EP2901501A1 - Licht emittierendes halbleiterbauelement - Google Patents

Licht emittierendes halbleiterbauelement

Info

Publication number
EP2901501A1
EP2901501A1 EP13766313.4A EP13766313A EP2901501A1 EP 2901501 A1 EP2901501 A1 EP 2901501A1 EP 13766313 A EP13766313 A EP 13766313A EP 2901501 A1 EP2901501 A1 EP 2901501A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
wavelength conversion
conversion element
spectrum
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13766313.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Wilm
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP2901501A1 publication Critical patent/EP2901501A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • 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

  • LED chips for example, a blue
  • emissive LED chip downstream of a phosphor, which converts a portion of the light emitted by the LED chip blue light in yellow light.
  • Phosphor with a switched-off LED chip a yellow color impression, which can be distracting.
  • Semiconductor device to a semiconductor chip having an active region which emits light in operation with a first spectrum.
  • the semiconductor chip is in the beam path of the light with the first spectrum downstream of a wavelength conversion element that at least partially converts light with the first spectrum into light having a second spectrum.
  • the wavelength conversion element is in particular placed away from the semiconductor chip. Furthermore, the
  • the light incident from outside on the semiconductor component corresponds to a light which is not emitted by the active region of the semiconductor chip. That may mean that from the outside on the
  • Incident light is ambient light, such as sunlight and / or light coming from the semiconductor device
  • Part Spectrum means a spectral distribution of light having at least one spectral component with one wavelength or a plurality of spectral components having a plurality of wavelengths and / or ranges of wavelengths.
  • a first spectrum and a second spectrum are the same hereinafter when the spectral components of the first and the second spectrum and their relative intensities are equal, the absolute intensity of the first spectrum being equal to that of the first spectrum
  • absolute intensity of the second spectrum may differ.
  • the feature "partially” refers to the absorption, transformation and / or reflection of a
  • transforming can mean that the partial spectrum of the light with the first spectrum, that of the
  • Wavelength conversion element is at least partially converted into light with the second spectrum, and the second spectrum are not equal. This may in particular mean that the second spectrum has a spectral distribution which is different from the spectral distribution of the partial spectrum of the light with the first spectrum.
  • the wavelength conversion element can be
  • the absorption spectrum and the emission spectrum are not equal.
  • the absorption spectrum on the partial spectrum of the light with the first spectrum and the emission spectrum on the second spectrum may each comprise further spectral components which are not in the partial spectrum of the light with the first spectrum
  • Wavelength conversion element and has the
  • the absorption spectrum of the wavelength conversion element has a spectral component of this particular wavelength
  • the light of that particular wavelength will become light having one or more other wavelengths different in wavelength from the one of the wavelengths
  • Emission spectrum can give a color impression, which in itself can be undesirable. This color impression may be undesirable, for example, as that he
  • Semiconductor device emitted light can be.
  • the part of the filter layer reflected from the outside is reflected from the outside
  • the part of the light incident from the outside which is reflected by the filter layer, can therefore produce a part of the light from the outside
  • Wavelength conversion element with the filter layer perceives a different color impression than he at the sight of the
  • Wavelength conversion element would perceive alone.
  • an external observer can, in particular, perceive a light which corresponds to a superposition of the part of the light with the first spectrum, which is not converted by the wavelength conversion element, and the light with the second spectrum.
  • the filter layer is the wavelength conversion element in
  • the beam path of the light with the second spectrum can also correspond to the beam path of the light with the first spectrum, so that preferably the filter layer can also be arranged downstream of the wavelength conversion element in the beam path of the light with the second spectrum.
  • the semiconductor component can have a
  • the light emitting surface in the beam path of the light with the first spectrum and with the second spectrum.
  • the light incident on the semiconductor component from the outside can in particular be incident on the light emission surface.
  • Lichtabstrahl Structure may be arranged downstream of the filter layer in particular.
  • the light emission surface can
  • an optical element such as a light-transmissive cover, a window and / or a lens, be arranged downstream, which is an outer surface of the semiconductor device
  • the filter layer is permeable to a portion of the light with the first spectrum. In particular, then light with the first spectrum, which is not converted by the wavelength conversion element into light with the second spectrum of the
  • first element is "remotely placed" by a second element means that the first and second elements are spaced apart from each other and thus spatially separated.
  • the wavelength conversion element which is placed away from the semiconductor chip, this means in particular that the wavelength conversion element is not applied directly to the semiconductor chip and, for example, does not form a coating of the semiconductor chip.
  • Wavelength conversion element not indirectly on the
  • Semiconductor chip for example by means of an adhesive or another bonding layer, is applied to the wavelength conversion element at a close distance
  • the wavelength conversion element does not form a coating of the semiconductor chip and is remote from
  • Wavelength conversion element according to a preferred
  • Embodiment has a distance from the semiconductor chip, which is a multiple of a lateral extent of the
  • Semiconductor chips may be preferred by an edge length of the semiconductor chip perpendicular to a growth direction and along a main extension direction of the layers of
  • the multiple of the lateral extent of the semiconductor chip may be at least two times, at least three times, or at least one Five times the lateral extent of the semiconductor chip.
  • the space between the semiconductor chip and the wavelength conversion element may be free of material or may be with a gaseous medium, for example an inert gas or air, or a gel-like or solid material, for example a potting material for the
  • Semiconductor chip in particular a transparent plastic such as a silicone, epoxy, acrylate, imide, carbonate, olefin or derivatives thereof, to be filled.
  • a transparent plastic such as a silicone, epoxy, acrylate, imide, carbonate, olefin or derivatives thereof.
  • the wavelength conversion element and the semiconductor chip form two elements of the light-emitting, which can be applied and arranged independently of one another
  • Such a spaced-apart arrangement of the wavelength conversion element to the semiconductor chip can also be referred to as a so-called “remote phosphor concept", while a wavelength conversion element not placed remotely from the semiconductor chip, which is not the subject of the light-emitting semiconductor component described here, is termed "chip-level". Coating "would fall.
  • the carrier may be formed, for example, as a housing or carrier plate, and preferably based on plastic or a ceramic material.
  • the carrier may be formed as a housing, as a housing material
  • the lead frame is for mounting and electrical
  • the semiconductor chip may be arranged, for example, in a recess of the housing. In the depression, for example, an advance
  • the housing material may surround the leadframe together with the semiconductor chip.
  • the wavelength conversion element may, supported by the carrier formed as a housing, in or on the housing
  • Support wavelength conversion element on the material of the carrier and thus be placed over the semiconductor chip and placed remotely from the carrier.
  • the carrier may be formed, for example, as a plastic or ceramic plate on the electrical
  • Through holes are provided which serve for mounting and / or electrical contacting of the semiconductor chip. That placed away from the semiconductor chip
  • Wavelength conversion element can, for example, in the form a self-supporting wavelength conversion element
  • the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is arranged as a cover, for example as a cup-shaped cover, on the semiconductor chip on the carrier. Furthermore, the carrier can be formed, which is
  • supportive element which is for example in the form of a frame around the semiconductor chip or as a deformation of the semiconductor chip and on or in the
  • Wavelength conversion element is placed away from the semiconductor chip placed.
  • the carrier may be formed as a housing that encloses the semiconductor chip, wherein the
  • Wavelength conversion element and the filter layer are arranged on an outer side of the housing.
  • the wavelength conversion element and the filter layer are arranged on an outer side of the housing.
  • the wavelength conversion element or the wavelength conversion element and the filter layer may be arranged in or on the recess spaced from the semiconductor chip.
  • Filter layer arranged.
  • the wavelength conversion element ⁇ each of the semiconductor chip and the filter layer arranged spatially spaced.
  • Wavelength conversion element formed as a cover or window over the semiconductor chip.
  • Wellenantinkonversionselement can disk or plate-shaped or curved, ie cup-shaped, be educated. Furthermore, it is also possible that the wavelength conversion element and the filter layer together as a cover or window over the semiconductor chip
  • the wavelength conversion element is not formed as a coating of the semiconductor chip by a
  • Wavelength conversion element also not formed by a potting of the semiconductor chip, the semiconductor chip
  • Wavelength conversion substance contains.
  • the first spectrum has at least one spectral component from an ultraviolet to infrared wavelength range.
  • the first spectrum comprises a visible wavelength range. This may mean, in particular, that the semiconductor chip emits visible light during operation.
  • visible may mean, in particular, that the semiconductor chip emits visible light during operation.
  • the first spectrum preferably comprises a blue to green wavelength range and particularly preferably a blue wavelength range. It may be particularly advantageous if the of the
  • Partial spectrum of the light corresponds to the first spectrum. This may in particular also mean that the spectrum of the part of the light incident on the semiconductor component from the outside of the filter layer comprises or agrees with the said partial spectrum.
  • the filter layer may also be possible for the filter layer to at least partially cover the part of the light that is not from the
  • Wavelength conversion element reflected back.
  • the possibility may exist, at least partially from
  • Wavelength conversion element to be converted.
  • the filter layer may therefore also be suitable for the part of the partial spectrum of the light with the first
  • the filter layer is transparent to at least a portion of the light with the first spectrum, so that this part can be emitted from the semiconductor device.
  • Semiconductor device incident light for example, further spectral components of the absorption spectrum of the wavelength conversion element or the
  • the first spectrum has a blue wavelength range and the second spectrum has a yellow wavelength range.
  • Spectrum is converted, it may preferably be selected such that the semiconductor device awakens in operation a white light impression in a viewer, in which case also a further part of the light with the first
  • Filter layer just be suitable, a part of the outside of the light emitting surface of the semiconductor device
  • the filter layer can at least partially reflect a blue spectral range of the light incident on the semiconductor component from the outside.
  • the semiconductor component may have at least one blue light-emitting semiconductor chip to which a yellow-converting one
  • Subsequent wavelength conversion substance is arranged. It may be that the wavelength conversion substance by a
  • Can form light emitting surface of the semiconductor device is visible from the outside when the light emitting
  • Wavelength conversion element in an off state the filter layer, which reflects a certain proportion of ambient light as well as the light emitted from the semiconductor chip in operation light, in particular blue light, are used for subsequent adaptation of the color locus of the emitted light from the semiconductor device in operation light. This may be possible in particular if the original color location, which results from the light emitted by the light-emitting semiconductor chip and the light converted by the wavelength conversion element, undesirably in the direction of the first
  • Wavelength conversion element this is the case when the radiated from the semiconductor device color locus in
  • the filter layer may be formed such that a desired part of the through the
  • Wavelength conversion element thus in the direction of yellow or in the direction of warm white light.
  • Wavelength range so that the semiconductor device in operation also a white light impression at a
  • the first spectrum, the second spectrum, the partial spectrum and the part of the light incident on the semiconductor component from the filter layer can also be selected according to another desired color impression in each case during operation and in the switched-off state of the semiconductor component.
  • the semiconductor chip has a semiconductor layer sequence which is referred to as
  • the semiconductor layer sequence is executed.
  • the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of an inorganic material, for example InGaAlN. Fall under InGaAlN-based semiconductor layer sequences
  • the semiconductor layer sequence can also be based on InGaAlP, that is to say that the
  • Semiconductor layer sequence has different individual layers, of which at least one single layer of a material of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Gai- x - y P with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence may also comprise other II IV compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or II-VI material.
  • the semiconductor layer sequence can be used as active region
  • a conventional pn junction for example, a conventional pn junction, a
  • Double heterostructure a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure) have.
  • the semiconductor layer sequence may comprise, in addition to the active region, further functional layers and functional regions, for example p-doped or n-doped ones
  • Charge carrier transport layers ie electron or
  • Such structures include the active region or the further functional layers and
  • the semiconductor chip can furthermore have a substrate on which the semiconductor layer sequence has grown or onto which the semiconductor layer sequence has been transferred after being grown on a growth substrate.
  • the semiconductor chip may be formed as a thin-film semiconductor chip.
  • a thin-film semiconductor chip can be characterized in particular by the following characteristic
  • Semiconductor layer sequence is applied or formed a reflective layer, which reflects back at least a part of the light generated in the semiconductor layer sequence in this;
  • the semiconductor layer sequence has a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m;
  • the semiconductor layer sequence contains at least one semiconductor layer with at least one surface which has a
  • epitaxial epitaxial layer sequence i. it has as ergodically stochastic scattering behavior as possible.
  • the semiconductor chip has a different structure and is designed, for example, as a flip-chip or volume emitter known to the person skilled in the art. Furthermore, it is also possible for the semiconductor chip to be formed as an organic semiconductor chip, in particular as an organic light-emitting diode. According to a further embodiment, the
  • Wavelength conversion element at least one
  • Wavelength conversion substance can be, for example
  • cerium-doped yttrium aluminum garnets (Y 3 Al 5 O 12 : Ce, YAG: Ce), cerium-doped terbiumaluminum garnet (TAG: Ce), cerium-doped terbium-yttrium aluminum garnet have particles from the group of cerium-doped garnets
  • TbYAG: Ce cerium-doped gadolinium-yttrium aluminum granule
  • GdTbYAG cerium-doped gadolinium-terbium-yttrium aluminum garnet
  • Wavelength conversion materials can be, for example, the following:
  • Chlorosilicates as described, for example, in the publication DE 10036940 A1, the disclosure of which is incorporated herein by reference, and
  • wavelength conversion element also suitable mixtures and combinations of the above
  • Wavelength conversion substances include. Furthermore, the wavelength conversion element can be any wavelength conversion element.
  • the transparent matrix material may, for example, a
  • the wavelength conversion element can be designed, for example, as a self-supporting foil.
  • the wavelength conversion element may also have a light-transmissive carrier element, such as glass or a transparent plastic in the form of a
  • Wavelength conversion substance is applied.
  • the wavelength conversion element may be formed as a ceramic wavelength conversion element, which consists of one or more of the above
  • Wavelength conversion materials is formed or has one or more of these in a ceramic matrix material.
  • a ceramic wavelength conversion element can
  • the filter layer is formed as a dichroic mirror.
  • the filter layer may have a periodic sequence of first and second layers for this purpose.
  • the layers may comprise dielectric materials, such as oxides, nitrides and / or sulfides.
  • the first layers may have a first refractive index and the second layers a second refractive index, the first refractive index being different from the second refractive index.
  • the first layers may have a lower refractive index than the second layers and may include silicon dioxide.
  • the second layers can continue to
  • Titanium dioxide, zirconium dioxide or tantalum pentoxide may include alumina or
  • layers may have about one quarter of the wavelength of a spectral component to be reflected.
  • thickness may mean the optical path length of light in a first or second layer
  • the thicknesses of different first layers or of different second layers may be the same
  • thicknesses of different first layers or of different second layers may be different
  • it may comprise one or more pairs of first and second layers
  • the filter layer may have a major surface, where the major surface of the filter layer may be the surface of the filter layer that faces the semiconductor chip and the wavelength conversion element turned away.
  • This main surface may be, for example, the light emitting surface of the semiconductor device. The light incident on the semiconductor device from the outside can, for example, make an angle with the main surface
  • the filter layer may comprise a substrate comprising glass or plastic.
  • the filter layer on the wavelength conversion element may comprise a substrate comprising glass or plastic.
  • the wavelength conversion element is designed to be self-supporting, for example as a foil or plate in a planar or curved form.
  • the wavelength conversion element is designed to be self-supporting, for example as a foil or plate in a planar or curved form.
  • Carrier element with two facing away from each other
  • Wavelength conversion element may be applied and on the other main surface of the filter layer. Furthermore, the filter layer spatially separated from
  • Wavelength conversion element is arranged.
  • the filter layer can be arranged on the optical component.
  • An optical component can, for example, be a scattering, focusing, be collimating or diffractive optical component, for example, a lens or a lens system, a
  • the optical component can be spatially separated from the wavelength conversion element
  • Figures 1A and 1B are schematic representations of a light
  • Figure 2 is a schematic representation of a light
  • Figure 3 is a schematic representation of a light
  • Figure 4 is a schematic representation of a light
  • Figure 5 is a schematic representation of a light
  • FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of a light-emitting semiconductor component 100.
  • the light-emitting semiconductor component 100 in FIG. 1A is in operation, ie a switched-on, light
  • the light-emitting semiconductor device 100 has a light-emitting semiconductor chip 1 having an active
  • the semiconductor chip 1 can, as explained in the general part of the description a
  • the semiconductor layer sequence may have functional layers or layer sequences and may in particular comprise one or more of the compound semiconductor materials mentioned or may also be embodied as an organic light-emitting semiconductor chip.
  • the active region 11 of the semiconductor chip 1 is suitable for emitting light 31 with a first spectrum during operation, as indicated in FIG. 1A.
  • a wavelength conversion element 2 is arranged, which has a
  • Wavelength conversion substance 22 has. As indicated in the embodiment shown, the
  • Wavelength conversion substance 22 for example in one
  • Wavelength conversion element 2 may be formed, for example, as a self-supporting film. Furthermore, it may also be possible that the wavelength conversion element 2 as a ceramic wavelength conversion element, ie
  • the wavelength conversion element 2 for example, as a ceramic plate is formed, which has a ceramic wavelength conversion substance 22 in a ceramic matrix material 21.
  • the wavelength conversion element 2 is formed, which has a ceramic wavelength conversion substance 22 in a ceramic matrix material 21.
  • the wavelength conversion element 2 is formed, which has a ceramic wavelength conversion substance 22 in a ceramic matrix material 21.
  • Wavelength conversion substance 22 may be formed.
  • the wavelength conversion substance 22 is suitable, at least partially, a partial spectrum of the light 31 with the first
  • Suitable for the wavelength conversion substance 22 may be in particular materials that a
  • absorbed light may then preferably be emitted at a different wavelength than the light 31 with the first spectrum from the wavelength conversion substance 22.
  • the wavelength conversion element 2 is placed away from the light-emitting semiconductor chip 1.
  • Wavelength conversion element 2 no coating or directly glued or laminated on the layer
  • Semiconductor chip 1 forms, but spatially separated and not directly on or near the semiconductor chip 1 is arranged.
  • the light-emitting semiconductor chip 1 may have a lateral extent which, for example, corresponds to an edge length of the semiconductor chip 1 in a direction parallel to the main extension plane of the layers of the semiconductor chip 1
  • the wavelength conversion element 2 is
  • the lateral extent of the semiconductor chip 1 corresponds.
  • the lateral extent of the semiconductor chip 1 corresponds.
  • Wavelength conversion element 2 ie the extension of the wavelength conversion element 2 along its
  • Main extension directions in particular may be greater than the lateral extent of the semiconductor chip 1, at least for the most part or even completely in the beam path of the
  • Wavelength conversion element 2 is a filter layer 3
  • the filter layer 3 can during operation as in the off state of the light-emitting
  • Semiconductor device 100 may be adapted to reflect a portion 34 of an incident on the outside of the semiconductor light-emitting device 100 light 33, as in Figure 1B is indicated.
  • the light 33 incident from outside on the light-emitting semiconductor component 100 can be irradiated onto a main surface 4 of the filter layer 3 facing away from the wavelength conversion element 2.
  • the main surface 4 may, for example, the
  • Semiconductor device 100 form.
  • the filter layer 3 may be a periodic one
  • first and second layers of dielectric materials wherein the first layers have a first refractive index and the second layers have a second refractive index and the first and the second
  • Refractive index are different from each other, as stated above in the general part.
  • the filter layer 3 may also be suitable, at least a portion 312 of the light 31 with the first
  • Reflected portion 312 of the light 31 with the first spectrum can preferably be reflected back into the wavelength conversion element 2 and there from the
  • Wavelength conversion substance 21 are converted into light 32 with the second spectrum.
  • the light-emitting semiconductor device 100 can advantageous, in particular in terms of a compact design of the light-emitting semiconductor device 100 and in terms of a homogeneous color impression of the light-emitting semiconductor device 100 both in operation and in the off state.
  • the color impression of the light-emitting semiconductor component 100 awakened in a viewer during operation results from the light emitted by the light-emitting surface. This can in particular a superimposition of the part 311 of the light 31 with the first spectrum, the light
  • the allowed color impression depends on the relative intensities of the portion 311 of the light 31 with the first spectrum and the light 32 with the second spectrum.
  • the light-emitting semiconductor component 100 In an off state of the semiconductor light-emitting device 100 as shown in FIG. 1B, no light 31 having the first spectrum is generated in the active layer 11 of the semiconductor chip 1. Nevertheless, it may be possible for the light-emitting semiconductor component 100 to produce a color impression in a viewer, in particular when viewing the light-emitting surface. This may be possible because at least part of the light 33 incident from outside on the light-emitting semiconductor component 100 can be reflected at the wavelength conversion element 2, the filter layer 3 and / or the semiconductor chip 1. As indicated in FIG. 1B, at least part of the light 33 having a spectrum corresponding to the absorption spectrum of the wavelength conversion element 2 in the wavelength conversion element 2 is converted into light 32 having the second spectrum and can be radiated to the outside as converted light 32. This can lead to a color impression of the wavelength conversion element 2 in a switched-off state of the light-emitting
  • the filter layer 3 is capable of forming a part 34 of the outside emitting light
  • the spectrum of the part 34 may be selected such that by superimposing the part 34 with the light 32 converted by the wavelength conversion element 2, the undesired color impression caused by the light
  • Wavelength conversion element 2 can be caused alone, can be avoided.
  • the wavelength conversion element 2 can be caused alone, can be avoided.
  • Filter layer 3 may be formed so that the portion 34 of the light emitted from the outside of the light-emitting semiconductor device 100 light 33, which is reflected, a spectrum having one or more spectral components
  • Wavelength conversion substance 22 are included.
  • such spectral components may also be contained in the first spectrum of the light 31 generated by the active region 11 of the semiconductor chip 1 during operation.
  • the part 34 of the outside of the light-emitting semiconductor device 100 incident light 33 which is reflected from that of the filter layer 3, as well as the part 312 of the light 31 with the first spectrum of the Filter layer 3 is reflected, that is, the reflectance of the filter layer 3, depending on the angle 9 between the main surface 4 of the filter layer 3 and the direction from which the respective light is irradiated to the filter layer 3.
  • the reflectance is smaller for small angles 9, so that under small
  • the light 31 with the first spectrum has, for example, spectral components in a blue wavelength range.
  • the wavelength conversion substance 22 of the light 31 with the first spectrum has, for example, spectral components in a blue wavelength range.
  • Wavelength conversion element 2 may be suitable
  • Wavelength range, in light 32 with a second spectrum in a yellow wavelength range to convert As a result, the light emitting surface of the light emitting
  • Semiconductor device 100 emitted light, which in a viewer, for example, a white color impression
  • Wavelength conversion element 2 alone in externally incident light 33, for example, solar radiation or daylight-like room lighting, thus a yellowish color impression awaken, which may be undesirable.
  • the filter layer 3 may therefore be suitable, in particular a part 34 of the light emitting from the outside
  • Semiconductor device 100 incident light 33 with
  • Semiconductor device 100 can be awakened.
  • the filter layer 3 also includes at least a portion, for example 50%, of the light 31 with the first spectrum in the direction of the light source 31
  • Wavelength conversion element 2 is reflected back. Due to the wavelength-dependent perception of the human eye, that is, by the photometric weighting, it may be possible that a reduction of the light
  • Wavelength conversion element 2 the perceived brightness is reduced by only about 3%.
  • the light-emitting semiconductor device 100 may include
  • the light-emitting semiconductor device 100 may also be suitable for illumination devices.
  • Embodiment corresponds to the figures 1A and 1B.
  • FIG. 2 shows a light-emitting semiconductor component 101 according to a further exemplary embodiment, which has a light-emitting semiconductor chip 1 on a semiconductor substrate
  • Housing trained carrier 6 has.
  • the carrier 6 has a lead frame 60 on which the semiconductor chip 1 is mounted or electrically connected.
  • the ladder frame 60 is formed with a plastic material 61, which is the
  • Housing body forms and having a recess in which the semiconductor chip 1 is arranged.
  • the carrier 6 may be formed, for example, as a so-called "premold package”.
  • Filter layer 3 is formed as a cover of the carrier 6 and form a window and thus the light emitting surface of the light-emitting semiconductor device 101st
  • the wavelength conversion element 2 is, as in
  • Semiconductor chip 1 arranged spatially spaced.
  • support 6 may be free of material or filled with a gas, such as air, or an inert gas.
  • a gas such as air, or an inert gas.
  • the carrier 6 in the recess has a further plastic material in the form of a potting for the semiconductor chip 1, for example a silicone.
  • the potting is transparent and has no wavelength conversion substance.
  • FIG. 3 shows a light-emitting semiconductor component 102 according to a further exemplary embodiment, in which, in comparison with the exemplary embodiment of FIG.
  • Wavelength conversion element 2 and the filter layer 3 are arranged separately from each other.
  • the wavelength conversion element 2 is within the recess of the Carrier 6 placed away from the semiconductor chip 1.
  • Wavelength conversion element is between the
  • the wavelength conversion element is both of the
  • the wavelength conversion element 2 for example, within a casting for the
  • light emitting semiconductor chip 1 may be formed, for example in the form of a wavelength conversion layer, which is spaced apart by introducing a wavelength conversion substance and spatially separated from the semiconductor chip 1.
  • the potting material can in this case also the
  • Wavelength conversion element 2 form.
  • the wavelength conversion element 2 is formed self-supporting and is introduced, for example in the form of a film or a ceramic plate into the recess 6 of the carrier.
  • the filter layer 3 forms a cover of the carrier 6 and can, for example, as a Bragg reflector on a
  • Support element may be formed.
  • the carrier 6 may also have a housing which encloses the semiconductor chip on all sides, wherein the filter layer
  • FIG. 4 shows a light-emitting semiconductor component
  • a carrier 6 which is formed by a ceramic substrate 62, on which a transparent plastic material 63 for encapsulating the on the ceramic substrate 62 in comparison to the two previous embodiments
  • Ceramic substrate 2 may be printed conductors and / or
  • the wavelength conversion element 2 and the filter layer 3 are on an outer side of the carrier 6, which by a
  • FIG. 5 shows a light-emitting semiconductor component
  • the light-emitting semiconductor component 104 has a carrier 6, for example a plastic substrate or a ceramic substrate, on which a light-emitting semiconductor chip 1 is arranged and electrically contacted. Spaced apart and thus placed away from the semiconductor chip 1, the light-emitting semiconductor component 104 has a shell-shaped carrier element 5, for example in the form of a glass dome or a plastic dome, which is pure
  • the wavelength conversion element 2 for example in the form of a coating with a wavelength conversion substance, and on one outer side the filter layer 3.
  • Wavelength conversion element 2 is a cavity
  • the wavelength conversion element 2 may also be possible for the wavelength conversion element 2 to be designed to be self-supporting without the carrier element 5, made of a plastic or ceramic material having a wavelength conversion substance, and
  • dome-like over the semiconductor chip 1 is arranged.
  • Wavelength conversion element 2 according to a so-called “remote phosphor concept", which is placed away from a light-emitting semiconductor chip 1.
  • Wavelength conversion element 2 is as above
  • a filter layer 3 is arranged, the at least one part 34 of an externally to the light-emitting
  • incident light 33 reflects to superimpose a wavelength of the conversion element 2 caused color effect in the off state of the semiconductor devices and thus to modify.
  • Wavelength conversion element 2 to avoid are not necessary in the light-emitting semiconductor devices described here, so that with such additional

