KR102069911B1 - 광전자 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩을 포함한 헤드램프 - Google Patents

광전자 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩을 포함한 헤드램프 Download PDF

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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

하나 이상의 실시예에서, 광전자 반도체 칩(1)은 500㎚ 미만의 피크 파장을 갖는 일차 복사선을 생성하기 위한 활성층(20)을 구비한 반도체 층시퀀스(2)를 포함한다. 반도체 칩(1)은 제1 이차 복사선을 생성하기 위한 제1 변환 소자(31)와 제2 이차 복사선을 생성하기 위한 제2 변환 소자(32)를 포함한다. 반도체 층시퀀스(2)는 전기적으로 상호 간에 독립되어 구동될 수 있으면서 측방향으로 이웃하여 배치된 세그먼트들(21, 22)로 분할된다. 변환 소자들(31, 32)은 세그먼트들(21, 22)의 주 복사면들(25) 상에 실장된다. 제1 이차 복사선은 유색광이고 제2 이차 복사선은 백색광이다.

Description

광전자 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩을 포함한 헤드램프{OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR CHIP AND HEADLAMP HAVING SUCH A SEMICONDUCTOR CHIP}
본 발명은 광전자 반도체 칩에 관한 것이다. 그 밖에도, 본 발명은 상기 광전자 반도체 칩을 포함하는 헤드램프에도 관한 것이다.
해결할 과제는 상면도로 볼 때 상호 간에 나란히 여러 가지 색 효과가 실현될 수 있는 광전자 반도체 칩을 명시하는 것에 있다.
상기 과제는 특히 독립 청구항들의 특징들을 포함하는 광전자 반도체 칩 및 헤드램프를 통해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에서 명시된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 광전자 반도체 칩은 반도체 층시퀀스를 포함한다. 반도체 층시퀀스는 일차 복사선을 생성하기 위한 활성층을 포함한다. 일차 복사선은 바람직하게는 자외선 광 또는 청색광이다. 특히 일차 복사선의 피크 파장은 500㎚ 미만의 파장이다. 피크 파장(peak wavelength)은, 활성층에 의해 최대 스펙트럼 에너지 밀도가 생성될 때의 파장이다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 반도체 칩은 하나 또는 복수의 제1 변환 소자를 포함한다. 적어도 하나의 제1 변환 소자는 제1 이차 복사선을 생성하도록 구성된다. 이를 위해, 제1 변환 소자는 제1 변환 소자에 도달하는 일차 복사선의 일부분 또는 전체 일차 복사선을 제1 이차 복사선으로 변환한다. 제1 이차 복사선은 바람직하게는 일차 복사선보다 더 큰 파장을 가진다. 일차 복사선은 제1 변환 소자를 통과할 수 없거나, 또는 유의적인 범위에서 통과할 수 없다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 반도체 칩은 하나 또는 복수의 제2 변환 소자를 포함한다. 적어도 하나의 제2 변환 소자는 제2 변환 소자 쪽에 도달하는 일차 복사선의 부분적인, 또는 완전한 파장 변환을 통해 제2 이차 복사선을 생성하도록 구성된다. 특히, 일차 복사선의 일부분은 제2 변환 소자를 통과할 수 있으며, 그럼으로써 제2 이차 복사선은 일차 복사선의 성분을 포함하고, 그에 따라 혼합 복사선에 관계하게 된다. 제2 이차 복사선은 특히 바람직하게는 백색광이다. 백색광이란 개념은, CIE 표준 색상표에서 제2 이차 복사선의 색 위치가 흑체 복사 커브(black body curve)로부터 최대 0.1단위만큼, 또는 최대 0.05단위만큼 벗어난다는 점을 의미할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 반도체 층시퀀스는 전기적으로 상호 간에 독립되어 구동될 수 있는 적어도 2개, 또는 2개보다 많은 세그먼트로 분할된다. 세그먼트들은, 반도체 칩의 주 복사면에 대한 상면도로 볼 때, 측방향으로 서로 나란히, 그리고 이웃하여 배치된다. 반도체 층시퀀스는 이웃한 세그먼트들 사이에서 완전하게, 또는 부분적으로만 제거될 수 있다. 따라서 개별 세그먼트들은, 반도체 층시퀀스로부터 아일랜드 형태로 식별될 수 있거나, 또는 세그먼트들은 반도체 층시퀀스의 부분 영역을 통해 뒤섞여서 모두 상호 간에 연결될 수 있다.
따라서 모든 세그먼트는 에피택셜 성장된 동일한 반도체 층시퀀스로 제조된다. 반도체 층시퀀스는, 제조 공차의 범위에서, 동일하고, 변함없는 층 구성으로, 그리고 변함없는 조성으로 모든 세그먼트에 걸쳐서 연장된다. 반도체 층시퀀스의 평면에서 완전하게 제조된 세그먼트들 상호 간에 상대적인 공간상 위치는, 아직 세그먼트화되지 않고 아직 구조화되지 않은 반도체 층시퀀스에 비해, 바람직하게는 변경되지 않는다.
