Auf diese Weise kann im Betrieb des Laserbauelements eine in dem Laserchip erzeugte Wärme über den Chipträger und weiter über das betreffende Halteteil und das Basisteil abgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Laserchip selbst auf einem der Halteteile angeordnet. Hierbei kann das betreffende Halteteil als Chipträger dienen, und kann der Laserchip über das Halteteil und das Basisteil entwärmt werden. Durch die direkte Anordnung des Laserchips auf dem Halteteil kann eine Entwärmung des Laserchips begünstigt werden. Ferner ist eine Kostenersparnis möglich.
  • Es kann ferner eine Ausgestaltung in Betracht kommen, in welcher das Laserbauelement ein bzw. lediglich ein auf dem Basisteil angeordnetes wärmeleitendes Halteteil aufweist. Auch hierbei kann der Laserchip oder kann ein den Laserchip tragender Chipträger auf dem Halteteil angeordnet sein. Das Konversionselement kann auf dem Halteteil, oder auf dem Chipträger angeordnet sein.
  • Die mit dem Basisteil verbundene Kappe kann ein strahlungsdurchlässiges Austrittsfenster aufweisen. Im Betrieb des Laserbauelements kann die von dem Konversionselement abgegebene Lichtstrahlung, welche primäre und sekundäre Strahlungsanteile umfassen kann, durch das Austrittsfenster transmittiert und dadurch von dem Laserbauelement abgegeben werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kappe ein strahlungsdurchlässiges optisches Element auf. In dieser Ausgestaltung kann das optische Element ein Austrittsfenster der Kappe bilden. Hierbei kann die von dem Konversionselement abgegebene Lichtstrahlung das optische Element passieren, und kann mit Hilfe des optischen Elements eine Strahlformung bewirkt werden. Das in der Kappe integrierte optische Element kann zum Beispiel eine Linse sein. Die Lichtstrahlung, welche in gestreuter Form von dem Konversionselement emittiert werden kann, kann auf diese Weise zum Beispiel gebündelt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionselement ein strahlungsdurchlässiges optisches Element auf. Das optische Element des Konversionselements kann zum Beispiel eine Linse sein. Auch auf diese Weise kann eine Strahlformung, zum Beispiel eine Bündelung, der von dem Konversionselement abgegebenen Lichtstrahlung hervorgerufen werden. Des Weiteren ermöglicht das optische Element des Konversionselements eine zusätzliche Wärmeabführung. Das optische Element kann auf einer dem Laserchip abgewandten Seite einer Leuchtstoffschicht des Konversionselements angeordnet sein.
  • Eine Ausgestaltung mit einem integrierten optischen Element macht es möglich, das Laserbauelement in einer Vorrichtung oder einem System, zum Beispiel einem Scheinwerfer, ohne zusätzliche optische Elemente einzusetzen. Somit wird eine kompakte Bauweise auch auf Systemebene ermöglicht.
  • Für das Laserbauelement können weitere Ausgestaltungen und Details in Betracht kommen. Im Hinblick auf eine elektrische Kontaktierung kann das Basisteil zum Beispiel Anschlussstifte aufweisen. Die Anschlussstifte können elektrisch isoliert an dem Basisteil befestigt sein und sich durch das Basisteil hindurch erstrecken. Der Laserchip kann mit den Anschlussstiften elektrisch verbunden sein. Zu diesem Zweck können elektrische Kontaktstrukturen, zum Beispiel Bonddrähte sowie eine Kontaktfläche auf einem Chipträger oder einem wärmeleitenden Halteteil, zur Anwendung kommen.
  • Das Laserbauelement kann lediglich einen in dem Gehäuse angeordneten Laserchip aufweisen. Möglich ist auch eine Ausführungsform, in welcher das Laserbauelement mehrere in dem Gehäuse angeordnete Laserchips aufweist, und in welcher das sich ebenfalls in dem Gehäuse befindende Konversionselement mit Laserstrahlung der mehreren Laserchips bestrahlbar ist. Die mehreren Laserchips können nebeneinander in dem Gehäuse angeordnet sein. In Bezug auf einen solchen Aufbau können die oben erläuterten Ausführungsformen in analoger Weise zur Anwendung kommen. Beispielsweise können einzelne oder mehrere der folgenden Ausgestaltungen vorliegen.
  • Jeder Laserchip kann auf einem eigenen Chipträger angeordnet sein. Alternativ können mehrere Laserchips auf einem gemeinsamen Chipträger angeordnet sein. Der oder die Chipträger können auf einem hervorstehenden Montageabschnitt eines mit einer Kappe verbundenen Basisteils angeordnet sein. Das Konversionselement kann ebenfalls auf dem Montageabschnitt angeordnet sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung, in welcher das Konversionselement auf dem oder den Chipträgern angeordnet ist.
  • Bei einer Ausgestaltung des Laserbauelements mit mehreren auf einem Basisteil angeordneten wärmeleitenden Halteteilen und dem hierauf angeordneten Konversionselement können der oder die Chipträger auf einem der Halteteile angeordnet sein. Möglich ist es auch, dass auf dem betreffenden Halteteil mehrere Laserchips direkt angeordnet sind. Dies gilt in entsprechender Weise für eine Ausgestaltung des Laserbauelements mit einem wärmeleitenden Halteteil, auf welchem der oder die Chipträger oder mehrere Laserchips direkt angeordnet sein können. Hierbei kann das Konversionselement auf dem Halteteil, oder auf dem oder den Chipträgern angeordnet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements vorgeschlagen. Das Laserbauelement weist den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen auf. Bei dem Verfahren werden Komponenten des Laserbauelements umfassend einen Laserchip, ein Konversionselement zur Strahlungskonversion und Gehäuseteile bereitgestellt. Ein weiterer Schritt ist ein Zusammenbauen der Komponenten des Laserbauelements derart, dass ein Gehäuse bereitgestellt wird, innerhalb welchem der Laserchip und das Konversionselement angeordnet sind, wobei das Konversionselement mit Laserstrahlung des Laserchips bestrahlbar ist.
  • Das mit Hilfe des Verfahrens hergestellte Laserbauelement weist ein in dem Gehäuse integriertes Konversionselement auf. Dadurch kann das Laserbauelement eine kompakte Bauform besitzen. Auch kann das Konversionselement in einem kleinen Abstand zu dem Laserchip angeordnet sein. Hierdurch ist ein Betrieb des Laserbauelements mit einer Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte möglich.
  • Im Hinblick auf das Herstellungsverfahren können die folgenden Ausführungsformen zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann das bereitgestellte Konversionselement eine Leuchtstoffschicht und eine wärmeleitende Schicht aufweisen. Das Ausbilden der wärmeleitenden Schicht kann mit Hilfe eines Sputterverfahrens durchgeführt werden. Das Konversionselement kann ferner mit einer reflektierenden Schicht bereitgestellt werden. Die reflektierende Schicht kann auf einer Seite der Leuchtstoffschicht ausgebildet werden, welche in dem Laserbauelement dem Laserchip zugewandt ist. Die wärmeleitende Schicht, welche rahmenförmig ausgeführt sein kann, kann auf der reflektierenden Schicht ausgebildet werden. Möglich ist es auch, die wärmeleitende Schicht und die reflektierende Schicht auf der Seite der Leuchtstoffschicht auszubilden, welche in dem Laserbauelement dem Laserchip zugewandt ist. Hierbei kann die reflektierende Schicht in einem Bereich auf der Leuchtstoffschicht vorgesehen werden, in welchem die Leuchtstoffschicht nicht durch die wärmeleitende Schicht verdeckt ist.
  • Ein weiterer möglicher Schritt, welcher im Rahmen des Bereitstellens des Konversionselements durchgeführt werden kann, ist ein Ausbilden von wenigstens einer Lötfläche auf der wärmeleitenden Schicht. Es kann ferner ein optisches Element wie zum Beispiel eine Linse auf der Leuchtstoffschicht angeordnet werden, und zwar auf der Seite der Leuchtstoffschicht, welche in dem Laserbauelement abgewandt ist zu dem Laserchip.