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angegeben, aufweisend - einen Licht emittierenden Halbleiterchip (1) mit einem aktiven Bereich (11), der im Betrieb Licht (31) mit einem ersten Spektrum abstrahlt, - ein Wellenlängenkonversionselement (2), das entfernt vom Halbleiterchip (1) platziert und dem Halbleiterchip (1) im Strahlengang des Lichts (31) mit dem ersten Spektrum nachgeordnet ist und das zumindest teilweise Licht (31) mit dem ersten Spektrum in Licht (32) mit einem zweiten Spektrum umwandelt, und - eine Filterschicht (3), die zumindest einen Teil (34) eines von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts (33) reflektiert, wobei der von der Filterschicht (3) reflektierte Teil (34) des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts (33) einen sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist und in einem ausgeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements einen vom Wellenlängenkonversionselement hervorgerufenen Farbeindruck überlagert.

Description

Beschreibung
Licht emittierendes Halbleiterbauelement
Es wird ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement
angegeben .
Zur Erzeugung von weißem Licht mittels eines
Leuchtdiodenchips kann beispielsweise einem blau
emittierenden Leuchtdiodenchip ein Leuchtstoff nachgeordnet werden, der einen Teil des vom Leuchtdiodenchip emittierten blauen Lichts in gelbes Licht umwandelt. Während der
Leuchtdiodenchip mit dem Leuchtstoff im eingeschalteten
Zustand somit weiß leuchtend erscheint, erweckt der
Leuchtstoff bei ausgeschaltetem Leuchtdiodenchip einen gelben Farbeindruck, was als störend empfunden werden kann.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Halbleiterbauelement mit einem
Wellenlängenkonversionselement anzugeben, bei dem in einem ausgeschalteten Zustand ein unerwünschter Farbeindruck vermindert oder vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus¬ führungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein
Halbleiterbauelement einen Halbleiterchip mit einem aktiven Bereich auf, der im Betrieb Licht mit einem ersten Spektrum abstrahlt. Dem Halbleiterchip ist im Strahlengang des Lichts mit dem ersten Spektrum ein Wellenlängenkonversionselement nachgeordnet, das zumindest teilweise Licht mit dem ersten Spektrum in Licht mit einem zweiten Spektrum umwandelt. Das Wellenlängenkonversionselement ist insbesondere entfernt vom Halbleiterchip platziert. Weiterhin weist das
Halbleiterbauelement eine Filterschicht auf, die zumindest einen Teil eines von außen auf das Halbleiterbauelement
Lichts reflektiert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht das von außen auf das Halbleiterbauelement einfallende Licht einem Licht, das nicht vom aktiven Bereich des Halbleiterchips abgestrahlt wird. Das kann bedeuten, dass das von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallende Licht Umgebungslicht ist, beispielsweise Sonnenlicht und/oder Licht, das von
künstlichen Lichtquellen emittiert wird.
Hier und im Folgenden bezeichnet „Spektrum" oder
„Teilspektrum" eine spektrale Verteilung von Licht mit mindestens einer spektralen Komponente mit einer Wellenlänge oder einer Mehrzahl von spektralen Komponenten mit mehreren Wellenlängen und/oder Bereichen von Wellenlängen. Ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum sind im Folgenden gleich, wenn die spektralen Komponenten des ersten und des zweiten Spektrums und deren relative Intensitäten gleich sind, wobei die absolute Intensität des ersten Spektrums von der
absoluten Intensität des zweiten Spektrums abweichen kann.
Weiterhin bezieht sich das Merkmal „teilweise" in Bezug auf die Absorption, Umwandlung und/oder Reflektion eines
Spektrums auf ein Teilspektrum des Spektrums, also auf einen Teil der spektralen Komponenten dieses Spektrums, und/oder auf einen Teil einer Intensität des Spektrums oder spektraler Komponenten dieses.
Weiterhin kann „umwandeln" bedeuten, dass das Teilspektrum des Lichts mit dem ersten Spektrum, das vom
Wellenlängenkonversionselement zumindest teilweise in Licht mit dem zweiten Spektrum umgewandelt wird, und das zweite Spektrum nicht gleich sind. Das kann insbesondere bedeuten, dass das zweite Spektrum eine spektrale Verteilung aufweist, die von der spektralen Verteilung des Teilspektrums des Lichts mit dem ersten Spektrum verschieden ist. Mit anderen Worten kann das Wellenlängenkonversionselement ein
Absorptionsspektrum und ein Emissionsspektrum aufweisen, wobei das Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum nicht gleich sind. Hierbei weisen das Absorptionsspektrum das Teilspektrum des Lichts mit dem ersten Spektrum und das Emissionsspektrum das zweite Spektrum auf. Weiterhin können das Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum jeweils noch weitere spektrale Komponenten umfassen, die nicht im Teilspektrum des Lichts mit dem ersten Spektrum
beziehungsweise dem zweiten Spektrum enthalten sind.
Fällt Licht mit einer bestimmten Wellenlänge von außen oder vom aktiven Bereich des Halbleiterchips auf das
Wellenlängenkonversionselement und weist das
Absorptionsspektrum des Wellenlängenkonversionselements eine spektrale Komponente mit dieser bestimmten Wellenlänge auf, so wird das Licht mit dieser bestimmten Wellenlänge in Licht mit einer oder mehreren anderen, von besagter bestimmten Wellenlänge verschiedenen Wellenlängen, die im
Emissionsspektrum enthalten sind, wieder abgestrahlt. Dadurch kann es insbesondere auch bei von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallendem Licht möglich sein, dass das Wellenlängenkonversionselement in einem ausgeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements bei einem Betrachter entsprechend dem Absorptionsspektrum und dem
Emissionsspektrum einen Farbeindruck erwecken kann, der für sich genommen unerwünscht sein kann. Dieser Farbeindruck kann beispielsweise dadurch unerwünscht sein, als dass er
verschieden vom Farbeindruck des im Betrieb des
Halbleiterbauelements emittierten Lichts sein kann.
Gemäß einer besonders bevorzugt Ausführungsform weist der von der Filterschicht reflektierte Teil des von außen
einfallenden Lichts einen sichtbaren Wellenlängenbereich auf. In einem ausgeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements kann der von der Filterschicht reflektierte Teil des von außen einfallenden Lichts dadurch einen vom
Wellenlängenkonversionselement hervorgerufenen Farbeindruck überlagern. Dadurch kann es möglich sein, dass ein externer Beobachter beim Betrachten des
Wellenlängenkonversionselements mit der Filterschicht einen anderen Farbeindruck wahrnimmt als er beim Anblick des
Wellenlängenkonversionselements alleine wahrnehmen würde.
Im Betrieb des Halbleiterbauelement kann von einem externen Beobachter hingegen insbesondere ein Licht wahrgenommen werden, das einer Überlagerung des Teils des Lichts mit dem ersten Spektrum, der nicht vom Wellenlängenkonversionselement umgewandelt wird, und dem Licht mit dem zweiten Spektrum entspricht .
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der von der
Filterschicht reflektierte Teil des von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallenden Lichts zusammen mit dem vom Wellenlängenkonversionselement allein hervorgerufenen Farbeindruck durch Überlagerung einen Farbeindruck bei einem Betrachter ermöglicht, der dem Farbeindruck des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts und/oder dem vom Halbleiterbauelement im Betrieb abgestrahlten Lichts
entspricht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Filterschicht dem Wellenlängenkonversionselement im
Strahlengang des Lichts mit dem ersten Spektrum nachgeordnet. Insbesondere kann auch der Strahlengang des Lichts mit dem zweiten Spektrum dem Strahlengang des Lichts mit dem ersten Spektrum entsprechen, so dass vorzugsweise die Filterschicht dem Wellenlängenkonversionselement auch im Strahlengang des Lichts mit dem zweiten Spektrum nachgeordnet sein kann.
Weiterhin kann das Halbleiterbauelement eine
Lichtabstrahlfläche im Strahlengang des Lichts mit dem ersten Spektrum und mit dem zweiten Spektrum aufweisen. Das von außen auf das Halbleiterbauelement einfallende Licht kann insbesondere auf die Lichtabstrahlfläche einfallen. Die
Lichtabstrahlfläche kann insbesondere der Filterschicht nachgeordnet sein. Die Lichtabstrahlfläche kann
beispielsweise von einer Hauptoberfläche der Filterschicht gebildet werden, die eine Außenfläche des
Halbleiterbauelements bildet. Alternativ dazu kann der
Filterschicht im Strahlengang des emittierten Lichts ein optisches Element, beispielsweise eine Licht durchlässige Abdeckung, ein Fenster und/oder eine Linse, nachgeordnet sein, das eine Außenfläche des Halbleiterbauelements
aufweist, die dann die Lichtabstrahlfläche bildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Filterschicht durchlässig für einen Teil des Lichts mit dem ersten Spektrum. Insbesondere kann dann Licht mit dem ersten Spektrum, das nicht vom Wellenlängenkonversionselement in Licht mit dem zweiten Spektrum umgewandelt wird, vom
Halbleiterbauelement abgestrahlt werden.
Dass ein erstes Element von einem zweiten Element "entfernt platziert" ist, bedeutet insbesondere, dass das erste und zweite Element voneinander beabstandet und damit räumlich getrennt sind. Im Falle des Wellenlängenkonversionselements, das vom Halbleiterchip entfernt platziert ist, bedeutet dies insbesondere, dass das Wellenlängenkonversionselement nicht unmittelbar auf dem Halbleiterchip aufgebracht ist und beispielsweise keine Beschichtung des Halbleiterchips bildet. Weiterhin bedeutet dies, dass das
Wellenlängenkonversionselement nicht mittelbar auf dem
Halbleiterchip, beispielsweise mittels einer Klebe- oder einer anderen Verbindungsschicht, aufgebracht ist, um das Wellenlängenkonversionselement in geringem Abstand als
Beschichtung auf dem Halbleiterchip aufzubringen.
Insbesondere bildet das Wellenlängenkonversionselement keine Beschichtung des Halbleiterchips und ist entfernt vom
Halbleiterchip platziert, wenn das
Wellenlängenkonversionselement gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform einen Abstand zum Halbleiterchip aufweist, der einem Vielfachen einer lateralen Ausdehnung des
Halbleiterchips entspricht. Die laterale Ausdehnung des
Halbleiterchips kann dabei bevorzugt durch eine Kantenlänge des Halbleiterchips senkrecht zu einer Aufwachsrichtung und entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Schichten des
Halbleiterchips gegeben sein. Insbesondere kann das Vielfache der lateralen Ausdehnung des Halbleiterchips ein zumindest Zweifaches, ein zumindest Dreifaches oder ein zumindest Fünffaches der lateralen Ausdehnung des Halbleiterchips bedeuten. Der Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Wellenlängenkonversionselement kann frei von Material sein oder kann mit einem gasförmigen Medium, beispielsweise ein inertes Gas oder Luft, oder einem gelartigen oder festen Material, beispielsweise einem Vergussmaterial für den
