DE112014005423B4

DE112014005423B4 - Lumineszenzkonversionselement und optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einem solchen Lumineszenzkonversionselement sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE112014005423B4
Application number: DE112014005423.2T
Authority: DE
Inventors: Rainer Butendeich; Hailing Cui; Reiner Windisch; Jörg Frischeisen; Stefan Lange
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: US9583670B2; DE112014005423A5; WO2015078717A1; DE102013113188A1; US20160329470A1

Abstract

Lumineszenzkonversionselement (6) für die Wellenlängenkonversion von elektromagnetischer Primärstrahlung (41) zu elektromagnetischer Sekundärstrahlung (52), umfassend- Leuchtstoffpartikel zumindest einer ersten Art (1), welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung (41) eine erste elektromagnetische Strahlung (11) emittieren, deren Peak-Wellenlänge (1p) im Bereich von wenigstens 515 nm und höchstens 550 nm im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt,- Leuchtstoffpartikel zumindest einer zweiten Art (2), welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung (41) eine zweite elektromagnetische Strahlung (21) emittieren, deren Peak-Wellenlänge (2p) im Bereich von wenigstens 595 nm und höchstens 612 nm im gelb-roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt und- Leuchtstoffpartikel zumindest einer dritten Art (3), welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung (41) eine dritte elektromagnetische Strahlung (31) emittieren, deren Peak-Wellenlänge (3p) im Bereich von wenigstens 625 nm und höchstens 660 nm im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, wobei- die Leuchtstoffpartikel der zumindest drei unterschiedlichen Arten (1, 2, 3) aus jeweils unterschiedlichen Materialen bestehen,- die Peak-Wellenlänge (4p) der Primärstrahlung (41) im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt,- das Lumineszenzkonversionselement (6) bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung (41) Sekundärstrahlung (52), welche die erste, zweite und dritte Strahlung (11, 21, 31) enthält, abstrahlt,- die korrelierte Farbtemperatur einer Mischstrahlung (51), welche aus Teilen der Primärstrahlung (41) und der Sekundärstrahlung (52) besteht, der Farbtemperatur von weißem Licht entspricht und- die Leuchtstoffpartikel der ersten Art (1) mit einem Lutetium-Yttrium-Aluminium-Gallium Granat (Y, Lu, Ce)3(Al, Ga)5O12gebildet sind.

Description

Die Druckschrift beschreibt ein Konversionselement und eine Leuchtdiode mit einem solchen Konversionselement.
Die Druckschrift DE 10 2011 078 402 A1 beschreibt eine Leuchtstoffmischung und eine Beleuchtungsvorrichtung mit dieser.
Die Druckschrift EP 2 650 934 A1 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchtstoffschicht.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Lumineszenzkonversionselement anzugeben, welches sich zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung mit vorgebbaren Spektraleigenschaften eignet. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben, welches elektromagnetische Strahlung mit vorgebbaren Spektraleigenschaften emittiert.
Es wird ein Lumineszenzkonversionselement für die Wellenlängenkonversion von elektromagnetischer Primärstrahlung zu elektromagnetischer Sekundärstrahlung angegeben. Bei der Primärstrahlung kann es sich beispielsweise um von einem Leuchtdiodenchip oder einem Laserdiodenchip emittierte elektromagnetische Strahlung handeln. Bei der Sekundärstrahlung handelt es sich um im Vergleich zur Primärstrahlung niederenergetischere elektromagnetische Strahlung. Beispielsweise unterscheiden sich Primärstrahlung und Sekundärstrahlung bezüglich der zugeordneten Lichtfarbe.
Das Lumineszenzkonversionselement umfasst Leuchtstoffpartikel zumindest einer ersten Art, welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung eine erste elektromagnetische Strahlung emittieren, deren Peak-Wellenlänge im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Als Peak-Wellenlänge wird hier und im Folgenden eine Wellenlänge bezeichnet, bei welcher die spektrale Intensitätsverteilung, das heißt die Intensitätsverteilung als Funktion der Wellenlänge, der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung ein Intensitätsmaximum aufweist. Hierbei kann es sich auch um das einzige Intensitätsmaximum der spektralen Intensitätsverteilung handeln, die spektrale Intensitätsverteilung kann jedoch auch Nebenmaxima aufweisen. Insbesondere weist die spektrale Intensitätsverteilung bei der Peak-Wellenlänge ein globales Maximum auf.
Die Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung liegt in einem Bereich zwischen wenigstens 515 nm und höchstens 550 nm. Die Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung liegt dementsprechend in einem Wellenlängenbereich, in welchem die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges besonders sensitiv ist. Mit anderen Worten, die sogenannte Augenempfindlichkeitskurve (auch: V(A)-Kurve) bei Tageslicht weist im Bereich der Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung einen Wert von zumindest 0,60 auf.
Das Lumineszenzkonversionselement umfasst Leuchtstoffpartikel zumindest einer zweiten Art, welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung eine zweite elektromagnetische Strahlung emittieren, deren Peak-Wellenlänge im gelb-roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Peak-Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung kann beispielsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen wenigstens 595 nm, bevorzugt wenigstens 600 nm, und höchstens 635 nm liegen. Die zweite elektromagnetische Strahlung ist somit niederenergetischer als die erste elektromagnetische Strahlung.
Hier und im Folgenden ist die Angabe der Peak-Wellenlänge der von Leuchtstoffpartikeln emittierten elektromagnetischen Strahlung stets mit einer messtechnisch bedingten Ungenauigkeit von bis zu 5 nm oder von bis zu 10 nm, versehen. Diese Ungenauigkeit ist mitunter dadurch bedingt, dass die Intensitätsverteilung der von den Leuchtstoffpartikeln einer Art emittierten Strahlungen von der Gewichts- und/oder Volumenkonzentration dieser Art von Leuchtstoffpartikeln in dem Lumineszenzkonversionselement abhängen kann. Die Peak-Wellenlänge der emittierten Strahlung kann dadurch um bis zu 10 nm nach oben oder nach unten variieren.
Das Lumineszenzkonversionselement umfasst Leuchtstoffpartikel zumindest einer dritten Art, welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung eine dritte elektromagnetische Strahlung emittieren, deren Peak-Wellenlänge im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Peak-Wellenlänge der dritten elektromagnetischen Strahlung kann beispielsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen wenigstens 625 nm und höchstens 660 nm liegen, bevorzugt zwischen wenigstens 635 nm und höchstens 660 nm. Die dritte elektromagnetische Strahlung ist insbesondere niederenergetischer als die erste und die zweite elektromagnetische Strahlung.
Die Peak-Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung erster, zweiter und dritter Art kann beispielsweise über die Materialzusammensetzung der Leuchtstoffpartikel und/oder die Konzentrations- beziehungsweise die Gewichtsanteile der Leuchtstoffpartikel im Lumineszenzkonversionselement verändert werden. Es ist auch möglich, die Größe und/oder die Form der Leuchtstoffpartikel zu variieren, um die Streueigenschaften zu verändern. Eine Erhöhung der Konzentration und/oder der Anzahl einer Leuchtstoffpartikelart im Lumineszenzkonversionselement kann beispielsweise dazu führen, dass bereits konvertierte elektromagnetische Strahlung nochmals durch Leuchtstoffpartikel einer der drei Arten konvertiert wird. Eine höhere Anzahl an Leuchtstoffpartikeln einer Art in dem Lumineszenzkonversionselement kann also zur Folge haben, dass die Peak-Wellenlänge der von Leuchtstoffpartikeln dieser Art emittierten elektromagnetischen Strahlung zu höheren Wellenlängen verschoben wird.
Die Anzahl der Leuchtstoffpartikel erster Art, zweiter Art und dritter Art in dem Lumineszenzkonversionselement kann variieren. Bevorzugt ist eine Vielzahl von Leuchtstoffpartikeln jeder der drei Arten in dem Lumineszenzkonversionselement enthalten.
