WO2013056887A1 - Wellenlängenkonvertierendes partikel, verfahren zur herstellung von wellenlängenkonvertierenden partikeln und optoelektronisches bauelement mit wellenlängenkonvertierenden partikeln - Google Patents

Wellenlängenkonvertierendes partikel, verfahren zur herstellung von wellenlängenkonvertierenden partikeln und optoelektronisches bauelement mit wellenlängenkonvertierenden partikeln Download PDF

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    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H10H20/8511—Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
    • H10H20/8512—Wavelength conversion materials

Definitions

  • Wavelength converting particle method for
  • the invention relates to wavelength-converting particles, to a method for producing wavelength-converting particles, and to an optoelectronic component
  • An object of the present invention is to provide improved wavelength-converting particles. Furthermore, a method for producing such
  • wavelength-converting particles are given. These tasks are performed by wavelength converting
  • a wavelength-converting particle comprises a core and a wavelength-converting layer disposed on the core, wherein the Wavelength-converting layer is suitable,
  • wavelength-converting is understood in the present case that radiated electromagnetic radiation of a first wavelength range in electromagnetic
  • a material for example a phosphor, is referred to in particular as wavelength-converting, if it irradiated electromagnetic radiation of a
  • this radiation usually in atomic or molecular level in
  • Wavelength range converted and re-emitted Wavelength range converted and re-emitted.
  • pure scattering, pure absorption or pure reflection of radiated electromagnetic radiation without conversion of the irradiated radiation into radiation of another wavelength range is not understood in the present case to be wavelength-converting.
  • the core is free of
  • the core preferably has either a very high transmittance or a particularly high reflectance at least for the radiation of the second
  • the core has either a particularly high transmittance or a particularly high degree of visible light reflectance. In this way you can
  • Absorption of electromagnetic radiation converted by the wavelength-converting layer through the core is at least reduced. This advantageously increases the efficiency of the wavelength-converting particles.
  • the core particularly preferably has a transmittance of at least 0.9 for the radiation of the second
  • the core particularly preferably has one
  • the core preferably comprises one of the following materials or is formed from one of the following materials:
  • Silica is typically suitable for forming a core that has a high visible light transmittance.
  • titanium oxide is particularly suitable for forming a core which has a high
  • the first wavelength range has visible blue light and the second wavelength range visible yellow light.
  • the wavelength-converting layer is particularly preferably suitable for converting irradiated visible blue light into yellow light.
  • Wavelength-converting layer can be improved by optimizing the material of the core.
  • Thermal conductivity suitable such as sapphire with a thermal conductivity of about 46 W / mK, silicon carbide with a thermal conductivity of about 370 W / mK and
  • Wavelength-converting is formed.
  • the core is suitable
  • wavelength-converting particles can be produced, which can be different
  • Emission spectrum of the wavelength-converting particles are achieved as with particles that only one
  • Wavelength-converting layer on a core wherein the core is free of wavelength-converting
  • wavelength-converting particles which combine several wavelength-converting properties than a phosphor mixture comprising particles of different wavelength-converting materials usually have improved processing properties. It should be noted at this point that the
  • Wavelength-converting layer can not only have a single wavelength-converting material. Rather, it is also possible that the wavelength-converting layer is made up of a plurality of individual layers, the individual layers being suitable for being irradiated
  • the wavelength-converting layer has a transmittance of at least 0.9
  • the first wavelength range preferably has blue light
  • the second wavelength range preferably yellow light
  • the third wavelength range preferably red light.
  • Particles particularly preferably at least a part of
  • Wavelength-converting particles which convert part of the irradiated blue light into yellow light and green light are particularly suitable for
  • mixed-colored light that consists of blue light of the first wavelength range, yellow light of the second wavelength range and red light of the third
  • Such mixed light particularly preferably has a color locus in the warm white area of the CIE standard color chart.