Halbleiterchip, insbesondere einem transparenten Kunststoff wie etwa einem Silikon, Epoxid, Acrylat, Imid, Carbonat, Olefin oder Derivaten davon, gefüllt sein. Die Dicke des Materials zwischen dem Wellenlängenkonversionselement und dem Halbleiterchip, die über dem Halbleiterchip dem Abstand des Wellenlängenkonversionselements vom Halbleiterchip
entspricht, ist entsprechend den vorherigen Ausführungen als Vielfaches einer lateralen Ausdehnung des Halbleiterchips ausgebildet, sodass das zwischen dem
Wellenlängenkonversionselement und dem Halbleiterchip
angeordnete Material keine Verbindungsschicht bildet, mittels derer das Wellenlängenkonversionselement in geringem Abstand in Form einer Beschichtung auf den Halbleiterchip aufgebracht wird. Vielmehr bilden das Wellenlängenkonversionselement und der Halbleiterchip zwei voneinander unabhängig aufbringbare und anordenbare Elemente des lichtemittierenden
Halbleiterbauelements. Eine derart beabstandete Anordnung des Wellenlängenkonversionselements zum Halbleiterchip kann auch als so genanntes "Remote-Phosphor-Konzept" bezeichnet werden, während ein nicht entfernt vom Halbleiterchip platziertes Wellenlängenkonversionselement, das nicht Gegenstand des hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements ist, unter den Begriff "Chip-Level-Coating" fallen würde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das
lichtemittierende Halbleiterbauelement einen Träger auf, auf dem der Halbleiterchip angeordnet ist. Der Träger kann beispielsweise als Gehäuse oder Trägerplatte ausgebildet sein, und bevorzugt auf Kunststoff oder einem Keramikmaterial basieren. Beispielsweise kann der Träger als Gehäuse ausgebildet sein, das als Gehäusematerial ein
Kunststoffmaterial aufweist, in dem ein Leiterrahmen
beispielsweise durch einen Formprozess angeordnet ist. Der Leiterrahmen dient der Montage und der elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterchips. Der Halbleiterchip kann beispielsweise in einer Vertiefung des Gehäuses angeordnet sein. In der Vertiefung kann beispielsweise ein vorab
genanntes Vergussmaterial angeordnet sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Gehäusematerial den Leiterrahmen zusammen mit dem Halbleiterchip umgibt. Hierzu kann der
Halbleiterchip auf dem Leiterrahmen montiert und elektrisch kontaktiert werden und der Leiterrahmen mit dem
Halbleiterchip kann anschließend mit dem Gehäusematerial umformt werden. Das Wellenlängenkonversionselement kann, getragen vom als Gehäuse ausgebildeten Träger, im oder auf dem Gehäuse
angeordnet sein. Insbesondere kann sich das
Wellenlängenkonversionselement auf dem Material des Trägers abstützen und somit über dem Halbleiterchip und zu diesem entfernt platziert vom Träger gehalten werden.
Weiterhin kann der Träger beispielsweise als Kunststoff- oder Keramikplatte ausgebildet sein, auf der elektrische
Kontaktelemente in Form von Leiterbahnen und/oder
Durchkontaktierungen vorhanden sind, die zur Montage und/oder elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips dienen. Das entfernt vom Halbleiterchip platzierte
Wellenlängenkonversionselement kann beispielsweise in Form eines selbsttragenden Wellenlängenkonversionselement
ausgebildet sein, das als Abdeckung, beispielsweise als schalenförmige Abdeckung, über dem Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet ist. Weiterhin kann der Träger ein
stützendes Element aufweisen, das beispielsweise rahmenförmig um den Halbleiterchip oder als Umformung des Halbleiterchips ausgebildet ist und auf dem oder in dem das
Wellenlängenkonversionselement entfernt vom Halbleiterchip platziert angeordnet ist.
Beispielsweise kann der Träger als Gehäuse ausgebildet sein, das den Halbleiterchip umschließt, wobei das
Wellenlängenkonversionselement und die Filterschicht auf einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sind. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das
Wellenlängenkonversionselement und die Filterschicht oder auch nur das Wellenlängenkonversionselement vom
Gehäusematerial umschlossen sind. Weist der Träger ein
Gehäuse mit einer Vertiefung auf, in der der Halbleiterchip angeordnet ist, können das Wellenlängenkonversionselement oder das Wellenlängenkonversionselement und die Filterschicht in oder auf der Vertiefung beabstandet zum Halbleiterchip angeordnet sein. Insbesondere ist das Wellenlängenkonver¬ sionselement zwischen dem Halbleiterchip und der
Filterschicht angeordnet. Beispielsweis ist das Wellen¬ längenkonversionselement jeweils von dem Halbleiterchip und von der Filterschicht räumlich beabstandet angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das
Wellenlängenkonversionselement als Abdeckung oder Fenster über dem Halbleiterchip ausgebildet. Das
Wellenlängenkonversionselement kann dabei Scheiben- oder plattenförmig oder auch gewölbt, also schalenförmig, ausgebildet sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Wellenlängenkonversionselement und die Filterschicht zusammen als Abdeckung oder Fenster über dem Halbleiterchip
ausgebildet sind.
Insbesondere ist bei den hier beschriebenen Ausführungsformen das Wellenlängenkonversionselement nicht als Beschichtung des Halbleiterchips ausgebildet, die durch ein
Sedimentationsverfahren, durch ein elektrophoretisches
Verfahren, durch Aufstäuben, Aufsprühen, Dispensen, Ink-Jeten oder ein vergleichbares Verfahren aufgebracht ist. Weiterhin ist bei den hier beschriebenen Ausführungsformen das
Wellenlängenkonversionselement auch nicht durch einen Verguss des Halbleiterchips gebildet, der den Halbleiterchip
unmittelbar umgibt und verkapselt und der einen
Wellenlängenkonversionsstoff enthält .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Spektrum zumindest eine spektrale Komponente aus einem ultravioletten bis infraroten Wellenlängenbereich auf. Bevorzugt umfasst das erste Spektrum einen sichtbaren Wellenlängenbereich. Das kann insbesondere bedeuten, dass der Halbleiterchip im Betrieb sichtbares Licht abstrahlt. Dabei kann „sichtbar"
insbesondere wahrnehmbar für das menschliche Auge eines
Betrachters bedeuten und einen Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis etwa 800 nm umfassen. Bevorzugt umfasst das erste Spektrum einen blauen bis grünen Wellenlängenbereich und besonders bevorzugt eine blauen Wellenlängenbereich. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der von der
Filterschicht reflektierte Teil des von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallenden Lichts zumindest teilweise dem vom Wellenlängenkonversionselement umgewandelten Teilspektrum des Lichts mit dem ersten Spektrum entspricht. Das kann insbesondere auch bedeuten, dass das Spektrum des von der Filterschicht reflektierten Teils des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts das besagte Teilspektrum umfasst oder mit diesem übereinstimmt.
Daher kann es auch möglich sein, dass die Filterschicht zumindest teilweise den Teil des Lichts, das nicht vom
Wellenlängenkonversionselement in Licht mit dem zweiten
Spektrum umgewandelt wird, in Richtung des
Wellenlängenkonversionselements zurückreflektiert. Für dieses zurück reflektierte Licht kann wiederum die Möglichkeit bestehen, zumindest teilweise vom
Wellenlängenkonversionselement umgewandelt zu werden.
Insbesondere kann die Filterschicht daher auch geeignet sein, den Teil des Teilspektrums des Lichts mit dem ersten
Spektrum, der vom Wellenlängenkonversionselement umgewandelt wird, zu erhöhen. Insbesondere kann es aber vorteilhaft sein, wenn die Filterschicht für zumindest einen Teil des Lichts mit dem ersten Spektrum transparent ist, so dass dieser Teil vom Halbleiterbauelement abgestrahlt werden kann.
Darüber hinaus kann das Spektrum des von der Filterschicht reflektierten Teils des von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallenden Lichts beispielsweise weitere spektrale Komponenten des Absorptionsspektrums des Wellenlängenkonversionselements aufweisen oder das
Absorptionsspektrum umfassen oder mit diesem übereinstimmen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen das erste Spektrum einen blauen Wellenlängenbereich und das zweite Spektrum einen gelben Wellenlängenbereich auf. Der Teil des Lichts mit dem ersten Spektrum, der vom Wellenlängenkonversionselement in Licht mit dem zweiten
Spektrum umgewandelt wird, kann dabei vorzugsweise derartig gewählt sein, dass das Halbleiterbauelement im Betrieb einen weißen Leuchteindruck bei einem Betrachter erweckt, wobei hierzu auch ein weiterer Teil des Lichts mit dem ersten
Spektrum vom Halbleiterbauelement abgestrahlt werden kann. Insbesondere kann ein dementsprechend geeignetes
Wellenlängenkonversionselement bei einem Betrachter im ausgeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements bei von außen auf das Halbleiterbauelement einfallendem Licht einen gelblichen Farbeindruck erwecken. Daher kann die
Filterschicht gerade geeignet sein, einen Teil des von außen auf die Lichtabstrahlfläche das Halbleiterbauelement
einfallenden Lichts derart zu reflektieren, dass die
Lichtabstrahlfläche des Halbleiterbauelements in einem ausgeschalteten Zustand bei einem Betrachter einen nichtgelblichen Farbeindruck sondern beispielsweise einen weißen Farbeindruck erweckt. Das kann dadurch möglich sein, dass die Filterschicht einen blauen Spektralbereich des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts zumindest teilweise reflektieren kann.
Insbesondere können die beschriebenen Merkmale und
Ausführungsformen vorteilhaft sein für Anwendungen, bei denen das Licht emittierende Halbleiterbauelement etwa als
Blitzlicht verwendet wird, etwa bei Mobiltelefonanwendungen mit Kamera. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement zumindest einen blaues Licht emittierenden Halbleiterchip aufweisen, dem ein gelb konvertierender
Wellenlängenkonversionsstoff nachgeordnet ist. Dabei kann es sein, dass der Wellenlängenkonversionsstoff durch ein
transparentes Cover oder eine Linse, die die
Lichtabstrahlfläche des Halbleiterbauelements bilden kann, von außen sichtbar ist, wenn das Licht emittierende
Halbleiterbauelement nicht in Betrieb ist, was ohne die Filterschicht zu einem beispielsweise aus ästhetischen
Gründen unerwünschten Farbeindruck führen würde. Ein solcher unerwünschter Farbeindruck ließe sich zwar möglicherweise auch durch Fresneloptiken oder Mikrolinsenarrays verringern, jedoch bleibt bei solchen Lösungen üblicherweise ein
störender Farbeindruck erhalten.
Zusätzlich zu einer Reduzierung eines unerwünschten,
insbesondere gelben, Farbeindrucks des
Wellenlängenkonversionselements in einem ausgeschalteten Zustand kann die Filterschicht, die einen gewissen Anteil de Umgebungslichts wie auch des vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Lichts, insbesondere blaues Licht, reflektiert, zur nachträglichen Anpassung des Farborts des vom Licht emittierenden Halbleiterbauelement im Betrieb abgestrahlten Lichts verwendet werden. Dies kann insbesondere dann möglich sein, wenn der ursprüngliche Farbort, welcher sich aus dem vom Licht emittierenden Halbleiterchip emittierten Licht und dem vom Wellenlängenkonversionselement umgewandelten Licht ergibt, in unerwünschter Weise in Richtung des ersten