반도체 칩의 하나 이상의 실시예에 따라서, 변환 소자들은 세그먼트들의 주 복사면들 상에 각각 실장된다. 그 다음 바람직하게는, 세그먼트들 각각에 변환 소자들 중 정확히 하나의 변환 소자가 일 대 일로 할당된다. 그 밖에도, 변환 소자들은 바람직하게는 변환 소자들이, 주 복사면에 대한 상면도로 볼 때, 중첩되지 않도록 세그먼트들 상에 실장된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 변환 소자들은 세그먼트들의 주 복사면들에 간접적으로, 또는 직접적으로 접촉한다. 따라서 변환 소자들은 반도체 층시퀀스에 접촉할 수 있다. 특히, 간접적인 접촉의 경우, 세그먼트들의 반도체 재료와 변환 소자들 사이에, 세그먼트들 상에 변환 소자들을 고정하기 위해, 기껏해야 하나의 결합 수단이 위치된다. 결합 수단은 예컨대 실리콘을 함유한 접착제이다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 제1 이차 복사선은 유색광, 특히 황색 및/또는 오렌지색의 광이다. 예컨대 제1 이차 복사선의 색 위치는 최대 0.07단위 또는 최대 0.05단위의 공차로 CIE 표준 색상표의 스펙트럼 색선 상에 위치한다. 제1 이차 복사선의 색 위치는 특히 575㎚ 이상과 595㎚ 이하에 위치한다.
하나 이상의 실시예에서, 광전자 반도체 칩은 500㎚ 미만의 피크 파장을 갖는 일차 복사선을 생성하기 위한 적어도 하나의 활성층을 구비한 반도체 층시퀀스를 포함한다. 또한, 반도체 칩은 제1 이차 복사선을 생성하기 위한 적어도 하나의 제1 변환 소자와 제2 이차 복사선을 생성하기 위한 적어도 하나의 제2 변환 소자를 포함하며, 이차 복사선들은 일차 복사선의 부분적인, 또는 완전한 파장 변환을 통해 생성된다. 반도체 층시퀀스는 전기적으로 상호 간에 독립되어 구동될 수 있으면서 측방향으로 이웃하여 배치된 시스템들로 분할된다. 변환 소자들은 세그먼트들의 주 복사면들 상에 실장되어 반도체 층시퀀스에 직접적으로 접촉할 수 있다. 제1 이차 복사선은 유색광, 특히 황색광이고, 제2 이차 복사선은 백색광이다.
반도체 층시퀀스가 세그먼트화되는 것을 통해, 제1 또는 제2 이차 복사선이 방출되는 영역들 사이의 간격은 단지 매우 작다. 또한, 세그먼트화를 통해, 이차 복사선을 방출하는 영역들 사이에 비교적 예리한 색 한계 설정이 가능한 점이 달성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 제1 변환 소자들과 제2 변환 소자들의 면적비는, 반도체 층시퀀스에 대한 상면도로 볼 때, 최소 0.25이거나, 또는 최소 0.5이거나, 또는 최소 0.75이거나, 또는 최소 1이다. 대체되거나 추가되는 방식으로, 면적비는 최대 4이거나, 또는 최대 3이거나, 또는 최대 2.5이다. 특히 제1 변환 소자들과 제2 변환 소자들의 면적비는 최소 1.25이고, 그리고/또는 최대 2.25이며, 그럼으로써 적어도 하나의 제1 변환 소자는 적어도 하나의 제2 변환 소자보다 더 큰 면적을 취하게 된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 제1 변환 소자들과 제2 변환 소자들의 면적비는, 제1 이차 복사선의 광속과 제2 이차 복사선의 광속의 몫이 최소 0.25이거나, 또는 최소 0.5이거나, 또는 최소 0.75인 정도로 설정된다. 몫은 대체되거나 추가되는 방식으로 최대 4이거나, 또는 최대 2이거나, 또는 최대 1.25이다. 달리 말하면, 이 경우, 이차 복사선들은 사람의 눈에는 거의 동일한 밝기로 보인다. 광속은 루멘 단위로 명시된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 제1 변환 소자들과 제2 변환 소자들은 상호 간에 접촉하지 않는다. 따라서 제1 변환 소자들은 제2 변환 소자들로부터 이격될 수 있다. 제1 변환 소자들이 복수 개로 제공된다면, 제1 변환 소자들은 상호 간에 접촉하지 않을 수 있다. 이에 상응하는 사항은 제2 변환 소자들에도 적용될 수 있다. 달리 말하면, 변환 소자들은 쌍을 이루는 방식으로 상호 간에 이격될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 이웃한 변환 소자들 사이의 평균 간격은 최대 150㎛이거나, 또는 최대 110㎛이거나, 또는 75㎛이거나, 또는 최대 40㎛에 달한다. 