  • the wavelength-converting layer and optionally the wavelength-converting core preferably comprises at least one of the following wavelength-converting materials or consists of one of the following materials: a rare-earth-doped garnet phosphor, a rare-earth-doped nitride phosphor
  • a rare earth doped garnet phosphor is usually suitable for blue light in yellow light
  • wavelength-converting materials are also suitable for the wavelength-converting layer and / or the wavelength-converting core
  • rare-earth-doped alkaline earth sulfides rare-earth-doped thiogallates, rare earth-doped metals
  • the wavelength-converting particle preferably has a diameter greater than or equal to 1 ⁇ m.
  • the wavelength-converting particle does not have a complete but only an approximate one
  • Wavelength-converting particles are determined.
  • the diameter of the spherical envelope then gives the diameter of the wavelength-converting particle.
  • the core has a diameter between 100 nm inclusive and 10 ⁇ m inclusive. Also, the core is usually not a completely spherical structure. Equivalent to the determination of the
  • the diameter of the core can be determined by the diameter of a spherical envelope of the core is determined.
  • the wavelength-converting layer has a thickness of between 10 nm and 10 nm
  • the wavelength-converting layer may be in direct
  • wavelength-converting layer one or more further layers are arranged on the core.
  • the core it is possible that between the core and the
  • wavelength-converting layer a a reflective
  • the reflective layer on the core, it is possible to achieve a core with reflective properties, which has the advantages described above.
  • the reflective layer may, for example, comprise one of the following materials or be formed from one of the following materials: titanium oxide, zinc oxide, silver.
  • a core provided with a reflective layer is usually free of wavelength converting properties.
  • the wavelength converting layer is special
  • preferably formed from a wavelength-converting material preferably formed from a wavelength-converting material. Particularly preferred is the
  • the wavelength-converting layer preferably has no
  • Binders such as resins on.
  • the wavelength-converting particles proposed here are in particular for use in an optoelectronic Component suitable.
  • the wavelength-converting particles proposed here are in particular for use in an optoelectronic Component suitable.
  • the wavelength-converting particles proposed here are in particular for use in an optoelectronic Component suitable.
  • the optoelectronic component has a semiconductor body which generates electromagnetic radiation of a first wavelength range in an active zone and emits it from its radiation exit surface.
  • the wavelength-converting particles are preferably such inside the optoelectronic component
  • the wavelength-converting particles can be any wavelength-converting particles.
  • Semiconductor body may be applied in the form of a coating. Furthermore, it is also possible that the
  • wavelength-converting particles are introduced, for example, in a volume casting, which at least partially surrounds the semiconductor body.
  • the wavelength-converting particles can be any wavelength-converting particles.
  • Wavelength-converting layer are provided.
  • the wavelength-converting layer can be applied to the cores, for example, by means of a CVD process (chemical vapor deposition) or by wet-chemical deposition.
  • CVD process chemical vapor deposition
  • wet-chemical deposition To fix the wavelength-converting layer on the cores, the particles can be subjected to temperature.
  • Figures 1 to 3 show schematic sectional views of a wavelength-converting particle according to one embodiment.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic component according to an exemplary embodiment.
  • the wavelength-converting particle 1 according to the
  • Embodiment of Figure 1 has a core 2, on the in direct contact a wavelength-converting
  • the core 2 in the present case has no wavelength-converting properties.
  • the core 2 is either transparent to the light converted by the wavelength-converting layer 3 or highly reflective to the light converted by the wavelength-converting layer 3.
  • a transparent core 2 may be formed of silicon dioxide, while a reflective core 2 may be formed of, for example
  • Titanium oxide is formed.
  • the wavelength-converting layer 3 is particularly preferably suitable for radiation of a first
  • Wavelength range is different.
  • the wavelength-converting layer 3 is suitable for converting blue light into yellow light.
  • the wavelength-converting particle 1 according to the
  • Embodiment of Figure 2 in contrast to the wavelength-converting particles 1 of Figure 1 on a reflective layer 4, which is arranged between the core 2 and the wavelength-converting layer 3.
