EP2589091A1 - Optoelektronisches bauteil - Google Patents

Optoelektronisches bauteil

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EP2589091A1
EP2589091A1 EP11741537.2A EP11741537A EP2589091A1 EP 2589091 A1 EP2589091 A1 EP 2589091A1 EP 11741537 A EP11741537 A EP 11741537A EP 2589091 A1 EP2589091 A1 EP 2589091A1
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EP
European Patent Office
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filter
optoelectronic component
component
electromagnetic radiation
particles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11741537.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Biebersdorf
Krister Bergenek
Jürgen Moosburger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP2589091A1 publication Critical patent/EP2589091A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • An object to be solved is to specify an optoelectronic component which emits electromagnetic radiation in a predefinable wavelength range.
  • the component comprises at least one
  • the semiconductor device is one
  • Radiation-emitting semiconductor chip may be any radiation-emitting semiconductor chip.
  • the luminescence diode chip may be a luminescent or laser diode chip that has radiation in the range of
  • the luminescence diode chip preferably emits light in the visible or ultraviolet region of the spectrum of the electromagnetic radiation.
  • the radiation-emitting is
  • a carrier such as a printed circuit board or a carrier frame (lead frame)
  • the component is for example
  • the latter comprises at least one converter element which serves to convert the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor component.
  • the converter element is along a Radiation exit path of the optoelectronic device downstream of the semiconductor device.
  • the radiation exit path is the path of the electromagnetic radiation from the
  • the at least one converter element converts light
  • Wavelength to light of a different wavelength Wavelength to light of a different wavelength.
  • the at least one converter element partially converts blue light primarily emitted from the semiconductor device into yellow light, which can mix together with the blue light to form white light.
  • the at least one converter element thus has in operation of the
  • Optoelectronic device has the function of a
  • this comprises at least one filter medium which comprises filter particles or is formed with them.
  • the filter medium is arranged downstream of the converter element along the radiation exit path.
  • the filter medium absorbs at least one predeterminable one
  • the filter medium can be any filter medium. Wavelength range.
  • the filter medium can be any filter medium.
  • Filter particles have a d5 Q value, measured in QQ, of at least 0.5 nm to at most 500 nm, preferably at least 10 nm at most 200 nm, on and / or are at least locally thread-like and have a thread-like
  • Range has a diameter which is at least 0.5 nm and at most 500 nm.
  • the d5 Q value is 1 nm to 2 nm.
  • the term "d5o" is a median diameter of the filter particles and in which
  • Main extension direction is at least twice as large as the diameter of the filter particles.
  • Wavelength range which is to be scattered and / or absorbed by the filter medium stronger, set as accurately as possible.
  • filter particles are particularly suitable for visible light or
  • the optoelectronic component described here is based, inter alia, on the recognition that, for example, in flashing lights for a build-up of the optoelectronic component and / or in traffic lights, the optoelectronic component in a predetermined and selected wavelength range
  • Electromagnetic radiation which of a
  • Radiation-emitting semiconductor device of the component is emitted, but only partially from a converter element of the component in the desired
  • Wavelength range converted At least part of the electromagnetic radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor component is not converted by the converter element.
  • the unconverted, unwanted radiation component may be at the exit of the
  • the filter medium scatters and / or absorbs the predeterminable, for example the undesired
  • Optoelectronic component electromagnetic radiation only in the range of a desired spectrum of
  • this includes
  • the material of the potting - the potting compound - is at least in places in direct
  • both the converter particles and the filter particles are random, that is not deterministic, in the
  • the filter medium is arranged downstream of the converter element in a radiation direction of the semiconductor component and is in at least indirect contact therewith.
  • the filter means is a
  • optical element such as a lens or a
  • the optical element can then be applied, for example glued, directly onto an outer surface of the converter element facing away from the radiation-emitting semiconductor component.
  • the filter particles with at least one of the materials or with at least one chemical compound of the materials Cd, Td, Si, Ag, Au, Fe, Pt, Ni, Se, S, S1O2, 1O2, Al2O3, Fe2C > 3, Fe3 ⁇ D4, ZnO formed.
  • the filter particles may be formed with a dielectric material. It can Semiconductor materials are used whose band gap, for example, by the particle size, for example by the d5 Q value of the particles and / or their diameter, individually to the desired litter and / or
  • unwanted wavelength range can be controlled very precisely by means of the filter particles, whereby as little as possible of the desired wavelength range is absorbed and / or scattered.
  • the means of the filter particles whereby as little as possible of the desired wavelength range is absorbed and / or scattered.
  • Filter particles formed such materials on a narrowly defined plasmon resonance.
  • Filter particles particularly easy to produce from chemical syntheses are temperature stable, whereby during operation of the optoelectronic device neither a
  • filter particles allow a simple application (also processing), for example, to the converter element, since the filter particles are present for application in solution.
  • the filter particles allow a simple application (also processing), for example, to the converter element, since the filter particles are present for application in solution.
  • Filter particles a core, which is formed with a first material, wherein the core is sheathed with a sheath at least in places, wherein the sheath with a second Material is formed and is in direct contact with the core.
  • the filter particles are then formed by a composite structure.
  • the core is formed with S1O2 as the first material and the cladding with Au and / or Ag as the second material. It has been found that filter particles formed with such materials, the absorption and / or scattering range can be particularly narrowly limited and precisely adjusted.
  • the shell is formed with a plurality of individual layers, which follow one another starting from the core in the direction away from the core in a predeterminable sequence.
  • the layer sequence starting from the core is away from the core through the core
  • the core is then formed with S1O2.
  • the transition from the core into the shell is gradual. This means that a transition zone can form between the core and the shell, in which both adjoining materials, that of the core and that of the shell, are located. The core and the shell can then not be sharply demarcated from each other in this transition zone and go evenly in the transition zone, for example
  • Device electromagnetic radiation which is located on a spectral color line of a CIE standard color chart.
  • Advantageous is such a component for special applications
  • color coordinates C x and Cy of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor component differ from the color coordinates of the electromagnetic radiation emitted by the component by in each case
  • Radiation-emitting semiconductor device emitted electromagnetic radiation through the converter element are the color coordinates of the re-emitted by the converter element together with the unconverted radiation within the color space on a surface which is bordered by the spectral color line of the CIE standard color chart and
  • the filter means effects a shift of the color coordinates by at least 0.005 to a color location of a spectral color which lies on the spectral color line of the CIE standard color chart. For example, the shift is at most 0.01.
  • the filter particles are formed with Au and have a d5 Q value, measured in QQ, of at least 1 nm to at most 200 nm, preferably
  • Filtering means electromagnetic radiation in the wave range of at least 530 nm to at most 770 nm scatters and / or absorbed more than one of them different
  • Wavelength range For example, this emits
  • Converter element is partially converted to red light.
  • the green light not converted by the converter element can be scattered and / or absorbed.
