DE102016114921A1

DE102016114921A1 - Silikonzusammensetzung

Info

Publication number: DE102016114921A1
Application number: DE102016114921.7A
Authority: DE
Inventors: Hansjörg Schöll; Stephan Blaszczak
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-15
Also published as: US20190161614A1; US11111385B2; CN109564962A; JP2019525469A; WO2018029107A1; DE112017004024A5

Abstract

Es wird eine Silikonzusammensetzung angegeben. Die Silikonzusammensetzung umfasst ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n25 D589 kleiner 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n25 D589 größer 1,50.

Description

Die Erfindung betrifft eine Silikonzusammensetzung, eine Verwendung einer Silikonzusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonzusammensetzung und eine lichtemittierende Vorrichtung umfassend eine Silikonzusammensetzung.
Um möglichst viel des entstehenden Lichts einer lichtemittierenden Vorrichtung nach außen an die Umgebung auszukoppeln, werden hochreflektive und/oder lichtstreuende Schichten benötigt. Zur Lichtstreuung und damit zu einer erhöhten Lichtauskopplung werden üblicherweise Feststoffpartikel, die einen höheren Brechungsindex als das Vergussmaterial aufweisen, beispielsweise einem Verguss aus Silikon beigemischt. Alternativ können zur Streuung des Lichts extern eingesetzte Optiken wie Streuscheiben im Strahlengang der Lichtquelle angebracht werden. Für reflektive Schichten wird häufig das Weißpigment Titandioxid in hoher Konzentration (> 25 %) verwendet. Titandioxid weist beispielsweise einen hohen Brechungsindex auf und ist somit in der Lage, das einfallende Licht sowohl effizient zu streuen als auch zu reflektieren. Dies erfordert allerdings eine sehr genaue Einhaltung des Partikelanteils. Auch um die Homogenität des auszukoppelnden Lichts zu steigern, werden beispielsweise in einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einem oder mehreren Halbleiterchips Feststoffpartikel in den Verguss eingemischt. Durch Mehrfachreflexion wird zudem die Abbildung der einzelnen Halbleiterchips auf der zu beleuchtenden Fläche verhindert. Ein Nachteil an dem Einsatz von Feststoffpartikeln zur Lichtstreuung liegt darin, dass Lichtverluste aufgrund von Absorption des Lichts zu verzeichnen sind und damit zwar eine Lichtstreuung erfolgt, die lichtemittierende Vorrichtung aber Effizienzverluste aufweist.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Silikonzusammensetzung anzugeben, die geeignet ist, Licht zu streuen und/oder zu reflektieren und gleichzeitig das Licht nicht oder kaum absorbiert. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonzusammensetzung anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine lichtemittierende Vorrichtung anzugeben, in der Licht effizient gestreut und/oder reflektiert wird und das eine sehr hohe Effizienz aufweist.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wird eine Silikonzusammensetzung angegeben. Die Silikonzusammensetzung umfasst ein Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner als 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 größer als 1,50. Der Brechungsindex n²⁵ _D589 wird bei 25°C und einer Wellenlänge von λ = 589nm gemessen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Silikonzusammensetzung ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 größer 1,50. Dass es sich um ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon und einem hoch-brechenden Silikon handelt, bedeutet hier und im Folgenden insbesondere, dass das niedrig-brechende Silikon eine Phase und das hoch-brechende Silikon eine weitere Phase innerhalb der Silikonzusammensetzung bildet. Mit anderen Worten sind das niedrig-brechende Silikon und das hoch-brechende Silikon nicht mischbar. Die Silikonzusammensetzung kann damit auch als Polymerblend oder als Silikonblend, insbesondere als heterogenes Polymer- oder Silikonblend bezeichnet werden.
