WO2012152652A1 - Konversionselement für leuchtdioden und herstellungsverfahren - Google Patents

Konversionselement für leuchtdioden und herstellungsverfahren Download PDF

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WO2012152652A1
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a conversion element for light-emitting diodes, in particular a luminescence conversion element, with which light-emitting diodes of individual colors can be produced, and to an associated production method.
  • DE 19638667 C2 describes a semiconductor component which emits mixed-colored light.
  • a Lumineszenzkonver ⁇ sion element causes a portion of the emitted Strah lung ⁇ a wavelength of less than 520 nm is absorbed and emitted at a longer wavelength region.
  • Luminescence conversion element may at least partially consist of a transparent epoxy resin. It is provided with a fluorescent phosphor, for example with
  • Y 3 Al 5 Oi2 Ce 3+, Y 3 Ga 5 0 12: Ce 3+, Y (Al, Ga) 5 0 12: Ce 3+,
  • La 3 Ga 5 Oi 2 Ce 3+
  • La (Al, Ga) 5 12 Ce 3+
  • a luminescence conversion element can also be formed from silicone. In this case, however, the problem arises that the heat generated by the light emitting diode is dissipated insufficient. In addition, phosphors which are sensitive to moisture are only of limited suitability for use in a semipermeable silicone membrane.
  • the object of the invention is to provide a new conversion element for light-emitting diodes by utilizing the photoluminescence and an associated manufacturing method.
  • the conversion element is for example a glass and has a photoluminescence, which is caused by the fact that the glass is luminescent or the conversion element is coated with a phosphor or the glass luminescent and the conversion element is coated with a phosphor.
  • a glass is understood as meaning any glass-like material which can be brought into a suitably structured form by methods of producing glass fibers.
  • the photoluminescence can in particular a
  • Fluorescence that is, a very short afterglow of typically less than a millionth of a second duration as a direct consequence and concomitant of excitation of the phosphor by the photons of an incident
  • the photoluminescence may be effected by having a phosphor or a dopant in the glass
  • the phosphor may be formed, for example, by luminescent particles dispersed in the glass.
  • luminescent particles dispersed in the glass.
  • ions of one or more rare earth metals are suitable as a dopant.
  • Rare earth metals are scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium,
  • the conversion element is a glass from the group of soda-lime glass, borosilicate glass, lead crystal glass and tellurium dioxide glass.
  • a tellurium dioxide ⁇ glass may in particular contain tungsten trioxide.
  • the glass of the conversion element it is possible for the glass of the conversion element to have traces of a singulation process on at least one of its main surfaces.
  • the tracks may be, for example, sawdust,
  • Sanding marks act on melting or the like.
  • the separation of the glass to the conversion element has taken place along the main surfaces, which run perpendicular to side surfaces of the conversion element.
  • roughenings may be formed, which allow a passage of electromagnetic
  • a preform is formed from a glass, the preform is formed using a
  • the preform is formed from a luminescent glass in which a phosphor or a dopant is present.
  • the preform is made of a glass from the group of soda-lime Glass, borosilicate glass, lead crystal glass and tellurium dioxide glass formed.
  • Neodymium promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium, for example with Nd 3+ , Er 3+ or Ce 3+ .
  • the conversion element is coated with a phosphor.
  • the glass fiber is divided into individual conversion elements on at least one side surface of the component before it is divided into individual conversion elements
  • the side surface is an outer surface of the glass fiber, which extends transversely, for example, perpendicular to the main surfaces of the glass fiber. For example, connect the
  • the material applied to the side surface in at least one layer is, for example, a reflective material.
  • the reflective material may be a metallic material.
  • the reflective material can be light-scattering and / or light-reflecting particles which are introduced into a matrix material.
  • the reflective material comprises, as the matrix material, a silicone in which titanium dioxide particles are incorporated. The reflective material then appears white to the viewer, for example.
  • the absorbent material may be, for example, a blackened matrix material, for example
  • the phosphor may be the same or different phosphor present in the glass fiber or on the major surfaces of the glass fiber.
  • the conversion element comprises a glass body, which is coated on all sides with a phosphor.
  • the singulation process When dividing the glass fiber into conversion elements, it is possible for the singulation process to produce traces on the main surfaces of the glass of the conversion element, along which the singulation takes place.