  • In Bezug auf die Gehäuseteile können ein Basisteil und eine Kappe bereitgestellt werden. Das Basisteil kann einen hervorstehenden Montageabschnitt aufweisen. Der Laserchip kann auf einem Chipträger angeordnet werden, und der Chipträger kann nachfolgend auf dem Montageabschnitt angeordnet werden. Auch das Konversionselement kann auf dem Montageabschnitt angeordnet werden. Möglich ist es auch, das Konversionselement zusammen mit dem Laserchip auf dem Chipträger zu montieren, und den Chipträger nachfolgend auf dem Montageabschnitt anzuordnen. Bei den vorgenannten Schritten kann jeweils ein Lötprozess durchgeführt werden.
  • Es ist ferner möglich, ein Basisteil, eine Kappe und mehrere wärmeleitende Halteteile bereitzustellen. Hierbei kann ein mit dem Laserchip versehener Chipträger auf einem der Halteteile angeordnet werden, und können dieses Halteteil und wenigstens ein weiteres Halteteil auf dem Basisteil montiert werden. Nachfolgend kann das Konversionselement auf den mehreren Halteteilen befestigt werden. Der Laserchip kann alternativ direkt auf einem der Halteteile platziert werden. Möglich ist es auch, das Konversionselement auf einem Halteteil vorzumontieren, und das betreffende Halteteil auf dem Basisteil und das Konversionselement auf wenigstens einem weiteren und sich bereits auf dem Basisteil befindenden Halteteil zu befestigen. Das bereits auf dem Basisteil vorhandene Halteteile kann mit dem Chipträger bzw. Laserchip versehen sein. Bei den vorgenannten Schritten kann jeweils ein Lötprozess durchgeführt werden.
  • Am Ende des Verfahrens können das Basisteil und die Kappe miteinander verbunden werden, zum Beispiel durch Verschweißen. Vor diesem Schritt können ferner elektrische Verbindungen zwischen dem Laserchip und an dem Basisteil angeordneten Anschlussstiften hergestellt werden, zum Beispiel durch Anschließen von Bonddrähten.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 eine seitliche Darstellung eines Laserbauelements mit einem Gehäuse, einem Laserchip und einem Konversionselement, wobei das Gehäuse ein Basisteil und eine Kappe aufweist, wobei das Konversionselement eine Leuchtstoffschicht, eine auf der Leuchtstoffschicht angeordnete reflektierende Schicht und eine auf der reflektierenden Schicht angeordnete wärmeleitende Schicht aufweist, wobei der Laserchip auf einem Chipträger angeordnet ist, und wobei der Chipträger und das Konversionselement auf einem Montageabschnitt des Basisteils angeordnet sind;
  • 2 eine Aufsichtsdarstellung des Konversionselements von 1 mit einer Lötfläche;
  • 3 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements, welches ein auf einem Chipträger angeordnetes Konversionselement aufweist, wobei der Chipträger eine Stufenform besitzt;
  • 4 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit einem auf einem Chipträger angeordneten Konversionselement;
  • 5 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements, welches zwei auf einem Basisteil angeordnete wärmeleitende Halteteile aufweist, wobei ein Konversionselement auf den beiden Halteteilen und ein einen Laserchip tragender Chipträger auf einem Halteteil angeordnet sind;
  • 6 eine Aufsichtsdarstellung des Konversionselements von 5 mit zwei Lötflächen;
  • 7 bis 9 Schritte zur Herstellung des Laserbauelements von 5;
  • 10 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit wärmeleitenden Halteteilen, wobei ein Laserchip auf einem Halteteil angeordnet ist;
  • 11 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit einer Kappe, welche eine Linse aufweist;
  • 12 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit einer Kappe mit einer Linse;
  • 13 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit einem Konversionselement, welches eine Linse aufweist;
  • 14 eine vergrößerte Darstellung von Komponenten des Laserbauelements von 13, wobei eine Wärmeabführung über die Linse angedeutet ist;
  • 15 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit einem Konversionselement mit einer Linse;
  • 16 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements, welches ein Konversionselement mit einer auf einer Leuchtstoffschicht angeordneten wärmeleitenden Schicht aufweist; und
  • 17 eine seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements mit einem Konversionselement mit einer auf einer Leuchtstoffschicht angeordneten wärmeleitenden Schicht.
  • Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen von Laserbauelementen 100 beschrieben. Die Laserbauelemente 100 weisen ein Gehäuse 130, einen Laserchip 110 zum Erzeugen einer Laserstrahlung 190 und ein mit der Laserstrahlung 190 bestrahlbares Konversionselement 160 mit einer Leuchtstoffschicht 161 zur Strahlungskonversion auf. Der Laserchip 110 und das Konversionselement 160 sind in dem Gehäuse 130 angeordnet. Hierdurch können die Laserbauelemente 100 einen kompakten und platzsparenden Aufbau besitzen. Ferner kann das Konversionselement 160 in einem kleinen Abstand zu dem Laserchip 110 positioniert sein, wodurch eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte möglich ist. Die Laserbauelemente 100 sind dahingehend ausgebildet, dass eine effiziente Entwärmung des Konversionselements 160 erzielt werden kann. Die Laserbauelemente 100 können als Laser Package, sowie, aufgrund des integrierten Konversionselements 160 mit der Leuchtstoffschicht 161, als Phosphor Integrated Laser Package bezeichnet werden. Die Laserbauelemente 100 können zum Erzeugen einer weißen Lichtstrahlung ausgebildet sein, und dadurch zum Beispiel in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. In gleicher Weise können die Laserbauelemente 100 neben gezeigten und beschriebenen Komponenten und Strukturen weitere Komponenten und Strukturen aufweisen.
  • 1 zeigt eine schematische seitliche Darstellung eines Laserbauelements 100. Das Laserbauelement 100 weist ein Gehäuse 130, einen Laserchip 110 und ein Konversionselement 160 auf. Das Gehäuse 130 umfasst zwei Gehäuseteile, und zwar ein Basisteil 140 und eine mit dem Basisteil 140 verbundene Kappe 150. Die Gehäuseteile 140, 150 umschließen einen Innenraum, in welchem der Laserchip 110 und das Konversionselement 160 angeordnet und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Das Gehäuse 130 kann ein sogenanntes TO-Gehäuse (Transistor Outline), auch TO Can genannt, sein. Hierbei können das Basisteil 140 auch als TO-Sockel (TO Header) und die Kappe 150 als TO-Kappe (TO Cap) bezeichnet werden.
  • Die Gehäuseteile 140, 150 können ein metallisches Material aufweisen, und durch eine Schweißverbindung miteinander verbunden sein. Die Kappe 150 kann an einer dem Basisteil 140 abgewandten Seite (rechte Seite in 1) ein nicht gezeigtes Austrittsfenster aus einem strahlungsdurchlässigen Material aufweisen. Über das Austrittsfenster kann eine in dem Laserbauelement 100 im Betrieb erzeugte Lichtstrahlung abgegeben werden.