Die Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung liegt im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung kann beispielsweise in einem Bereich von wenigstens 425 nm bis höchstens 460 nm, bevorzugt zwischen wenigstens 435 nm und 455 nm, und besonders bevorzugt in einem Bereich von wenigstens 440 nm und 450 nm, liegen. Die Primärstrahlung ist dementsprechend höherenergetischer als die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung.
Das Lumineszenzkonversionselements strahlt bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung eine Sekundärstrahlung ab, welche die erste, zweite und dritte Strahlung enthält. Das Lumineszenzkonversionselement konvertiert also die Primärstrahlung zu einer Sekundärstrahlung, die eine Überlagerung aus einer grünen, einer gelb-roten und einer roten konvertierten Strahlung ist. Die Sekundärstrahlung kann nur die eben genannten Farben umfassen, das heißt, dass die Sekundärstrahlung nur Strahlungsanteile im grünen bis roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums umfasst. Die Sekundärstrahlung kann aber auch weitere Farbanteile, wie beispielsweise blaues Licht, enthalten.
Die korrelierte Farbtemperatur einer Mischstrahlung, welche aus Teilen der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht, entspricht der Farbtemperatur von weißem Licht, bevorzugt von warmweißem oder neutralweißem Licht. Dies entspricht einer Farbtemperatur im Bereich von wenigstens 2400 K bis höchstens 8000 K, bevorzugt bis höchstens 5000 K. Die Mischstrahlung setzt sich aus Teilen der Primärstrahlung, Teilen der ersten elektromagnetischen Strahlung, Teilen der zweiten elektromagnetischen Strahlung und Teilen der dritten elektromagnetischen Strahlung zusammen. Hierbei und im Folgenden ist mit der Bezeichnung „Teil einer Strahlung“ entweder ein Teil der emittierten Intensität der Strahlung oder die gesamte emittierte Intensität der Strahlung gemeint. Die korrelierte Farbtemperatur ist die Temperatur eines Schwarzkörperstrahlers, dessen Lichtwirkung bei gleicher Helligkeit der der Mischstrahlung am ähnlichsten ist.
Das Lumineszenzkonversionselements für die Wellenlängenkonversion von elektromagnetischer Primärstrahlung zu elektromagnetischer Sekundärstrahlung umfasst Leuchtstoffpartikel zumindest einer ersten Art, welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung eine erste elektromagnetische Strahlung emittieren, deren Peak-Wellenlänge im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, Leuchtstoffpartikel zumindest einer zweiten Art, welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung eine zweite elektromagnetische Strahlung emittieren, deren Peak-Wellenlänge im gelb-roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt und Leuchtstoffpartikel zumindest einer dritten Art, welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung eine dritte elektromagnetische Strahlung emittieren, deren Peak-Wellenlänge im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, wobei die Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, das Lumineszenzkonversionselement bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung Sekundärstrahlung, welche die erste, zweite und dritte Strahlung enthält, abstrahlt und die korrelierte Farbtemperatur einer Mischstrahlung, welche aus Teilen der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht, der Farbtemperatur von weißem, bevorzugt von warmweißem oder neutralweißem, Licht entspricht.
Bei dem hier beschriebenen Lumineszenzkonversionselement wird insbesondere die Idee verfolgt, dass durch die Verwendung von Leuchtstoffpartikeln von zumindest drei Arten im Vergleich zu der Verwendung von Leuchtstoffpartikeln nur zweier Arten ein neuer Farb-Freiheitsgrad eröffnet wird, der eine spektrale Optimierung der Mischstrahlung ermöglicht. Somit kann nur durch eine Änderung der Konzentration der Leuchtstoffpartikel und/oder deren chemischer und/oder physikalischer Zusammensetzung ein großer Bereich an korrelierten Farbtemperaturen aufgespannt werden. Die Verwendung zweier Leuchtstoffpartikel, welche rote beziehungsweise gelb-rote elektromagnetische Strahlung emittieren, eröffnet einen neuen Freiheitsgrad im langwelligen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Dies erlaubt die effiziente Erzeugung von weißem Licht mit einem hohen Farbwiedergabeindex. Insbesondere warmweißes und neutralweißes Licht können hierbei mit hohem Farbwiedergabeindex erzeugt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements beinhaltet das Lumineszenzkonversionselement ausschließlich Leuchtstoffpartikel, die bei Anregung durch die Primärstrahlung die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung emittieren. Das Lumineszenzkonversionselement kann also beispielsweise so gebildet sein, dass ausschließlich Leuchtstoffpartikel der ersten, zweiten und dritten Art und keine weiteren Arten von Leuchtstoffpartikeln in selbigem vorhanden sind. Es können jedoch zum Beispiel strahlungsstreuende Partikel vorhanden sein, die keine konvertierende Wirkung für die Primärstrahlung und/oder die konvertierten elektromagnetischen Strahlungen haben. Mit Strahlungsstreuung wird hierbei insbesondere Mie-Streuung bezeichnet. Ferner kann das Lumineszenzkonversionselement nur aus Leuchtstoffpartikeln gebildet sein, die bei Anregung durch die Primärstrahlung die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung emittieren. Beispielsweise kann das Lumineszenzkonversionselement nur aus den Leuchtstoffpartikeln der drei Arten bestehen. Das Lumineszenzkonversionselement kann dann in diesem Fall beispielsweise nur aus keramischen Leuchtstoffen bestehen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Lumineszenzkonversionselement Leuchtstoffpartikel aus mehr als drei Arten beinhaltet oder aus diesen besteht, wobei die verschiedenen Arten der Leuchtstoffpartikel bei Anregung durch die Primärstrahlung nur die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements unterscheiden sich die Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung und die Peak-Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung um mindestens 20 nm und maximal 100 nm. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die beiden Peak-Wellenlängen um mindestens 50 nm und maximal 90 nm. Mit anderen Worten, die erste und zweite elektromagnetische Strahlung sind klar in ihrer Farbe unterscheidbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements unterscheiden sich die Peak-Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung und die Peak-Wellenlänge der dritten elektromagnetischen Strahlung um mindestens 2 nm und maximal 60 nm voneinander. Bevorzugt unterscheiden sich die Peak-Wellenlängen der beiden Strahlungsarten um mindestens 20 nm, besonders bevorzugt um mindestens 25 nm, und maximal 50 nm. Mit anderen Worten, die zweite und dritte elektromagnetische Strahlung weisen eine ähnliche Farbe auf. Hierbei können die zweite und die dritte elektromagnetische Strahlung bevorzugt nicht die gleiche Farbe aufweisen. Beispielsweise liegt die zweite elektromagnetische Strahlung im gelb-roten bis orangen Spektralbereich, während die dritte elektromagnetische Strahlung im roten bis satt-roten Spektralbereich liegen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements liegt die Peak-Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung in einem Bereich von wenigstens 595 nm, bevorzugt wenigstens 600 nm, und höchstens 612 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements sind die Leuchtstoffpartikel erster Art mit einem Wellenlängenkonversionsstoff auf Granatbasis gebildet, beispielsweise mit (Y, Lu, Gd, Tb, Ce)₃(Al,Ga)₅O₁₂. Die Leuchtstoffpartikel erster Art sind mit einem Wellenlängenkonversionsstoff aus Lutetium-Yttrium-Aluminium-Granat und/oder Lutetium-Yttrium-Aluminium-Gallium-Granat ((Y, Lu, Ce)₃(Al, Ga)₅O₁₂)) gebildet und besonders bevorzugt mit Cer-dotiertem Lutetium-Aluminium-Granat und/oder mit Cer-dotiertem Lutetium-Aluminium-Gallium-Granat ((Lu, Ce)₃(Al, Ga) ₅O₁₂).
Hier und im Folgenden ist unter der Angabe einer chemischen Summenformel stets eine verallgemeinerte Summenformel zu verstehen. Das Material der Leuchtstoffpartikel kann also weitere chemische Elemente, die nicht in der Summenformel angegeben sind, in geringer Konzentration enthalten, solange diese weiteren chemischen Elemente im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Peak-Wellenlänge der von den Leuchtstoffpartikeln emittierten Strahlung haben. Beispielsweise können während der Synthese der chemischen Verbindungen Verunreinigungen auftreten, die jedoch die konvertierte Wellenlänge im Wesentlichen, das heißt innerhalb einer Messtoleranz, nicht beeinflussen.