  • the traces of the separation process may be, for example
  • the main surfaces of the conversion element have a roughening due to the traces of the singulation process. This roughening can promote a radiation passage through the conversion element, since due to the
  • Roughening reduces the likelihood of total reflection at the major surfaces.
  • the structuring element has at least one shape.
  • the structuring element may have an opening through which the glass fiber is drawn in the viscous state.
  • the opening then has, for example, a basic shape, which is superimposed by the shaping.
  • the opening may be rectangular or
  • Forming is then generated a recess in the conversion element. That is, for example, from its base forth square or rectangular conversion element then has at one of its corners on a recess.
  • the recess is sized so that it is suitable and intended for carrying out a contact means.
  • the recess in the conversion element may be designed such that a connection region on the outer surface of a
  • the conversion element is produced by a method described here.
  • the method is detectable for example by the traces of the singulation process or the formation of a recess in the conversion element. All described for the procedure
  • the light-emitting diode comprises a light-emitting diode chip and one described here
  • Conversion element and the method for producing the conversion element described features are also disclosed for the light emitting diode and vice versa.
  • the conversion element is arranged on a radiation exit surface of the LED chip.
  • the conversion element by means of a radiation-transparent adhesive at the radiation exit surface of the
  • the conversion element is attached to a housing body and is arranged at a distance from the LED chip.
  • the conversion element has a cutout, through which a connection region at the radiation exit surface of the light-emitting diode chip
  • connection area is this way, even if the conversion element directly on the
  • LED chip is applied, still freely accessible.
  • a contact means is guided through the recess, wherein the
  • connection area is connected.
  • the contact means is a connecting wire which may be fixed to the connection area by wire bonding.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of FIG
  • FIG. 2 shows an example of a structuring element.
  • a preform 4 made of glass is produced, which is then inserted into the structure by means of a structuring element 5
  • a structured glass fiber 2 is brought.
  • the glass fiber can then be divided into the conversion elements 1, which can be done for example in a conventional manner by means of a blade (blade dicing), by DWC (diamond wire cutting) or by water jet cutting (water jet cutting).
  • the preform 4 is drawn in a viscous state through the opening 6 of the structuring element 5, which may for example have special formations 7, and thus brought into the desired shape .
  • the structured glass fiber 2 has due to the production of a homogeneous cross-section, which, however, can take a variety of forms and, for example, round, angular, in particular square or with
  • Webs or Kannelüren 3 can be provided, according to the shape of the opening 6 of the structuring element. 5
  • FIG. 1 further shows that optionally a
  • Glass fiber 2 can be done with a layer 14.
  • the layer 14 can radiation-reflecting
  • Comprise radiation absorbing or radiation converting material It is particularly possible that all side surfaces 2d are provided with the layer 14. A coating can also take place in the region of the web 3, which later forms the recess 7 'of the finished conversion element 1. It results
  • FIG. 2 shows an example of a structuring element 5 having an opening 6 which is substantially square and has a formation 7 in a corner. It can be seen here how the structured glass fiber 2 can be provided with different shapes, so that the conversion elements 1 can be adapted to different shapes of the light emitting diodes, electrical connection surfaces or housing.
  • the structured glass fiber 2 can with any of the
  • Manufacture of conventional glass fibers used methods can be formed with a suitable cross section for the application in question.
  • An example of a borosilicate glass, from which the convergence ⁇ sion element can be manufactured by such a method, is 81 Si0 2 - 13 B 2 0 3 - 2 A1 2 0 3 - 4 Na 2 0.
  • soda-lime glass alkaline glass
  • the numbers 69, 1, 3, 4, 13, 2, 5 and 3, which are prefixed to the compounds which form the glass, also indicate in each case the proportion of the relevant compound in mol%.
  • An example of a tungsten tellurium dioxide glass from which the conversion element can be made is 71 Teu 2 - 22.5 W0 3 - 5 Na 2 O - 1.5 Nb 2 0 5 .
  • the numbers 71, 22.5, 5 and 1.5, which are prefixed to the compounds which form the glass, also indicate the proportion of the compound in mol ⁇ 6 here.
  • the specified glasses are only a few examples of a variety of glasses that are suitable for the conversion element and the manufacturing process.
  • Particles of a phosphor preferably take place before the preparation of the preform 4.