  • Zur elektrischen Kontaktierung weist das Laserbauelement 100 zwei von dem Basisteil 140 nach außen abstehende Anschlussstifte 141, auch Pins genannt, auf. Die Anschlussstifte 141 sind elektrisch isoliert an dem Basisteil 140 befestigt und erstrecken sich durch das Basisteil 140 hindurch zu dem von dem Gehäuse 130 umschlossenen Innenraum. Die Anschlussstifte 141 sind elektrisch mit dem Laserchip 110 verbunden, so dass der Laserchip 110 über die Anschlussstifte 141 mit elektrischer Energie versorgt werden kann (jeweils nicht dargestellt). Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
  • Der Laserchip 110, welcher als Halbleiterlaser oder Laserdiodenchip bezeichnet werden kann, ist ein kantenemittierender Laserchip. In dieser Ausgestaltung weist der Laserchip 110 eine laterale Seitenfläche 115 auf, über welche der Laserchip 110 im Betrieb eine Laserstrahlung 190 emittieren kann. Die Seitenfläche 115 wird im Folgenden als Emissionsfacette 115 bezeichnet. Die Laserstrahlung 190, welche im Folgenden auch als primäre Lichtstrahlung bezeichnet wird, kann eine blaue Lichtstrahlung sein. Wie in 1 angedeutet ist, kann die Laserstrahlung 190 mit einer charakteristischen Strahldivergenz von der Emissionsfacette 115 abgestrahlt werden. Der Laserchip 110 kann zum Beispiel eine Ausgangsleistung im mW-Bereich oder eine andere Ausgangsleistung, zum Beispiel im W-Bereich, aufweisen.
  • Der Laserchip weist zwei entgegengesetzte und an die Emissionsfacette 115 angrenzende Seiten bzw. Längsseiten 111, 112 auf, welche eine Ober- und Unterseite des Laserchips 100 bilden. Wie in 1 gezeigt ist, wird die Laserstrahlung 190 in der Nähe von einer der Längsseiten, vorliegend in der Nähe der Längsseite 111, von der Emissionsfacette 115 abgegeben.
  • Der Laserchip 110 weist einen p-dotierten Halbleiterbereich, einen n-dotierten Halbleiterbereich und eine dazwischen angeordnete aktive Zone zur Strahlungserzeugung auf (nicht dargestellt). Der p-dotierte Halbleiterbereich, welcher eine geringere Dicke besitzen kann als der n-dotierte Halbleiterbereich, kann sich im Bereich der Längsseite 111, und der n-dotierte Halbleiterbereich kann sich im Bereich der Längsseite 112 befinden. Darüber hinaus weist der Laserchip 111 an jeder der Längsseiten 111, 112 eine metallische Kontaktfläche auf (nicht dargestellt). Über die Kontaktflächen kann dem Laserchip 111 elektrische Energie zur Erzeugung und damit Emission der Laserstrahlung 190 zugeführt werden.
  • Ein weiterer Bestandteil des Laserbauelements 100 ist, wie in 1 gezeigt ist, ein den Laserchip 110 tragender Chipträger 120. Der Laserchip 110 ist auf einer für den Laserchip 110 vorgesehenen Montageseite des Chipträgers 120 angeordnet. Der Chipträger 120, welcher als Submount bezeichnet werden kann, dient als Wärmesenke für den Laserchip 110. Der Chipträger 120 kann ein wärmeleitendes keramisches Material wie zum Beispiel Aluminiumnitrid aufweisen. Die Anordnung umfassend den Chipträger 120 und den Laserchip 110 kann auch als Chip On Submount Assembly (COSA) bezeichnet werden.
  • Der Laserchip 110 ist bei der in 1 gezeigten Bauform mit der Längsseite 111 auf dem Chipträger 120 angeordnet. Entsprechend der oben angegebenen Orientierung der p- und n-dotierten Halbleiterbereiche des Laserchips 110 kann dieser Aufbau mit der Bezeichnung p-down charakterisiert werden, und kann insofern der mit dem Laserchip 110 versehene Chipträger 120 als p-down COSA bezeichnet werden. In 1 ist weiter gezeigt, dass der Laserchip 110 derart auf dem Chipträger 120 angeordnet ist, dass der Laserchip 110 mit der Emissionsfacette 115 seitlich gegenüber dem Chipträger 120 hervorsteht. Hierdurch wird verhindert, dass die nahe der Längsseite 111 emittierte Laserstrahlung 190 durch den Chipträger 120 abgeschattet wird.
  • Der Chipträger 120 weist an der Montageseite, auf welcher der Laserchip 110 angeordnet ist, eine metallische Gegenkontaktfläche auf. Die Gegenkontaktfläche des Chipträgers 120 und die an der Längsseite 111 des Laserchips 110 vorhandene Kontaktfläche können über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial wie zum Beispiel ein Lotmittel elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sein (jeweils nicht dargestellt).
  • Wie in 1 weiter gezeigt ist, weist das Basisteil 140 einen hervorstehenden und ebenfalls ein metallisches Material aufweisenden Montageabschnitt 142 auf. Der Montageabschnitt 142 kann auch als Stem bezeichnet werden. Der mit dem Laserchip 110 versehene Chipträger 120 ist auf einer für den Chipträger 120 vorgesehenen Montageseite des Montageabschnitts 142 angeordnet. Der Chipträger 120 und der Montageabschnitt 142 können durch ein Lotmittel miteinander verbunden sein. Zu diesem Zweck kann der Chipträger 120 an einer Seite, welche entgegengesetzt ist zu der Seite des Chipträgers 120 mit dem Laserchip 110 und welche dem Montageabschnitt 142 zugewandt ist, eine metallische Beschichtung aufweisen (jeweils nicht dargestellt).
  • Das zur Strahlungskonversion eingesetzte Konversionselement 160 besitzt eine plättchenförmige Gestalt und weist, wie in 1 gezeigt ist, eine keramische Leuchtstoffschicht 161, eine auf der Leuchtstoffschicht 161 angeordnete reflektierende Schicht 162 und eine auf der reflektierenden Schicht 162 angeordnete wärmeleitende Schicht 163 auf. Das Konversionselement 160 ist auf einer senkrecht zur Montageseite orientierten Stirnseite des Montageabschnitts 142 angeordnet. Ausgehend hiervon steht das Konversionselement 160 gegenüber dem Montageabschnitt 142 hervor, so dass das Konversionselement 160 im Betrieb des Laserbauelements 100 an einer dem Laserchip 110 zugewandten Seite mit der Laserstrahlung 190 bestrahlt werden kann.
  • Die Leuchtstoffschicht 161 bildet eine dem Laserchip 110 abgewandte Seite des Konversionselements 160, über welche eine Strahlungsemission im Betrieb des Laserbauelements 100 erfolgen kann. Die Leuchtstoffschicht 161 weist einen Leuchtstoff oder mehrere unterschiedliche Leuchtstoffe auf, um die von dem Laserchip 110 emittierte primäre blaue Lichtstrahlung 190 wenigstens teilweise in eine oder mehrere verschiedene sekundäre langwelligere Lichtstrahlungen umzuwandeln. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine gelbe, eine grüne und/oder eine rote Lichtstrahlung handeln. Auf diese Weise kann von der Leuchtstoffschicht 161 an der dem Laserchip 110 abgewandten Seite eine Lichtstrahlung in Richtung des Austrittsfensters der Kappe 150 abgegeben werden, welche primäre und sekundäre, also nichtkonvertierte und konvertierte Strahlungsanteile, umfassen kann (nicht dargestellt). Die Lichtstrahlung kann eine weiße Farbe besitzen, und über das Austrittsfenster von dem Laserbauelement 100 abgegeben werden.
  • 2 zeigt eine Aufsichtsdarstellung des Konversionselements 160, anhand derer weitere Details deutlich werden. In Bezug auf 1 veranschaulicht 2 die dem Laserchip 110 zugewandte Seite des Konversionselements 160. Die auf der reflektierenden Schicht 162 angeordnete wärmeleitende Schicht 163 weist eine rahmenförmige Gestalt mit einer Öffnung 165 auf. Im Bereich der Öffnung 165 sind die reflektierende Schicht 162 und damit die sich darunter befindende Leuchtstoffschicht 161 nicht durch die wärmeleitende Schicht 163 verdeckt. Auf diese Weise können die reflektierende Schicht 162 und die Leuchtstoffschicht 161 in diesem Bereich mit der Laserstrahlung 190 bestrahlt werden.