  • Optoelectronic semiconductor components which emit green light are advantageous with a smaller one
  • the filter particles are formed with Ag and have a d5 Q value, measured in QQ, of at least 1 nm to at most 200 nm, preferably
  • Filtering means scatters and / or absorbs electromagnetic radiation in the wave range of at least 430 nm to at most 490 nm stronger than one of them
  • Wavelength range For example, the one absorbed and / or scattered by the filter media
  • Wavelength range around blue light The electromagnetic radiation emitted by the component can then be free of the blue light.
  • the converter element at least two, for example three, different
  • Conversion substances with which the converter particles are formed in each case. For example, convert the
  • Radiation-emitting semiconductor device partially emitted ultraviolet radiation in blue and green light. Red, blue and green light can then blend into white light. However, only part of the converter element becomes ultraviolet radiation into white light
  • the portion of the ultraviolet electromagnetic radiation which is not converted by the converter element can strike, for example, the human eye of a viewer of the component, where it causes damage in the eye of the observer due to its short-wave ripple.
  • the filter medium now selectively absorbs and / or scatters the unwanted, ultraviolet radiation component, so that the optoelectronic component merely emits white light
  • the flashing light comprises an optoelectronic component as described in one or more of the embodiments described here. That is, the optoelectronic described here
  • the flashing light comprises a projection surface onto which the light from the
  • Projection area at least partially
  • Radiation-permeable screen For example, this screen is then in a reflection and / or
  • Radiation decoupling device integrated. If the radiation-emitting semiconductor device emits blue light, for example at a wavelength of 440 nm, is emitted by the
  • Example converted to orange or yellow light It is conceivable that about 1 to 10%, for example 1 to 5%, of the blue light emitted by the radiation-emitting semiconductor component is not converted by the converter element.
  • the filter medium scatters and / or absorbs the unconverted, unwanted blue light, so that the optoelectronic component only dissipates that of the
  • Converter element to orange or yellow light emitted light emitted. This converted light can then hit the projection surface and be at least partially decoupled from it by the flashing light.
  • Filter characteristics of the filter medium can be adjusted individually according to the specification or application, the specific specification requirements for the flashing light.
  • FIGS. 1A to 1D show schematic side views of exemplary embodiments of an optoelectronic component described here.
  • FIGS. 2A to 2D show individual radiation measurement curves.
  • FIGS 3A to 3C show in schematic
  • Figures 4A and 4B show in schematic side views an embodiment of a flashing light described here.
  • FIG. 1A shows a schematic side view of an optoelectronic component 100 described here having a radiation-emitting semiconductor component 1.
  • the radiation-emitting semiconductor component 1 is a radiation-emitting
  • the filter means 3 is not in direct contact with the converter element 2, but is arranged at a distance from the converter element 2 and the converter element 2 in
  • Converter element 2 non-converted, wavelength range 41 composed. In the present case, it is in the
  • a converter element 2 facing away from the outer surface of the filter means 3 is formed lenticular, whereby
  • the filter medium 3 can with an epoxy, a silicone, a mixture of silicone and epoxy or a
  • Filtering means 3 filter particles 31 are introduced according to one of the above embodiments.
  • the filter means 3 can also be formed with another plastic material, for example PMMA. It is also conceivable that filter particles 31 to a
  • the unwanted wavelength range 41 can be adjusted individually by means of such a mixture.
  • FIG. 1B shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 100 described here, in which, in contrast to FIG. 1A, the filter means 3 is in direct contact with the converter element 2.
  • the filter means 3 is in direct contact with the converter element 2.
  • Glued converter element 2 or applied by screen printing or doctoring.
  • IC is shown in a schematic side view of how a radiation-permeable encapsulant 5, both the radiation-emitting semiconductor device 1 and the converter element 2, in this case a small plate or a film, positively covered at all exposed locations.
  • the filter particles 31 are introduced.
  • the filter particles 31 form the filter means 3.
  • FIG. 1D in comparison to the optoelectronic component 100 shown in FIG.
  • Filter particles 31 introduced into the casting 5. Both the converter particles 21 and the filter particles 31 are in the shaped body 5 at random, that is not deterministic, distributed.
  • FIG. 2A shows an intensity distribution of the electromagnetic radiation emerging from the converter element 2 as a function of the wavelength, the physical unit of the intensity distribution being normalized to one. It is recognizable that the from the
  • Converter element 2 exiting electromagnetic radiation has two maxima at 430 nm and at 600 nm.
  • the rash PI is blue light and the rash P2 is orange light.
  • mixed light emerges from the converter element 2, which is composed of the orange light and the blue light.
  • Wavelength range of the blue light at 430 nm Wavelength range of the blue light at 430 nm.
  • FIG. 2B shows, on a CIE standard color chart F, respective color coordinates Cy and C x of the color point Q2 of FIG.
  • Component 100 for example, within the area Bl from the point Q2 to the point Q ] _, which lies on the spectral color line S, are shifted. In other words, a color locus intersects from the point Q ] _ in
  • FIG. 2C shows an absorption scattering cross section of the filter means 3 as a function of the wavelength radiated onto the filter means 3.
  • Measurement curves 6, 7, 8, 9 and 10 correspond to the respective d5 Q values of the spherical filter particles 31 of 90 nm, 70 nm, 50 nm, 30 nm and 10 nm.
  • the filter particles 31 are formed with Ag and introduced into a material which has a refractive index of 1.5.
  • the material is the molded body mass of the
  • Shaped body 5 according to the embodiments of the figures IC and ID.
  • the curve 6 At a wavelength of 430 nm, ie within the wavelength range of blue light, the curve 6 has the highest absorption scattering cross section.
  • electromagnetic radiation of 430 nm can be absorbed particularly effectively by the filter means 3 if filter particles 31 with a d5 Q value of 90 nm are introduced into the filter means 3.
  • FIG. 2D shows the corresponding curves 6, 7, 8, 9 and 10 for the scattering cross section as a function of the wavelength. Again it can be seen that at one Wavelength of 430 nm, the curve 6 the highest
  • the scattering cross section of the curve 6 at a wavelength of 430 nm is approximately twice as large as the scattering cross section of the curve 7 at such a wavelength. It can also be seen that also the scattering cross section of the curve 8 is approximately half of the scattering cross section of the curve 7 or approximately one
  • the curve 6 shows the highest absorption and scattering properties, whereby the electromagnetic radiation of wavelength 430 nm, so the blue light, particularly effective with particles having a d5 Q value of 90 nm
  • the optoelectronic component it may be advantageous to absorb as much of the blue light as possible and to scatter as little as possible of the blue light. In question can then be a proportionate mixture
  • the absorption and scattering properties can be determined by means of
  • Filter particles 31 of the filter means 3 can be adjusted.
  • Semiconductor device 1 emitted ultraviolet radiation. It can be seen from the curves of FIGS. 2C and 2D that the curve 6 also shows the highest absorption and scattering properties with respect to ultraviolet radiation. In that sense beneficial damage to the human eye
  • FIG. 3A shows, in a schematic sectional illustration, filter particles 31 which are formed with a core 311 which is completely encased by a sheath 312, the sheath 312 being in direct contact with the core 311.
  • the core 311 is in the present case formed with silicon dioxide, wherein the shell 312 is formed with Au.