평균 간격은 대체되거나 추가되는 방식으로 반도체 칩 및/또는 반도체 층시퀀스의 평균 에지 길이의 최대 15%이거나, 또는 최대 10%이거나, 또는 최대 5%이다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 세그먼트들 사이의 평균 간격은 각각 대응하는 변환 소자들 사이의 평균 간격과 다르다. 특히 세그먼트들 사이의 평균 간격은 대응하는 변환 소자들 사이의 평균 간격보다 작을 수 있다. 예컨대 세그먼트들 사이의 평균 간격과 각각 대응하는 변환 소자들 사이의 평균 간격은 최소 5%, 또는 10%, 또는 25, 또는 50%만큼 서로 다르다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 변환 소자들 중 적어도 2개의 변환 소자 사이에 광학 차폐부가 위치된다. 광학 차폐부는 바람직하게는 일차 복사선에 대해서뿐 아니라 제1 및 제2 이차 복사선에 대해서도 복사선 비투과성이다. 복사선 비투과성이란, 일차 복사선에 대해서뿐 아니라 이차 복사선들에 대해서도 투과율이 최대 20%, 또는 최대 10%, 또는 최대 3%, 또는 최대 1%에 달하는 것을 의미할 수 있다. 적어도 하나의 차폐부는 바람직하게는 제2 변환 소자들로부터 광학적으로 제1 변환 소자들을 분리한다. 예컨대 복수의 제1 변환 소자가 제공된다면, 광학 차폐부는 각각 이웃한 제1 변환 소자들 사이에 배치될 수도 있으며, 이에 상응하는 사항은 복수의 제2 변환 소자의 경우에도 적용된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 광학 차폐부는, 반도체 층시퀀스로부터 볼 때, 적어도 반도체 층시퀀스를 등지는 변환 소자들의 면들에까지 닿는다. 달리 말하면, 이 경우, 이웃한 변환 소자들 사이에 광학 차폐부에 의해 차단되지 않는 직접적인 시각선(sight line)은 존재하지 않을 수 있다. 특히 적어도 하나의 광학 차폐부는, 반도체 층 시퀀스로부터 이격되는 방향으로, 변환 소자들보다 더 돌출될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 세그먼트들은, 상면도로 볼 때, 장방형 또는 정방형 기본 형태를 가진다. 똑같은 정도로, 세그먼트들은 삼각형, 마름모꼴, 사다리꼴, 또는 육각형 기본 형태를 가질 수도 있다. 특히 세그먼트들은 정육각형으로서, 또는 등변 삼각형으로서, 또는 직각 삼각형으로서 형성될 수 있다. 대응하는 변환 소자들은 각각 세그먼트들과 동일한 기본 형태를 가질 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 세그먼트들은, 상면도로 볼 때, 서로 다른 표면적을 가진다. 이는 변환 소자들에도 똑같은 정도로 적용될 수 있다. 이 경우에, 특히 정확히 하나의 세그먼트가 정확히 하나의 제1 변환 소자를 위해 제공되고 정확히 하나의 세그먼트가 정확히 하나의 제2 변환 소자를 위해 제공된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 반도체 칩은 제1 변환 소자들 중 복수의 제1 변환 소자를 포함한다. 그 다음, 바람직하게는, 복수의 세그먼트 각각의 후방에는 제1 변환 소자들 중 하나가 배치된다. 제1 변환 소자들 중 하나가 그 각 후방에 배치되는 상기 세그먼트들은, 상면도로 볼 때, 제1 변환 소자들과 똑같은 정도로, 동일하게 형성될 수 있다. 이에 상응하는 사항은 제2 변환 소자들에도 적용될 수 있다. 특히 제1 변환 소자들 및 제2 변환 소자들뿐 아니라 대응하는 세그먼트들도 각각 동일하게 형성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 주 복사면에 대한 상면도로 볼 때, 제1 변환 소자들 중 복수의 제1 변환 소자는 적어도 하나의 제2 변환 소자의 둘레에 배치된다. 이 경우, 제1 변환 소자들은 프레임 형태로, 또는 외접원 형태로 제2 변환 소자를 에워쌀 수 있다. 그러나 반드시 제1 변환 소자들이 제2 변환 소자들 중 하나 또는 복수의 제2 변환 소자의 둘레에서 폐쇄된 선을 형성할 필요는 없다. 유사한 방식으로, 제2 변환 소자들 중 복수의 제2 변환 소자도 제1 변환 소자들 중 하나 또는 복수의 제1 변환 소자의 둘레에 배치될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 세그먼트들 중 복수의 세그먼트에 변환 소자들 중 하나의 변환 소자가 할당된다. 똑같은 정도로, 변환 소자들 중 복수의 변환 소자가 세그먼트들 중 하나의 세그먼트에 할당될 수도 있다.
