WO2013017364A2 - Optoelektronische anordnung und verfahren zur herstellung einer optoelektronischen anordnung - Google Patents

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WO2013017364A2
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Ales Markytan
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic An ⁇ order, and a process for producing such an arrangement.
  • Optoelectronic arrangements have at least one optoelectronic component.
  • the phrase optoelectronic component, the term "light emitting diode (LED)" are synonymous.
  • the optoelectronic component may emit electromagnetic ⁇ diagram radiation.
  • the optoelectronic component is arranged on a carrier.
  • the carrier is needed for the mechanical and electrical contact of the optoelectronic component.
  • carrier may, for example, a printed circuit board (Printed Circuit board (PCB)) can be used.
  • PCB printed Circuit board
  • sublingually carrier ⁇ beers in general at least reaching a part of the incident electromagnetic radiation from the visible spectral range. Therefore, a part of the optoelectronic of the
  • An object of the invention is to provide an optoelectronic arrangement in which the absorption losses are reduced.
  • Various embodiments have an optoelectronic arrangement with a carrier and with an optoelectronic component which is arranged on the carrier.
  • the opto ⁇ lektronische device has a substrate and a light-emitting layer. The light-emitting layer is deposited on the substrate.
  • the optoelectronic arrangement has a first, light-reflecting, potting, which covers at least in regions the region of the carrier surrounding the optoelectronic component and the side surfaces of the optoelectronic component. Through the use of the first light-reflecting, potting the absorption losses are reduced and the efficiency of optoelectronic ⁇ rule arrangement increases.
  • the support has one of the following elements:
  • PCB printed circuit board
  • the substrate of the optoelectronic component comprises one of the following materials:
  • the light-emitting layer has a semiconductor chip.
  • the semiconductor chip may be surrounded at least in regions by a potting, which is referred to in the present document as the third potting.
  • the potting material can be clear.
  • the potting material may be filled with phosphor particles.
  • the potting material may be filled with scattering particles.
  • the semiconductor chips have at least one active zone which emits electromagnetic radiation.
  • the active zones may be pn junctions, double heterostructure, multiple quantum well structure (MQW), single quantum well structure (SQW).
  • Quantum well structure means quantum wells (3-dim), quantum wires (2-dim) and quantum dots (1-dim).
  • the semiconductor chip is based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semi-conductor chip ⁇ may comprise indium gallium nitride (InGaN). These semiconductor chips can electromagnetic radiation from the UV range to the green area, in particular between about
  • the semiconductor chip may include indium gallium aluminum phosphide (InGaAlP). These semiconductor chips can emit electromagnetic radiation from the red region to the green region, in particular between approximately 570 nm and approximately 700 nm.
  • InGaAlP indium gallium aluminum phosphide
  • the semiconductor chip may be a wire-bonded semiconductor chip.
  • the semiconductor chip may be designed as a flip chip.
  • the flip chip is advantageous because the shadowing by the bonding wire is eliminated and no active Area lost by the bond pad on the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip may be formed as a surface emitter, in particular as a so-called thin-film chip.
  • the thin-film chip is known, for example, from the published patent application WO2005081319A1. If during the manufacture of semiconductor chips, insbesonde ⁇ re of a semiconductor chip with a metal-containing reflector layer ⁇ peeled off the growth substrate of the semiconductor layer sequence, so such semiconductor chips produced by peeling the Aufwachssub ⁇ strats are also known as thin-film chip be ⁇ distinguished.
  • the radiation-emitting semiconductor chip can ei ⁇ nen stack of different III-V nitride
  • the thin-film chip is embodied without a radiation-absorbing substrate, and a reflector is applied directly on the GaN semiconductor body from the stack of different III-V nitride semiconductor layers.
  • the semiconductor chip as a so-called UX-3 chip (internal product name of
  • This UX-3 chip is known from the published patent application DE102007022947A1.
  • a op ⁇ toelektronischer semiconductor body comprising a semiconductor layer sequence, which comprises an active layer, a first and a second electrical connection layer.
  • the half ⁇ conductor body is provided for the emission of electromagnetic radiation from a front side.
  • First and second electrical connection layer are arranged on one of the front gegenü ⁇ berrise back. They are electrically isolated from each other by means of a separating layer. Overlap- the first electrical connecting layer, the second electrical connection layer at ⁇ and the separating layer can be laterally pen. A portion of the second electrical connection layer extends from the rear side through an opening of the active layer toward the front side.
  • the semiconductor chip may be formed as a volume emitter, in particular as a sapphire chip.
  • the sapphire volume emitter is known, for example, from the patent DE102006015788A1.
  • the growth is at the end of the manufacturer ⁇ development process not bring from the semiconductor layer sequence triggers ⁇ the sapphire volume emitter.
  • the (growth) substrate is transparent to radiation generated in the active zone. This facilitates the radiation extraction from the semiconductor chip through the substrate.
  • the semiconductor chip is thus designed as a volume radiator. In the case of a volume emitter, in contrast to a surface emitter, a significant proportion of the radiation is coupled out of the semiconductor chip via the substrate.
  • the surface luminance at the output surfaces of the semi ⁇ conductor chips is reduced at a volume spotlights against a surface emitter.
  • the first, light-reflecting potting has a minimum height above the carrier, which corresponds to the thickness of the substrate. This is particularly advantageous since the first potting absorbs the light Carrier and the light-absorbing substrate of the opto-electronic ⁇ African component completely covered. The Absorptionsver ⁇ losses by carrier and substrate are minimized.
  • the first light-reflecting potting has a minimum height above the support of 80 ym. More preferably, the first light reflectors ⁇ animal end, encapsulation to a height of more than 200 ym.
  • the first, light-reflecting, potting has a matrix material filled with scattering particles.
  • the scattering particles are present in a concen ⁇ tion of 5 weight percent to 60 weight percent.
  • the matrix material may include silicone, epoxy or hybrid material ⁇ lien.
  • the scattering particles may comprise titanium dioxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or zirconium oxide (ZrO).
  • a second potting may be applied at least in regions on the first potting. This is particularly advantageous since the optical properties of the optoelectronic device can be modulated by the second encapsulation.
  • the second encapsulation can terminate flush with the edge of the light-emitting layer facing away from the substrate within the scope of a manufacturing tolerance. This is advantageous because it is achieved that electromagnetic radiation emitted from the light laterally exiting layer, always first passes through the second encapsulation before it exits the optoelectronic Anord ⁇ voltage. In addition, this is advantageous because the height of the optoelectronic component is reduced in comparison to the overall height of an optoelectronic component with a lens.
  • the second potting may comprise a transparent, unfilled matrix material. This ⁇
  • the luminance and the coupling-out efficiency can also be adjusted via the refractive index of the first encapsulation and / or the second encapsulation.
  • the higher the refractive index of the encapsulation the more light is totally reflected at the encapsulation-air interface.
  • the more light is totally reflected advantage the better the light is distributed in the filled with the cast Ver ⁇ gap between the optoelectronic devices.
  • the refractive index of the second encapsulation may be of the refractive index of the third ⁇ encapsulation, the semiconductor chip in the light emitting layer covered different.
  • the second potting, and the light-emitting layer are in di ⁇ rektem, optical contact.
  • the appropriate choice of the refractive indices of the second and third potting can be used for the
  • Luminance and the coupling efficiency can be adjusted.
  • the second encapsulation may comprise a matrix material filled with scattering particles.
  • the scattering particles occur in a concentration of 0.001% by weight to 1% by weight.
  • the use of scattering particles in the second encapsulation is particularly advantageous because, by mixing the light emitted from the side surfaces of the light-emitting layer is emitted, be ⁇ before it leaves the opto-electronic arrangement.
  • the concent ration ⁇ of the scattering particles can be adjusted within the above range.
  • the light is scattered in the second encapsulation without being completely reflectors ⁇ advantage.
  • the second casting may be a filled matrix material with phosphor particles aufwei ⁇ sen. This is particularly advantageous, since a portion of the emitting light from the laterally emerging radiation layer in the second encapsulation is converted by the light ⁇ material particles in the second casting. Thus, converted light exits not only from the surface of the light-emitting layer but also from the region covered by the second encapsulant. The disturbing contrast between the light-emitting layer and the area surrounding the light-emitting layer is reduced. Contrast refers to both the brightness contrast and the color contrast.
  • the phosphor particles are present in the second potting in a concentration of 4 weight percent to 30 weight percent. About the concen- the phosphor particles ration can be adjusted, wel ⁇ cher portion of the light emitted from the light emitting layer is converted into the second casting the input light.
  • the phosphor particles have at least one of the following Ma ⁇ tained on:
  • Aluminum oxynitride Al 2 O 3 7 N 5
  • At least one further optoelectronic component can be arranged on the carrier. Optoelectronic arrangements with several optoelectronic _
  • Y nischen components are advantageous because the light output can be scaled almost arbitrarily. It can be combined in a optoe ⁇ lektronischen arrangement up to several hundred ⁇ re optoelectronic devices.
  • the first, light reflecting, potting with the embedded scattering particles completely the support and completely the soflä ⁇ surfaces of the substrate the optoelectronic components covered.
  • the first casting forming a diffusely reflecting Materi- al, whereby the reflectivity of the areas between the op ⁇ toelektronischen components and to the optoelectronic components is increased.
  • This first encapsulation also ensures that at least part of the light which is emitted from the light-emitting layer at angles greater than about 87 ° to the perpendicular is scattered back into the optoelectronic component. A portion of this back ge ⁇ scattered light can then exit the optoelectronic component to the vertical at angles of less than 85 °.
  • the undesired absorption of the light by adjacent opto- lectronic components or through the carrier sheet is redu ⁇ .
