DE102019121515A1

DE102019121515A1 - Lichtkonversionseinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung

Info

Publication number: DE102019121515A1
Application number: DE102019121515.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Gindele; Edgar Pawlowski; Christian RAKOBRANDT; Christoph Stangl
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-02-11
Also published as: CN112344298A; JP2021028716A; US20210044073A1; US11545808B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtkonversionseinrichtung mit einem Grundkörper, welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, und einer auf dem Grundkörper aufgebrachten Lichtkonversionsanordnung, welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen umfasst, wobei die Lichtkonversionselemente jeweils eine dem Grundkörper abgewandte Vorderseite aufweisen und jeweils dazu eingerichtet sind, auf der Vorderseite mit Primärlicht beleuchtet zu werden und Sekundärlicht mit einer anderen Wellenlänge auf der Vorderseite abzugeben und wobei die Lichtkonversionselemente jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Lichtkonversionsanordnung mit einer Mehrzahl von Lichtkonversionselementen welche jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, sowie Herstellungsverfahren für eine entsprechende Lichtkonversionsanordnung bzw. Lichtkonversionseinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtkonversionseinrichtung mit einem Grundkörper, welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, und einer darauf aufgebrachten Anordnung von Lichtkonversionselementen, sowie eine entsprechende Lichtkonversionsanordnung sowie entsprechende Herstellungsverfahren.
Beleuchtungseinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, beispielsweise sogenannte Entladungs- und Halogenlampen. Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise hinsichtlich der Energieeffizienz oder um Beleuchtungseinrichtungen mit geringem Platzbedarf, vorzugsweise bei gleichzeitig hoher Leuchtdichte, bereitzustellen, sind jedoch auf Laserlichtquellen basierende Beleuchtungseinrichtungen von zunehmendem Interesse. Diese sind in der Regel so aufgebaut, dass sie mindestens eine Laserlichtquelle, beispielsweise eine Laserdiode, umfassen sowie ein Lichtkonversionselement.
Das Lichtkonversionselement dient dazu, das Licht der Laserlichtquelle aufzunehmen und mit anderer Wellenlänge wieder abzugeben, weil das von der Laserlichtquelle bzw. von den Laserlichtquellen ausgestrahlte Licht in der Regel nicht den gewünschten, beispielsweise farbneutralen, „weißen“ Farbort aufweist. Das Lichtkonversionselement ist in der Lage, nach Bestrahlen mit dem Licht der Laserlichtquelle bzw. der Laserlichtquellen, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 450nm bei einem blauer Laser, welches in der Regel monochromatisch ist, dieses partiell oder vollständig in eine oder mehrere andere Wellenlängen bzw. in ein spezifisches Wellenlängenspektrum umzuwandeln, so dass durch additive Farbmischung des gestreuten Lichts und des konvertierten Lichts ein Lichtbild mit einem gewünschten, spezifizierten Farbort erzeugt werden kann.
Das Lichtkonversionselement wird auch als Konverter, beispielsweise Ce:YAG, Leuchtstoffelement oder (engl.) Phosphor bezeichnet, wobei der Begriff „Phosphor“ hier nicht im Sinne des gleichnamigen chemischen Elements zu verstehen ist, sondern sich vielmehr auf die Eigenschaft dieser Stoffe bezieht, zu lumineszieren. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung ist daher unter dem Begriff des „Phosphors“, sofern nicht ausdrücklich anders ausgeführt, stets ein Leuchtstoff, nicht jedoch das gleichnamige chemische Element, zu verstehen.
Besondere Bedeutung haben solche auf Laserlichtquellen basierende Beleuchtungseinrichtungen insbesondere deshalb, weil auf diese Weise eine hohe Luminanz bzw. Leuchtdichte (engl.: luminance) erreicht werden kann, was insbesondere für Anwendungen im Automobilsektor relevant sein kann.
Oft ist es ein Ziel, eine besonders hohe Leuchtdichte auch und gerade bei geringer Laserleistung zu erreichen, um nicht nur eine hohe Leuchtdichte zu erzielen, sondern auch den Energieverbrauch möglichst gering zu halten. Dies kann erreicht werden, indem ein Lichtfleck einer nur geringen Abmessung, beispielsweise eines nur geringen Durchmessers, beispielsweise kleiner als 500 Mikrometer, jedoch mit entsprechend hoher Leuchtdichte erzeugt wird.
Der verwendete Phosphor kann einerseits in Transmission und andererseits auch in Remission (Reflexion) betrieben werden. Häufig sind verwendete Phosphore (Lichtkonversionselemente) in direktem Kontakt mit einem LED Chip und als Scheibchen planar ausgeführt.
So beschreibt WO 2014/090893 A1 ein Wellenlängenkonversionselement, das einem Halbleiterchip mit mehreren ansteuerbaren Elementen in Abstrahlungsrichtung nachgeordnet ist, wobei jedes der Elemente zur Erzeugung von Primärstrahlung geeignet ist, und wobei das Wellenlängenkonversionselement eine Strukturierung in Teilbereiche aufweist, wobei jedem Teilbereich des Wellenlängenkonversionselements zumindest ein einzeln ansteuerbares Element des Halbleiterchips zugeordnet ist.
In DE 10 2012 223 854 A1 ist eine Remote-Phosphor-Konvertereinrichtung beschrieben, welche eine Halterung sowie ein von dieser Halterung gehaltenes Konverterelement umfasst sowie ein Primärlicht-Abstrahlelement, das so ausgestaltet ist, dass ein von diesem emittiertes Primärlicht auf das Konverterelement gerichtet werden kann.