그 밖에도, 헤드램프가 명시된다. 헤드램프는 앞서 언급한 실시예들 중 하나 또는 복수의 실시예와 결부되어 명시된 것과 같은 적어도 하나의 광전자 반도체 칩을 포함한다. 그러므로 헤드램프의 특징들은 반도체 칩에 대해서도 개시되며, 이는 그 반대로도 적용된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 헤드램프는 적어도 하나의 광전자 반도체 칩의 후방에 배치되는 적어도 하나의 광학계를 포함한다. '후방에 배치된다'는, 반도체 칩으로부터 생성된 복사선이 최소 70%까지, 또는 최소 85%까지, 또는 최소 95%까지 광학계 쪽에, 그리고/또는 그 내에 도달한다는 것을 의미할 수 있다. 달리 말하면, 반도체 칩으로부터 생성된 복사선은 완전하게, 또는 실질적으로 완전하게 광학계 쪽에, 또는 그 내에 도달한다.
헤드램프의 하나 이상의 실시예에 따라서, 광학계는 하나 또는 복수의 광통로를 포함하거나, 또는 광학계가 하나의 광통로이다. 적어도 하나의 상기 광통로를 통해, 반도체 칩에 의해 생성된 복사선을 헤드램프의 광 방출면 쪽으로 전도할 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 광통로는 반도체 칩의 모든 세그먼트의 후방에 공동으로 배치된다. 이 경우, 광통로는 제1 변환 소자들뿐만 아니라 제2 변환 소자들에도 중첩되고, 제1 이차 복사선뿐만 아니라 제2 이차 복사선도 흡수하여 전도하도록 구성된다. 이는 특히 세그먼트들과 변환 소자들 사이의 작은 간격을 통해 가능해진다. 그 결과로, 제1 및 제2 이차 복사선이 헤드램프의 동일한 광 방출면 상에서 분리될 수 있는 점이 달성될 수 있다. 이에 대체되는 방식으로, 복수의 광통로가 반도체 칩들 중 하나의 반도체 칩에 할당될 수 있으며, 광통로들 중 하나 이상의 광통로는 세그먼트들 중 복수의 세그먼트에 걸쳐서 연장될 수 있다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 헤드램프는 반도체 칩들 중 복수의 반도체 칩 및/또는 광통로들 중 복수의 광통로를 포함한다. 이 경우, 반도체 칩들 각각에는 바람직하게는 광통로들 중 정확히 하나의 광통로가 할당된다.
하나 이상의 실시예에 따라서, 헤드램프는 승용차와 같은 자동차를 위해 제공된다. 이 경우, 적어도 하나의 반도체 칩은 점멸등을 위해서뿐만 아니라 주간 주행등을 위해서도 광원으로서 구성된다. 이 경우, 제1 및 제2 이차 복사선은 상기 목적을 위해 규정된 색 위치 및 세기를 가진다. 대체되거나 추가되는 방식으로, 예컨대 경찰의 비상 차량을 위한 이른바 포 라이트(po light)에 관계될 수 있다. 헤드램프는 광학계의 외부에 위치되거나, 또는 광학계가 그 후방에 배치되어 있지 않은 추가 광 다이오드 칩들을 포함할 수 있다. 상기 추가 광 다이오드 칩들을 통해 광학계의 영향이 보상될 수 있다.
이 경우, 헤드램프라는 개념은, 헤드램프가 주간 주행등 및 점멸등 및/또는 정지등을 포함하고 야간 주행을 위해 제공되는 광원은 별도의 부품을 통해 실현된다는 점을 반드시 배제하지 않는다.
하기에는 본원에 기술된 광전자 반도체 칩 및 본원에 기술된 헤드램프가 도면을 참조하여 실시예들에 따라서 더욱 상세하게 설명된다. 이 경우, 동일한 도면 부호들은 개별 도들에서 동일한 소자들을 지시한다. 그러나 이 경우 일정한 축적 비율로 도시되어 있는 것은 아니며, 오히려 개별 소자들은 더욱 나은 이해를 위해 과장되어 크게 도시되어 있을 수 있다.
도 1 내지 도 9는, 본원에 기술된 광전자 반도체 칩의 실시예들을 각각 도시한 개략도이다.
도 10은, 본원에 기술된 헤드램프의 일 실시예를 도시한 개략적 단면도이다.
도 11은, 제1 이차 복사선을 위한 CIE 표준 색상표의 일부분을 나타낸 그래프이다.