  • the second encapsulation with the embedded phosphor Parti ⁇ angles both the first and encapsulation as well as the side surfaces of the light-emitting layer covers the plurality of optoelectronic devices. This is advantageous, since thereby also the areas between the optoelectronic components emit electromagnetic radiation.
  • the radiation emitted from the intermediate regions is composed of the radiation coupled into the second encapsulation from the side surfaces of the light-emitting layer and of the radiation converted in the phosphor particles. The homoge- The luminance of the optoelectronic device increases.
  • the second encapsulation (0.001 weight percent to 1 percent by weight of scattering particles in the matrix material) is achieved that the light emitted from the light layer radiated on the side faces, light is evenly distributed over the gaps between the optoe ⁇ lektronischen components. In other words, the light is decoupled over the entire surface of the optoelectronic device.
  • the second potting compound has both scattering particles and phosphor particles. This is particularly advantageous since the advantages of a second encapsulation are combined only with scattering particles or only with phosphor particles.
  • Multi-mats are visible in known embodiments, when the light of a plurality of spaced-apart optoelectronic components of a color is imaged by reflectors.
  • Color shadows become visible in known embodiments when the light of a plurality of spaced-apart optoelectronic components of different colors is imaged by reflectors.
  • the distance between see adjacent optoelectronic devices between 0.1 mm and 1 mm, preferably between 0.2 mm and 0.5 mm. ever smaller the distance the less pronounced is the view ⁇ bility of multi-shade color or shade. For technical reasons, however, the distance of 0.1 mm can not be undershot. These procedural reasons may be component dimension tolerances, placement accuracy, temperature management, or optics design.
  • Various embodiments include a light emitting device that combines an optoelectronic arrangement having a sekundä ⁇ ren optics.
  • the optoelectronic device may be configured according to one of the above embodiments.
  • the combination of the optoelectronic assembly and secondary optics is advantageous since it passed the light emanating from the opto-electro ⁇ African arrangement, light and / or can be imaged.
  • the use of a light guide is particularly advantageous since this can be forwarded white ⁇ light over long distances with virtually no loss.
  • the use of a diffusing screen is advantageous because it allows the light emanating from the optoelectronic arrangement to be mixed even more.
  • the use of a lens is advantageous because it allows the light emanating from the optoelectronic device to be focused.
  • the use of a reflector is advantageous since the light emanating from the optoelectronic device can be focused in the forward direction. In particular, light emitted at angles greater than 90 ° to the perpendicular from the opto Lektronischen components is radiated, are reflected to the front and is not lost.
  • Various embodiments include a method of fabricating an opto-electronic device having the following steps. First, a carrier is provided. At least one optoelectronic component is arranged on the carrier. On the area surrounding the optoelectronic component ⁇ the area of the carrier, a first, light-reflecting, potting is applied. The first casting is so positioned ⁇ claimed that this also the side faces of the electro-opto component ⁇ African at least partially covered.
  • a second encapsulation is applied to the first encapsulation after the application of the first encapsulant.
  • FIGS 1, 2 show known optoelectronic arrangements in sectional view
  • FIGS. 3, 4 show a sectional view of optoelectronic arrangements with a single optoelectronic component
  • Figures 5, 6, 7, 8, 9, 10 show optoelectronic Anord ⁇ calculations with two optoelectronic devices in sectional viewing;
  • Figures 11, 12, 13, 14, 15 show optoelectronic ⁇ construction elements in a sectional view
  • FIGS. 16, 17, 18 show sectional views of optoelectronic arrangements with two optoelectronic components
  • FIGS. 19, 20, 21 show optoelectronic arrangements with a multiplicity of optoelectronic components in plan view;
  • FIGS. 22, 23 show the optoelectronic arrangement from FIG. 20 in a sectional view;
  • Figures 24, 25 show lighting devices in sectional view.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a known optoe ⁇ lektronischen assembly 100 in section view.
  • Two optoelectronic devices 104 are shown, which are arranged on a light-absorbing carrier 102.
  • the optoe ⁇ lectronic component has a light-absorbing sub ⁇ strate 106th
  • a light emitting ⁇ the semiconductor chip 122 is arranged.
  • the semiconductor chip 122 is covered by a converter plate 302.
  • the semiconductor chip 122 and the converter chip 302 are encapsulated in a third encapsulation 124.
  • On the third potting 124 a clear lens 304 is arranged.
  • the third potting 124 and the clear lens 304 comprise silicone.
  • the placement distance between the two optoelectronic components can be about 0.5 mm.
  • Light emitted at angles 132 to the solder 130 of greater than about 87 ° may be absorbed by the substrate 106 and the clear lens 304 of the adjacent optoelectronic device 104 as well as the carrier 102. As a result of these absorption losses, the efficiency of the optoelectronic device 100 decreases.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a well ⁇ th optoelectronic assembly 100 in section view.
  • Two optoelectronic devices 104 are shown, which are arranged on a light-absorbing carrier 102.
  • the optoelectronic component has a light-absorbing substrate 106. A part of the light 134 emitted from the light-emitting layer 108 is absorbed by the substrate 106 and the carrier 102.
  • FIG. 3 shows an optoelectronic device 100 in FIG.
  • the optoelectronic ⁇ specific device 104 includes a substrate 106, is applied on which a light-emitting layer 108th A first, light reflecting encapsulation 110 covers the the optoe ⁇ lectronic component 104 surrounding the range of the carrier 102 entirely and the side surfaces 112 of the optoelectronic component 104 in some regions.
  • the carrier 102 may be a ceramic substrate.
  • the ceramic substrate absorbs electro-magnetic radiation ⁇ .
  • the interconnects on the Keramiksub ⁇ strat are not shown in Figure 3.
  • the substrate 106 may comprise aluminum nitride (A1N).
  • Aluminum nitride absorbs electromagnetic radiation.
  • the first light-reflecting potting 110 has a height above the carrier 102 which corresponds to the thickness 114 of the substrate 106.
  • the ERS ⁇ te, light-reflecting, casting 110 has a filled Streupar ⁇ tikeln 116 matrix material.
  • the matrix material may comprise silicone.
  • the scattering particles 116 may comprise titanium dioxide. The scattering particles 116 may occur ⁇ at a concentration of 5 weight percent to 60 weight percent.
  • FIG. 4 shows a further optoelectronic arrangement 100 in a sectional view.
  • This embodiment is a further development of the embodiment from FIG. 3.
  • a second encapsulation 118 is applied to the first light-reflecting encapsulation 110.
  • the second encapsulation 118 terminates flush with the edge of the light-emitting layer 108 facing away from the substrate 106 within the scope of a manufacturing tolerance.
  • the second potting 118 is filled with scattering particles 116, and light-emitting material particles ⁇ 120th
  • the scattering particles 116 may occur in a concentration of 0.001 weight percent to 1 weight ⁇ percent.
  • the phosphor particles 120 may be in a ner concentration of 4 percent by weight to 30êtspro ⁇ cent occur.
  • the phosphor particles 120 may include yttrium aluminum garnet (Y 3 Al 5 O 12 ) and may convert blue light to yellow light.
  • FIG. 5 shows an optoelectronic device 100 in FIG. 5
  • the first encapsulation 110 covers the areas not covered by the elements Bauele ⁇ region of the carrier 102 and the Soflä ⁇ surfaces of the substrate 106 completely.
  • the scattering particles 116 are present in a high concentration, in particular between 5 percent by weight and 60 percent by weight, in the first, light-reflecting, encapsulation 110.
  • a second potting 118 is applied on the first potting 110.
  • the second potting 118 is transparent.
  • the second potting 118 has unfilled matrix material, in particular made of silicone.
  • Light emitted laterally from the light-emitting layer 108 may couple into the clear second potting 118.
  • the light can spread over the surface and at least partially leave the second potting 118.
  • the second encapsulation 118 not only fills in the gaps between the optoelectronic components 104, but also covers the region surrounding the optoelectronic components 104.
  • This exemplary embodiment is particularly suitable for light-emitting layers 108 which emit only light of one color.
  • the light-emitting layers 108 may include light-emitting semiconductor chips 122 (not shown in FIG. 5).
  • Half ⁇ semiconductor chip 122 based on InGaN primary light can in emit green and blue spectral range.
  • Semiconductor chips 122 based on InGaAlP can emit primary light in the red to yellow spectral range.
  • FIG. 6 shows a further optoelectronic arrangement 100 in a sectional view.
  • the second encapsulation 118 has phosphor particles 120.
  • Phosphor particles 120 are present in a concentration of 4% to 30% by weight in the silicone matrix material.
  • a portion of the light emit from the side Governing layers 108 in the second potting 118 penetrating light can be converted by the phosphor particles 120 ⁇ the.
  • blue primary light can be converted into yellow seconding ⁇ därlicht.
  • the blue primary light can be generated by a light-emitting semiconductor chip 122 based on InGaN (not shown in FIG. 6).
  • the mixture of blue primary light and yellow secondary light can produce white light.
  • the second potting 118 shines white.
  • the light-emitting layer 108 itself may also be white. Again, the white light can be generated by mixing blue primary light and yellow secondary light.
  • a portion of the blue primary light may leave the light-emitting layer 108 without experiencing a wavelength change. A portion of this blue primary light can then be converted to yellow light in the second potting 118 as shown above.
  • the optoelectronic components 104 can be arranged closer to one another (distance 0.1 mm to 0.5 mm). As a result, higher light outputs, a homogeneous
  • FIG. 7 shows a further optoelectronic arrangement 100 in a sectional view.
  • the second casting 118 has a low concentration of scattering particles ⁇ 116th
  • the concentration of the scattering particles in the matrix material is in the range between 0.001 rowspro ⁇ center and 1 weight percent.
  • the matrix material may be silicone.
  • the second casting 118 has 116 only slightly diffuse optical properties by the low con ⁇ concentration of the scattering particles.