WO 2017/104167 A1 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung und einen Fahrzeugscheinwerfer. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Vorrichtung zum Aussenden von Licht mit einem Leuchtstoff, der Licht emittiert, wenn er von Licht eines Laserelements angeregt wird sowie einen Spiegel, der beweglich ist und sich kontinuierlich nach einer vorbestimmten Routine bewegt.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass die bekannten Beleuchtungseinrichtungen hinsichtlich der Leuchtdichte, der Konstanz der lichttechnischen Eigenschaften, einem Einsatz über einen weiten Temperaturbereich, einem Leuchtspot mit einer definierten und konstanten Größe und hoher Präzision, welcher zugleich räumlich variiert werden kann, und/oder einer Verminderung eines Übersprechens mehrerer Kanäle weiter verbesserungswürdig sind.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung bzw. Bauteile für eine Beleuchtungseinrichtung bzw. entsprechende Herstellungsverfahren anzugeben, mit denen die vorstehend beschriebenen Nachteile überwunden werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird eine Lichtkonversionseinrichtung angegeben, welche einen Grundkörper, welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, und eine mittelbar oder unmittelbar auf dem Grundkörper aufgebrachte Lichtkonversionsanordnung umfasst. Die Lichtkonversionsanordnung ist mit ihrer Rückseite dem Grundkörper zugewandt und mit ihrer Vorderseite dem Grundkörper abgewandt.
Die auf dem Grundkörper angeordnete Lichtkonversionsanordnung umfasst dabei eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen, welche jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind. Die Lichtkonversionselemente sind demnach zueinander benachbart auf dem Grundkörper angeordnet und bilden die Lichtkonversionsanordnung, wobei unmittelbar benachbarte Lichtkonversionselemente durch einen Graben voneinander beabstandet sind. Ein Graben kann sich insbesondere von der Vorderseite der Lichtkonversionsanordnung mindestens 25% in Richtung der Rückseite, d.h. der Höhe nach, erstrecken, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt sogar die benachbarten Lichtkonversionselemente vollständig der Höhe nach zumindest bereichsweise voneinander trennen. Quer oder senkrecht zur Höhe brauchen die Lichtkonversionselemente nicht vollständig durch Gräben voneinander getrennt zu sein, es kann auch eine teilweise Trennung vorgesehen sein, so dass keine einzelnen, separaten, getrennten Lichtkonversionselemente vorliegen, sondern die Lichtkonversionselemente verbunden sind und jeweils durch einen Bereich der Lichtkonversionsanordnung gebildet bzw. definiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtkonversionselemente allerdings quer bzw. senkrecht zur Höhe vollständig voneinander durch Gräben getrennt. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Lichtkonversionselemente auch der Höhe nach vollständig voneinander getrennt sind. In diesem Fall besteht die Lichtkonversionsanordnung demnach aus einer Mehrzahl einzelner, separater bzw. getrennter Lichtkonversionselemente.
Die dem Grundkörper abgewandte Vorderseite der Lichtkonversionselemente ist jeweils dazu ausgelegt, mit Primärlicht beleuchtet zu werden und Sekundärlicht einer anderen Wellenlänge abzugeben. Jedes Lichtkonversionselement ist demnach dazu eingerichtet, auf seiner Vorderseite mit Primärlicht beleuchtet zu werden und das Sekundärlicht wiederum auf der Vorderseite abzugeben, d.h. die Lichtkonversionselemente sind für einen Remissionsbetrieb (Reflexionsbetrieb) ausgelegt. In der Remissionsanwendung kann der Phosphor demnach vorteilhaft von der Rückseite gekühlt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lichtkonversionseinrichtung, welche insbesondere in einer Beleuchtungseinrichtung mit einem Laser zur Bestrahlung der Lichtkonversionselemente mit dem Primärlicht zum Einsatz kommen kann, kann vorteilhaft eine hohe Luminanz bzw. Leuchtdichte (engl.: luminance) erreicht werden. Das ist insbesondere für Anwendungen im Automobilsektor, im Flugzeugsektor, in der medizinischen Beleuchtung und im generellen Beleuchtungssektor, wie Bühnen-, Suchscheinwerfer, von Bedeutung. Es ist somit möglich, eine besonders hohe Leuchtdichte auch und gerade bei geringer Laserleistung zu erreichen, um nicht nur eine hohe Leuchtdichte zu erzielen, sondern auch den Energieverbrauch möglichst gering zu halten. Hierzu kann auch ein Lichtfleck einer nur geringen Abmessung vorgesehen sein, beispielsweise eines nur geringen Durchmessers, jedoch mit entsprechend hoher Leuchtdichte. Insbesondere in den genannten Anwendungen bzw. in der Anwendung von scannenden bzw. räumlich sich ändernden Beleuchtungssituationen kann mit der Erfindung vorteilhaft eine hohe Konstanz der lichttechnischen Parameter, wie der Farbkoordinaten oder der Leuchtdichte, erzielt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lichtkonversionseinrichtung, welche insbesondere zur Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung eingerichtet ist, kann eine Beleuchtungseinrichtung mit sehr hoher Leuchtdichte bereitgestellt werden, vorzugsweise eine Beleuchtungseinrichtung mit weißem Licht, in welcher der Leuchtspot mit einer definierten und konstanten Größe und hoher Präzision räumlich variiert werden kann. Dabei können die lichttechnischen Eigenschaften in hohem Maße konstant gehalten werden. Auch kann die Lichtkonversionseinrichtung bzw. eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt werden.
Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Lichtkonversionseinrichtung, welche insbesondere für den Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist, ein Übersprechen einzelner Kanäle im Remotebetrieb vermindert oder verhindert werden, was insbesondere für dynamische Lichtscheinwerfer von Vorteil ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Graben, durch welchen zumindest benachbarte Lichtkonversionselemente jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente abweichenden Füllmaterial oder Lotmaterial gefüllt sein. Vorzugsweise weist ein solches Füllmaterial oder Lotmaterial einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, welcher sich von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente möglichst wenig unterscheidet, insbesondere um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1 *10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01 *10^-6 K^-1. Dies hat den Vorteil, dass bei Veränderungen der Temperatur möglichst wenig Spannungen in dem Materialgefüge entstehen.