  • a phosphor can be applied as a coating on the conversion element. Subsequent coating is particularly preferred if the proposed phosphor is not suitable for the production process, for
  • the structured glass fiber 2 can additionally on its
  • a reflective layer for example from T1O 2
  • a layer structure that causes an Inter ⁇ ference for example, with a dichroic
  • the structured glass fibers 2 can be stored in a space-saving piece, so that any time any number of
  • FIG. 3A shows a light-emitting diode described here in a schematic plan view.
  • the light-emitting diode comprises a carrier 13, which may be, for example, the part of a housing, a printed circuit board or a base body of an insulating material such as ceramic or semiconductor material.
  • the light-emitting diode further comprises connection points 12a, 12b, to which a light-emitting diode chip 1 is electrically conductively connected. In the present case, the LED chip 1 is applied to the connection point 12b.
  • the LED chip 1 has a
  • the conversion element 1 has a recess 7 ', on which a connection region 11, in the present case a bonding pad, is left exposed at the radiation exit surface 9.
  • a connection region 11 in the present case a bonding pad

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Abstract

Das Konversionselement ist ein Glas und weist eine Fotolumineszenz auf, die dadurch bewirkt ist, dass das Glas lumineszierend ist und/oder das Konversionselement mit einem Leuchtstoff beschichtet ist. Bei dem Herstellungsverfahren wird eine Vorform (4) aus einem Glas gebildet, die Vorform wird unter Verwendung eines Strukturierungselementes (5) in eine strukturierte Glasfaser (2) umgeformt, und die Glasfaser wird in Konversionselemente (1) zerteilt.

Description

Beschreibung
Konversionselement für Leuchtdioden und Herstellungsverfahren Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konversionselement für Leuchtdioden, insbesondere ein Lumineszenzkonversionselement, mit dem Leuchtdioden individueller Farben hergestellt werden können, und ein zugehöriges Herstellungsverfahren. In DE 19638667 C2 ist ein Halbleiterbauelement beschrieben, das mischfarbiges Licht abstrahlt. Ein Lumineszenzkonver¬ sionselement bewirkt, dass ein Teil der ausgesandten Strah¬ lung einer Wellenlänge von weniger als 520 nm absorbiert wird und in einem längerwelligen Bereich emittiert wird. Das
Lumineszenzkonversionselement kann zumindest teilweise aus einem transparenten Epoxidharz bestehen. Es ist mit einem fluoreszierenden Leuchtstoff versehen, zum Beispiel mit
Y3 Al5 Oi2 :Ce3+, Y3 Ga5012 :Ce3+, Y(Al,Ga)5012 :Ce3+,
Y(Al,Ga)5 Oi2 :Tb3+, Sc3 Al5012 :Ce3+, Sc3 Ga5 Oi2 :Ce3+,
Sc (AI, Ga) s Oi2 :Ce3+, Sc (AI , Ga) 5012 :Tb3+, La3 Al5012 :Ce3+,
La3 Ga5 Oi2 :Ce3+, La (AI , Ga) 5 12 :Ce3+, La (AI , Ga) 50±2 :Tb3+,
SrS:Ce3+,Na, SrS:Ce3+,Cl, SrS:CeCl3, CaS:Ce3+, SrSe:Ce3+,
CaGa2 S4 :Ce3+, SrGa2 S4 :Ce3+, YA103 :Ce3+, YGa03 :Ce3+,
Y(Al,Ga)03 :Ce3+, ScA103 :Ce3+, ScGa03 :Ce3+, Sc(Al,Ga)03 :Ce3+, LaA103 :Ce3+, LaGa03 :Ce3+, La(Al,Ga)03 :Ce3+, Y2 Si05 :Ce3+,
Sc2 Si05 :Ce3+ oder La2 Si05 :Ce3+.
Ein Lumineszenzkonversionselement kann auch aus Silikon gebildet werden. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, dass die von der Leuchtdiode erzeugte Wärme nur unzureichend abgeführt wird. Zudem sind Leuchtstoffe, die empfindlich gegen Feuchtigkeit sind, zum Einsatz in einer semipermeablen Silikonmembran nur bedingt geeignet. Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Konversionselement für Leuchtdioden unter Ausnutzung der Fotolumineszenz und ein zugehöriges Herstellungsverfahren anzugeben.