  • Light leaving the light-emitting layer 108 side and is coupled into the second encapsulation ⁇ 118 is mixed by the scattering particles 116th
  • the light can be coupled out over the entire surface of the second encapsulation 118.
  • the light is through the gap Zvi ⁇ rule the optoelectronic devices 104 distributed evenly.
  • light in the second potting 118 is hardly reflected.
  • DA by the luminance is above the second potting 118 he ⁇ increased.
  • FIG. 8 shows a further optoelectronic arrangement 100 in a sectional view.
  • the second encapsulation 118 has both phosphor particles 120 and scattering particles 116.
  • the phosphor particles 120 lie ⁇ gene present in a concentration between 4 weight percent and 30 weight percent in the matrix material.
  • the scattering particles 116 are present in a low concentration of between 0.001% by weight and 1% by weight.
  • the combination of phosphor particles 120 and scattering article 116 causes light coupled from the light emitting layer 108 into the second encapsulant 118 to be both converted and mixed.
  • the undesired brightness contrast and the color contrast between the light-emitting layers 108 and the second encapsulation 118 can be significantly reduced. In other words, the homogeneity in brightness and color over the optoelectronic device 100 increases.
  • FIG. 9 shows an optoelectronic device 100 in FIG. 9
  • the gap between the adjacent optoelectronic components 104 up to the lower edge of the light emittie ⁇ Governing layer 108 is shed with a first light-reflecting, potting 110th
  • the first potting 110 has a high concentration of scattering particles 116.
  • the surface of the first potting 110 has a lower potting.
  • the thickness of the first encapsulation 110 is less than directly on the optoelectronic components 104.
  • the substrate 106 is completely covered by the first encapsulation 110. The absorption losses are thereby reduced.
  • FIG. 10 shows an optoelectronic device 100 in FIG. 10
  • FIG. 11 shows in detail an optoelectronic component 104 in a sectional view.
  • the optoelectronic component 104 has a light-emitting layer 108 which is applied to a substrate 106.
  • the substrate 106 may comprise aluminum nitride.
  • Aluminum nitride has a good heat conductivity ⁇ (170-230 W / (mK)), and is electrically iso ⁇ lating.
  • the light-emitting layer 108 has a light-emitting semiconductor chip 122.
  • the semiconductor chip 122 is connected to the substrate 106 via bonding pads 310.
  • the electrical contact of semiconductor chip 122 and carrier 102 is made by electrically conductive vias 308 in conjunction with contacts 306.
  • the semiconductor chip 122 is encapsulated in a third encapsulation 124, in particular of silicone. Phosphor particles 120 may be incorporated in the third encapsulation.
  • FIG. 12 shows the optoelectronic component 104 from FIG. 11 simplified and schematically in a sectional view.
  • the light-emitting layer 108 shows a semiconductor chip 122, which is cast in a third encapsulation 124.
  • the third encapsulation 124 may include phosphor particles 120.
  • FIG. 13 schematically shows a further exemplary embodiment of the optoelectronic component 104.
  • the semiconductor chip 122 is cast on its side surfaces with a fourth encapsulation 126.
  • fourth potting 126 are also present in the reflective, fourth potting 126.
  • the fourth encapsulation does not reach the edge of the optoelectronic component 104.
  • Figure 14 shows a further embodiment of the optoe ⁇ lektronischen device 104.
  • the reflective, fourth potting 126 extends up to the edge of the optoelectronic component 104th
  • FIG. 15 shows a further schematic illustration of an optoelectronic component 104.
  • the height 140 of the third encapsulation 124 is applied over the light-emitting semiconductor chip 122.
  • the width 142 of the third encapsulation 124 terchips as a distance between the side surface of the semiconductor 122 to the side surface 112 of the optoelectronic construction ⁇ elements 104 applied.
  • FIG. 16 shows an optoelectronic device 100 in FIG.
  • FIG. 17 shows an optoelectronic device 100 in FIG.
  • Narrow means that the width 142 is less than four times the height 140.
  • the side surfaces of the light-emitting layers 108 are exposed.
  • advantageous way is to PelN that a large part of the light emitted from the ⁇ layers 108 emitted light 134 can auskop- laterally.
  • FIG. 18 shows an optoelectronic device 100 in FIG. 18
  • FIG. 19 shows an optoelectronic arrangement 100 in plan view. Shown is a linear array of 5 optoelectrochemical ⁇ African devices 104. In non-illustrated embodiments, up to 100 optoelectronic devices may be arranged 104 linear.
  • the optoelectronic components 104 are laterally completely encapsulated with the first light-reflecting potting 110, which has a high (up to 60 percent by weight) concentration of scattering particles 116. Also, the area between the optoelectronic devices 104 and the edge 128 of the optoelectronic arrangement of 100 is fully reflecting to the first, light ⁇ shed potting 110th
  • the optoelectronic devices 104 may emit light of a color or white light.
  • FIG. 20 shows an optoelectronic arrangement 100 in plan view. Shown is a 2-dimensional arrangement of 4 by 4 optoelectronic devices 104. The shape of the optoelectronic device 100 is square. It is a cutting axis 144 located. Can be used in not shown exporting approximately examples ⁇ up to 20 times optoelectronic components 20 are arranged 104th
  • FIG. 21 shows an optoelectronic arrangement 100 in plan view. Shown is a 2-dimensional arrangement of 2 times 2 optoelectronic components 104. There are two optoelectronic components 136, the amber-colored light radiate from ⁇ , and two optoelectronic components 138 which emit mint-colored light, in a square arrangement 100 shown. The mixture of amber and mint light gives white light. As in the off ⁇ exemplary embodiments of Figure 19 and 20, the opto-electro ⁇ African components are encapsulated in a first, light reflecting, potting 110,104.
  • FIG. 22 shows an optoelectronic device 100 in FIG. 22
  • Sectional view The sectional view shows the principalsbei ⁇ game of Figure 20 along the cutting axis 144. Shown are 4 optoelectronic devices 104 which are encapsulated up to a height with the first, light-reflecting, potting 110, which corresponds to the thickness 114 of the substrate 106. The area between the optoelectronic components 104 and the edge 128 of the optoelectronic device 100 is also completely covered by the first light-reflecting potting 110. The light-emitting layers 108 are exposed. This arrangement 100 is particularly suitable for optoelectronic components 104 which emit light of a color.
  • FIG. 23 shows an optoelectronic device 100 in FIG.
  • FIG. 23 Sectional view.
  • the embodiment of Figure 23 gives way In this respect, from the embodiment of FIG. 22, a second encapsulation 118 is applied to the first, light-emitting encapsulation 110.
  • the second encapsulation 118 covers the Be ⁇ ten vom the light-emitting layers 108 completely.
  • the second potting is filled with phosphor particles 120 and with scattering particles 116.
  • the scattering particles 116 are (0.001 weight percent to 1 weight percent Ge ⁇ ) in a low concentration.
  • This arrangement 100 is particularly geeig ⁇ net for optoelectronic devices 104 which emit predominantly white light.
  • FIG. 24 shows a lighting device 200 with an optoelectronic device 100 and a secondary optical system 202.
  • the secondary optical system 202 forwards the light 134 emanating from the optoelectronic device 100.
  • the secondary optic 202 is a reflector.
  • Light 134 leaving in lateral direction the Anord ⁇ voltage 100 may be reflected on the inner surface of the reflector and leaving the lighting device in the forward Rich ⁇ processing.
  • Both the light-emitting layers 108 and the second encapsulation 118 emit light. This reduces the contrast in brightness and color between the light-emitting layers 108 and the second potting 118.
  • the unwanted multi-shadows are reduced, in particular in the far field.
  • the brightness levels between the optoelectronic devices 104 and the area between the optoelectronic devices 104 are blurred.
  • the unwanted color shadows are reduced, in particular in the far field at the edge. For example, red, green and blue luminous optoelectronic components 104 are combined.
  • FIG. 25 shows a lighting device 200 with an optoelectronic device 100 and a secondary optical system 202.
  • the secondary optical device 202 is a lens.
  • the light 134 is emitted in the forward direction, as in the embodiment shown in FIG.

Abstract

Eine Optoelektronische Anordnung (100) weist einen Träger (102) auf, auf dem ein optoelektronisches Bauelement (104) angeordnet ist. Das optoelektronische Bauelement (104) weist ein Substrat (106) und eine auf dem Substrat (106) angeordnete Licht emittierende Schicht (108) auf. Ein erster, Licht reflektierenden, Verguss (110) bedeckt zumindest bereichsweise den das optoelektronische Bauelement (104) umgebenden Bereich des Trägers (102) und die Seitenflächen (112) des optoelektronischen Bauelements (104).

Description

OPTOELEKTRONISCHE ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER OPTOELEKTRONISCHEN ANORDNUNG
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische An¬ ordnung, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung .
Optoelektronische Anordnungen weisen mindestens ein optoe- lektronisches Bauelement auf. Zum Begriff optoelektronisches Bauelement ist der Begriff „Licht emittierende Diode (LED) " synonym. Das optoelektronische Bauelement kann elektromagne¬ tische Strahlung emittieren. Das optoelektronische Bauelement ist auf einem Träger angeordnet. Der Träger ist notwendig zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements. Als Träger kann z.B. eine Leiterplatte (Printed circuit board (PCB)) verwendet werden. Träger absor¬ bieren im Allgemeinen zumindest einen Teil der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung aus dem sichtbaren Spektralbe- reich. Deshalb wird ein Teil der von dem optoelektronischen
Bauelement emittierten elektromagnetischen Strahlung vom Träger absorbiert. Durch diese Absorptionsverluste wird die Ef¬ fizienz der optoelektronischen Anordnung reduziert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine optoelektronische An- Ordnung anzugeben, bei der die Absorptionsverluste reduziert sind .