  • the reflective layer 4 is particularly suitable for reflecting visible light. In this way, a reflective core 2 can be produced without the entire core having to be formed from a reflective material.
  • the wavelength-converting particle 1 according to the
  • Embodiment of Figure 3 in contrast to the wavelength-converting particles 1 according to Figures 1 and 2, a core 2, which is itself formed wavelength converting.
  • the core 2 of the wavelength-converting particle 1 according to the embodiment of FIG. 3 is adapted to convert radiation of the first wavelength range into radiation of a third wavelength range, that of the first and the second wavelength range
  • the core 2 is suitable for converting blue radiation into red radiation
  • the wavelength-converting layer 3 is preferably suitable for converting blue radiation into red radiation
  • Wavelength-converting particle 1 as has already been described with reference to FIG. 3, will now be described below with reference to FIGS. 4 and 5.
  • wavelength-converting cores 2 are provided, which are formed from a material which is suitable for radiation of a first
  • Wavelength-converting layer 3 provided ( Figure 5). This can be done for example by wet chemical deposition or by means of a CVD method. Furthermore, the coated cores 2 can be subjected to temperature in order to better fix the wavelength-converting layer 3 on the cores 2.
  • Embodiment of Figure 6 has a semiconductor body 5.
  • the semiconductor body 5 has an active zone 6, which is suitable for generating electromagnetic radiation.
  • the semiconductor body 5 emits radiation of a first wavelength range, which comprises blue light, from its radiation exit area 7.
  • a wavelength-converting coating 8 is present on the radiation exit area 7 of the semiconductor body 5
  • the wavelength-converting coating 8 has a resin 9 into which
  • Wavelength-converting particles 1 are introduced, as already described with reference to FIG. The
  • Particles 1 are suitable here for converting blue radiation of the first wavelength range, which is emitted by the semiconductor body 5 from its radiation exit area 7, into yellow radiation and into red radiation.
  • the core 2 of each particle 1 particularly preferably converts the blue radiation of the semiconductor body 5 into yellow radiation, while the wavelength-converting layer 3 of each particle 1 converts the blue radiation of the semiconductor body 5 into red light.
  • Semiconductor body 5 is formed such that mixed-colored radiation with a color in the warm white
  • Coating 8 a bonding pad 10 is arranged.
  • the bonding pad 10 is provided to electrically contact the semiconductor body 5.
  • the present application claims the priority of the German application DE 10 2011 116 402.6, whose

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Abstract

Es wird ein wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) mit einem Kern (2) und einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (3) angegeben, die auf dem Kern (2) angeordnet ist. Die wellenlängenkonvertierende Schicht (3) ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist. Weiterhin wird ein optoelektronisches Bauelement mit wellenlängenkonvertierenden Partikeln und ein Verfahren zur Herstellung wellenlängenkonvertierender Partikel angegeben.

Description

Beschreibung
Wellenlängenkonvertierendes Partikel, Verfahren zur
Herstellung von wellenlängenkonvertierenden Partikeln und optoelektronisches Bauelement mit wellenlängenkonvertierenden Partikeln
Es werden wellenlängenkonvertierende Partikel, ein Verfahren zur Herstellung von wellenlängenkonvertierenden Partikeln sowie ein optoelektronisches Bauelement mit
wellenlängenkonvertierenden Partikeln angegeben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte wellenlängenkonvertierende Partikel anzugeben. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung solcher
wellenlängenkonvertierenden Partikel und ein
optoelektronisches Bauelement mit solchen
wellenlängenkonvertierenden Partikeln angegeben werden. Diese Aufgaben werden durch wellenlängenkonvertierende
Partikel mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des
Patentanspruches 13 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 14 angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der wellenlängenkonvertierenden Partikel, des optoelektronischen Bauelements und des Verfahrens sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein wellenlängenkonvertierendes Partikel umfasst insbesondere einen Kern und eine wellenlängenkonvertierende Schicht, die auf dem Kern angeordnet ist, wobei die wellenlängenkonvertierende Schicht dazu geeignet ist,
Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist.