Die Peak-Wellenlänge der von den Leuchtstoffpartikeln emittierten ersten elektromagnetischen Strahlung kann durch die Veränderung der prozentualen Anteile der chemischen Konstituenten beeinflusst werden. Beispielsweise werden im Rahmen der Herstellungstoleranzen 2.2 % oder 2.5 % der Lutetium-Atome durch Cer-Atome ersetzt. Eine Erhöhung des Anteils der Cer-Atome in dem Granatleuchtstoff bei gleichzeitiger Erniedrigung des Lutetium-Anteils führt zu einer Erhöhung der Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung. Das Lutetium-Aluminium Granat kann ferner mit Gallium dotiert sein. Beispielsweise werden im Rahmen der Herstellungstoleranzen 25 % der Aluminium-Atome durch Gallium-Atome ersetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements sind die Leuchtstoffpartikel zweiter Art mit einem Wellenlängenkonversionsstoff auf Nitridosilikat-Basis gebildet, bevorzugt mit (Sr, Ba, Ca, Mg)₂Si₅N₈:Eu. Ferner sind die Leuchtstoffpartikel dritter Art mit einem Wellenlängenkonversionselement auf Nitrid-Basis gebildet, bevorzugt mit (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu. Wie zuvor bei der ersten elektromagnetischen Strahlung kann auch die Peak-Wellenlänge der zweiten und der dritten elektromagnetischen Strahlung über die prozentualen Verhältnisse der chemischen Konstituenten des verwendeten Materials verändert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements bestehen die Leuchtstoffpartikel der zumindest drei unterschiedlichen Arten aus jeweils unterschiedlichen Materialien. Beispielsweise können die chemischen Zusammensetzungen der Leuchtstoffpartikel erster, zweiter und dritter Art unterschiedlich sein. „Unterschiedliche chemische Zusammensetzung“ bedeutet hierbei und im Folgenden, dass die verwendeten Materialien nicht mit derselben chemischen Summenformel und/oder Strukturformel beschrieben werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass die Leuchtstoffpartikel aus den gleichen Elementen aufgebaut sind, jedoch der prozentuale Anteil der in der verwendeten chemischen Verbindung enthaltenen Konstituenten geändert werden und/oder Dotieratome hinzugefügt oder weggelassen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements bestehen die Leuchtstoffpartikel von zumindest zwei der zumindest drei unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln aus dem gleichen Material, das heißt, die chemische Zusammensetzung der beiden Arten von Leuchtstoffpartikeln ist gleich, und weisen unterschiedliche mittlere Partikelgrößen auf. Durch die unterschiedlichen mittleren Partikelgrößen wird beispielsweise das Streuverhalten der Leuchtstoffpartikel und/oder die Konversionseffizienz verändert, weshalb die bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung emittierte Mischstrahlung einen unterschiedlichen Wellenlängenbereich, das heißt, eine unterschiedliche Farbtemperatur, aufweist.
Zur Bestimmung der Partikelgrößen wird beispielsweise der d₅₀-Wert, gemessen in Q₃, herangezogen. Unter einem d₅₀-Wert ist der Mediandurchmesser zu verstehen, der anhand einer Verteilungssumme der Partikel ermittelt wird. „Q₃“ steht hierbei für die Masseverteilungssumme oder die Volumenverteilungssumme. Es ist jedoch auch möglich, dass die Partikelgrößen einer statistischen Verteilung unterliegen und die Partikelgröße einen Mittelwert und/oder einen wahrscheinlichsten Wert dieser Verteilung angibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements weist der Farbwiedergabeindex der Mischstrahlung, welche aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht, einen Wert von zumindest 80 auf, bevorzugt von zumindest 90. Der Farbwiedergabeindex gibt die Qualität der Farbwiedergabe einer Lichtquelle im Vergleich zu einem Schwarzkörperstrahler der gleichen korrelierten Farbtemperatur an. Es ist dementsprechend möglich, mit dem Lumineszenzkonversionselement eine Mischstrahlung zu produzieren, deren Farbwiedergabe eine hohe Qualität aufweist. Insbesondere kann dieser hohe Farbwiedergabeindex für sämtliche erzeugbaren Farbtemperaturen der Mischstrahlung erzielt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Lumineszenzkonversionselements weist der Farbwiedergabeindex der Mischstrahlung einen Wert von zumindest 80 und höchstens 90 auf und der Konzentrationsanteil der Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art bezogen auf die Konzentration der Leuchtstoffpartikel erster Art im Lumineszenzkonversionselement ist so gewählt, dass der Konzentrationsanteil der Leuchtstoffpartikel zweiter Art mindestens 2 % und maximal 13 % und der Konzentrationsanteil der Leuchtstoffpartikel dritter Art mindestens 1 % und maximal 20 % der Konzentration der Leuchtstoffpartikel erster Art im Lumineszenzkonversionselement beträgt. Hier und im Folgenden gibt der Konzentrationsanteil bzw. die Konzentration eines Leuchtstoffpartikels jeweils den Konzentrationsgewichtsanteil bzw. die Gewichtskonzentration an.
Die Erhöhung des Konzentrationsanteils der Leuchtstoffpartikel dritter Art kann also bei gleichbleibender Farbtemperatur zu einer Erhöhung des Farbwiedergabeindexes führen. Für eine gleichbleibende Farbtemperatur bestimmt die Mindestanforderung an den Farbwiedergabeindex den notwendigen Anteil der Leuchtstoffpartikel dritter Art im Verhältnis zu den Leuchtstoffpartikeln zweiter Art. Idealerweise werden nur so viele Leuchtstoffpartikel dritter Art verwendet, wie zur Erfüllung des geforderten Farbwiedergabeindex nötig sind. Deswegen ist für eine Lösung mit einem hohen Farbwiedergabeindex von 90 der Anteil der Leuchtstoffpartikel dritter Art stets größer als für eine Lösung bei einem niedrigeren Farbwiedergabeindex bei gleicher Farbtemperatur der erzeugten Mischstrahlung.
Die Erhöhung des summierten Konzentrationsanteils der Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art kann also beispielsweise zu einer Erniedrigung der Farbtemperatur führen. Für eine niedrige Farbtemperatur benötigt man somit anteilig mehr Leuchtstoffpartikel der zweiten und dritten Art als für eine hohe Farbtemperatur. Der summierte Konzentrationsanteil der Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art kann für die Erzeugung von Mischstrahlung mit einer Farbtemperatur von 2700 K im Bereich von wenigstens 19 % bis höchstens 22 % liegen. Für die Erzeugung von Mischstrahlung mit einer Farbtemperatur von 5000 K kann der summierte Konzentrationsanteil der Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art im Bereich von wenigstens 14 % bis höchstens 15 % liegen.
Die für das Erreichen einer Farbtemperatur und/oder eines bestimmten Farbwiedergabeindex benötigten Konzentrationsverhältnisse der Leuchtstoffpartikel zueinander können im Wesentlichen unabhängig von der Gesamtzahl der Leuchtstoffpartikel und/oder der summierten Konzentration der Leuchtstoffpartikel aller drei Arten im Lumineszenzkonversionselement sein. Dies bedeutet, dass bei einer Verwendung der gleichen Materialien für die drei Arten von Leuchtstoffpartikeln die Konzentrationsverhältnisse für die Erzielung einer gleichen Farbtemperatur und/oder eines gleichen Farbwiedergabeindex bei einem Lumineszenzkonversionselement, welches als Volumenverguss ausgebildet ist, in etwa die gleichen sein können wie bei einem Dünnschichtfilm-Lumineszenzkonversionselement.
Bei einem Dünnschichtfilm-Lumineszenzkonversionselement sind die Leuchtstoffpartikel in einer Schicht angeordnet, die im Rahmen der Herstellungstoleranz eine gleichmäßige Dicke aufweist. Das Dünnschichtfilm-Lumineszenzkonversionselement kann aus den Leuchtstoffpartikeln bestehen und insbesondere frei von einem Matrixmaterial sein.
