WO2013127653A1 - Lichtquelle mit led-chip und leuchtstoffschicht - Google Patents

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WO2013127653A1
WO2013127653A1 PCT/EP2013/053201 EP2013053201W WO2013127653A1 WO 2013127653 A1 WO2013127653 A1 WO 2013127653A1 EP 2013053201 W EP2013053201 W EP 2013053201W WO 2013127653 A1 WO2013127653 A1 WO 2013127653A1
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light source
light
ceramic
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PCT/EP2013/053201
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Krister Bergenek
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Osram Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/08—Combinations of only two kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements and reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials

Definitions

  • Light source with LED chip and phosphor layer The invention relates to a light source comprising a
  • LED chip having a light-emitting surface on which a phosphor layer is arranged.
  • LED chip emits at a light emitting surface of the primary light of a first wavelength (for example, blue light) and the rindemittie ⁇ Rende surface with silicone covered is, where a first phosphor and a second phosphor are included ⁇ mixes as fillers ,
  • the first phosphor converts the primary light partly into a first secondary light of greater wave ⁇ length (for example, in green light) to and the second phosphor converts the primary light partly into a second secondary ⁇ light of a different, yet greater wavelength (for example, in red light) to , Consequently, the light emitting diode emits a mixed light with a proportion of the primary light, the first secondary light and the second secondary light, for example a white or whitish (eg warm white) mixed light.
  • a first phosphor and a second phosphor are included ⁇ mixes as fillers
  • the first phosphor converts the primary light partly into a first secondary light of greater wave ⁇ length (for example, in green light) to
  • the first secondary light with the shorter wavelength can be partially converted from the second phosphor into the second secondary light with the wavelength that is greater.
  • These multiple wave conversion ⁇ processes lead to a quantum efficiency loss and also to a less attractive spectrum with a low color rendering index of typically about 80.
  • the problem of multiple wave conversion can be solved in lighting devices with multiple light-emitting diodes in that a first subset of the light emitting diodes has a phosphor layer with only the first phosphor and a second subset of LEDs a phosphor layer with only the second phosphor.
  • This allows ei ⁇ nen high color rendering index of about 90.
  • the disadvantage is that to several LEDs are required, and particularly in big win ⁇ angles a color homogeneity is lower, the main radiation direction.
  • Phosphor layers comprise a ceramic base material to which at least one activator (often a rare earth such as Ce or Eu) is added.
  • the ceramic phosphor layer is given the capability of wavelength conversion by adding a Akti ⁇ vators.
  • the ceramic base material (without activator) is typically transparent or translucent.
  • the ceramic phosphor layers can be prepared analogously to other ceramic bodies, in particular, for example (or similar, if necessary, while remaining less Men ⁇ gene of sintering aids) by sintering pre-formed green bodies, and so there are at least substantially from the ceramic phosphor.
  • the use of ceramic phosphor layers has the advantage that they enable efficient wavelength conversion (eg at least 10% more efficient for wavelength conversion in green or yellow), are thermally highly conductive (with about 10 W / (mK)), mechanically stable are and have a low light attenuation.
  • the disadvantage is that although green and yellow ceramic phosphors are are comparatively simple and inexpensive to produce, but no red ceramic phosphors.
  • a light source comprising an LED chip having a light emitting surface on which a phosphor layer is arranged, wherein the phosphor layer juxtaposed regions with un ⁇ ter Kunststofflichen phosphors having.
  • the juxtaposition of the phosphors considerably reduces mutual interference or reabsorption in comparison to a previously used phosphor mixture, thus providing a high color rendering index.
  • a single light source may have multiple phosphors.
  • the number of phosphors is basically not limited and may include two or more phosphors, such as a green, yellow and / or red phosphor.
  • a first region has a first phosphor and at least one second region has a second phosphor and the at least one second region is arranged in a respective recess of the first region.
  • This allows for integration un ⁇ differently phosphor producible areas, in particular a production technique is easy to handle, for example, mechanically stable, the first region and a replenishment of the at least one recess having a bad manufacturing technology handleable and / or easily fillable second phosphor or area.
  • a size of the recess, an amount of the second phosphor, and consequently the degree of conversion of the second region in the recess are relatively dimensioned precisely, which supports a precise adjustment of the total color point of the mixed light and a single light source ⁇ .
  • the first region may also have at least one recess for a third or even further phosphor, which form corresponding third or further regions.
  • the shape of the recess is not limited, with a circular shape is preferred manufacturing technology. However, e.g. also a square, oval or free form usable.
  • the recess is preferred for easy production and strong radiation with the primary light preferably throughout.
  • the first phosphor is a ceramic phosphor and the first region is a ceramic layer made of the first phosphor.