Dadurch, dass die Silikonzusammensetzung ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon und einem hoch-brechenden Silikon ist, weist die Silikonzusammensetzung mehrere, insbesondere zwei Glastemperaturen auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Silikonzusammensetzung ein Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 im Bereich von einschließlich 1,35 bis 1,45 und ein einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 im Bereich von 1,50 bis einschließlich 1,60. Bevorzugt weist das niedrig-brechende Silikon einen Brechungsindex n²⁵ _D589 im Bereich von einschließlich 1,38 bis einschließlich 1,43 auf und das hoch-brechende Silikon weist einen Brechungsindex n²⁵ _D589 im Bereich von 1,50 bis einschließlich 1,55 auf. Beispielsweise weist das niedrig-brechende Silikon einen Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,40 oder 1,41 oder 1,42 auf und das hoch-brechende Silikon einen Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,51 oder 1,52 auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Anteil an hoch-brechendem Silikon bei einschließlich 0,1 bis einschließlich 5,0 Massenprozent, bevorzugt bei einschließlich 0,4 bis 3,0 Massenprozent, besonders bevorzugt bei einschließlich 0,5 bis einschließlich 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Gemäß dieser Ausführungsform liegt das niedrig-brechende Silikon im Vergleich zu dem hoch-brechenden Silikon im Überschuss vor. Diese Massenanteile an hoch- und niedrigbrechendem Silikon haben sich als besonders effizient hinsichtlich der Lichtstreuung erwiesen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das hoch-brechende Silikon homogen oder zumindest weitgehend homogen in dem niedrig-brechenden Silikon verteilt. Mit anderen Worten bildet das hoch-brechende Silikon Tröpfchenstrukturen, auch als Einschlüsse bezeichenbar, innerhalb des niedrig-brechenden Silikons. An diesen Tröpfchenstrukturen kann einfallendes Licht effizient gestreut und/oder reflektiert werden, da das hoch-brechende Silikon einen höheren Brechungsindex aufweist als das niedrig-brechende Silikon. Die Tröpfchenstrukturen oder Einschlüsse aus hoch-brechendem Silikon bilden damit Streuzentren innerhalb der Silikonzusammensetzung. Überraschenderweise kann einfallendes Licht, insbesondere sichtbares Licht, mit dieser Silikonzusammensetzung gestreut und/oder reflektiert werden, zeigt aber keine oder nur eine geringe Absorption des einfallenden Lichts. Deshalb eignet sich die Silikonzusammensetzung insbesondere für deren Verwendung in einem Streukörper einer lichtemittierenden Vorrichtung. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei einer Verwendung der Zusammensetzung in einem Streukörper einer lichtemittierenden Vorrichtung trotz der gewünschten Streuwirkung überraschenderweise eine Effizienzsteigerung hinsichtlich des ausgekoppelten Lichts zu beobachten ist. Zusätzlich ergibt sich eine verbesserte Homogenität der Streuwirkung verglichen mit herkömmlichen Anordnungen, in denen Streupartikel verwendet werden.
In einer Ausführungsform weisen die Einschlüsse aus hochbrechendem Silikon einen Durchmesser von 1 µm bis einschließlich 15 µm, bevorzugt von einschließlich 2 µm bis einschließlich 10 µm, besonders bevorzugt einschließlich 2 µm bis einschließlich 6 µm auf. Damit sind die Einschlüsse aus dem hochbrechenden Silikon bei einer Untersuchung der Silikonzusammensetzung nachweisbar. Die Durchmesser können beispielsweise mithilfe eines Mikroskops bestimmt werden. Insbesondere bei solchen Durchmessern kann einfallendes Licht besonders gut gestreut und/oder reflektiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Silikonzusammensetzung diffus oder milchig durchscheinend.
Es wird die Verwendung einer Silikonzusammensetzung angegeben. Alle Merkmale der Silikonzusammensetzung sind auch für deren Verwendung offenbart und umgekehrt.
Es wird die Verwendung einer Silikonzusammensetzung zur Streuung und/oder Reflexion von Licht, insbesondere sichtbarem Licht angegeben. Die Silikonzusammensetzung umfasst ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 größer 1,50.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Verwendung der Silikonzusammensetzung in einem Streukörper zur Streuung und/oder Reflexion von Licht angegeben. Der Streukörper kann Bestandteil einer lichtemittierenden Vorrichtung sein.
Bei der lichtemittierenden Vorrichtung kann es sich gemäß zumindest einer Ausführungsform um eine lichtemittierende Diode, eine Lampe beziehungsweise eine Leuchte handeln. Beispielsweise handelt es sich bei einer Lampe oder Leuchte um eine Halogen- oder Leuchtstofflampe. Beispielsweise kann der Streukörper als Streuscheibe vor einer Lampe oder direkt in Form einer Schicht auf einem Glaskörper einer Lampe aufgebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Silikonzusammensetzung auf einer Lichtaustrittsfläche der lichtemittierenden Vorrichtung angeordnet. Dadurch tritt das in der lichtemittierenden Vorrichtung erzeugte Licht vor dessen Auskopplung an die Umgebung durch die Silikonzusammensetzung und wird damit gestreut und/oder reflektiert bevor es ausgekoppelt wird.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonzusammensetzung angegeben. Alle Merkmale der Silikonzusammensetzung sind auch für dessen Verfahren offenbart und umgekehrt.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonzusammensetzung angegeben. Die Silikonzusammensetzung umfasst ein Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 größer 1,50. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

A) Mischen eines Precursors eines niedrig-brechenden Silikons mit einem ersten Härter. Das niedrig-brechende Silikon weist einen Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner 1,45 auf,
B) Mischen eines Precursors eines hoch-brechenden Silikons mit einem zweiten Härter. Der Brechungsindex n²⁵ _D589 des hoch-brechenden Silikons ist größer 1,50,
C) Mischen der im Verfahrensschritt A) und B) hergestellten Gemische, wobei eine Emulsion gebildet wird,
D) Aushärten der im Verfahrensschritt C) gebildeten Emulsion zur Bildung der Silikonzusammensetzung.