Bei einem Lumineszenzkonversionselement, welches als Volumenverguss ausgebildet ist, sind die Leuchtstoffpartikel in einem Matrixmaterial angeordnet. Beispielsweise können die Leuchtstoffpartikel in diesem Fall als Pulver vorliegen. Der Volumenverguss kann insbesondere eine ungleichmäßige Dicke aufweisen.
Ferner ist es möglich, dass das Lumineszenzkonversionselement einen Dünnschichtfilm und einen Volumenverguss umfasst. Der Dünnschichtfilm und der Volumenverguss können dann Leuchtstoffpartikel zumindest einer der drei Arten enthalten oder aus diesen bestehen. Beispielsweise ist der Volumenverguss dem Dünnschichtfilm nachgeordnet und der Dünnschichtfilm enthält Leuchstoffpartikel der ersten Art und der Volumenverguss Leuchtstoffpartikel der zweiten und dritten Art, sodass die von den Leuchtstoffpartikeln erster Art emittierte erste elektromagnetische Strahlung durch die Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art erneut konvertiert werden kann.
Es wird ferner ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Das optoelektronische Halbleiterbauteil umfasst ein hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement. Das heißt, sämtliche für das Lumineszenzkonversionselement offenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil ein Lumineszenzkonversionselement und zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der optoelektronische Halbleiterchip emittiert im Betrieb die Primärstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Lumineszenzkonversionselement dem optoelektronischen Halbleiterchip derart nachgeordnet, dass zumindest ein Teil der von dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Primärstrahlung in das Lumineszenzkonversionselement eintritt. Das Lumineszenzkonversionselement kann dabei in direktem physischem Kontakt mit dem optoelektronischen Halbleiterchip stehen, es kann sich jedoch auch ein Zwischenraum zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Lumineszenzkonversionselement befinden, welcher Gas und/oder ein anderes Material, das strahlungsdurchlässig ausgebildet ist, enthält. Das optoelektronische Halbleiterbauteil emittiert eine Mischstrahlung, welche aus Teilen der von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Primärstrahlung und der durch das Lumineszenzkonversionselement erzeugten Sekundärstrahlung gebildet ist. Mit anderen Worten, das optoelektronische Halbleiterbauteil emittiert weißes Licht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils bedeckt das Lumineszenzkonversionselement eine Strahlungsaustrittsfläche des zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchips zumindest stellenweise. Die Strahlungsaustrittsfläche des zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchips kann dementsprechend vollständig von dem Lumineszenzkonversionselement bedeckt sein, es ist jedoch auch möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip stellenweise frei von dem Lumineszenzkonversionselement ist. Die freien Stellen können entweder gasgefüllt sein oder mit einem anderen Material, welches nicht das Lumineszenzkonversionselement ist, bedeckt sein. Das Lumineszenzkonversionselement kann also als Vergusskörper oder als Schicht ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass Teile der Primärstrahlung das Lumineszenzkonversionselement transmittieren ohne konvertiert zu werden. Ferner ist es möglich, dass das Lumineszenzkonversionselement so ausgeführt wird, dass eine sogenannte Vollkonversion der in das Lumineszenzkonversionselement eintretenden Primärstrahlung stattfindet. Dies bedeutet, dass sämtliche in das Lumineszenzkonversionselement eintretende Primärstrahlung in Sekundärstrahlung umgewandelt wird. Die von dem Lumineszenzkonversionselement emittierte Strahlung beinhaltet in diesem Fall keine Primärstrahlung beziehungsweise es ist im Rahmen einer Messgenauigkeit keine Primärstrahlung nachweisbar. Für die Bereitstellung der Mischstrahlung im Fall der Vollkonversion kann die Strahlungsaustrittsfläche des zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchips beispielsweise stellenweise frei von dem Lumineszenzkonversionselement sein, so dass an diesen freien Stellen die Primärstrahlung abgestrahlt werden kann und eine Mischung mit der Sekundärstrahlung ermöglicht wird. Es ist jedoch auch möglich, dass das optoelektronische Halbleiterbauteil zumindest einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip umfasst, welcher ebenfalls die Primärstrahlung emittiert, wobei das Lumineszenzkonversionselement in diesem Fall den zumindest zwei optoelektronischen Halbleiterchips dermaßen nachgeordnet ist, dass die von dem zweiten optoelektronischen Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung nicht oder nur teilweise konvertiert wird und mit der durch das Lumineszenzkonversionselement emittierten Sekundärstrahlung kombiniert werden kann, so dass das optoelektronische Halbleiterbauteil insgesamt die Mischstrahlung emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterbauteils größer als die eines ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches einen gleichen Farbwiedergabeindex aufweist, jedoch ein Lumineszenzkonversionselement enthält, welches weniger als drei unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln enthält. Bei einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil ist es somit auch möglich, einen hohen Farbwiedergabeindex zu erzielen, jedoch mit einer geringeren erzielbaren Lichtausbeute.
Die Lichtausbeute (engl.: Luminous efficacy of radiation, LER) der Mischstrahlung ist hierbei ein Maß für die Qualität der Mischstrahlung und gibt den für das menschliche Auge nutzbaren Anteil des Spektrums der erzeugten Mischstrahlung in der Einheit Lumen pro Watt der emittierten Mischstrahlung an. Eine große Lichtausbeute wird dann erreicht, wenn ein möglichst großer Anteil der Mischstrahlung in dem Spektralbereich erzeugt wird, in dem das menschliche Auge eine hohe Empfindlichkeit aufweist. Im roten Spektralbereich fällt die Augenempfindlichkeitskurve zu langen Wellenlängen hin ab, weshalb die Verwendung einer kurzwelligeren zweiten elektromagnetischen Strahlung besonders vorteilhaft ist.
Ferner kann auch die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauteils im Vergleich zu einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil, welches einen gleichen Farbwiedergabeindex aufweist, jedoch ein Lumineszenzkonversionselement enthält, welches weniger als drei unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln enthält, erhöht sein. Die Effizienz gibt die Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterbauteils in Bezug auf die in das Lumineszenzkonversionselement eingestrahlten Leistung der Primärstrahlung in der Einheit Lumen pro Watt an. Die Effizienz entspricht dann also einer Konversionseffizienz des Lumineszenzkonversionselements. Ein ansonsten baugleiches optoelektronisches Halbleiterbauteil, bei welchem nur zwei unterschiedliche Arten von Leuchtstoffpartikeln verwendet werden, birgt somit das Problem, dass entweder ein geringerer Farbwiedergabeindex erzielt wird oder bei der Erzielung eines hohen Farbwiedergabeindex eine Konversion in Wellenlängenbereichen durchgeführt wird, die vom Auge nicht oder kaum wahrgenommen werden können. Die Lichtausbeute eines Halbleiterbauteils mit drei Arten von Leuchtstoffpartikeln kann im Vergleich zu der Lichtausbeute eines ansonsten baugleichen Halbleiterbauteils mit zwei Arten von Leuchtstoffpartikeln beispielsweise um 4,4 % erhöht sein.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches zur Emission von weißem Licht vorgesehen ist, angegeben. Das heißt, sämtliche für das optoelektronische Halbleiterbauteil offenbarten Merkmale sind auch für das Herstellungsverfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement bereitgestellt, wobei die jeweilige Konzentration der Leuchtstoffpartikel erster Art, zweiter Art und dritter Art in dem Lumineszenzkonversionselement derart gewählt wird, dass die Mischstrahlung aus der von dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Primärstrahlung und der durch das Lumineszenzkonversionselement erzeugten Sekundärstrahlung die vorgebbare Farbtemperatur aufweist.
Die korrelierte Farbtemperatur der Mischstrahlung kann also ohne eine Änderung des Materials der Leuchtstoffpartikel bei der Herstellung verändert werden. Beispielsweise ist die Farbtemperatur über die Konzentrationsverhältnisse der drei Arten von Leuchtstoffpartikeln zueinander bei der Herstellung des Lumineszenzkonversionselements vorgebbar. Die korrelierte Farbtemperatur der Mischstrahlung kann dabei beispielsweise in einem Bereich von wenigstens 2400 K bis höchstens 8000 K, bevorzugt bis höchstens 5000 K, liegen.