Das Konversionselement ist zum Beispiel ein Glas und weist eine Fotolumineszenz auf, die dadurch bewirkt ist, dass das Glas lumineszierend ist oder das Konversionselement mit einem Leuchtstoff beschichtet ist oder das Glas lumineszierend und das Konversionselement mit einem Leuchtstoff beschichtet ist. Unter einem Glas wird hierbei ein beliebiges glasartiges Material verstanden, das mit Verfahren der Herstellung von Glasfasern in eine geeignet strukturierte Form gebracht werden kann. Die Fotolumineszenz kann insbesondere eine
Fluoreszenz sein, das heißt, ein sehr kurzes Nachleuchten von typisch weniger als einer Millionstel Sekunde Dauer als unmittelbare Folge und Begleiterscheinung einer Anregung des Leuchtstoffes durch die Photonen einer einfallenden
elektromagnetischen Strahlung.
Bei Ausführungsbeispielen, in denen das Glas selbst lumineszierend ist, kann die Fotolumineszenz dadurch bewirkt sein, dass ein Leuchtstoff oder ein Dotierstoff in dem Glas
vorhanden ist. Der Leuchtstoff kann zum Beispiel durch lumineszierende Partikel gebildet sein, die in dem Glas verteilt sind. Als Dotierstoff sind zum Beispiel Ionen eines oder mehrerer Metalle der Seltenen Erden geeignet. Die
Metalle der Seltenen Erden sind Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium,
Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist das Konversionselement ein Glas aus der Gruppe von Kalk-Natron-Glas, Borosilikat- glas, Bleikristallglas und Tellurdioxid-Glas. Ein Tellur¬ dioxid-Glas kann insbesondere Wolframtrioxid enthalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist es möglich, dass das Glas des Konversionselements an zumindest einer seiner Hauptflächen Spuren eines Vereinzelungsprozesses aufweist. Bei den Spuren kann es sich beispielsweise um Sägerillen,
Schleifspuren, AufSchmelzungen oder dergleichen handeln. Das Vereinzeln des Glases zum Konversionselement hat dabei entlang der Hauptflächen stattgefunden, welche senkrecht zu Seitenflächen des Konversionselements verlaufen. Durch die Spuren des Vereinzelungsprozesses können Aufrauungen gebildet sein, welche einen Durchtritt von elektromagnetischer
Strahlung durch das Konversionselement erleichtern, da durch sie eine Wahrscheinlichkeit für eine Totalreflexion an den Hauptflächen verringert ist.
Bei dem Herstellungsverfahren wird eine Vorform aus einem Glas gebildet, die Vorform wird unter Verwendung eines
Strukturierungselementes in eine strukturierte Glasfaser umgeformt, und die Glasfaser wird in Konversionselemente zerteilt.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Vorform aus einem lumineszierenden Glas, in dem ein Leuchtstoff oder ein Dotierstoff vorhanden ist, gebildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Vorform aus einem Glas aus der Gruppe von Kalk-Natron- Glas, Borosilikatglas , Bleikristallglas und Tellurdioxid-Glas gebildet .
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Glas mit Ionen eines oder mehrerer Elemente aus der
Gruppe von Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym,
Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium dotiert, zum Beispiel mit Nd3+, Er3+ oder Ce3+.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Konversionselement mit einem Leuchtstoff beschichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens wird die Glasfaser vor dem Zerteilen in einzelne Konversionselemente an zumindest einer Seitenfläche der
Glasfaser mit einem reflektierenden Material und/oder einem absorbierenden Material und/oder einem Leuchtstoff in
zumindest einer Schicht beschichtet.
Die Seitenfläche ist dabei eine Außenfläche der Glasfaser, die quer, zum Beispiel senkrecht, zu den Hauptflächen der Glasfaser verläuft. Beispielsweise verbinden die
Seitenflächen oder die Seitenfläche der Glasfaser die
Hauptflächen der Glasfaser miteinander.
Bei dem Material, das in zumindest einer Schicht auf die Seitenfläche aufgebracht wird, handelt es sich beispielsweise um ein reflektierendes Material. Bei dem reflektierenden Material kann es sich um ein metallisches Material handeln.
Ferner kann es sich bei dem reflektierenden Material um Licht streuende und/oder Licht reflektierende Partikel handeln, die in ein Matrixmaterial eingebracht sind. Beispielsweise kann das reflektierende Material als Matrixmaterial ein Silikon umfassen, in welches Titandioxidpartikel eingebracht sind. Das reflektierende Material erscheint dem Betrachter dann beispielsweise weiß.