Insbesondere finden die Verfahrensschritte A) bis D) in der genannten Reihenfolge statt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform findet Verfahrensschritt C) sehr zeitnah nach Beendigung der Verfahrensschritte A) und B) statt, um ein (vollständiges) Aushärten beziehungsweise eine (vollständige) Bildung des niedrig-brechenden Silikons und ein (vollständiges) Aushärten beziehungsweise eine (vollständige) Bildung des hoch-brechenden Silikons zu verhindern. Bevorzugt hat die Bildung der Silikone bei Durchführung des Verfahrensschritts C) noch nicht begonnen.
Der Fortschritt des Aushärtens beziehungsweise der Bildung der Silikone kann durch Viskositätsmessungen bestimmt werden. Insbesondere sollte die Viskosität des Gemisches des Precursors des niedrig-brechenden Silikons mit dem ersten Härter und die Viskosität des Gemisches des Precursors des hoch-brechenden Silikons mit dem zweiten Härter bei Durchführung des Verfahrensschritts C) den Anfangswert der Viskosität direkt nach dem Zusammenmischen des entsprechenden Precursors mit dem entsprechenden Härter in den Verfahrensschritten A) beziehungsweise B) 20 Prozent, bevorzugt 10 Prozent nicht überschreiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet das Gemisch aus Verfahrensschritt B) innerhalb der im Verfahrensschritt C) gebildeten Emulsion Tröpfchen, also die innere Phase innerhalb der Emulsion, wobei das aus Verfahrensschritt A) hergestellte Gemisch die äußere Phase oder die kontinuierliche Phase der Emulsion bildet. Nach dem Aushärten der gebildeten Emulsion im Verfahrensschritt D) bildet sich die Silikonzusammensetzung, in der das hoch-brechende Silikon homogen in dem niedrig-brechenden Silikon verteilt ist, und somit ein mehrphasiges Gemisch aus dem niedrig-brechenden Silikon und dem hoch-brechenden Silikon. Damit sind sowohl die Gemische aus den Verfahrensschritten A) und B) nicht miteinander mischbar, so dass sich in Verfahrensschritt C) eine Emulsion bildet, als auch das gebildete niedrig-brechende und hoch-brechende Silikon, so dass sich in Verfahrensschritt D) ein heterogenes Polymerblend beziehungsweise Silikonblend bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen Verfahrensschritt E): E) Aufbringen des in Verfahrensschritt C) gebildeten Gemisches auf ein Substrat durch Dispensieren beispielsweise mit einer Dispensier-Maschine. Dieser Verfahrensschritt kann zwischen den Verfahrensschritten C) und D) stattfinden. Durch das Fehlen oder das Vorhandensein nur eines geringen Anteils an kristallinen Feststoffpartikeln, wie Konverterpartikel oder Reflektorpartikel, werden mit Vorteil die Fließeigenschaften des Gemisches verbessert. Insbesondere ist das in Verfahrensschritt C) gebildete Gemisch beim Aufbringen in Verfahrensschritt E) flüssig. Das Aufbringen in Verfahrensschritt E) erfolgt somit insbesondere zeitnah nach Verfahrensschritt C) um den flüssigen Zustand des Gemisches beim Aufbringen zu erhalten. Eine vollständige Aushärtung beziehungsweise Bildung des entsprechenden Silikons ab dem Zeitpunkt des Zusammenmischens des Precursors und des Härters in den Verfahrensschritten A) und B) erfolgt beispielsweise nach etwa acht Stunden. Es verbleibt dann eine Verarbeitungszeit von etwa 8 Stunden, in denen die Verfahrensschritte A), B), C) und E) abgeschlossen sein müssen um ein ordnungsgemäßes Verarbeiten zu gewährleisten.
Der Precursor des niedrig-brechenden Silikons sowie der erste Härter beziehungsweise auch der Precursor des hoch-brechenden Silikons und der zweite Härter sind kommerziell beispielsweise unter dem Namen KJR90xx beziehungsweise LPS55xx der Firma ShinEtsu Chemical erhältlich.
Insbesondere kann es sich bei dem ersten und zweiten Härter um unterschiedliche Härter handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem niedrig- und hoch-brechenden Silikon um platinkatalysierte additionsvernetzte Silikone. In Verfahrensschritt D) finden damit platinkatalysierte Additionsreaktionen statt, die zur Bildung des entsprechenden Silikons führt.
Es wird eine lichtemittierende Vorrichtung angegeben. Die lichtemittierende Vorrichtung umfasst einen Streukörper mit einer Silikonzusammensetzung umfassend ein Gemisch, insbesondere ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 größer 1,50.
Alle Merkmale der Silikonzusammensetzung sind auch für die Silikonzusammensetzung des Streukörpers der lichtemittierenden Vorrichtung offenbart und umgekehrt.
Bei der lichtemittierenden Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Leuchte beziehungsweise eine Lampe oder eine lichtemittierende Diode handeln. Beispielsweise handelt es sich bei einer Lampe oder Leuchte um eine Halogen- oder Leuchtstofflampe.