Als Füllmaterial oder Lotmaterial kommen insbesondere Materialien in Betracht, welche Metall oder eine Legierung umfassen oder daraus bestehen, z.B. SnAgCu, AuSn oder Ag, wobei Ag beispielsweise als Silberpaste ausgebildet sein kann. Als Füllmaterial kommen auch Materialien in Betracht, die Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik umfassen oder daraus bestehen, insbesondere Schwarzglas.
Wie beschrieben weist die erfindungsgemäße Lichtkonversionseinrichtung eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen auf. Diese Mehrzahl von Lichtkonversionselementen sind in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung in einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten angeordnet. Die Lichtkonversionselemente können also zeilenweise und/oder spaltenweise benachbart angeordnet sein, um die Lichtkonversionsanordnung zu bilden. Insbesondere sind sowohl mehrere Zeilen als auch mehrere Spalten vorgesehen, so dass die Lichtkonversionselemente in einem Raster oder in einer Matrix angeordnet sind.
Bei jeder Art von Anordnung der Lichtkonversionselemente können diese jeweils bestimmte Formen aufweisen. Beispielsweise kann eine polygonale Form, insbesondere rechteckige, quadratische oder hexagonale Form der Lichtkonversionselemente vorgesehen sein. Die Lichtkonversionselemente können aber auch eine abgerundete Form, insbesondere eine kreisrunde Form aufweisen. Die Form der Lichtkonversionselemente kann durch die Gräben definiert sein oder bei nur bereichsweisen Gräben durch deren gedankliche Verbindung, wie anhand der Figuren unmittelbar ersichtlich ist.
Die Lichtkonversionselemente, deren Nutzfläche auf der Vorderseite wie gesagt durch die Gräben oder die gedankliche Verbindung der Gräben definiert sein kann, weisen vorzugsweise jeweils eine Fläche auf, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Wie bereits beschrieben sind zumindest benachbarte Lichtkonversionselemente zumindest bereichsweise voneinander beabstandet, getrennt oder separiert, wobei auch eine vollständige Trennung vorgesehen sein kann, so dass die Lichtkonversionsanordnung aus einer Mehrzahl einzelner, separater bzw. vollständig getrennter Lichtkonversionselemente besteht. Andererseits sieht eine vorteilhafte Ausführungsform jedoch vor, dass die Lichtkonversionselemente bereichsweise auch miteinander verbunden sind, insbesondere durch einen Steg oder mehrere Stege. Dies kann den Vorteil haben, dass die Lichtkonversionselemente relativ zueinander fixiert sind.
Die Erfindung betrifft ferner eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtkonversionseinrichtung, insbesondere wie vorstehend beschrieben, und einer Lichtabgabeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, das Primärlicht zur Beleuchtung der Vorderseite der Lichtkonversionselemente abzugeben. Die Lichtabgabeeinheit ist demnach dazu eingerichtet, die Lichtkonversionselemente mit dem Primärlicht zu bestrahlen, wobei die Lichtabgabeeinheit so angeordnet ist bzw. dazu eingerichtet ist, die Lichtkonversionselemente auf ihrer Vorderseite mit dem Primärlicht zu bestrahlen.
Die Lichtabgabeeinheit kann dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet sein, dass das Primärlicht die Vorderseite der Lichtkonversionselemente im Bereich einer Primärlichtempfangsfläche beleuchtet, wobei die Primärlichtempfangsfläche eine vergleichbare Größe aufweist oder kleiner ist als die Vorderseite eines Lichtkonversionselements. Mit anderen Worten kann das Konverterarrays bestrahlt werden, z.B. mit einem Laserstrahl, wobei die Spotgröße vorzugsweise kleiner ist als ein Arrayelement.
Die Lichtabgabeeinheit kann ferner dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet sein, dass die Primärlichtempfangsfläche innerhalb derer das Lichtkonversionselement mit dem Primärlicht beleuchtet wird, kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Die Lichtabgabeeinheit, welche das Primärlicht abgibt, weist vorzugsweise eine Strahlungsleistung von mindestens 0,5W auf. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Sekundärlicht eine Leuchtdichte von mindestens 50cd/mm² aufweist.
Die Lichtabgabeeinheit der Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass das Primärlicht seitlich auf das Lichtkonversionselement eingestrahlt wird, wobei das Primärlicht insbesondere entlang einer optischen Achse eingestrahlt wird, welche zu einer Normalachse der Lichtkonversionselemente und/oder zu einer optischen Achse des Sekundärlichts einen Winkel größer als 30 Grad, vorzugsweise größer als 45 Grad, besonders bevorzugt größer als 60 Grad, aufweist.
Die das Primärlicht abgebende Lichtabgabeeinheit kann eine Laserlichtquelle umfassen oder als solche ausgebildet sein. Es ist allerdings nicht zwingend eine Laserlichtquelle umfasst, es kann beispielsweise auch nur ein Lichtleiter umfasst sein, welcher das Primärlicht abgibt, wobei der Lichtleiter seinerseits mit einer Laserlichtquelle verbunden sein kann, um das Licht in den Lichtleiter einzukoppeln. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst demnach zumindest eine Lichtabgabeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, das Primärlicht abzugeben.
In einer Variante kann die Lichtabgabeeinheit eine Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle, umfassen, welche dazu eingerichtet ist, das Primärlicht zur Beleuchtung der Lichtkonversionselemente abzugeben.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Lichtabgabeeinheit einen Lichtleiter, insbesondere einen Faserlichtleiter, umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, das Primärlicht zur Beleuchtung der Lichtkonversionselemente abzugeben.
Die Erfindung betrifft ferner eine Lichtkonversionsanordnung umfassend eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen, welche jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.
Für die Lichtkonversionsanordnung gilt das vorstehend Gesagte entsprechend. Demnach kann der Graben, durch welchen die Lichtkonversionselemente jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente abweichenden Füllmaterial oder Lotmaterial gefüllt sein, wobei das Füllmaterial oder Lotmaterial insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1*10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01 *10^-6 K^-1.
Das Füllmaterial oder Lotmaterial kann wiederum Metall oder eine Legierung umfassen, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag, z.B. Ag-Paste oder auch Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik, insbesondere Schwarzglas.
