DE112019005815T5

DE112019005815T5 - Verfahren zur herstellung eines keramischen konverterelements, keramisches konverterelement und optoelektronisches bauelement

Info

Publication number: DE112019005815T5
Application number: DE112019005815.0T
Authority: DE
Inventors: Zhengbo Yu; Madis Raukas; John F. Kelso
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-07-29
Also published as: CN113056540A; KR20210093979A; US20200161506A1; JP7244644B2; WO2020104463A1; KR102641930B1; JP2022510594A

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konverterelements wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Leuchtstoffs als Ausgangsmaterial, Mischen des Leuchtstoffs und zumindest eines Metalloxidpulvers zum Ausbilden einer Mischung, Verarbeiten der Mischung zum Ausbilden eines keramischen Konvertermaterials, in dem der Leuchtstoff in eine keramische Matrix eingebettet ist. Ferner werden ein optoelektronisches Bauteil mit einem keramischen Konverterelement und ein keramisches Konverterelement bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konverterelements, ein keramisches Konverterelement und ein optoelektronisches Bauelement.
Strahlungsemittierende Bauelemente wie beispielsweise Leuchtdioden (LED) emittieren sichtbare oder nicht sichtbare Strahlung. Je nach Material der LED emittiert sie Licht einer Primärstrahlung, im Falle von InGaN beispielsweise blaues Licht. Eine solche LED kann mit einer Konverterschicht kombiniert werden, die Leuchtstoffe umfasst, die die Primärstrahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung einer anderen Wellenlänge konvertieren. Beispielsweise kann eine blaues Licht emittierende LED mit einem gelb emittierenden Oxidkonverter wie z. B. YAG:Ce kombiniert werden, um weißes Licht zu erzeugen. Ein die LED und die Konverterschicht umfassendes Bauelement emittiert Licht der Sekundärstrahlung allein oder in Kombination mit nicht konvertierter Primärstrahlung.
Der keramische Leuchtstoffkonverter YAG:Ce (Yttrium-Aluminium-Granat dotiert mit Ce) kann derzeit durch verschiedene Ansätze synthetisiert werden. So gibt es beispielsweise einen Mischoxid-Ansatz, der von verschiedenen Oxiden ausgeht, beispielsweise Y₂O₃, Al₂O₃, CeO₂ und Gd₂O₃, und über mehrere Schritte verarbeitet wird. Typischerweise führt dieser Ansatz entweder zu einer groben oder einer feinen Leuchtstoffpartikelgröße oder Korngröße der Keramik, die von der Partikelgröße der Ausgangsoxide und dem Kornwachstum während des Sinterns abhängt. Der Nachteil des Mischoxid-Ansatzes ist, dass die Reaktionen zwischen den Oxiden manchmal nicht vollständig sind, was zu nichtstöchiometrischen YAG:Ce-Leuchtstoffpartikeln zusammen mit anderen unerwünschten Phasen wie (Ce- oder Gd-haltigem) YAG (Y₃Al₅O₁₂), YAM (Y₄Al₂O₉), YAP (YAlO₃), Y₂O₃ oder Al₂O₃ führt. Diese Mischung führt zu einer geringeren Quanteneffizienz (QE) der Materialien und erzeugt somit einen geringen Lichtstrom.
Ein weiterer Ansatz zur Herstellung des keramischen Leuchtstoffkonverters YAG:Ce ist der Co-Präzipitat-Leuchtstoffvorläufersynthese-Ansatz, bei dem in einem nasschemischen Verfahren die Ausgangsmischung hergestellt wird, in der verschiedene organische oder anorganische Salze, die Y, Al, Ce, Gd und andere enthalten sind, in einem wässrigen oder organischen Lösungsmittel miteinander reagieren und Verbindungen, die diese Elemente enthalten, mit ausgefällt werden. Das Verfahren führt dazu, dass die resultierenden Leuchtstoffe eine feine Partikelgröße aufweisen, allerdings manchmal bei der Verarbeitung des feinen Pulvers nicht umgesetzte Phasen wie YAM, YAP oder andere beobachtet werden. Dies führt zu zweiten oder dritten Phasen im fertigen keramischen Konverter, was zu einer Farbverschiebung und einer niedrigen QE führt.
Eine Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konverterelements bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement umfassend ein keramisches Konverterelement und ein keramisches Konverterelement bereitzustellen. Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren und einem optoelektronischen Bauelement und einem keramischen Konverterelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsformen des Verfahrens und des optoelektronischen Bauelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Ausführungsbeispiele.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konverterelements bereitgestellt.
