WO2009143802A1 - Led-array mit mitteln zur reduktion von optischem übersprechen - Google Patents

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WO2009143802A1
WO2009143802A1 PCT/DE2009/000646 DE2009000646W WO2009143802A1 WO 2009143802 A1 WO2009143802 A1 WO 2009143802A1 DE 2009000646 W DE2009000646 W DE 2009000646W WO 2009143802 A1 WO2009143802 A1 WO 2009143802A1
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radiation
wavelength conversion
emitting device
transparent material
conversion element
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Ralph Wirth
Karl Engl
Klaus Streubel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a radiation-emitting device.
  • LED chips For some projection applications, such as car headlights, it may be desirable to operate individual LED chips in the smallest possible distance from each other with the lowest possible optical crosstalk and high contrast. Furthermore, two adjacent LED chips should allow a homogeneous near field without separation areas with low luminance during operation.
  • An object of at least one embodiment is to specify a radiation-emitting device with at least two semiconductor components. This object is achieved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous embodiments of the article are characterized in the dependent claims and will be further apparent from the following description. The disclosure of the claims is hereby explicitly incorporated by reference to the description.
  • a radiation-emitting device in particular comprises a carrier on which at least two semiconductor devices are arranged side by side, wherein each of the semiconductor components
  • the wavelength conversion element comprises a radiation entrance surface, a radiation exit surface and side surfaces which connect the radiation entrance surface with the radiation exit surface, and is arranged with the radiation entrance surface on the main surface, - wherein on the side surfaces, a first non-transparent material is arranged.
  • an element or a surface "on" a further element or another surface is arranged, here and in the following mean that the one element or the surface directly in direct mechanical and / or electrical contact on the other element or on the further surface is arranged. Furthermore, it can also mean that the one element or the one surface is arranged indirectly on the further element or the further surface. In this case, further elements or surfaces between the one element or the further element, as well as the one surface or the further surface may be arranged.
  • electromagnetic radiation having at least one wavelength or one spectral component in an infrared to ultraviolet wavelength range.
  • electromagnetic radiation having at least one wavelength or one spectral component in an infrared to ultraviolet wavelength range.
  • infrared, visible and / or ultraviolet electromagnetic radiation may be designated.
  • the primary radiation generated by each of the at least two semiconductor components can be radiated via the main surface facing away from the carrier and enter into the wavelength entry element arranged in the radiation entrance surface arranged on the main surface.
  • the primary radiation can be at least partially converted in the wavelength conversion element into a secondary radiation with a different wavelength.
  • the secondary radiation thus generated and optionally unconverted primary radiation are coupled out through the radiation exit surface of the wavelength conversion element. Accordingly, from the radiation exit surface of the wavelength conversion element, for example, a mixed light of unconverted primary and converted secondary radiation can be emitted.
  • the primary radiation can have, for example, an ultraviolet to green wavelength range, in particular a blue wavelength range.
  • the secondary radiation can, for example, a green to red Wavelength range, in particular have a yellow wavelength range. As a result, it may be possible for the radiation-emitting device to emit white-colored mixed light.
  • the first nontransparent material arranged on the side surfaces of the wavelength conversion elements is not transmissive to electromagnetic radiation
  • optical crosstalk, between so-called crosstalking, between adjacent semiconductor components and / or wavelength conversion elements can be prevented or at least reduced.
  • crosstalking and “optical crosstalk” is meant here and below the effect that electromagnetic primary radiation and / or secondary radiation from a semiconductor device with a wavelength conversion element in an adjacent semiconductor device and / or wavelength conversion element can be irradiated and this to an unwanted emission of electromagnetic Can stimulate radiation.
  • Two juxtaposed semiconductor devices each having a wavelength conversion element arranged thereon, whose side surfaces do not have a first non-transparent material, may have a reduced contrast due to the optical crosstalk for the following reasons.
  • a semiconductor component can emit laterally a primary radiation, which excites the adjacent wavelength conversion element.
  • Primary radiation of a semiconductor component also scattered by the associated wavelength conversion element to the adjacent wavelength conversion element and there in a Secondary radiation to be converted.
  • the primary radiation can be coupled into the adjacent semiconductor component and extracted there.
  • the secondary radiation emitted by the wavelength conversion element of the one semiconductor component omnidirectionally can finally be radiated into the adjacent wavelength conversion element and scattered upwards there. All four processes described lead to a so-called secondary lighting in the region of the LO adjacent semiconductor device.
  • Wavelength conversion element prevents or at least reduced by on the side surfaces of the
  • Wavelength conversion element of the radiation-emitting JO semiconductor device a first non-transparent
  • Wavelength conversion element of an adjacent semiconductor device can be prevented or at least reduced by acting on the side surfaces of the adjacent
  • a first non-transparent material is arranged.
  • the effect of the auxiliary illumination in the region of an adjacent semiconductor component by undesirably coupled radiation can be prevented or at least reduced by a first non-transparent material on the side surfaces of the wavelength conversion elements, so that the greatest possible contrast between a radiation-emitting semiconductor component and an adjacent semiconductor component can be achieved.
  • the first non-transparent material may in each case completely cover the side surfaces of the wavelength conversion elements, so that the radiation exit surfaces of the wavelength conversion elements are respectively enclosed by the first non-transparent material.
  • the first non-transparent material may furthermore be reflective in particular.
  • Isolation of the radiated at the radiation exit surface of the wavelength conversion element primary and secondary radiation are, which, as mentioned above, can prevent or at least reduce the optical crosstalk of the electromagnetic radiation to a semiconductor device arranged adjacent thereto.
  • the reflective properties of the first nontransparent material can increase the efficiency of the wavelength conversion in the wavelength conversion elements, for example, by transmitting primary radiation, which would be emitted unconverted by a wavelength conversion element over a side surface, to a reflective one first non-transparent material on the side surfaces of the wavelength conversion element in the
  • Wavelength conversion element is reflected back and converted there.
  • the secondary radiation is also reflected by a reflective first non-transparent material.
  • the reflective first non-transparent material may thus act as a mirror layer or also comprise a mirror layer or a mirror layer and the semiconductor components with the
  • the first non-transparent material may comprise a metal layer.
  • a metal or an alloy such as Ti, TiW, Pt, Cr, Ni or Pd can be used.
  • a metal having absorbing or preferably reflective properties such as Au or more preferably such as Al or Ag may be used.
  • Such a metal layer can be applied to the side surfaces of the
  • Wavelength conversion elements are applied for example by sputtering or by vapor deposition methods such as electron beam evaporation, laser beam evaporation or thermal evaporation.
  • the first non-transparent material may comprise a grid with openings or be designed as such, wherein in the openings
  • Wavelength conversion elements are arranged.
  • Such a grid may be made by stamping, pressing or casting and by gluing or soldering to the semiconductor devices be applied, so that such a grating analogous to the metal layer can cause an optical isolation of the emitted mixed light from an adjacent semiconductor device.