  • Such filter particles 31 form composite particles, through which the absorption ⁇ and / or scattering properties of the individual materials
  • the filter particles 31 have a diameter D which is at least 0.5 nm and at most 500 nm, for example 1 nm.
  • An extension of the filter particles 31 in a main direction of extension LH is presently at least twice the diameter D, for example one millimeter or more.
  • the filter particles 31 are formed with Au.
  • FIG. 3C shows a schematic sectional view of a further embodiment of the filter particles 31
  • the filter particles 31 are each formed with a thread-like 31A and a ball-like portion 31B.
  • the thread-like region 31A is that already described in FIG. 3B
  • the spherical Region 31B has a c ⁇ Q value of 1 nm or more. It can be seen from FIG. 3C that the filter particles 31 are of dumbbell- or racial-shaped construction.
  • the thread-like portion 31A may be formed with Au, and the ball-like portion 31B may be formed with Ag.
  • the filter particles 31 are formed with a plurality of thread-like regions 31A and / or spherical regions 31B. With such areas formed
  • Filter particles 31 can then form three-dimensional structures. It is conceivable that the filter particles 31 are constructed in the form of a network, in whose nodes the spherical areas 31B can be arranged. To the
  • Example are the filter particles 31 pyramid or
  • the ball-like portions 31B may be disposed, and the thread-like portions 31A are disposed between the spherical portions 31B and may connect the ball-like portions 31B with each other.
  • the thread-like regions 31A can then form side edges of the three-dimensional structure.
  • the individual filter particles 31 can be formed, at least in places, by a spiral structure with at least one main axis.
  • the individual filter particles 31 can be formed, at least in places, by a spiral structure with at least one main axis.
  • Filter particles 31 formed in the form of a helix.
  • FIGS. 4A and 4B show a side view of a flashing light 200 described here.
  • the optoelectronic component 100 for example according to one of the embodiments of FIGS. 1C or 1D, emits electromagnetic radiation of the desired one Wavelength range 4 in the direction of a projection surface 201.
  • the desired wavelength range 4 is orange light.
  • Semiconductor device 1 emits blue light at a
  • the converter element 2 is a (Sr, Ba) 2Si5N8 or a Ca-alpha-SiA10N converter, which partially converts the blue light into orange light. About 10% of the blue light emitted from the radiation-emitting semiconductor device 1 is not converted by the converter element 2.
  • the unconverted blue light is absorbed by the filter particles 31 formed with Ag having a d5 Q value, measured in QQ, of 30 nm, so that the radiation emitted by the optoelectronic component 100 is free of the blue light.
  • the projection surface 201 is formed with a glass or a radiation-transmissive plastic.
  • the electromagnetic radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor component 1 is at least partially decoupled from the flashing light via the projection surface 201.
  • Both the optoelectronic component 100 and the projection surface 201 are in a direction transverse to the radiation exit direction 45 of at least one
  • Reflective body 202 bounded, wherein the reflection body 202 incident on him electromagnetic radiation
  • the flashing light 200 is in the direction from the projection surface 201 toward the optoelectronic
  • Component 100 ie opposite to the radiation exit direction 45, shown. Dashed is again shown the optoelectronic component 100, which is produced by the
  • Projection surface 201 is covered.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Luminescent Compositions (AREA)
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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (100) angegeben, mit - zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (1); - zumindest einem Konverterelement (2), welches zur Konversion der von dem Halbleiterbauelement (1) emittierten elektromagnetischen Strahlung dient; - zumindest einem Filtermittel (3), welches Filterpartikel (31) umfasst oder mit diesen gebildet ist, wobei - das Filtermittel (3) zumindest einen vorgebbaren Wellenlängenbereich der von dem Halbleiterbauelement (1) emittierten elektromagnetischen Strahlung stärker streut und/oder absorbiert als einen von dem vorgegebenen Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich, und - die Filterpartikel (31) einen d50-Wert, in Q0 gemessen, von wenigstens 0,5 nm bis höchstens 500 nm und/oder - die Filterpartikel (31) zumindest stellenweise fadenartig ausgebildet sind und in einem fadenartigen Bereich (31A) einen Durchmesser (D) aufweisen, der wenigstens 0,5 nm und höchstens 500 nm beträgt.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauteil
Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, welches elektromagnetische Strahlung in einem vorgebbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das Bauteil zumindest ein
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Halbleiterbauelement um einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Bei dem
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip kann es sich
beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip handeln. Bei dem Lumineszenzdiodenchip kann es sich um einen Leucht- oder Laserdiodenchip handeln, der Strahlung im Bereich von
ultraviolettem bis infrarotem Licht emittiert. Vorzugsweise emittiert der Lumineszenzdiodenchip Licht im sichtbaren oder ultravioletten Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Strahlung. Zum Beispiel ist das Strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement auf einem Träger, wie zum Beispiel einer Leiterplatte oder einem Trägerrahmen (Leadframe) ,
aufgebracht. Das Bauteil ist zum Beispiel
oberflächenmontierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses zumindest ein Konverterelement, welches zur Konversion der von dem Halbleiterbauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung dient.
Beispielsweise ist das Konverterelement entlang eines Strahlungsaustrittsweges des optoelektronischen Bauteils dem Halbleiterbauelement nachgeordnet. Der Strahlungsaustrittsweg ist der Weg der elektromagnetischen Strahlung von der
Emission durch das Halbleiterbauelement bis zur Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung aus dem Bauteil. Das zumindest eine Konverterelement wandelt Licht einer
Wellenlänge in Licht einer anderen Wellenlänge um.
Beispielsweise wandelt das zumindest eine Konverterelement von dem Halbleiterbauelement primär emittiertes blaues Licht teilweise in gelbes Licht um, das sich zusammen mit dem blauen Licht zu weißem Licht vermischen kann. Das zumindest eine Konverterelement hat also im Betrieb des
optoelektronischen Bauteils die Funktion eines
Lichtkonverters .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses zumindest ein Filtermittel, welches Filterpartikel umfasst oder mit diesem gebildet ist.
Beispielsweise ist das Filtermittel dem Konverterelement entlang des Strahlungsaustrittswegs nachgeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform streut und/oder
absorbiert das Filtermittel zumindest einen vorgebbaren
Wellenlängenbereich der von dem Halbleiterbauelement
emittierten elektromagnetischen Strahlung stärker als einen von dem vorgegebenen Wellenlängenbereich verschiedenen
Wellenlängenbereich. Das Filtermittel kann
wellenlängenselektiv die von dem Konverterelement nicht- konvertierte Strahlung streuen und/oder absorbieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
Filterpartikel einen d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von wenigstens 0,5 nm bis höchstens 500 nm, bevorzugt wenigstens 10 nm bis höchstens 200 nm, auf und/oder sind zumindest stellenweise fadenartig ausgebildet und weisen in einem fadenartigen
Bereich einen Durchmesser auf, der wenigstens 0,5 nm und höchstens 500 nm beträgt. Zum Beispiel beträgt der d5Q-Wert 1 nm bis 2 nm. Dabei handelt es sich bei dem Begriff "d5o" um einen Mediandurchmesser der Filterpartikel und bei dem
Begriff "Q Q" um eine Anzahlverteilungssumme der
Filterpartikel. Beide Begriffe sind durch die Norm ISO 9276-2 "Representation of results of particle-size analysis - part 2: calculation of average particle sizes/diameters and moments from particle-size distributions" definiert.