  • This has all the advantages of ceramic phosphor layers and is in particular mechanically stable and enables a precise introduction of the recesses, for example by a corresponding shaping of a green body.
  • the ceramic layer is present as a platelet (with a constant thickness). This allows a highly uniform degree of conversion over the area of the ceramic layer.
  • a thickness of the ceramic phosphor layer is between about 30 and about 350 microns. Such a layer thickness allows low light losses with concurrent precise adjustment of the degree of conversion up to a practically complete conversion with a degree of conversion ⁇ Cä.
  • the ceramic layer has a lower, not with activator (s) provided (eg doped) doped portion (lower sub-layer or layer) and an upper, provided with at least one activator (eg doped).
  • a further advantage is that such a small t ⁇ nere surface the recess (es) of the first area is needed because a larger amount of the primary light in the off savings located second luminous material or the at least one second (fluorescent) meets the range.
  • this may be manufacture technically advantageous and it also allows a shorter thermal path through the second region and the second phosphor (in particular, by serving as a matrix material silicone) towards the first (into ⁇ special ceramic and, consequently, good thermal conductivity) range and therefore an improved heat dissipation.
  • the lower portion of the ceramic layer consists in particular ⁇ special of a transparent or translucent ceramic material.
  • the ceramic layer having Ce as activator doped LuAG or YAG as a ceramic phosphor can be present in particular as activator ion Ce3 +. It is a continuing education that Ce or the Ce3 + is present at a concentration between about 0.5% and 3%.
  • Eu can be present in particular as activator ion Eu2 +. It is a further development that Eu or Eu2 + is present with a concentration between approx. 0.5% and 2%.
  • the second phosphor is present as a in a potting material, in particular silicone, is ⁇ betteter filler.
  • a second phosphor can be filled particularly easily into the at least one recess, for example by doctoring.
  • the second phosphor may in particular be a red phosphor which generates red second secondary light.
  • the second phosphor is an Eu-doped nitride ceramic phosphor. It is a development of that the second phosphor
  • an area ratio of the second area is between about 1/3 and about 2/3. On the one hand, this enables a sufficiently high proportion of the second secondary light and sufficient stability and manageability of the first region.
  • the object is also achieved by a lighting device comprising at least one light source as described above. It is an embodiment that the lighting device comprises or is a housed light source. This allows the provision of a single light source with improved egg properties.
  • the housed light source may be in particular a light-emitting diode housed.
  • the lighting device comprises a plurality applied on a common carrier Lichtquel ⁇ len.
  • the lighting device may in particular be a lighting module or a lamp.
  • a common diffuser element is optically connected downstream. This increases uniformity of the light radiated from the light emitting device from ⁇ light, in particular in view of its brightness and / or color.
  • Ele ⁇ elements may be provided with the same reference numerals for clarity.
  • Fig.l shows a top view of a light source according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows the light source according to the first embodiment ⁇ example as a sectional view in side view
  • FIG. 3 shows a top view of a light source according to a second embodiment
  • Lighting device with a plurality of light sources according to the first embodiment.
  • Fig.l shows a top view of a light source 11 according to a first embodiment.
  • 2 shows the light source 11 as a sectional view in side view.
  • the light source 11 includes an LED chip 12 having a devisei ⁇ term light emitting surface 13 on which a phosphor layer 14 is disposed. From the rindemittie ⁇ - generating surface 13 is blue primary light can be emitted, for example, with a peak wavelength between 440 nm and 460 nm.
  • the phosphor layer 14 covers the light-emitting top ⁇ surface 13 over the entire surface except for an opening for a bonding pad 15 of the LED chip 12.
  • the other electrical contact of the LED chip 12 is provided on the underside (o.Abb.).
  • the phosphor layer 14 has two adjacently arrange ⁇ te regions 16, 17 with different phosphors, namely a first region 16 having a first luminous material and a circular, vertical through recess 18 and a recess 18 which fills the second region 17 with a second phosphor.
  • An area proportion of the two ⁇ th area 17 (in plan view) is about 1/3 here.
  • the first phosphor converts the blue primary light at least partially into green or green-yellow secondary light.
  • the first phosphor is a ceramic phosphor and comprises here in particular Ce doped with Lu as activator or YAG, in particular with a Ce concentration between about 0.5% and 3% or with Eu as activator doped Sr-SiON with an Eu concentration between about 0.5% and 2%.
  • the first phosphor forms the first region 16 as platelets having a thickness between about 30 and about 350 microns.
  • the second region 17 present in the recess 18 is formed as a potting material with a transparent polymer (here: silicone) as the base material, in which the second phosphor is embedded as filler material in the form of phosphor particles.
  • the second phosphor converts the blue primary light at least partially into red secondary light.