  • the grid may comprise a metal and / or a plastic. If a metal such as, for example, aluminum is selected for such a grid, crosstalk of the primary and secondary radiation can not be prevented or at least reduced only by the non-transparent grid, but the radiation can additionally be reduced by the reflecting grid on the side surfaces of the wavelength conversion element the wavelength conversion element are reflected back.
  • a metal layer can be arranged on the grating, which preferably reflects the primary and the secondary radiation and can thus further increase the reflective properties of the grating.
  • a wavelength conversion element may comprise ceramic, glass, plastic or a combination thereof. If dimensionally stable conversion materials such as ceramics or glass or a combination of these materials are used, phosphors can be sintered into these materials, for example. Additionally or alternatively, luminescent ceramics, luminescent doped glasses or glasses containing phosphors may also be used. Less rigid materials such as silicones, epoxies or other plastics, however, can be placed in a lattice in potting with phosphors. Suitable phosphors for wavelength conversion are known to the person skilled in the art and are not detailed here.
  • a wavelength conversion element which contains a plastic such as, for example, a silicone and / or an epoxide, may be arranged in encapsulation with a phosphor in a first non-transparent material designed as a grid with openings.
  • a wavelength conversion element with a plastic can also have a first nontransparent material designed as a metal layer.
  • a wavelength conversion element comprising a ceramic, a glass LO or a combination thereof may preferably have a metal layer as the first non-transparent material.
  • the radiation exit surface may be larger than L5, the radiation entrance surface. It can the
  • Radiation exit surface on each of the side surfaces by greater than or equal to 20 microns to less than or equal to 200 microns, preferably protrude by 50 microns beyond the radiation entrance surface. This may mean that the 20 wavelength conversion elements in one
  • Wavelength conversion elements have a conical structure 15.
  • the radiation entrance surface of a wavelength conversion element may have a side length or a diameter of greater than or equal to 0.3 mm and less than or equal to 3 mm, preferably of one millimeter.
  • This may mean that the main surfaces of the semiconductor devices also have a side length of greater than or equal to 0.3 mm and less than or equal to 3 mm and preferred have a side length of 1 mm, so that a fitting transition between the main surface of a semiconductor device in the arranged above the radiation entrance surface of a wavelength conversion element is possible.
  • the cross-section of the wavelength conversion element widening in the main emission direction can be characterized by an inclination angle ⁇ of the side surfaces which, measured from a perpendicular to the radiation entrance surface, is greater than or equal to 2 ° and less than or equal to 80 ° and preferably 26.5 °.
  • a wavelength conversion element may have a height of greater than or equal to 30 ⁇ m and less than or equal to 500 ⁇ m. The height of the
  • Wavelength conversion element the distance between the radiation entrance surface and the radiation exit surface. Due to the fact that the wavelength conversion element has the first non-transparent and preferably reflective material on the side surfaces, a greater height of the wavelength conversion element.
  • Wavelength conversion element can be selected compared to a wavelength conversion material without the first non-transparent material on the side surfaces.
  • a wavelength conversion element having a height of preferably greater than or equal to 200 microns and less than or equal to 500 microns may have a lower phosphor concentration due to the non-transparent and preferably reflective material on the side surfaces.
  • Wavelength conversion element mentioned features may apply to one or preferably the same for all wavelength conversion elements.
  • the described semiconductor components may preferably be embodied as semiconductor chips and particularly preferably as InGaN chips.
  • all nitride or phosphide IIl / V compound semiconductors known to the person skilled in the art, as well as II / VI compound semiconductors and additionally or alternatively also semiconductors based on AlGaAs can be used, which are not detailed here.
  • each of the semiconductor components may have side flanks or mesenches, each of which has the
  • Such a second non-transparent material may comprise one or more of the features or may consist of the same materials as the first nontransparent material and serve to optically isolate the side edges of the semiconductor device in addition to the side surfaces of the wavelength conversion elements optically isolated by the first nontransparent material , In this way, optical crosstalk of the primary radiation emitted by the semiconductor components via their side edges of the semiconductor components to adjacent semiconductor components can be prevented or at least reduced.
  • Radiation-emitting device having combinations of the first non-transparent and the second non-transparent material conceivable. Such combinations can lead to a complete optical isolation of the side surfaces of the wavelength conversion element and the side edges of the semiconductor device, which may mean that an optical crosstalk of primary and / or secondary radiation to an adjacent arranged
  • the second nontransparent material may, for example, comprise a metal layer, which may contain, for example, a metal, such as aluminum, which may additionally reflect the emitted primary radiation.
  • the second non-transparent material can be a
  • the electrically insulating material may be selected from metal and Halbmetalloxiden, metal and metalloid semi-nitrides and metal and Halbmetalloxinitriden, such as in particular silicon oxide or silicon nitride.
  • electrically insulating materials are to be preferred which have increased radiation stability.
  • Such a layer with an electrically insulating material can furthermore be applied as a dielectric layer directly on the side edges of a semiconductor component, for example by sputtering or chemical vapor deposition.
  • a metal layer may be arranged on an electrically insulating layer, which may be arranged directly on the LO side edges of a semiconductor component.
  • the second non-transparent material may comprise a plastic, for example, lattice-shaped
  • Such a plastic may additionally or alternatively be arranged to the aforementioned metal layer and / or to the aforementioned electrically insulating layer on the side edges of the semiconductor device and
  • .0 especially fill a gap between two semiconductor devices.
  • such a plastic which may for example be selected from silicone or epoxy, as encapsulation in
  • a gap between two semiconductor devices are injection molded or dispensed.
  • a plastic is preferably selected, the expansion coefficient is adapted to the particular carrier material used.
  • support materials for example, ceramics, such as
  • the plastic may preferably comprise silicone, wherein the silicone may contain carbon.
  • the carbon can be enclosed in the plastic designed as a grating and contribute to the absorption of primary radiation and / or secondary radiation emitted via the side flanks of semiconductor components or side surfaces of wavelength conversion elements.
  • FIGS. IA and IB are schematic sectional views of
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a
  • FIGS 3A and 3B are schematic sectional views of • radiation-emitting devices according to further embodiments.
  • identical or identically acting components are each provided with the same reference numerals.
  • the illustrated components as well as the proportions of the components among each other are not to be regarded as true to scale. Rather, some details of the figures may be exaggerated for clarity.
  • FIG. 1A shows a radiation-emitting device according to FIG.
  • each of the semiconductor components 2 emits an electromagnetic primary radiation during operation and has a main surface 21 facing away from the carrier. On the main surface 21
  • L5 of the respective semiconductor device 2 is a
  • Wavelength conversion element 3 arranged for at least partially converting the primary radiation into a secondary radiation.
  • Each of the wavelength conversion elements 3 has a radiation entrance surface 31 and a
  • each of the wavelength conversion elements 3 is respectively arranged with the radiation entrance surface 31 on the main surface 21 of the respective semiconductor component 2, so that the radiation entrance surface 31 of a
  • each of the wavelength conversion elements 3 has side surfaces 33 which connect the radiation entrance surface 31 with the radiation exit surface 32.