Trifft elektromagnetische Strahlung, insbesondere im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, beziehungsweise Licht auf den Streukörper, wird die Strahlung an den Einschlüssen aus hoch-brechendem Silikon gebrochen und/oder total reflektiert und somit gestreut. Überraschenderweise wird die Strahlung durch die Silikonzusammensetzung nicht oder kaum absorbiert. Dadurch können überraschenderweise Absorptionsverluste vermieden oder weitgehend vermieden werden. Üblicherweise ist die Absorption der Strahlung bei Streupartikeln, wie beispielsweise TiO₂-Partikeln eine unvermeidbare und selbstverständlich unerwünschte Begleiterscheinung, da dadurch die von der Vorrichtung nach außen abgestrahlte Strahlung eine geringere Lichtstärke aufweist und die Vorrichtung damit weniger effizient ist. Durch die erfindungsgemäße Silikonzusammensetzung können überraschenderweise Effizienzverluste nicht nur vermieden werden, vielmehr kann die Effizienz der Vorrichtung sogar gesteigert werden. Insbesondere ist es durch die erfindungsgemäße Silikonzusammensetzung möglich, auch ohne den Zusatz von kristallinen Feststoffen eine Streuung und/oder Reflexion der Strahlung zu erreichen. Die üblicherweise eingesetzten kristallinen Feststoffpartikel weisen in der Regel äußere Schutzschichten auf. Durch eine Verletzung dieser Schutzschichten treten photochemische Reaktionen auf, die Verfärbungen verursachen und die Transparenz negativ beeinflussen beziehungsweise den Lichtstrom verringern. Da der Zusatz von kristallinen Feststoffpartikeln durch die erfindungsgemäße Silikonzusammensetzung nicht mehr notwendig ist, um eine Streuung und/oder Reflexion zu erzielen, wird zudem die Absorption, die üblicherweise durch diese Partikel verursacht wird, unterbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der Streukörper aus der Silikonzusammensetzung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Streukörper auf einer Lichtaustrittsfläche der lichtemittierenden Vorrichtung angeordnet. Über die Lichtaustrittsfläche wird das in der lichtemittierenden Vorrichtung erzeugte Licht nach außen an die Umgebung abgestrahlt. Damit kann das erzeugte Licht effektiv vor Austritt an die Umgebung gestreut und/oder reflektiert werden. Damit kann die Lichtausbeute gesteigert und die Homogenität des abgestrahlten Lichts gewährleistet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der lichtemittierenden Vorrichtung um eine lichtemittierende Diode. Die lichtemittierende Diode umfasst zumindest eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb der Vorrichtung eine elektromagnetische Primärstrahlung emittiert. Der Streukörper ist insbesondere im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet.
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.
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 In_xAl_yGa_1-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 grünen Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren.
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.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann es sich bei der Schichtenfolge um einen volumenemittierenden Halbleiterchip handeln, das heißt, dass die Strahlung über alle Flächen des Halbleiterchips abgestrahlt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die lichtemittierende Diode zumindest eine Schichtenfolge, die eine elektromagnetische Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Insbesondere bei einer Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums hat sich der Streukörper umfassend die Silikonzusammensetzung als vorteilhaft erwiesen, da das Licht zum einen gestreut wird und zum anderen eine überraschende Effizienzsteigerung der Diode beobachtet wird. Die Effizienzsteigerung kann je nach Bauart der Diode bei bis zu 20 Prozent im Vergleich zu einer lichtemittierenden Diode gleicher Bauart mit einen Streukörper aus einem niedrig-brechenden Silikon betragen. Somit findet an den Streuzentren aus hochbrechendem Silikon insbesondere keine oder nur eine geringfügige Absorption der elektromagnetischen Primärstrahlung im blauen Bereich statt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die lichtemittierende Diode mehrere Schichtenfolgen, beispielsweise mehr als zwei Schichtenfolgen. Dabei können die einzelnen Schichtenfolgen beispielsweise eine Primärstrahlung im roten, grünen und blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittieren, die überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Insgesamt kann also weißes Licht von der lichtemittierenden Diode nach außen an die Umgebung abgestrahlt werden. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist eine Streuung der Primärstrahlung erforderlich, um die Homogenität des ausgekoppelten weißen Mischlichts zu gewährleisten.
Es ist auch möglich, dass alle Schichtenfolgen eine blaue Primärstrahlung emittieren. Um weißes Licht zu erzeugen, können im Strahlengang der Primärstrahlung Konverterpartikel angeordnet sein, die die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung beispielsweise im grünen und roten Spektralbereich konvertieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Streukörper als Schicht, als Verguss und/oder als Gehäuse ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Streukörper auf einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der zumindest einen Schichtenfolge als Schicht, insbesondere als Spiegelschicht aufgebracht. Insbesondere wird die auftreffende Primärstrahlung zurück in die Schichtenfolge reflektiert und kann somit aus der der Spiegelschicht gegenüberliegenden Hauptoberfläche der Schichtenfolge abgestrahlt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die lichtemittierende Diode einen Träger, auf der die zumindest eine Schichtenfolge aufgebracht ist. Zwischen dem Träger und der Schichtenfolge kann der Streukörper in Form einer Schicht beziehungsweise Spiegelschicht angeordnet sein. Möglich ist auch, dass der als Spiegelschicht ausgebildete Streukörper an den Seitenflächen der Schichtenfolge aufgebracht ist.