  • the second phosphor is here in particular one with Eu as Activator doped nitride ceramic fabric, in particular
  • the light emitted from the light source 11 is a hot-white mixed light with a color temperature between 2700 K and 3000 K from the non-converted part of the Pri ⁇ märlichts, the first secondary light and the second secondary light here.
  • 3 shows a top view of a light source 21 according to a second embodiment.
  • the light source 21 differs from the light source 11 in that it has four recesses 22 in the first region 23, but which have only a quarter of the surface of the recess 18.
  • the recesses 22 are filled with respective second regions 24 with the second phosphor.
  • the first region 32 in the form of a ceramic layer now has a lower, non-activator portion 33 or layer (eg of LuAG, YAG or (Ba, Sr) -SiON) and an upper, with at least an activator (eg Ce and / or Eu) provided (eg doped) portion 34 or position of a
  • the ceramic Grundma ⁇ TERIAL is preferably identical.
  • This exemplary embodiment can also be understood as a ceramic two-layer structure whose upper subarea 34 or layer comprises ceramic phosphor and whose lower subarea 33 or layer has a translucent (in particular transparent) ceramic which has no wavelength conversion property. The embodiment provides the advantage that the waves ⁇ wavelength conversion of the first region 32 farther
  • a further advantage is that a smaller area of the recess 18 of the first area 32 is required because a larger amount of primary light strikes the second phosphor located in the recess 18.
  • this exemplary embodiment may be advantageous in terms of manufacturing technology and, moreover, permits a shorter thermal path through the second region 17 toward the first, thermally well-conducting region 32 and thus improved heat dissipation.
  • the lighting device 41 has a common carrier 42, on the front side 43 a plurality of light sources ⁇ 11 are arranged.
  • the carrier 42 may be, for example, a printed circuit board (in particular a metal core printed circuit board for effective heat dissipation) or a ceramic substrate.
  • the carrier 42 may, for example, be circular disk-shaped.
  • the front side 43 of the carrier 42 is provided between the light sources 11 with a reflective layer 44 to increase a light output ⁇ yield.
  • the light sources 11 and the reflective layer 44 are surrounded by an annular circumferential side wall 45, which also carries a translucent light-permeable diffuser plate 46.
  • the diffuser plate 46 serves as the light sources 11 devissa ⁇ mes diffuser element and is spaced apart optically downstream.
  • the diffuser plate 46 increases a homogeneity of the mixed light emitted by the lighting device 41.
  • the diffuser plate 46 may, for example, with diffuse reflective Particles (eg alumina particles) offset silicone exist.
  • a space 47 between the light sources 11 and the reflec- Governing layer 44 on the one hand and the diffuser plate 46 on the other hand, ⁇ may be free or, as shown, filled 48 or other polymer by means of a transparent silicone poured into special ⁇ be.
  • the diffuser plate 46 may have been provided by means of a potting process.
  • the diffuser layer is not spaced from the at least one light source, but for example directly covers the at least one light source. In this case, not to ⁇ slegiaji space is there between the at least one Lichtquel- le and the diffuser layer is present.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown.
  • the light sources may also have third or further regions with a third or further phosphor.
  • the lighting device may also have other light sources, e.g. according to the second or third embodiment.

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Abstract

Die Lichtquelle (11) weist einen LED-Chip (12) mit einer lichtemittierenden Oberfläche (13), an welcher eine Leuchtstoffschicht (14) angeordnet ist, auf, wobei die Leuchtstoffschicht (14) nebeneinander angeordnete Bereiche (16, 17) mit unterschiedlichen Leuchtstoffen aufweist. Eine Leuchtvorrichtung (41) weist mindestens eine Lichtquelle (11) auf.

Description

Beschreibung
Lichtquelle mit LED-Chip und LeuchtstoffSchicht Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle, aufweisend einen
LED-Chip mit einer lichtemittierenden Oberfläche, an welcher eine LeuchtstoffSchicht angeordnet ist.
Es sind Leuchtdioden bekannt, bei denen ein LED-Chip an einer lichtemittierenden Oberfläche Primärlicht einer ersten Wellenlänge abstrahlt (z.B. blaues Licht) und die lichtemittie¬ rende Oberfläche mit Silikon gedeckt ist, dem ein erster Leuchtstoff und ein zweiter Leuchtstoff als Füllstoffe beige¬ mengt sind. Der erste Leuchtstoff wandelt das Primärlicht teilweise in ein erstes Sekundärlicht einer größeren Wellen¬ länge (z.B. in grünes Licht) um und der zweite Leuchtstoff wandelt das Primärlicht teilweise in ein zweites Sekundär¬ licht einer anderen, noch größeren Wellenlänge (z.B. in rotes Licht) um. Die Leuchtdiode strahlt folglich ein Mischlicht mit einem Anteil des Primärlichts, des ersten Sekundärlichts und des zweiten Sekundärlichts aus, z.B. ein weißes oder weißliches (z.B. warm-weißes) Mischlicht.