"Fadenartig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die
Ausdehnung der Filterpartikel in einer
Haupterstreckungsrichtung wesentlich größer ist, als der Durchmesser der Filterpartikel. „Durchmesser" ist
beispielsweise die Ausdehnung der Filterpartikel in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung. „Wesentlich größer" bedeutet hierbei, dass die Ausdehnung in der
Haupterstreckungsrichtung zumindest doppelt so groß wie der Durchmesser der Filterpartikel ist.
Es hat sich herausgestellt, dass Filterpartikel mit einer derartigen Abmessung es ermöglichen, den vorgebbaren
Wellenlängenbereich, welcher von dem Filtermittel stärker gestreut und/oder absorbiert werden soll, möglichst genau einzustellen. Insbesondere sind derartige Filterpartikel besonders dafür geeignet, sichtbares Licht oder
elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Bereich zu streuen und/oder zu absorbieren.
Das hier beschriebene optoelektronische Bauteil beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass für eine Verbauung des optoelektronischen Bauteils beispielsweise in Blinklichtern und/oder in Ampeln das optoelektronische Bauteil in einem vorgebbaren und ausgewählten Wellenlängenbereich
elektromagnetische Strahlung emittieren soll.
Elektromagentische Strahlung, welche von einem
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement des Bauteils emittiert wird, wird jedoch lediglich nur teilweise von einem Konverterelement des Bauteils in den gewünschten
Wellenlängenbereich konvertiert. Zumindest ein Teil der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung wird von dem Konverterelement nicht konvertiert. Der nicht konvertierte, unerwünschte Strahlungsanteil kann sich beim Austritt der
elektromagnetischen Strahlung aus dem optoelektronischen Bauteil mit dem konvertierten, erwünschten Strahlungsanteil vermischen. Derartiges Mischlicht weist allerdings einen im Vergleich zum gewünschten Wellenlängenbereich verschobenen Farbort auf.
Vorliegend streut und/oder absorbiert das Filtermittel den vorgebbaren, beispielsweise den unerwünschten,
Wellenlängenbereich aus dem gesamten vom
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten Wellenlängenbereich heraus, sodass das Filtermittel als ein "Filter" wirkt. Vorteilhaft emittiert ein derartiges
optoelektronisches Bauteil elektromagnetische Strahlung nur im Bereich eines gewünschten Spektrums der
elektromagnetischen Strahlung. Insofern kann ein derartiges optoelektronisches Bauteil vorteilhaft für spezielle
Anwendungen, beispielsweise in Blinklichtern und/oder in Ampeln, Verwendung finden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konverterelement Konverterpartikel oder ist mit diesen gebildet und das Halbleiterbauelement ist zumindest stellenweise von einem strahlungsdurchlässigen Verguss an freiliegenden Stellen formschlüssig bedeckt, wobei in den Verguss die Filterpartikel und die Konverterpartikel
eingebracht sind. Das heißt, das Material des Vergusses - die Vergussmasse - steht zumindest stellenweise in direktem
Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement. Insbesondere sind sowohl die Konverterpartikel als auch die Filterpartikel zufällig, also nicht deterministisch, im
Verguss verteilt. "Strahlungsdurchlässig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Formkörper wenigstens zu 80 %,
bevorzugt zu mehr als 90 % für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist das Filtermittel in einer Abstrahlrichtung des Halbleiterbauelements dem Konverterelement nachgeordnet und steht mit diesem in zumindest mittelbarem Kontakt. Zum
Beispiel handelt es sich bei dem Filtermittel um ein
optisches Element, wie zum Beispiel eine Linse oder eine
Abdeckplatte . Das optische Element kann dann direkt auf eine dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement abgewandte Außenfläche des Konverterelements aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Filterpartikel mit zumindest einem der Materialien oder mit zumindest einer chemischen Verbindung der Materialien Cd, Td, Si, Ag, Au, Fe, Pt, Ni, Se, S, S1O2, 1O2, AI2O3, Fe2C>3, Fe3<D4, ZnO gebildet. Grundsätzlich kommen noch weitere Halbleitermaterialien oder Metalle für die
Filterpartikel in Betracht. Ebenso können die Filterpartikel mit einem dielektrischen Material gebildet sein. Es können Halbleitermaterialien Verwendung finden, deren Bandlücke beispielsweise durch die Partikelgröße, zum Beispiel durch den d5Q-Wert der Partikel und/oder deren Durchmesser, individuell an die gewünschten Streu und/oder
Absorptionseigenschaften der Filterpartikel, eingestellt werden kann. Weiter können Metalle Verwendung finden, die nach ihrer für die Streu- und/oder die
Absorptionseigenschaften relevanten Plasmonenresonanz ausgewählt sind. Es konnte gezeigt werden, dass mittels derartiger Materialien gebildete Filterpartikel ein besonders enges Absorptionsspektrum, insbesondere im ultravioletten und/oder sichtbaren Bereichs des Spektrum elektromagnetischer Strahlung aufweisen. Dadurch kann der vorgegebene,
unerwünschte Wellenlängenbereich mittels der Filterpartikel besonders genau angesteuert werden, wodurch möglichst wenig des gewünschten Wellenlängebereichs absorbiert und/oder gestreut wird. Mit anderen Worten weisen die mittels
derartiger Materialien gebildeten Filterpartikel eine eng definierte Plasmonenresonanz auf. Zudem sind derartige
Filterpartikel besonders einfach aus chemischen Synthesen herstellbar. Weiter sind die mit derartigen Materialien gebildeten Filterpartikel temperaturstabil, wodurch während des Betriebs des optoelektronischen Bauteils weder eine
Absorptions- und/oder Streuverschiebung noch andere
Alterungserscheinungen der Filterpartikel auftreten. Ferner ermöglichen diese Filterpartikel ein einfaches Aufbringen (auch Prozessieren) , zum Beispiel auf das Konverterelement, da die Filterpartikel zum Aufbringen in Lösung vorliegen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die
Filterpartikel einen Kern, der mit einem ersten Material gebildet ist, wobei der Kern mit einer Hülle zumindest stellenweise ummantelt ist, wobei die Hülle mit einem zweiten Material gebildet ist und mit dem Kern in direktem Kontakt steht. Mit anderen Worten sind die Filterpartikel dann durch eine Komposit-Struktur gebildet. Mit derartig ausgestalteten Filterpartikeln ist es vorteilhaft möglich, die optischen Absorptions- und/oder Streueigenschaften der einzelnen
Materialien in einem einzelnen Filterpartikel miteinander zu kombinieren und auf die jeweiligen Bedürfnisse des Benutzers abzustimmen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Kern mit S1O2 als das erste Material und die Hülle mit Au und/oder Ag als das zweite Material gebildet. Es hat sich herausgestellt, dass mit derartigen Materialien gebildete Filterpartikel der Absorptions- und/oder Streubereich besonders eng begrenzt und genau eingestellt werden kann.