Ein keramisches Konverterelement ist so zu verstehen, dass es in der Lage ist, die Wellenlänge einer Primärstrahlung zumindest teilweise in die Wellenlänge einer Sekundärstrahlung zu konvertieren. Zu diesem Zweck umfasst es als aktives Material einen Leuchtstoff, der in der Lage ist, die Strahlung durch Photolumineszenz zu konvertieren. Es ist wünschenswert, eine hohe QE beim Konvertieren der Strahlung zu erhalten. Im Folgenden werden die Ausdrücke „keramisches Konverterelement“ und „Konverterelement“ synonym verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Leuchtstoff als Ausgangsmaterial bereitgestellt. Mit anderen Worten verwendet das Verfahren ein vorsynthetisiertes Leuchtstoffpulver mit der gewünschten Kristallstruktur, das als Ausgangsmaterial verwendet wird. Dadurch können die optischen Eigenschaften und die Mikrostrukturen des Leuchtstoffs im keramischen Konverterelement je nach den Anforderungen des Bauelements, in dem das Konverterelement eingesetzt werden soll, maßgeschneidert werden. So kann beispielsweise die gewünschte Partikelgröße des Leuchtstoffs so bestimmt werden, dass das keramische Konverterelement eine kontrollierte Streuung, Absorption, Porengröße, Porendichte und andere mikrostrukturelle Eigenschaften aufweist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform werden der Leuchtstoff und zumindest ein Metalloxidpulver zum Ausbilden einer Mischung gemischt. Da der Leuchtstoff auch in Form eines Pulvers bereitgestellt werden kann, ist die Mischung gemäß einer Ausführungsform eine Pulvermischung.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Mischung zum Ausbilden eines keramischen Konvertermaterials verarbeitet werden, bei dem der Leuchtstoff in ein keramisches Matrixmaterial eingebettet ist. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich um eine keramische Matrix, die primär aus dem Metalloxidpulver gebildet ist, das bestimmte gewünschte Eigenschaften umfasst und dem vorsynthetisierten Leuchtstoff zugesetzt oder mit diesem vermischt wurde, wobei der Leuchtstoff gewünschte oder spezifische Eigenschaften umfasst.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konverterelements bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Leuchtstoffs als Ausgangsmaterial, Mischen des Leuchtstoffs und zumindest eines Metalloxidpulvers, um eine Mischung auszubilden, und Verarbeiten der Mischung, um ein keramisches Konvertermaterial auszubilden, in dem der Leuchtstoff in ein keramisches Matrixmaterial eingebettet ist.
Ein solches Verfahren ist einfach in der Durchführung und kostengünstig. Da ein vorsynthetisierter Leuchtstoff als eines der Ausgangsmaterialien verwendet wird, kann das weitere Verfahren wie ein Mischoxidverfahren behandelt werden.
Der Leuchtstoff, der als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann so gewählt werden, dass er eine sehr hohe QE aufweist, was zu einem keramischen Konverterelement führt, das ebenfalls eine hohe QE und Verbundkonversionseffizienz (package conversion efficiency, CQE) aufweist, wenn das Konverterelement in einem optoelektronischen Bauelement eingesetzt wird. Zu diesem Zweck wird ein Leuchtstoff mit einer sehr hohen QE als Ausgangsmaterial gewählt. Durch das kontrollierte Verfahren werden der Leuchtstoff und seine QE nicht beschädigt und die hohe QE bzw. hohe CQE kann im finalen keramischen Konverterelement und im Verbund zumindest zu einem großen Teil beibehalten und erreicht werden.
Zum Beispiel liegt die maximale QE, die bei keramischen Konverterelementen beobachtet wird, die durch einen Mischoxid-Ansatz oder einen Co-Präzipitat-Ansatz hergestellt werden, ungefähr zwischen 90 % und 95 %. Mit einem keramischen Konverterelement, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird, kann ein keramisches Konverterelement erhalten werden, das eine QE und/oder CQE aufweist, die 2 bis 3 % höher ist als die entsprechenden Konverter, die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Leuchtstoff ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dotierten Granaten, oxidbasierten Leuchtstoffen, nitridbasierten Leuchtstoffen, oxynitridbasierten Leuchtstoffen und Kombinationen davon. Beispielsweise werden dotierte Granate aus mit Ce- und/oder Gd-dotiertem YAG oder LuAG ausgewählt. Andere Beispiele für Leuchtstoffe sind Eu²⁺-dotierte 258-Nitride oder Eu³⁺dotiertes YAG.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff einen dotierten Granat.
Unter einem Granat ist ein Kristallstrukturtyp mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung zu verstehen, der eine Auswahl aus einer Vielzahl von chemischen Elementen enthält. Im vorliegenden Fall könnten solche Elemente beispielsweise Y, Gd, Al und O sein, mit Ce als Dotierstoff.
Es ist für den Fachmann verständlich, dass mehr als eine Art von Leuchtstoff unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung gleichzeitig in der Mischung verwendet werden kann, wodurch mehrere Wellenlängenbanden des konvertierten Lichts für eine benutzerdefinierte Farbe erzeugt werden, beispielsweise Komponenten wie Grün, Gelb, Orange und/oder Rot in bestimmten Anteilen gemischt. Um verschiedene Kombinationen zu erzeugen, müssen unterschiedliche Leuchtstoffkomponentenmaterialien vorhanden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zumindest eine Metalloxidpulver aus einer Gruppe ausgewählt, die aus undotierten Granaten, Oxiden von Seltenerdelementen, insbesondere von La bis Lu, Oxiden von Übergangsmetallen, Oxiden von Alkalielementen, Oxiden von Erdalkalielementen und Kombinationen davon besteht. Beispielsweise umfasst das Metalloxidpulver den undotierten Granat oder Al₂O₃. Wird beispielsweise YAG als Granat verwendet, das zum Ausbilden des Leuchtstoffs dotiert wird, kann das Metalloxid beispielsweise