Hierbei ist nachteilig, dass das erste Sekundärlicht mit der kürzeren Wellenlänge teilweise von dem zweiten Leuchtstoff in das zweite Sekundärlicht mit der dazu größeren Wellenlänge umgewandelt werden kann. Diese mehrfachen Wellenumwandlungs¬ prozesse führen zu einem Quanteneffizienzverlust und auch zu einem weniger attraktiven Spektrum mit einem geringen Farb- wiedergabeindex von typischerweise ca. 80. Zudem führt der
Unterschied im Brechungsindex zwischen den Leuchtstoffen und dem Silikon zu weiteren Absorptionsverlusten. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Silikon von ca. 0,15 bis 0,2 W/ (m-K) führt darüber hinaus zu einer hohen Temperatur der Leucht- Stoffe, was eine mögliche Lichtstromdichte begrenzt, die Um¬ wandlungseffizienz verringert (insbesondere von nitridischem oder nitridkeramischen rotem Leuchtstoff) und zu einer Degradation der Leuchtstoffe führen kann.
Das Problem der mehrfachen Wellenumwandlung kann bisher bei Leuchtvorrichtungen mit mehreren Leuchtdioden dadurch gelöst werden, dass eine erste Teilgruppe der Leuchtdioden eine Leuchtstoffschicht mit nur dem ersten Leuchtstoff und eine zweite Teilgruppe der Leuchtdioden eine Leuchtstoffschicht mit nur dem zweiten Leuchtstoff aufweist. Dies ermöglicht ei¬ nen hohen Farbwiedergabeindex von ca. 90. Nachteilig hierbei ist, dass dazu mehrere Leuchtdioden benötigt werden und eine Farbhomogenität geringer ist, insbesondere unter großen Win¬ keln zur Hauptabstrahlungsrichtung .
Das Problem der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Leucht¬ stoffschicht kann bisher durch eine Verwendung keramischer Leuchtstoffschichten gelöst werden. Solche keramischen
Leuchtstoffschichten weisen ein keramisches Grundmaterial auf, dem ein mindestens ein Aktivator (häufig eine seltene Erde wie Ce oder Eu) zugegeben ist. Durch Zugabe eines Akti¬ vators wird der keramischen Leuchtstoffschicht die Fähigkeit zur Wellenlängenumwandlung verliehen. Das keramische Grundmaterial (ohne Aktivator) ist typischerweise transparent oder transluzent .
Die keramischen Leuchtstoffschichten können insbesondere analog zu anderen keramischen Körpern hergestellt werden, z.B. durch Sintern von vorgeformten Grünkörpern, und bestehen also zumindest im Wesentlichen (ggf. unter Verbleib geringer Men¬ gen von Sinterhilfsstoffen o.ä.) aus dem keramischen Leuchtstoff. Die Verwendung keramischer Leuchtstoffschichten weist den Vorteil auf, dass sie eine effiziente Wellenlängenumwand¬ lung ermöglichen (z.B. mindestens 10% effizienter für eine Wellenlängenumwandlung in grün oder gelb) , thermisch hochgradig leitfähig sind (mit ca. 10 W/(m-K)), mechanisch stabil sind und eine geringe Lichtdämpfung aufweisen. Nachteilig ist, dass zwar grüne und gelbe keramische Leuchtstoffe ver- gleichsweise einfach und preiswert herstellbar sind, jedoch keine roten keramischen Leuchtstoffe.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit für eine effiziente und preis¬ werte Erzeugung eines Mischlichts aus mindestens zwei Sekun¬ därlichtanteilen bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtquelle, aufweisend einen LED-Chip mit einer lichtemittierenden Oberfläche, an welcher eine LeuchtstoffSchicht angeordnet ist, wobei die LeuchtstoffSchicht nebeneinander angeordnete Bereiche mit un¬ terschiedlichen Leuchtstoffen aufweist. Durch die nebeneinander liegende Anordnung der Leuchtstoffe wird eine gegenseiti- ge Beeinflussung bzw. Reabsorption im Vergleich zu einer bisher verwendeten Leuchtstoffmischung erheblich verringert und so ein hoher Farbwiedergabeindex bereitgestellt. Dennoch kann eine einzelne Lichtquelle mehrere Leuchtstoffe aufweisen. Die Zahl der Leuchtstoffe ist grundsätzlich nicht begrenzt und kann zwei oder auch mehr Leuchtstoffe umfassen, z.B. einen grünen, gelben und/oder roten Leuchtstoff.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein erster Bereich einen ers- ten Leuchtstoff aufweist und mindestens ein zweiter Bereich einen zweiten Leuchtstoff aufweist und der mindestens eine zweite Bereich in einer jeweiligen Aussparung des ersten Bereichs angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Integration un¬ terschiedlich herstellbarer Leuchtstoffbereiche, insbesondere eines herstellungstechnisch gut handhabbaren, z.B. mechanisch stabilen, ersten Bereichs und eine Auffüllung der mindestens einen Aussparung mit einem herstellungstechnisch schlechter handhabbaren und/oder einfacher verfüllbaren zweiten Leuchtstoff oder Bereich. Eine Größe der Aussparung, eine Menge des zweiten Leuchtstoffs und folglich auch der Konversionsgrad des zweiten Bereichs in der Aussparung sind vergleichsweise präzise dimensionierbar, was eine präzise Einstellung des Summenfarborts des Mischlichts auch einer einzelnen Licht¬ quelle unterstützt.