도 1에는, 광전자 반도체 칩(1)의 일 실시예가 개략적 상면도로 도시되어 있다. 반도체 칩(1)은 2개의 세그먼트(21, 22)로 분할된 반도체 층시퀀스(2)를 포함한다. 세그먼트들(21, 22)은 측방향으로 이웃하여 배치되고 전기적으로 상호 간에 독립되어 구동될 수 있다. 전기 제어를 위해, 반도체 칩(1)은 4개의 전기 접촉점(7)을 포함한다. 접촉점들(7)은 반도체 칩(1)의 에지를 따라서 배치된다. 접촉점들(7)은 예컨대 납땜 접점들, 본드 패드들, 또는 플러그인 접점들일 수 있다.
도시된 것과 다르게, 접촉점들(7)은 반도체 층시퀀스(2)를 등지는 캐리어(6)의 후면 상에도 위치될 수 있다. 접촉점들(7) 상에는 본딩 와이어들이 실장될 수 있다.
세그먼트들(21, 22) 상에는 제1 변환 소자(31) 및 제2 변환 소자(32)가 실장된다. 제1 변환 소자(31)는 모든 다른 도들에서처럼 음영으로 식별 표시되어 있다. 변환 소자들(31, 32)은 일대일로 세그먼트들(21, 22)에 할당된다. 변환 소자들(31, 32)도 측방향에서 서로 이격된다.
반도체 칩(1)의 동작 중에, 반도체 층시퀀스(2) 내에서는 바람직하게는 청색광이 생성된다. 상기 청색광은 일차 복사선을 나타낸다. 상기 일차 복사선으로부터 제1 변환 소자(31)에 의해 제1 이차 복사선이 생성되며, 이 제1 이차 복사선은 유색광, 바람직하게는 황색광이다. 제2 변환 소자(32)를 통해, 일차 복사선의 일부분으로부터 제2 이차 복사선이 생성된다. 특히 일차 복사선의 나머지 부분과 함께 제2 이차 복사선은 백색광이다. 변환 소자들(31, 32)의 면적비는, 상면도로 볼 때, 예컨대 약 2:1이다.
반도체 칩(1)의 에지 길이(L)는 예컨대 400㎛ 이상 2500㎛ 이하이며, 특히 약 1000㎛이다. 도 1에서 반도체 칩(1)은 변환 소자들 중 정확히 2개의 변환 소자(31, 32)를 포함한다. 도와 다르게, 변환 소자들 중 2개보다 많은 변환 소자(31, 32)도 제공될 수 있으며, 이에 상응하는 사항은 도 2 내지 도 7 및 도 10에도 유사한 방식으로 적용된다. 모든 다른 실시예에서처럼, 바람직하게는 세그먼트들(21, 22) 각각의 후방에는 변환 소자들(31, 32) 중 정확히 하나의 변환 소자가 배치된다. 변환 소자들(31, 32)의 재료 조성은 측방향에서 바람직하게는 변하지 않는다.
선택에 따라, 변환 소자들(31, 32) 사이에는 광학 차폐부(4)가 위치된다. 광학 차폐부(4)를 통해, 제1 이차 복사선은 제2 변환 소자(32)에 도달하지 않으며, 그와 반대로 제2 이차 복사선의 관점에서도 통과하지 못한다. 따라서 광학 차폐부(4)는 제1 및 제2 이차 복사선에 대해서뿐만 아니라 일차 복사선에 대해서도 비투과성이다.
예컨대 광학 차폐부(4)는 기질 재료(matrix material) 및 이 기질 재료 내에 매립된 입자들을 함유하는 포팅 재료(potting material)를 통해 형성된다. 기질 재료는 실리콘일 수 있거나, 또는 실리콘-에폭시드 혼성 재료일 수 있다. 차폐부(4) 내 입자들은 예컨대 가령 이산화 티타늄으로 이루어진 반사성 입자들이거나, 또는 가령 수트(soot)로 이루어진 흡수성 입자들이다. 또한, 선택에 따라, 모든 다른 실시예에서처럼, 반도체 층시퀀스(2)를 등지는 차폐부(4)의 면 상에 여기서는 도시되어 있지 않은 반사층 또는 흡수층이 도포될 수 있다. 바람직하게는 반사성인 상기 반사층은 대체되거나 추가되는 방식으로 세그먼트들(21, 22) 및/또는 변환 소자들(31, 32)의 측면 표면들 상에도 도포될 수 있다.