Die Farbtemperatur der Mischstrahlung kann beispielsweise wie folgt verändert werden. Für eine niedrige Farbtemperatur, das heißt wärmeres Licht, werden die Konzentration und/oder die Anzahl der Leuchtstoffpartikel zweiter und/oder dritter Art in dem Lumineszenzkonversionselement im Vergleich zu der Konzentration und/oder der Anzahl der Leuchtstoffpartikel erster Art erhöht. Mit anderen Worten, für warmweißes Licht wird ein höherer Rot-Anteil in der Sekundärstrahlung benötigt. Umgekehrt wird der Rot-Anteil für eine höhere Farbtemperatur reduziert und die Konzentration und/oder die Anzahl der Leuchtstoffpartikel der ersten Art erhöht.
Zusätzlich ist es möglich, dass die gewünschte Farbtemperatur und der gewünschte Farbwiedergabeindex der Mischstrahlung bei der Herstellung einstellbar sind. Beispielsweise kann zunächst eine vorgegebene Konzentration und/oder Anzahl der Leuchtstoffpartikel erster Art in das Material des Lumineszenzkonversionselements eingebracht werden. Die vorgegebene Farbtemperatur kann dann im Wesentlichen durch die Wahl der Konzentration und/oder Anzahl der Leuchtstoffpartikel zweiter Art eingestellt werden. Der vorgegebene Farbwiedergabeindex kann im Wesentlichen durch die Wahl der Konzentration und/oder Anzahl der Leuchtstoffpartikel dritter Art eingestellt werden.
So ist es möglich, dass ein hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement mit einem Farbwiedergabeindex von größer als 90 eine höhere Konzentration und/oder eine höhere Anzahl an Leuchtstoffpartikeln dritter Art im Vergleich zur Konzentration und/oder Anzahl Leuchtstoffpartikel zweiter Art aufweist als ein ebenfalls hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement mit einem Farbwiedergabeindex von wenigstens 80 und höchstens 90. Ferner ist es möglich, dass ein hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement, das zur Erzeugung von Mischstrahlung mit einer ersten Farbtemperatur vorgesehen ist, eine höhere Konzentration und/oder eine höhere Anzahl an Leuchtstoffpartikeln erster Art im Vergleich zur Konzentration und/oder Anzahl von Leuchtstoffpartikeln zweiter und/oder dritter Art aufweist, als ein ebenfalls hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement, das zur Erzeugung von Mischstrahlung mit einer zweiten Farbtemperatur, die geringer als die erste Farbtemperatur ist, vorgesehen ist.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Lumineszenzkonversionselement sowie das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Die 1 zeigt Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils.
Die 2 zeigt spektrale Intensitätsverteilungen der Primärstrahlung, der ersten, zweiten und dritten elektromagnetischen Strahlung und der Mischstrahlung einer beispielhaften Ausführungsform eines hier beschriebenen Lumineszenzkonversionselements.
Die 3 zeigt eine stark vereinfachte Skizze der CIE-Normfarbtafel zur Erläuterung der Funktionsweise eines hier beschriebenen Lumineszenzkonversionselements 6.
Die 4 zeigt die simulierte Effizienz einer beispielhaften Ausführungsform eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils und den Farbwiedergabeindex der mit einem solchen optoelektronischen Halbleiterbauteil erzeugten Mischstrahlung als Funktion der Farbtemperatur der Mischstrahlung.
Die 5 zeigt simulierte und gemessene spektrale Intensitätsverteilungen der mit einer beispielhaften Ausführungsform eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils erzeugten Mischstrahlung.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1A, 1B und 1C sind Ausführungsbeispiele des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 näher erläutert. Die 1A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 9 umfasst ein hier beschriebenes Lumineszenzkonversionselement 6 und einen optoelektronischen Halbleiterchip 4 mit einer Strahlungsaustrittsfläche 4a. Der optoelektronische Halbleiterchip 4 emittiert eine Primärstrahlung 41. Die Peak-Wellenlänge 4p der Primärstrahlung 41 liegt im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums.
Das Lumineszenzkonversionselement 6 ist der Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 derart nachgeordnet, dass die Primärstrahlung 41 in das Lumineszenzkonversionselement 6 eintreten kann. Hierfür kann das Lumineszenzkonversionselement 6 in direktem Kontakt mit der Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 stehen. Es kann sich jedoch auch - anders als in der 1A gezeigt - ein strahlungsdurchlässiges Material oder ein gasgefüllter Zwischenraum zwischen der Strahlungsaustrittsfläche 4a und dem Lumineszenzkonversionselement 6 befinden.
Das Lumineszenzkonversionselement 6 umfasst zumindest drei Arten von Leuchtstoffpartikeln 1, 2, 3. Dabei emittiert jede Art der Leuchtstoffpartikel 1, 2, 3 bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung 41 eine elektromagnetische Strahlung 11, 21, 31, die eine höhere Peak-Wellenlänge 1p, 2p, 3p als die Peak-Wellenlänge 4p der Primärstrahlung 41 aufweist. So emittieren die Leuchtstoffpartikel erster Art 1 bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung 41 eine erste elektromagnetische Strahlung 11, deren Peak-Wellenlänge 1p im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 emittieren bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung 41 eine zweite elektromagnetische Strahlung 21, deren Peak-Wellenlänge 2p im gelb-roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Leuchtstoffpartikel dritter Art emittieren bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung 41 eine dritte elektromagnetische Strahlung 31, deren Peak-Wellenlänge 3p im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Die Mischstrahlung 51 aus Teilen der Primärstrahlung 41, der ersten elektromagnetischen Strahlung 11, der zweiten elektromagnetischen Strahlung 21 und der dritten elektromagnetischen Strahlung 31 ist weiß.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Lumineszenzkonversionselement 6 als Vergusskörper ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Lumineszenzkonversionselement 6 beispielsweise mit einem Matrixmaterial gebildet ist, welches Silikon, Epoxidharz oder ein anderes transparentes Material enthält. Das Matrixmaterial enthält die Leuchtstoffpartikel erster, zweiter und dritter Art 1, 2, 3. Ferner kann das Lumineszenzkonversionselement andere streuende Partikel 63, die die Primärstrahlung 41 nicht konvertieren, enthalten.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 1B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Lumineszenzkonversionselement 6 als Dünnschichtfilm ausgebildet, der direkt auf der Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 aufgebracht ist. Die Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 kann stellenweise frei von dem Lumineszenzkonversionselement 6 bleiben. An diesen freien Stellen 61 kann die Primärstrahlung 41 frei abstrahlen. Die freien Stellen 61 können jedoch auch von einem strahlungsundurchlässigen Material bedeckt sein.
Das als Dünnschichtfilm ausgebildete Lumineszenzkonversionselement 6 kann weitere Materialien neben den zumindest drei Arten von Leuchtstoffpartikeln 1, 2, 3 enthalten, das Lumineszenzkonversionselement 6 kann aber auch nur aus den drei Arten von Leuchtstoffpartikeln 1, 2, 3 bestehen. In letzterem Fall kann das Lumineszenzkonversionselement 6 beispielsweise über einen Elektrophorese-Prozess auf die Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 abgeschieden werden. Es ist zudem möglich, dass die Leuchtstoffpartikel (1,2,3) zu einem Keramikplättchen gesintert, das heißt gebacken, werden, das anschließend auf der Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 aufgebracht wird. In diesem Fall findet dann beispielsweise keine oder kaum Streuung der Strahlung statt, sondern die Primärstrahlung wird nur durch die Leuchtstoffpartikel (1,2,3) absorbiert und anschließend wird die konvertierte elektromagnetische Strahlung erster, zweiter und dritter Art (11,21,31) durch die Leuchtstoffpartikel emittiert.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 1C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 näher erläutert. Die Strahlungsaustrittsfläche 4a des optoelektronischen Halbleiterchips 4 ist vollständig von dem als Dünnschichtfilm ausgebildeten Lumineszenzkonversionselement 6 bedeckt und steht mit diesem in direktem Kontakt.