Unter dem Begriff „wellenlängenkonvertierend" wird vorliegend verstanden, dass eingestrahlte elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische
Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs umgewandelt wird. Ein Material, beispielsweise ein Leuchtstoff, wird insbesondere als wellenlängenkonvertierend bezeichnet, wenn es eingestrahlte elektromagnetische Strahlung eines
bestimmten Wellenlängenbereichs absorbiert, diese Strahlung in der Regel auf atomarer oder molekularer Ebene in
elektromagnetische Strahlung eines anderen
Wellenlängenbereichs umwandelt und wieder emittiert.
Insbesondere reine Streuung, reine Absorption oder reine Reflexion eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung ohne Umwandlung der eingestrahlten Strahlung in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs wird vorliegend nicht als wellenlängenkonvertierend verstanden .
Besonders bevorzugt weisen der Kern und die
wellenlängenkonvertierende Schicht unterschiedliche
Materialien auf oder sind aus unterschiedlichen Materialien gebildet .
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kern frei von
wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften. Bei dieser
Ausführungsform wandelt lediglich die
wellenlängenkonvertierende Schicht einfallende
elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereiches um. Bei dieser Ausführungsform weist der Kern bevorzugt entweder einen sehr hohen Transmissionsgrad oder einen besonders hohen Reflexionsgrad zumindest für die Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs auf. Besonders bevorzugt weist der Kern bei dieser Ausführungsform entweder einen besonders hohen Transmissionsgrad oder einen besonders hohen Reflexionsgrad für sichtbares Licht auf. Auf diese Art und Weise kann
Absorption von durch die wellenlängenkonvertierende Schicht umgewandelter elektromagnetischer Strahlung durch den Kern zumindest verringert werden. Dies erhöht vorteilhafterweise die Effizienz der wellenlängenkonvertierenden Partikel.
Der Kern weist besonders bevorzugt einen Transmissionsgrad von mindestens 0,9 für die Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs auf.
Alternativ weist der Kern besonders bevorzugt einen
Reflexionsgrad von mindestens 0,9 für die Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs auf.
Der Kern weist bevorzugt eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet:
Siliziumoxid, Titanoxid.
Siliziumoxid ist in der Regel dazu geeignet, einen Kern auszubilden, der einen hohen Transmissionsgrad für sichtbares Licht aufweist. Titanoxid hingegen ist insbesondere dafür geeignet, einen Kern auszubilden, der einen hohen
Reflexionsgrad für sichtbares Licht aufweist.
Besonders bevorzugt weist der erste Wellenlängenbereich sichtbares blaues Licht und der zweite Wellenlängenbereich sichtbares gelbes Licht auf. Mit anderen Worten ist die wellenlängenkonvertierende Schicht besonders bevorzugt dazu geeignet, eingestrahltes sichtbares blaues Licht in gelbes Licht umzuwandeln.
Der Vorteil von wellenlängenkonvertierenden Partikeln mit einem Kern, der frei ist von wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften, und einer wellenlängenkonvertierenden Schicht, die auf dem Kern angeordnet ist, liegt darin, dass
vergleichsweise große Partikel bei einem geringen Verbrauch an teurem wellenlängenkonvertierenden Material erzielt werden können. Große wellenlängenkonvertierende Partikel weisen in der Regel aufgrund ihrer großen Oberfläche vorteilhafterweise eine vergleichsweise hohe Effizienz auf. Weiterhin kann beispielsweise thermisches Quenchen des Materials der
wellenlängenkonvertierenden Schicht durch eine Optimierung des Materials des Kerns verbessert werden. Hierzu sind insbesondere Materialien für den Kern mit einer hohen
Wärmeleitfähigkeit geeignet, wie beispielsweise Saphir mit einer Wärmeleitfähigkeit von cirka 46 W/mK, Siliziumkarbid mit einer Wärmeleitfähigkeit von cirka 370 W/mK und
Aluminiumnitrid mit einer Wärmeleitfähigkeit von cirka 180 W/mK. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Kern zusätzlich zu der wellenlängenkonvertierenden Schicht ebenfalls
wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kern dazu geeignet,
Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten Wellenlängenbereich und dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist. Auf diese Art und Weise können wellenlängenkonvertierende Partikel erzeugt werden, die unterschiedliche
wellenlängenkonvertierende Eigenschaften in sich vereinen. Insbesondere kann durch den Einsatz eines
wellenlängenkonvertierenden Kerns ein anderes
Emissionsspektrum der wellenlängenkonvertierenden Partikel erzielt werden als mit Partikeln, die lediglich eine
wellenlängenkonvertierende Schicht auf einem Kern aufweisen, wobei der Kern frei ist von wellenlängenkonvertierenden
Eigenschaften .