aus undotiertem YAG und/oder Al₂O₃ ausgewählt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind der Leuchtstoff und das Metalloxidpulver frei von zweiten Phasen und/oder Verunreinigungen. Beispielsweise werden im Falle von YAG als Granat keine unerwünschten Phasen wie YAM, YAP oder Y₂O₃ als verbleibende zweite Phase oder dritte Phase ausgebildet, so dass die QE des Konverterelements hoch bleibt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst der dotierte Granat YAG und das Metalloxidpulver YAG und/oder Al₂O₃ oder wobei der dotierte Granat LuAG und das Metalloxidpulver LuAG und/oder Al₂O₃ umfasst. Mit diesen Materialkombinationen können keramische Konverterelemente mit hoher Helligkeit und hoher QE hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff einen Dotierstoff, der aus Lanthaniden, insbesondere aus Ce und/oder Gd, ausgewählt ist. Andere Lanthanide wie Pr, Eu usw. sind ebenfalls mögliche Dotierstoffe.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff eine Korngröße d50, die aus dem Bereich von 0,5 µm ≤ d50 ≤ 40 µm und d90 ≤ 45 µm gewählt wird. Insbesondere kann d50 aus dem Bereich von 1 µm ≤ d50 ≤ 20 µm und d90 von ≤ 25 µm gewählt werden. Somit können in diesem Verfahren auch große Korngrößen des Leuchtstoffs verwendet werden. Durch die große Korngröße kann beispielsweise aufgrund der Kristallinität und der chemischen Zusammensetzung des Leuchtstoffs eine geringere Reaktivität mit dem Metalloxid und ein günstigeres optisches Streuverhalten des Konverterelements beim Einsatz in einem LED-Verbund erreicht werden als bei feinen Körnern.
Demgegenüber kann das als Metalloxid verwendete YAG- oder LuAG-Pulver oder das als Metalloxid verwendete Al₂O₃-Pulver einen d50 im Bereich von 0,1 µm ≤ d50 ≤ 10 µm und d90 ≤ 15 µm, bevorzugt 0,1 µm ≤ d50 ≤ 5 µm und d90 ≤ 8 µm aufweisen.
Alle Ausgangsmaterialien, d. h. der dotierte Leuchtstoff und die Metalloxide, können hochaktiv und sinterfähig sein. Der Dotierungsgrad des Leuchtstoffs, beispielsweise YAG:Ce, kann im Bereich von 0,05 at.% bis 6 at.%, bevorzugt 0,1 at.% bis 4 at.%, beispielsweise 0,5 at.% bis 4 at.% liegen. Der Dotierungsgrad der Metalloxide, beispielsweise YAG oder Al₂O₃, kann im Bereich von 0,0 at.% bis 1 at.%, bevorzugt 0,0 at.% bis 0,02% liegen. Das als Matrix verwendete YAG-Pulver kann kubisch kristallin sein, ohne zweite Phase und mit einer Reinheit von über 99,5 %. Ein als Matrix verwendetes Al₂O₃-Pulver kann ein α-Al₂O₃-Kristall ohne zweite Phasen und mit einer Reinheit von über 99,5 % sein. Der vorsynthetisierte YAG:Ce-Leuchtstoff kann eine kubische Kristallphase ohne zweite Phasen aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff eine Quanteneffizienz QE von zumindest 90 %. Bevorzugt ist die Quanteneffizienz des Leuchtstoffs >95% oder sogar gleich oder größer als 99%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Mischens, der wiederum Mahlen umfassen kann. Das Mahlen wird für eine Zeitdauer durchgeführt, die lang genug ist, um eine gute grüne Mikrostruktur zu fördern, die gut durchmischt ist und gut gepackte Pulverteilchen des gewünschten Größenbereichs umfasst. Nach dem Mahlen umfassen die Aufschlämmung und/oder die Pulverpartikel im Wesentlichen keine Agglomerate und weisen die gleichen oder ähnliche Größen wie die Partikel der Ausgangsmaterialien, d. h. des Leuchtstoffs und des Metalloxids, auf. Zusätzlich umfassen die gemahlenen Pulverpartikel eine feine und enge Verteilung der Porengrößen zwischen den Partikeln, wobei die Porengröße gleich oder kleiner als die Korngröße sein kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das Verarbeiten das Zugeben mindestens eines Additivs zu der Mischung, um eine Aufschlämmung auszubilden, Bandgießen der Aufschlämmung, um ein Grünkörper, beispielsweise eine Grünfolie, auszubilden, Vorglühen und/oder Entbindern und Sintern des Grünkörpers, um das keramische Konvertermaterial auszubilden. Das Konvertermaterial kann in jeder gewünschten Form ausgebildet werden, beispielsweise in Form von Plättchen oder Abschnitten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das zumindest eine Additiv aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Wasser, Bindemittel, Entschäumer, Dispergiermittel, Weichmacher und Mischungen davon umfasst. Bevorzugt werden der Mischung Wasser, ein Bindemittel, ein Entschäumer, ein Dispergiermittel und ein Weichmacher zugesetzt. Einige dieser Additive sind auch porenbildende Additive und werden der Mischung so lange zugemischt, dass sich die Additive verteilen. Beispielsweise erfolgt das Mischen für 6 Stunden bis 72 Stunden, je nach den Eigenschaften der Ausgangspulver.