  • a first non-transparent material 4 is arranged in each case.
  • the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the side surfaces 33 of the first non-transparent material 4 comprises a metal layer 41 made of aluminum. Because the
  • Wavelength conversion elements 3 each have the first non-transparent material 4, the optical crosstalk of the emitted primary and secondary radiation described in the general part can be prevented or at least reduced to the respective adjacent semiconductor device 2.
  • each of the wavelength conversion elements 3 has a height of preferably 100 .mu.m, wherein a height of the
  • Wavelength conversion elements 3 of greater than or equal to 30 microns to less than 500 microns is possible. This means in the embodiment shown that the
  • Radiation exit surface 32 is preferably 100 microns spaced from the radiation entrance surface 31 is arranged.
  • the radiation entrance surfaces 31 each have a side length of about 1 mm, which corresponds to the edge length of the semiconductor devices 2, depending on the design of the semiconductor devices 2 side lengths of greater than or equal to 0.3 mm to less than or equal to 3 mm are possible.
  • the radiation exit surfaces 32 protrude beyond the radiation entrance surfaces 31 by approximately 50 ⁇ m on each of the side surfaces 33.
  • the side length may be greater than or equal to 20 microns and less than or equal to 200 microns.
  • each of the wavelength conversion elements 3 has a cross-section widened in the main emission direction, which corresponds to an inclination angle 6 of the side surfaces 33, measured relative to a respective dashed line perpendicular to the radiation entrance surfaces 31, denoted by reference numeral 6 in FIG.
  • the inclination angle 6 in the illustrated embodiment is about 26.5 °. According to the above-mentioned alternative dimensions, the inclination angle 6 of the side surfaces 33 may also be greater than or equal to 2 ° and less than or equal to 80 °.
  • Wavelength conversion elements 3 shows, each having the aforementioned features.
  • more than the two or four semiconductor components 2 shown can also be arranged on a carrier 1, for example in a multicellular matrix form. Such an arrangement of
  • Semiconductor devices 2 on the carrier 1 in a matrix form is used, for example, in imaging optics or projection applications as well as in car headlights.
  • Figure 2 shows another embodiment of a radiation-emitting device, wherein on the side surfaces 33 of the wavelength conversion elements 3, as an alternative to the previous embodiments, the first non-transparent material 4 in the form of a grid 42 with openings on the side surfaces 33 of
  • Wavelength conversion elements 3 is arranged. In each case the wavelength conversion elements 3 are arranged in the openings of the grating 42, so that the grating 42 encloses the wavelength conversion elements 3 on the side surfaces 33.
  • aluminum is used for the grid 42.
  • another metal and / or a plastic used to form the grid 42.
  • FIG. 3A shows a further exemplary embodiment of a radiation-emitting device with a carrier 1, on which four semiconductor components 2 and four wavelength conversion elements 3 are arranged next to each other, which are designed in accordance with the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the semiconductor devices 2 each have side edges 22 which respectively enclose the main surfaces 21.
  • an optical isolation of the side flanks 22 as described in the general part is achieved in that a second non-transparent material 5 is arranged on the side flanks 22.
  • a second nontransparent material 5 has the same materials and properties as the first nontransparent material 4.
  • the second nontransparent material 5 may comprise a metal layer 51 which is applied to the side edges 22. If a metal, such as, for example, aluminum, is selected to carry out the metal layer 51, then the metal layer 51 can reflect the primary radiation. This may mean that the loss of the primary radiation emitted via the side flanks 22 is prevented or at least reduced.
  • Such an embodiment, as shown in FIG. 3A can accordingly enable a complete optical isolation of a single semiconductor component 2 from a respectively adjacent semiconductor component 2, since not only the side surfaces 33 of FIG. 3A, can accordingly enable a complete optical isolation of a single semiconductor component 2 from a respectively adjacent semiconductor component 2, since not only the side surfaces 33 of FIG. 3A, can
  • Wavelength conversion elements 3 but in addition, the side edges 22 are provided with a non-transparent material 4, 5.
  • FIG. 3B Another way of optically isolating the side edges 22 of the semiconductor devices 2 with a second non-transparent material 5 is shown in an embodiment of the radiation-emitting device in Figure 3B.
  • a plastic may also be arranged on the side flanks 22 of the semiconductor components 2, which is embodied as a lattice-shaped or grid 52 and between the two
  • Semiconductor devices 2 is arranged.
  • Such a synthetic material embodied as a grid 52 between the semiconductor components 2 may comprise silicone or an epoxide, for example.
  • Silicone carbon include. As shown in FIG. 3B, the plastic can be filled only partially and at least up to the height of the main surface of the semiconductor components 2. Alternatively, the plastic can also up to the height of the radiation exit surfaces 32 of the

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Abstract

Es wird eine strahlungsemittierende Vorrichtung angegeben, die einen Träger (1) umfasst, auf dem zumindest zwei Halbleiterbauelemente (2) nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelemente (2) - im Betrieb eine elektromagnetische Primärstrahlung emittiert und - eine vom Träger (1) abgewandte Hauptoberfläche (21) aufweist, auf der ein Wellenlängenkonversionselement (3) zur zumindest teilweisen Umwandlung der Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung angeordnet ist, - das Wellenlängenkonversionselement (3) eine Strahlungseintrittsfläche (31), eine Strahlungsaustrittsfläche (32) und Seitenflächen (33), die die Strahlungseintrittsfläche (31) mit der Strahlungsaustrittsfläche (32) verbinden, umfasst und mit der Strahlungseintrittsfläche (31) auf der Hauptoberfläche (21) angeordnet ist, - wobei auf den Seitenflächen (33) ein erstes nicht-transparentes Material (4) angeordnet ist.

Description

Be s ehre ibung
LED-ARRAY MIT MITTELN ZUR REDUKTION VON OPTISCHEM ÜBERSPRECHEN
Die Erfindung betrifft eine Strahlungsemittierende Vorrichtung.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 025 923.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Für manche Projektionsanwendungen, wie beispielsweise Autoscheinwerfer, kann es wünschenswert sein, einzelne LED- Chips in möglichst geringem Abstand zueinander bei gleichzeitig möglichst geringem optischem Übersprechen und hohem Kontrast zu betreiben. Weiterhin sollen zwei nebeneinander liegende LED-Chips im Betrieb ein möglichst homogenes Nahfeld ohne Trennbereiche mit geringer Leuchtdichte ermöglichen.
Eine Aufgabe von zumindest einer Ausführungsform ist es, eine Strahlungsemittierende Vorrichtung mit zumindest zwei Halbleiterbauelementen anzugeben. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patenanspruchs gelöst . Vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche wird hiermit explizit durch Rückbezüge in die Beschreibung aufgenommen.