  • Die reflektierende Schicht 162, welche sich auf einer dem Laserchip 110 zugewandten Seite der Leuchtstoffschicht 161 befindet, ist dahingehend ausgebildet, dass die Laserstrahlung 190 durch die reflektierende Schicht 162 transmittiert und dadurch in die Leuchtstoffschicht 161 eingebracht werden kann. Die reflektierende Schicht 162 sorgt im Betrieb des Laserbauelements 100 für eine Reflexion der in der Leuchtstoffschicht 162 erzeugten Konversionsstrahlung. Auf diese Weise kann erzielt werden, dass eine Rückstreuung von Strahlung von dem Konversionselement 160 in Richtung des Laserchips 110 und ein damit einhergehender Effizienzverlust minimal sind. Im Hinblick auf die blaue Laserstrahlung 190 kann die reflektierende Schicht 162 derart ausgebildet sein, dass lediglich Lichtstrahlung unterhalb einer Wellenlänge von ca. 500nm die Schicht 162 passieren kann, und dass die Schicht 162 für Strahlung oberhalb von ca. 500nm hoch reflektierend ist.
  • In 2 ist anhand einer gestrichelten Linie ein Bereich 191 angedeutet, in welchem das Konversionselement 160 und damit die Leuchtstoffschicht 161 im Betrieb des Laserbauelements 100 mit der Laserstrahlung 190 bestrahlt werden können. Die gezeigte elliptische Form des bestrahlten Bereichs 191 ist Folge eines elliptischen Modenprofils des Laserchips 110. Eine weitere gestrichelte Linie veranschaulicht einen aktiven Bereich 195, in welchem die Strahlungsemission an der dem Laserchip 110 abgewandten Seite des Konversionselements 160 erfolgen kann. Der aktive Bereich 195 ist größer als der bestrahlte Bereich 191. Dies liegt an der Strahlungskonversion, bei welcher eine Absorption von Primärstrahlung und eine Reemission von Sekundärstrahlung in alle möglichen Raumrichtungen erfolgt, sowie an einer in der Leuchtstoffschicht 161 auftretenden Streuung. Abweichend von der gezeigten rechteckigen Form kann der Abstrahlbereich 195 eine runde, zum Beispiel elliptische oder kreisförmige Geometrie, besitzen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, kann das Konversionselement 160 in unmittelbarer Nähe zu der Emissionsfacette 115 des Laserchips 110 angeordnet sein. Dadurch kann der in 2 angedeutete bestrahlte Bereich 191 relativ klein sein und kann eine hohe Leistungsdichte in dem Bereich 191 vorliegen. Infolgedessen kann eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte von dem Konversionselement 160 und damit von dem Laserbauelement 100 erzielt werden. Der Einsatz eines optischen Elements zwischen dem Laserchip 110 und dem Konversionselement 160 ist hierfür nicht erforderlich.
  • In 2 ist ferner gezeigt, dass das Konversionselement 160 eine auf der wärmeleitenden Schicht 163 angeordnete Lötfläche 167 aufweist. Die Lötfläche 167, welche auch als Lötpad bezeichnet werden kann, kann in Form einer metallischen Schicht aus zum Beispiel Indium ausgebildet sein. Das Konversionselement 160 kann mit Hilfe der Lötfläche 167 und über ein Lotmittel mit dem Montageabschnitt 142 des Basisteils 140 verbunden sein (nicht dargestellt).
  • Wie oben angedeutet wurde, sind die an dem Basisteil 140 angeordneten Anschlussstifte 141 elektrisch mit dem Laserchip 110 verbunden, so dass dem Laserchip 110 über die Anschlussstifte 141 elektrische Energie zugeführt werden kann. Dies kann mit Hilfe von nicht dargestellten Bonddrähten verwirklicht sein. Hierbei kann ein Anschlussstift 141 über einen Bonddraht an die Kontaktfläche an der Längsseite 112 des Laserchips 110 angeschlossen sein. Der andere Anschlussstift 141 kann über einen weiteren Bonddraht an die Gegenkontaktfläche des Chipträgers 120 angeschlossen sein, welche ihrerseits in elektrischer Verbindung mit der Kontaktfläche an der Längsseite 111 des Laserchips 110 steht.
  • Der Betrieb des Laserchips 110 ist mit einer Wärmeerzeugung in dem Laserchip 110 verbunden. Die Wärme kann auf effiziente Weise über den mit dem Laserchip 110 verbundenen Chipträger 120 und weiter über den hieran angrenzenden Montageabschnitt 142 und das übrige Basisteil 140 abgeführt werden. Die in der Leuchtstoffschicht 161 des Konversionselements 160 stattfindende Strahlungskonversion hat ebenfalls eine Wärmeerzeugung zur Folge. Eine effiziente Entwärmung der Leuchtstoffschicht 161, ohne dabei die Leuchtdichte zu kompromittieren, kann wie folgt erzielt werden.
  • Die Leuchtstoffschicht 161 des Konversionselements 160 kann ein wärmeleitendes Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufweisen, in welchem der Leuchtstoff oder die mehreren Leuchtstoffe eingebettet sind (nicht dargestellt). Das wärmeleitende Material der Leuchtstoffschicht 161 kann zum Beispiel Aluminiumnitrid sein. Hierdurch kann die erzeugte Wärme bereits in der Leuchtstoffschicht 161 verteilt werden.
  • Mit Hilfe der wärmeleitenden Schicht 163 des Konversionselements 160, welche über die reflektierende Schicht 162 thermisch mit der Leuchtstoffschicht 161 gekoppelt ist, kann eine Wärmespreizung bewirkt werden. Durch die Rahmenform der wärmeleitenden Schicht 163, wodurch der Punkt bzw. Bereich der Wärmeentstehung lateral umschlossen sein kann, kann dieser Effekt begünstigt werden. Die wärmeleitende Schicht 163 kann ferner für einen Wärmetransport von der Leuchtstoffschicht 161 zu einer angrenzenden Wärmesenke, d.h. vorliegend zu dem Montageabschnitt 142 und damit dem übrigen Basisteil 140, sorgen. Zum Erreichen einer hohen Effizienz kann die wärmeleitende Schicht 163 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus einem metallischen Material wie zum Beispiel Kupfer, ausgebildet sein. Ein effiziente Entwärmung kann weiter dadurch begünstigt werden, dass das Konversionselement 160 eine Lötfläche 167 aufweist und über eine Lötverbindung an dem Montageabschnitt 142 befestigt ist.
  • Eine nicht dargestellte Herstellung des in 1 gezeigten Laserbauelements 100, bei welcher für den Fall einer Verwendung eines TO-Gehäuses 130 bereits vorhandene und dadurch kostengünstige Produktionstechniken zum Einsatz kommen können, kann wie folgt durchgeführt werden. Hierbei werden Komponenten des Laserbauelements 100, d.h. die Gehäuseteile 140, 150, der Laserchip 110, der Chipträger 120 und das Konversionselement 160 bereitgestellt und zusammengebaut.
  • Für das Bereitstellen des Konversionselements 160 kann ein keramisches Schichtelement umfassend das wärmeleitende Material, in welchem ein oder mehrere Leuchtstoffe eingebettet sind, hergestellt werden, welches nachfolgend in mehrere rechteckige bzw. quaderförmige Leuchtstoffschichten 161 zerlegt wird. Jede dieser Leuchtstoffschichten 161 kann zur Herstellung eines eigenen Konversionselements 160 herangezogen werden. Eine solche Leuchtstoffschicht 161 kann auf einer Seite, welche in dem herzustellenden Laserbauelement 100 dem Laserchip 110 zugewandt ist, mit der reflektierenden Schicht 162 beschichtet werden. Anschließend kann die rahmenförmige wärmeleitende Schicht 163 auf der reflektierenden Schicht 162 ausgebildet werden. Dies kann ein Durchführen eines Sputterverfahrens umfassen. Nachfolgend kann die Lötfläche 167 auf der wärmeleitenden Schicht 163 ausgebildet werden.