Bei dem absorbierenden Material kann es sich beispielsweise um ein rußgeschwärztes Matrixmaterial, zum Beispiel
rußgeschwärztes Silikon handeln. Ferner ist es möglich, dass das Konversionselement an
zumindest einer Seitenfläche eine Schicht mit einem
Leuchtstoff aufweist. Bei dem Leuchtstoff kann es sich um den gleichen oder einen anderen Leuchtstoff handeln, der in der Glasfaser oder an den Hauptflächen der Glasfaser vorhanden ist. Beispielsweise ist es mit dem Verfahren möglich, dass das Konversionselement einen Glasgrundkörper umfasst, der allseitig mit einem Leuchtstoff beschichtet wird.
Mit dem Verfahren ist es vorteilhaft möglich, dass das
Aufbringen der zumindest einen Schicht vor dem Zerteilen auf die Seitenflächen der strukturierten Glasfaser erfolgen kann. Auf diese Weise kann die Beschichtung großflächig und damit technisch relativ einfach und effizient erfolgen. Die Schicht wird dann im gleichen Vereinzelungsschritt wie die Glasfaser zerteilt und kann daher ebenfalls Spuren eines
Vereinzelungsprozesses aufweisen .
Beim Zerteilen der Glasfaser in Konversionselemente ist es möglich, dass durch den Vereinzelungsprozess Spuren an den Hauptflächen des Glases des Konversionselements entstehen, entlang derer die Vereinzelung erfolgt. Bei den Spuren des Vereinzelungsprozesses kann es sich beispielsweise um
Sägerillen, AufSchmelzungen oder dergleichen handeln. Vorteilhaft ist es möglich, dass bedingt durch den Vereinzelungsprozess die Hauptflächen des Konversionselements aufgrund der Spuren des Vereinzelungsprozesses eine Aufrauung aufweisen. Diese Aufrauung kann einen Strahlungsdurchtritt durch das Konversionselement begünstigen, da aufgrund der
Aufrauungen die Wahrscheinlichkeit für eine Totalreflexion an den Hauptflächen reduziert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Strukturierungselement zumindest eine Ausformung auf.
Beispielsweise kann das Strukturierungselement eine Öffnung aufweisen, durch welche die Glasfaser im viskosen Zustand gezogen wird. Die Öffnung weist dann beispielsweise eine Grundform auf, welche durch die Ausformung überlagert ist. Beispielsweise kann die Öffnung eine rechteckige oder
quadratische Grundform aufweisen und die Ausformung ist an einer Ecke des Rechtecks oder des Quadrats ausgebildet und ragt in das Quadrat oder das Rechteck hinein. Durch die
Ausformung wird dann eine Aussparung im Konversionselement erzeugt. Das heißt, das beispielsweise von seiner Grundfläche her quadratische oder rechteckige Konversionselement weist dann an einer seiner Ecken eine Aussparung auf.
Die Aussparung ist von der Größe derart gewählt, dass sie zur Durchführung eines Kontaktmittels geeignet und vorgesehen ist. Beispielsweise kann in der fertigen Leuchtdiode die Aussparung im Konversionselement derart ausgebildet sein, dass ein Anschlussbereich an der Außenfläche eines
Leuchtdiodenchips, auf dem das Konversionselement angeordnet ist, freiliegt. Durch die Aussparung kann dann ein
Kontaktmittel, zum Beispiel ein Verbindungsdraht oder eine Verbindungsfolie geführt werden, über welches der
Leuchtdiodenchip elektrisch anschließbar ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen Konversionselements ist das Konversionselement mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt. Das Verfahren ist dabei beispielsweise durch die Spuren des Vereinzelungsprozesses oder die Bildung einer Aussparung im Konversionselement nachweisbar. Sämtliche für das Verfahren beschriebene
Merkmale sind somit auch für das Konversionselement offenbart und umgekehrt.
Es wird weiter eine Leuchtdiode angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode einen Leuchtdiodenchip und ein hier beschriebenes
Konversionselement. Das heißt, sämtliche für das
Konversionselement und das Verfahren zur Herstellung des Konversionselements beschriebenen Merkmale sind auch für die Leuchtdiode offenbart und umgekehrt.
Das Konversionselement ist an einer Strahlungsaustrittsfläche des Leuchtdiodenchips angeordnet. Beispielsweise kann das Konversionselement mittels eines strahlungsdurchlässigen Klebstoffes an der Strahlungsaustrittsfläche des
Leuchtdiodenchips befestigt sein. Ferner ist es möglich, dass das Konversionselement an einem Gehäusekörper befestigt ist und beabstandet zum Leuchtdiodenchip angeordnet ist.