Die Lichtkonversionselemente der Lichtkonversionsanordnung können wiederum in einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten angeordnet sein, insbesondere in einer Matrix. Ferner können die Lichtkonversionselemente jeweils eine polygonale Form, insbesondere eine rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Die Vorderseite der Lichtkonversionselemente kann wiederum vorzugsweise kleiner sein als 1 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner sein als 0,25 Quadratmillimeter, noch bevorzugter kleiner sein als 0,1 Quadratmillimeter.
Auch kann wiederum vorgesehen sein, dass die Lichtkonversionselemente der Lichtkonversionsanordnung neben der bereichsweisen Trennung voneinander durch einen Graben zugleich jeweils eine bereichsweise Verbindung aufweisen, z.B. durch einen Steg.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung, wobei dabei die Lichtkonversionsanordnung mit den mehreren Lichtkonversionselementen erst aus einem ursprünglichen Rohbauteil gefertigt wird. Es wird also zunächst von einem (größeren) ursprünglichen Lichtkonversionselement ausgegangen, welches dann bearbeitet wird, um die Mehrzahl an Lichtkonversionselementen, welche zusammen die Lichtkonversionsanordnung bilden, herzustellen.
Bei dem Verfahren wird ein ursprüngliches Lichtkonversionselement sowie ein Grundkörper, welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, bereitgestellt, das ursprüngliche Lichtkonversionselement auf dem Grundkörper angeordnet und ein Graben oder mehrere Gräben in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingefügt, derart dass eine Lichtkonversionsanordnung gebildet wird, welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen umfasst, welche jeweils durch den eingefügten Graben oder die eingefügten Gräben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.
Mit anderen Worten wird zunächst eine großflächige Konverterscheibe hergestellt und der Konverter wird auf einen Grundkörper aufgebracht, z.B. eine Wärmesenke. Es werden Gräben, z.B. senkrechte Gräben, in das Konverterscheibchen eingefügt und damit ein Konverterarray hergestellt. Das Einfügen der Gräben kann z.B. über einen Laserablationsprozess erfolgen. Die Präzision der Konverterelemente und damit der Leuchtpunkte kann somit über den Laserstrukturierungsprozess gegeben sein.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Lichtkonversionseinrichtung hergestellt werden, welche beispielsweise für eine Beleuchtungseinrichtung verwendet werden kann, wobei die Mehrzahl von Lichtkonversionselementen, welche auch als Konverter-Array bezeichnet wird, optimal hergestellt werden kann, so dass die einzelnen Kanäle in Remotebetrieb und in einer Reflexionsanordnung kaum oder nicht übersprechen, was insbesondere für dynamische Lichtscheinwerfer wünschenswert ist. Insbesondere wird eine Lösung angegeben für eine Beleuchtungseinrichtung und ein Konverterarray mit geringem Übersprechen und für die Anwendung in einem weiten Temperaturbereich.
In einer vorteilhaften Verfahrensvariante können der Graben oder die Gräben, durch welchen die Lichtkonversionselemente jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente abweichenden Füllmaterial oder Lotmaterial gefüllt werden.
Das Füllen der Gräben kann beispielsweise mit einer Metallschicht, wie beim Siebdruck, oder mit Schwarzglas erfolgen, wobei insbesondere nahezu gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten vorteilhaft sind. Durch die Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Trägermaterial (Konvertermaterial) und dem Füllmaterial/Lotmaterial, wie Schwarzglas, kann es ermöglicht werden, die Lichtkonversionseinrichtung und/oder die Beleuchtungseinheit in einem Temperaturbereich von mindestens -60°C bis zu mindestens 280°C einzusetzen. Durch die Fertigung des Konverterarrays aus einer Konverterwaferproduktion kann die Toleranz der lichttechnischen Eigenschaften von Arrayelementen weitestgehend gering gehalten werden.
Das Füllmaterial weist demnach insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1 *10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01*10^-6 K^-1.
Das Füllmaterial/Lotmaterial kann Metall oder eine Legierung umfassen, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag, beispielsweise Ag-Paste, oder aber auch Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik, beispielsweise Schwarzglas.
Wenn bei dem Verfahren mehrere Gräben in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, können diese in einer Prozessvariante matrixförmig oder rasterförmig eingebracht werden, insbesondere so dass eine Lichtkonversionsanordnung mit einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten, insbesondere einer Matrix oder einem Raster, von Lichtkonversionselementen gebildet wird.
Die Gräben oder ein Graben kann dabei derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die gebildeten Lichtkonversionselemente jeweils eine polygonale Form, insbesondere eine rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Außerdem können der Graben oder die Gräben so in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente jeweils eine Vorderseite aufweisen, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Bei dem Einbringen des Grabens oder der Gräben brauchen die Lichtkonversionselemente nicht vollständig voneinander getrennt gebildet werden. Es ist auch möglich, dass der Graben oder die Gräben derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente einerseits jeweils durch einen Graben bereichsweise voneinander getrennt sind, aber andererseits jeweils durch einen Steg bereichsweise noch miteinander verbunden sind.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante weist das ursprüngliche Lichtkonversionselement eine Fläche von mindestens 0,1 Quadratmillimeter auf.
Wie bereits ausgeführt kann ein Graben insbesondere mittels Laserbearbeitung, wie Laserablation, in das Material des ursprünglichen Lichtkonversionselements eingebracht werden. Grundsätzlich kann das Einfügen eines Grabens aber auch mit einem anderen materialabtragenden Verfahren erfolgen, beispielsweise mittels Laserdrilling, Ätzen (Wet Chemical Etching) und/oder Perlstrahlen, Sägen oder ähnlichen Verfahren.
Die Erfindung betrifft außerdem noch ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung mit mehreren Lichtkonversionselementen, wobei die vorstehenden Ausführungen wiederum auch hierfür entsprechend gelten. Es wird demnach in ein ursprünglich bereitgestelltes Lichtkonversionselement ein Graben oder mehrere Gräben eingefügt, derart dass eine Lichtkonversionsanordnung gebildet wird, welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen umfasst, welche jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Graben oder die Gräben wiederum mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente abweichenden Füllmaterial gefüllt werden, wobei das Füllmaterial insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente wenig oder nicht unterscheidet, insbesondere um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1*10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01*10^-6 K^-1.