Diese Aufgabe wird durch eine optoelektronische Anordnung ge¬ mäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der optoe- lektronischen Anordnung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben . Beispielhafte Ausführungsformen
Verschiedene Ausführungsformen weisen eine optoelektronische Anordnung mit einem Träger und mit einem optoelektronischen Bauelement auf, das auf dem Träger angeordnet ist. Das optoe¬ lektronische Bauelement weist ein Substrat und eine Licht emittierende Schicht auf. Die Licht emittierende Schicht ist auf dem Substrat aufgebracht. Die optoelektronische Anordnung weist einen ersten, Licht reflektierenden, Verguss auf, der zumindest bereichsweise den das optoelektronische Bauelement umgebenden Bereich des Trägers und die Seitenflächen des optoelektronischen Bauelements bedeckt. Durch den Einsatz des ersten, Licht reflektierenden, Vergusses werden die Absorptionsverluste reduziert und die Effizienz der optoelektroni¬ schen Anordnung erhöht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger eines der folgenden Elemente auf:
- eine Leiterplatte (PCB) ,
- ein Keramiksubstrat,
- eine Metallkernplatine,
- einen Leadframe oder
- ein Kunststofflaminat .
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Substrat des optoelektronischen Bauelements eines der folgenden Materialien auf:
- Aluminium Nitrid (A1N) ,
- Aluminium Oxid (Al2C>3)oder
- mit Kunststoff oder mit Silikon umspritzter Leadframe, ins¬ besondere aus Kupfer.
Substrate von optoelektronischen Bauelementen absorbieren auftreffende elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Licht emittierende Schicht einen Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip kann zumindest Bereichsweise von einem Verguss umgeben sein, der im vorliegenden Dokument als dritter Verguss bezeichnet wird. Das Vergussmaterial kann klar sein. Alternativ kann das Vergussmaterial mit Leuchtstoffpartikel gefüllt sein. Alter¬ nativ kann das Vergussmaterial mit Streupartikeln gefüllt sein. Alternativ kann das Vergussmaterial zugleich mit
LeuchtstoffPartikeln und mit Streupartikeln gefüllt sein. Die Halbleiterchips weisen mindestens eine aktive Zone auf, die elektromagnetische Strahlung emittiert. Die aktiven Zonen können pn-Übergänge, Doppelheterostruktur, Mehrfach- Quantentopfstruktur (MQW) , Einfach-Quantentopfstruktur (SQW) sein. Quantentopfstruktur bedeutet: Quantentöpfe (3-dim) , Quantendrähte (2-dim) und Quantenpunkte (1-dim).
In einer bevorzugten Ausführungsform basiert der Halbleiterchip auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial . Der Halb¬ leiterchip kann Indium Galliumnitrid (InGaN) aufweisen. Diese Halbleiterchips können elektromagnetische Strahlung vom UV Bereich bis zum grünen Bereich, insbesondere zwischen etwa
400 nm und etwa 570 nm emittieren. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann der Halbleiterchip Indium Gallium Aluminium Phosphid (InGaAlP) aufweisen. Diese Halbleiterchips können elektromagnetische Strahlung vom roten Be- reich bis zum grünen Bereich emittieren, insbesondere zwischen etwa 570 nm und etwa 700 nm.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Halbleiterchip ein drahtkontaktierter Halbleiterchip sein.
Alternativ oder ergänzend kann der Halbleiterchip als Flipchip ausgestaltet sein. Der Flipchip ist vorteilhaft, da die Abschattung durch den Bonddraht entfällt und keine aktive Fläche durch das Bondpad auf dem Halbleiterchip verloren geht .
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Halbleiterchip als Oberflächenemitter, insbesondere als sogenannter Dünn- filmchip, ausgebildet sein. Der Dünnfilmchip ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift WO2005081319A1 bekannt. Wird während der Herstellung des Halbleiterchips, insbesonde¬ re eines Halbleiterchips mit einer metallhaltigen Spiegel¬ schicht, das Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge abgelöst, so werden derartige unter Ablösen des Aufwachssub¬ strats hergestellte Halbleiterchips auch als Dünnfilmchip be¬ zeichnet. Der Strahlungsemittierende Halbleiterchip kann ei¬ nen Stapel unterschiedlicher III-V-Nitrid-
Halbleiterschichten, insbesondere Galliumnitrid-Schichten, aufweisen. Der Dünnfilmchip ist ohne Strahlungsabsorbierendes Substrat ausgeführt und ein Reflektor ist direkt auf dem GaN- Halbleiterkörper aus dem Stapel unterschiedlicher III-V- Nitrid-Halbleiterschichten aufgebracht .
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Halbleiterchip als sogenannter UX-3-Chip (interne Produktbezeichnung von
OSRAM) ausgebildet sein. Dieser UX-3-Chip ist aus der Offenlegungsschrift DE102007022947A1 bekannt. Darin wird ein op¬ toelektronischer Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge beschrieben, die eine aktive Schicht, eine erste und eine zweite elektrische Anschlussschicht aufweist. Der Halb¬ leiterkörper ist zur Emission elektromagnetischer Strahlung von einer Vorderseite vorgesehen. Erste und zweite elektrische Anschlussschicht sind an einer der Vorderseite gegenü¬ berliegenden Rückseite angeordnet. Sie sind mittels einer Trennschicht elektrisch gegeneinander isoliert. Die erste elektrische Anschlussschicht, die zweite elektrische An¬ schlussschicht und die Trennschicht können lateral überlap- pen. Ein Teilbereich der zweiten elektrischen Anschlussschicht erstreckt sich von der Rückseite durch einen Durchbruch der aktiven Schicht hindurch in Richtung zu der Vorderseite hin. Vorteilhaft an dem sogenannten UX-3-Chip ist es, dass im Gegensatz zum Dünnfilmchip an der Vorderseite der
Halbleiterschichtenfolge kein Metall mehr angeordnet ist. Da¬ durch werden Absorptionsverluste vermieden. Die Offenbarungen der Schriften WO2005081319A1, DE102006015788A1 und
DE102007022947A1 werden hiermit durch Rückbezug in die Offen- barung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Halbleiterchip als Volumenemitter, insbesondere als Saphirchip, ausgebildet sein. Der Saphir-Volumen-Emitter ist beispielsweise aus der Patentschrift DE102006015788A1 bekannt. Dabei kann als Auf- wachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge Saphir verwen¬ det werden. Im Gegensatz zum Dünnfilmchip wird beim Saphir- Volumen-Emitter das Aufwachssubstrat am Ende des Herstel¬ lungsprozesses nicht von der Halbleiterschichtenfolge abge¬ löst. Das (Aufwachs- ) Substrat ist strahlungsdurchlässig für die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung. Dies erleichtert die Strahlungsauskopplung aus dem Halbleiterchip durch das Substrat. Der Halbleiterchip ist damit als Volumenstrahler ausgebildet. Bei einem Volumenstrahler wird im Gegensatz zu einem Oberflächenemitter auch über das Substrat ein maßgebli- eher Strahlungsanteil aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt.
Die Oberflächenleuchtdichte an den Auskoppelflächen des Halb¬ leiterchips ist bei einem Volumenstrahler gegenüber einem Oberflächenstrahler verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste, Licht reflektierende Verguss eine Mindesthöhe über dem Träger auf, die der Dicke des Substrats entspricht. Dies ist besonders vorteilhaft, da der erste Verguss den Licht absorbierenden Träger und das Licht absorbierende Substrat des optoelektro¬ nischen Bauelements vollständig bedeckt. Die Absorptionsver¬ luste durch Träger und Substrat sind minimiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste, Licht reflektierende, Verguss eine Mindesthöhe über dem Träger von 80 ym auf. Besonders bevorzugt weist der erste, Licht reflek¬ tierende, Verguss eine Höhe von mehr als 200 ym auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste, Licht reflektierende, Verguss ein mit Streupartikeln gefülltes Mat- rixmaterial auf. Die Streupartikel kommen in einer Konzentra¬ tion von 5 Gewichtsprozent bis 60 Gewichtsprozent vor. Das Matrixmaterial kann Silikon, Epoxydharz oder Hybridmateria¬ lien aufweisen. Die Streupartikel können Titandioxid (Ti02) , Aluminiumoxid (AI2O3) oder Zirkoniumoxid (ZrO) aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann auf dem ersten Verguss zumindest bereichsweise ein zweiter Verguss aufgebracht sein. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch den zweiten Verguss die optischen Eigenschaften der optoelektronischen Anordnung moduliert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Verguss im Rahmen einer Herstellungstoleranz bündig mit der vom Substrat abgewandten Kante der Licht emittierenden Schicht abschließen. Dies ist vorteilhaft, da dadurch erreicht wird, dass elektromagnetische Strahlung, die seitlich aus der Licht emittierenden Schicht austritt, immer erst den zweiten Verguss durchläuft bevor sie aus der optoelektronischen Anord¬ nung austritt. Zudem ist dies vorteilhaft, da die Bauhöhe des optoelektronischen Bauelements im Vergleich zur Bauhöhe eines optoelektronischen Bauelements mit einer Linse reduziert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Verguss ein transparentes, ungefülltes Matrixmaterial aufweisen. Dies ^
ist vorteilhaft, da Licht aus der Licht emittierenden
Schicht, das in den zweiten Verguss einkoppelt, zumindest teilweise durchmischt wird, bevor es aus dem zweiten Verguss austritt . Die Leuchtdichte und die Auskoppeleffizienz können zudem auch über den Brechungsindex des ersten Vergusses und/oder des zweiten Vergusses eingestellt. Je höher der Brechungsindex des Vergusses ist, desto mehr Licht wird an der Grenzfläche Verguss-Luft total reflektiert. Je mehr Licht total reflek- tiert wird, desto besser wird das Licht in der mit dem Ver¬ guss gefüllten Lücke zwischen den optoelektronischen Bauelementen verteilt.