Die 2 zeigt simulierte spektrale Intensitätsverteilungen 127, 227, 327, 527 der von beispielhaften Ausführungsformen der Leuchtstoffpartikel und/oder einer beispielhaften Ausführungsform eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 emittierten elektromagnetischen Strahlungen 11, 21, 31, 41. Die spektrale Intensitätsverteilung der Mischstrahlung 527 wurde auf die maximale Intensität Imax der Mischstrahlung 51 normiert. Die Intensitätsverteilungen 127, 227, 327 der von den Leuchtstoffpartikeln emittierten elektromagnetischen Strahlungen sind in willkürlichen Einheiten aufgetragen.
Die in der 2 dargestellte spektrale Intensitätsverteilung beziehungsweise das dargestellte Spektrum der Mischstrahlung 527 entspricht einer korrelierten Farbtemperatur von 2700 K bei einem Farbwiedergabeindex von 90. Das Spektrum der ersten elektromagnetischen Strahlung 127, das Spektrum der zweiten elektromagnetischen Strahlung 227 und das Spektrum der dritten elektromagnetischen Strahlung 327 wurden entsprechend dieser zu erreichenden Farbtemperatur und dem zu erreichenden Farbwiedergabeindex gewählt. Das Spektrum der Mischstrahlung 527 kann sich aus den Spektren der drei konvertierten elektromagnetischen Strahlungen 127, 227, 327 zusammensetzen. Es ist jedoch auch möglich, dass Teile der Spektren der drei konvertierten elektromagnetischen Strahlungen 127, 227, 327 nicht in dem Spektrum der Mischstrahlung enthalten sind, da beispielsweise eine zusätzliche Konversion stattfinden kann. Insbesondere ist es möglich, dass die hochenergetischeren Anteile der ersten elektromagnetischen Strahlung 11 durch die Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art 2, 3 erneut konvertiert werden und somit in dem Spektrum der Mischstrahlung 527 nicht enthalten sind. Zusätzlich umfasst das Spektrum der Mischstrahlung 527 einen Anteil der Primärstrahlung 41, deren Peak-Wellenlänge 4p das Nebenmaximum des Spektrums 527 im Bereich von 440 nm bis 450 nm bildet.
Ferner zeigt die 2 die spektrale Augenempfindlichkeitskurve 10 bei Tageslicht und das Spektrum der von einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil, welches jedoch nur die erste und dritte Art von Leuchtstoffpartikeln enthält, emittierten Mischstrahlung 727.
Die Augenempfindlichkeitskurve 10 weist im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, das heißt in einem Wellenlängenbereich von etwa 515 nm bis 570 nm, einen hohen Wert, insbesondere einen Wert über 0,60, auf. Die Peak-Wellenlänge 1p der ersten elektromagnetischen Strahlung 11 liegt in diesem Bereich des elektromagnetischen Spektrums, bei etwa 515 nm bis 550 nm. Die Peak-Wellenlänge 2p der zweiten elektromagnetischen Strahlung 21 liegt im gelb-roten Bereich der elektromagnetischen Strahlung, bei etwa 595 bis 625 nm. Die Peak-Wellenlänge 3p der dritten elektromagnetischen Strahlung 31 liegt im langwelligen roten Bereich des Spektrums, bei etwa 625 nm bis 660 nm.
Der Vorteil der Verwendung dreier Arten von Leuchtstoffpartikeln 1, 2, 3 im Vergleich zu der Verwendung von nur zwei Arten von Leuchtstoffpartikeln 1, 3 ist an dem Vergleich der Spektren der jeweiligen Mischstrahlung 527, 727 ersichtlich. Insbesondere im grün-gelben Bereich des elektromagnetischen Spektrums, das heißt in einem Wellenlängenbereich zwischen etwa 540 und 620 nm, ist ein Anstieg in der Intensitätsverteilung 527 der von einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 emittierten Mischstrahlung 51 im Vergleich zu der Intensitätsverteilung 727 der von einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil, welches jedoch nur die erste und dritte Art von Leuchtstoffpartikeln enthält, emittierten Mischstrahlung zu erkennen. Dieser Anstieg folgt aus der Verwendung der zweiten Art von Leuchtstoffpartikeln 2. Das Spektrum der Mischstrahlung 727 enthält somit einen höheren Anteil aus dem grün-gelben Wellenlängenbereich, bei welchem die Augenempfindlichkeitskurve 10 einen höheren Wert aufweist. Dies ermöglicht es, mit dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 eine hohe Lichtausbeute zu erreichen.
Die 3 stellt den Farbraum, der mit der von dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 emittierten Mischstrahlung 51 aufgespannt werden kann, anhand der sogenannten CIE-Normfarbtafel 8 dar. Die 3 dient hierbei lediglich zur Erläuterung der Funktionsweise eines hier beschriebenen Lumineszenzkonversionselements 6 und ist als stark vereinfachte Darstellung zu verstehen. Dabei ist der relative Grün-Anteil y gegen den relativen Rot-Anteil x aufgetragen. Der relative Blau-Anteil z ergibt sich aus der mathematischen Relation x + y + z = 1. Die CIE-Normfarbtafel 8 umfasst die Gesamtheit der für das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben im Farbraum (x, y, z), wobei 0 < x < 1, 0 < y < 1 und 0 < z < 1.
Die Spektralfarblinie 82 enthält die spektral reinen Farben, während die Purpurlinie 81 die zwei äußersten Punkte der Spektralfarblinie 82 verbindet. Die Schwarzkörperkurve 88 gibt die Lage der mit einem Schwarzkörperstrahler erreichbaren Farbwerte in der Normfarbtafel 8 an. Die Schwarzkörperkurve 88 weist im linken Bereich der Normfarbtafel 8, das heißt bei einem geringeren Rot-Anteil, höhere Temperaturen auf als im rechten Bereich der Normfarbtafel 8.
Die Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung 4p liegt im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums und ist auf der Spektralfarblinie 82 bei geringen x- und y-Werten zu finden. Die Peak-Wellenlängen der Leuchtstoffpartikel erster, zweiter und dritter Art 1p, 2p, 3p liegen auf der dem blauen Bereich entgegengesetzten Seite der Normfarbtafel 8 im grünen bis roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums.
Eine Reduktion des Konzentrationsanteils der Leuchtstoffpartikel erster Art 1 führt zu einer Reduktion des Grün-Anteils der Mischstrahlung 51 entlang der Konzentrationslinie 1c. Ebenso führt eine Reduktion der Konzentrationsanteile der Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 beziehungsweise dritter Art 3 zu einer Reduktion des Gelb-Rot- beziehungsweise des Rot-Anteils der Mischstrahlung 51 entlang der Konzentrationslinie 2c beziehungsweise 3c. Der erreichbare Farbraum der Mischstrahlung 51 wird durch die Konzentrationslinien der Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art 2c, 3c und der Spektralfarblinie 82 beziehungsweise und der Konzentrationslinie der Leuchtstoffpartikel erster Art 1c aufgespannt. Somit ergibt sich bei der Verwendung dreier unterschiedlicher Arten von Leuchtstoffpartikeln eine große Mannigfaltigkeit von Spektren derselben Farbe mit vorgebbarer Farbtemperatur.