Weiterhin weisen wellenlängenkonvertierende Partikel, die mehrere wellenlängenkonvertierende Eigenschaften in sich vereinen, gegenüber einer Leuchtstoffmischung, die Partikel unterschiedlicher wellenlängenkonvertierender Materialien aufweist, in der Regel verbesserte Verarbeitungseigenschaften auf . Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die
wellenlängenkonvertierende Schicht nicht nur ein einziges wellenlängenkonvertierendes Material aufweisen kann. Vielmehr ist es auch möglich, dass die wellenlängenkonvertierende Schicht aus mehreren Einzelschichten aufgebaut ist, wobei die Einzelschichten dazu geeignet sind, eingestrahlte
elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in unterschiedliche Wellenlängenbereiche umzuwandeln.
Besonders bevorzugt weist die wellenlängenkonvertierende Schicht einen Transmissionsgrad von mindestens 0,9 für
Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs auf. Auf diese Art und Weise kann eine Reabsorption von durch den Kern
umgewandelter elektromagnetischer Strahlung durch die wellenlängenkonvertierende Schicht vorteilhafterweise
verringert werden.
Ist der Kern wellenlängenkonvertierend ausgebildet, so weist der erste Wellenlängenbereich bevorzugt blaues Licht, der zweite Wellenlängenbereich bevorzugt gelbes Licht und der dritte Wellenlängenbereich bevorzugt rotes Licht auf. Mit anderen Worten wandelt ein wellenlängenkonvertierendes
Partikel besonders bevorzugt zumindest einen Teil von
eingestrahlter blauer Strahlung in gelbes Licht und einen weiteren Teil in rotes Licht um.
Wellenlängenkonvertierende Partikel, die einen Teil von eingestrahltem blauen Licht in gelbes Licht und in grünes Licht umwandeln, sind insbesondere dazu geeignet,
mischfarbiges Licht zu erzeugen, dass sich aus blauem Licht des ersten Wellenlängenbereichs, gelbem Licht des zweiten Wellenlängenbereichs und rotem Licht des dritten
Wellenlängenbereichs zusammensetzt. Derartiges Mischlicht weist besonders bevorzugt einen Farbort im warmweißen Bereich der CIE-Normfarbtafel auf.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht und gegebenenfalls der wellenlängenkonvertierende Kern weist bevorzugt zumindest eines der folgenden wellenlängenkonvertierenden Materialien auf oder besteht aus einem der folgenden Materialien: einen mit seltenen Erden dotierten Granatleuchtstoff, einen mit seltenen Erden dotierten Nitridleuchtstoff, ein
Lanthanid (III) -ß-Diketon.
Ein mit seltenen Erden dotierter Granatleuchtstoff ist in der Regel dazu geeignet, blaues Licht in gelbes Licht
umzuwandeln, während ein mit seltenen Erden dotierter Nitridleuchtstoff und ein Lanthanid ( I I I ) -ß-Diketon- Leuchtstoff in der Regel dazu geeignet sind, blaues Licht in rotes Licht umzuwandeln. Weiterhin sind auch die folgenden wellenlängenkonvertierenden Materialien geeignet, für die wellenlängenkonvertierende Schicht und/oder den wellenlängenkonvertierenden Kern
verwendet zu werden: mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte
Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte
Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte
Chlorosilikate. Das wellenlängenkonvertierende Partikel weist bevorzugt einen Durchmesser größer oder gleich 1 ym auf.