Das Füllmaterial kann wiederum Metall oder eine Legierung umfassen, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag und/oder Glas oder Glaskeramik, insbesondere Schwarzglas.
Wiederum kann vorgesehen sein, dass die mehreren Gräben derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass eine Lichtkonversionsanordnung mit einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten, insbesondere einer Matrix, von Lichtkonversionselementen gebildet wird. Ferner können die Gräben derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die gebildete Mehrzahl von Lichtkonversionselementen jeweils eine polygonale Form, insbesondere rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Der Graben oder die Gräben können derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente jeweils eine Vorderseite aufweisen, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Der Graben oder die Gräben können derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente einerseits jeweils durch einen Graben bereichsweise voneinander getrennt sind, aber andererseits jeweils durch einen Steg bereichsweise noch miteinander verbunden sind.
Das bereitgestellte ursprüngliche Lichtkonversionselement, in das die Gräben eingebracht werden, weist vorzugsweise eine Fläche von mindestens 0,1 Quadratmillimeter, besonderes bevorzugt von mindestens 25 Quadratmillimeter, insbesondere größer 100 Quadratmillimeter, auf.
Das Einfügen eines Grabens kann mittels materialabtragenden Verfahren, wie Laserablation, Laserdrilling, Ätzen (Wet Chemical Etching), Sägen und/oder Perlstrahlen, erfolgen.
Schließlich betrifft die Erfindung noch ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung, bei welchem insbesondere von einer bereits durch Bearbeitung, wie vorstehend beschrieben, hergestellten Lichtkonversionsanordnung ausgegangen wird.
Es wird also eine Lichtkonversionsanordnung mit einer Mehrzahl von Lichtkonversionselementen, welche jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, bereitgestellt und ein Grundkörper, welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist. Die Lichtkonversionsanordnung wird dann auf dem Grundkörper angeordnet.
Bei diesem Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung kann vor dem Anordnen der Lichtkonversionsanordnung auf dem Grundkörper ein Füllmaterial auf der Lichtkonversionsanordnung oder auf dem Grundkörper aufgebracht werden, und es kann das Füllmaterial vorzugsweise erwärmt werden, so dass es weicher wird. Dadurch kann das Anordnen der Lichtkonversionsanordnung auf dem Grundkörper unter Ausübung von Druck erfolgen, so dass das Füllmaterial in den Graben oder die Gräben eindringt, insbesondere derart dass der Graben mit dem Füllmaterial teilweise oder vollständig gefüllt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungseinrichtung, bei der ein Lichtkonversionselement (Konverter) im Transmissionsbetrieb zum Einsatz kommt,
2 eine Beleuchtungseinrichtung, bei der ein Konverter im Remissionsbetrieb zum Einsatz kommt,
3 eine Seitenansicht einer Lichtkonversionseinrichtung mit einem Kühlkörper und einer Lichtkonversionsanordnung mit mehreren Lichtkonversionselementen (Konverter-Array), wobei die Lichtkonversionseinrichtung für den Remissionsbetrieb ausgelegt ist,
4 eine Draufsicht auf die Lichtkonversionsanordnung der Lichtkonversionseinrichtung aus 3,
5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Lichtkonversionsanordnung mit mehreren Lichtkonversionselementen,
6,7 eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens einer Lichtkonversionseinrichtung,
8,9 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Lichtkonversionsanordnung mit mehreren Lichtkonversionselementen (8) und eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens einer solchen Lichtkonversionseinrichtung (9),
10-12 jeweils eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Lichtkonversionsanordnung mit schematischer Darstellung der Gräben.

1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungseinrichtung 100 welche für den Transmissionsbetrieb ausgelegt ist. Die Beleuchtungseinrichtung 100 umfasst eine als Laserdiode ausgebildete Lichtabgabeeinheit 200, mit welcher Primärlicht 250, z.B. blaues Licht, auf die Rückseite 320 eines Lichtkonversionselements 300 gestrahlt wird. Das Lichtkonversionselement 300 empfängt demnach das Primärlicht 250 auf der Rückseite 320 und gibt auf der Vorderseite 310 Sekundärlicht 350 ab.
2 zeigt eine ähnliche Beleuchtungseinrichtung 100, welche jedoch für den Remissionsbetrieb (Reflexionsbetrieb) ausgelegt ist. Hier strahlt die Lichtabgabeeinheit 200 das Primärlicht 250 auf die Vorderseite 310 des Lichtkonversionselements 300, wobei die Vorderseite im Bereich einer Primärlichtempfangsfläche 330 beleuchtet wird. Das Lichtkonversionselement 300 gibt auf der Vorderseite 310 im Bereich einer Sekundärlichtabgabefläche 340 das Sekundärlicht 350 ab.
3 zeigt eine Lichtkonversionseinrichtung 50, welche z.B. für eine Beleuchtungseinrichtung 100 verwendet werden kann, wobei die Lichtkonversionseinrichtung 50 einen als Kühlkörper ausgebildeten Grundkörper 400 umfasst, auf dem eine Lichtkonversionsanordnung 305 mit einer Vielzahl von Lichtkonversionselementen 300 in einer Matrix angeordnet ist. In dem dargestellten Beispiel sind die einzelnen Lichtkonversionselemente 300 vollständig durch Gräben 307 voneinander getrennt. Die Gräben 307 erstrecken sich über die volle Höhe H oder optional über einen Teil der Höhe und auch jeweils über die vollen Abmessungen X, Y der Lichtkonversionsanordnung 305.