Die Konzentrationsanteile der Leuchtstoffpartikel zweiter und dritter Art 2c, 3c im Lumineszenzkonversionselement 6, bezogen auf die Konzentration der Leuchtstoffpartikel erster Art 1c, können beispielsweise wie folgt gewählt sein: Für die Erzeugung von warmweißem Licht mit einem Farbwiedergabeindex von 80 und einer korrelierten Farbtemperatur von 2700 K können beispielsweise Konzentrationsanteile 2c, 3c von 11 % für die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 und von 8 % für die Leuchtstoffpartikel dritter Art 3 gewählt werden. Für die Erzeugung von warmweißem Licht mit einem Farbwiedergabeindex von 90 und einer korrelierten Farbtemperatur von etwa 2700 K können beispielsweise Konzentrationsanteile 2c, 3c von 2 % für die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 und von 20 % für die Leuchtstoffpartikel dritter Art 3 gewählt werden. Für die Erzeugung von neutralweißem Licht mit einem Farbwiedergabeindex von 80 und einer korrelierten Farbtemperatur von etwa 5000 K können beispielsweise Konzentrationsanteile 2c, 3c von 13 % für die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 und von 1 % für die Leuchtstoffpartikel dritter Art 3 gewählt werden. Die gleiche Farbtemperatur kann bei einem Farbwiedergabeindex von 90 mit Konzentrationsanteilen 2c, 3c von 4 % für die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 und von 11 % für die Leuchtstoffpartikel dritter Art 3 erzielt werden. Die Prozentangaben beziehen sich dabei jeweils auf die Konzentration 1c der Leuchtstoffpartikel erster Art 1.
Die absoluten Konzentrationen sind abhängig von der Ausführungsform, insbesondere von der Länge des Strahlungswegs der Primärstrahlung 51 in dem Lumineszenzkonversionselement 6, das heißt, beispielsweise von dessen Dicke und/oder Größe. Beispielsweise können die Konzentrationen 1c, 2c, 3c in einem Volumenverguss für die Leuchtstoffpartikel erster Art 1 22 %, für die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 2,5 % und für die Leuchtstoffpartikel dritter Art 3 1,8 % für die Erzielung einer Farbtemperatur von 2700 K und eines Farbwiedergabeindex von 80 betragen. Für eine Farbtemperatur von 2700 K und einen Farbwiedergabeindex von 90 können die Konzentrationen 1c, 2c, 3c 23 %, 0,5 % und 5,0 % betragen, für eine Farbtemperatur von 5000 K und einen Farbwiedergabeindex von 80 können die Konzentrationen 1c, 2c, 3c 16 %, 2,0 % und 0,2 % betragen, für eine Farbtemperatur von 5000 K und einen Farbwiedergabeindex von 90 können die Konzentrationen 1c, 2c, 3c 16 %, 0,6 % und 2,0 % betragen. Hierbei gibt jeweils die erste Prozentangabe die Konzentration der Leuchtstoffpartikel erster Art 1c, die zweite Prozentangabe die Konzentration der Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2c und die dritte Prozentangabe die Konzentration der Leuchtstoffpartikel dritter Art 3c im Volumenverguss an.
Anhand des in der 4 dargestellten simulierten Farbwiedergabeindex 5t, 7t und der Effizienz 5e, 7e der durch eine beispielhafte Ausführungsform hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil 9 emittierten Mischstrahlung 51 sind die Vorteile eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils näher erläutert. Das Diagramm enthält sowohl den Farbwiedergabeindex R_A (linke Achse) als auch die Effizienz η (rechte Achse) als Funktion der Farbtemperatur CCT. Es werden jeweils simulierte Werte 5e, 5t für ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil 9 und zum Vergleich die simulierten Werte 7e, 7t eines ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches nur Leuchtstoffpartikel zweier Arten enthält, dargestellt.
Im unteren Bereich des in 4 dargestellten Diagramms ist der Farbwiedergabeindex 5t der von dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 emittierten Mischstrahlung 51 und der Farbwiedergabeindex 7t der von einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil, welches in dem hier gezeigten Beispiel nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält, emittierten Mischstrahlung gegen die Farbtemperatur CCT aufgetragen. Wie zu erkennen ist, kann insbesondere im warmweißen Bereich des Spektrums, also zwischen etwa 2400 K und 3000 K, mit dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 ein höherer Farbwiedergabeindex 5t der Mischstrahlung 51 erzielt werden.
Im oberen Bereich des in 4 dargestellten Diagramms ist die Effizienz 5e des optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 und die Effizienz 7e eines ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil, welches nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält, gegen die Farbtemperatur CCT aufgetragen. Die Effizienz 5e der Mischstrahlung 51 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 ist bei Farbtemperaturen oberhalb von etwa 2700 K größer als die Effizienz 7e eines optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält.
Zusammengefasst ist aus der 4 ersichtlich, dass mit einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 eine hohe Effizienz 5e und/oder ein hoher Farbwiedergabeindex 7e der erzeugten Mischstrahlung 51 erreicht werden kann.
Die 5A und 5B zeigen zur Erläuterung der verbesserten Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 normierte spektrale Intensitätsverteilungen 530s, 530e der von einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 emittierten Mischstrahlung 51, welche eine Farbtemperatur von 3000 K und einen simulierten Farbwiedergabeindex von 80 (experimentell gemessen: 81,4) aufweist, und normierte spektrale Intensitätsverteilungen 730s, 730e der von einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält, emittierten Mischstrahlung, welche eine Farbtemperatur von 3000 K und einen simulierten Farbwiedergabeindex von 80 (experimentell: 81,9) aufweist.
Die 5A zeigt die mit einer numerischen Simulation bestimmten Intensitätsverteilungen 530s, 730s und die 5B zeigt die experimentell bestimmten Intensitätsverteilungen 530e, 730e.
Für die Simulationen wurde eine Quanteneffizienz von 98 % für die Leuchtstoffpartikel erster Art 1 und von 95 % für die Leuchtstoffpartikel zweiter Art 2 und dritter Art 3 angenommen. Die Quanteneffizienz gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit welcher ein auf einen Leuchtstoffpartikel treffendes Photon der Primärstrahlung in ein niederenergetischeres Photon konvertiert wird. Statistische Fluktuationen der Messwerte in der 5B sind aufgrund des hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses der Messung kleiner als die Größe der Datenpunkte.
Bei kleinen Wellenlängen, bis etwa 540 nm, ist kein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden simulierten Intensitätsverteilungen 530s, 730s zu erkennen. Bei hohen Wellenlängen, ab etwa 600 nm, weist die spektrale Intensitätsverteilung des optoelektronischen Halbleiterbauteils mit nur zwei Arten von Leuchtstoffpartikeln 730s jedoch eine höhere normierte Intensität auf als die spektrale Intensitätsverteilung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 530s. Da dieser Bereich des elektromagnetischen Spektrums für das menschliche Auge nur schwach beziehungsweise gar nicht wahrnehmbar ist, sind die Effizienz und die Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält, geringer als die Effizienz und die Lichtausbeute eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9.
Im Wellenlängenbereich zwischen etwa 540 nm und 600 nm liegt die simulierte spektrale Intensitätsverteilung 530s des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 etwas unter der simulierte spektralen Intensitätsverteilung 730s des optoelektronischen Halbleiterbauteils mit nur zwei Arten von Leuchtstoffpartikeln. Diese Verringerung der Intensität in einem Bereich des Spektrums, in welchem die Augenempfindlichkeitskurve 10 einen hohen Wert aufweist, verringert jedoch den simulierten Farbwiedergabeindex nicht.
Die experimentell gemessenen spektralen Intensitätsverteilungen 530e, 730e der 5B weisen ein ähnliches Verhalten wie das der simulierten Intensitätsverteilungen auf, mit dem einen Unterschied, dass die experimentell gemessenen Verteilungen 530e, 730e im Wellenlängenbereich zwischen etwa 540 nm und 600 nm kaum voneinander unterscheidbar sind und somit experimentell sogar eine bessere Lichtausbeute und/oder ein besserer Farbwiedergabeindex mit dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 9 erzielt werden kann als durch die Simulationen vorhergesagt wurde.
Aus dem Integral über die spektralen Intensitätsverteilungen können die Effizienz und die Lichtausbeute bestimmt werden. Im Folgenden werden die jeweiligen Werte für eine Mischstrahlung mit einer Farbtemperatur von 3000 K und einem Farbwiedergabeindex von etwa 80 angegeben.