Eine Strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst insbesondere einen Träger, auf dem zumindest zwei Halbleiterbauelemente nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelemente
- im Betrieb eine elektromagnetische Primärstrahlung emittiert und - eine vom Träger abgewandte Hauptoberfläche aufweist, auf der ein Wellenlängenkonversionselement zur zumindest teilweisen Umwandlung der Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung angeordnet ist,
- das Wellenlängenkonversionselement eine Strahlungseintrittsfläche, eine Strahlungsaustrittsfläche und Seitenflächen, die die Strahlungseintrittsfläche mit der Strahlungsaustrittsfläche verbinden, umfasst und mit der Strahlungseintrittsfläche auf der Hauptoberfläche angeordnet ist, - wobei auf den Seitenflächen ein erstes nicht -transparentes Material angeordnet ist.
Dass ein Element oder eine Fläche "auf" einem weiteren Element oder einer weiteren Fläche angeordnet ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass das eine Element oder die eine Fläche unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf dem weiteren Element oder auf der weiteren Fläche angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass das eine Element oder die eine Fläche mittelbar auf dem weiteren Element oder der weiteren Fläche angeordnet ist. Dabei können weitere Elemente oder Flächen zwischen dem einen Element oder dem weiteren Element, sowie der einen Fläche oder der weiteren Fläche angeordnet sein.
Sind zwei Elemente "nebeneinander" oder "benachbart" angeordnet, so kann das hier und im Folgenden bedeuten, dass das eine Element in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt zu einem weiteren Element angeordnet ist, so dass das eine Element unmittelbar an das weitere Element angrenzt . Weiterhin kann auch eine voneinander beabstandete Anordnung bezeichnet sein, bei dem zwischen den Elementen ein Zwischenraum und/oder weitere Elemente angeordnet sind.
Die Bezeichnungen "Strahlung", "elektromagnetische Strahlung" und "Licht" bedeuten hier und im Folgenden elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge beziehungsweise einer spektralen Komponente in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich. Insbesondere kann dabei infrarote, sichtbare und/oder ultraviolette elektromagnetische Strahlung bezeichnet sein.
Die durch jedes der zumindest zwei Halbleiterbauelemente erzeugte Primärstrahlung kann über die vom Träger abgewandte Hauptoberfläche abgestrahlt werden und in die auf der Hauptoberfläche angeordnete Strahlungseintrittsfläche in das Wellenlängenkonversionselementes eintreten. Die Primärstrahlung kann im Wellenlängenkonversionselement zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung mit einer anderen Wellenlänge konvertiert werden. Die so erzeugte SekundärStrahlung sowie gegebenenfalls unkonvertierte Primärstrahlung werden durch die Strahlungsaustrittsfläche des Wellenlängenkonversionselementes ausgekoppelt. Demnach kann von der Strahlungsaustrittsfläche des Wellenlängenkonversionselementes beispielsweise ein Mischlicht aus nicht konvertierter Primär- und aus konvertierter Sekundärstrahlung abgestrahlt werden. Insbesondere kann die Primärstrahlung beispielsweise einen ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich, insbesondere einen blauen Wellenlängenbereich aufweisen. Die Sekundärstrahlung kann beispielsweise einen grünen bis roten Wellenlängenbereich, insbesondere einen gelben Wellenlängenbereich aufweisen. Dadurch kann es möglich sein, dass die Strahlungsemittierende Vorrichtung weißfarbiges Mischlicht abstrahlt.
Dadurch, dass das auf den Seitenflächen der Wellenlängenkonversionselemente angeordnete erste nichttransparente Material nicht durchlässig für elektromagnetische Strahlung ist, kann ein optisches Übersprechen, das so genannte Crosstalking, zwischen benachbart angeordneten Halbleiterbauelementen und/oder Wellenlängenkonversionselementen verhindert oder zumindest vermindert werden. Unter „Crosstalking" und „optischem Übersprechen" wird hier und im Folgenden der Effekt verstanden, dass elektromagnetische Primärstrahlung und/oder SekundärStrahlung von einem Halbleiterbauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement in ein benachbartes Halbleiterbauelement und/oder Wellenlängenkonversionselement eingestrahlt werden kann und dieses zu einer unerwünschten Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung anregen kann.
Zwei nebeneinander angeordnete Halbleiterbauelemente mit jeweils einem darauf angeordneten Wellenlängenkonversionselement, deren Seitenflächen kein erstes nicht-transparentes Material aufweisen, können aufgrund des optischen Übersprechens aus den folgenden Gründen einen reduzierten Kontrast aufweisen. Zum einen kann ein Halbleiterbauelement seitlich eine Primärstrahlung emittieren, die das benachbarte Wellenlängenkonversionselement anregt. Weiterhin kann die
Primärstrahlung des einen Halbleiterbauelementes auch von dem zugehörigen Wellenlängenkonversionselement zum benachbarten Wellenlängenkonversionselement gestreut und dort in eine Sekundärstrahlung konvertiert werden. Ebenso kann die Primärstrahlung in das benachbarte Halbleiterbauelement einkoppeln und dort extrahiert werden. Die vom Wellenlängenkonversionselement des einen 5 Halbleiterbauelementes omnidirektional abgestrahlte SekundärStrahlung kann schließlich in das benachbarte Wellenlängenkonversionselement eingestrahlt und dort nach oben gestreut werden. Alle vier beschriebenen Prozesse führen zu einem so genannten Nebenleuchten im Bereich des LO benachbarten Halbleiterbauelementes.
Somit kann zum einen die Streuung von Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung durch das
Wellenlängenkonversionselement eines Strahlungsemittierenden L5 Halbleiterbauelementes in ein benachbartes
Halbleiterbauelement, sowie dessen
Wellenlängenkonversionselement verhindert oder zumindest vermindert werden, indem auf den Seitenflächen des
Wellenlängenkonversionselementes des Strahlungsemittierenden JO Halbleiterbauelementes ein erstes nicht-transparentes
Material angeordnet ist .
Zum anderen kann die Einkopplung der vom Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und dessen
!5 Wellenlängenkonversionselement emittierten Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung in das
Wellenlängenkonversionselement eines benachbarten Halbleiterbauelementes verhindert oder zumindest vermindert werden, indem auf den Seitenflächen des benachbarten
.0 Wellenlängenkonversionselement ein erstes nicht -transparentes Material angeordnet ist. Der Effekt des Nebenleuchtens im Bereich eines benachbarten Halbleiterbauelementes durch unerwünscht eingekoppelte Strahlung kann durch ein erstes nicht-transparentes Material auf den Seitenflächen der Wellenlängenkonversionselemente verhindert oder zumindest vermindert werden, so dass ein möglichst großer Kontrast zwischen einem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und einem benachbarten Halbleiterbauelement erzielt werden kann.
Insbesondere kann das erste nicht -transparente Material jeweils die Seitenflächen der Wellenlängenkonversionselemente gänzlich bedecken, so dass die Strahlungsaustrittsflächen der Wellenlängenkonversionselemente von dem ersten nicht - transparenten Material jeweils umschlossen sind. Das erste nicht-transparente Material kann weiterhin insbesondere reflektierend sein.