  • Der Laserchip 110 kann durch Löten auf dem Chipträger 120 angeordnet werden. Auch das Anordnen des Chipträgers 120 auf dem Montageabschnitt 142 des Basisteils 140, was nach dem Anordnen des Laserchips 110 auf dem Chipträger 120 erfolgen kann, kann mittels Löten durchgeführt werden. In gleicher Weise kann das Konversionselement 160 auf den Montageabschnitt 142 gelötet werden.
  • Am Ende des Herstellungsverfahrens kann ein Verbinden der Kappe 150 mit dem Basisteil 140 erfolgen. Hierzu kann ein Schweißverfahren durchgeführt werden. Zuvor bzw. vor dem Verkappen können ferner die Anschlussstifte 141 elektrisch mit dem Laserchip 110 verbunden werden. Zu diesem Zweck kann ein Drahtbondprozess durchgeführt werden, in welchem, wie oben angegeben, entsprechende elektrische Verbindungen über Bonddrähte ausgebildet werden.
  • Im Folgenden werden mögliche Varianten und Abwandlungen beschrieben, welche für ein Laserbauelement 100, für dessen Bestandteile und für ein Herstellungsverfahren in Betracht kommen können. Übereinstimmende Merkmale und Vorteile sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung eines Laserbauelements 100 genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
  • Eine mögliche Abwandlung besteht zum Beispiel darin, ein Konversionselement 160 auf einem Chipträger 120 anzuordnen. Zur Veranschaulichung einer solchen Bauform zeigt 3 eine schematische seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements 100. Das Laserbauelement 100 weist einen Chipträger 120 auf, auf welchem sowohl ein Laserchip 110 zum Erzeugen und Abstrahlen einer Laserstrahlung 190 als auch ein mit der Laserstrahlung 190 bestrahlbares Konversionselement 160 zur Strahlungskonversion angeordnet sind. Der Laserchip 110 befindet sich auf einer Montageseite des Chipträgers 120. An dieser Stelle kann eine Kontaktfläche des Laserchips 110 über ein Lotmittel mit einer Gegenkontaktfläche des Chipträgers 120 verbunden sein (nicht dargestellt).
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist das Konversionselement 160 auf einer senkrecht zur Montageseite orientierten Stirnseite des Chipträgers 120 angeordnet. Das Konversionselement 160, welches eine Leuchtstoffschicht 161, eine reflektierende Schicht 162 und eine wärmeleitende Schicht 163 umfasst, weist an dieser Stelle eine metallische Lötfläche 167 auf (vgl. 2). Der Chipträger 120 kann an der Stirnseite eine hierauf abgestimmte metallische Beschichtung aufweisen, so dass das Konversionselement 160 über eine Lötverbindung auf dem Chipträger 120 befestigt sein kann (nicht dargestellt). Das Konversionselement 160 steht an der Stirnseite des Chipträgers 120 bzw. ausgehend hiervon gegenüber dem Chipträger 120 hervor, so dass das Konversionselement 160 an einer dem Laserchip 110 zugewandten Seite mit der Laserstrahlung 190 bestrahlt werden kann.
  • In 3 ist ferner gezeigt, dass der Laserchip 110 mit einer Längsseite 111 auf dem Chipträger 120 angeordnet ist, nahe welcher die Laserstrahlung 190 über eine Emissionsfacette 115 emittiert wird (p-down Aufbau). Um eine Abschattung der Laserstrahlung 190 zu vermeiden, weist der in 3 dargestellte Chipträger 120 abweichend von dem Chipträger 120 von 1, welcher eine rechteckige Querschnittsform besitzt, einen seitlich hervorstehenden Absatz 125 und damit im Querschnitt eine Stufenform auf. Diese Ausgestaltung macht es möglich, den Laserchip 110 derart auf dem Chipträger 120 zu montieren, dass der Laserchip 110 im Bereich des Absatzes 125 mit der Emissionsfacette 115 seitlich gegenüber der Montageseite des Chipträgers 120 hervorsteht. Die Stirnseite des Chipträgers 120, auf welcher das Konversionselement 160 angeordnet ist, ist durch den Absatz 125 gebildet.
  • Auch bei dem Laserbauelement 100 von 3 ist der Chipträger 120 auf einem Montageabschnitt 142 eines Basisteils 140 angeordnet. Vorliegend kann der Chipträger 120 als gemeinsame Wärmesenke für den Laserchip 110 und für das Konversionselement 160 dienen. Im Betrieb des Laserbauelements 100 kann eine in diesen Komponenten 110, 160 erzeugte Wärme über den Chipträger 120, den hieran angrenzenden Montageabschnitt 142 und das übrige Basisteil 140 abgeführt werden. In Bezug auf das Konversionselement 160 kann die wärmeleitende Schicht 163 für einen Wärmtransport von der Leuchtstoffschicht 161 zu dem Chipträger 120 sorgen.
  • Bei dem Laserbauelement 100 von 3 bietet die gemeinsame Anordnung des Laserchips 110 und des Konversionselements 160 auf dem Chipträger 120 die Möglichkeit, einen kleinen bzw. minimalen Abstand zwischen dem Laserchip 110 und dem Konversionselement 160 vorzusehen. Im Betrieb das Laserbauelements 100 kann auf diese Weise eine hohe bzw. maximale Leistungsdichte auf dem Konversionselement 160 bereitgestellt werden. Infolgedessen kann sich das Laserbauelement 100 durch eine relativ hohe Leuchtdichte auszeichnen.
  • Im Rahmen der Herstellung des Laserbauelements 100 von 3 können der Laserchip 110 und das Konversionselement 160 mittels Löten auf dem Chipträger 120 angeordnet werden. Nachfolgend kann der Chipträger 120, ebenfalls durch Löten, auf dem Montageabschnitt 142 befestigt werden. Zum Fertigstellen des Laserbauelements 100 können weitere der oben genannten Schritte (Drahtbonden, Verkappen) durchgeführt werden.
  • In Bezug auf das Laserbauelement 100 von 3 ist es möglich, einen Testbetrieb einschließlich einer optische Vermessung bereits nach einem Anordnen des Laserchips 110 und des Konversionselements 160 auf dem Chipträger 120, also eine Vermessung auf COSA Level, durchzuführen. In Bezug auf eine Herstellung einer Mehrzahl an Laserbauelementen 100 können auf diese Weise fehlerhafte Bauteile in einem früheren Verfahrensstadium erkannt werden, und kann dadurch eine höhere Ausbeute erzielt werden.
  • Die vorgenannten Aspekte können in entsprechender Weise bei dem Laserbauelement 100 von 4 zur Anwendung kommen. Das Laserbauelement 100 weist einen Chipträger 120 mit einer rechteckigen Querschnittsform auf, auf welchem ein Laserchip 110 zum Erzeugen einer Laserstrahlung 190 und ein Konversionselement 160 angeordnet sind. Der Laserchip 110 befindet sich auf einer Montageseite, und das Konversionselement 160 auf einer senkrecht zur Montageseite orientierten Stirnseite des Chipträgers 120. Der Laserchip 110 ist in einem kleinen bzw. minimalen Abstand zu dem Konversionselement 160 positioniert. Das Konversionselement 160 steht ausgehend von der Stirnseite gegenüber dem Chipträger 120 hervor, so dass das Konversionselement 160 an einer dem Laserchip 110 zugewandten Seite mit der Laserstrahlung 190 bestrahlt werden kann.