Denkbar ist auch, dass die Hülle mit einer Mehrzahl von einzelnen Schichten gebildet ist, die ausgehend vom Kern in Richtung weg vom Kern in einer vorgebbaren Reihenfolge aufeinander folgen. Zum Beispiel ist die Schichtenfolge ausgehend vom Kern in Richtung weg vom Kern durch die
Schichtenfolge Au, Si02 Ag, gebildet. Zum Beispiel ist der Kern dann mit S1O2 gebildet. Ferner ist denkbar, dass der Übergang vom Kern in die Hülle graduell ist. Das heißt, dass sich zwischen dem Kern und der Hülle eine Übergangszone ausbilden kann, in der sich beide aneinander angrenzende Materialien, das des Kerns und das der Hülle, befinden. Der Kern und die Hülle können dann in dieser Überganszone nicht scharf voneinander abgegrenzt werden und gehen in der Übergangszone beispielsweise gleichmäßig
ineinander über. Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert das
Bauelement elektromagnetische Strahlung, welches auf einer Spektralfarblinie einer CIE-Normfarbtafel liegt. Vorteilhaft ist ein derartiges Bauteil für spezielle Anwendungen
geeignet, in denen durch spezifische Anforderungen an das Bauteil lediglich eine Spektralfarbe zur Anwendung kommt oder emittiert werden darf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils unterscheiden sich Farbkoordinaten Cx und Cy der von dem Halbleiterbauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung von den Farbkoordinaten der von dem Bauteil emittierten elektromagnetischen Strahlung um jeweils
zumindest 0,005. Nach der Konversion der von dem
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung durch das Konverterelement liegen die Farbkoordinaten der von dem Konverterelement reemittierten zusammen mit der nicht-konvertierten Strahlung innerhalb des Farbraums auf einer Fläche, welche durch die Spektralfarblinie der CIE-Normfarbtafel umrandet und
eingeschlossen ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dieser elektromagnetischen Strahlung um Mischlicht. Wird nun durch das Filtermittel elektromagnetische Strahlung eines vorgebbaren Wellenlängenbereichs heraus selektiert, so kann die von einem derartigen Wellenlängenbereich "befreite" elektromagnetische Strahlung eine Spektralfarbe sein. Mit anderen Worten bewirkt das Filtermittel eine Verschiebung der Farbkoordinaten um zumindest 0,005 auf einen Farbort einer Spektralfarbe, welche auf der Spektralfarblinie der CIE- Normfarbtafel liegt. Beispielsweise beträgt die Verschiebung höchstens 0,01. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Filterpartikel mit Au gebildet und weisen einen d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von wenigstens 1 nm bis höchstens 200 nm, bevorzugt
wenigstens 10 nm bis höchstens 160 nm, auf, wobei das
Filtermittel elektromagnetische Strahlung im Wellenbereich von zumindest 530 nm bis höchstens 770 nm stärker streut und/oder absorbiert als einen davon verschiedenen
Wellenlängenbereich. Beispielsweise emittiert das
Halbleiterbauelement grünes Licht, welches von dem
Konverterelement teilweise in rotes Licht konvertiert wird. Mittels der Filterpartikel kann das vom Konverterelement nicht konvertierte, grüne Licht gestreut und/oder absorbiert werden. Optoelektronische Halbleiterbauelemente welche grünes Licht emittieren sind vorteilhaft mit einer geringeren
Betriebsspannung betreibbar, was zu einem kostengünstigeren Betrieb des optoelektronischen Bauteils führen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Filterpartikel mit Ag gebildet und weisen einen d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von wenigstens 1 nm bis höchstens 200 nm, bevorzugt
wenigstens 20 nm bis höchstens 80 nm, auf, wobei das
Filtermittel elektromagnetische Strahlung im Wellenbereich von zumindest 430 nm bis höchstens 490 nm stärker streut und/oder absorbiert als einen davon verschiedenen
Wellenlängenbereich. Zum Beispiel handelt es sich bei dem von dem Filtermittel absorbierten und/oder gestreuten
Wellenlängenbereich um blaues Licht. Die von dem Bauteil emittierte elektromagnetische Strahlung kann dann frei von dem blauen Licht sein.
Ebenso ist denkbar, dass das Halbleiterbauelement
ultraviolette Strahlung, zum Beispiel im nah-ultravioletten Bereich, emittiert. Zum Beispiel weist das Konverterelement zumindest zwei, beispielsweise drei, unterschiedliche
Konversionsstoffe auf, mit denen die Konverterpartikel jeweils gebildet sind. Zum Beispiel konvertieren die
Konverterpartikel, die mit einem ersten Konversionsstoff gebildet sind, die vom Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelement emittierte ultraviolette Strahlung teilweise in rotes Licht und die beiden anderen
Konverterpartikel, welche mit jeweils einem anderen
Konversionsstoff gebildet sind, die vom
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierte ultraviolette Strahlung teilweise in blaues und grünes Licht. Rotes, blaues und grünes Licht können sich dann zu weißem Licht vermischen. Von dem Konverterelement wird jedoch nur teilweise die ultraviolette Strahlung in weißes Licht
konvertiert. Der von dem Konverterelement nicht konvertierte Anteil der ultravioletten elektromagnetischen Strahlung kann beispielsweise in das menschliche Auge eines Betrachters des Bauteils treffen und dort aufgrund seiner Kurzwelligkeit Schädigungen im Auge des Betrachters hervorrufen. Vorteilhaft absorbiert und/oder streut das Filtermittel nun selektiv den unerwünschten, ultravioletten Strahlungsanteil heraus, sodass das optoelektronische Bauteil lediglich weißes Licht
emittiert, welches für das menschliche Auge ungefährlich ist. Es wird darüber hinaus ein Blinklicht angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Blinklicht ein optoelektronisches Bauteil wie es in einer oder mehrere der hier beschriebenen Ausführungsformen beschrieben ist. Das heißt, die für das hier beschriebene optoelektronische
Bauteil aufgeführten Merkmale sind auch für das hier
beschriebene Blinklicht offenbart. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Blinklicht eine Projektionsfläche, auf welche die aus dem
optoelektronischen Bauteil ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung trifft. Zum Beispiel handelt es sich bei der
Projektionsfläche um einen zumindest teilweise
strahlungsdurchlässigen Schirm. Beispielsweise ist dieser Schirm dann in eine Reflexions- und/oder
Strahlungsauskoppeleinrichtung integriert. Emittiert das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement blaues Licht, zum Beispiel bei einer Wellenlänge von 440 nm, wird vom
Konverterelement nur ein Teil des blauen Lichts in zum
Beispiel oranges oder gelbes Licht konvertiert. Denkbar ist, dass etwa 1 bis 10 %, zum Beispiel 1 bis 5 %, des von dem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten blauen Lichts nicht vom Konverterelement konvertiert wird. Vorteilhaft streut und/oder absorbiert das Filtermittel das nicht konvertierte, unerwünschte blaue Licht, sodass das optoelektronische Bauteil lediglich das von dem
Konverterelement zu orangen oder gelben Licht konvertierte Licht emittiert. Dieses konvertierte Licht kann dann auf die Projektionsfläche treffen und von dieser zumindest teilweise aus dem Blinklicht ausgekoppelt werden. Durch die
Filtereigenschaft des Filtermittels können je nach Vorgabe oder Anwendung, die speziellen Spezifikationsanforderungen an das Blinklicht individuell eingestellt werden.