Das Konversionselement weist gemäß einer Ausführungsform eine Aussparung auf, durch die hindurch ein Anschlussbereich an der Strahlungsaustrittsfläche des Leuchtdiodenchips
zugänglich ist. Das heißt, die Aussparung des
Konversionselements lässt den Anschlussbereich,
beispielsweise ein Bondpad, des Leuchtdiodenchips zumindest stellenweise frei. Der Anschlussbereich ist auf diese Weise, auch wenn das Konversionselement direkt auf den
Leuchtdiodenchip aufgebracht ist, weiterhin frei zugänglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode ist ein Kontaktmittel durch die Aussparung geführt, wobei das
Kontaktmittel mechanisch und elektrisch mit dem
Anschlussbereich verbunden ist. Bei dem Kontaktmittel handelt es sich beispielsweise um einen Verbindungsdraht, der durch Drahtbonden am Anschlussbereich befestigt sein kann. Mittels des hier beschriebenen Verfahrens ist es besonders einfach möglich, ein Konversionselement zu erzeugen, das eine
Aussparung aufweist, welche zur Durchführung des
Kontaktmittels vorgesehen ist. Dabei wird die Aussparung bereits bei der Herstellung des Konversionselements erzeugt, eine weitere Nachbearbeitung des Konversionselements zur Herstellung der Aussparung ist daher nicht notwendig.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des
Konversionselementes und des Herstellungsverfahrens anhand der beigefügten Figuren.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der
Strukturierung einer Glasfaser. Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Strukturierungselementes .
In Verbindung mit den Figuren 3A und 3B ist anhand
schematischer Darstellungen eine hier beschriebene Leuchtdiode näher erläutert.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Herstellungsverfahren wird gemäß der Darstellung der Figur 1 zunächst eine Vorform 4 aus Glas hergestellt, die dann mittels eines Strukturierungselementes 5 in die
vorgesehene Form einer strukturierten Glasfaser 2 gebracht wird. Die Glasfaser kann danach in die Konversionselemente 1 zerteilt werden, was zum Beispiel in an sich bekannter Weise mittels einer Schneide (blade dicing) , durch DWC (diamond wire cutting) oder durch Wasserstrahlschneiden (water jet cutting) geschehen kann.
Bei einem typischen Herstellungsverfahren, das einem bei der Herstellung von Glasfasern angewandten Verfahren entspricht, wird die Vorform 4 in viskosem Zustand durch die Öffnung 6 des Strukturierungselementes 5, die zum Beispiel spezielle Ausformungen 7 aufweisen kann, gezogen und auf diese Weise in die gewünschte Form gebracht. Die strukturierte Glasfaser 2 weist aufgrund der Herstellung einen homogenen Querschnitt auf, der jedoch verschiedenste Formen annehmen kann und zum Beispiel rund, eckig, insbesondere quadratisch oder mit
Stegen oder Kannelüren 3 versehen sein kann, entsprechend der Form der Öffnung 6 des Strukturierungselementes 5.
In der Figur 1 ist weiter gezeigt, dass optional eine
Beschichtung von Seitenflächen 2d der strukturierten
Glasfaser 2 mit einer Schicht 14 erfolgen kann. Die Schicht 14 kann dabei Strahlungsreflektierendes,
Strahlungsabsorbierendes oder Strahlungskonvertierendes Material umfassen. Dabei ist es insbesondere möglich, dass sämtliche Seitenflächen 2d mit der Schicht 14 versehen werden. Eine Beschichtung kann dabei auch im Bereich des Stegs 3 erfolgen, der später die Aussparung 7 ' des fertigen Konversionselements 1 bildet. Es resultiert ein
Konversionselement 1, das beispielsweise an sämtlichen
Seitenflächen ld die Schicht 14 aufweist.