Selbstverständlich mag der erste Bereich auch mindestens eine Aussparung für einen dritten oder noch weiteren Leuchtstoff aufweisen, welche entsprechende dritte oder weitere Bereiche bilden .
Die Form der Aussparung (in Draufsicht) ist nicht beschränkt, wobei eine kreisrunde Form herstellungstechnisch bevorzugt ist. Jedoch ist z.B. auch eine eckige, ovale oder freie Form verwendbar .
Die Aussparung ist zur einfachen Herstellung und starken Be- Strahlung mit dem Primärlicht bevorzugt durchgängig.
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass der erste Leuchtstoff ein keramischer Leuchtstoff ist und der erste Bereich eine aus dem ersten Leuchtstoff hergestellte keramische Schicht ist. Diese weist alle Vorteile keramischer Leuchtstoffschichten auf und ist insbesondere mechanisch stabil und ermöglicht eine präzise Einbringung der Aussparungen, z.B. durch eine entsprechende Formung eines Grünkörpers. Es ist eine Weiterbildung, dass die keramische Schicht als ein Plättchen (mit einer konstanten Dicke) vorliegt. Dies ermöglicht einen über die Fläche der keramischen Schicht hochgradig gleichmäßigen Konversionsgrad. Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass eine Dicke der keramischen Leuchtstoff-Schicht zwischen ca. 30 und ca. 350 Mikrometern liegt. Eine solche Schichtdicke ermöglicht gerin- ge Lichtverluste bei einer gleichzeitig präzisen Einstellung des Konversionsgrads bis hin zu einer praktisch vollständigen Konversion mit einem Konversionsgrad θΠ Cä . 98 "6 oder mehr. Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die keramische Schicht einen unteren, nicht mit Aktivator (en) versehenen (z.B. dotierten) dotierten Teilbereich (untere Teillage oder Schicht) und einen oberen, mit mindestens einem Aktivator versehenen (z.B. dotierten) Teilbereich (obere Teillage oder Schicht) aufweist. Dies ergibt den Vorteil, dass die Wellenlängenkon¬ version weiter entfernt von (oberhalb) der lichtemittierenden Oberfläche des LED-Chips auftritt und folglich ein geringerer Teil des (isotrop) von dem ersten Leuchtstoff emittierten ersten Sekundärlichts auf die lichtemittierende Oberfläche trifft als bei einer Wellenlängenkonversion nahe der lichtemittierenden Oberfläche des LED-Chips. Dies erhöht eine Ef¬ fizienz, da der LED-Chip üblicherweise eine geringe Reflekti- vität aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass so eine klei¬ nere Fläche der Aussparung (en) des ersten Bereichs benötigt wird, weil eine größere Menge an Primärlicht den in den Aus¬ sparungen befindlichen zweiten Leuchtstoff bzw. den mindestens einen zweiten (Leuchtstoff-) Bereich trifft. Auch mag dies herstellungstechnisch vorteilhaft sein und es ermöglicht zudem einen kürzeren thermischen Pfad durch den zweiten Be- reich bzw. den zweiten Leuchtstoff (insbesondere durch ein als Matrixmaterial dienendes Silikon) hin zu dem ersten (ins¬ besondere keramischen und folglich thermisch gut leitenden) Bereich und also eine verbesserte Wärmeableitung. Der untere Teilbereich der keramischen Schicht besteht insbe¬ sondere aus einem transparenten oder transluzenten keramischen Material.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die keramische Schicht mit Ce als Aktivator dotiertes LuAG oder YAG als keramischen Leuchtstoff aufweist. Das Ce kann eingebaut insbesondere als Aktivator-Ion Ce3+ vorliegen. Es ist eine Weiterbildung, dass Ce bzw. das Ce3+ mit einer Konzentration zwischen ca. 0,5% und 3% vorliegt.
Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die keramische Schicht mit Eu als Aktivator dotiertes (Ba, Sr) -SiON als kera¬ mischen Leuchtstoff aufweist. Eu kann eingebaut insbesondere als Aktivator-Ion Eu2+ vorliegen. Es ist eine Weiterbildung, dass Eu bzw. Eu2+ mit einer Konzentration zwischen ca. 0,5% und 2% vorliegt.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der zweite Leuchtstoff als ein in ein Vergussmaterial, insbesondere Silikon, einge¬ betteter Füllstoff vorliegt. Ein solcher zweiter Leuchtstoff kann besonders einfach in die mindestens eine Aussparung ein- gefüllt werden, z.B. durch Rakeln. Der zweite Leuchtstoff kann insbesondere ein roter Leuchtstoff sein, welcher rotes zweites Sekundärlicht erzeugt.
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass der zweite Leuchtstoff ein Eu-dotierter nitridkeramischer Leuchtstoff ist. Es ist eine Weiterbildung davon, dass der zweite Leuchtstoff
( Sr, Ba, Ca) 2Sis 8 : Eu oder ( Sr, Ca) AlsiN3 : Eu ist oder aufweist. Eu kann eingebaut insbesondere als Aktivator-Ion Eu2+ vorlie¬ gen .
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass ein Flächenanteil des zweiten Bereichs zwischen ca. 1/3 und ca. 2/3 liegt. Dies ermöglicht einerseits einen ausreichend hohen Anteil des zweiten Sekundärlichts und eine ausreichende Stabilität und Handhabbarkeit des ersten Bereichs.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Lichtquelle wie oben beschrieben. Es ist eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine gehäuste Lichtquelle aufweist oder ist. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer Einzel-Lichtquelle mit verbesserten Ei- genschaften. Die gehäuste Lichtquelle kann insbesondere eine gehäuste Leuchtdiode sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung mehrere auf einem gemeinsamen Träger aufgebrachte Lichtquel¬ len aufweist. Die Leuchtvorrichtung kann insbesondere ein Leuchtmodul oder eine Lampe sein.
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass den Lichtquellen ein gemeinsames Diffusorelement optisch nachgeschaltet ist. Dies erhöht eine Gleichmäßigkeit des von der Leuchtvorrichtung ab¬ gestrahlten Lichts, insbesondere im Hinblick auf dessen Helligkeit und/oder Farbe. In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Ele¬ mente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Fig.l zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig.2 zeigt die Lichtquelle gemäß dem ersten Ausführungs¬ beispiel als Schnittdarstellung in Seitenansicht;
Fig.3 zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Lichtquelle gemäß einem dritten Ausführungsbei¬ spiel; und
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Leuchtvorrichtung mit mehreren Lichtquellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig.l zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle 11 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Fig.2 zeigt die Lichtquelle 11 als Schnittdarstellung in Seitenansicht. Die Lichtquelle 11 weist einen LED-Chip 12 mit einer obersei¬ tigen lichtemittierenden Oberfläche 13 auf, an welcher eine LeuchtstoffSchicht 14 angeordnet ist. Von der lichtemittie¬ renden Oberfläche 13 ist blaues Primärlicht abstrahlbar, z.B. mit einer Spitzenwellenlänge zwischen 440 nm und 460 nm.
Die LeuchtstoffSchicht 14 bedeckt die lichtemittierende Ober¬ fläche 13 ganzflächig bis auf eine Aussparung für ein Bondpad 15 des LED-Chips 12. Der andere elektrische Kontakt des LED- Chips 12 wird unterseitig bereitgestellt (o.Abb.).
Die LeuchtstoffSchicht 14 weist zwei nebeneinander angeordne¬ te Bereiche 16, 17 mit unterschiedlichen Leuchtstoffen auf, nämlich einen ersten Bereich 16 mit einem ersten Leuchtstoff und einer kreisförmigen, senkrecht durchgehenden Aussparung 18 und einem die Aussparung 18 ausfüllenden zweiten Bereich 17 mit einem zweiten Leuchtstoff. Ein Flächenanteil des zwei¬ ten Bereichs 17 (in Draufsicht) beträgt hier ca. 1/3. Der erste Leuchtstoff wandelt das blaue Primärlicht zumindest teilweise in grünes oder grün-gelbes Sekundärlicht um. Der erste Leuchtstoff ist ein keramischer Leuchtstoff und umfasst hier insbesondere mit Ce als Aktivator dotiertes LuAG oder YAG, insbesondere mit einer Ce-Konzentration zwischen ca. 0,5% und 3% oder mit Eu als Aktivator dotiertes Sr-SiON mit einer Eu-Konzentration zwischen ca. 0,5% und 2%. Der erste Leuchtstoff bildet den ersten Bereich 16 als Plättchen mit einer Dicke zwischen ca. 30 und ca. 350 Mikrometern. Der in der Aussparung 18 vorhandene zweite Bereich 17 ist als ein Vergussmaterial mit einem transparenten Polymer (hier: Silikon) als Grundmaterial ausgebildet, in das der zweite Leuchtstoff als Füllmaterial in Form von LeuchtstoffPartikeln eingebettet ist. Der zweite Leuchtstoff wandelt das blaue Primärlicht zumindest teilweise in rotes Sekundärlicht um.