Der Brechungsindex des zweiten Vergusses kann vom Brechungs¬ index des dritten Vergusses, der den Halbleiterchip in der Licht emittierenden Schicht bedeckt, verschieden sein. Der zweite Verguss und die Licht emittierende Schicht sind in di¬ rektem, optischen Kontakt. Über die geeignete Wahl der Bre- chungsindices von zweiten und dritten Verguss kann die
Leuchtdichte und die Auskoppeleffizienz eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Verguss ein mit Streupartikeln gefülltes Matrixmaterial aufweisen. Die Streupartikel kommen in einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent bis 1 Gewichtsprozent vor. Der Einsatz von Streupartikeln im zweiten Verguss ist besonders vorteilhaft, da dadurch das Licht, das aus den Seitenflächen der Licht emittierenden Schicht ausgesandt wird, durchmischt wird, be¬ vor es die optoelektronische Anordnung verlässt. Die Konzent¬ ration der Streupartikel kann innerhalb des obigen Bereichs eingestellt werden. Bei niedrigen Konzentrationen wird das Licht im zweiten Verguss gestreut, ohne vollständig reflek¬ tiert zu werden. Durch obige im Vergleich zur Konzentration der Streupartikel im ersten Verguss geringe Konzentration der Streupartikel im zweiten Verguss wird erreicht, dass das Licht über die gesamte Oberfläche des zweiten Vergusses aus¬ gekoppelt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Verguss ein mit LeuchtstoffPartikeln gefülltes Matrixmaterial aufwei¬ sen. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch die Leucht¬ stoffpartikel im zweiten Verguss ein Teil der seitlich aus der Licht emittierenden Schicht austretenden Strahlung in dem zweiten Verguss konvertiert wird. Damit tritt konvertiertes Licht nicht nur aus der Oberfläche der Licht emittierenden Schicht aus, sondern auch aus dem Bereich, der durch den zweiten Verguss bedeckt ist. Der störende Kontrast zwischen Licht emittierender Schicht und dem Bereich, der die Licht emittierende Schicht umgibt, wird reduziert. Kontrast bezieht sich sowohl auf den Helligkeitskontrast und als auch auf den Farbkontrast .
In obiger bevorzugter Ausführungsform liegen die Leuchtstoffpartikel in dem zweiten Verguss in einer Konzentration von 4 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent vor. Über die Konzent- ration der Leuchtstoffpartikel kann eingestellt werden, wel¬ cher Anteil des von der Licht emittierenden Schicht in den zweiten Verguss eingekoppelten Lichtes konvertiert wird. Die Leuchtstoffpartikel weisen wenigstens eines der folgenden Ma¬ terialien auf:
- Lanthan dotiertes Yttriumoxid (Y203-La203) ,
- Yttrium Aluminium Granat ( Y3AI 5O12 ) ,
- Dysprosiumoxid ( DV2O3 ) ,
- Aluminium Oxynitrid ( AI 23O27N5 ) oder
- Aluminium Nitrid (A1N) . In einer bevorzugten Ausführungsform kann auf dem Träger mindestens ein weiteres optoelektronisches Bauelement angeordnet sein. Optoelektronische Anordnungen mit mehreren optoelektro- _
y nischen Bauelementen sind vorteilhaft, da die Lichtleistung nahezu beliebig skaliert werden kann. Es können bis zu mehre¬ re Hundert optoelektronische Bauelemente in einer optoe¬ lektronischen Anordnung kombiniert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt der erste, Licht reflektierende, Verguss mit den darin eingebetteten Streupartikeln vollständig den Träger und vollständig die Seitenflä¬ chen des Substrats der optoelektronischen Bauelemente. Der erste Verguss bildet also ein diffus reflektierendes Materi- al, wodurch die Reflektivität der Bereiche zwischen den op¬ toelektronischen Bauelementen und um die optoelektronischen Bauelemente erhöht wird. Durch diesen ersten Verguss wird auch erreicht, dass zumindest ein Teil des Lichts, das unter Winkeln von größer als etwa 87° zum Lot aus der Licht emit- tierenden Schicht abgestrahlt wird, in das optoelektronische Bauelement zurückgestreut wird. Ein Teil dieses zurück ge¬ streuten Lichts kann dann unter Winkeln von kleiner als 85° zum Lot das optoelektronischen Bauelement verlassen. Die ungewünschte Absorption des Lichtes durch benachbarte optoe- lektronische Bauelemente oder durch den Träger wird redu¬ ziert .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bedeckt der zweite Verguss mit den darin eingebetteten LeuchtstoffParti¬ keln sowohl den ersten Verguss und als auch die Seitenflächen der Licht emittierenden Schicht der Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen. Dies ist vorteilhaft, da dadurch auch die Bereiche zwischen den optoelektronischen Bauelementen elektromagnetische Strahlung emittieren. Die aus den Zwischenbereichen emittierte Strahlung setzt sich zusammen aus der von den Seitenflächen der Licht emittierenden Schicht in den zweiten Verguss eingekoppelten Strahlung und aus der in den LeuchtstoffPartikeln konvertierten Strahlung. Die Homoge- nität der Leuchtdichte der optoelektronischen Anordnung nimmt zu .
In einer alternativen Ausführungsform wird durch den leicht diffusen zweiten Verguss (0,001 Gewichtsprozent bis 1 Ge- wichtsprozent Streupartikel im Matrixmaterial) erreicht, dass das von der Licht emittierenden Schicht an den Seitenflächen abgestrahlte Licht über die Zwischenräume zwischen den optoe¬ lektronischen Bauelementen gleichmäßig verteilt wird. Mit anderen Worten wird das Licht über die gesamte Fläche der op- toelektronischen Anordnung ausgekoppelt.
In einer alternativen Ausführungsform weist der zweite Verguss sowohl Streupartikel als auch Leuchtstoffpartikel auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Vorteile eines zweiten Vergusses nur mit Streupartikel oder nur mit Leuchtstoffpar- tikel kombiniert werden.
Vorteilafter Weise nimmt als Folge der Verwendung eines ers¬ ten und/oder eines zweiten Vergusses zwischen den optoelektronischen Bauelementen die Bildung von Multischatten oder Farbschatten ab. Multischatten werden bei bekannten Ausführungsformen sichtbar, wenn das Licht mehrerer voneinander beabstandeter optoelektronischer Bauelemente einer Farbe durch Reflektoren abgebildet wird.
Farbschatten werden bei bekannten Ausführungsformen sichtbar, wenn das Licht mehrerer voneinander beabstandeter optoelektronischer Bauelemente verschiedener Farben durch Reflektoren abgebildet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand zwi sehen benachbarten optoelektronischen Bauelementen zwischen 0,1 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm. Je kleiner der Abstand desto weniger ausgeprägt ist die Sicht¬ barkeit der Multischatten oder Farbschatten. Aus prozesstechnischen Gründen kann jedoch der Abstand von 0,1 mm nicht unterschritten werden. Diese prozesstechnischen Gründe können Toleranzen bei der Bauteilabmessung, Ablagegenauigkeit, Temperaturmanagement oder das Optik-Design sein.
Verschiedene Ausführungsformen weisen eine Leuchtvorrichtung auf, die eine optoelektronische Anordnung mit einer sekundä¬ ren Optik kombiniert. Die optoelektronische Anordnung kann gemäß einer der obigen Ausführungsformen ausgebildet sein.
Die Kombination von optoelektronischer Anordnung und sekundärer Optik ist vorteilhaft, da damit das von der optoelektro¬ nischen Anordnung ausgehende Licht weitergeleitet und/oder abgebildet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Leuchtvorrichtung weist die sekundäre Optik wenigstens eines der folgenden Ele¬ mente auf:
- einen Lichtleiter,
- eine Streuscheibe,
- eine Linse oder
- einen Reflektor.
Der Einsatz eines Lichtleiters ist besonders vorteilhaft, da dadurch Licht über große Entfernungen nahezu verlustfrei wei¬ tergeleitet werden kann. Der Einsatz einer Streuscheibe ist vorteilhaft, da dadurch das von der optoelektronischen Anordnung ausgehende Licht noch stärker durchmischt werden kann. Der Einsatz einer Linse ist vorteilhaft, da dadurch das von der optoelektronischen Anordnung ausgehende Licht gebündelt werden kann. Der Einsatz eines Reflektors ist vorteilhaft, da das von der optoelektronischen Anordnung ausgehende Licht in Vorwärtsrichtung fokussiert werden kann. Insbesondere kann Licht, das in Winkel größer als 90° zum Lot von den optoe- lektronischen Bauelementen abgestrahlt wird, nach Vorne reflektiert werden und geht damit nicht verloren.
Verschiedene Ausführungsformen weisen ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Anordnung mit den folgenden Schritten auf. Zunächst wird ein Träger bereitgestellt. Auf dem Träger wird wenigstens ein optoelektronisches Bauelement angeordnet. Auf den das optoelektronische Bauelement umgeben¬ den Bereich des Trägers wird ein erster, Licht reflektierenden, Verguss aufgebracht. Der erste Verguss wird so aufge¬ bracht, dass dieser zudem die Seitenflächen des optoelektro¬ nischen Bauelements zumindest bereichsweise bedeckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Aufbringen des ersten Vergüsses ein zweiter Verguss auf den ersten Ver- guss aufgebracht.
K U RZ E B E SC H R E I B U N G D E R Z E I C H N U N G E N
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben 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 zum besse¬ ren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein .
Figuren 1, 2 zeigen bekannte optoelektronische Anordnungen in Schnittansicht;
Figuren 3, 4 zeigen optoelektronische Anordnungen mit einem einzigen optoelektronischen Bauelement in Schnittansicht ;
Figuren 5, 6, 7, 8, 9, 10 zeigen optoelektronische Anord¬ nungen mit zwei optoelektronischen Bauelementen in Schnittansieht ;
Figuren 11, 12, 13, 14, 15 zeigen optoelektronische Bau¬ elemente in Schnittansicht;
Figuren 16, 17, 18 zeigen optoelektronische Anordnungen mit zwei optoelektronischen Bauelementen in Schnittansicht ;
Figuren 19, 20, 21 zeigen optoelektronische Anordnungen mit einer Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen in Draufsicht; Figuren 22, 23 zeigen die optoelektronische Anordnung aus Figur 20 in Schnittansicht;
Figuren 24, 25 zeigen Leuchtvorrichtungen in Schnittansicht.
A U S F Ü H R U N G S B E I S P I E L E
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bekannten optoe¬ lektronischen Anordnung 100 in Schnittansicht. Es sind zwei optoelektronische Bauelemente 104 gezeigt, die auf einem Licht absorbierenden Träger 102 angeordnet sind. Das optoe¬ lektronische Bauelement weist ein Licht absorbierendes Sub¬ strat 106 auf. Auf dem Substrat 106 ist ein Licht emittieren¬ der Halbleiterchip 122 angeordnet. Der Halbleiterchip 122 ist von einem Konverterplättchen 302 bedeckt. Der Halbleiterchip 122 und das Konverterplättchen 302 sind in einem dritten Ver- guss 124 vergossen. Auf dem dritten Verguss 124 ist eine klare Linse 304 angeordnet. Der dritte Verguss 124 und die klare Linse 304 weisen Silikon auf. Der Bestückabstand zwischen den beiden optoelektronischen Bauelementen kann etwa 0,5 mm betragen. Licht, das unter Winkeln 132 zum Lot 130 von mehr als etwa 87° abgestrahlt wird, kann vom Substrat 106 und von der klaren Linse 304 des benachbarten optoelektronischen Bauelements 104 sowie vom Träger 102 absorbiert werden. Durch diese Absorptionsverluste nimmt die Effizienz der optoe- lektronischen Anordnung 100 ab.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer bekann¬ ten optoelektronischen Anordnung 100 in Schnittansicht. Es sind zwei optoelektronische Bauelemente 104 gezeigt, die auf einem Licht absorbierenden Träger 102 angeordnet sind. Das optoelektronische Bauelement weist ein Licht absorbierendes Substrat 106 auf. Ein Teil des von der Licht emittierenden Schicht 108 abgestrahlten Lichts 134 wird vom Substrat 106 und vom Träger 102 absorbiert. Wie schon im Ausführungsbei¬ spiel von Figur 1 nimmt die Effizienz der optoelektronischen Anordnung 100 ab. Figur 3 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. Auf einem Träger 102 ist ein einziges optoe¬ lektronisches Bauelement 104 angeordnet. Das optoelektroni¬ sche Bauelement 104 weist ein Substrat 106 auf, auf dem eine Licht emittierende Schicht 108 aufgebracht ist. Ein erster, Licht reflektierender Verguss 110 bedeckt den das optoe¬ lektronische Bauelement 104 umgebenden Bereich des Trägers 102 vollständig und die Seitenflächen 112 des optoelektronischen Bauelements 104 bereichsweise. Der Träger 102 kann ein Keramiksubstrat sein. Das Keramiksubstrat absorbiert elektro¬ magnetische Strahlung. Die Leiterbahnen auf dem Keramiksub¬ strat sind in Figur 3 nicht dargestellt. Das Substrat 106 kann Aluminium Nitrid (A1N) aufweisen. Aluminium Nitrid absorbiert elektromagnetische Strahlung. Der erste, Licht re- flektierende, Verguss 110 weist eine Höhe über dem Träger 102 auf, die der Dicke 114 des Substrats 106 entspricht. Der ers¬ te, Licht reflektierende, Verguss 110 weist ein mit Streupar¬ tikeln 116 gefülltes Matrixmaterial auf. Das Matrixmaterial kann Silikon aufweisen. Die Streupartikel 116 können Titandi- oxid aufweisen. Die Streupartikel 116 können in einer Konzentration von 5 Gewichtsprozent bis 60 Gewichtsprozent vor¬ kommen .
Figur 4 zeigt eine weitere optoelektronische Anordnung 100 in Schnittansicht. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Weiter- bildung des Ausführungsbeispiels aus Figur 3. Auf dem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 ist ein zweiter Verguss 118 aufgebracht. Der zweite Verguss 118 schließt im Rahmen einer Herstellungstoleranz bündig mit der vom Substrat 106 abgewandten Kante der Licht emittierenden Schicht 108 ab. Der zweite Verguss 118 ist mit Streupartikeln 116 und Leucht¬ stoffPartikeln 120 gefüllt. Die Streupartikel 116 können in einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent bis 1 Gewichts¬ prozent vorkommen. Die Leuchtstoffpartikel 120 können in ei- ner Konzentration von 4 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtspro¬ zent vorkommen. Die Leuchtstoffpartikel 120 können Yttrium Aluminium Granat (Y3AI5O12) aufweisen und können blaues Licht in gelbes Licht wandeln. Figur 5 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. Auf einem Träger 102 sind zwei optoelektronisches Bauelemente 104 angeordnet. Der Abstand zwischen den benachbarten optoelektronischen Bauelementen 104 liegt zwischen 0,1 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm. Der erste Verguss 110 bedeckt den nicht von den Bauele¬ menten bedeckten Bereich des Trägers 102 und die Seitenflä¬ chen des Substrats 106 vollständig. Die Streupartikel 116 liegen in einer hohen Konzentration, insbesondere zwischen 5 Gewichtsprozent und 60 Gewichtsprozent im ersten, Licht re- flektierenden, Verguss 110 vor. Auf den ersten Verguss 110 ist ein zweiter Verguss 118 aufgebracht. Der zweite Verguss 118 ist transparent. Der zweite Verguss 118 weist ungefülltes Matrixmaterial, insbesondere aus Silikon, auf. Licht, das von der Licht emittierenden Schicht 108 seitlich abgestrahlt wird, kann in den klaren zweiten Verguss 118 einkoppeln. In dem klaren zweiten Verguss 118 kann sich das Licht flächig ausbreiten und zumindest teilweise den zweiten Verguss 118 verlassen. In der Folge wird der Helligkeitsunterschied zwi¬ schen den Licht emittierenden Schichten 108 und dem zweiten Verguss 118 reduziert. Der zweite Verguss 118 füllt dabei nicht nur die Lücken zwischen den optoelektronischen Bauelementen 104 auf, sondern bedeckt auch den Bereich, der die optoelektronischen Bauelemente 104 umgibt. Besonders geeignet ist dieses Ausführungsbeispiel für Licht emittierende Schich- ten 108, die nur Licht einer Farbe emittieren. Die Licht emittierenden Schichten 108 können (in Figur 5 nicht gezeigte) Licht emittierende Halbleiterchips 122 aufweisen. Halb¬ leiterchips 122 auf Basis von InGaN können Primärlicht im grünen und blauen Spektralbereich emittieren. Halbleiterchips 122 auf Basis von InGaAlP können Primärlicht im roten bis gelben Spektralbereich emittieren.
Figur 6 zeigt eine weitere optoelektronische Anordnung 100 in Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 6 weist der zweite Verguss 118 Leuchtstoffpartikel 120 auf. Die
Leuchtstoffpartikel 120 liegen in einer Konzentration von 4 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent in dem Matrixmaterial aus Silikon vor. Ein Teil des seitlich aus den Licht emittie- renden schichten 108 in den zweiten Verguss 118 eindringendes Licht kann durch die Leuchtstoffpartikel 120 konvertiert wer¬ den. Beispielsweise kann blaues Primärlicht in gelbes Sekun¬ därlicht gewandelt werden. Das blaue Primärlicht kann durch einen (in Figur 6 nicht gezeigten) Licht emittierenden Halb- leiterchip 122 auf Basis von InGaN erzeugt werden. Die Mischung aus blauem Primärlicht und gelbem Sekundärlicht kann weißes Licht ergeben. Mit anderen Worten leuchtet der zweite Verguss 118 weiß. Die Licht emittierende Schicht 108 selbst kann ebenfalls weiß leuchten. Auch hier kann das weiße Licht durch Mischung von blauem Primärlicht und gelbem Sekundärlicht erzeugt werden. Ein Teil des blauen Primärlichts kann hierbei die Licht emittierende Schicht 108 verlassen, ohne eine Wellenlängenänderung zu erfahren. Ein Teil dieses blauen Primärlichts kann dann wie oben dargestellt in dem zweiten Verguss 118 in gelbes Licht gewandelt werden.