Spektrums des vom Halbleiterchip emittierten Lichts
verschoben ist. Bei einem blau emittierenden Halbleiterchip und einem ins Gelbe konvertierenden
Wellenlängenkonversionselement ist dies der Fall, wenn der vom Halbleiterbauelement abgestrahlte Farbort in
unerwünschter Weise zum Blauen und somit zu kälterem Licht verschoben ist. Die Filterschicht kann derart ausgebildet werden, dass ein gewünschter Teil des durch das
Wellenlängenkonversionselement durchgestrahlten
unkonvertierten Lichts mit dem ersten Spektrum wieder in das Wellenlängenkonversionselement zurückreflektiert wird. Dadurch erhöht sich die Konversionswahrscheinlichkeit für dieses Licht und der Farbort des vom Halbleiterbauelement abgestrahlten Lichts verschiebt sich in Richtung des zweiten Spektrums, im Fall eines gelb konvertierenden
Wellenlängenkonversionselements also in Richtung gelb bzw. in Richtung warmweißen Lichts.
Alternativ oder zusätzlich kann das erste Spektrum
beispielsweise auch einen grünen Wellenlängenbereich
aufweisen und das zweite Spektrum einen roten
Wellenlängenbereich, so dass das Halbleiterbauelement im Betrieb ebenfalls einen weißen Leuchteindruck bei einem
Betrachter ermöglichen kann. Insbesondere können das erste Spektrum, das zweite Spektrum, das Teilspektrum und der von der Filterschicht reflektierte Teil des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts auch entsprechend einem anderen gewünschten Farbeindruck jeweils im Betrieb und im ausgeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements gewählt werden .
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge auf, die als
Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis eines anorganischen Materials, etwa InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen
insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge, die in der Regel eine
Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten
aufweist, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die
Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweist, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGai-x- yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere I I I-V-VerbindungshalbleitermaterialSysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-
Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen .
Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktiven Bereich
beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine
Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW- Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW- Strukur) aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben dem aktiven Bereich weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte
Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder
Löchertransportschichten, p- oder n-dotierte Confinement- oder Cladding-Schichten, Pufferschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Solche Strukturen den aktiven Bereich oder die weiteren funktionellen Schichten und
Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere
hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Der Halbleiterchip kann weiterhin ein Substrat aufweisen, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen ist oder auf das die Halbleiterschichtenfolge nach dem Aufwachsen auf einem Aufwachssubstrat übertragen worden ist. Beispielsweise kann der Halbleiterchip als Dünnfilm- Halbleiterchip ausgebildet sein. Ein Dünnfilm-Halbleiterchip kann sich insbesondere durch folgende charakteristische
Merkmale auszeichnen:
- an einer zu einem Trägersubstrat hin gewandten ersten Hauptoberfläche einer Licht erzeugenden
Halbleiterschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil des in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Lichts in diese zurückreflektiert;
die Halbleiterschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 ym oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 ym auf; und
die Halbleiterschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine
Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der
epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Halbleiterchips ist beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al . , Appl . Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176
beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit diesbezüglich vollumfänglich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass der Halbleiterchip einen anderen Aufbau aufweist und beispielsweise als ein dem Fachmann bekannter Flip-Chip oder Volumen-Emitter ausgebildet ist. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Halbleiterchip als organischer Halbleiterchip, insbesondere als organische Licht emittierende Diode, ausgebildet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das
Wellenlängenkonversionselement zumindest einen
Wellenlängenkonversionsstoff auf. Der
Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei beispielsweise
Partikel aus der Gruppe der Cer-dotierten Granate aufweisen, dabei insbesondere Cer-dotiertes Yttriumaluminiumgranat (Y3AI5O12 : Ce, YAG:Ce), Cer-dotiertes Terbiumaluminiumgranat (TAG:Ce), Cer-dotiertes Terbium-Yttriumaluminiumgranat
(TbYAG:Ce), Cer-dotiertes Gadolinium-Yttriumaluminiumgranant (GdYAG:Ce) und Cer-dotiertes Gadolinium-Terbium- Yttriumaluminiumgranat (GdTbYAG : Ce) . Weitere mögliche
Wellenlängenkonversionsstoffe können beispielsweise folgende sein :
- Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, wie beispielsweise in der Druckschrift US 2004/062699 AI
beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird,
- Nitride, Sione und Sialone, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10147040 AI beschrieben ist, deren
Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird,
- Orthosilikate, Sulfide, und Vanadate wie beispielsweise in der Druckschrift WO 00/33390 AI beschrieben ist, deren
Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird,
- Chlorosilikate, wie beispielsweise in der Druckschrift DE 10036940 AI beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird, und
- Aluminate, Oxide, Halophosphate, wie beispielsweise in der Druckschrift US 6,616,862 B2 beschrieben ist, deren
Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird . Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement auch geeignete Mischungen und Kombinationen der genannten
WellenlängenkonversionsStoffe umfassen . Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement ein
transparentes Matrixmaterial umfassen, wobei der
Wellenlängenkonversionsstoff in das Matrixmaterial
eingebettet oder daran chemisch gebunden sein kann. Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise einen
transparenten Kunststoff aufweisen, etwa Silikone, Epoxide, Acrylate, Imide, Carbonate, Olefine oder Derivate davon. Das Wellenlängenkonversionselement kann beispielsweise als selbstragende Folie ausgeführt sein. Darüber hinaus kann das Wellenlängenkonversionselement auch ein Licht durchlässiges Trägerelement aufweisen, das etwa Glas oder einen transparenten Kunststoff in Form einer
Platte, einer Folie, einer Abdeckscheibe, einer Schale oder eines Fensters aufweist und auf dem der
Wellenlängenkonversionsstoff aufgebracht ist.
Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement als keramisches Wellenlängenkonversionselement ausgebildet sein, das aus einem oder mehreren der oben genannten
Wellenlängenkonversionsstoffe gebildet ist oder einen oder mehrere dieser in einem keramischen Matrixmaterial aufweist. Ein keramisches Wellenlängenkonversionselement kann
insbesondere selbstragend, beispielsweise als keramisches Plättchen oder keramische Platte, ausgebildet sein und eine ebene oder gewölbte Form in Form einer Scheibe oder Abdeckung aufweisen . Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Filterschicht als dichroitischer Spiegel ausgebildet. Insbesondere kann die Filterschicht dazu eine periodische Abfolge von ersten und zweiten Schichten aufweisen. Dazu können die Schichten dielektrische Materialien aufweisen, etwa Oxide, Nitride und/oder Sulfide. Die ersten Schichten können dabei einen ersten Brechungsindex aufweisen und die zweiten Schichten einen zweiten Brechungsindex, wobei der ersten Brechungsindex vom zweiten Brechungsindex verschieden ist. Beispielsweise können die ersten Schichten einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen als die zweiten Schichten und etwa Siliziumdioxid aufweisen. Die zweiten Schichten können weiterhin ein
Material mit höherem Brechungsindex aufweisen, etwa
Titandioxid, Zirkondioxid oder Tantalpentoxid . Weitere geeignete Materialien können etwa Aluminiumoxid oder
Siliziumnitrid sein. Die Dicken der ersten und zweiten
Schichten können dabei beispielsweise etwa ein Viertel der Wellenlänge einer zu reflektierenden spektralen Komponente aufweisen. Insbesondere kann „Dicke" die optische Weglänge von Licht in einer ersten beziehungsweise zweiten Schicht bedeuten. Die Dicken von verschiedenen ersten Schichten beziehungsweise von verschiedenen zweiten Schichten können dabei gleich sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Dicken von verschiedenen ersten Schichten beziehungsweise von verschiedenen zweiten Schichten verschieden sein. Je nach zu erzielendem Reflexionsgrad der Filterschicht kann diese eine oder mehrere Paare aus einer ersten und einer zweiten Schicht umfassen . Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Filterschicht eine Hauptoberfläche aufweisen, wobei die Hauptoberfläche der Filterschicht die Oberfläche der Filterschicht sein kann, die vom Halbleiterchip und vom Wellenlängenkonversionselement abgewandt ist. Diese Hauptoberfläche kann beispielsweise die Lichtabstrahlfläche des Halbleiterbauelements sein. Das von außen auf das Halbleiterbauelement einfallende Licht kann beispielsweise mit der Hauptoberfläche einen Winkel
einschließen. Es kann dabei sein, dass der Teil des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts von der Filterschicht winkelabhängig reflektiert wird.
Die Filterschicht kann beispielsweise ein Substrat aufweisen, das Glas oder Kunststoff umfasst. Darüber hinaus kann die Filterschicht auf dem Wellenlängenkonversionselement
aufgebracht sein, beispielsweise in Form einer Beschichtung oder mittels einer Klebeschicht. Insbesondere kann es dazu vorteilhaft sein, wenn das Wellenlängenkonversionselement dazu selbstragend, beispielsweise als Folie oder Platte in einer ebenen oder gewölbten Form, ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Wellenlängenkonversionselement
Bestandteil einer Schichtanordnung sein, die ein
Trägerelement mit zwei voneinander abgewandten
Hauptoberflächen umfasst, wobei auf der einen Hauptoberfläche ein Wellenlängenkonversionsstoff als
Wellenlängenkonversionselement aufgebracht sein kann und auf der anderen Hauptoberfläche die Filterschicht. Weiterhin kann die Filterschicht räumlich getrennt vom
Wellenlängenkonversionselement angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das
Halbleiterbauelement ein optisches Bauteil auf, das der
Filterschicht im Strahlengang des emittierten Lichts