In einer Ausführungsform umfasst die lichtemittierende Diode ein Gehäuse. In dem Gehäuse kann in der Mitte eine Ausnehmung vorhanden sein. Die zumindest eine Schichtenfolge kann in der Ausnehmung des Gehäuses angebracht sein. Es ist auch möglich, dass die Ausnehmung mit einem die Schichtenfolge abdeckenden Verguss ausgefüllt ist. Die Ausnehmung kann aber auch aus einem Luftraum bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse die Silikonzusammensetzung oder besteht daraus. Es ist dabei möglich, dass das gesamte Gehäuse die Silikonzusammensetzung umfasst oder daraus besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Gehäuses ganz oder teilweise im Bereich der Ausnehmung mit einer Schicht umfassend oder bestehend aus der Silikonzusammensetzung beschichtet.
Der als Schicht ausgebildete Streukörper kann in einer Ausführungsform direkt auf der Schichtenfolge angebracht sein. Es ist möglich, dass die Schicht die gesamte Oberfläche der Schichtenfolge bedeckt.
In einer Ausführungsform ist der als Schicht ausgebildete Streukörper über der Ausnehmung des Gehäuses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform des Streukörpers besteht kein direkter und/oder formschlüssiger Kontakt des Streukörpers mit der zumindest einen Schichtenfolge. Das heißt, dass zwischen dem Streukörper und der Schichtenfolge ein Abstand bestehen kann. Mit anderen Worten ist der Streukörper der Schichtenfolge nachgeordnet und wird von der Primärstrahlung angestrahlt. Zwischen dem Streukörper und der Schichtenfolge kann dann ein Verguss oder ein Luftspalt ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die lichtemittierende Diode einen Verguss. Der Verguss bedeckt die zumindest eine Schichtenfolge vorzugsweise vollständig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Streukörper Füllstoffpartikel. Die Füllstoffpartikel können beispielsweise Reflektorpartikel und/oder Konverterpartikel sein. Es ist beispielsweise auch möglich, dass mehrere verschiedene Arten von Füllstoffen zugleich in der Silikonzusammensetzung eingebettet sind.
Als Reflektorpartikel können beispielsweise Titandioxid oder Siliziumdioxidpartikel eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, einen geringeren Massenanteil an hochbrechendem Silikon in der Silikonzusammensetzung zu wählen, wodurch aber nur geringe Verluste der optischen Eigenschaften, insbesondere der Lichtausbeute, zu verzeichnen sind, da der Anteil an den Reflektorpartikeln gering gehalten wird. Insbesondere kann der Anteil an Reflektorpartikeln bei unter einem Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse des Streukörpers liegen. Üblicherweise liegt der Anteil an Streupartikeln bei herkömmlichen Streukörpern unter zwei Massenprozent. Alternativ kann bei einem gegebenen Massenanteil an hoch-brechendem Silikon in der Silikonzusammensetzung durch die Zugabe der Reflektorpartikel die Lichtstreuung und/oder -reflexion nochmals verbessert werden.
Die Konverterpartikel konvertieren die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise oder vollständig in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung. Dass die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert wird, bedeutet, dass die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise von den Konverterpartikeln absorbiert und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der Primärstrahlung verschiedenen Wellenlängenbereich emittiert wird. Die elektromagnetische Primärstrahlung und elektromagnetische Sekundärstrahlung können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich. Beispielsweise kann die elektromagnetische Primärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich aufweisen, während die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem blauen bis infraroten Wellenlängenbereich aufweisen kann. Besonders bevorzugt können die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Dazu kann die Primärstrahlung vorzugsweise einen blaufarbigen Leuchteindruck erwecken und die Sekundärstrahlung einen gelbfarbigen Leuchteindruck, der durch spektrale Komponenten der Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich und/oder spektrale Komponenten im grünen und roten Wellenlängenbereich entstehen kann.
Dass die Konverterpartikel die elektromagnetische Primärstrahlung vollständig in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertieren, bedeutet, dass die elektromagnetische Primärstrahlung vollständig oder nahezu vollständig durch die Konverterpartikel absorbiert wird und in Form einer elektromagnetischen Sekundärstrahlung abgegeben wird. Die emittierte Strahlung des optoelektronischen Bauelements gemäß dieser Ausführungsform entspricht somit vollständig oder nahezu vollständig der elektromagnetischen Sekundärstrahlung. Unter nahezu vollständiger Konversion ist eine Konversion über 90 %, insbesondere über 95 % zu verstehen.
Die Konverterpartikel können beispielsweise aus einem der folgenden Leuchtstoffe gebildet sein: mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Silicate, wie Orthosilicate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilicate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxinitride und mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, Sialone.
Als Leuchtstoffe können insbesondere Granate, wie Yttriumaluminiumoxid (YAG), Lutetiumaluminiumoxid (LuAG) und Terbiumaluminiumoxid (TAG) verwendet werden.