In der Regel weist das wellenlängenkonvertierende Partikel keine vollständige, sondern lediglich eine angenäherte
Kugelform auf. Zur Bestimmung des Durchmessers kann
beispielsweise eine kugelförmige Einhüllende des
wellenlängenkonvertierenden Partikels bestimmt werden. Der Durchmesser der kugelförmigen Einhüllenden ergibt dann den Durchmesser des wellenlängenkonvertierenden Partikels.
Besonders bevorzugt weist der Kern einen Durchmesser zwischen einschließlich 100 nm und einschließlich 10 ym auf. Auch bei dem Kern handelt es sich in der Regel nicht um ein vollkommen kugelförmiges Gebilde. Äquivalent zur Bestimmung des
Durchmessers des wellenlängenkonvertierenden Partikels selber kann auch der Durchmesser des Kerns dadurch bestimmt werden, dass der Durchmesser einer kugelförmigen Einhüllenden des Kerns bestimmt wird. Besonders bevorzugt weist die wellenlängenkonvertierende Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 10 nm und
einschließlich 5 ym auf.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann in direktem
Kontakt auf dem Kern aufgebracht sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen dem Kern und der
wellenlängenkonvertierenden Schicht eine oder mehrere weitere Schichten auf dem Kern angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich, dass zwischen dem Kern und der
wellenlängenkonvertierenden Schicht eine reflektierende
Schicht angeordnet ist. Auch mit einer solchen
reflektierenden Schicht auf dem Kern ist es möglich, einen Kern mit reflektierenden Eigenschaften zu erzielen, der die oben beschriebenen Vorteile aufweist. Die reflektierende Schicht kann beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien gebildet sein: Titanoxid, Zinkoxid, Silber. Ein Kern, der mit einer reflektierenden Schicht versehen ist, ist in der Regel frei von wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht ist besonders
bevorzugt aus einem wellenlängenkonvertierenden Material gebildet. Besonders bevorzugt ist die
wellenlängenkonvertierende Schicht in Rahmen von
Herstellungstoleranzen frei von nicht- wellenlängenkonvertierenden Materialien. Insbesondere weist die wellenlängenkonvertierende Schicht bevorzugt keine
Bindemittel, wie beispielsweise Harze, auf.
Die hier vorgeschlagenen wellenlängenkonvertierenden Partikel sind insbesondere zum Einsatz in einem optoelektronischen Bauelement geeignet. Insbesondere sind die
wellenlängenkonvertierenden Partikel dazu geeignet, in einer Leuchtdiode Verwendung zu finden. Besonders bevorzugt weist das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterkörper auf, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in einer aktiven Zone erzeugt und von seiner Strahlungsaustrittsfläche aussendet. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel sind bevorzugt derart innerhalb des optoelektronischen Bauelements
angeordnet, dass diese einen vorgegebenen Anteil der von dem Halbleiterkörper ausgesandten Strahlung in Strahlung des zweiten und gegebenenfalls des dritten Wellenlängenbereichs umwandeln .
Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können
beispielsweise auf der Strahlungsaustrittsfläche des
Halbleiterkörpers in Form einer Beschichtung aufgebracht sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass die
wellenlängenkonvertierenden Partikel beispielsweise in einem Volumenverguss eingebracht sind, der den Halbleiterkörper zumindest teilweise umhüllt.
Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können
beispielsweise durch ein Verfahren erzeugt werden, bei dem Kerne bereitgestellt und mit einer
wellenlängenkonvertierenden Schicht versehen werden. Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemical vapor deposition) oder einer nasschemischen Abscheidung auf den Kernen aufgebracht werden . Zur Fixierung der wellenlängenkonvertierenden Schicht auf den Kernen, können die Partikel mit Temperatur beaufschlagt werden . Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematische Schnittdarstellungen eines wellenlängenkonvertierenden Partikels gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel.