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Sintern in einer nassen oder trockenen Wasserstoffatmosphäre oder in einer trockenen oder nassen Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt. Das Bauelement umfasst eine elektromagnetische Strahlung einer Primärwellenlänge emittierende aktive Schichtenfolge und ein im Strahlengang der aktiven Schichtenfolge angeordnetes keramisches Konverterelement, das die Primärwellenlänge zumindest teilweise in eine Sekundärwellenlänge konvertiert, wobei das keramische Konverterelement eine Quanteneffizienz von mindestens 90 %, insbesondere von mindestens 95 %, insbesondere von mindestens 99 % umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein keramisches Konverterelement, das mit einem Verfahren gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen hergestellt wird. Somit gelten alle Merkmale und Eigenschaften, die in Bezug auf das Verfahren offenbart werden, auch für das optoelektronische Bauelement und umgekehrt. Dadurch, dass das keramische Konverterelement mit einem Verfahren gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen hergestellt wird, weist das optoelektronische Bauelement einen hohen CQE auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das keramische Konverterelement einen Leuchtstoff, ausgewählt aus Ce- und/oder Gd-dotiertem YAG, Ce- und/oder Gd-dotiertem LuAG und Mischungen davon. Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das keramische Konverterelement Ce- und/oder Gd-dotiertes YAG, eingebettet in eine Matrix, ausgewählt aus YAG und Al₂O₃ und Kombinationen davon, oder wobei das keramische Konverterelement Ce- und/oder Gd-dotiertes LuAG umfasst, eingebettet in eine Matrix, ausgewählt aus LuAG und Al₂O₃ und Kombinationen davon. Ein solches Konverterelement kann ein gelb-emittierendes Konverterelement oder ein grünemittierendes Konverterelement sein. Die aktive Schichtenfolge kann beispielsweise InGaN umfassen und blaues Licht emittieren.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf ein keramisches Konverterelement, das mit einem Verfahren gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen hergestellt wird. Somit gelten alle Merkmale und Eigenschaften, die in Bezug auf das Verfahren offenbart sind, auch für das keramische Konverterelement und umgekehrt.
Ein keramisches Konverterelement, das nach dem obigen Verfahren ordnungsgemäß hergestellt wurde, kann eine Kombination von Transmissions- (wie Gesamt- oder In-Line-Transmission) und QE-Werten umfassen, so dass es zu höheren CQE-Werten führt, wenn es zu einer LED verpackt wird. Dies kann auch durch eine detaillierte Messung seiner Streueigenschaften (Bidirectional Scattering Distribution Function, BSDF; hoher integrierter Gesamtwert der Streuintensität von -90 bis 90 Grad relativ zur einfallenden Lichtausbreitung) nachgewiesen werden.
Weitere Ausführungsformen und Beispiele werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren und Ausführungsbeispiele beschrieben.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optoelektronischen Bauteils;
2 zeigt REM-Aufnahmen von Leuchtstoffen, die in dem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet werden;
3 zeigt Fotografien von gegossenen Bändern;
4 zeigt Fotografien von gesinterten Plättchen;
5 zeigt Transmissions- und Reflexionswerte;
6 zeigt REM-Aufnahmen von gesinterten Materialien;
7 zeigt Spektren von gesinterten Materialien;
8 zeigt Konversionslinien von gesinterten Materialien;
9 zeigt LPWo-B-Werte;
10 zeigt Spektren von Ausführungsbeispielen von Konverterelementen und Referenzbeispiele;
11 zeigt die CQE von Ausführungsbeispielen und Referenzbeispielen; und
12 zeigt Absorptions- und Konversionsphotonenmessungen von Ausführungsbeispielen und Referenzbeispielen.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement. Es umfasst ein Substrat 30, auf dem eine aktive Schichtenfolge 10 aufgebracht ist. Im Strahlengang der aktiven Schichtenfolge 10 ist ein keramisches Konverterelement 20 aufgebracht. Aktive Schichtenfolge 10 und keramisches Konverterelement 20 können in einem Gehäuse 40 aufgebracht sein, wobei zwischen dem Gehäuse 40 und der aktiven Schichtenfolge 10 ein Volumenverguss 50 aufgebracht sein kann. Weitere Elemente des optoelektronischen Bauelements, wie beispielsweise elektrische Anschlüsse, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Das keramische Konverterelement 20 kann beispielsweise einen YAG:(Gd/Ce)-Leuchtstoff in einer YAG-Matrix oder eine Al₂O₃-Matrix umfassen.
Das keramische Konverterelement 20 kann wie folgt hergestellt werden.
Als Ausgangsmaterial wird ein vorsynthetisierter YAG:Ce-Leuchtstoff mit einer kubischen Kristallphase ohne Zweitphasen, einem Ce-Dotierungsgrad von 0,05 at.% bis 6 at.%, bevorzugt 0,1 at.% bis 4 at.%, beispielsweise 0,5 at.% bis 4 at.%, einer Partikelgröße d50 von 0,5 µm bis 40 µm, bevorzugt 1 µm bis 20 µm, und d90 von ≤ 45 µm, bevorzugt ≤ 25 µm verwendet, der hochaktiv und sinterfähig ist. Ein weiteres Ausgangsmaterial ist ein YAG-Pulver mit einer kubischen Kristallphase ohne zweite Phase und einer Reinheit von > 99,5 %, einem Ce-Dotierungsgrad von 0 at.% bis 1 at. %, bevorzugt 0 at.% bis 0,02 at.%, einer Partikelgröße d50 von 0,1 µm bis 10 µm, bevorzugt 0,1 µm bis 5 µm und d90 ≤ 15 µm, bevorzugt ≤ 8 µm, das hochaktiv und sinterfähig ist. Alternativ oder zusätzlich könnte auch ein Al₂O₃-Pulver als Matrix verwendet werden, das einen α-Al₂O₃-Kristall ohne zweite Phasen und entsprechende Eigenschaften wie das YAG-Pulver aufweist.