Im Folgenden wird das hier beschriebene optoelektronische Bauteil sowie das hier beschriebene Blinklicht anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren 1A bis 1D zeigen in schematischen Seitenansichten Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils.
Die Figuren 2A bis 2D zeigen einzelne Strahlungsmesskurven.
Die Figuren 3A bis 3C zeigen in schematischen
Schnittdarstellungen verschiedene
Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen Filterpartikel .
Die Figuren 4A und 4B zeigen in schematischen Seitenansichten ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Blinklichts .
In den Ausführungsbeispielen und den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne
Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
In der Figur 1A ist anhand einer schematischen Seitenansicht ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil 100 mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1 gezeigt. Vorliegend handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1 um einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip, der blaues Licht bei einer Wellenlänge von 440 nm emittiert. Auf eine Strahlungsaustrittsfläche 11 des Halbleiterbauelements 1 ist ein Konverterelement 2
aufgeklebt. In das Konverterelement 2 sind Konverterpartikel 21 zur Konversion des von dem Halbleiterbauelement 1
emittierten Lichts eingebracht. Das Filtermittel 3 steht nicht in direktem Kontakt mit dem Konverterelement 2, sondern ist von dem Konverterelement 2 beabstandet angeordnet und dem Konverterelement 2 in
Abstrahlrichtung 45 nachgeordnet. Erkennbar ist, dass die aus dem Konverterelement 2 austretende Strahlung sich aus einem gewünschten, von dem Konverterelement 2 konvertierten,
Wellenlängenbereich 4 und einem unerwünschten, von dem
Konverterelement 2 nicht-konvertierten, Wellenlängenbereich 41 zusammensetzt. Vorliegend handelt es sich bei dem
unerwünschten Wellenlängenbereich 41 um das von dem
Konverterelement 2 nicht vollständig konvertierte blaue
Licht, wobei etwa 10 % des von dem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1 emittierten blauen Lichts nicht durch das Konverterelement 2 konvertiert wird.
Weiter ist eine dem Konverterelement 2 abgewandte Außenfläche des Filtermittels 3 linsenförmig ausgebildet, wodurch
vorteilhaft eine Strahlungsauskoppeleffizienz des
optoelektronischen Bauteils 100 erhöht wird. Ferner ist in der Figur 1A erkennbar, dass das Filtermittel 3 den
unerwünschten Wellenlängenbereich 41, also das blaue Licht, absorbiert, sodass aus dem optoelektronischen Bauteil 100 lediglich noch der erwünschte Wellenlängenbereich 4, zum Beispiel oranges Licht, ausgekoppelt wird.
Das Filtermittel 3 kann mit einem Epoxid, einem Silikon, einer Mischung aus Silikon und Epoxid oder einem
transparenten Keramikmaterial gebildet sein. In das
Filtermittel 3 sind Filterpartikel 31 gemäß einer der obig genannten Ausführungsformen eingebracht . Das Filtermittel 3 kann auch mit einem anderen Kunststoffmaterial , zum Beispiel PMMA, gebildet sein. Ebenso ist denkbar, dass Filterpartikel 31 zu einem
Mengenanteil aus Silber und zu einem weiteren Mengenanteil aus Gold bestehen. Insofern kann mittels einer derartigen Mischung vorteilhaft der unerwünschte Wellenlängenbereich 41 individuell eingestellt werden.
Die Figur 1B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils 100, bei dem im Unterschied zu der Figur 1A das Filtermittel 3 in direktem Kontakt mit dem Konverterelement 2 steht. Beispielsweise ist dazu das Konverterelement 2 auf eine Außenfläche 22 des
Konverterelements 2 aufgeklebt oder mittels Siebdruck oder Rakeln aufgebracht.
In der Figur IC ist in einer schematischen Seitenansicht dargestellt, wie ein strahlungsdurchlässiger Verguss 5 sowohl das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 1 als auch das Konverterelement 2, vorliegend ein Plättchen oder eine Folie, an allen freiliegenden Stellen formschlüssig bedeckt. In den Verguss 5 sind die Filterpartikel 31 eingebracht.
Vorliegend bilden also die Filterpartikel 31 das Filtermittel 3. In der Figur 1D bilden, im Vergleich zu dem in Figur IC dargestellten optoelektronischen Bauteil 100,
Konverterpartikel 21 das Konverterelement 2. Mit anderen Worten ist in Figur 1D auf die plättchen- oder folienartige Ausformung des Konverterelements 2 verzichtet.
Dazu sind die Konverterpartikel 21 zusammen mit den
Filterpartikeln 31 in den Verguss 5 eingebracht. Sowohl die Konverterpartikel 21 als auch die Filterpartikel 31 sind in dem Formkörper 5 zufällig, das heißt nicht deterministisch, verteilt .
In der Figur 2A ist eine Intensitätsverteilung der aus dem Konverterelement 2 austretenden elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge dargestellt, wobei die physikalische Einheit der Intensitätsverteilung auf eins normiert ist. Erkennbar ist, dass die aus dem
Konverterelement 2 austretende elektromagnetische Strahlung zwei Maxima bei 430 nm und bei 600 nm aufweist. Vorliegend handelt es sich bei dem Ausschlag PI um blaues Licht und bei dem Ausschlag P2 um oranges Licht. Mit anderen Worten tritt aus dem Konverterelement 2 Mischlicht aus, welches sich aus dem orangen Licht und dem blauen Licht zusammensetzt.
Vorliegend werden 11 % des von dem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 1 emittierten blauen Lichts nicht von dem Konverterelement in oranges Licht konvertiert. Mit anderen Worten weist das Mischlicht den unerwünschten
Wellenlängenbereich des blauen Lichts bei 430 nm auf.
Die Figur 2B zeigt auf einer CIE-Normfarbtafel F jeweilige Farbkoordinaten Cy und Cx des Farbpunkts Q2 des aus dem
Konverterelement 2 austretenden Lichts und einen Farbpunkt Q2 des von dem optoelektronischen Bauteil 100 emittierten
Lichts, wobei durch das Filtermittel 3 bereits der
unerwünschte Wellenlängenbereich 41, also das blaue Licht, herausgefiltert ist.
Ferner ist in der Figur 2B eine Spektralfarblinie S
dargestellt, auf der sich der Farbpunkt Q]_ befindet.