4 zeigt die Lichtkonversionsanordnung 305 nochmals in Draufsicht. Die Lichtkonversionseinrichtung 50 bzw. die Lichtkonversionsanordnung 305 ist für den Remissionsbetrieb (Reflexionsbetrieb) ausgelegt, das heißt dazu eingerichtet, dass die Lichtkonversionsanordnung 305 bzw. die Lichtkonversionselemente 300 auf ihrer Vorderseite 310 mit dem Primärlicht 250, also z.B. einer Laserstrahlung, beleuchtet werden.
5 zeigt eine Lichtkonversionsanordnung 305 mit matrixförmig angeordneten Lichtkonversionselementen, bei welcher benachbarte Lichtkonversionselemente 300 lediglich bereichsweise durch einen als Aussparung ausgebildeten Graben 307 voneinander getrennt sind. Zugleich sind die Elemente 300 jeweils durch einen Steg 308 untereinander verbunden. Es kann sich hierbei um einen segmentierten Keramikkonverter-Wafer handeln, z.B. Ce:YAG, Ce:Gd:YAG. Die Gräben oder die Strukturierung können z.B. mittels Laserablation/-drilling, Ätzen (WCE) und/oder Perlstrahlen eingebracht sein. In diesem Fall sind z.B. Lichtkonversionselemente 300, 300', 300" und 300''', 300'''', welche spaltenweise benachbart sind, jeweils durch einen Steg 308' miteinander verbunden. Auch sind Lichtkonversionselemente 300, 300', 300''' und 300'', 300'''', welche zeilenweise benachbart sind, jeweils durch einen Steg 308" miteinander verbunden. Auch zwischen diagonal benachbarten Lichtkonversionselemente 300', 300'''' und 300''", 300''' besteht entsprechend eine Verbindung.
6 und 7 veranschaulichen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung 50, wobei die Lichtkonversionsanordnung 305 aus 5 im Schnitt A-A zu sehen ist. Auf dem als Kühlkörper ausgebildeten Grundkörper 400, welcher z.B. als Kupfer-Substrat ausgebildet sein kann, ist ein Füllmaterial/Lotmaterial 350 aufgebracht. Das Füllmaterial/Lotmaterial 350 kann durch Erwärmung, z.B. auf eine Temperatur von mindestens 150 Grad, vorzugsweise mindestens 200 Grad, besonders bevorzugt mindestens 250 Grad, zum Erweichen oder Schmelzen gebracht werden. Die Lichtkonversionsanordnung 305 kann daher unter Ausübung von Druck D in das Füllmaterial/Lotmaterial 350 eingedrückt werden. Es kann beispielsweise ein erster Prozessschritt vorgesehen sein, bei dem Lotmaterial 350 aufgeheizt wird und auf die Lichtkonversionsanordnung 305 bzw. den Wafer Kraft ausgeübt wird, wobei der erste Prozessschritt z.B. in einem Vakuumofen erfolgen kann. Als Lotmaterial 350 kommt z.B. ein Material mit oder aus SnAgCu und/oder AuSn oder ein Glas, das zu einem Lotglas prozessiert wurde, in Betracht. Das Lotglas kann auch als Preform oder Pastenmaterial in die Gräben/Lücken eingebracht oder dosiert werden. In der Preform-Ausführung wird das Lotglas als Glas-Pressling gefertigt und als Gitterstruktur auf die Lichtkonversionsanordnung aufgelegt. Anschliessend erfolgt ein Aufschmelzen des gitterförmigen Preforms in die Lückenstruktur und damit ein Füllen der Lücken. Alternativ zieht sich das Lotglas über die Kapillarkräfte in die Stege zwischen die Konversionselemente. Ein zweiter Prozessschritt kann darin bestehen, das Füllmaterial/Lotmaterial 350 abzukühlen bzw. abkühlen zu lassen.
8 zeigt eine weitere Lichtkonversionsanordnung 305 mit rasterweise angeordneten Lichtkonversionselementen 300, wobei die Lichtkonversionselemente 300 wiederum lediglich bereichsweise durch einen als Aussparung ausgebildeten Graben 307 voneinander getrennt sind, zugleich aber durch einen Steg 308 entsprechend den in 5 bezeichneten Stegen verbunden sind. Grundsätzlich gelten auch hier die Ausführungen zu 5, im Unterschied dazu sind die Gräben 307 hier bereits mit einem vorzugsweise weichen, z.B. pastenartigen, Füllmaterial 350 gefüllt. Hierzu kann z.B. Silberpaste (Ag-Paste) vorgesehen sein.
9 zeigt, dass das Füllmaterial 350, also etwa die Silberpaste, auf die Rückseite 320 der Lichtkonversionsanordnung 305 aufgebracht werden kann, so dass das Füllmaterial 350 in die der Höhe H nach durchgehenden Gräben 307 von der Rückseite 320 in Richtung der Vorderseite 310 in die Gräben 307 eindringt. Hierzu kann von der Rückseite ein Siebdruck mit Silberpaste erfolgen. Die als Zwischenräume ausgebildeten Gräben 307 werden also von der Rückseite 320 mit einer Ag-Schicht beschichtet und/oder gefüllt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Füllmaterial 350, z.B. die Silberpaste, getrocknet wird, durch Erwärmung, z.B. auf über 200 Grad, vorzugsweise auf über 250 Grad, besonders bevorzugt auf über 300 Grad, wobei eine Trocknung/Erwärmung insbesondere in einem Ofen erfolgen kann. Weiterhin kann ein Einbrand des Füllmaterials, z.B. der Silberpaste, vorgesehen sein, wobei hierzu eine nochmals höhere Temperatur vorgesehen sein kann, etwa mindestens 600 Grad, vorzugsweise mindestens 700 Grad, besonders bevorzugt mindestens 800 Grad.