도 2에는, 반도체 칩(1)의 개략적 단면도가 도시되어 있다. 세그먼트들(21, 22)로 분할되는 반도체 층시퀀스(2)는 캐리어(6)의 캐리어 상면(60) 상에 실장된다. 캐리어(6)는 바람직하게는 반도체 층시퀀스(2)의 성장 기판과 다르다. 그러나 캐리어(6)는 사파이어와 같은 성장 기판일 수 있거나, 또는 SiC일 수도 있다. 반도체 층시퀀스(2)는 파선으로 도시되어 있는 적어도 하나의 활성층(20)을 포함한다. 세그먼트들(21, 22)로의 분할을 위해, 반도체 층시퀀스(2)는, 캐리어 상면(60)에 대해 수직인 방향으로 완전히 분리된다. 세그먼트들(21, 22) 상호 간의 상대 위치는, 반도체 층시퀀스(2)를 위한 성장 기판 상에서의 상대 위치들에 비해, 변함이 없다.
변환 소자들(31, 32)은, 예컨대 인쇄 방법을 통해, 반도체 층시퀀스(2) 상에 곧바로 실장된다. 이에 대체되는 방식으로, 변환 소자들(31, 32)은 별도로 제조되어 세라믹 박판(lamina)으로서, 또는 실리콘 박판으로서 형성될 수 있고, 그 다음 상기 박판들 내에 하나 또는 복수의 변환 수단이 내포된다. 그 다음 변환 소자들(31, 32)과 반도체 층시퀀스(2) 사이에는 결합 수단, 특히 실리콘을 기반으로 하는 접착제가 위치된다. 결합 수단은 도들에 도시되어 있지 않다.
변환 소자들(31, 32)은 제조 공차의 범위에서 세그먼트들(21, 22)과 합동을 이룬다. 캐리어 상면(60)에 대해 평행한 방향으로 이웃한 변환 소자들(31, 32) 사이의 간격(C)은 세그먼트들(21, 22) 사이의 간격(D)에 상응한다.
광학 차폐부(4)는 캐리어(6)를 등지는 변환 소자들(31, 32)의 면들에까지 닿으면서 세그먼트들(21, 22) 사이 및 변환 소자들(31, 32) 사이의 틈을 실질적으로 완전하게 채운다. 캐리어(6)를 등지는 면 상에는 차폐부(4)가 예컨대 오목하게 형성된다.
도 3에 따르는 반도체 칩(1)의 단면도의 경우, 반도체 층시퀀스(2)는, 캐리어(6)에 대해 수직인 방향으로 완전히 분리되지 않는다. 개별 세그먼트들(21, 22)은 반도체 층시퀀스(2)의 재료를 통해 모놀리식으로 상호 간에 연결된다. 적어도 하나의 활성층(20)은 세그먼트들(21, 22)에 걸쳐서 연속해서 연장되지 않는다. 도해의 단순화를 위해, 모든 다른 실시예에서처럼, 개별 세그먼트들(21, 22)에 전류 공급하기 위한 전기 라인들 및 전기 연결 장치들은 도시되어 있지 않다.
도 3에 따라서, 세그먼트들(21, 22)은 대응하는 변환 소자들(31, 32)보다 더 큰 베이스면을 포함한다. 세그먼트들(21, 22) 사이의 간격(D)은 변환 소자들(31, 32) 사이의 간격(C)보다 작다. 광학 차폐부(4)는 캐리어(6)로부터 멀어지는 방향으로 변환 소자들(31, 32)보다 더 돌출된다.
도 3에서의 도해와 다르게, 세그먼트들(21, 22) 사이의 간격(D)은 변환 소자들(31, 32) 사이의 간격(C)보다 더 클 수도 있다. 이 경우, 변환 소자들(31, 32)은 세그먼트들(21, 22)보다 측방향으로 더 돌출된다.
그 밖에도, 도 3과 다르게, 차폐부(4)는 변환 소자들(31, 32) 사이에만, 또는 실질적으로 그들 사이에만 위치될 수 있다. 이 경우, 세그먼트들(21, 22) 사이의 영역은 진공화되거나, 또는 가스 충진되거나, 또는 차폐부(4)와 다른 재료로 형성될 수 있는 미도시된 추가 충진재를 구비한다. 상기 충진재는, 변환 소자들(31, 32) 사이, 및/또는 세그먼트들(21, 22) 사이의 차폐부(4)의 경우에 해당할 수 있는 것과 똑같은 정도로, 세그먼트들(21, 22) 사이의 영역을 부분적으로만 채울 수 있다. 이 경우, 차폐부(4) 및/또는 충진재는 예컨대 세그먼트들(21, 22) 및/또는 변환 소자들(31, 32)의 측면 표면들 상에 도포되는 코팅이며, 이웃한 충진재들 및/또는 차폐부들(4) 사이에는 간극이 위치된다.
모든 다른 실시예에서처럼, 변환 소자들(31, 32) 및/또는 광학 차폐부(4)의 면들이면서 캐리어(6)를 등지는 상기 면들 상에는 미도시된 보호층 또는 미도시된 포팅 재료가 위치될 수 있다.