Tabelle 1 zeigt einen beispielhaften Ansatz für das Bandgießen, der den Leuchtstoff (Y_0,796Gd_0,2Ce_0,004)₃Al₅O₁₂ in einer YAG-Matrix und die Additive umfasst: Tabelle 1

Komponente**	Gewicht % Feststoff	Dichte (g/cm3)	Volumenprozent	Volumen (cm3)	Gewichtsprozent	Gewicht (g)
DI Water	0%	1,00	39,92%	14,04	23,32%	14
WB4101	35%	1,03	39,71%	13,96	23,95%	14,38
PL005	100%	1,03	0,68%	0,24	0,41%	0,248
DF002	100%	1,20	0,15%	0,05	0,11%	0,064
Y_0.796 Gd_0.2 Ce_0.004) ₃Al₅O 12	100%	4,60	1,41%	0,49	3,79%	2,273
YAG	100%	4,56	18,13%	6,38	48,42%	29,07

WB4101 ist ein Acrylbindemittel, DF002 ist ein silikonfreier Entschäumer, PL005 ist ein Weichmacher mit hohem pH-Wert.
Nach dem Mischen der Additive zu der Mischung wird der Ansatz dann gegossen, getrocknet und in die gewünschte Größe und Form geschnitten oder gestanzt. Eine gewünschte Form für ein gesintertes keramisches Konverterelement kann beispielsweise eine Größe von 1 mm x 1 mm mit einer Dicke von 70 µm bis 300 µm umfassen. Je nach Chipdesign kann eine Ecke des Konverterelements ausgeschnitten sein oder nicht, um Platz für eine Drahtverbindung zur Oberseite eines LED-Chips bereitzustellen. Die Größe kann auch nur 0,5 mm² für kleinere LED-Chips betragen.
Die Grünfolien oder -körper können auf eine Aluminiumoxidplatte gelegt werden, die dann in einen Ofen mit Luftatmosphäre gelegt und mit einem Zeit-Temperatur-Zyklus erhitzt wird, beispielsweise: 25°C bis 400°C für vier Stunden, 400°C bis 1150°C für vier Stunden, Halten bei 1150°C für einen Zeitraum von 0,5 bis 2 Stunden und Abkühlen auf 25°C innerhalb von 3 Stunden.
Während eines solchen thermischen Verfahrens können die organischen kohlenstoffhaltigen Spezies entfernt werden, umfassend die organischen Bindemittel, die verwendet werden, um die Pulver zusammenzuhalten, sowie die porenbildenden Additivmaterialien, falls vorhanden. Die Haltetemperatur von 1150°C ist hoch genug, um die Pulverpartikel zusammenzubinden und den Teilen eine ausreichende Festigkeit für die Handhabung zu verleihen. Die porenbildenden Additive können ausgebrannt werden, wobei Hohlräume zurückbleiben, die deren Größe und Form nachbilden, proportional abhängig von der Sintertemperatur.
Beispielsweise werden vorgeglühte Keramikplättchen auf eine Molybdänplatte übertragen und gesintert, beispielsweise in einer nassen Wasserstoffatmosphäre bei 1500 bis 1825°C für einen Zeitraum von 1 Minute bis 2 Stunden bei der Spitzentemperatur. Alternativ kann auch eine Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre im trockenen oder nassen Zustand gewählt werden.
Während des Wasserstoffsinterns schrumpfen die Plättchen, da die Keramikpulver sinken und die Porosität entfernt wird. Wenn die anfänglichen Pulverpartikelgrößen und die Misch- und Mahlbedingungen richtig ausgeführt werden und dem Ansatz keine porenbildenden Additive zugesetzt werden, wird die Matrixporosität bei erhöhten Sintertemperaturen auf ein Maß reduziert, dass die endgültigen Konverterelemente einen hohen Grad an Transparenz und Transluzenz aufweisen.
Gemäß Beispiel 1 wird ein Ansatz des YAG:(Gd/Ce)-Leuchtstoffs (P) mit einem Gd/Ce-Verhältnis von 0/100 und einem Gehalt an Ce von etwa 2,2 at.% , das Y im YAG-Kristall ersetzt, in eine undotierte YAG-Matrix (M1) mit einem Gehalt von etwa 11,5 Vol% eingebracht. Nach dem Mahlen, der Zugabe der porenbildenden Additive, falls erforderlich, dem Gießen, Trocknen und Stanzen in der gewünschten Teilegröße werden die Teile erhitzt und nach dem thermischen Verfahren bei verschiedenen Temperaturen von 1680°C bis 1760°C gesintert.
Die QE der so erhaltenen Proben (PM1) wurde mit einem Lasersystem gemessen.
Gemäß Beispiel 2 wurde ein Ansatz von YAG:(Gd/Ce)-Leuchtstoff (P) mit einem Gd/Ce-Verhältnis von 0/100, einem Ce-Gehalt von etwa 2,2 at.%, das Y in YAG ersetzt, in eine undotierte Al₂O₃-Matrix (M2) mit einem Gehalt von etwa 11,5 vol% eingebracht. Nach dem Verfahren wie oben in Bezug auf Beispiel 1 beschrieben und bei verschiedenen Temperaturen von 1620°C bis 1760°C gesintert, wurden die QE-Werte der so erhaltenen Proben (PM2) gemessen.
Während PM1 eine QE von 98% und PM2 eine QE von 92% aufweist, zeigt das Referenzbeispiel R2, ein einphasiger YAG:Ce-Standardkonverter, eine QE von 91% und das Referenzbeispiel R1, ein durch ein Mischoxidverfahren hergestellter Zweitphasenkonverter - YAG:Ce in Al₂O₃-Matrix, eine QE von 90%.
Gemäß Beispiel 3 wird ein YAG:(Gd/Ce)-Leuchtstoff (P2) mit einem Gd/Ce-Verhältnis von 0/100 und einem Ce-Gehalt von etwa 3 at.%, das Y in YAG ersetzt, in eine undotierte YAG-Matrix (M1) mit einem Gehalt von etwa 7,2 Vol% eingebracht. Nach dem Verfahren wie oben beschrieben, jedoch mit Vormahlen des Leuchtstoffs und Sintern bei verschiedenen Temperaturen von 1620°C bis 1760°C in nassem Formiergas N2-H2 (ca. 3,6 Vol.-%) wurden die CQE der so erhaltenen Proben P2M1-N2-H2 im Oslon Black Flat (OBF)-Paket in der Ulbricht-Kugel gemessen. Die typischen CQE-Daten sind in Tabelle 2 aufgeführt. Zum Vergleich ist in Tabelle 2 als Referenzbeispiel auch ein Standardprodukt mit Leuchtstoffpulver, das durch das Co-Präzipitationsverfahren hergestellt wurde, mit ähnlichen Cx-Werten aufgeführt. Das Referenzbeispiel ist ein einphasiger YAG:Ce-Standardkonverter mit 15 at.% Gd und 0,2 at.% Ce dotiertem YAG.

Gemäß Beispiel 4 wurde ein Ansatz von YAG:(Gd/Ce)-Leuchtstoff (P2) mit einem Gd/Ce-Verhältnis von 0/100 und einem Ce-Gehalt von etwa 3 at.%, das Y in YAG ersetzt, in eine undotierte YAG-Matrix (M1) mit einem Gehalt von 7,2 Vol% eingebracht. Nach dem Verfahren wie oben beschrieben, jedoch mit Vormahlen des Leuchtstoffs und Sintern bei verschiedenen Temperaturen von 1620°C bis 1760°C im nassen H₂, wurden die CQE-Werte der so erhaltenen Proben P2M1-H2 mit einem OBF-Paket in der Kugel gemessen. Die typischen CQE-Daten sind in Tabelle 2 aufgeführt. Ferner sind in Tabelle 2 die Werte von Lm/Wo-b aufgeführt, die unter Verwendung der Lumen (Lm) aus den Emissionsspektren geteilt durch die optische Leistung des blauen Chips (Wo-b) berechnet werden, und LER, das unter Verwendung der integrierten Lumen (Lm) aus den Emissionsspektren geteilt durch seine integrierte Emissionsspektrenleistung (Wvis) berechnet wird. Tabelle 2