Die Leuchtstoffe sind beispielsweise mit einem der folgenden Aktivatoren dotiert: Cer, Europium, Terbium, Praseodym, Samarium, Mangan.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Streukörper Konverterpartikel verschiedener Leuchtstoffe.
Gemäß einer Ausführungsform besteht der Streukörper aus der Silikonzusammensetzung und Konverterpartikeln.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
1 bis 4, 11 zeigen schematische Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von lichtemittierenden Dioden.
5B, 6B, 7B und 8B zeigen Draufsichten von lichtemittierenden Dioden.
5A, 6A, 7A, 8A, 9 und 10 zeigen Leuchtdichten von verschieden lichtemittierenden Dioden.
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.
Die lichtemittierende Diode 1 gemäß 1 zeigt einen Träger 5 mit einem Leiterrahmen 6. Auf dem Träger 5 ist eine Schichtenfolge 2 angeordnet, die mit dem Leiterrahmen 6 über Bonddrähte 7 elektrisch verbunden ist. Über der Schichtenfolge 2 ist ein Streukörper 3 in Form einer Schicht aufgebracht. Der Streukörper 3 umfasst eine Silikonzusammensetzung umfassend ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,40 bis 1,41 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,51. Als Precursor des niedrig-brechenden Silikons und dem erstem Härter und als Precursor des hoch-brechenden Silikons und dem zweiten Härter kann beispielsweise KJR90xx und LPS55xx der Firma ShinEtsu Chemical verwendet werden. Der Anteil an hoch-brechendem Silikon liegt bei 0,5 bis 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Das hoch-brechende Silikon bildet Tröpfchenstrukturen beziehungsweise Einschlüsse innerhalb des niedrig-brechenden Silikons. Diese Einschlüsse dienen als Streuzentren, in denen die von der aktiven Schicht der Schichtenfolge 2 emittierte Primärstrahlung gebrochen oder total reflektiert und damit gestreut wird. Bevorzugt wird die Primärstrahlung durch die Silikonzusammensetzung nicht oder nur geringfügig absorbiert.
Die Primärstrahlung wird nach oben über eine transparente Schichtenfolge 2 und den Streukörper 3 ausgekoppelt.
Die lichtemittierende Diode 1 gemäß 2 zeigt ein Gehäuse 8 mit einem Leiterrahmen 6. Das Gehäuse 8 weist in der Mitte eine Ausnehmung auf, in der die Schichtenfolge 2 angeordnet ist, die mit dem Leiterrahmen 6 elektrisch leitend verbunden ist. Die Ausnehmung ist mit einem Verguss 4 ausgefüllt. Der Verguss 4 umfasst beispielsweise ein niedrig-brechendes Silikon.
Über der Ausnehmung des Gehäuses 8 und dem Gehäuse 8 ist ein Streukörper 3 angeordnet. Der Streukörper 3 ist in Form einer Schicht ausgebildet und ist in dem Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet, die von einer aktiven Schicht (hier nicht separat dargestellt) in der Schichtenfolge 2 emittiert wird.
Der Streukörper 3 umfasst oder besteht aus einem mehrphasigen Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,40 oder 1,41 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,51. Der Anteil an hoch-brechendem Silikon liegt bei 0,5 bis 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Das niedrig-brechende Silikon der Silikonzusammensetzung des Streukörpers 3 und des Vergusses 4 können identisch sein.
Bei der lichtemittierenden Diode 1 gemäß 3 ist der Streukörper 3 im Vergleich zu der lichtemittierenden Diode 1 der 1 zwischen dem Träger 5 und der Schichtenfolge 2 angeordnet. Bei der Schichtenfolge 2 handelt es sich um eine volumenemittierende Schichtenfolge 2, die Primärstrahlung wird also über alle Flächen der Schichtenfolge 2 abgestrahlt. Durch den Streukörper 3 wird die Primärstrahlung zurück in die Schichtenfolge 2 reflektiert und kann somit über die dem Streukörper gegenüberliegende Hauptoberfläche 2a der Schichtenfolge 2 abgestrahlt werden. Zusätzlich kann der Streukörper 3 an den Seitenflächen der Schichtenfolge 2 aufgebracht sein (hier nicht gezeigt).
Die lichtemittierende Diode 1 gemäß 4 zeigt ein Gehäuse 8 mit einem Leiterrahmen 6. In der Ausnehmung des Gehäuses 8 ist eine Schichtenfolge 2 angeordnet, die mit dem Leiterrahmen 6 über Bonddrähte 7 elektrisch verbunden ist. Die Oberfläche des Gehäuses 8 weist im Bereich der Ausnehmung ganz oder teilweise einen Streukörper 3 ausgebildet als Schicht auf. Der Streukörper 3 umfasst oder besteht aus einer Silikonzusammensetzung umfassend oder bestehend aus einem mehrphasigen Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,40 oder 1,41 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,51. Der Anteil an hoch-brechendem Silikon liegt bei 0,5 bis 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Alternativ kann das Gehäuse 8 vollständig aus der Silikonzusammensetzung bestehen oder diese umfassen und damit den Streukörper 3 bilden (nicht gezeigt).