  • Bei dem Laserbauelement 100 von 4 wird eine Abschattung einer von dem Laserchip 111 über eine Emissionsfacette 115 emittierten Laserstrahlung 190 wie folgt vermieden. Der Laserchip 110 ist nicht mit einer Längsseite 111, nahe welcher die Strahlungsemission erfolgt, sondern mit einer hierzu entgegengesetzten Längsseite 112 auf dem Chipträger 120 angeordnet. An dieser Stelle kann eine Kontaktfläche des Laserchips 110 über ein Lotmittel mit einer Gegenkontaktfläche des Chipträgers 120 verbunden sein (nicht dargestellt). Entsprechend der oben angegebenen Orientierung von p- und n-dotierten Halbleiterbereichen des Laserchips 110 kann dieser Aufbau mit der Bezeichnung p-up charakterisiert werden.
  • 5 zeigt eine schematische seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements 100. Das Laserbauelement 100 weist ein Basisteil 140 mit Anschlussstiften 141 auf. Im Unterschied zu der in den 1, 3, 4 gezeigten Ausgestaltung weist das Basisteil 140 von 5 keinen Montageabschnitt 142 auf. Stattdessen sind auf dem Basisteil 140 mehrere, d.h. vorliegend zwei wärmeleitende Halteteile 149 angeordnet. Die Halteteile 149 können quaderförmig ausgebildet sein. Des Weiteren können die Halteteile 149 ein wärmeleitendes keramisches Material wie zum Beispiel Siliziumcarbid und eine metallische Beschichtung aufweisen (nicht dargestellt). Das Basisteil 140 ist mit einer Kappe 150 verbunden, welche an einer dem Basisteil 140 abgewandten Seite ein nicht gezeigtes Austrittsfenster aufweisen kann.
  • Wie in 5 weiter dargestellt ist, ist auf einem der Halteteile 149 ein mit einem Laserchip 110 versehener Chipträger 120 angeordnet. Hierbei handelt es sich um dieselbe COSA-Bauform, wie sie in 1 gezeigt ist und oben beschrieben wurde. Der Chipträger 120 kann über eine nicht dargestellte Lötverbindung auf dem Halteteil 149 befestigt sein.
  • Ein zur Strahlungskonversion eingesetztes Konversionselement 160 ist bei dem Laserbauelement 100 von 5 auf den beiden wärmeleitenden Halteteilen 149 bzw. auf Stirnseiten der beiden Halteteile 149 angeordnet. Hierdurch überdeckt das Konversionselement 160 einen Zwischenraum zwischen den Halteteilen 149, in welchem sich der Laserchip 110 befindet. Im Betrieb des Laserbauelements 100 kann das Konversionselement 160 auf diese Weise an einer dem Laserchip 110 zugewandten Seite mit einer von dem Laserchip 110 emittierten Laserstrahlung 190 bestrahlt werden.
  • Auch das Konversionselement 160 des Laserbauelements 100 von 5 weist eine keramische Leuchtstoffschicht 161, eine auf der Leuchtstoffschicht 161 angeordnete reflektierende Schicht 162 und eine auf der reflektierenden Schicht 162 angeordnete wärmeleitende Schicht 163 auf. Anhand von 6, welche eine Aufsichtsdarstellung des Konversionselements 160 bei einer Betrachtung der dem Laserchip 110 zugewandten Seite zeigt, wird deutlich, dass die wärmeleitende Schicht 163 wiederum eine rahmenförmige Gestalt mit einer Öffnung 165 aufweist. Im Bereich der Öffnung 165 können die reflektierende Schicht 162 und damit die Leuchtstoffschicht 161 mit der Laserstrahlung bestrahlt werden.
  • 6 veranschaulicht anhand von gestrichelten Linien ferner einen mit der Laserstrahlung 190 bestrahlten Bereich 191 und einen aktiven Bereich 195 des Konversionselements 160. Des Weiteren ist in 6 gezeigt, dass das Konversionselement 160 zwei auf der wärmeleitenden Schicht 163 angeordnete Lötflächen 167 aufweist. Auf diese Weise kann das Konversionselement 160 mit Hilfe der Lötflächen 167 und über ein Lotmittel mit den wärmeleitenden Halteteilen 149 verbunden sein (nicht dargestellt).
  • Im Betrieb des Laserbauelements 100 von 5 kann eine in dem Laserchip 110 erzeugte Wärme über den Chipträger 120 und weiter über das hieran angrenzende Halteteil 149 und das Basisteil 140 abgeführt werden. Das Konversionselement 160 kann über die beiden Halteteile 149 und weiter über das Basisteil 140 entwärmt werden. Hierbei kann die wärmeleitende Schicht 163 des Konversionselements 160 für einen Wärmtransport von der Leuchtstoffschicht 161 zu den Halteteilen 149 sorgen. Aufgrund der Ausgestaltung des Laserbauelements 100 mit den zwei Halteteilen 149 ist eine effiziente Entwärmung des Konversionselements 160 möglich.
  • Zur Herstellung des in 5 gezeigten Laserbauelements 100 werden die Gehäuseteile 140, 150, die wärmeleitenden Halteteile 149, der Laserchip 110, der Chipträger 120 und das Konversionselement 160 bereitgestellt. Der weitere Zusammenbau dieser Komponenten kann wie folgt durchgeführt werden.
  • Der Laserchip 110 kann auf dem Chipträger 120 angeordnet werden. Nachfolgend kann der mit dem Laserchip 110 versehene Chipträger 120 auf einem Halteteil 149 montiert werden, und kann das betreffende Halteteil 149 anschließend auf dem Basisteil 140 befestigt werden, so dass der in 7 gezeigte Zustand vorliegt. Bei diesen Schritten kann jeweils ein Lötprozess durchgeführt werden.
  • Im Anschluss hieran können die an dem Basisteil 140 angeordneten Anschlussstifte 141 elektrisch mit dem Laserchip 110 verbunden werden. Zu diesem Zweck kann ein Drahtbondprozess durchgeführt werden, in welchem entsprechende elektrische Verbindungen über Bonddrähte hergestellt werden (nicht dargestellt). Hierbei kann ein Anschlussstift 141 über einen Bonddraht an eine Kontaktfläche an einer Längsseite 112 des Laserchips 110 angeschlossen werden. Der andere Anschlussstift 141 kann über einen weiteren Bonddraht an eine Gegenkontaktfläche des Chipträgers 120 angeschlossen werden, wobei die Gegenkontaktfläche in elektrischer Verbindung mit einer Kontaktfläche an einer Längsseite 111 des Laserchips 110 steht.
  • Anschließend kann, wie in 8 gezeigt ist, das andere Halteteil 149 mittels Löten auf dem Basisteil 140 angeordnet werden. Im Anschluss hieran kann, wie in 9 gezeigt ist, das Konversionselement 160 auf die Halteteile 149 gelötet werden. Zum Fertigstellen des Laserbauelements 100 von 5 kann ferner das Basisteil 140 mit der Kappe 150 verbunden werden.
  • Alternativ kann der in 8 gezeigte Zustand ausgelassen werden, indem das Konversionselement 160 auf einem Halteteil 149 vormontiert wird, und in gemeinsamer Weise dieses Halteteil 149 auf dem Basisteil 140 und das Konversionselement 160 auf dem sich bereits auf dem Basisteil 140 befindenden Halteteil 149 befestig werden.
  • 10 zeigt eine schematische seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements 100 mit auf einem Basisteil 140 angeordneten wärmeleitenden Halteteilen 149. Im Unterschied zu der in 5 gezeigten Ausgestaltung ist ein Laserchip 110 bei dem Laserbauelement 100 von 10 direkt auf einem der Halteteile 149 angeordnet. Das betreffende Halteteil 149 dient daher als Chipträger. Der Laserchip 110 ist mit einer Längsseite 112 auf dem Halteteil 149 montiert, welche entgegen gesetzt ist zu einer Längsseite 111, in deren Nähe eine Laserstrahlung 190 über eine Emissionsfacette 115 von dem Laserchip 110 emittiert wird. Es kann somit ein p-up Aufbau vorliegen. Hierdurch wird verhindert, dass die Laserstrahlung 190 durch das Halteteil 149 abgeschattet wird.
