WO2014060318A1 - Strahlungsemittierendes bauelement - Google Patents

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WO2014060318A1
WO2014060318A1 PCT/EP2013/071318 EP2013071318W WO2014060318A1 WO 2014060318 A1 WO2014060318 A1 WO 2014060318A1 EP 2013071318 W EP2013071318 W EP 2013071318W WO 2014060318 A1 WO2014060318 A1 WO 2014060318A1
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radiation
emitting semiconductor
emitting
semiconductor chip
conversion element
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Daniel Wiener
Konrad Wagner
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • Radiation-emitting component A radiation-emitting component is specified.
  • the radiation-emitting is suitable
  • Component for producing monochrome light Component for producing monochrome light.
  • Component create mixed colors.
  • Radiation-emitting device includes the
  • radiation-emitting component at least one
  • the radiation-emitting component may be a light-emitting diode, or LED for short. That is, the radiation-emitting device is in operation
  • the radiation-emitting semiconductor chip may in particular be based on a nitride compound semiconductor material.
  • a nitride compound semiconductor material preferably AlnGamlnl-n-mN comprises or consists of this, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • This material does not necessarily have a have mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents.
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
  • the radiation emitter generates
  • Radiation-emitting device includes the
  • Radiation-emitting device at least one
  • a radiation-emitting semiconductor chip wherein each of the radiation-emitting semiconductor chips a
  • Radiation exit surface having at least one
  • Side surface and a main surface of the radiation-emitting semiconductor chip comprises.
  • "Main surface” in the present context means an outer surface with the greatest lateral extent.
  • the top surface and the bottom surface of a rectangular radiation-emitting semiconductor chip may be the respective main surfaces of the
  • each radiation-emitting semiconductor chip in the lateral direction may be several times larger than the side area of each
  • the vertical direction runs in particular parallel to a growth direction of an epitaxially grown semiconductor layer sequence of
  • Direction is transverse to the growth direction and extends, for example, in the plane of a major surface of the
  • the side surfaces of the chip can connect the top surface to the bottom surface.
  • a side surface extends in particular transversely, preferably perpendicular, to the main surface.
  • the radiation-emitting component may comprise one or more radiation-emitting semiconductor chips. In this case, all the semiconductor chips of the radiation-emitting component can be identical.
  • radiation-emitting component comprises the
  • Radiation-emitting device at least one
  • each of the conversion elements has a radiation exit surface, the at least one
  • the radiation-emitting component may comprise one or more conversion elements. Everyone can do it Conversion elements of the radiation-emitting device should be identical.
  • radiation-emitting component comprises the
  • Conversion element at least one conversion material or consists of a conversion material.
  • the conversion material is embedded in a matrix material such as silicone.
  • the conversion material may in particular comprise a YAG or LuAG-based phosphor or consist of a ceramic phosphor. For example, that can
  • the conversion material may comprise at least one of the following conversion materials or consist of one of these conversion materials:
  • radiation-emitting component comprises the
  • Radiation-emitting component an the at least one conversion element and the at least one
  • Electromagnetic radiation of the semiconductor chip can meet the first reflection element.
  • the electromagnetic radiation generated during operation of the radiation-emitting component can meet the first reflection element.
  • the first reflection element can pass outwards only through the first reflection element.
  • the first reflection element may be arranged downstream such that the electromagnetic Radiation is first passed via a light guide or another reflection element to the first reflection element, before the radiation hits the first reflection element.
  • the first reflection element in the manner of a cover can cover the at least one semiconductor chip and terminate to the outside and / or delimit to the outside.
  • the first reflection element can be wavelength-selective
  • the first reflection element reflects electromagnetic radiation of a first spectral range, whereas electromagnetic radiation of a second spectral range is transmitted.
  • Radiation-emitting device is the ratio of the sum of the radiation exit surfaces of all
  • Radiation-emitting semiconductor chips results in a value divided by the sum of all major surfaces
  • the converted radiation or the converted beam leaving the at least one conversion element has a smaller etendue than the radiation generated during operation of the at least one radiation-emitting semiconductor chip.
  • the at least one conversion element can be in direct contact with one of its main surfaces on one of the main surfaces of the at least one radiation-emitting semiconductor chip. That is, between the
  • Semiconductor chip can form an interface in particular.
  • the vertical extent, that is, the thickness, of the connecting means is in particular designed such that the vertical
  • Extension of the connecting means is smaller than the vertical extent of the at least one converter element and / or the at least one radiation-emitting
  • connection element can be any connection element.
  • radiation-emitting component generates the at least one radiation-emitting semiconductor chip during operation Primary radiation.
  • Primary radiation is meant in the present context that electromagnetic
  • Radiation-emitting semiconductor chips is emitted with at least a first wavelength.
  • the generation of the primary radiation of the radiation-emitting semiconductor chip is preferably carried out in at least one active zone, which includes at least one quantum well structure and / or at least one pn junction.