5B, 6B, 7B und 8B zeigen jeweils eine lichtemittierende Diode 1 umfassend 24 Saphir-Halbleiterchips 2, die auf einem verspiegelten Metallplättchen aufgebracht sind und mittels Bonddrähten miteinander verdrahtet sind (nicht gezeigt). Um die Saphir-Halbleiterchips 2 ist ein Gehäuse 8 aus Silikon angeordnet. Die durch das Gehäuse 8 gebildete Kavität ist mit einem Verguss 4 gefüllt, der somit über den Halbleiterchips 2 angeordnet ist. Die Saphir-Halbleiterchips 2 emittieren eine Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Saphir-Halbleiterchips 2 sind volumenemittierend.
In der lichtemittierenden Diode der 5B besteht der Verguss 4 aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex von 1,40 bis 1,41. Die Halbleiterchips 2 sind über Bonddrähte verbunden (nicht gezeigt). Bei Betrieb der Diode sind die Bonddrähte sichtbar, da die von den Halbleiterchips 2 emittierte Primärstrahlung, die durch den Verguss 4 nach außen abgestrahlt wird, nicht gestreut wird. Dies ist auch in dem Diagramm gemäß 5A ersichtlich, in dem die Leuchtdichte L in cd/m2 gegen die ortsaufgelöste Länge in µm aufgetragen ist. Das Diagramm wurde mit Hilfe einer Leuchtdichte-Mess-Kamera erstellt und zeigt einen Schnitt durch die längste Chipkette mit sechs Chips der 5B. Die Messungen wurden bei Raumtemperatur und einem Betriebsstrom von 200 mA durchgeführt. Aus dem Diagramm ist erkennbar, dass die Leuchtdichte über den jeweiligen Chips ein Maximum M aufweist, zwischen den Chips aufgrund fehlender Streuung der von den Halbleiterchips 2 emittierten Primärstrahlung jedoch auf null sinkt.
Im Vergleich dazu zeigt die Leuchtdichtemessung der erfindungsgemäßen lichtemittierenden Diode 1 der 6B, 7B und 8B zwischen den Halbleiterchips 2 eine gewisse Leuchtdichte (6A, 7A, 8A), die mit zunehmendem Anteil an hoch-brechendem Silikon innerhalb der erfindungsgemäßen Silikonzusammensetzung steigt. Die Diagramme 6A, 7A und 8A wurden mit Hilfe einer Leuchtdichte-Mess-Kamera erstellt und zeigen jeweils einen Schnitt durch die längste Chipkette mit sechs Chips der entsprechenden 6B, 7B und 8B. Die Messungen wurden bei Raumtemperatur und einem Betriebsstrom von 200 mA durchgeführt. Der Verguss 4 der Diode 1 gemäß den 6B, 7B und 8B ist als Streukörper 3 ausgebildet und besteht aus einer Silikonzusammensetzung bestehend aus einem mehrphasigen Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,40 bis 1,43 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,51 bis 1,54. Der Anteil an hoch-brechendem Silikon liegt bei 0,5 Massenprozent (6B), 1,0 Massenprozent (7B) und 2,0 Massenprozent (8B) in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Das hoch-brechende Silikon bildet Tröpfchenstrukturen beziehungsweise Einschlüsse innerhalb des niedrig-brechenden Silikons. Diese Einschlüsse dienen als Streuzentren, in denen die von der aktiven Schicht der Halbleiterchips 2 emittierte Primärstrahlung gestreut wird. Die Bonddrähte sind in den Vorrichtungen der 6B, 7B und 8B bei deren Betrieb aufgrund der Lichtstreuung zwischen den Halbleiterchips 2 nicht erkennbar. Überraschenderweise kann trotz der zu beobachtenden Lichtstreuung eine Effizienzsteigerung im Vergleich zu der lichtemittierenden Diode 1 der 5B erzielt werden. Die maximale Effizienzsteigerung von 17 % wird bei einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 2,0 Massenprozent erzielt.
In den 9 und 10 ist jeweils die Leuchtdichte L für einzelne lichtemittierende Vorrichtungen aufgetragen. Die mit den folgenden Bezugszeichen versehenen Leuchtdichten sind dabei folgenden lichtemittierenden Dioden zuzuordnen:

R1:: lichtemittierende Dioden 1 aus 5B (Referenz)
Ia:: lichtemittierende Dioden aus 6B mit einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 0,5 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon.
IIa:: lichtemittierende Dioden aus 6B mit einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 1,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon.
IIIa:: lichtemittierende Dioden aus 6B mit einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon.