Da auf den optoelektronischen Bauelementen 104 keine Linsen 304 angeordnet sind, vergrößert sich der mögliche Abstrahl¬ winkel. Zudem können die optoelektronischen Bauelemente 104 näher zueinander (Abstand 0,1 mm bis 0,5 mm) angeordnet wer- den. Dadurch sind höhere Lichtleistungen, eine homogenere
Farbverteilung und eine homogenere Helligkeitsverteilung über die Ausdehnung der optoelektronischen Anordnung 100 möglich. Figur 7 zeigt eine weitere optoelektronische Anordnung 100 in Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 7 weist der zweite Verguss 118 eine niedrige Konzentration von Streu¬ partikeln 116 auf. Die Konzentration der Streupartikel im Matrixmaterial liegt im Bereich zwischen 0,001 Gewichtspro¬ zent und 1 Gewichtsprozent. Das Matrixmaterial kann Silikon sein. Der zweite Verguss 118 weist durch die niedrige Kon¬ zentration der Streupartikel 116 nur leicht diffuse optische Eigenschaften auf. Licht, das die Licht emittierende Schicht 108 seitlich verlässt und in den zweiten Verguss 118 einge¬ koppelt wird durch die Streupartikel 116 durchmischt. Das Licht kann über die gesamte Oberfläche des zweiten Vergusses 118 ausgekoppelt. Das Licht wird über den Zwischenraum zwi¬ schen den optoelektronischen Bauelementen 104 gleichmäßig verteilt. Anders als in dem ersten Verguss 110 mit der hohen Konzentration an Streupartikel 116 wird Licht in dem zweiten Verguss 118 kaum reflektiert. Damit verlässt nach einem oder mehreren Streuprozessen ein Großteil des in den zweiten Verguss 118 eingekoppelten Lichtes den zweiten Verguss 118. Da- durch wird die Leuchtdichte über dem zweiten Verguss 118 er¬ höht. Dieses Ausführungsbeispiel gilt sowohl für Licht emit¬ tierende Schichten 108, die Licht einer Wellenlänge emittie¬ ren als auch für Licht emittierende Schichten 108 die weißes Licht emittieren. Figur 8 zeigt eine weitere optoelektronische Anordnung 100 in Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 8 weist der zweite Verguss 118 sowohl Leuchtstoffpartikel 120 als auch Streupartikel 116 auf. Die Leuchtstoffpartikel 120 lie¬ gen in einer Konzentration zwischen 4 Gewichtsprozent und 30 Gewichtsprozent im Matrixmaterial vor. Die Streupartikel 116 liegen wie schon im Ausführungsbeispiel von Figur 7 in einer niedrigen Konzentration zwischen 0,001 Gewichtsprozent und 1 Gewichtsprozent vor. Die Kombination von Leuchtstoffpartikel 120 und Streupartikel 116 bewirkt, dass Licht, das von der Licht emittierenden Schicht 108 in den zweiten Verguss 118 eingekoppelt wird, sowohl konvertiert als auch durchmischt wird. Dadurch kann der unerwünschte Helligkeitskontrast und der Farbkontrast zwischen den Licht emittierenden Schichten 108 und dem zweiten Verguss 118 deutlich reduziert werden. Mit anderen Worten nimmt die Homogenität bezüglich Helligkeit und Farbe über die optoelektronische Anordnung 100 zu.
Figur 9 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 9 ist die Lücke zwischen den benachbarten optoelektronischen Bauelementen 104 bis zur Höhe der Unterkannte der Licht emittie¬ renden Schicht 108 mit einem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 vergossen. Der erste Verguss 110 weist eine hohe Konzentration von Streupartikeln 116 auf. Die Oberfläche des ersten Verguss 110 weist einen Unterverguss auf. In der Mitte zwischen den beiden optoelektronischen Bauelementen 104 ist die Dicke des ersten Vergusses 110 geringer als unmittelbar an den optoelektronischen Bauelementen 104. Das Substrat 106 ist dabei vollständig vom ersten Verguss 110 bedeckt. Die Ab¬ sorptionsverluste sind dadurch reduziert.
Figur 10 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 10 ist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel von Figur 9 der erste, Licht reflektierende, Verguss 110 in einem Überverguss ver¬ gossen. In der Mitte zwischen den beiden optoelektronischen Bauelementen 104 ist die Dicke des ersten Vergusses 110 grö¬ ßer als unmittelbar an den optoelektronischen Bauelementen 104. Seitlich aus der Licht emittierenden Schicht 108 austre- tendes Licht kann auf den ersten Verguss 110 treffen. Wegen der hohen Konzentration an Streupartikeln 116 im ersten Verguss 110 wird das Licht am ersten Verguss 110 reflektiert. Figur 11 zeigt im Detail ein optoelektronisches Bauelement 104 in Schnittansicht. Das optoelektronische Bauelement 104 weist eine Licht emittierende Schicht 108 auf, die auf einem Substrat 106 aufgebracht ist. Das Substrat 106 kann Alumini- umnitrid aufweisen. Aluminiumnitrid weist eine gute Wärme¬ leitfähigkeit auf (170 - 230 W/ (mK) ) und ist elektrisch iso¬ lierend. Die Licht emittierende Schicht 108 weist einen Licht emittierenden Halbleiterchip 122 auf. Der Halbleiterchip 122 ist über Bondpads 310 mit dem Substrat 106 verbunden. Der elektrische Kontakt von Halbleiterchip 122 und Träger 102 wird durch elektrisch leitfähige Vias 308 in Verbindung mit Kontakten 306 hergestellt. Der Halbleiterchip 122 ist in einem dritten Verguss 124, insbesondere aus Silikon, vergossen. In dem dritten Verguss können Leuchtstoffpartikel 120 einge- bracht sein.
Figur 12 zeigt das optoelektronische Bauelement 104 aus Figur 11 vereinfacht und schematisch in Schnittansicht. Die Licht emittierende Schicht 108 zeigt einen Halbleiterchip 122, der in einem dritten Verguss 124 eingegossen ist. Der dritte Ver- guss 124 kann Leuchtstoffpartikel 120 aufweisen.
Figur 13 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 104. Der Halbleiterchip 122 ist an seinen Seitenflächen mit einem vierten Verguss 126 vergossen. In dem reflektiven, vierten Verguss 126 sind
Streupartikel 116 eingebracht. Der vierte Verguss reicht nicht bis zum Rand des optoelektronischen Bauelements 104.
Figur 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoe¬ lektronischen Bauelements 104. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel in Figur 13 reicht der reflektive, vierte Verguss 126 bis zum Rand des optoelektronischen Bauelements 104.
Durch die vollständige Abdeckung der Fläche des Substrats 106, auf der der Halbleiterchip 122 angeordnet ist, mit dem reflektiven, vierten Verguss 126, wird die ungewollte Absorp¬ tion elektromagnetischer Strahlung durch das Substrat 106 reduziert. Der vierte Verguss 126 erhöht deshalb die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 104. Figur 15 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements 104. Es ist die Höhe 140 des dritten Vergusses 124 über dem Licht emittierenden Halbleiterchip 122 aufgetragen. Weiter ist die Breite 142 des dritten Vergusses 124 als Abstand der Seitenfläche des Halblei- terchips 122 zur Seitenfläche 112 des optoelektronischen Bau¬ elements 104 aufgetragen.
Figur 16 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 16 sind breite optoelektronische Bauelemente 104 dargestellt. Breit bedeutet, dass die Breite 142 mehr als acht Mal so groß ist wie die Höhe 140. Als Konsequenz ist die seitliche Emission von elektromagnetischer Strahlung in die Lücke zwischen den beiden optoelektronischen Bauelementen 104 reduziert. Deshalb kann die Lücke vollständig mit einem ersten Verguss 110 mit einer hohen Konzentration von Streupartikeln 116 gefüllt werden. Vorteilhaft ist die hohe Reflektivität des ersten Ver¬ gusses 110. Die Möglichkeit einer seitlichen Auskopplung der in der Licht emittierenden Schicht 108 erzeugten Strahlung entfällt jedoch. Figur 17 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 17 sind schmale optoelektronische Bauelemente 104 dargestellt. Schmal bedeutet, dass die Breite 142 kleiner ist als vier Mal die Höhe 140. Als Konsequenz gibt es eine starke seitliche Emis- sion aus der Licht emittierenden Schicht 108. Die Lücke zwi¬ schen den beiden optoelektronischen Bauelementen 104 ist nur bis zur Oberkante des Substrats 106 mit einem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 vergossen. Die Seitenflächen der Licht emittierenden Schichten 108 sind freiliegend. Vorteil¬ haft ist es, dass ein Großteil des von der Licht emittieren¬ den Schichten 108 abgestrahlten Lichts 134 seitlich auskop- peln kann.
Figur 18 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 18 sind sehr schmale optoelektronische Bauelemente 104 dargestellt. Sehr schmal bedeutet, dass die Breite 142 kleiner ist als die Höhe 140. Als Konsequenz gibt es eine sehr starke seitliche
Emission von Licht aus den Licht emittierenden Schichten 108. Diese Anordnung 100 ist besonders geeignet zur Erzeugung von weißem Licht. Der zweite Verguss 118 weist LeuchtstoffParti¬ kel 120 auf. Ohne Leuchtstoffpartikel 120 würde der Zwischen- räum zwischen den optoelektronischen Bauelementen 104 bläulich leuchten. Die vom Halbleiterchip 122 emittierte blaue Primärstrahlung legt bei seitlicher Emission eine kleinere Wegstrecke im Leuchtstoffpartikel 120 gefüllten dritten Ver¬ guss 124 zurück als bei senkrechter Emission. Figur 19 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in Drauf¬ sicht. Gezeigt ist eine lineare Anordnung von 5 optoelektro¬ nischen Bauelementen 104. In nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können bis zu 100 optoelektronische Bauelemente 104 linear angeordnet werden. Die optoelektronischen Bauelemente 104 sind seitlich vollständig mit dem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 vergossen, der eine hohe (bis zu 60 Gewichtsprozent) Konzentration von Streupartikeln 116 aufweist. Auch der Bereich zwischen den optoelektronischen Bauelementen 104 und dem Rand 128 der optoelektronischen Anord- nung 100 ist vollständig mit dem ersten, Licht reflektieren¬ den, Verguss 110 vergossen. Die optoelektronischen Bauelemente 104 können Licht einer Farbe oder weißes Licht aussenden. Figur 20 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in Drauf¬ sicht. Gezeigt ist eine 2-dimensionale Anordnung von 4 mal 4 optoelektronischen Bauelementen 104. Die Form der optoelektronischen Anordnung 100 ist quadratisch. Es ist eine Schnittachse 144 eingezeichnet. In nicht gezeigten Ausfüh¬ rungsbeispielen können bis zu 20 mal 20 optoelektronische Bauelemente 104 angeordnet werden.