Die Figur 2 zeigt ein Beispiel für ein Strukturierungselement 5 mit einer Öffnung 6, die im Wesentlichen quadratisch ist und in einer Ecke eine Ausformung 7 aufweist. Hieran ist erkennbar, wie die strukturierte Glasfaser 2 mit verschiedenen Formen versehen werden kann, so dass die Konversionselemente 1 an unterschiedliche Formen der Leuchtdioden, elektrischen Anschlussflächen oder Gehäuse angepasst werden können. Die strukturierte Glasfaser 2 kann mit einem beliebigen zur
Herstellung konventioneller Glasfasern verwendeten Verfahren hergestellt werden, mit dem ein für die betreffende Anwendung geeigneter Querschnitt geformt werden kann. Ein Beispiel für ein Borosilikatglas , aus dem das Konver¬ sionselement mittels eines solchen Verfahrens hergestellt werden kann, ist 81 Si02 - 13 B203 - 2 A1203 - 4 Na20. Die Zahlen 81, 13, 2 und 4, die den Verbindungen, die das Glas bilden, vorangestellt sind, geben jeweils den Anteil der betreffenden Verbindung in Mol ~6 an .
Ein Beispiel für ein Kalk-Natron-Glas (alkaline glass) , aus dem das Konversionselement hergestellt werden kann, ist
69 Si02 - 1 B203 - 3 K20 - 4 A1203 - 13 Na20 - 2 BaO - 5 CaO - 3 MgO. Die Zahlen 69, 1, 3, 4, 13, 2, 5 und 3, die den Verbindungen, die das Glas bilden, vorangestellt sind, geben auch hier jeweils den Anteil der betreffenden Verbindung in Mol-% an. Ein Beispiel für ein Wolfram-Tellurdioxid-Glas, aus dem das Konversionselement hergestellt werden kann, ist 71 TeÜ2 - 22,5 W03 - 5 Na20 - 1,5 Nb205. Die Zahlen 71, 22,5, 5 und 1,5, die den Verbindungen, die das Glas bilden, vorangestellt sind, geben auch hier jeweils den Anteil der betreffenden Verbindung in Mol ~6 an .
Die angegebenen Gläser sind nur einzelne Beispiele aus einer Vielzahl von Gläsern, die für das Konversionselement und das Herstellungsverfahren geeignet sind. Eine Dotierung zur
Erzeugung der Fotolumineszenz oder das Einbringen von
Partikeln eines Leuchtstoffes erfolgt vorzugsweise vor dem Herstellen der Vorform 4. Stattdessen oder zusätzlich kann ein Leuchtstoff als Beschichtung auf das Konversionselement aufgebracht werden. Eine nachträgliche Beschichtung ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der vorgesehene Leuchtstoff für das Herstellungsverfahren nicht geeignet ist, zum
Beispiel wegen der zum Schmelzen des Glases erforderlichen erhöhten Temperatur.
Die strukturierte Glasfaser 2 kann zusätzlich auf ihrer
Außenseite mit einer reflektierenden Schicht, zum Beispiel aus T1O2, oder mit einer Schichtstruktur, die eine Inter¬ ferenz bewirkt, zum Beispiel mit einem dichroitischen
Spiegel, versehen werden. Damit wird die reflektierende
Eigenschaft der Ränder des Konversionselementes verbessert.
Vor dem Zerteilen in die Konversionselemente können die strukturierten Glasfasern 2 platzsparend am Stück gelagert werden, so dass jederzeit eine beliebige Anzahl von
Konversionselementen der gewünschten Form kurzfristig
bereitgestellt werden kann. Bei der Serienproduktion können hohe Qualitätsstandards und enge Toleranzgrenzen durch eine Kontrolle der Qualität der Glasfasern mit vergleichsweise geringem Aufwand erzielt werden. Die Verwendung von Glas verbessert die Ableitung der durch die Leuchtdiode erzeugten Wärme und erlaubt den unproblematischen Einsatz einer
Vielzahl unterschiedlicher Leuchtstoffe.
In Verbindung mit den Figuren 3A und 3B ist anhand
schematischer Darstellungen eine hier beschriebene
Leuchtdiode näher erläutert.