Der Vorteil eines solchen ersten nicht -transparenten Materials, das das Wellenlängenkonversionselement an den Seitenflächen umgibt, kann zum einen in der optischen
Isolation der an der Strahlungsaustrittsfläche des Wellenlängenkonversionselementes abgestrahlten Primär- und Sekundärstrahlung liegen, was wie oben erwähnt, das optische Übersprechen der elektromagnetischen Strahlung auf ein benachbart angeordnetes Halbleiterbauelement verhindern oder zumindest vermindern kann. Zum anderen können insbesondere die reflektierenden Eigenschaften des ersten nichttransparenten Materials die Effizienz der Wellenlängenkonversion in den Wellenlängenkonversionselementen erhöhen, indem beispielsweise Primärstrahlung, die von einem Wellenlängenkonversionselement unkonvertiert über eine Seitenfläche abgestrahlt würde, an einem reflektierenden ersten nicht -transparenten Material an den Seitenflächen des Wellenlängenkonversionselementes in das
Wellenlängenkonversionselement zurück reflektiert und dort konvertiert wird. Zusätzlich zur Primärstrahlung wird auch die SekundärStrahlung durch ein reflektierendes erstes nicht - transparentes Material reflektiert.
Das reflektierende erste nicht-transparente Material kann somit wie eine Spiegelschicht wirken oder auch eine Spiegelschicht umfassen oder eine Spiegelschicht sein und die Halbleiterbauelemente mit den
Wellenlängenkonversionselementen durch die Reflexion der Primär- und der Sekundärstrahlung optisch isolieren.
Weiterhin kann das erste nicht -transparente Material eine Metallschicht umfassen. Dazu kann ein Metall oder eine Legierung wie beispielsweise Ti, TiW, Pt, Cr, Ni oder Pd verwendet werden. Insbesondere kann ein Metall mit absorbierenden oder bevorzugt mit reflektierenden Eigenschaften wie Au oder besonders bevorzugt wie beispielsweise Al oder Ag verwendet werden. Eine solche Metallschicht kann auf die Seitenflächen der
Wellenlängenkonversionselemente beispielsweise durch Sputtern oder durch Aufdampfverfahren wie Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen oder thermisches Verdampfen aufgebracht werden.
Weiterhin kann das erste nicht -transparente Material ein Gitter mit Öffnungen aufweisen oder als solches ausgeführt sein, wobei in den Öffnungen die
Wellenlängenkonversionselemente angeordnet sind. Ein solches Gitter kann durch Stanzen, Pressen oder Gießen hergestellt und durch Kleben oder Löten auf die Halbleiterbauelemente aufgebracht werden, sodass ein solches Gitter analog zur Metallschicht eine optische Isolierung des emittierten Mischlichts von einem benachbart angeordneten Halbleiterbauelement bewirken kann.
Dabei kann das Gitter ein Metall und/oder einen Kunststoff umfassen. Wird für ein solches Gitter ein Metall wie beispielsweise Aluminium gewählt, so kann ein Übersprechen der Primär- und SekundärStrahlung nicht nur durch das nicht - transparente Gitter verhindert oder zumindest vermindert werden, sondern die Strahlung kann zusätzlich durch das reflektierende Gitter an den Seitenflächen des Wellenlängenkonversionselementes in das Wellenlängenkonversionselement zurück reflektiert werden.
Auf dem Gitter kann zusätzlich eine Metallschicht angeordnet sein, die die Primär- und die Sekundärstrahlung bevorzugt reflektiert und so die reflektierenden Eigenschaften des Gitters weiter erhöhen kann.
Weiterhin kann ein Wellenlängenkonversionselement Keramik, Glas, Kunststoff oder eine Kombination daraus umfassen. Werden formstabile Konversionsmaterialien wie etwa Keramik oder Glas oder eine Kombination dieser Materialien verwendet, so können Leuchtstoffe in diese Materialien beispielsweise eingesintert werden. Zusätzlich oder alternativ können auch lumineszierende Keramiken, lumineszierende dotierte Gläser oder Gläser, die Leuchtstoffe enthalten, verwendet werden. Weniger formstabile Materialien wie beispielsweise Silikone, Epoxide oder weitere Kunststoffe können dagegen im Verguss mit Leuchtstoffen in einem Gitter eingebracht werden. Geeignete Leuchtstoffe zur Wellenlängenkonversion sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht näher ausgeführt. Bevorzugt kann demnach ein Wellenlängenkonversionselement, das einen Kunststoff wie beispielsweise ein Silikon und/oder ein Epoxid enthält, im Verguss mit einem Leuchtstoff in einem als Gitter mit Öffnungen ausgeführten ersten nicht- 5 transparenten Material angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Wellenlängenkonversionselement mit einem Kunststoff auch ein als Metallschicht ausgeführtes erstes nicht -transparentes Material aufweisen. Ein Wellenlängenkonversionselement, das eine Keramik, ein Glas LO oder eine Kombination daraus umfasst, kann bevorzugt eine Metallschicht als erstes nicht-transparentes Material aufweisen.
Weiterhin kann die Strahlungsaustrittsfläche größer sein als L5 die Strahlungseintrittsfläche. Dabei kann die
Strahlungsaustrittsfläche an jeder der Seitenflächen um größer oder gleich 20 μm bis kleiner oder gleich 200 μm, bevorzugt um 50 μm über die Strahlungseintrittsfläche hinausragen. Dies kann bedeuten, dass die 20 Wellenlängenkonversionselemente einen in einer
Hauptabstrahlrichtung von der Strahlungseintritts- zur Strahlungsaustrittsfläche erweiterten Querschnitt aufweisen. Weiterhin kann dies bedeuten, dass die
Wellenlängenkonversionselemente eine konische Struktur 15 aufweisen.
Dabei kann die Strahlungseintrittsfläche eines Wellenlängenkonversionselements eine Seitenlänge oder einen Durchmesser von größer oder gleich 0,3 mm und kleiner oder iθ gleich 3 mm, bevorzugt von einem Millimeter aufweisen. Das kann bedeuten, dass die Hauptoberflächen der Halbleiterbauelemente ebenfalls eine Seitenlänge von größer oder gleich 0,3 mm und kleiner oder gleich 3 mm und bevorzugt eine Seitenlänge von 1 mm aufweisen, so dass ein passgenauer Übergang zwischen der Hauptoberfläche eines Halbleiterbauelementes in die darüber angeordnete Strahlungseintrittsfläche eines Wellenlängenkonversionselementes möglich ist. Weiterhin kann der sich in der Hauptabstrahlrichtung erweiternde Querschnitt des Wellenlängenkonversionselementes durch einen Neigungswinkel α der Seitenflächen charakterisiert werden, der, gemessen von einer Senkrechten auf die Strahlungseintrittsfläche, größer oder gleich 2° und kleiner oder gleich 80° und bevorzugt 26,5° ist.