Erkennbar ist in der Figur 2B der Einfluss der
Farbortverschiebung des Filtermittels 3. Vorliegend
verschieben sich die Farbkoordinaten Cx und Cv des Farbpunkts Q2 in Richtung der Farbkoordinaten des Farborts Q]_ . Dabei beträgt die jeweilige Verschiebung in der Cx-Koordinate 0,07 und in der Cy-Koordinate 0,1. Mittels des Filtermittels 3 kann also die Farbortkoordinate des optoelektronischen
Bauteils 100 beispielsweise innerhalb des Bereichs Bl von dem Punkt Q2 auf den Punkt Q]_, welcher auf der Spektralfarblinie S liegt, verschoben werden. Mit anderen Worten durchkreuzt eine Farbortverschiebung ausgehend von dem Punkt Q]_ in
Richtung des Punkts Q2 eine Schwarzkörperkurve 101.
In der Figur 2C ist ein Absorptionsstreuquerschnitt des Filtermittels 3 in Abhängigkeit der auf das Filtermittel 3 eingestrahlten Wellenlänge dargestellt. Die einzelnen
Messkurven 6, 7, 8, 9 und 10 entsprechen den jeweiligen d5Q- Werten der kugelförmigen Filterpartikel 31 von 90 nm, 70 nm, 50 nm, 30 nm und 10 nm. Die physikalische Einheit des
Absorptionsstreuquerschnitts der Kurven 6, 7, 8, 9 und 10 , ist auf eins normiert. Vorliegend sind die Filterpartikel 31 mit Ag gebildet und in ein Material eingebracht, welches einen Brechungsindex von 1,5 aufweist. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Material um die Formkörpermasse des
Formkörpers 5 gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren IC und ID. Bei einer Wellenlänge von 430 nm, also innerhalb des Wellenlängenbereichs blauen Lichts, weist die Kurve 6 den höchsten Absorptionsstreuquerschnitt auf. Mit anderen Worten kann elektromagnetische Strahlung von 430 nm besonders effektiv von dem Filtermittel 3 absorbiert werden, wenn in das Filtermittel 3 Filterpartikel 31 mit einem d5Q-Wert von 90 nm eingebracht sind.
In der Figur 2D sind die entsprechenden Kurven 6, 7, 8, 9 und 10 für den Streuquerschnitt in Abhängigkeit der Wellenlänge dargestellt. Wiederum ist erkennbar, dass bei einer Wellenlänge von 430 nm die Kurve 6 den höchsten
Streuquerschnitt aufweist. Ferner ist erkennbar, dass der Streuquerschnitt der Kurve 6 bei einer Wellenlänge von 430 nm etwa doppelt so groß ist wie der Streuquerschnitt der Kurve 7 bei einer derartigen Wellenlänge. Ebenso ist erkennbar, dass auch der Streuquerschnitt der Kurve 8 etwa die Hälfte des Streuquerschnitts der Kurve 7 beziehungsweise etwa ein
Viertel des Streuquerschnitts der Kurve 6 beträgt. Wiederum weisen die Kurven 9 und 10 die jeweils niedrigsten
Streuquerschnitte auf, wobei erkennbar ist, dass die beiden
Streuquerschnitte der Kurven 9 und 10 sich nahezu überlagern.
Insofern zeigt die Kurve 6 die höchsten Absorptions- und Streueigenschaften, wodurch die elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge 430 nm, also das blaue Licht, besonders effektiv mit Partikel mit einem d5Q-Wert von 90 nm
herausgefiltert werden kann.
Für technische Anwendungen des optoelektronischen Bauteils kann es vorteilhaft sein, möglichst viel des blauen Lichts zu absorbieren und möglichst wenig des blauen Lichts zu streuen. In Frage kann dann eine mengenanteilige Mischung
verschiedener Filterpartikel aus verschiedenen Größen
und/oder Materialien kommen. Mit anderen Worten können die Absorptions- und die Streueigenschaften mittels der
Filterpartikel 31 des Filtermittels 3 eingestellt werden.
Für die Kurve 6 gilt das Gleiche in Bezug auf ein
Herausfiltern von dem Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelement 1 emittierter ultravioletter Strahlung. Den Kurven der Figuren 2C und 2D ist entnehmbar, dass auch die Kurve 6 die höchsten Absorptions- und Streueigenschaften in Bezug auf ultraviolette Strahlung zeigt. Insofern können vorteilhaft Schädigungen des menschlichen Auges eines
Betrachters des optoelektronischen Bauteils 100 vermieden werden, da der von dem optoelektronischen Bauteil 100
emittierte Anteil ultravioletter Strahlung minimiert ist.
Die Figur 3A zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung Filterpartikel 31, welche mit einem Kern 311 gebildet sind, der vollständig von einer Hülle 312 ummantelt ist, wobei die Hülle 312 in direktem Kontakt mit dem Kern 311 steht. Der Kern 311 ist vorliegend mit Siliziumdioxid gebildet, wobei die Hülle 312 mit Au gebildet ist. Derartige Filterpartikel 31 bilden Composite-Partikel , durch die die Absorptions¬ und/oder Streueigenschaften der einzelnen Materialien
miteinander kombiniert in einem Filterpartikel 31
zusammengefasst werden können.
In der Figur 3B sind in einer schematischen
Schnittdarstellung Filterpartikel 31 dargestellt, die
vollständig fadenartig ausgebildet ist. Die Filterpartikel 31 weisen einen Durchmesser D auf, der wenigstens 0,5 nm und höchstens 500 nm, zum Beispiel 1 nm, beträgt. Eine Ausdehnung der Filterpartikel 31 in einer Haupterstreckungsrichtung LH beträgt vorliegend wenigstens das doppelte des Durchmessers D, beispielsweise einen Millimeter oder mehr. Zum Beispiel sind die Filterpartikel 31 mit Au gebildet.
In der Figur 3C ist in einer schematischen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der Filterpartikel 31
dargestellt. Die Filterpartikel 31 sind jeweils mit einem fadenartigen 31A und einem kugelartigen Bereich 31B gebildet. Beispielweise handelt es sich bei dem fadenartigen Bereich 31A um die bereits in der Figur 3B beschriebenen
Filterpartikel 31. Beispielsweise weist der kugelartige Bereich 31B einen c^Q-Wert von 1 nm oder mehr auf. Aus der Figur 3C ist erkennbar, dass die Filterpartikel 31 hantel- oder rasseiförmig aufgebaut ist. Der fadenartige Bereich 31A kann mit Au und der kugelartige Bereich 31B mit Ag gebildet sein.
Denkbar ist auch, dass die Filterpartikel 31 mit mehreren fadenartigen Bereichen 31A und/oder kugelartigen Bereichen 31B gebildet sind. Mit derartigen Bereichen gebildete
Filterpartikel 31 können dann dreidimensionale Strukturen ausbilden. Denkbar ist, dass die Filterpartikel 31 in Form eines Netzwerks aufgebaut sind, in deren Knotenpunkten die kugelartigen Bereiche 31B angeordnet sein können. Zum
Beispiel sind die Filterpartikel 31 pyramiden- oder
tetraederförmig ausgebildet. In den Ecken einer derartigen dreidimensionalen Struktur können die kugelartigen Bereiche 31B angeordnet sein, wobei die fadenartigen Bereiche 31A zwischen den kugelförmigen Bereichen 31B angeordnet sind und die kugelartigen Bereiche 31B miteinander verbinden können. Die fadenartigen Bereiche 31A können dann Seitenkanten der dreidimensionalen Struktur ausbilden.