Probe	CQE (%)	LER ( Lm/Wvis)	Lm/Wo-b
P2M1-N2-H2	63,01%	301,5	185,3
P2M1-N2-H2	63, 6%	303,8	186,9
P2M1-N2-H2	63, 1%	305	187,3
P2M1-N2-H2	64, 8%	295,5	185,8
P2M1-N2-H2	64,3%	293,5	184,6
P2M1-N2-H2	62,8%	304,5	186,2
P2M1-N2-H2	63, 6%	303,8	187,7
P2M1-N2-H2	63,3%	305,8	187,8
P2M1-H2	62,7%	271,7	173,8
P2M1-H2	62,4%	280,3	176,1
P2M1-H2	62, 9%	275,1	175,4
P2M1-H2	63, 0%	276	175,8
P2M1-H2	63,2%	281,4	178,2
P2M1-H2	62, 9%	282,5	178,4
P2M1-H2	63,2%	283,7	179,3
P2M1-H2	63,7%	279,5	178,3
Referenzbeispiel 2	62,4%	263,7	165,6
Referenzbeispiel 2	61, 9%	267,7	166,7
Referenzbeispiel 2	62, 6%	268,3	167,9
Referenzbeispiel 2	62,8%	267,1	168,0
Referenzbeispiel 2	62, 6%	266,5	167,3
Referenzbeispiel 2	63, 0%	264,8	167,2
Referenzbeispiel 2	62,2%	269,1	167,7
Referenzbeispiel 2	62,1%	266,2	167,0

P bezeichnet im Folgenden ein YAG:Ce-Pulver mit einem Ce-Gehalt von ca. 3 at.% und einer Korngröße d50 von ca. 17µm. Dieser Leuchtstoff ist großkörnig, gut kristallisiert und vorsynthetisiert, um eine hohe QE aufzuweisen. P1 bezeichnet den Leuchtstoff, der gegossen und gesintert ist. PM1 bezeichnet den Leuchtstoff in einer YAG-Matrix, wobei der Leuchtstoff einen Gehalt von 11,5 Vol% aufweist. PM2 bezeichnet den Leuchtstoff in einer Al₂O₃-Matrix, wobei der Leuchtstoff einen Gehalt von 11,5 Vol% aufweist. M1 bezeichnet die Matrix YAG, die gegossen und gesintert ist. M2 bezeichnet die Matrix Al₂O₃, die gegossen und gesintert ist. Ferner bezeichnet P2M1-H2 einen YAG:Ce-Leuchtstoff mit einem Ce-Gehalt von etwa 3 at% und einem d50 von etwa 7 µm in einer YAG-Matrix, wobei der Leuchtstoff einen Gehalt von 7,2 Vol% aufweist und in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre gesintert ist. P2M1-N2-H2 bezeichnet dementsprechend einen YAG:Ce-Leuchtstoff mit einem Ce-Gehalt von ca. 3 at.% und einem d50 von ca. 7 µm in einer YAG-Matrix, wobei der Leuchtstoff einen Gehalt von 7,2 Vol% aufweist und in einer nassen Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre gesintert ist.
2 zeigt REM-Aufnahmen des nicht oberflächenbehandelten Leuchtstoffs P mit einer QE von etwa 99 % und einem d50 von etwa 17 µm. Der Farbpunkt dieses Leuchtstoffs ist z. B. für Scheinwerfer-Farbkästen geeignet. Der Teilchendurchmesser d50 ist nicht ideal für die keramische Verarbeitung im vorliegenden Matrixverfahren. 2b ist eine Vergrößerung von 2a.
Die Aufschlämmungsrheologie des Leuchtstoffs P ist schwer zu kontrollieren, kann aber dennoch im Bandgießen eingesetzt werden, auch wenn der Standardbindemittelgehalt für die großen Körner zu hoch ist, und die kolloidale Dispersion ist schwierig. Die Probe PM2 funktionierte beim Bandgießen besser. Die reinen Leuchtstoff-Proben P1, besonders in einer Größe von -25 mm x 25 mm und einer Dicke von ~ 120 µm, verzogen sich häufig, was auf das Absetzen der Partikel während des Gießverfahrens zurückzuführen ist, aber die Proben PM1 und PM2 zeigen einen geringeren Verzug. Die bandgegossenen Proben P1 und PM2 sind in den 3a (P1), 3b (P1) und 3c (PM2) durch Fotos dargestellt.
4 zeigt ein Foto von gesinterten Teilen der Proben PM1, PM2, P1, M1 und M2. Es ist zu erkennen, dass die YAG-Proben PM1 und M1 eine höhere Transparenz aufweisen als die Al₂O₃-Proben PM2 bzw. M2.
5a zeigt die Transmissionswerte T (%) in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ (nm) der gesinterten Proben PM1, PM2, P1, M1 und M2, 5b zeigt die Reflexionswerte Ref (%) in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ (nm) der gleichen Proben in Wellenlängenbereichen von 300 bis 800 nm.

Tabelle 3 fasst die Werte für Absorption ABS und Transmission T der Proben P, P1, PM1, PM2, M1 und M2 zusammen, die alle bei 1720°C gesintert wurden, sowie die Referenzproben R1 (eine Zweiphasenprobe, die nach dem konventionellen Zweiphasenverfahren hergestellt wurde, d.h. nach dem Mischoxidverfahren mit zusätzlichem Al₂O₃ als Matrix) und R2 (Einphasenprobe, wie im Zusammenhang mit Tabelle 2 erläutert), wobei QE und Absorption mit der Laserkugel gemessen wurden. Tabelle 3

Beschreibung	ABS (%)	QE(%)	%T (700nm)
P	53	99	-
P1	81	88	29%
PM1	70	98	54%
PM2	71	92	48%
M1	5	38	84%
M2	5	2	60%