Weiterhin kann ein Wellenlängenkonversionselement eine Höhe von größer oder gleich 30 μm und kleiner oder gleich 500 μm aufweisen. Dabei entspricht die Höhe des
Wellenlängenkonversionselementes dem Abstand zwischen der Strahlungseintrittsfläche und der Strahlungsaustrittsfläche. Dadurch, dass das Wellenlängenkonversionselement auf den Seitenflächen das erste nicht-transparente und bevorzugt reflektierende Material aufweist, kann eine größere Höhe des
Wellenlängenkonversionselementes im Vergleich zu einem Wellenlängenkonversionsstoff ohne das erste nichttransparente Material auf den Seitenflächen gewählt werden. Ein Wellenlängenkonversionselement, das eine Höhe von bevorzugt größer oder gleich 200 μm und kleiner oder gleich 500 μm aufweist, kann aufgrund des nicht- transparenten und bevorzugt reflektierenden Materials auf den Seitenflächen eine geringere Leuchtstoffkonzentration aufweisen.
Eines oder mehrere der hier für ein
Wellenlängenkonversionselement genannten Merkmale können für eines oder bevorzugt gleichartig für alle Wellenlängenkonversionselemente gelten. Die beschriebenen Halbleiterbauelemente können bevorzugt als Halbleiterchips und besonders bevorzugt als InGaN-Chips ausgeführt sein. Weiterhin können alle dem Fachmann bekannten Nitrid- oder Phosphid-IIl/V-Verbindungshalbleiter, sowie II/VI -Verbindungshalbleiter und zusätzlich oder alternativ auch Halbleiter basierend auf AlGaAs verwendet werden, die hier nicht näher ausgeführt werden.
Weiterhin kann jedes der Halbleiterbauelemente Seitenflanken beziehungsweise Mesen aufweisen, die jeweils die
HauptOberfläche umschließen und auf denen ein zweites nichttransparentes Material angeordnet sein kann. Ein solches zweites nicht-transparentes Material kann eines oder mehrere der Merkmale aufweisen oder aus denselben Materialien bestehen wie das erste nicht -transparente Material und dazu dienen, zusätzlich zu den mittels des ersten nichttransparenten Materials optisch isolierten Seitenflächen der Wellenlängenkonversionselemente die Seitenflanken des Halbleiterbauelementes optisch zu isolieren. Damit kann ein optisches Übersprechen der von den Halbleiterbauelementen über deren Seitenflanken der Halbleiterbauelemente emittierten Primärstrahlung auf benachbarte Halbleiterbauelemente verhindert oder zumindest vermindert werden .
Um ein optisches Übersprechen von elektromagnetischer Strahlung zwischen Halbleiterbauelementen und/oder Wellenlängenkonversionselementen gemäß der oben beschriebenen möglichen Crosstalk-Prozesse besonders wirksam zu unterdrücken, sind weiterhin Ausführungsformen der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung denkbar, die Kombinationen des ersten nicht-transparenten und des zweiten nicht -transparenten Materials aufweisen. Solche Kombinationen können zu einer vollständigen optischen Isolation der Seitenflächen des Wellenlängenkonversionselementes und der Seitenflanken des Halbleiterbauelementes führen, was bedeuten kann, das ein optisches Übersprechen von Primär- und/oder SekundärStrahlung auf ein benachbart angeordnetes
Halbleiterbauelement und/oder auf ein benachbart angeordnetes Wellenlängenkonversionselement unterdrückt werden kann. Dies kann bedeuten, dass ein Nebenleuchten eines benachbart angeordneten, ausgeschalteten Halbleiterbauelementes vermieden werden kann und die Abstrahlung der Primär- und der SekundärStrahlung nur über die Strahlungsaustrittsfläche des jeweiligen Wellenlängenkonversionselementes erfolgt.
Dabei kann das zweite nicht -transparente Material beispielsweise eine Metallschicht umfassen, die beispielsweise ein Metall wie etwa Aluminium enthalten kann, das die emittierte Primärstrahlung zusätzlich reflektieren kann.
Weiterhin kann das zweite nicht -transparente Material eine
Schicht mit einem elektrisch isolierenden Material umfassen. Dabei kann das elektrisch isolierende Material ausgewählt sein aus Metall- und Halbmetalloxiden, Metall- und Halbmetallnitriden und Metall- und Halbmetalloxinitriden, wie beispielsweise insbesondere Siliziumoxid oder Siliziumnitrid. Dabei sind elektrisch isolierende Materialien zu bevorzugen, die eine erhöhte Strahlungsstabilität aufweisen. Eine solche Schicht mit einem elektrisch isolierenden Material kann weiterhin als dielektrische Schicht direkt auf den Seitenflanken eines Halbleiterbauelementes aufgebracht werden, beispielsweise durch Sputtern oder chemische Gasphasenabscheidung. Im Falle eines Halbleiterbauelementes, das als Dünnfilmchip ausgeführt ist, ist nur eine Beschichtung der epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit dem elektrisch isolierenden Material erforderlich, während ein Halbleiterbauelement in der Ausführung einer auf einem Saphir gewachsenen Halbleiterschichtenfolge eine vollständige 5 Beschichtung der Seitenflanken über die gesamte Höhe der
Seitenflanken einschließlich des Saphirsubstrats erfordern . kann.
Auf einer elektrisch isolierenden Schicht, die direkt auf den LO Seitenflanken eines Halbleiterbauelementes angeordnet sein kann, kann zusätzlich eine Metallschicht angeordnet sein.
Weiterhin kann das zweite nicht-transparente Material einen Kunststoff aufweisen, der beispielsweise gitterförmig
L5 ausgeführt und zwischen den Halbleiterbauelementen angeordnet sein kann. Ein solcher Kunststoff kann zusätzlich oder alternativ zur vorab genannten Metallschicht und/oder zur vorab genannten elektrisch isolierenden Schicht auf den Seitenflanken des Halbleiterbauelementes angeordnet sein und
.0 besonders einen Zwischenraum zwischen zwei Halbleiterbauelementen ausfüllen.
Weiterhin kann ein solcher Kunststoff, der beispielsweise ausgewählt sein kann aus Silikon oder Epoxid, als Verguss in
15 einen Zwischenraum zwischen zwei Halbleiterbauelementen spritzgegossen oder dispensiert werden. Dabei wird bevorzugt ein Kunststoff ausgewählt, dessen Ausdehnungskoeffizient an das jeweils verwendete Trägermaterial angepasst ist. Als Trägermaterialien werden beispielsweise Keramiken, wie
SO beispielsweise Aluminium-Nitrid-Keramiken, Metallkern- Platinen, wie etwa Kupfer-haltige Metallkern-Platinen, oder Kunststoffe mit darauf angeordneten Leiterplatten verwendet, die darüber hinaus eine hohe Wärmekapazität aufweisen und als Wärmesenken oder Wärmespreitzer die an den Halbleiterbauelementen entstehende Wärme auf eine von den Halbleiterbauelementen abgewandte Oberfläche des Trägers ableiten können.