Ferner können die einzelnen Filterpartikel 31 zumindest stellenweise durch eine gewundene Struktur mit zumindest einer Hauptachse gebildet sein. Beispielsweise sind die
Filterpartikel 31 in Form einer Helix ausgebildet.
Die Figuren 4A und 4B zeigen in schematischen Seitenansichten ein hier beschriebenes Blinklicht 200.
Das optoelektronische Bauteil 100, zum Beispiel gemäß einer der Ausführungsformen der Figuren IC oder 1D, emittiert elektromagnetische Strahlung des erwünschten Wellenlängenbereichs 4 in Richtung einer Projektionsfläche 201. Bei dem erwünschten Wellenlängenbereich 4 handelt es sich um oranges Licht. Das Strahlungsemittierende
Halbleiterbauelement 1 emittiert blaues Licht bei einer
Wellenlänge von 440 nm. Bei dem Konverterelement 2 handelt es sich um einen (Sr, Ba) 2Si5N8- oder um einen Ca-alpha-SiA10N- Konverter, der das blaue Licht teilweise in oranges Licht umwandelt. Etwa 10 % des von dem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1 emittierten blauen Lichts werden nicht vom Konverterelement 2 konvertiert. Das nicht-konvertierte blaue Licht wird durch die mit Ag gebildeten Filterpartikel 31 mit einem d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von 30 nm absorbiert, sodass die von dem optoelektronischen Bauteil 100 emittierte Strahlung frei von dem blauen Licht ist.
Zum Beispiel ist die Projektionsfläche 201 mit einem Glas oder einem strahlungsdurchlässigen Kunststoff gebildet. Die aus dem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 1 emittierte elektromagnetische Strahlung wird zumindest teilweise über die Projektionsfläche 201 aus dem Blinklicht ausgekoppelt. Sowohl das optoelektronische Bauteil 100 als auch die Projektionsfläche 201 sind in einer Richtung quer zur Strahlungsaustrittsrichtung 45 von zumindest einem
Reflektionskörper 202 berandet, wobei der Reflektionskörper 202 auf ihn auftreffende elektromagnetische Strahlung
zumindest teilweise in Richtung der Projektionsfläche 201 lenkt .
In der Figur 4B ist das Blinklicht 200 in Richtung ausgehend von der Projektionsfläche 201 hin zum optoelektronischen
Bauteil 100, also entgegen der Strahlungsaustrittsrichtung 45, gezeigt. Gestrichelt dargestellt ist wiederum das optoelektronische Bauteil 100, welches von der
Projektionsfläche 201 verdeckt ist.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr erfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder dem Ausführungsbeispiel angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102010025608.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauteil (100), mit
- zumindest einem strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelement (1);
- zumindest einem Konverterelement (2), welches zur
Konversion der von dem Halbleiterbauelement (1) emittierten elektromagnetischen Strahlung dient;
- zumindest einem Filtermittel (3) , welches Filterpartikel (31) umfasst oder mit diesen gebildet ist, wobei
- das Filtermittel (3) zumindest einen vorgebbaren
Wellenlängenbereich der von dem Halbleiterbauelement (1) emittierten elektromagnetischen Strahlung stärker streut und/oder absorbiert als einen von dem vorgegebenen
Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich, und
- die Filterpartikel (31) einen d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von wenigstens 0,5 nm bis höchstens 500 nm aufweisen und/oder
- die Filterpartikel (31) zumindest stellenweise fadenartig ausgebildet sind und in einem fadenartigen Bereich (31A) einen Durchmesser (D) aufweisen, der wenigstens 0,5 nm und höchstens 500 nm beträgt.
2. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1,
bei dem das Konverterelement (2) Konverterpartikel (21) umfasst oder mit diesen gebildet ist und das
Halbleiterbauelement (1) zumindest stellenweise von einem strahlungsdurchlässigen Verguss an freiliegenden Stellen formschlüssig bedeckt ist, wobei in den Verguss die
Filterpartikel (31) und die Konverterpartikel (21)
eingebracht sind.
3. Optoelektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Filtermittel (3) in einer Abstrahlrichtung des Halbleiterbauelements (1) dem Konverterelement (2)
nachgeordnet ist und mit diesem in zumindest mittelbarem Kontakt steht.
4. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Filterpartikel (31) mit zumindest einem der folgenden Materialien oder mit zumindest einer chemischen Verbindung der folgenden Materialien
gebildet sind: Cd, Td, Si, Ag, Au, Fe, Pt, Ni, Se, S, S1O2, 1O2, AI2O3, Fe2Ü3, Fe3Ü4, ZnO.
5. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Filterpartikel (31) einen Kern (311) umfassen, der mit einem ersten Material gebildet ist, wobei der Kern (311) mit einer Hülle (312) zumindest stellenweise ummantelt ist, wobei die Hülle (312) mit einem zweiten Material
gebildet ist und mit dem Kern (311) in direktem Kontakt steht.
6. Optoelektronisches Bauteil (100) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Kern (311) mit S1O2 als das erste Material und die Hülle (312) mit Au und/oder Ag als das zweite Material gebildet ist.
7. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Bauteil (100) elektromagnetische Strahlung emittiert, welches auf einer Spektralfarblinie (S) einer CIE- Normfarbtafel liegt.
8. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich Farbortkoordinaten Cx und Cy der von dem
Halbleiterbauelement (1) emittierten elektromagnetischen Strahlung von den Farbortkoordinaten der von dem Bauteil (100) emittierten elektromagnetischen Strahlung um jeweils zumindest 0,005 unterscheiden.
9. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Filterpartikel mit Au gebildet sind und einen d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von wenigstens 1 nm bis höchstens 200 nm aufweisen, wobei das Filtermittel (3)
elektromagnetische Strahlung im Wellenbereich von zumindest 530 nm bis höchstens 770 nm stärker streut und/oder
absorbiert als einen davon verschiedenen Wellenlängenbereich.
10. Optoelektronisches Bauteil (100) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Filterpartikel mit Ag gebildet sind und einen d5Q-Wert, in Q Q gemessen, von wenigstens 1 nm bis höchstens 200 nm aufweisen, wobei das Filtermittel (3)
elektromagnetische Strahlung im Wellenbereich von zumindest 430 nm bis höchstens 490 nm stärker streut und/oder
absorbiert als einen davon verschiedenen Wellenlängenbereich.
11. Blinklicht (200), mit
- zumindest einem optoelektronischen Bauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und
- zumindest einer Projektionsfläche (201), auf welche die aus dem optoelektronischen Bauteil (100) ausgekoppelte
elektromagnetische Strahlung trifft.
EP11741537.2A 2010-06-30 2011-06-29 Optoelektronisches bauteil Withdrawn EP2589091A1 (de)

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DE102010025608A DE102010025608A1 (de) 2010-06-30 2010-06-30 Optoelektronisches Bauteil
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