Die Figur 3A zeigt eine hier beschriebene Leuchtdiode in einer schematischen Aufsicht. Die Leuchtdiode umfasst einen Träger 13, bei dem es sich beispielsweise um das Teil eines Gehäuses, eine Leiterplatte oder einen Grundkörper aus einem isolierenden Material wie Keramik oder Halbleitermaterial handeln kann. Die Leuchtdiode umfasst ferner Anschlussstellen 12a, 12b, mit denen ein Leuchtdiodenchip 1 elektrisch leitend verbunden ist. Vorliegend ist der Leuchtdiodenchip 1 auf die Anschlussstelle 12b aufgebracht. Der Leuchtdiodenchip 1 weist eine
Strahlungsaustrittsfläche 9 auf, der das Konversionselement 1 direkt nachgeordnet ist. Das Konversionselement 1 weist eine Aussparung 7' auf, an welcher ein Anschlussbereich 11, vorliegend ein Bondpad, an der Strahlungsaustrittsfläche 9 freigelassen ist. Wie insbesondere aus der Seitenansicht der Figur 3B der Leuchtdiode ersichtlich ist, ist durch die
Aussparung 7' ein Kontaktmittel 10, vorliegend ein
Kontaktdraht, geführt, der mit der Anschlussstelle 12a elektrisch leitend verbunden ist.
Insgesamt kann auf diese Weise besonders einfach eine
elektrische Kontaktierung des Leuchtdiodenchips 8 erfolgen. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102011100710.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Konversionselementes, bei dem
- eine Vorform (4) aus einem Glas gebildet wird,
die Vorform (4) unter Verwendung eines Strukturierungs- elementes (5) in eine strukturierte Glasfaser (2) umgeformt wird und
- die Glasfaser (2) in Konversionselemente (1) zerteilt wird .
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Glasfaser (2) vor dem Zerteilen in einzelne Konversionselemente (1) an zumindest einer Seitenfläche (2d) der Glasfaser (2) mit einem reflektierenden Material und/oder einem absorbierenden Material und/oder einem Leuchtstoff in zumindest einer Schicht (14) beschichtet wird, so dass das Konversionselemente (1) an zumindest einer seiner Seitenflächen (ld) die Schicht (14)
aufweist .
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Strukturierungselement (5) zumindest eine Ausformung (7) aufweist, wobei durch die zumindest eine Ausformung (7) eine Aussparung (7') des
Konversionselements (1) erzeugt wird, die zur
Durchführung eines Kontaktmittels (10) vorgesehen ist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Vorform (4) aus einem lumineszierenden Glas, in dem ein Leuchtstoff oder ein Dotierstoff vorhanden ist, gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Vorform (4) aus einem Glas aus der Gruppe von Kalk-Natron-Glas, Borosilikatglas , Bleikristallglas und Tellurdioxid-Glas gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Glas mit Ionen eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe von Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium,
Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium,
Thulium, Ytterbium und Lutetium dotiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Konversionselement (1) mit einem Leuchtstoff beschichtet wird.
8. Konversionselement für eine Leuchtdiode, bei dem
- das Konversionselement (1) eine Fotolumineszenz aufweist,
wobei
- das Konversionselement (1) ein Glas ist und
- die Fotolumineszenz dadurch bewirkt ist, dass das Glas lumineszierend ist und/oder das Konversionselement (1) mit einem Leuchtstoff beschichtet ist, wobei
- das Glas des Konversionselements (1) an zumindest einer Hauptflächen (la, lb) des Konversionselements (1) Spuren (lc) eines Vereinzelungsprozesses aufweist.
9. Konversionselement nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem das Konversionselement mit einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.
10. Konversionselement nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Glas lumineszierend ist und
ein Leuchtstoff oder ein Dotierstoff in dem Glas
vorhanden ist.
11. Konversionselement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das Konversionselement (1) ein Glas aus der
Gruppe von Kalk-Natron-Glas, Borosilikatglas ,
Bleikristallglas und Tellurdioxid-Glas ist.
12. Konversionselement nach Anspruch 11,
bei dem das Glas ein Tellurdioxid-Glas mit Wolframtrioxid ist .
13. Konversionselement nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das Glas mit Ionen eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe von Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium,
Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium,
Thulium, Ytterbium und Lutetium dotiert ist.
14. Leuchtdiode mit
- einem Leuchtdiodenchip (8), und
- einem Konversionselement (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei
- das Konversionselement (1) an einer
Strahlungsaustrittsfläche (9) des Leuchtdiodenchips (8) angeordnet ist,
- das Konversionselement (1) eine Aussparung (7') aufweist, und,
- durch die Aussparung (7') hindurch ein Anschlussbereich (11) an der Strahlungsaustrittsfläche (9) des
Leuchtdiodenchips (8) zugänglich ist. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der ein Kontaktmittel (10) durch die Aussparung (7') geführt ist, wobei das Kontaktmittel (10) mechanisch und elektrisch mit dem Anschlussbereich (11) verbunden ist.
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