Weiterhin kann der Kunststoff bevorzugt Silikon umfassen, wobei das Silikon Kohlenstoff enthalten kann. Dabei kann der Kohlenstoff in dem als Gitter ausgeführten Kunststoff eingeschlossen sein und zur Absorption von über die Seitenflanken von Halbleiterbauelementen oder Seitenflächen von Wellenlängenkonversionselementen emittierter Primärstrahlung und/oder Sekundärstrahlung beitragen.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Strahlungsemittierenden Vorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden und in Verbindung mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren IA und IB schematische Schnittdarstellungen von
Strahlungsemittierenden Vorrichtungen gemäß zwei
Ausführungsbeispielen,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung einer
Strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
Figuren 3A und 3B schematische Schnittdarstellungen von • strahlungsemittierenden Vorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen. In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind 5 nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Figur IA zeigt eine Strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß
10 einem Ausführungsbeispiel mit einem Träger 1, auf dem zwei Halbleiterbauelemente 2 nebeneinander angeordnet sind. Jedes der Halbleiterbauelemente 2 emittiert im Betrieb eine elektromagnetische Primärstrahlung und weist eine vom Träger abgewandte Hauptoberfläche 21 auf. Auf der Hauptoberfläche 21
L5 des jeweiligen Halbleiterbauelementes 2 ist ein
Wellenlängenkonversionselement 3 zur zumindest teilweisen Umwandlung der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung angeordnet. Jedes der Wellenlängenkonversionselemente 3 weist eine Strahlungseintrittsfläche 31 und eine
20 Strahlungsaustrittsfläche 32 auf. Dabei ist jedes der Wellenlängenkonversionselemente 3 jeweils mit der Strahlungseintrittsfläche 31 auf der Hauptoberfläche 21 des jeweiligen Halbleiterbauelementes 2 angeordnet, so dass die Strahlungseintrittsfläche 31 eines
.5 Wellenlängenkonversionselementes 3 direkt an die
Hauptoberfläche 21 eines Halbleiterbauelementes 2 angrenzt. Weiterhin weist jedes der Wellenlängenkonversionselemente 3 Seitenflächen 33 auf, die die Strahlungseintrittsfläche 31 mit der Strahlungsaustrittsfläche 32 verbinden. Auf den
50 Seitenflächen 33 ist jeweils ein erstes nicht-transparentes Material 4 angeordnet. Wie in der Figur IA dargestellt, umfasst das erste nicht -transparente Material 4 eine Metallschicht 41 aus Aluminium. Dadurch, dass die Seitenflächen 33 der
Wellenlängenkonversionselemente 3 jeweils das erste nicht- transparente Material 4 aufweisen, kann das im allgemeinen Teil beschriebene optische Übersprechen der emittierten Primär- und Sekundärstrahlung auf das jeweils benachbarte Halbleiterbauelement 2 verhindert oder zumindest vermindert werden .
Weiterhin weist jedes der Wellenlängenkonversionselemente 3 eine Höhe von bevorzugt 100 μm auf, wobei eine Höhe der
Wellenlängenkonversionselemente 3 von größer oder gleich 30 μm bis kleiner gleich 500 μm möglich ist. Dies bedeutet im gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die
Strahlungsaustrittsfläche 32 bevorzugt 100 μm beabstandet von der Strahlungseintrittsfläche 31 angeordnet ist.
Weiterhin weisen die Strahlungseintrittsflächen 31 jeweils eine Seitenlänge von etwa 1 mm auf, was der Kantenlänge der Halbleiterbauelemente 2 entspricht, wobei je nach Ausführung der Halbleiterbauelemente 2 auch Seitenlängen von größer oder gleich 0,3 mm bis kleiner oder gleich 3 mm möglich sind. Dabei ragen die Strahlungsaustrittsflächen 32 um etwa 50 μm an jeweils jeder der Seitenflächen 33 über die Strahlungseintrittsflächen 31 hinaus. Weiterhin kann die Seitenlänge auch größer oder gleich 20 μm und kleiner oder gleich 200 μm sein.
Somit weist jedes der Wellenlängenkonversionselemente 3 einen in der Hauptabstrahlrichtung erweiterten Querschnitt auf, der einem Neigungswinkel 6 der Seitenflächen 33, gemessen relativ zu einer jeweils gestrichelt eingezeichneten Senkrechten auf die Strahlungseintrittsflächen 31, in Figur IA mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet, entspricht. Gemäß den oben genannten bevorzugten Abmessungen der
Wellenlängenkonversionselemente 3 beträgt der Neigungswinkel 6 im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 26,5°. Gemäß der weiterhin oben genannten alternativen Abmessungen kann der Neigungswinkel 6 der Seitenflächen 33 auch größer oder gleich 2° und kleiner oder gleich 80° sein.
In der Figur IB ist ein Ausführungsbeispiel einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung gezeigt, das rein beispielhaft vier Halbleiterbauelemente 2 mit
Wellenlängenkonversionselementen 3 zeigt, die jeweils die vorgenannten Merkmale aufweisen. Alternativ können auch mehr als die gezeigten zwei oder vier Halbleiterbauelemente 2 auf einem Träger 1 beispielsweise in einer mehrzelligen Matrixform angeordnet sein. Eine solche Anordnung von
Halbleiterbauelementen 2 auf dem Träger 1 in einer Matrixform findet beispielsweise in abbildenden Optiken oder Projektionsanwendungen sowie in Autoscheinwerfern Anwendung.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung, wobei auf den Seitenflächen 33 der Wellenlängenkonversionselemente 3 alternativ zu den vorherigen Ausführungsbeispielen das erste nicht-transparente Material 4 in Form eines Gitters 42 mit Öffnungen auf den Seitenflächen 33 der
Wellenlängenkonversionselemente 3 angeordnet ist. In den Öffnungen des Gitters 42 sind jeweils die Wellenlängenkonversionselemente 3 angeordnet, so dass das Gitter 42 die Wellenlängenkonversionselemente 3 an den Seitenflächen 33 umschließt.
Weiterhin wird für das Gitter 42 jeweils Aluminium verwendet. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein weiteres Metall und/oder ein Kunststoff zur Ausbildung des Gitters 42 verwendet werden .
Weiterhin ist denkbar, auf dem Gitter 42 zusätzlich eine Metallschicht 41 wie bereits in der Figur IA gezeigt, als weiteren Teil des ersten nicht -transparenten Materials 4 anzuordnen .
Figur 3A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung mit einem Träger 1, auf dem vier Halbleiterbauelemente 2 sowie vier Wellenlängenkonversionselemente 3 nebeneinander angeordnet sind, die gemäß dem in Figur IB gezeigten Ausführungsbeispiel ausgeführt sind.