Der zweite Leuchtstoff ist hier insbesondere eine mit Eu als Aktivator dotierte Nitridkeramik Stoff, insbesondere
(Sr, Ba, Ca) 2Si5N8 :Eu oder ( Sr, Ca) AlsiN3 : Eu .
Das von der Lichtquelle 11 abgestrahlte Licht ist hier ein warm-weisses Mischlicht mit einer Farbtemperatur zwischen 2700 K und 3000 K aus dem nicht umgewandelten Teil des Pri¬ märlichts, dem ersten Sekundärlicht und dem zweiten Sekundärlicht . Fig.3 zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Lichtquelle 21 unterscheidet sich von der Lichtquelle 11 dadurch, dass sie vier Aussparungen 22 in dem ersten Bereich 23 aufweist, welche aber nur ein Viertel der Fläche der Aussparung 18 aufweisen. Die Ausspa- rungen 22 sind mit jeweiligen zweiten Bereichen 24 mit dem zweiten Leuchtstoff aufgefüllt.
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Lichtquelle 31 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der ansonsten ähnlichen Lichtquelle 11 weist der als keramische Schicht ausgebildete erste Bereich 32 nun einen unteren, nicht mit Aktivatoren versehenen Teilbereich 33 oder Lage (z.B. aus LuAG, YAG oder (Ba, Sr) -SiON) und einen oberen, mit mindestens einem Aktivator (z.B. Ce und/oder Eu) versehenen (z.B. dotierten) Teilbereich 34 oder Lage einer
LeuchtstoffSchicht 35 auf. Dabei ist das keramische Grundma¬ terial bevorzugt identisch. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch als ein keramischer Zweischichtenaufbau verstanden werden, dessen oberer Teilbereich 34 oder Schicht keramischen Leuchtstoff aufweist und dessen unterer Teilbereich 33 oder Schicht eine lichtdurchlässige (insbesondere transparente) Keramik aufweist, welche keine Wellenlängenkonversionseigenschaft aufweist. Das Ausführungsbeispiel ergibt den Vorteil, dass die Wellen¬ längenkonversion des ersten Bereichs 32 weiter entfernt
(oberhalb) der lichtemittierenden Oberfläche 13 des LED-Chips 12 auftritt und folglich ein geringerer Teil des (isotrop) von den zugehörigen Leuchtstoffionen emittierten ersten Sekundärlichts auf die lichtemittierenden Oberfläche trifft als bei einer Wellenlängenkonversion nahe der lichtemittierenden Oberfläche 13.
Ein weiterer Vorteil ist, dass so eine kleinere Fläche der Aussparung 18 des ersten Bereichs 32 benötigt wird, weil eine größere Menge an Primärlicht den in der Aussparung 18 befind- liehen zweiten Leuchtstoff trifft.
Zudem mag dieses Ausführungsbeispiel herstellungstechnisch vorteilhaft sein und ermöglicht zudem einen kürzeren thermischen Pfad durch den zweiten Bereich 17 hin zu dem ersten, thermisch gut leitenden Bereich 32 und also eine verbesserte Wärmeableitung .
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 41 in Form eines Leuchtmoduls mit mehreren Lichtquellen 11. Die Leuchtvorrichtung 41 weist einen gemeinsamen Träger 42 auf, auf deren Vorderseite 43 mehrere Licht¬ quellen 11 angeordnet sind. Der Träger 42 mag beispielsweise eine Leiterplatte (insbesondere eine Metallkern-Leiterplatte zur effektiven Wärmeabfuhr) oder ein Keramiksubstrat sein. Der Träger 42 mag z.B. kreisscheibenförmig sein. Die Vorderseite 43 des Trägers 42 ist zwischen den Lichtquellen 11 mit einer reflektierenden Lage 44 ausgestattet, um eine Lichtaus¬ beute zu erhöhen. Die Lichtquellen 11 und die reflektierende Lage 44 sind von einer ringförmig umlaufenden Seitenwand 45 umgeben, welche auch eine transluzent lichtdurchlässige Dif- fusorplatte 46 trägt.