nachgeordnet ist. Beispielsweise kann die Filterschicht auf dem optischen Bauteil angeordnet sein. Ein optisches Bauteil kann beispielsweise ein streuendes, fokussierendes , kollimierendes oder beugendes optisches Bauteil sein, beispielsweise eine Linse oder ein Linsensystem, eine
Abdeckung, ein Diffusor oder eine Mikroprismenstruktur oder eine Kombination daraus. Weiterhin kann das optische Bauteil räumlich getrennt vom Wellenlängenkonversionselement
angeordnet sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gegenstände ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1A und 1B schematische Darstellungen eines Licht
emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel im Betrieb und im ausgeschalteten Zustand,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Licht
emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel ,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Licht
emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel ,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Licht
emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel 1 und
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Licht
emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie z.B. Schichten, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick dargestellt sein.
In den Figuren 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt. Dabei ist das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 in Figur 1A im Betrieb, also einem eingeschalteten, Licht
emittierenden Zustand, dargestellt, während das Licht
emittierende Halbleiterbauelement 100 in Figur 1B im
ausgeschalteten Zustand gezeigt ist. Die folgende
Beschreibung bezieht sich, soweit nicht ausdrücklich anders gekennzeichnet, gleichermaßen auf die Figuren 1A und 1B beziehen .
Das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 weist einen Licht emittierenden Halbleiterchip 1 mit einem aktiven
Bereich 11 auf. Der Halbleiterchip 1 kann dabei wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert eine
Halbleiterschichtenfolge auf einem Substrat aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann wie oben im allgemeinen Teil beschrieben funktionelle Schichten oder Schichtenfolgen aufweisen und kann insbesondere eines oder mehrere der genannten Verbindungshalbleitermaterialien aufweisen oder auch als organischer Licht emittierende Halbleiterchip ausgeführt sein. Insbesondere ist der aktive Bereich 11 des Halbleiterchips 1 geeignet, im Betrieb Licht 31 mit einem ersten Spektrum zu emittieren, wie in Figur 1A angedeutet ist . Im Strahlengang des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum ist ein Wellenlängenkonversionselement 2 angeordnet, das einen
Wellenlängenkonversionsstoff 22 aufweist. Wie im gezeigten Ausführungsbeispiel angedeutet ist, kann der
Wellenlängenkonversionsstoff 22 beispielsweise in einem
Matrixmaterial 21 eingebettet sein. Das
Wellenlängenkonversionselement 2 kann beispielsweise als selbsttragende Folie ausgebildet sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das Wellenlängenkonversionselement 2 als keramisches Wellenlängenkonversionselement, also
beispielsweise als keramisches Plättchen, ausgebildet ist, das einen keramischen Wellenlängenkonversionsstoff 22 in einem keramischen Matrixmaterial 21 aufweist. Alternativ hierzu kann das Wellenlängenkonversionselement 2
beispielsweise auch nur durch einen keramischen
Wellenlängenkonversionsstoff 22 gebildet sein.
Der Wellenlängenkonversionsstoff 22 ist geeignet, zumindest teilweise ein Teilspektrum des Lichts 31 mit dem ersten
Spektrum in Licht 32 mit einem zweiten Spektrum umzuwandeln. Geeignet für den Wellenlängenkonversionsstoff 22 können hierbei insbesondere Materialien sein, die ein
Absorptionsspektrum aufweisen, das zumindest eine spektrale Komponente, insbesondere einen Wellenlängenbereich, enthält, das auch in dem ersten Spektrum enthalten ist. Das
absorbierte Licht kann dann vorzugsweise mit einer anderen Wellenlänge als das Licht 31 mit dem ersten Spektrum vom Wellenlängenkonversionsstoff 22 emittiert werden. Das Wellenlängenkonversionselement 2 ist entfernt vom Licht emittierenden Halbleiterchip 1 platziert. Wie oben im
allgemeinen Teil beschrieben bedeutet dies insbesondere, dass das Wellenlängenkonversionselement 2 einen Abstand zum Halbleiterchip 1 aufweist, so dass das
Wellenlängenkonversionselement 2 keine Beschichtung oder direkt aufgeklebte oder auflaminierte Schicht auf dem
Halbleiterchip 1 bildet, sondern räumlich getrennt und nicht unmittelbar auf oder nahe dem Halbleiterchip 1 angeordnet ist. Insbesondere kann der Licht emittierende Halbleiterchip 1 eine laterale Ausdehnung aufweisen, die beispielsweise einer Kantenlänge des Halbleiterchips 1 in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der Schichten des
Halbleiterchips 1 und senkrecht zu einer Aufwachs- und
Anordnungsrichtung der Schichten des Halbleiterchips 1 entspricht. Das Wellenlängenkonversionselement 2 ist
bevorzugt in einem Abstand zum Halbleiterchips 1 angeordnet, der einem Vielfachen, insbesondere zumindest einem
Zweifachen, zumindest einem Dreifachen oder zumindest einem Fünffachen, der lateralen Ausdehnung des Halbleiterchips 1 entspricht. Die laterale Ausdehnung des
Wellenlängenkonversionselements 2, also die Ausdehnung des Wellenlängenkonversionselements 2 entlang seiner
Haupterstreckungsrichtungen, kann insbesondere größer als die laterale Ausdehnung des Halbleiterchips 1 sein, um zumindest größtenteils oder auch gänzlich im Strahlengang des
üblicherweise in einem breiten Winkelbereich abgestrahlten Lichts 31 mit dem ersten Spektrum angeordnet zu sein.
Im Strahlengang des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum und des Lichts 32 mit dem zweiten Spektrum ist über dem
Wellenlängenkonversionselement 2 eine Filterschicht 3
angeordnet. Die Filterschicht 3 kann dabei im Betrieb wie im ausgeschalteten Zustand des Licht emittierenden
Halbleiterbauelements 100 geeignet sein, einen Teil 34 eines von außen auf das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 einfallenden Lichts 33 zu reflektieren, wie in Figur 1B angedeutet ist. Insbesondere kann das von außen auf das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 einfallende Licht 33 auf eine dem Wellenlängenkonversionselement 2 abgewandten Hauptoberfläche 4 der Filterschicht 3 eingestrahlt werden. Die Hauptoberfläche 4 kann beispielsweise die
Lichtabstrahlfläche des Lichts emittierenden
Halbleiterbauelements 100 bilden.
Insbesondere kann die Filterschicht 3 eine periodische
Abfolge von ersten und zweiten Schichten aus dielektrischen Materialien aufweisen, wobei die ersten Schichten einen ersten Brechungsindex und die zweiten Schichten einen zweiten Brechungsindex aufweisen und der erste und der zweite
Brechungsindex verschieden voneinander sind, wie weiter oben im allgemeinen Teil ausgeführt ist.
Weitehrin kann die Filterschicht 3 auch geeignet sein, zumindest einen Teil 312 des Lichts 31 mit dem ersten
Spektrum zu reflektieren. Der von der Filterschicht 3
reflektierte Teil 312 des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum kann dabei vorzugsweise in das Wellenlängenkonversionselement 2 zurückreflektiert werden und dort vom
Wellenlängenkonversionsstoff 21 in Licht 32 mit dem zweiten Spektrum konvertiert werden.
Eine Anordnung der Filterschicht 3 unmittelbar oder zumindest nahe auf dem Wellenlängenkonversionselement 2 kann
vorteilhaft sein, insbesondere hinsichtlich einer kompakten Bauweise des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 und im Hinblick auf einen homogenen Farbeindruck des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 sowohl im Betrieb als auch im ausgeschalteten Zustand. Der bei einem Betrachter erweckte Farbeindruck des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 im Betrieb ergibt sich aus dem von der Lichtabstrahlfläche abgestrahlten Licht. Dieses kann insbesondere eine Überlagerung des Teils 311 des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum, der aus dem Licht
emittierenden Halbleiterbauelement 100 unkonvertiert
austreten kann, und des Lichts 32 mit dem zweiten Spektrum, das vom Wellenlängenkonversionselement 2 emittiert wird, sein. Insbesondere hängt der ermöglichte Farbeindruck von den relativen Intensitäten des Teils 311 des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum und des Lichts 32 mit dem zweiten Spektrum ab .
In einem ausgeschalteten Zustand des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100, wie in Figur 1B gezeigt ist, wird in der aktiven Schicht 11 des Halbleiterchips 1 kein Licht 31 mit dem ersten Spektrum erzeugt. Dennoch kann es möglich sein, dass das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 bei einem Betrachter einen Farbeindruck erwecken kann, insbesondere bei einer Betrachtung der Lichtabstrahlfläche. Das kann dadurch möglich sein, dass zumindest ein Teil des von außen auf das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 einfallenden Lichts 33 am Wellenlängenkonversionselement 2, der Filterschicht 3 und/oder dem Halbleiterchip 1 reflektiert werden kann. Wie in Figur 1B angedeutet ist, wird zumindest ein Teil des Lichts 33, der ein Spektrum aufweist, das dem Absorptionsspektrum des Wellenlängenkonversionselements 2 entspricht, im Wellenlängenkonversionselement 2 in Licht 32 mit dem zweiten Spektrum umgewandelt und kann nach außen als konvertiertes Licht 32 abgestrahlt werden. Dies kann zu einem Farbeindruck des Wellenlängenkonversionselements 2 in einem ausgeschaltem Zustand des Licht emittierenden
Halbleiterbauelements 100 führen, der nicht erwünscht ist. Wie oben beschrieben ist, ist die Filterschicht 3 geeignet, einen Teil 34 des von außen auf das Licht emittierende
Halbleiterbauelement 100 einfallenden Lichts 33 zu
reflektieren. Insbesondere kann das Spektrum des Teils 34 so gewählt sein, dass durch Überlagerung des Teils 34 mit dem vom Wellenlängenkonversionselement 2 umgewandelten Licht 32 der unerwünschte Farbeindruck, der durch das
Wellenlängenkonversionselement 2 alleine hervorgerufen werden kann, vermieden werden kann. Insbesondere kann die
Filterschicht 3 so ausgebildet sein, dass der Teil 34 des von außen auf das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 eingestrahlten Lichts 33, der reflektiert wird, ein Spektrum aufweist, das eine oder mehrere spektrale Komponenten
enthält, die im Absorptionsspektrum des
Wellenlängenkonversionsstoffs 22 enthalten sind. Insbesondere können solche spektralen Komponenten auch im ersten Spektrum des im Betrieb vom aktiven Bereich 11 des Halbleiterchips 1 erzeugten Lichts 31 enthalten sein.
Weiterhin kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Teil 34 des von außen auf das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 einfallenden Lichts 33, der von der von der Filterschicht 3 reflektiert wird, wie auch der Teil 312 des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum, der von der Filterschicht 3 reflektiert wird, das heißt der Reflexionsgrad der Filterschicht 3, abhängig von dem Winkel 9 zwischen der Hauptoberfläche 4 der Filterschicht 3 und der Richtung ist, aus der das jeweilige Licht auf die Filterschicht 3 eingestrahlt wird. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn der Reflexionsgrad kleiner für kleine Winkel 9 ist, so dass unter kleinen