Anhand der Figuren 4 und 5 wird ein Herstellungsverfahren für wellenlängenkonvertierende Partikel gemäß einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel .
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, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Das wellenlängenkonvertierende Partikel 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist einen Kern 2 auf, auf den in direktem Kontakt eine wellenlängenkonvertierende
Schicht 3 aufgebracht ist. Der Kern 2 weist vorliegend keine wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften auf. Besonders bevorzugt ist der Kern 2 entweder durchlässig für das von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 3 umgewandelte Licht oder hochreflektierend für das von der wellenlängenkonvertierenden Schicht 3 umgewandelte Licht ausgebildet. Ein durchsichtiger Kern 2 kann beispielsweise aus Siliziumdioxid gebildet sein, während ein reflektierender Kern 2 beispielsweise aus
Titanoxid gebildet ist.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht 3 ist besonders bevorzugt dazu geeignet, Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten
Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten
Wellenlängenbereich verschieden ist. Besonders bevorzugt ist die wellenlängenkonvertierende Schicht 3 dazu geeignet, blaues Licht in gelbes Licht umzuwandeln.
Das wellenlängenkonvertierende Partikel 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist im Unterschied zu dem wellenlängenkonvertierenden Partikel 1 der Figur 1 eine reflektierende Schicht 4 auf, die zwischen dem Kern 2 und der wellenlängenkonvertierenden Schicht 3 angeordnet ist. Die reflektierende Schicht 4 ist insbesondere dazu geeignet, sichtbares Licht zu reflektieren. Auf diese Art und Weise kann ein reflektierender Kern 2 erzeugt werden, ohne dass der gesamte Kern aus einem reflektierenden Material gebildet sein muss .
Das wellenlängenkonvertierende Partikel 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 3 weist im Unterschied zu den wellenlängenkonvertierenden Partikeln 1 gemäß der Figuren 1 und 2 einen Kern 2 auf, der selber wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist. Der Kern 2 des wellenlängenkonvertierenden Partikels 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist dazu geeignet, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich
verschieden ist. Besonders bevorzugt ist der Kern 2 dazu geeignet, blaue Strahlung in rote Strahlung umzuwandeln, während die wellenlängenkonvertierende Schicht 3 bevorzugt dazu geeignet ist, blaue Strahlung in rote Strahlung
umzuwandeln . Ein Verfahren zur Herstellung eines
wellenlängenkonvertierenden Partikels 1, wie es bereits anhand von Figur 3 beschrieben wurde, wird nun im Folgenden anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben.
In einem ersten Schritt werden wellenlängenkonvertierende Kerne 2 bereitgestellt, die aus einem Material gebildet sind, das dazu geeignet ist, Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs in Strahlung eines dritten
Wellenlängenbereichs umzuwandeln (Figur 4).