Die Diffusorplatte 46 dient als den Lichtquellen 11 gemeinsa¬ mes Diffusorelement und ist diesen beabstandet optisch nach- geschaltet. Die Diffusorplatte 46 erhöht eine Homogenität des von der Leuchtvorrichtung 41 abgestrahlten Mischlichts. Die Diffusorplatte 46 mag z.B. aus mit diffus reflektierenden Teilchen (z.B. Aluminiumoxid-Partikeln) versetztem Silikon bestehen .
Ein Raum 47 zwischen den Lichtquellen 11 und der reflektie- renden Lage 44 einerseits und der Diffusorplatte 46 anderer¬ seits mag frei sein oder, wie dargestellt, mittels eines transparenten Silikons 48 oder anderen Polymers gefüllt, ins¬ besondere vergossen, sein. Insbesondere bei einem gefüllten Raum 47 mag die Diffusorplatte 46 mittels eines Vergusspro- zesses bereitgestellt worden sein. Eine weitere Alternative ist, dass die Diffusorschicht nicht von der mindestens einen Lichtquelle beabstandet ist, sondern z.B. die mindestens eine Lichtquelle direkt bedeckt. In diesem Fall ist also kein zu¬ sätzlicher Raum gibt zwischen der mindestens einen Lichtquel- le und der Diffusorschicht vorhanden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So mögen die Lichtquellen auch dritte oder weitere Bereiche mit einem dritten oder weiteren Leuchtstoff aufweisen.
Zudem mag die Leuchtvorrichtung auch andere Lichtquellen aufweisen, z.B. gemäß dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel .

Claims

Patentansprüche
1. Lichtquelle (11; 21; 31), aufweisend einen LED-Chip (12) mit einer lichtemittierenden Oberfläche (13), an welcher eine LeuchtstoffSchicht (14; 35) angeordnet ist, wobei die LeuchtstoffSchicht (14; 35) nebeneinander angeordne¬ te Bereiche (16, 17; 16, 24) mit unterschiedlichen
Leuchtstoffen aufweist.
2. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 1, wobei ein ers¬ ter Bereich (16) einen ersten Leuchtstoff aufweist und mindestens ein zweiter Bereich (17) einen zweiten
Leuchtstoff aufweist und der mindestens eine zweite Be¬ reich (17) in einer jeweiligen Aussparung (18) des ers- ten Bereichs (16) angeordnet ist.
3. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 2, wobei der ers¬ te Leuchtstoff ein keramischer Leuchtstoff ist und der erste Bereich (16) eine aus dem ersten Leuchtstoff her- gestellte keramische Schicht, insbesondere Plättchen, ist .
4. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 3, wobei eine Di¬ cke der keramischen Schicht (16) zwischen ca. 30 und ca. 350 Mikrometern liegt.
5. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der Ansprüche 3 oder
4, wobei die keramische Schicht (16) einen unteren, nicht mit Aktivatoren versehenen Teilbereich (33) und einen oberen, mit mindestens einem Aktivator versehenen
Teilbereich (33) aufweist.
6. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der Ansprüche 3 bis
5, wobei die keramische Schicht (16) mit Ce dotiertes LuAG oder YAG als keramischen Leuchtstoff aufweist, ins¬ besondere mit einer Konzentration von Ce zwischen ca. 0,5% und 3%.
7. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die keramische Schicht (16) mit Eu dotiertes (Ba, Sr) -SiON als keramischen Leuchtstoff aufweist, ins- besondere mit einer Konzentration von Eu zwischen ca.
0,5% und 2% .
8. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Leuchtstoff als ein in ein Vergussmaterial, insbesondere Silikon, eingebetteter
Füllstoff vorliegt.
9. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 8, wobei der
zweite Leuchtstoff ein Eu-dotierter nitridischer Leucht- Stoff ist, insbesondere ( Sr, Ba, Ca) 2SisN8 : Eu oder
(Sr,Ca) AlsiN3:Eu.
10. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Flächenanteil des zweiten Bereichs (17; 24) zwischen ca. 1/3 und ca. 2/3 liegt.
11. Leuchtvorrichtung (41), aufweisend mindestens eine
Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
12. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Leuchtvorrichtung eine gehäuste Lichtquelle aufweist.
13. Leuchtvorrichtung (41) nach Anspruch 11, wobei die
Leuchtvorrichtung (41) mehrere auf einem gemeinsamen
Träger (42) aufgebrachte Lichtquellen (11; 21; 31) aufweist.
14. Leuchtvorrichtung (41) nach Anspruch 13, wobei den
Lichtquellen (11; 21; 31) ein gemeinsames Diffusorele- ment (46) optisch nachgeschaltet ist.
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