Referenz 1 (Zweiphasenprobe)	59	90	75%
Referenz 2 (Einphasenprobe)	50	91	84%

Die 6a bis 6e zeigen REM-Aufnahmen der Mikrostrukturen der Proben PM1 (6a), PM2 (6b), P1 (6c), M1 (6d) und M2 (6e), die alle bei 1720°C gesintert wurden. In 6a ist ein Beginn von übertriebenem Kornwachstum (exaggerated grain growth, EGG) mit einigen BaAl₂O₄-Phasen zu beobachten. Auch in der Probe PM2 können große Aluminiumoxidkörner mit Poren in den Körnern und BaAl₂O₄ an der Oberfläche (6b, links) und im Bruch (6b, rechts) beobachtet werden. Die Probe P1 ist schlecht gesintert und weist eine große Korngröße mit BaAl₂O₄- und CeO₂-Phasen an der Oberfläche ( , rechts) und im gesamten Volumen (Bruch in , links) auf. Die Matrix M1 weist eine kleinere Korngröße auf, wie in 6d zu sehen ist, und die in 6e gezeigte Matrix M2 weist ein übertriebenes Kornwachstum und Poren im Inneren der Körner auf.
Die 7a und 7b zeigen Spektren (7a zeigt die Intensität I (mw/nm) in Abhängigkeit von der Wellenlänge A (nm) und 7b zeigt die normierte Intensität I_norm in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ (nm)) der Matrix M1, M2, der Proben PM1, PM2 und des Leuchtstoffs P1 und P im Vergleich zu einer blauen LED. Die Messungen wurden mit einem 1mm x 1mm x 0,1 mm großen keramischen Leuchtstoff-Element auf einer LED in Kugelform durchgeführt. Es ist zu erkennen, dass die Intensität von PM1 höher ist als die Intensität von PM2, die wiederum höher ist als die Intensität von P1. P1 zeigt eine sehr niedrige Blautransmission und in der reinen Matrix M1 ist eine gewisse Ce-Kontamination zu beobachten. Ferner ist eine recht hohe blaue Transmission in Probe M1 zu erkennen, eine etwas geringere blaue Transmission in Probe M2. Es ist keine spektrale Verschiebung im Vergleich zur blauen LED zu erkennen. Ferner ist die Rotverschiebung, die eine Ce-Reabsorption darstellt, in der Probe P1 am größten, die eine hohe Streuung aufgrund einer schlechten Sinterung aufweist, wie in 7b zu sehen ist.
Es konnte gezeigt werden, dass die Probe P, also das YAG:Ce-Pulver, eine sehr hohe QE von 99% aufweist, die in der Laserkugel (Lab 30) gemessen wurde. Die mit P allein hergestellte Keramik behielt jedoch nicht ihren hohen QE-Wert bei, sondern zeigte einen reduzierten Wert von 88 %, was möglicherweise auf das schlechte Sinterverhalten und/oder das Auftreten von BaAl₂O₄- und CeO₂-Phasen zurückzuführen ist. Die Probe PM1 zeigt eine hohe QE von 98% und hohe Lumen auf einer LED. Die Probe PM2 wies eine QE von 92% und geringere Lumen auf, aber immer noch eine höhere QE als konventionelle YAG:Ce in Al₂O₃ durch Oxid-Ansatz, d.h. YAG:Ce Leuchtstoff ausgebildet aus einer Mischung von Y₂O₃, Al₂O₃, CeO₂ etc. und Standardprodukte einphasiger Keramikkonverter (90% und 91%). Die Transmission von M1 ist höher als bei M2 und somit zeigt die Probe PM1 eine höhere Transmission als die Probe PM2. Die undotierte YAG-Keramik M1 zeigte eine schwache Emission, die auf eine Ce-Kontamination aus dem Verfahren oder dem Sinterofen zurückzuführen ist.
Im Folgenden wird der Einfluss der Atmosphäre auf die Sinterung der Materialien untersucht. Der Leuchtstoff ist hier ein mit Ce (~3%) dotierter YAG-Leuchtstoff mit einer hohen QE und einem d50 von ca. 7 µm mit Agglomeraten und wird als P2 bezeichnet. Die Matrix ist eine YAG-Matrix und der Leuchtstoff weist einen Gehalt in der Matrix von 7,2 Vol% auf. Die Sinterung findet in zwei Atmosphären statt. Die Standardatmosphäre ist 5 lpm (Liter pro Minute) nasses H₂ (0°C Taupunkt). Die so gesinterten Proben werden als P2M1-H2 bezeichnet. Die andere Atmosphäre ist eine 8 lpm N₂, mit < 0,3 lpm nassem H₂ (0°C Taupunkt) mit einer Menge von etwa 1,5 bis 3% H2. Diese Proben werden als P2M1-N2-H2 bezeichnet.
8 zeigen Umrechnungslinien (die Koordinate Cy in Abhängigkeit von der Koordinate Cx) der Referenzproben R1, R2 und der Proben P2M1-N2-H2 und P2M1-H2. 8a zeigt die Ergebnisse der Messung an OT, einem selbst entworfenen Pinhole-Kugelmesssystem, 8b zeigt die Ergebnisse der Messung an trockenen LED - ein selbst entworfenes System, aber mit keramischem Konverter, der auf dem LED-Chip in einem Kugelsystem platziert ist. Die gesinterten Plättchen weisen Konversionslinien nahe den Referenzbeispielen mit leichten Grünverschiebungen auf.
9 zeigt, dass die Proben P2M1-H2 und P2M1-N2-H2 eine höhere LPWo-b, die über Lumen der Emissionsspektren geteilt durch die optische Leistung des blauen Chips (Wo-b) definiert und berechnet wird, aufweisen als die Referenzprobe R1 bei ähnlichen Farbpunkten Cx.
10 zeigt Spektren, die auf LEDs (ohne Kleber) in der Kugel aufgenommen wurden. Die Proben P2M1-H2 und P2M1-N2-H2 werden gemessen und ihre Intensität I in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ (nm) mit einer photopischen Kurve (PC) verglichen, wobei es sich um die CIE-Standardkurve handelt, die im Farbraum CIE 1931 verwendet wird. Der Lichtstrom (oder die sichtbare Leistung) in einer Lichtquelle wird durch die photopische Leuchtkraftfunktion definiert. Es kann gezeigt werden, dass es nur eine geringe Verschiebung der Spektren für die in N2-H2 gesinterten Proben gegenüber H2 gibt. Die photopische Kurve stellt nur eine Referenz dar.
Die Datenanalyse der Proben P2M1-H2 und P2M1-N2-H2 zeigt, dass die CQE der P2M1-N2-H2 um 1 % höher ist als beim Referenzbeispiel R2 und um 0,7 % höher als bei der Probe P2M1-H2.
Dies wird auch in 11 gezeigt, wo die CQE in Abhängigkeit von Cx für die Probe P2M1-N2-H2 am höchsten ist und um 1% höher ist als beim Referenzbeispiel R2 und die CQE für das Formiergas höher ist als bei einer Standard-Nasswasserstoffsinterung.
Generell kann gezeigt werden, dass die CQE beim Formiergas statistisch höher ist als beim nassen Wasserstoff allein und auch für Materialien, die eine YAG-Matrix aufweisen, als beim Referenzbeispiel R2.
12 zeigt Messungen der Blauabsorption (blaue Abs) und der Konversionsphotonen (Konv) in Abhängigkeit von Cx verschiedener in H2 und in N2-H2 gesinterter Proben sowie der Referenzprobe R2 (12a). Es zeigt sich, dass die Lichtausbeute der Strahlung (LER) aufgrund des höheren Emissions- zu Blau-Transmissionsverhältnisses linear mit Cx ansteigt (12b). Die in N2-H2 gesinterten Matrix-Materialien zeigen mehr Blauabsorption und mehr Konversionsphotonen, was zu einem geringeren Prozentsatz an Durchpumpung und einem höheren Prozentsatz an Konversion führt. Der beobachtete höhere CQE ist nicht auf eine Farbverschiebung zurückzuführen.
Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht auf die vorstehend genannten Beispiele beschränkt. Die Erfindung ist in jeder neuartigen Eigenschaft und jeder Merkmalskombination verkörpert, was insbesondere jede Kombination der in den Ansprüchen genannten Merkmale umfasst, auch wenn dieses Merkmal oder diese Merkmalskombination nicht explizit in den Ansprüchen oder in den Beispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung 16/198,108 , deren Offenbarung hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste

10: aktive Schichtenfolge
20: keramisches Konverterelement
30: Substrat
40: Gehäuse
50: Volumenverguss
P: YAG:Ce-Leuchtstoffpulver
P1: YAG:Ce-Leuchtstoffpulver, gegossen und gesintert
P2: YAG:Ce-Leuchtstoffpulver
PM1: YAG:Ce in YAG-Matrix
PM2: YAG:Ce in Al₂O₃-Matrix
M1: YAG-Matrix
M2: Al₂O₃-Matrix
P2M1-H2: YAG:Ce in YAG-Matrix, gesintert in nassem Wasserstoff
P2M1-N2-H2: YAG:Ce in YAG-Matrix, gesintert in Stickstoff und nassem Wasserstoff
R1 to R2: Referenzproben
PC: Photopische Kurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 16198108 [0070]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konverterelements (20), umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Leuchtstoffs als Ausgangsmaterial, - Mischen des Leuchtstoffs und mindestens eines Metalloxidpulvers zum Ausbilden einer Mischung, - Verarbeiten der Mischung zu einem keramischen Konvertermaterial, bei dem der Leuchtstoff in ein keramisches Matrixmaterial eingebettet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus dotierten Granaten, oxidbasierten Leuchtstoffen, nitridbasierten Leuchtstoffen, oxynitridbasierten Leuchtstoffen und Kombinationen davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff einen dotierten Granat umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Metalloxidpulver ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus undotierten Granaten, Oxiden von Seltenerdelementen, Oxiden von Übergangsmetallen, Oxiden von Alkalielementen, Oxiden von Erdalkalielementen und Kombinationen davon.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff und das Metalloxidpulver frei von zweiten Phasen und/oder Verunreinigungen sind.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der dotierte Granat YAG umfasst und das Metalloxidpulver YAG und/oder Al₂O₃ umfasst oder wobei der dotierte Granat LuAG umfasst und das Metalloxidpulver LuAG und/oder Al₂O₃ umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff einen Dotierstoff umfasst, der aus Lanthanoiden, insbesondere aus Ce und/oder Gd, ausgewählt ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff eine Korngröße d50, ausgewählt aus dem Bereich 0,5 µm ≤ d50 ≤ 40 µm und d90 ≤ 45 µm, aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff eine Quanteneffizienz QE von zumindest 90 % aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischen Mahlen umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verarbeiten ein Zugeben von zumindest einem Additiv zu der Mischung zum Ausbilden einer Aufschlämmung, ein Bandgießen der Aufschlämmung zum Ausbilden eines Grünkörpers, ein Vorglühen und/oder Entbindern und ein Sintern des Grünkörpers zum Ausbilden des keramischen Konvertermaterials umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Sintern in einer nassen oder trockenen Wasserstoffatmosphäre oder in einer trockenen oder nassen Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 und 12, wobei das zumindest eine Additiv aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Wasser, Bindemittel, Entschäumer, Dispergiermittel, Weichmacher und Mischungen davon umfasst.
Ein optoelektronisches Bauelement, umfassend eine aktive Schichtenfolge (10), die elektromagnetische Strahlung einer Primärwellenlänge emittiert, und ein keramisches Konverterelement (20), das im Strahlengang der aktiven Schichtenfolge (10) angeordnet ist und die Primärwellenlänge zumindest teilweise in eine Sekundärwellenlänge konvertiert, wobei das keramische Konverterelement (20) eine Quanteneffizienz von zumindest 90 % umfasst.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 14, wobei das keramische Konverterelement (20) mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 hergestellt wird.
Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 und 15, wobei das keramische Konverterelement (20) einen Leuchtstoff umfasst, der aus Ce- und/oder Gd-dotiertem YAG, Ce- und/oder Gd-dotiertem LuAG und Mischungen davon ausgewählt ist.
Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das keramische Konverterelement (20) Ce- und/oder Gd-dotiertes YAG umfasst, das in eine Matrix eingebettet ist, die aus YAG und Al₂O₃ und Kombinationen davon ausgewählt ist, oder wobei das keramische Konverterelement Ce- und/oder Gd-dotiertes LuAG umfasst, das in eine Matrix eingebettet ist, die aus LuAG und Al₂O₃ und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Keramisches Konverterelement (20), das nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.