Die simulierte Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 beträgt 321,8 lm/W (experimentell: 322,9 lm/W) und liegt damit 2,5 % (experimentell: 3,0%) über der simulierten Lichtausbeute von 313,8 lm/W (experimentell: 313,5 lm/W) des ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält. Die simulierte Effizienz, des optoelektronischen Halbleiterbauteils 9 beträgt 200,3 lm/W_blau (experimentell: 217,6 lm/W_blau) und liegt damit 2,9 % (experimentell: 4,4 %) über der simulierten Effizienz von 194,6 lm/W_blau (experimentell: 208,5 lm/W_blau) des ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteils, welches nur Leuchtstoffpartikel der ersten und dritten Art enthält. W_blau gibt hierbei die von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte Strahlungsleistung an.
Das hier beschriebene Lumineszenzkonversionselement 6 und das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil 9 sind aufgrund der Wahl von Leuchtstoffpartikeln mindestens dreier Arten 1, 2, 3 besonders effizient. Mit der erzeugten Mischstrahlung 51 kann ein großer Farbraum aufgespannt werden. Im Vergleich zu einem ansonsten baugleichen Lumineszenzkonversionselement beziehungsweise einem ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteil 9, welches ebenfalls drei Arten von Leuchtstoffpartikeln aufweist, wobei zwei Arten der Leuchtstoffpartikel Strahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums und eine Art der Leuchtstoffpartikel Strahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert, kann vor allem weißes, bevorzugt warmweißes und neutralweißes, Licht erzeugt werden.

Claims

Lumineszenzkonversionselement (6) für die Wellenlängenkonversion von elektromagnetischer Primärstrahlung (41) zu elektromagnetischer Sekundärstrahlung (52), umfassend - Leuchtstoffpartikel zumindest einer ersten Art (1), welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung (41) eine erste elektromagnetische Strahlung (11) emittieren, deren Peak-Wellenlänge (1p) im Bereich von wenigstens 515 nm und höchstens 550 nm im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, - Leuchtstoffpartikel zumindest einer zweiten Art (2), welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung (41) eine zweite elektromagnetische Strahlung (21) emittieren, deren Peak-Wellenlänge (2p) im Bereich von wenigstens 595 nm und höchstens 612 nm im gelb-roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt und - Leuchtstoffpartikel zumindest einer dritten Art (3), welche bei Anregung durch die elektromagnetische Primärstrahlung (41) eine dritte elektromagnetische Strahlung (31) emittieren, deren Peak-Wellenlänge (3p) im Bereich von wenigstens 625 nm und höchstens 660 nm im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, wobei - die Leuchtstoffpartikel der zumindest drei unterschiedlichen Arten (1, 2, 3) aus jeweils unterschiedlichen Materialen bestehen, - die Peak-Wellenlänge (4p) der Primärstrahlung (41) im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, - das Lumineszenzkonversionselement (6) bei energetischer Anregung durch die Primärstrahlung (41) Sekundärstrahlung (52), welche die erste, zweite und dritte Strahlung (11, 21, 31) enthält, abstrahlt, - die korrelierte Farbtemperatur einer Mischstrahlung (51), welche aus Teilen der Primärstrahlung (41) und der Sekundärstrahlung (52) besteht, der Farbtemperatur von weißem Licht entspricht und - die Leuchtstoffpartikel der ersten Art (1) mit einem Lutetium-Yttrium-Aluminium-Gallium Granat (Y, Lu, Ce)₃(Al, Ga)₅O₁₂ gebildet sind.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach dem vorherigen Anspruch, wobei - die korrelierte Farbtemperatur der Mischstrahlung (51), der Farbtemperatur von neutralweißem oder warmweißem Licht entspricht.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - das Lumineszenzkonversionselement (6) ausschließlich Leuchtstoffpartikel enthält oder ausschließlich aus Leuchtstoffpartikeln besteht, die bei Anregung durch die Primärstrahlung (41) die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung (11,21,31) emittieren.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - sich die Peak-Wellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung (1p) und die Peak-Wellenlänge (2p) der zweiten elektromagnetischen Strahlung (21) um mindestens 20 nm und maximal 100 nm voneinander unterscheiden.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - sich die Peak-Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung (2p) und die Peak-Wellenlänge der dritten elektromagnetischen Strahlung (3p) um mindestens 2 nm und maximal 60 nm voneinander unterscheiden.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Peak-Wellenlänge der zweiten elektromagnetischen Strahlung (2p) und die Peak-Wellenlänge der dritten elektromagnetischen Strahlung (3p) um mindestens 25 nm und maximal 50 nm voneinander unterscheiden.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Leuchtstoffpartikel der zweiten Art (2) und die Leuchtstoffpartikel der dritten Art (3) mit (Sr, Ba, Ca, M₉)₂Si₅N₈:Eu und/oder (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu gebildet sind.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Lumineszenzkonversionselement neben den Leuchtstoffpartikeln der zumindest drei unterschiedlichen Arten (1,2,3) strahlungsstreuende Partikel (63) enthält, die keine konvertierende Wirkung haben.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - der Farbwiedergabeindex der Mischstrahlung (51), welche mit der Primärstrahlung (41) und der Sekundärstrahlung (52) gebildet ist, einen Wert von zumindest 80 aufweist.
Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Peak-Wellenlänge (2p) der zweiten elektromagnetischen Strahlung (21) im Bereich von wenigstens 595 nm und höchstens 607 nm liegt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (9) umfassend - ein Lumineszenzkonversionselement (6) nach einem der vorherigen Ansprüche und - zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (4), der im Betrieb die Primärstrahlung (41) emittiert, wobei - das Lumineszenzkonversionselement (6) dem optoelektronischen Halbleiterchip (4) derart nachgeordnet ist, dass zumindest ein Teil der von dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (4) emittierten Primärstrahlung (41) in das Lumineszenzkonversionselement (61) tritt und - das optoelektronische Halbleiterbauteil (9) die Mischstrahlung (51) emittiert.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (9) nach Anspruch 11, bei dem - das Lumineszenzkonversionselement (6) eine Strahlungsaustrittsfläche des zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchips zumindest stellenweise bedeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (9) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei - die Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterbauteils (9) größer ist als die eines ansonsten baugleichen optoelektronischen Halbleiterbauteils (9) bei einem gleichen Farbwiedergabeindex mit einem Lumineszenzkonversionselement, welches mit weniger als drei unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln (1, 2, 3) gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (9), wobei das optoelektronische Halbleiterbauteil (9) zur Emission von weißem Licht einer vorgebbaren Farbtemperatur vorgesehen ist, mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Lumineszenzkonversionselements (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei - die jeweilige Konzentration der Leuchtstoffpartikel erster Art (1c), der Leuchtstoffpartikel zweiter Art (2c) und der Leuchtstoffpartikel dritter Art (3c) in dem Lumineszenzkonversionselement (6) derart gewählt wird, dass die Mischstrahlung (51) aus der von dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (4) emittierten Primärstrahlung (41) und der durch das Lumineszenzkonversionselement (6) erzeugten Sekundärstrahlung (52) die vorgebbare Farbtemperatur aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (15) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Konzentration und/oder die Anzahl der Leuchtstoffpartikel zweiter Art (2c) und/oder dritter Art (3c) in dem Lumineszenzkonversionselement im Verhältnis zu der Konzentration und/oder der Anzahl der Leuchtstoffpartikel erster Art (1c) derart gewählt wird, dass die Mischstrahlung (51) die vorgebbare Farbtemperatur aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (15) nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei die Konzentration und/oder die Anzahl der Leuchtstoffpartikel zweiter Art (2c) und/oder dritter Art (3c) in dem Lumineszenzkonversionselement im Verhältnis zu der Konzentration und/oder der Anzahl der Leuchtstoffpartikel erster Art (1c) mit abnehmender vorgebbarer Farbtemperatur der Mischstrahlung (51) reduziert wird.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (15) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Konzentration und/oder die Anzahl der Leuchtstoffpartikel dritter Art (3c) in dem Lumineszenzkonversionselement im Verhältnis zu der Konzentration und/oder der Anzahl der Leuchtstoffpartikel erster Art (1c) und/oder zweiter Art (2c) derart gewählt wird, dass der Farbwiedergabeindex der Mischstrahlung (51) einen Wert von wenigstens 80 aufweist.