Winkeln 9 auf die Filterschicht 3 treffendes Licht 31 mit dem ersten Spektrum beziehungsweise von außen auf das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 unter kleinen Winkeln 9 auf die Filterschicht 3 treffendes Licht 33 eher
transmittiert wird als unter größeren Winkeln wie etwa bei senkrechtem Einfall.
Rein exemplarisch weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Licht 31 mit dem ersten Spektrum beispielsweise spektrale Komponenten in einem blauen Wellenlängenbereich auf. Der Wellenlängenkonversionsstoff 22 des
Wellenlängenkonversionselements 2 kann geeignet sein,
zumindest einen Teil des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum, insbesondere spektrale Komponenten aus dem blauen
Wellenlängenbereich, in Licht 32 mit einem zweiten Spektrum in einem gelben Wellenlängenbereich umzuwandeln. Dadurch wird über die Lichtabstrahlfläche des Licht emittierenden
Halbleiterbauelements 100 Licht abgestrahlt, das bei einem Betrachter beispielsweise einen weißen Farbeindruck
ermöglicht . Im ausgeschalteten Zustand kann das
Wellenlängenkonversionselement 2 für sich alleine bei von außen einfallendem Licht 33, beispielsweise Sonnenstrahlung oder einer tageslichtähnlichen Raumbeleuchtung, somit einen gelblichen Farbeindruck erwecken, der unerwünscht sein kann. Die Filterschicht 3 kann daher geeignet sein, insbesondere einen Teil 34 des von außen auf das Licht emittierende
Halbleiterbauelement 100 einfallenden Lichts 33 mit
spektralen Komponenten in einem blauen Wellenlängenbereich zu reflektieren, so dass bei einem Betrachter wiederum durch die Überlagerung des gelblichen Farbeindrucks des
Wellenlängenkonversionselements 2 und des bläulichen
Farbeindrucks der Filterschicht 3 ein weißlicher Farbeindruck der Lichtabstrahlfläche des Licht emittierenden
Halbleiterbauelements 100 erweckt werden kann.
Beispielsweise kann es möglich sein, dass die Filterschicht 3 auch zumindest einen Teil, beispielsweise 50%, des Lichts 31 mit dem ersten Spektrum in Richtung des
Wellenlängenkonversionselements 2 zurückreflektiert. Durch die wellenlängenabhängige Wahrnehmung des menschlichen Auges, das heißt durch die photometrische Gewichtung, kann es jedoch möglich sein, dass eine Reduzierung des vom Licht
emittierenden Halbleiterbauelement 100 abgestrahlten Lichts 31 mit dem ersten Spektrum im blauen Wellenlängenbereich sogar um 100% durch Reflexion an der Filterschicht 3 und eine Umwandlung in Licht 32 mit dem zweiten Spektrum im
Wellenlängenkonversionselement 2 die wahrgenommene Helligkeit lediglich um etwa 3% reduziert wird.
Das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 kann
beispielsweise als Komponente für ein Blitzlicht für eine Mobiltelefonanwendung mit Kamera geeignet sein. Weiterhin kann das Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 auch für Beleuchtungseinrichtungen geeignet sein.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, deren prinzipielle Funktionsweise der des
Ausführungsbeispiels gemäß der Figuren 1A und 1B entspricht.
In Figur 2 ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement 101 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, das einen lichtemittierenden Halbleiterchip 1 auf einem als
Gehäuse ausgebildeten Träger 6 aufweist. Der Träger 6 weist einen Leiterrahmen 60 auf, auf dem der Halbleiterchip 1 montiert oder elektrisch angeschlossen ist. Der Leiterrahmen 60 ist mit einem Kunststoffmaterial 61 umformt, das den
Gehäusekörper bildet und das eine Vertiefung aufweist, in der der Halbleiterchip 1 angeordnet ist. Der Träger 6 kann beispielsweise als so genanntes "Premold-Package" ausgebildet sein.
Über der Vertiefung des als Gehäuse ausgebildeten Trägers 6 sind das Wellenlängenkonversionselement 2 und die
Filterschicht 3 als Abdeckung des Trägers 6 ausgebildet und bilden ein Fenster und damit die Lichtabstrahlfläche des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 101.
Das Wellenlängenkonversionselement 2 ist, wie auch in
Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschrieben ist, entfernt vom Halbleiterchip 1 platziert und damit vom
Halbleiterchip 1 räumlich beabstandet angeordnet. Der
Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip 1 und dem
Wellenlängenkonversionselement 2 in der Vertiefung des
Trägers 6 kann beispielsweise frei von Material sein oder mit einem Gas, beispielsweise Luft, oder einem inertes Gas gefüllt sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass der Träger 6 in der Vertiefung ein weiteres Kunststoffmaterial in Form eines Vergusses für den Halbleiterchip 1 aufweist, beispielsweise ein Silikon. Der Verguss ist transparent ausgebildet und weist keinen Wellenlängenkonversionsstoff auf .
In Figur 3 ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 das
Wellenlängenkonversionselement 2 und die Filterschicht 3 getrennt voneinander angeordnet sind. Insbesondere ist das Wellenlängenkonversionselement 2 innerhalb der Vertiefung des Trägers 6 entfernt vom Halbleiterchip 1 platziert. Das
Wellenlängenkonver-sionselement ist zwischen dem
Halbleiterchip und der Filterschicht angeordnet. Des Weiteren ist das Wellen-längenkonversionselement sowohl von dem
Halbleiterchip als auch von der Filterschicht räumlich beabstandet angeordnet. Das Wellenlängenkonversionselement 2 kann beispielsweise innerhalb eines Vergusses für den
lichtemittierenden Halbleiterchip 1 ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Wellenlängenkonversionsschicht, die durch Einbringen eines Wellenlängenkonversionsstoffs beabstandet und räumlich getrennt zum Halbleiterchip 1 ist. Das Vergussmaterial kann in diesem Fall auch das
Matrixmaterial für den Wellenlängenkonversionsstoff des
Wellenlängenkonversionselements 2 bilden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Wellenlängenkonversionselement 2 selbsttragend ausgebildet ist und beispielsweise in Form einer Folie oder eines Keramikplättchens in die Vertiefung des Trägers 6 eingebracht ist. Die Filterschicht 3 bildet eine Abdeckung des Trägers 6 und kann beispielsweise als Bragg-Reflektor auf einem
Trägerelement ausgebildet sein.
Alternativ zu den mit einer Vertiefung versehenen als Gehäuse ausgebildeten Trägern 6 der Ausführungsbeispiele der Figuren
2 und 3 kann der Träger 6 auch ein Gehäuse aufweisen, das den Halbleiterchip allseitig umschließt, wobei die Filterschicht
3 und das Wellenlängenkonversionselement 2 auf einer
Außenseite des Trägers 6 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 oder zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 angeordnet sein können . In Figur 4 ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement
103 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen einen Träger 6 aufweist, der durch ein Keramiksubstrat 62 gebildet wird, auf dem ein transparentes Kunststoffmaterial 63 zur Verkapselung des auf dem Keramiksubstrat 62
aufgebrachten Halbleiterchips 1 angeordnet ist. Das
Keramiksubstrat 2 kann Leiterbahnen und/oder
Durchkontaktierungen zum elektrischen Anschluss des Licht emittierenden Halbleiterchips 1 aufweisen.
Das Wellenlängenkonversionselement 2 und die Filterschicht 3 sind auf einer Außenseite des Trägers 6, die durch eine
Außenseite des Kunststoffmaterials 63 gebildet wird,
aufgebracht. Alternativ zu der Anordnung des
Wellenlängenkonversionselements 2 und der Filterschicht 3 auf nur einer Oberfläche des Trägers 6 können diese auch auf mehreren Oberflächen des Trägers 6 und insbesondere des
Kunststoffmaterials 63 aufgebracht sein, also zusätzlich zur gezeigten Oberseite auch auf Seitenflächen des
Kunststoffmaterials 63.
In Figur 5 ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement
104 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, das einen Träger 6, beispielsweise ein KunststoffSubstrat oder ein Keramiksubstrat, aufweist, auf dem ein lichtemittierender Halbleiterchip 1 angeordnet und elektrisch kontaktiert ist. Beabstandet und damit entfernt vom Halbleiterchip 1 platziert weist das lichtemittierende Halbleiterbauelement 104 ein schalenförmiges Trägerelement 5, beispielsweise in Form einer Glaskuppel oder einer Kunststoffkuppel , auf, das rein
beispielhaft auf einer dem Halbleiterchip 1 zugewandten
Innenseite des Wellenlängenkonversionselements 2, beispielsweise in Form einer Beschichtung mit einem Wellenlängenkonversionsstoff, und auf einer Außenseite die Filterschicht 3 aufweist. Zwischen dem Träger 6 und dem
Wellenlängenkonversionselement 2 ist ein Hohlraum
ausgebildet, der leer sein kann oder mit einem Gas gefüllt sein kann. Weiterhin ist es auch möglich, dass in dem
Hohlraum ein Vergussmaterial angeordnet ist. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann es auch möglich sein, dass das Wellenlängenkonversionselement 2 ohne das Trägerelement 5 selbsttragend aus einem Kunststoff- oder Keramikmaterial mit einem Wellenlängenkonversionsstoff ausgebildet und
kuppelartig über dem Halbleiterchip 1 angeordnet ist.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen alle lichtemittierende Halbleiterbauelemente, die ein
Wellenlängenkonversionselement 2 gemäß einem so genannten "Remote-Phosphor-Konzept" aufweisen, das entfernt von einem lichtemittierenden Halbleiterchip 1 platziert ist. Das
Wellenlängenkonversionselement 2 ist dabei wie vorab
beschrieben beispielsweise als Scheibe, Schale oder Abdeckung ausgeführt. Um im ausgeschalteten Zustand der gezeigten lichtemittierenden Halbleiterbauelemente einen unerwünschten, beispielsweise gelben Farbeindruck, des
Wellenlängenkonversionselements 2 zu vermeiden, der als störend empfunden werden kann, ist jeweils unmittelbar auf dem Wellenlängenkonversionselement 2 oder auch beabstandet zu diesem eine Filterschicht 3 angeordnet, die zumindest einen Teil 34 eines von außen auf die lichtemittierenden
Halbleiterbauelemente einfallenden Lichts 33 reflektiert, um im ausgeschalteten Zustand der Halbleiterbauelemente einen vom Wellenlängenkonversionselement 2 jeweils hervorgerufenen Farbeindruck zu überlagern und somit zu modifizieren.
Bekannte Maßnahmen wie beispielsweise einen weißen Diffusor als Abdeckung über dem Wellenlängenkonversionselement 2 zu verwenden, um einen störenden Farbeindruck des
Wellenlängenkonversionselements 2 zu vermeiden, sind bei den hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelementen nicht notwendig, sodass die mit solchen zusätzlichen
Diffusoren verbundenen Nachteile wie beispielsweise eine signifikante Lichteinbuße vermieden werden können.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale der in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert sein, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in Verbindung mit den Figuren beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder
alternative Merkmale gemäß den Ausführungsformen im
allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldungen 10 2012 109 109.9 und 10 2012 111 123.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .

Claims

Patentansprüche
1. Licht emittierendes Halbleiterbauelement, aufweisend
- einen Licht emittierenden Halbleiterchip (1) mit einem
aktiven Bereich (11), der im Betrieb Licht (31) mit einem ersten Spektrum abstrahlt,
- ein Wellenlängenkonversionselement (2), das entfernt vom
Halbleiterchip (1) platziert und dem Halbleiterchip (1) im Strahlengang des Lichts (31) mit dem ersten Spektrum nachgeordnet ist und das zumindest teilweise Licht (31) mit dem ersten Spektrum in Licht (32) mit einem zweiten Spektrum umwandelt, und
- eine Filterschicht (3), die zumindest einen Teil (34) eines von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts (33) reflektiert, wobei der von der Filterschicht
(3) reflektierte Teil (34) des von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallenden Lichts (33) einen sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist und in einem ausgeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements einen vom Wellenlängenkonversionselement hervorgerufenen
Farbeindruck überlagert.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das
Wellenlängenkonversionselement (2) von der Filterschicht (3) räumlich beanstandet angeordnet ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen als Gehäuse ausgebildeten Träger (6), wobei
- das Gehäuse eine Vertiefung aufweist,
- der Halbleiterchip (1) und das Wellenlängenkonversions¬ element (2) innerhalb der Vertiefung angeordnet sind, und
- die Filterschicht (3) über der Vertiefung als eine
Abdeckung des Trägers angeordnet ist. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wellenlängenkonversionselement (2) einen
Abstand zum Halbleiterchip (1) aufweist, der einem
Vielfachen einer lateralen Ausdehnung des
Halbleiterchips (1) entspricht.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Halbleiterbauelement einen Träger (6)
aufweist, auf dem der Halbleiterchip (1) angeordnet ist und der das vom Halbleiterchip (1) entfernt angeordnete Wellenlängenkonversionselement (2) trägt.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei das
Wellenlängenkonversionselement (2) oder das
Wellenlängenkonversionselement (2) und die Filterschicht (3) als Abdeckung, Fenster oder Schale über dem
Halbleiterchip (1) ausgebildet sind.
Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) dem
Wellenlängenkonversionselement (2) im Strahlengang des Lichts (31) mit dem ersten Spektrum nachgeordnet ist.
Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Halbleiterbauelement eine der Filterschicht (3)
nachgeordnete Lichtabstrahlfläche (4) aufweist und das von außen auf das Halbleiterbauelement einfallende
Licht (33) auf die Lichtabstrahlfläche (4) eingestrahlt wird . Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei das erste Spektrum einen sichtb
Wellenlängenbereich aufweist . 10. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei der von der Filterschicht (3)
reflektierte Teil (34) des von außen auf das
Halbleiterbauelement einfallenden Lichts (33) zumindest teilweise dem vom Wellenlängenkonversionselement (2) umgewandelten Teilspektrum des Lichts (31) mit dem ersten Spektrum entspricht.
Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) für einen Teil des Lichts (31) mit dem ersten Spektrum transparent ist.
12. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei
- das erste Spektrum einen blauen Wellenlängenbereich und das zweite Spektrum einen gelben Wellenlängenbereich
aufweist,
- das Halbleiterbauelement eine der Filterschicht (3)
nachgeordnete Lichtabstrahlfläche (4) aufweist und
- die Lichtabstrahlfläche (4) in einem ausgeschalteten
Zustand bei einem Betrachter einen nicht-gelblichen
Farbeindruck erweckt.
Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei das Wellenlängenkonversionselement als keramisches Wellenlängenkonversionselement
ausgebildet ist.
14. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei das Wellenlängenkonversionselement (2) einen Wellenlängenkonversionsstoff (22) in einem
Matrixmaterial (21) aufweist und das Matrixmaterial (21) einen transparenten Kunststoff aufweist.
15. Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Wellenlängenkonversionselement (2) als
selbsttragende Folie ausgebildet ist.
16. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei das Wellenlängenkonversionselement (2) ein Trägerelement (5) aufweist, auf dem ein
Wellenlängenkonversionsstoff aufgebracht ist, und das Trägerelement (5) Glas oder Kunststoff aufweist.
17. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei
- die Filterschicht (3) als dichroitischer Spiegel
ausgebildet ist, der eine periodische Abfolge von ersten Schichten und zweiten Schichten aufweist,
- die ersten Schichten einen ersten Brechungsindex und die zweiten Schichten einen vom ersten Brechungsindex verschiedenen zweiten Brechungsindex aufweisen und
- die ersten Schichten und die zweiten Schichten der
Filterschicht (3) jeweils ein Oxid oder Nitrid umfassen.
18. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Filterschicht (3) auf dem
Wellenlängenkonversionselement (2) aufgebracht ist.
19. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei - die Filterschicht (3) zumindest eine dem
Wellenlängenkonversionselement (2) abgewandte
Hauptoberfläche (4) aufweist,
- das von außen auf das Halbleiterbauelement einfallende Licht (33) unter einem Winkel (9) auf die
Hauptoberfläche (4) eingestrahlt wird, und
- der Teil (34) des von außen auf das Halbleiterbauelement einfallenden Lichts (33) in Abhängigkeit dieses Winkels von der Filterschicht (3) reflektiert wird.
EP13766313.4A 2012-09-26 2013-09-24 Licht emittierendes halbleiterbauelement Withdrawn EP2901501A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012109109 2012-09-26
DE102012111123.5A DE102012111123A1 (de) 2012-09-26 2012-11-19 Licht emittierendes Halbleiterbauelement
PCT/EP2013/069814 WO2014048906A1 (de) 2012-09-26 2013-09-24 Licht emittierendes halbleiterbauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2901501A1 true EP2901501A1 (de) 2015-08-05

Family

ID=50235122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13766313.4A Withdrawn EP2901501A1 (de) 2012-09-26 2013-09-24 Licht emittierendes halbleiterbauelement

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9373759B2 (de)
EP (1) EP2901501A1 (de)
CN (1) CN104737311A (de)
DE (1) DE102012111123A1 (de)
WO (1) WO2014048906A1 (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105493301A (zh) * 2013-07-08 2016-04-13 皇家飞利浦有限公司 波长转换的半导体发光器件
DE102014107972B9 (de) * 2014-04-17 2022-07-21 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtvorrichtung mit einem ersten Leuchtstoff und Filterpartikeln
DE102014114372B4 (de) 2014-10-02 2022-05-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen und optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE102015104220A1 (de) * 2015-03-20 2016-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Leuchtvorrichtung
RU2720663C2 (ru) * 2015-03-23 2020-05-12 Конинклейке Филипс Н.В. Оптический датчик жизненных показателей
US10324242B2 (en) * 2015-09-07 2019-06-18 Nichia Corporation Optical component and light emitting device
US20190171093A1 (en) * 2016-10-21 2019-06-06 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Wavelength conversion member, light-emitting device, and method for manufacturing wavelength conversion member
US10243124B2 (en) * 2016-12-26 2019-03-26 Nichia Corporation Light emitting device
JP7108171B2 (ja) * 2016-12-27 2022-07-28 日亜化学工業株式会社 発光装置
DE102017101880B4 (de) 2017-01-31 2018-10-11 Ledvance Gmbh Lichtemittierende Vorrichtung
KR102673595B1 (ko) * 2017-02-14 2024-06-12 삼성전자주식회사 Led 장치 및 그 제조 방법
CN108574034A (zh) * 2017-03-10 2018-09-25 光宝电子(广州)有限公司 发光装置
CN106990677B (zh) * 2017-04-17 2018-10-30 京东方科技集团股份有限公司 一种反射镜及曝光装置
US11466839B2 (en) 2017-06-30 2022-10-11 Merck Patent Gmbh Wavelength converting component
DE102017121889B3 (de) * 2017-09-21 2018-11-22 Heraeus Noblelight Gmbh Breitbandige halbleiterbasierte UV-Lichtquelle für eine Spektralanalysevorrichtung
DE102017130136A1 (de) * 2017-12-15 2019-06-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement
JP7057493B2 (ja) * 2018-02-05 2022-04-20 日亜化学工業株式会社 発光装置とその製造方法
TWI811411B (zh) * 2018-07-30 2023-08-11 美商亮銳公司 用於寬頻ir led之介電鏡體
US11417806B2 (en) * 2018-07-30 2022-08-16 Lumileds Llc Dielectric mirror for broadband IR LEDs
CN117954555A (zh) * 2024-03-25 2024-04-30 西湖烟山科技(杭州)有限公司 微显示单元和显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060171152A1 (en) * 2005-01-20 2006-08-03 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light emitting device and method of making the same
US20100012959A1 (en) * 2006-09-29 2010-01-21 Alexander Wilm Optoelectronic Component
US20120162964A1 (en) * 2009-09-17 2012-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting device with off-state white appearance

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6252254B1 (en) 1998-02-06 2001-06-26 General Electric Company Light emitting device with phosphor composition
DE10036940A1 (de) 2000-07-28 2002-02-07 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Lumineszenz-Konversions-LED
US6616862B2 (en) 2001-05-21 2003-09-09 General Electric Company Yellow light-emitting halophosphate phosphors and light sources incorporating the same
DE10147040A1 (de) 2001-09-25 2003-04-24 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Beleuchtungseinheit mit mindestens einer LED als Lichtquelle
JP4263453B2 (ja) 2002-09-25 2009-05-13 パナソニック株式会社 無機酸化物及びこれを用いた発光装置
US7157839B2 (en) 2003-01-27 2007-01-02 3M Innovative Properties Company Phosphor based light sources utilizing total internal reflection
US7855395B2 (en) * 2004-09-10 2010-12-21 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting diode package having multiple molding resins on a light emitting diode die
US9117944B2 (en) 2008-09-24 2015-08-25 Koninklijke Philips N.V. Semiconductor light emitting devices grown on composite substrates
KR20110066202A (ko) * 2008-10-01 2011-06-16 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 증가된 광 추출 및 황색이 아닌 오프 상태 컬러를 위한 인캡슐런트 내의 입자들을 갖는 ｌｅｄ
KR101639788B1 (ko) 2009-03-19 2016-07-15 코닌클리케 필립스 엔.브이. 컬러 조절 장치
US20110012147A1 (en) 2009-07-15 2011-01-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wavelength-converted semiconductor light emitting device including a filter and a scattering structure
US20110012141A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Le Toquin Ronan P Single-color wavelength-converted light emitting devices
JPWO2011077548A1 (ja) * 2009-12-25 2013-05-02 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 発光装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060171152A1 (en) * 2005-01-20 2006-08-03 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light emitting device and method of making the same
US20100012959A1 (en) * 2006-09-29 2010-01-21 Alexander Wilm Optoelectronic Component
US20120162964A1 (en) * 2009-09-17 2012-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting device with off-state white appearance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2014048906A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9373759B2 (en) 2016-06-21
DE102012111123A1 (de) 2014-03-27
CN104737311A (zh) 2015-06-24
US20150243855A1 (en) 2015-08-27
WO2014048906A1 (de) 2014-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2901501A1 (de) Licht emittierendes halbleiterbauelement
EP2054948A1 (de) Optoelektronisches bauelement
EP2307797B1 (de) Strahlungsemittierende vorrichtung
EP2328191B1 (de) Leuchtdiodenanordnung
EP2245668B1 (de) Optoelektronisches modul und projektionsvorrichtung mit dem optoelektronischen modul
WO2007025516A1 (de) Optoelektronisches bauelement
EP2912688B1 (de) Leuchtdiodenmodul
DE102014202264A1 (de) Belichtungsvorrichtungen
WO2007036214A1 (de) Strahlungsemittierendes optoelektronisches bauelement
WO2015181072A1 (de) Halbleiterbauelement und beleuchtungsvorrichtung
DE102008057140A1 (de) Optoelektronisches Bauelement
EP2067177B1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE112016005024B4 (de) Halbleiterlaseranordnung und Projektor
DE102007044597A1 (de) Optoelektronisches Bauteil
EP2126982B1 (de) Anordnung und verfahren zur erzeugung von mischlicht
DE102016104616A1 (de) Halbleiterlichtquelle
WO2018050921A1 (de) Licht emittierende vorrichtung
WO2017157638A1 (de) Halbleiterlichtquelle
DE102011012264A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement
WO2019048170A1 (de) Licht emittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines licht emittierenden bauelements
WO2018104389A1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE102011087614A1 (de) Optoelektronische Anordnung
WO2018104395A1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE102007043181A1 (de) Optoelektronisches Bauelement
WO2020193233A1 (de) Licht emittierendes halbleiterbauelement, verfahren zur herstellung eines licht emittierenden halbleiterbauelements und verwendung des licht emittierenden halbleiterbauelements

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150304

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20180608

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20190612