  • Das den Laserchip 110 tragende Halteteil 149 weist eine metallische Gegenkontaktfläche auf, welche in elektrischer Verbindung steht mit einer Kontaktfläche an der Längsseite 112 des Laserchips 110. Auch in dieser Ausgestaltung ist die Gegenkontaktfläche mit einem Anschlussstift 141 des Basisteils 140 elektrisch verbunden, zum Beispiel über einen Bonddraht (jeweils nicht dargestellt).
  • Eine in dem Laserchip 110 im Betrieb erzeugte Wärme kann über das hieran angrenzende Halteteil 149 und das Basisteil 140 abgeführt werden. Die direkte Anordnung des Laserchips 110 auf dem Halteteil 149 ermöglicht, im Vergleich zu der in 5 gezeigten Verwendung eines Chipträgers 120, eine verbesserte Entwärmung. Des Weiteren kann eine Kostenersparnis erzielt werden. Eine Herstellung des Laserbauelements 100 von 10 kann vergleichbar zur Herstellung des Laserbauelements 100 von 5 erfolgen, wobei der Laserchip 110 direkt auf einem der Halteteile 149 angeordnet wird.
  • Bei den vorstehend beschriebenen und in den 1, 3, 4, 5 und 10 gezeigten Laserbauelementen 100 kann eine Lichtstrahlung in gestreuter Form von einem Konversionselement 160 und damit über ein Austrittsfenster einer Kappe 150 emittiert werden. Es können jedoch auch Ausgestaltungen von Laserbauelementen 100 mit einem integrierten optischen Element in Betracht kommen, um eine Strahlformung zu erzielen.
  • Zur Veranschaulichung zeigt 11 eine schematische seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements 100, welches eine Weiterbildung des Laserbauelements 100 von 1 darstellt. Das Laserbauelement 100 von 11 umfasst eine Kappe 150, welche an einer einem Basisteil 140 abgewandten Seite eine als Austrittsfenster dienende Linse 159 aufweist. Hierdurch ist es möglich, die von dem zugehörigen Konversionselement 160 emittierte Lichtstrahlung zu bündeln. Ein von dem Laserbauelement 100 emittiertes Strahlenbündel kann auf diese Weise eine geringe Divergenz besitzen. Im Rahmen der Herstellung des Laserbauelements 100 kann die Kappe 150 mit der integrierten Linse 159 bereitgestellt werden.
  • Aufgrund der integrierten Linse 159 kann das Laserbauelement 100 von 11 in einer Vorrichtung oder einem System, zum Beispiel einem Scheinwerfer, eingesetzt werden, wobei eine Verwendung zusätzlicher optischer Elemente entfallen kann (nicht dargestellt). Infolgedessen ist eine kompakte Bauweise auf Systemebene möglich.
  • Für die in den 3, 4, 5 und 10 gezeigten Laserbauelemente 100 können ebenfalls Ausgestaltungen mit einer Kappe 150 mit einer integrierten Linse 159 verwirklicht werden. In Bezug auf 3 ist zum Beispiel in 12 eine solche Ausgestaltung eines Laserbauelements 100 gezeigt.
  • 13 zeigt eine schematische seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements 100, welches ebenfalls eine Weiterbildung des Laserbauelements 100 von 1 dargestellt. Das Laserbauelement 100 von 13 weist ein Konversionselement 160 mit einer Leuchtstoffschicht 161, einer reflektierenden Schicht 162, einer wärmeleitenden Schicht 163 und einer zusätzlichen Linse 169 auf. Die Linse 169 des Konversionselements 160 ist auf einer einem Laserchip 110 des Laserbauelements 100 abgewandten Seite der Leuchtstoffschicht 161 angeordnet. Durch diese Ausgestaltung ist es ebenfalls möglich, die von dem Konversionselement 160 emittierte Lichtstrahlung zu bündeln, so dass ein von dem Laserbauelement 100 emittiertes Strahlenbündel eine geringe Divergenz besitzen kann.
  • Die Linse 169 kann im Rahmen der Herstellung des Laserbauelements 100 bzw. im Rahmen eines Bereitstellens des Konversionselements 160 auf der Leuchtstoffschicht 161 montiert werden. Aufgrund der Linse 169 kann das Laserbauelement 100 ohne zusätzliche optische Elemente in einer Vorrichtung oder einem System eingesetzt werden, so dass auch in dieser Ausgestaltung eine kompakte Bauweise auf Systemebene möglich ist.
  • Eine Kappe 150 des Laserbauelements 100 von 13 kann die oben beschriebene Bauform mit einem Austrittsfenster an einer einem Basisteil 140 abgewandten Seite aufweisen (nicht dargestellt). Über das Austrittsfenster kann die in dem Laserbauelement 100 mit Hilfe des Laserchips 110 und der Leuchtstoffschicht 161 erzeugte, die Linse 169 passierende und mit Hilfe der Linse 169 gebündelte Lichtstrahlung abgegeben werden.
  • Ein weiterer, mit Hilfe der integrierten Linse 169 erzielbarer Vorteil ist eine verbesserte Entwärmung des Konversionselements 160. In diesem Zusammenhang zeigt 14 eine vergrößerte Darstellung von Komponenten des Laserbauelements 100 von 13. In 14 ist zusätzlich ein aktiver Bereich 195 veranschaulicht, in welchem die Strahlungskonversion in der Leuchtstoffschicht 161 und dadurch die Lichtabstrahlung von der Leuchtstoffschicht 161 stattfinden kann. Die auf der Leuchtstoffschicht 161 angeordnete Linse 169 ermöglicht eine zusätzliche Wärmeabführung, wie in 14 anhand von Pfeilen angedeutet ist. Somit kann in dieser Ausgestaltung eine Kühlung des aktiven Bereichs 195 begünstigt werden, und ist ein verbessertes thermisches Management möglich.
  • Für die in den 3, 4, 5 und 10 gezeigten Laserbauelemente 100 können entsprechende Ausgestaltungen verwirklicht werden, indem ein Konversionselement 160 mit einer integrierten Linse 169 zur Anwendung kommt. In Bezug auf 3 ist zum Beispiel in 15 eine solche Bauform eines Laserbauelements 100 gezeigt.
  • 16 zeigt eine schematische seitliche Darstellung eines weiteren Laserbauelements 100, welches eine weitere Abwandlung des Laserbauelements 100 von 1 darstellt. Das Laserbauelement 100 von 16 weist ein Konversionselement 160 mit einer Leuchtstoffschicht 161, einer in 16 nicht gezeigten reflektierenden Schicht 162 und einer wärmeleitenden Schicht 163 auf. Die wärmeleitende Schicht 163 ist unmittelbar auf der Leuchtstoffschicht 161, d.h. auf einer einem Laserchip 110 des Laserbauelements 100 zugewandten Seite der Leuchtstoffschicht 161 angeordnet. Dies trifft auch auf die reflektierende Schicht 162 zu. Die wärmeleitende Schicht 163 weist eine rahmenförmige Gestalt mit einer Öffnung 165 auf, wie in 2 gezeigt ist. Die reflektierende Schicht 162 ist innerhalb der Öffnung 165 der wärmeleitenden Schicht 163 auf der Leuchtstoffschicht 161 angeordnet. Bei einem im Rahmen der Herstellung des Laserbauelements 100 durchgeführten Bereitstellen des Konversionselements 160 können die beiden Schichten 162, 163 nacheinander auf der Leuchtstoffschicht 161 ausgebildet werden.
  • Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung kann in entsprechender Weise in Bezug auf die Konversionselemente 160 der in den 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13 und 15 gezeigten Laserbauelemente 100 in Betracht kommen. In Bezug auf 3 ist zum Beispiel in 17 eine solche Ausprägung angedeutet.