Weiterhin weisen die Halbleiterbauelemente 2 jeweils Seitenflanken 22 auf, die die Hauptoberflächen 21 jeweils umschließen. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine wie im allgemeinen Teil beschriebene optische Isolation der Seitenflanken 22 dadurch erreicht, dass auf den Seitenflanken 22 ein zweites nicht-transparentes Material 5 angeordnet ist. Dabei weist ein solches zweites nicht -transparentes Material 5 dieselben Materialien und Eigenschaften auf wie das erste nicht-transparente Material 4. Dementsprechend kann das zweite nicht -transparente Material 5 eine Metallschicht 51 umfassen, die auf den Seitenflanken 22 aufgebracht ist. Wird zur Ausführung der Metallschicht 51 ein Metall wie beispielsweise Aluminium ausgewählt, so kann die Metallschicht 51 die Primärstrahlung reflektieren. Dies kann bedeuten, dass der Verlust der über die Seitenflanken 22 abgestrahlten Primärstrahlung verhindert oder zumindest vermindert wird. Ein solches wie in der Figur 3A dargestelltes Ausführungsbeispiel kann demnach eine vollständige optische Isolierung eines einzelnen Halbleiterbauelementes 2 gegenüber einem jeweils benachbart angeordneten Halbleiterbaueletnent 2 ermöglichen, da nicht nur die Seitenflächen 33 der
Wellenlängenkonversionselemente 3, sondern zusätzlich auch die Seitenflanken 22 mit einem nicht -transparenten Material 4, 5 versehen sind.
Zusätzlich zu dem in der Figur 3A dargestellten
Ausführungsbeispiel ist es denkbar, zusätzlich zur Metallschicht 41 ein Gitter 42 aus Metall und/oder einem Kunststoff als weiteren Teil des ersten nicht -transparenten Materials 4 auf den Seitenflächen 33 der Wellenlängenkonversionselemente 3 aufzubringen.
Eine weitere Möglichkeit der optischen Isolierung der Seitenflanken 22 der Halbleiterbauelemente 2 mit einem zweiten nicht-transparenten Material 5 ist in einem Ausführungsbeispiel der Strahlungsemittierenden Vorrichtung in Figur 3B dargestellt. Alternativ oder auch zusätzlich zu der in der Figur 3A dargestellten Metallschicht 51 kann auf den Seitenflanken 22 der Halbleiterbauelemente 2 auch ein Kunststoff angeordnet sein, der gitterförmig oder auch als Gitter 52 ausgeführt ist und zwischen den
Halbleiterbauelementen 2 angeordnet ist. Ein solcher als Gitter 52 zwischen den Halbleiterbauelementen 2 ausgeführter Kunststoff kann beispielsweise Silikon oder ein Epoxid umfassen. Zur Absorption der an den Seitenflanken 22 der Halbleiterbauelemente 2 austretenden Primärstrahlung kann das
Silikon Kohlenstoff umfassen. Wie in Figur 3B gezeigt, kann der Kunststoff nur teilweise und zumindest bis zur Höhe der Hauptoberfläche der Halbleiterbauelemente 2 eingefüllt sein. Alternativ dazu kann der Kunststoff auch bis zur Höhe der Strahlungsaustrittsflächen 32 der
Wellenlängenkonversionselemente 3 eingefüllt sein und somit gleichzeitig auch einen Teil des ersten nicht -transparenten Materials 4 bilden.
Ebenfalls ist es denkbar, zusätzlich zu der in der Figur 3B dargestellten Metallschicht 41 ein Gitter 42 aus Kunststoff und/oder einem Metall als weiteren Teil des ersten nichttransparenten Materials 4 zwischen den Halbleiterbauelementen 2 anzuordnen. In einer solchen Ausführung wären die Zwischenräume zwischen den Halbleiterbauelementen 2 vollständig mit einem ersten nicht-transparenten Material 4 und einem zweiten nicht -transparenten Material 5 verfüllt, sodass die vier beschriebenen Modi des optischen Übersprechens von Primär- und Sekundärstrahlung in das jeweils benachbart angeordnete Halbleiterbauelement 2 und das jeweilige Wellenlängenkonversionselement 3 vermieden werden kann. Dies bedeutet, dass das ebenfalls beschriebene Nebenleuchten gleichsam unterdrückt wird, sodass die Abstrahlung der Primär- und/oder der SekundärStrahlung ausschließlich über die jeweilige Strahlungsaustrittsfläche 32 eines jeden Wellenlängenkonversionselementes 3 erfolgt.
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 Patentansprüchen beinhaltet, auch, wenn diese Merkmale oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsemittierende Vorrichtung, umfassend einen Träger (1) , auf dem zumindest zwei Halbleiterbauelemente (2) nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes der Halbleiterbauelemente (2)
- im Betrieb eine elektromagnetische Primärstrahlung emittiert und
- eine vom Träger (1) abgewandte HauptOberfläche (21) aufweist, auf der ein Wellenlängenkonversionselement (3) zur zumindest teilweisen Umwandlung der Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung angeordnet ist,
- das Wellenlängenkonversionselement (3) eine Strahlungseintrittsfläche (31) , eine
Strahlungsaustrittsfläche (32) und Seitenflächen (33) , die die Strahlungseintrittsfläche (31) mit der Strahlungsaustrittsfläche (32) verbinden, umfasst und mit der Strahlungseintrittsfläche (31) auf der Hauptoberfläche (21) angeordnet ist,
- wobei auf den Seitenflächen (33) ein erstes nichttransparentes Material (4) angeordnet ist.
2. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Seitenflächen (33) ein optisches Übersprechen zwischen benachbart angeordneten Halbleiterbauelementen (2) und/oder Wellenlängenkonversionselementen (3) vermindern oder verhindern.
3. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das erste nicht -transparente Material (4) eine
Metallschicht (41) urafasst .
4. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei das erste nicht -transparente Material (4) ein Gitter
(42) mit Öffnungen umfasst, in denen das Wellenlängenkonversionselement (3) angeordnet ist.
5. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei
- das Gitter (42) ein Metall und/oder einen Kunststoff umfasst .
6. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- das erste nicht-transparente Material (4) reflektierend ist.
7. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Wellenlängenkonversionselement (3) Keramik, Glas,
Kunststoff oder eine Kombination daraus umfasst.
8. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Strahlungsaustrittsfläche (32) größer als die
Strahlungseintrittsfläche (31) ist.
■ 9. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Wellenlängenkonversionselement (3) eine Höhe von größer oder gleich 30 μm und kleiner oder gleich 500 μm aufweist .
10. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- jedes der Halbleiterbauelemente (2) Seitenflanken (22) aufweist, die die Hauptoberfläche (21) umschließen und
- auf den Seitenflanken (22) ein zweites nicht-transparentes Material (5) angeordnet ist.
11. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei
- das zweite nicht-transparente Material (5) eine Metallschicht (51) umfasst .
12. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei
- das zweite nicht -transparente Material (5) eine Schicht mit einem elektrisch isolierenden Material umfasst .
13. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei
- das zweite nicht -transparente Material (5) einen Kunststoff aufweist, der zwischen den Halbleiterbauelementen (2) angeordnet ist.
14. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei - der Kunststoff Silikon umfasst, wobei das Silikon
Kohlenstoff enthält.
15. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach Anspruch 13 oder
14, wobei - das zweite nicht-transparente Material (5) absorbierend ist.
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