도 4 내지 도 9에는, 광전자 반도체 칩(1)의 추가 실시예들이 각각 개략적 상면도로 도시되어 있다. 도 4와 도 5에 따라서, 반도체 칩(1)은 접촉점들(7) 중 각각 3개의 접촉점을 포함한다. 접촉점들(7) 중 하나의 접촉점은 세그먼트들(21, 22)을 위한 공통 전극으로서 형성된다. 이에 상응하는 사항은 모든 다른 실시예에서도 해당될 수 있다.
변환 소자들(31, 32)의 면적비는 도 4에 따라서 약 2:1에 달하고, 도 5에 따라서는 1:2에 달한다. 변환 소자들(31, 32) 및 세그먼트들(21, 22)은, 상면도로 볼 때, 각각 서로 다른 표면적을 갖는 장방형으로서 형성된다. 변환 소자들(31, 32)의 길이 방향들은 접촉점들(7)의 길이 방향에 대해 수직으로 배향된다. 이와 다르게, 도 6에서, 변환 소자들(31, 32) 및 접촉점들(7)의 길이 방향들은 상호 간에 평행하게 연장된다.
도 7에 따라서, 변환 소자들(31, 32)은, 상면도로 볼 때, 서로 다른 표면적을 갖는 직각 삼각형으로서 형성된다. 광학 차폐부(4)는, 이 광학 차폐부(4)가 반도체 칩(1)의 에지들에 대해 평행하게 배향되어 있는 도 4 내지 도 6에서와 다르게, 반도체 칩(1)에 걸쳐서 대각선으로 연장된다.
도 8에 따르는 실시예의 경우, 중앙의 제2 변환 소자(32)는 세그먼트(22) 상에 실장된다. 선택에 따라 제공되는 차폐부(4)는 제2 변환 소자(32)를 프레임 형태로 에워싼다. 제2 변환 소자들(32)의 둘레에는 반도체 칩(1)의 에지들을 따라서 실장되어 길게 신장되는 4개의 제1 변환 소자(31)가 실장되며, 이 제1 변환 소자들은 제2 변환 소자(32)를 실질적으로 빙 둘러 에워싼다. 접촉점들(7)은 반도체 칩(1)의 4개의 모서리 상에 실장된다. 접촉점들(7)은, 도시된 것과 다르게, 3개의 모서리 상에만 위치될 수도 있다.
도 9에 따라서, 세그먼트들(21, 22)은 정육각형으로서 각각 동일하게 형성된다. 세그먼트들 중 2개의 세그먼트(21) 상에는 제1 변환 소자들(31)이 실장된다. 세그먼트들 중 하나의 세그먼트(22)는 제2 변환 소자(32)를 구비한다.
제1 변환 소자들(31)을 포함하는 세그먼트들(21)은 바람직하게는 전기적으로 병렬 연결되지만, 그러나 상호 간에 독립되어 개별적으로 구동될 수도 있다. 변환 소자들(31, 32)은 서로 접촉할 수 있다. 두 변환 소자(31)는, 도시된 것과 다르게, 일체형으로 형성될 수도 있다. 도시된 것과 다르게, 도 9에 따르는 실시예의 경우, 광학 차폐부(4)가 제공될 수 있다.
도 10에는, 헤드램프(10)의 일 실시예가 개략적 단면도로 도시되어 있다. 헤드램프(10)는, 특히 도 1 내지 도 9와 결부되어 도시된 것과 같은 광전자 반도체 칩(1)을 포함한다. 반도체 칩(1)의 후방에는 광통로의 형태인 광학계(5)가 배치된다. 광학계(5)는 모든 세그먼트(21, 22)에 걸쳐서, 그에 따라 모든 변환 소자(31, 32)에 걸쳐서도 연장된다. 광학계(5)는, 제1 이차 복사선뿐만 아니라 제2 이차 복사선도 흡수하여 전도하도록 구성된다. 경우에 따라 제공되는 추가 광학 컴포넌트들은 도 10 내 도해의 단순화를 위해 도시되어 있지 않다.
도 11b에는, CIE 표준 색상표(도 11a 참조)의 일부분이 도시되어 있다. 제1 이차 복사선의 색 위치는 바람직하게는 에워싸인 영역 내에, 다시 말하면 좌표들 (0.545; 0.425), (0.597; 0.390), (0.610; 0.390) 및 (0.560; 0.440)를 갖는 4개의 색 위치를 통해 펼쳐져 있는 사각형 내에 위치한다.
본원에서 기술되는 발명은 실시예들에 따르는 기술 내용을 통해 제한되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징, 및 특징들의 각각의 조합도 포함하며, 이는 특히, 비록 대응하는 특징 또는 대응하는 조합 자체가 특허청구범위 또는 실시예들에 분명하게 명시되어 있지 않다고 하더라도, 특허청구범위 내 특징들의 각각의 조합도 포함한다.