Figur 21 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in Drauf¬ sicht. Gezeigt ist eine 2-dimensionale Anordnung von 2 mal 2 optoelektronischen Bauelementen 104. Es sind zwei optoelektronische Bauelemente 136, die amberfarbenes Licht ab¬ strahlen, und zwei optoelektronisches Bauelemente 138, die mintfarbenes Licht abstrahlen, in einer quadratischen Anordnung 100 dargestellt. Die Mischung aus amberfarbenem und mintfarbenem Licht ergibt weißes Licht. Wie schon in den Aus¬ führungsbeispielen von Figur 19 und 20 sind die optoelektro¬ nischen Bauelemente 104 in einem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 vergossen.
Figur 22 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. Die Schnittansicht zeigt das Ausführungsbei¬ spiel aus Figur 20 entlang der Schnittachse 144. Gezeigt sind 4 optoelektronische Bauelemente 104 die bis zu einer Höhe mit dem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 vergossen sind, die der Dicke 114 des Substrats 106 entspricht. Auch der Bereich zwischen den optoelektronischen Bauelementen 104 und dem Rand 128 der optoelektronischen Anordnung 100 ist mit dem ersten, Licht reflektierenden, Verguss 110 vollständig bedeckt. Die Licht emittierenden Schichten 108 liegen frei. Diese Anordnung 100 ist besonders geeignet für optoelektroni- sehe Bauelemente 104, die Licht einer Farbe emittieren.
Figur 23 zeigt eine optoelektronische Anordnung 100 in
Schnittansicht. Das Ausführungsbeispiel aus Figur 23 weicht insofern vom Ausführungsbeispiel aus Figur 22 ab, als auf den ersten, Licht emittierenden, Verguss 110 ein zweiter Verguss 118 aufgebracht ist. Der zweite Verguss 118 bedeckt die Sei¬ tenflächen der Licht emittierenden Schichten 108 vollständig. Der zweite Verguss ist mit Leuchtstoffpartikel 120 und mit Streupartikel 116 gefüllt. Die Streupartikel 116 liegen in einer geringen Konzentration (0,001 Gewichtsprozent bis 1 Ge¬ wichtsprozent) vor. Diese Anordnung 100 ist besonders geeig¬ net für optoelektronische Bauelemente 104, die vorwiegend weißes Licht emittieren.
Figur 24 zeigt eine Leuchtvorrichtung 200 mit einer optoelektronischen Anordnung 100 und einer sekundären Optik 202. Die sekundäre Optik 202 leitet das von der optoelektronischen Anordnung 100 ausgehende Licht 134 weiter. Vorliegend ist die sekundäre Optik 202 ein Reflektor. Licht 134, das die Anord¬ nung 100 in seitlicher Richtung verlässt, kann an der Innenfläche des Reflektors reflektiert werden und in Vorwärtsrich¬ tung die Leuchtvorrichtung verlassen. Sowohl die Licht emittierenden Schichten 108 als auch der zweite Verguss 118 emit- tieren Licht. Dadurch wird der Kontrast bezüglich Helligkeit und Farbe zwischen den Licht emittierenden Schichten 108 und dem zweiten Verguss 118 reduziert.
Sind mehrere optoelektronische Bauelemente 104 einer einzigen Farbe in der optoelektronischen Anordnung 100 kombiniert, werden insbesondere im Fernfeld die unerwünschten Multischat- ten reduziert. Die Helligkeitsstufen zwischen den optoelektronischen Bauelementen 104 und dem Bereich zwischen den optoelektronischen Bauelementen 104 verschmieren.
Sind mehrere optoelektronische Bauelemente 104 verschiedener Farben in der optoelektronischen Anordnung 100 kombiniert, werden insbesondere im Fernfeld am Rand die unerwünschten Farbschatten reduziert. Beispielsweise können rot, grün und blau leuchtende optoelektronische Bauelemente 104 kombiniert werden .
Figur 25 zeigt eine Leuchtvorrichtung 200 mit einer optoelektronischen Anordnung 100 und einer sekundären Optik 202. Die sekundäre Optik 202 ist eine Linse. Durch die Brechung des Lichtes beim Übergang von der Linse zur Luft wird wie schon im in Figur 24 gezeigten Ausführungsbeispiel das Licht 134 in Vorwärtsrichtung abgestrahlt.
Bezugs zeichenliste
100 optoelektronische Anordnung
102 Träger
104 optoelektronisches Bauelement = LED 106 Substrat
108 Licht emittierende Schicht
110 erster Verguss
112 Seitenfläche des optoel. Bauelements
114 Dicke des Substrats
116 Streupartikel
118 zweiter Verguss
120 Leuchtstoffpartikel
122 Licht emittierender Halbleiterchip
124 dritter Verguss
126 vierter Verguss
128 Rand der optoelektronischen Anordnung
130 Lot
132 Abstrahlwinkel
134 von LED abgestrahltes Licht
136 LED, die amber Licht abstrahlt
138 LED, die mint Licht abstrahlt
140 Höhe
142 Breite
144 Schnittachse
200 Leuchtvorrichtung
202 sekundäre Optik
302 Konverterplättchen
304 klare Linse
306 Kontakte
308 Vias
310 Bondpads
312 Bonddraht
314 Kontaktpad

Claims

PAT E N TAN S P R Ü C H E
1. Optoelektronische Anordnung (100) mit:
- einem Träger (102),
- einem auf dem Träger (102) angeordneten optoelektronischen Bauelement (104),
wobei das optoelektronische Bauelement (104) ein Substrat (106) und eine auf dem Substrat (106) angeordnete Licht emit¬ tierende Schicht (108) aufweist und
- einem ersten, Licht reflektierenden, Verguss (110), der zu- mindest bereichsweise den das optoelektronische Bauelement
(104) umgebenden Bereich des Trägers (102) und die Seitenflächen (112) des optoelektronischen Bauelements (104) bedeckt.
2. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der erste, Licht reflektierende Verguss (110) eine Mindesthöhe über dem Träger (102) aufweist, die der Dicke (114) des Sub¬ strats (106) entspricht.
3. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wo¬ bei der erste, Licht reflektierende Verguss (110) ein mit Streupartikeln (116) gefülltes Matrixmaterial aufweist und wobei die Streupartikel (116) in einer Konzentration von 5 Gewichtsprozent bis 60 Gewichtsprozent vorkommen.
4. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei auf dem ersten Verguss (110) zumindest be¬ reichsweise ein zweiter Verguss (118) aufgebracht ist.
5. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei der zweite Verguss (118) im Rahmen einer Herstellungstoleranz bündig mit der vom Substrat (106) abgewandten Kante der Licht emittierenden Schicht (108) abschließt.
6. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 4 oder 5, wo¬ bei der zweite Verguss (118) ein transparentes, ungefülltes Matrixmaterial aufweist.
7. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 4 oder 5, wo- bei der zweite Verguss (118) ein mit Streupartikeln (116) ge¬ fülltes Matrixmaterial aufweist und wobei die Streupartikel (116) in einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent bis 1 Gewichtsprozent vorkommen.
8. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der Ansprüche 4, 5 oder 7, wobei der zweite Verguss (118) ein mit Leuchtstoff¬ partikeln (120) gefülltes Matrixmaterial aufweist und wobei die Leuchtstoffpartikel (120) in einer Konzentration von 4 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent vorkommen.
9. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorigen An- Sprüche, wobei auf dem Träger (102) mindestens ein weiteres optoelektronisches Bauelement (104) angeordnet ist.
10. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 9, wobei der Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Bauelementen (104) zwischen 0,1 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,5 mm liegt.
11. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die Licht emittierende Schicht (108) einen Licht emittierenden Halbleiterchip (122) aufweist, der auf dem Substrat (106) angeordnet ist und der von einem dritten Verguss (124) zumindest bereichsweise umgeben ist.
12. Optoelektronische Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei der dritte Verguss (124) ein Matrixmaterial aufweist, das unge¬ füllt ist oder Streupartikel (116) und/oder LeuchtstoffParti¬ kel (120) aufweist.
13. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei das Matrixmaterial wenigstens eines der folgen¬ den Materialien aufweist:
- Silikon,
- Epoxydharz oder
- Hybridmaterialien.
14. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei die Streupartikel (116) wenigstens eines der folgenden Materialien aufweisen:
- Titandioxid (Ti02) ,
- Aluminiumoxid (AI2O3) oder
- Zirkoniumoxid (ZrO) .
15. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Leuchtstoffpartikel (120) wenigstens eines der folgenden Materialien aufweisen:
- Lanthan dotiertes Yttriumoxid (Y203-La203) ,
- Yttrium Aluminium Granat ( Y3AI 5O12 ) ,
- Dysprosiumoxid (Dy203) ,
- Aluminium Oxynitrid ( AI 23O27N5 ) oder
- Aluminium Nitrid (A1N) .
16. Optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Träger (102) eines der folgenden Elemente aufweist :
- eine Leiterplatte (PCB) ,
- ein Keramiksubstrat,
- eine Metallkernplatine,
- einen Leadframe oder
- ein Kunststofflaminat .
17. Leuchtvorrichtung (200) mit einer optoelektronischen An- Ordnung (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei eine sekundäre Optik (202) das von der optoelektronischen Anordnung (100) ausgehende Licht weiterleitet.
18. Leuchtvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die sekundäre Optik (202) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: - einen Lichtleiter,
- eine Streuscheibe,
- eine Linse oder
- einen Reflektor.
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