  • Neben den oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
  • In Bezug auf die anhand der 11 bis 15 erläuterten Ausführungsformen ist es zum Beispiel möglich, anstelle der Linsen 159, 169 andere optische Elemente zur Strahlformung einzusetzen. Hierunter fallen zum Beispiel optische Elemente mit einem Mikrolinsenarray oder einem Mikroprimsenarray.
  • Des Weiteren können Laserbauelemente 100 verwirklicht werden, welche sowohl ein Konversionselement 160 mit einem integrierten optischen Element als auch eine Kappe 150 mit einem integrierten optischen Element aufweisen.
  • In Bezug auf Laserbauelemente 100 mit einem Basisteil 140 ohne Montageabschnitt 142, wie sie in den 5, 10 gezeigt sind, können alternative Ausgestaltungen mit einer anderen bzw. größeren Anzahl von auf einem Basisteil 140 angeordneten wärmeleitenden Halteteilen 149 in Betracht kommen. Hierbei kann ein Konversionselement 160 auf den mehreren Halteteilen 149, und kann ein mit einem Laserchip 110 versehener Chipträger 120 oder ein Laserchip 110 auf einem der Halteteile 149 angeordnet sein. Möglich ist ferner eine Ausgestaltung mit zum Beispiel lediglich einem auf einem Basisteil 140 angeordneten wärmeleitenden Halteteil 149, auf welchem ein Konversionselement 160 und ein mit einem Laserchip 110 versehener Chipträger 120 oder ein Laserchip 110 angeordnet sind.
  • Darüber hinaus sind die oben beschriebenen Ausgestaltungen nicht auf Laserbauelemente 100 mit einem Einzelemitter, also mit einem einzelnen Laserchip 110, beschränkt. Es können ferner Laserbauelemente 100 mit einem vergleichbaren Aufbau in Betracht kommen, welche mehrere in einem Gehäuse 130 angeordnete Emitter bzw. Laserchips 110 zum Bestrahlen eines integrierten Konversionselements 160 aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang ist es zum Beispiel möglich, dass jeder Laserchip 110 auf einem eigenen Chipträger 120 angeordnet ist. Alternativ kann ein gemeinsamer Chipträger 120 für mehrere Laserchips 110 vorgesehen sein. Die Chipträger 120 oder der gemeinsame Chipträger 120 können auf einem Montageabschnitt 142 eines Basisteils 140 angeordnet sein. Auch das Konversionselement 160 kann auf dem Montageabschnitt 142 montiert sein. Alternativ kann das Konversionselement 160 auf den mehreren Chipträgern 120 oder auf dem gemeinsamen Chipträger 120 angeordnet sein. Des Weiteren kann ein Basisteil 140 ohne Montageabschnitt 142 zur Anwendung kommen, auf welchem mehrere wärmeleitende Halteteile 149 angeordnet sind. Hierbei können die Chipträger 120 oder der gemeinsame Chipträger 120 auf einem der Halteteile 149 angeordnet sein. Die Verwendung von einem bzw. mehreren Chipträgern 120 kann auch entfallen. Hierbei können mehrere Laserchips 110 unmittelbar auf einem der Halteteile 149 angeordnet sein. Laserbauelemente 100 mit mehreren Laserchips 110 können von der Seite betrachtet einen Aufbau entsprechend den 1, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17 besitzen. Hierbei können die mehreren Laserchips 110 senkrecht zur Zeichenebene der betreffenden Figuren nebeneinander angeordnet sein.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele 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
    • 100
    Laserbauelement
    110
    Laserchip
    111
    Seite
    112
    Seite
    115
    Emissionsfacette
    120
    Chipträger
    125
    Absatz
    130
    Gehäuse
    140
    Basisteil
    141
    Anschlussstift
    142
    Montageabschnitt
    149
    Halteteil
    150
    Kappe
    159
    Linse
    160
    Konversionselement
    161
    Leuchtstoffschicht
    162
    reflektierende Schicht
    163
    wärmeleitende Schicht
    165
    Öffnung
    167
    Lötfläche
    169
    Linse
    190
    Laserstrahlung
    191
    bestrahlter Bereich
    195
    aktiver Bereich

Claims (18)

  1. Laserbauelement (100), aufweisend: ein Gehäuse (130); einen in dem Gehäuse (130) angeordneten Laserchip (110); und ein in dem Gehäuse (130) angeordnetes Konversionselement (160) zur Strahlungskonversion, wobei das Konversionselement (160) mit Laserstrahlung (190) des Laserchips (110) bestrahlbar ist.
  2. Laserbauelement nach Anspruch 1, wobei das Konversionselement (160) eine Leuchtstoffschicht (161) aufweist.
  3. Laserbauelement nach Anspruch 2, wobei die Leuchtstoffschicht (161) ein wärmeleitendes Material aufweist, in welchem ein Leuchtstoff oder mehrere Leuchtstoffe eingebettet sind.
  4. Laserbauelement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Konversionselement (161) eine wärmeleitende Schicht (163) zur Abführung von Wärme von der Leuchtstoffschicht (161) aufweist.
  5. Laserbauelement nach Anspruch 4, wobei die wärmeleitende Schicht (163) eine rahmenförmige Gestalt mit einer Öffnung (165) aufweist, und wobei die Leuchtstoffschicht (161) über die Öffnung (165) der wärmeleitenden Schicht (163) mit Laserstrahlung (190) des Laserchips (110) bestrahlbar ist.
  6. Laserbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Konversionselement (160) eine auf der Leuchtstoffschicht (161) angeordnete reflektierende Schicht (162) aufweist, und wobei die Leuchtstoffschicht (161) über die reflektierende Schicht (162) mit Laserstrahlung (190) des Laserchips (110) bestrahlbar ist.
  7. Laserbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (160) eine Lötfläche (167) aufweist.
  8. Laserbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (130) ein Basisteil (140) und eine mit dem Basisteil (140) verbundene Kappe (150) aufweist.
  9. Laserbauelement nach Anspruch 8, wobei das Basisteil (140) einen hervorstehenden Montageabschnitt (142) aufweist.
  10. Laserbauelement nach Anspruch 9, wobei das Konversionselement (160) auf dem Montageabschnitt (142) angeordnet ist.
  11. Laserbauelement nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Laserchip (110) auf einem Chipträger (120) angeordnet ist, und wobei der Chipträger (120) auf dem Montageabschnitt (142) angeordnet ist.
  12. Laserbauelement nach Anspruch 11, wobei das Konversionselement (160) auf dem Chipträger (120) angeordnet ist.
  13. Laserbauelement nach Anspruch 8, aufweisend mehrere wärmeleitende Halteteile (149), welche auf dem Basisteil (140) angeordnet sind, wobei das Konversionselement (160) auf den mehreren Halteteilen (149) angeordnet ist.
  14. Laserbauelement nach Anspruch 13, wobei der Laserchip (110) auf einem Chipträger (120) angeordnet ist, und wobei der Chipträger (120) auf einem der Halteteile (149) angeordnet ist.
  15. Laserbauelement nach Anspruch 13, wobei der Laserchip (110) auf einem der Halteteile (149) angeordnet ist.
  16. Laserbauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Kappe (150) ein optisches Element (159) aufweist.
  17. Laserbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Konversionselement (160) ein optisches Element (169) aufweist.
  18. Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: Bereitstellen von Komponenten des Laserbauelements umfassend einen Laserchip (110), ein Konversionselement (160) zur Strahlungskonversion und Gehäuseteile; Zusammenbauen der Komponenten des Laserbauelements derart, dass ein Gehäuse (130) bereitgestellt wird, innerhalb welchem der Laserchip (110) und das Konversionselement (160) angeordnet sind, wobei das Konversionselement (160) mit Laserstrahlung (190) des Laserchips (110) bestrahlbar ist.
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