Die 10-12 zeigen weitere Ausführungsformen von Lichtkonversionsanordnungen 305 mit einer Mehrzahl von Lichtkonversionselementen 300, wobei die Lichtkonversionselemente 300 wiederum nur bereichsweise durch Gräben 307, welche hier als schwarze Linien schematisch dargestellt sind, voneinander getrennt sind, zugleich aber durch Verbindungsbereiche bzw. Stege 308 miteinander verbunden sind. Die Lichtkonversionselemente 300 können insbesondere bei gedanklicher Verbindung der Gräben 307 beispielsweise eine runde Form (10 und 11) oder eine polygonale, z.B. hexagonale, Form (12) aufweisen.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind und somit als unabhängig voneinander offenbart angesehen werden können. Die Beschreibung von Merkmalen eines Ausführungsbeispiels gilt jeweils auch für die anderen Ausführungsbeispiele.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/090893 A1 [0008]
DE 102012223854 A1 [0009]
WO 2017/104167 A1 [0010]

Claims

Lichtkonversionseinrichtung (50) umfassend einen Grundkörper (400), welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, und eine auf dem Grundkörper (400) aufgebrachte Lichtkonversionsanordnung (305), welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) umfasst, welche jeweils durch einen Graben (307) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, wobei die Lichtkonversionselemente (300) jeweils eine dem Grundkörper (400) abgewandte Vorderseite (310) aufweisen und jeweils dazu eingerichtet sind, auf der Vorderseite (310) mit Primärlicht (250) beleuchtet zu werden und Sekundärlicht (350) mit einer anderen Wellenlänge auf der Vorderseite (310) abzugeben.
Lichtkonversionseinrichtung (50) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei der Graben (307), durch welchen die Lichtkonversionselemente (300) jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente abweichenden Füllmaterial oder Beschichtungsmaterial (350) gefüllt ist, wobei das Füllmaterial (350) insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente (300) um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1*10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01*10^-6 K^-1.
Lichtkonversionseinrichtung (50) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Füllmaterial (350) Metall oder eine Legierung umfasst, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag [Ag-Paste], und/oder wobei das Füllmaterial (350) Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik umfasst, insbesondere Schwarzglas, und/oder wobei das Füllmaterial (350) ein Silikon oder Epoxidharz oder Polymer umfasst.
Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) der Lichtkonversionsanordnung (305) in einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten angeordnet sind, insbesondere in einer Matrix angeordnet sind, und/oder wobei die Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) jeweils eine polygonale Form, insbesondere rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtkonversionselemente (300) jeweils eine Vorderseite (310) aufweisen, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtkonversionselemente (300) einerseits jeweils durch einen Graben (307) bereichsweise voneinander getrennt sind und andererseits jeweils durch einen Steg (308) bereichsweise miteinander verbunden sind.
Beleuchtungseinrichtung (100) umfassend eine Lichtkonversionseinrichtung (50) mit einem Grundkörper (400) und einer auf dem Grundkörper (400) aufgebrachten Lichtkonversionsanordnung (305), welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) umfasst, welche jeweils durch einen Graben (307) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtkonversionselemente (300) jeweils eine dem Grundkörper (400) abgewandte Vorderseite (310) aufweisen und jeweils dazu eingerichtet sind, auf der Vorderseite (310) mit Primärlicht (250) beleuchtet zu werden und Sekundärlicht (350) mit einer anderen Wellenlänge auf der Vorderseite (310) abzugeben, und eine Lichtabgabeeinheit (200), welche dazu eingerichtet ist, das Primärlicht (250) zur Beleuchtung der Vorderseite (310) der Lichtkonversionselemente (300) abzugeben.
Beleuchtungseinrichtung (100) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Lichtabgabeeinheit (200) dazu eingerichtet ist und/oder derart angeordnet ist, dass das Primärlicht (250) die Vorderseite (310) der Lichtkonversionselemente (300) im Bereich einer Primärlichtempfangsfläche beleuchtet, wobei die Primärlichtempfangsfläche eine vergleichbare Größe aufweist oder kleiner ist als die Vorderseite eines Lichtkonversionselements (300), wobei die Primärlichtempfangsfläche insbesondere kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter, und/oder wobei die Lichtabgabeeinheit (200) eine Leuchtdichte von mindestens 50cd/mm^2 aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (100) nach einem der zwei vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtabgabeeinheit (200) derart angeordnet ist, dass das Primärlicht (250) seitlich auf die Lichtkonversionselemente (300) eingestrahlt wird, wobei das Primärlicht (250) insbesondere entlang einer optischen Achse eingestrahlt wird, welche zu einer Normalachse der Lichtkonversionselemente (300) und/oder zu einer optischen Achse des Sekundärlichts (350) einen Winkel größer als 30 Grad, vorzugsweise größer als 45 Grad, besonders bevorzugt größer als 60 Grad, aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (100) nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtabgabeeinheit (200) eine Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle, umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Primärlicht (250) zur Beleuchtung der Lichtkonversionselemente (300) abzugeben, und/oder wobei die Lichtabgabeeinheit (200) einen Lichtleiter, insbesondere einen Faserlichtleiter, umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, das Primärlicht (250) zur Beleuchtung der Lichtkonversionselemente (300) abzugeben, und/oder wobei die Lichtabgabeeinheit (200) eine Linse umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Primärlicht (250) zur Beleuchtung der Lichtkonversionselemente (300) abzugeben.
Lichtkonversionsanordnung (305) umfassend eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300), welche jeweils durch einen Graben (307) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.
Lichtkonversionsanordnung (305) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei der Graben (307), durch welchen die Lichtkonversionselemente (300) jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente (300) abweichenden Füllmaterial (350) gefüllt ist, wobei das Füllmaterial (350) insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente (300) um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1*10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01*10^-6 K^-1.
Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der zwei vorstehenden Ansprüche, wobei das Füllmaterial (350) Metall oder eine Legierung umfasst, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag, und/oder wobei das Füllmaterial (350) Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik umfasst, insbesondere Schwarzglas.
Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) in einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten angeordnet sind, insbesondere in einer Matrix, angeordnet sind, und/oder wobei die Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) jeweils eine polygonale Form, insbesondere rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der vier vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtkonversionselemente (300) jeweils eine Vorderseite (310) aufweisen, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der fünf vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtkonversionselemente (300) einerseits jeweils durch einen Graben (307) bereichsweise voneinander getrennt sind und andererseits jeweils durch einen Steg (308) bereichsweise miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) umfassend Bereitstellen eines ursprünglichen Lichtkonversionselements und eines Grundkörpers (400), welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, Anordnen des ursprünglichen Lichtkonversionselements auf dem Grundkörper, Einfügen eines Grabens (307) oder mehrerer Gräben (307) in das ursprüngliche Lichtkonversionselement, derart dass eine Lichtkonversionsanordnung (305) gebildet wird, welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) umfasst, welche jeweils durch einen Graben (307) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach dem vorstehenden Anspruch, ferner umfassend Füllen des Grabens (307) oder der Gräben (307), durch welchen die Lichtkonversionselemente (300) jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente abweichenden Füllmaterial (350), wobei das Füllmaterial (350) insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente (300) um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1*10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01*10^-6 K^-1.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Füllmaterial (350) Metall oder eine Legierung umfasst, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag, und/oder wobei das Füllmaterial (350) Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik umfasst, insbesondere Schwarzglas.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass eine Lichtkonversionsanordnung (305) mit einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten, insbesondere einer Matrix, von Lichtkonversionselementen (300) gebildet wird, und/oder wobei mehrere Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die gebildete Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) jeweils eine polygonale Form, insbesondere rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der vier vorstehenden Ansprüche, wobei der Graben (307) oder die Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente (300) jeweils eine Vorderseite (310) aufweisen, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der fünf vorstehenden Ansprüche, wobei der Graben (307) oder die Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente (300) einerseits jeweils durch einen Graben (307) bereichsweise voneinander getrennt sind, aber andererseits jeweils durch einen Steg (308) bereichsweise noch miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der sechs vorstehenden Ansprüche, wobei das bereitgestellte ursprüngliche Lichtkonversionselement eine Fläche von mindestens 0,1 Quadratmillimeter, vorzugsweise von mindestens 25 Quadratmillimeter, insbesondere größer 100 Quadratmillimeter, aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach einem der sieben vorstehenden Ansprüche, wobei das Einfügen eines Grabens (307) mittels Laserablation, Laserdrilling, Ätzen (Wet Chemical Etching), Sägen und/oder Perlstrahlen erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305), umfassend Bereitstellen eines ursprünglichen Lichtkonversionselements, Einfügen eines Grabens (307) oder mehrerer Gräben (307) in das ursprüngliche Lichtkonversionselement, derart dass eine Lichtkonversionsanordnung (305) gebildet wird, welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) umfasst, welche jeweils durch einen Graben (307) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach dem vorstehenden Anspruch, ferner umfassend Füllen des Grabens (307) oder der Gräben (307), durch welchen die Lichtkonversionselemente (300) jeweils zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, mit einem von dem Material der Lichtkonversionselemente (300) abweichenden Füllmaterial (350), wobei das Füllmaterial (350) insbesondere einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher sich von einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Lichtkonversionselemente (300) um weniger als 1*10^-6 K^-1 unterscheidet, vorzugsweise um weniger als 0,1*10^-6 K^-1, besonders bevorzugt um weniger als 0,01*10^-6 K^-1.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Füllmaterial (350) Metall oder eine Legierung umfasst, insbesondere SnAgCu, AuSn oder Ag, und/oder wobei das Füllmaterial (350) Glas oder Glaspaste, insbesondere Lotglas, oder Glaskeramik umfasst, insbesondere Schwarzglas.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass eine Lichtkonversionsanordnung (305) mit einer oder mehreren Zeilen und/oder einer oder mehreren Spalten, insbesondere einer Matrix, von Lichtkonversionselementen (300) gebildet wird, und/oder wobei mehrere Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die gebildete Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) jeweils eine polygonale Form, insbesondere rechteckige, quadratische oder hexagonale Form oder eine runde Form, insbesondere eine kreisrunde Form, aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der vier vorstehenden Ansprüche, wobei der Graben (307) oder die Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente (300) jeweils eine Vorderseite (310) aufweisen, welche kleiner ist als 1 Quadratmillimeter, vorzugsweise kleiner ist als 0,25 Quadratmillimeter, besonders bevorzugt kleiner ist als 0,1 Quadratmillimeter.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der fünf vorstehenden Ansprüche, wobei der Graben (307) oder die Gräben (307) derart in das ursprüngliche Lichtkonversionselement eingebracht werden, dass die dadurch gebildeten Lichtkonversionselemente (300) einerseits jeweils durch einen Graben (307) bereichsweise voneinander getrennt sind aber andererseits jeweils durch einen Steg (308) bereichsweise noch miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der sechs vorstehenden Ansprüche, wobei das bereitgestellte ursprüngliche Lichtkonversionselement eine Fläche von mindestens 25 Quadratmillimeter, insbesondere mindestens 100 Quadratmillimeter, aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionsanordnung (305) nach einem der sieben vorstehenden Ansprüche, wobei das Einfügen eines Grabens (307) mittels Laserablation, Laserdrilling, Ätzen (Wet Chemical Etching), Sägen und/oder Perlstrahlen erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) umfassend, Bereitstellen einer Lichtkonversionsanordnung (305), welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen (300) umfasst, welche jeweils durch einen Graben (307) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, insbesondere hergestellt nach einem der acht vorstehenden Ansprüche, und eines Grundkörpers (400), welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, und Anordnen der Lichtkonversionsanordnung (305) auf dem Grundkörper (400).
Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung (50) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei vor dem Anordnen der Lichtkonversionsanordnung (305) auf dem Grundkörper (400) ein Füllmaterial (350) auf der Lichtkonversionsanordnung (305) oder auf dem Grundkörper (400) aufgebracht wird, und wobei das Füllmaterial (350) vorzugsweise erwärmt wird, so dass es weicher wird, und wobei das Anordnen der Lichtkonversionsanordnung (305) auf dem Grundkörper (400) vorzugsweise unter Ausübung von Druck erfolgt, so dass das Füllmaterial (305) in den Graben (307) oder die Gräben (307) eindringt.