본 특허 출원은, 그 공개 내용이 재귀적 관계를 통해 본원에 의해 수용되는 독일 특허 출원 10 2012 102 301.8의 우선권을 청구한 것이다.

Claims (13)

  1. 광전자 반도체 칩(1)에 있어서,
    캐리어(6) 위에 배치되고, 500㎚ 미만의 피크 파장을 갖는 일차 복사선을 생성하기 위한 적어도 하나의 활성층(20)을 구비하는 반도체 층시퀀스(2);
    상기 일차 복사선의 파장 변환을 통해 제1 이차 복사선을 생성하기 위한 적어도 하나의 제1 변환 소자(31); 및
    상기 일차 복사선의 파장 변환을 통해 제2 이차 복사선을 생성하기 위한 적어도 하나의 제2 변환 소자(32)
    를 포함하고,
    상기 반도체 층시퀀스(2)는 전기적으로 상호 간에 독립되어 구동될 수 있으며 측방향으로 이웃하여 배치되는 세그먼트들(21, 22)로 분할되되, 이웃한 세그먼트들 사이의 반도체 층시퀀스는 부분적으로 또는 완전하게 제거되고,
    상기 변환 소자들(31, 32)은 상기 세그먼트들(21, 22)의 주 복사면들(25) 상에 실장되고,
    상기 제1 이차 복사선은 유색광이고, 상기 제2 이차 복사선은 백색광이고,
    상기 세그먼트들(21, 22) 사이의 평균 간격(D)은 상기 변환 소자들(31, 32) 사이의 평균 간격(C)과 다르고,
    적어도 상기 변환 소자들(31, 32) 사이에 광학 차폐부(4)가 있으며, 상기 광학 차폐부는 일차 복사선에 대해서뿐만 아니라 제1 및 제2 이차 복사선에 대해서도 복사선 비투과성이고,
    상기 광학 차폐부(4)는, 상기 반도체 층시퀀스(2)로부터 멀어지는 방향으로, 적어도 상기 반도체 층시퀀스(2)을 등지는 상기 변환 소자들(31, 32)의 면들까지 연장하고,
    상기 광학 차폐부(4)는 상기 캐리어(6)를 등지는 면 상에서 오목한 형상이며,
    상기 광학 차폐부(4)는, 상기 세그먼트들 및 상기 변환 소자들의 측면들이 상기 광학 차폐부(4)의 재료에 의해 덮이도록 상기 세그먼트들 사이의 갭을 채우는 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 변환 소자(31)와 상기 제2 변환 소자(32)의 면적비는, 상기 반도체 층시퀀스(2)에 대한 상면도로 볼 때, 0.25 이상 4 이하이고,
    상기 제1 이차 복사선은 황색 및/또는 오렌지색의 광인 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 세그먼트들(21, 22) 사이의 평균 간격(D)은 상기 대응하는 변환 소자들(31, 32) 사이의 평균 간격(C)보다 작은 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 변환 소자들(31, 32)은 상호 간에 접촉하지 않으며, 이웃한 변환 소자들(31, 32) 사이의 평균 간격(C)은 최대 150㎛에 달하는 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 세그먼트들(21, 22) 사이의 평균 간격(D)은 상기 변환 소자들(31, 32) 사이의 평균 간격(C)보다 작은 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 차폐부(4)는 기질 재료(matrix material) 및 이 기질 재료 내에 매립된 입자들을 함유하는 포팅 재료로부터 형성되는 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 세그먼트들(21, 22)은, 상면도로 볼 때, 서로 다른 표면적을 갖는 장방형 또는 삼각형인 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 광전자 반도체 칩은 복수의 제1 변환 소자들(31)을 포함하며, 복수의 세그먼트들(21) 각각의 후방에는 상기 제1 변환 소자들(31) 중 하나가 배치되며,
    상기 세그먼트들(21)은, 상면도로 볼 때, 동일하게 형성되는 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  9. 청구항 1에 있어서, 상면도로 볼 때, 복수의 제1 변환 소자들(31)이 상기 적어도 하나의 제2 변환 소자(32)의 둘레에 배치되는 것인, 광전자 반도체 칩(1).
  10. 청구항 1에 따른 적어도 하나의 광전자 반도체 칩(1)과 적어도 하나의 광학계(5)를 포함하는 헤드램프(10)에 있어서,
    상기 반도체 칩(1) 후방에는 상기 적어도 하나의 광학계(5)가 배치되는 것인, 헤드램프(10).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 광학계(5)는 광통로를 포함하거나 광통로이고, 상기 광통로는 모든 세그먼트들(21, 22) 후방에 공동으로 배치되는 것인, 헤드램프(10).
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 헤드램프는 자동차용으로 제공되고, 상기 반도체 칩(1)은 점멸등뿐만 아니라 주간 주행등을 위한 광원인 것인, 헤드램프(10).
  13. 삭제
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