In einem nächsten Schritt werden die
wellenlängenkonvertierenden Kerne 2 jeweils mit einer
wellenlängenkonvertierenden Schicht 3 versehen (Figur 5) . Dies kann beispielsweise durch nasschemische Abscheidung oder mittels eines CVD-Verfahrens erfolgen. Weiterhin können die beschichteten Kerne 2 mit Temperatur beaufschlagt werden, um die wellenlängenkonvertierende Schicht 3 auf den Kernen 2 besser zu fixieren. Das optoelektronische Bauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 6 weist einen Halbleiterkörper 5 auf. Der Halbleiterkörper 5 hat eine aktive Zone 6, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Der Halbleiterkörper 5 emittiert vorliegend Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs, der blaues Licht umfasst, von seiner Strahlungsaustrittsfläche 7. Auf die Strahlungsaustrittsfläche 7 des Halbleiterkörpers 5 ist eine wellenlängenkonvertierende Beschichtung 8
aufgebracht, Die wellenlängenkonvertierende Beschichtung 8 weist hierbei ein Harz 9 auf, in das
wellenlängenkonvertierende Partikel 1 eingebracht sind, wie sie anhand von Figur 3 bereits beschrieben wurden. Die
Partikel 1 sind hierbei dazu geeignet, blaue Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs, der von dem Halbleiterkörper 5 von seiner Strahlungsaustrittsfläche 7 ausgesandt wird, in gelbe Strahlung und in rote Strahlung umzuwandeln. Hierbei wandelt der Kern 2 jedes Partikels 1 besonders bevorzugt die blaue Strahlung des Halbleiterkörpers 5 in gelbe Strahlung um, während die wellenlängenkonvertierende Schicht 3 jedes Partikels 1 die blaue Strahlung des Halbleiterkörpers 5 in rotes Licht umwandelt. Die wellenlängenkonvertierende
Beschichtung 8 auf der Strahlungsaustrittsfläche 7 des
Halbleiterkörpers 5 ist dabei derart ausgebildet, dass mischfarbige Strahlung mit einem Farbort im warmweißen
Bereich der CIE-Normfarbtafel entsteht. Weiterhin ist seitlich der wellenlängenkonvertierenden
Beschichtung 8 ein Bondpad 10 angeordnet. Das Bondpad 10 ist dazu vorgesehen, den Halbleiterkörper 5 elektrisch zu kontaktieren . Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2011 116 402.6, 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 i den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) mit:
- einem Kern (2), und
- einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (3) , die auf dem Kern (2) angeordnet ist, wobei die
wellenlängenkonvertierende Schicht (3) dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist.
2. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach dem
vorherigen Anspruch,
bei dem der Kern (2) einen Transmissionsgrad von
mindestens 0,9 für die Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs oder einen Reflexionsgrad von mindestens 0,9 für die Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs aufweist.
3. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach dem
vorherigen Anspruch,
bei dem der Kern (2) eines der folgenden Materialien aufweist: Siliziumoxid, Titanoxid.
4. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem auf dem Kern (2) eine reflektierende Schicht (4) angeordnet ist.
5. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der erste Wellenlängenbereich blaues Licht und der zweite Wellenlängenbereich gelbes Licht aufweist.
Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach Anspruch 1, bei dem der Kern (2) dazu geeignet ist,
elektromagnetische Strahlung des ersten
Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten Wellenlängenbereich und dem zweiten
Wellenlängenbereich verschieden ist.
Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht (3) einen Transmissionsgrad von mindestens 0,9 für Strahlung des dritten Wellenlängenbereichs aufweist.
Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 7,
bei dem der erste Wellenlängenbereich blaues Licht, der zweite Wellenlängenbereich gelbes Licht und der dritte Wellenlängenbereich rotes Licht aufweist.
Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht (3) und gegebenenfalls der wellenlängenkonvertierende Kern (2) zumindest eines der folgenden
wellenlängenkonvertierenden Materialien aufweist: einen mit seltenen Erden dotierten Granatleuchtstoff, einen mit seltenen Erden dotierten Nitridleuchtstoff, ein Lanthanid (III) -ß-Diketon.
10. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche,
das einen Durchmesser von mindestens 1 ym aufweist.
11. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem der Kern (2) einen Durchmesser zwischen
einschließlich 100 nm und einschließlich 10 ym aufweist.
12. Wellenlängenkonvertierendes Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die wellenlängenkonvertierende Schicht (3) eine Dicke zwischen einschließlich 10 nm und einschließlich 1 ym aufweist.
13. Optoelektronisches Bauelement, insbesondere Leuchtdiode, mit einem Halbleiterkörper (5) , der Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs aussendet und einer Vielzahl wellenlängenkonvertierender Partikel (1) nach einem der obigen Ansprüche, die Strahlung des ersten
Wellenlängenbereichs in Strahlung des zweiten und gegebenenfalls dritten Wellenlängenbereich umwandeln.
14. Verfahren zur Herstellung wellenlängenkonvertierender Partikel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
bei dem Kerne (2) mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (3) mit einer der folgenden Methoden versehen werden: CVD-Verfahren, nasschemische Abscheidung.
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