R2:: lichtemittierende Dioden aus 5B, wobei der Verguss 4 zusätzlich Konverterpartikel umfasst, die die blaue Primärstrahlung teilweise in eine Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich konvertieren. Insgesamt emittieren die lichtemittierenden Dioden weißes Licht. (Referenz)
Ib:: lichtemittierende Dioden aus 6B mit einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 0,5 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Der Streukörper 3 enthält zudem Konverterpartikel, die die blaue Primärstrahlung teilweise in eine Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich konvertieren. Insgesamt emittieren die lichtemittierenden Dioden weißes Licht.
IIb:: lichtemittierende Dioden aus 6B mit einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 1,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Der Streukörper 3 enthält zudem Konverterpartikel, die die blaue Primärstrahlung teilweise in eine Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich konvertieren. Insgesamt emittieren die lichtemittierenden Dioden weißes Licht.
IIIb:: lichtemittierende Dioden aus 6B mit einem Anteil an hoch-brechendem Silikon von 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon. Der Streukörper 3 enthält zudem Konverterpartikel, die die blaue Primärstrahlung teilweise in eine Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich konvertieren. Insgesamt emittieren die lichtemittierenden Dioden weißes Licht.

Aus 9 ist eine maximale Effizienzsteigerung von 17 % der lichtemittierenden Dioden mit den Bezugszeichen IIIa mit einem Massenanteil von 2,0 % an hoch-brechendem Silikon innerhalb der Silikonzusammensetzung im Vergleich zur Referenz R1 zu ersichtlich.
Aus 10 ist eine maximale Effizienzsteigerung von 5 % der lichtemittierenden Dioden mit den Bezugszeichen Ib mit einem Massenanteil von 0,5 % an hoch-brechendem Silikon innerhalb der Silikonzusammensetzung im Vergleich zur Referenz R2 zu beobachten.
Die lichtemittierende Diode 1 gemäß 11 zeigt Gehäuse 8 mit einem Leiterrahmen 6. Das Gehäuse 8 weist in der Mitte eine Ausnehmung auf, in der die Schichtenfolge 2 angeordnet ist, die mit dem Leiterrahmen 6 elektrisch leitend verbunden ist. Die Ausnehmung ist mit einem Streukörper 3 in Form eines Vergusses 4 ausgefüllt. Der Streukörper 3 umfasst oder besteht aus einem mehrphasigen Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,40 oder 1,41 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 von 1,50. Der Anteil an hoch-brechendem Silikon liegt bei 0,5 bis 2,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon.
Die 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.
Bezugszeichenliste

1: lichtemittierende Diode
2: Schichtenfolge, Halbleiterchip
2a: Hauptoberfläche der Schichtenfolge
3: Streukörper
4: Verguss
5: Träger
6: Leiterrahmen
7: Bonddrähte
8: Gehäuse
L: Leuchtdichte
n²⁵ _D589: Brechungsindex gemessen bei 25°C und einer Wellenlänge von λ = 589 nm
λ: Wellenlänge
cd: Candela
mm²: Quadratmillimeter
nm: Nanometer
µm: Mikrometer
R1, Ia, IIa, IIIa, R2, Ib, IIb, IIIb: Leuchtdichten

Claims

Silikonzusammensetzung umfassend ein mehrphasiges Gemisch aus einem niedrig-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 kleiner 1,45 und einem hoch-brechenden Silikon mit einem Brechungsindex n²⁵ _D589 größer 1,50.
Silikonzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Anteil an hoch-brechendem Silikon bei einschließlich 0,1 bis einschließlich 5,0 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse an hoch-brechendem und niedrig-brechendem Silikon liegt.
Silikonzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hoch-brechende Silikon homogen in dem niedrig-brechenden Silikon verteilt ist.
Verwendung der Silikonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Streuung und/oder Reflexion von Licht.
Verwendung der Silikonzusammensetzung nach Anspruch 4 in einem Streukörper (3) zur Streuung und/oder Reflexion von Licht.
Verwendung der Silikonzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Streukörper (3) Bestandteil einer lichtemittierenden Vorrichtung ist.
Verfahren zur Herstellung einer Silikonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfassend die Verfahrensschritte: A) Mischen eines Precursors eines niedrig-brechenden Silikons mit einem ersten Härter, B) Mischen eines Precursors eines hoch-brechenden Silikons mit einem zweiten Härter, C) Mischen der in Verfahrensschritt A) und B) hergestellten Gemische, wobei eine Emulsion gebildet wird, D) Aushärten der in Verfahrensschritt C) gebildeten Emulsion zur Bildung der Silikonzusammensetzung.
Lichtemittierende Vorrichtung, insbesondere eine lichtemittierende Diode (1), umfassend einen Streukörper (3), der eine Silikonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst oder aus der Silikonzusammensetzung besteht.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Streukörper (3) auf einer Lichtaustrittsfläche der lichtemittierenden Vorrichtung angeordnet ist.
Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9 ausgebildet als lichtemittierende Diode (1) umfassend – zumindest eine Schichtenfolge (2) mit einer aktiven Schicht, die eine elektromagnetische Primärstrahlung emittiert, wobei der Streukörper (3) im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist.
Lichtemittierende Diode nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Streukörper (3) als Schicht, als Verguss und/oder als Gehäuse ausgebildet ist.