  • the primary radiation is generated in particular in the respective active zone of each radiation-emitting semiconductor chip.
  • the primary radiation in secondary radiation.
  • the at least one conversion element converts a majority of the primary radiation into secondary radiation.
  • majority is meant in the present context that at least 50%, preferably at least 75%, particularly preferably 90% of the primary radiation is absorbed by the at least one conversion element and correspondingly
  • Secondary radiation is emitted by the at least one conversion element. That is, that is particularly preferred
  • Conversion element is absorbed and emitted as secondary radiation.
  • emitted primary radiation is in particular not a radiation from the spectral range of
  • the secondary radiation points in present connection particularly preferably a lower-energy radiation than the primary radiation.
  • the spectral range of the secondary radiation is thus unequal to the spectral range of the primary radiation. Furthermore, the spectral range of the secondary radiation with the
  • the first reflection element downstream of the at least one conversion element and the at least one radiation-emitting semiconductor chip.
  • the first reflection element can in particular be designed wavelength-selective.
  • the first, wavelength-selective reflection element is present as an interference filter or dielectric mirror.
  • the first reflection element reflects the primary radiation to a large extent in the direction of the at least one
  • Primary radiation optionally after reflection on the first reflection element on at least one of
  • Radiation-emitting device includes the
  • Radiation-emitting device at least one
  • a radiation-emitting semiconductor chip wherein each of the
  • Radiation exit surface having at least one
  • Radiation exit surface having at least one
  • Side surface and a main surface of the conversion element comprises and a the at least one conversion element and the at least one radiation-emitting semiconductor chip downstream first reflection element, wherein the ratio of the sum of the radiation exit surfaces of all
  • the at least one conversion element adjoins the at least one radiation-emitting semiconductor chip at least in places, the at least one
  • Primary radiation converts into secondary radiation
  • Radiation-emitting device exclusively by the leave the first reflection element through, wherein the first reflection element a majority of the primary radiation
  • Components is based on the knowledge that the
  • the radiation-emitting component described here makes use, inter alia, of the idea that the radiation exit surfaces of at least one radiation-emitting semiconductor chip are so large
  • Radiation exit surface of the conversion element thus gives a value greater than 1.
  • a first reflection element is used, which may be formed in particular wave-selective and from the
  • the radiation-emitting component can remain in particular according to the principle of multiple reflection, so that the primary radiation at a later time by the
  • Conversion element can be absorbed. As a result, a maximization of the light output can be achieved. According to at least one embodiment of the
  • Radiation-emitting device meets a part of
  • Radiation-emitting semiconductor chips directly and / or without being converted to the first reflection element and a part passes directly into the at least one adjacent
  • Conversion element not at the radiation exit surface of the radiation-emitting semiconductor chip and the primary radiation generated during operation hits unhindered on the first reflection element. At least that limits one
  • Reflection element reflected primary radiation at least partially on the conversion element. The reflected
  • Radiation-emitting semiconductor chips is formed larger than the radiation exit surfaces of the at least one conversion element, the primary radiation in particular on a conversion element or on a
  • the incident on the conversion element and reflected at the first reflection element primary radiation can be converted into secondary radiation, wherein the incident on the at least one semiconductor chip primary radiation with respect to its wavelength can remain unchanged in the device and, for example, can be reflected by a further reflection element.
  • Radiation-emitting device is the number of
  • Radiation-emitting semiconductor chips greater than the number of conversion elements.
  • the radiation-emitting component can have a multiplicity of
  • Radiation-emitting semiconductor chips and a plurality of conversion elements wherein the ratio of the sum of the radiation exit surfaces of all radiation-emitting semiconductor chips to the sum of the radiation exit surfaces of all conversion elements results in a value greater than 1.
  • the at least one conversion element can at least in places at least one, in particular several, the
  • radiation-emitting semiconductor chips may be arranged adjacent.
  • radiation-emitting component comprises this at least two radiation-emitting semiconductor chips and a single conversion element.
  • radiation-emitting semiconductor chips can be identical in construction and emit primary radiation of the same color, the sum of the Radiation exit surfaces of at least two
  • Radiation-emitting semiconductor chips to the sum of the radiation exit surface of the single conversion element in relation to each other gives a value greater than 1.
  • Radiation-emitting device comprises this a carrier having a first main surface, wherein the first
  • Main surface comprises a second reflection element, wherein the at least one radiation-emitting semiconductor chip on the first main surface of the carrier is arranged and the second reflection element for the reflection of primary radiation and
  • the carrier may comprise an electrically insulating and / or an electrically conductive material.
  • the carrier may in particular be designed in the manner of a leadframe which is encapsulated in a potting compound.
  • the carrier may be a printed circuit board, for example in the form of a
  • Metal core board act.
  • the carrier is self-supporting. By “first main surface” one understands the
  • a second reflection element is formed, wherein the above-described arrangement of at least one conversion element and at least one
  • Main surface of the carrier may be arranged with the second reflection element.
  • the radiation-emitting device can pass through only the first reflection element, wherein the first reflection element, a majority of the primary radiation reflected. The particular by the first
  • Reflection element reflected primary radiation
  • Secondary radiation can in particular by the second
  • Reflection element be reflected in turn.
  • Reflection element in particular by the formation of the second reflection element, a multiple reflection within the
  • Radiation-emitting device allows.
  • the proportion that increases the primary radiation impinging on the at least one conversion element in particular, can result in an increase in the luminance of the at least one conversion element.
  • Radiation-emitting device comprises the carrier
  • Reflection element is formed on the side wall surfaces of the carrier and the side wall surfaces surrounding the at least one radiation-emitting semiconductor chip in the lateral direction. In other words, that is at least one
  • the bottom surface and the side wall surface of the housing may be formed with the second reflection element.
  • the second reflection element can on the
  • the first reflection element may be formed as a cover surface of the housing and
  • the first reflection element may be lenticular and / or in the manner of a
  • Radiation emitting device emits the
  • Primary radiation from the spectral range of blue light is in the range of 400 to 490 nm.
  • Secondary radiation in the spectral range of visible light and has a different color than the primary radiation.
  • the primary radiation is particularly preferred by the conversion element in lower energy secondary radiation
  • the secondary radiation may be colored light, in particular green, yellow, orange or red light.
  • the primary radiation is particularly preferred in
  • monochromatic secondary radiation in particular monochromatic light, converted.
  • the monochromatic secondary radiation is particularly well suited for use in projection devices.
  • the at least one conversion element is arranged on a main surface of the at least one radiation-emitting semiconductor chip and adjacent to the main surface of the at least one
  • Radiation-emitting semiconductor chips wherein at least the side surface of the at least one radiation-emitting semiconductor chip free from the at least one Conversion element is.
  • the at least one conversion element covers the at least one radiation-emitting
  • the adjacent at least one conversion element terminates flush with its side surface of the at least one radiation-emitting semiconductor chip in a lateral direction.
  • the primary radiation emerging at the main surface of the at least one radiation-emitting semiconductor chip thus passes directly into the at least one conversion element, where a large part of the
  • Primary radiation can be converted to secondary radiation.
  • no primary radiation is incident through the radiation-emitting component
  • Exit conversion element This means that at least partially the primary radiation emitted by the at least one semiconductor chip through its side surfaces does not initially pass through the conversion element, passes through and / or passes through
  • an optical projection device with a light source, which comprises at least one radiation-emitting component described here and a
  • the light source is provided for illuminating the imaging element.
  • the light source can have three radiation-emitting components, each generating green, red and / or blue light and radiating into an X-cube.
  • the light source can in particular produce white mixed light, which is used for
  • Illumination of the imaging element can be used can.
  • the image generated in the imaging element may further be imaged or projected on a projection surface. The following is the one described here
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a
  • optical projection device
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component 100
  • Radiation-emitting device 100 includes several
  • Conversion element 5 a first reflection element 9 and a carrier 30 having a first main surface 31, wherein the first main surface 31 comprises a second reflection element 32.
  • the radiation-emitting semiconductor chips 1 are spaced apart from one another and form a row and / or one characterized by three rows and three columns matrix.
  • the radiation-emitting semiconductor chips 1 adjoin with their main surfaces 4 on the first main surface 31 of the carrier 30, wherein the conversion element 5 with its main surface 8 in the emission Z with the main surfaces 4 of
  • Radiation-emitting semiconductor chips 1 is in direct contact.
  • the conversion element 5 is centered on the
  • the first reflection element 9 is the radiation-emitting semiconductor chip 1 and the conversion element 5 such
  • Reflection element 9 reflects a majority of the primary radiation.
  • FIG. 1 shows that the primary radiation 10, which is converted by the conversion element 5 into secondary radiation 20, passes through the first reflection element 9
  • Primary radiation 10 is largely reflected at the first reflection element 9. The directly from the at least one
  • Radiation-emitting semiconductor chip 1 emitted and incident on the first reflection element primary radiation 10 can in particular in the direction of the converter element fifth
  • the primary radiation 10 reflected by the first reflection element 9 can furthermore meet the second reflection element 32, wherein in turn a reflection or multiple reflection can take place, so that at least partially reflected primary radiation 10 can be converted or absorbed by the conversion element 5.
  • Semiconductor chips 1 is in direct contact.
  • the sum of all radiation exit surfaces of one radiation-emitting semiconductor chip 1 is substantially greater than the sum of all radiation exit surfaces of one conversion element 5, so that the ratio of the sum of the radiation exit surfaces of the radiation-emitting
  • the conversion element 5 is arranged on the main surface 4 such that the side surfaces 2 of the
  • Conversion element 5 is.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the radiation-emitting component 100, wherein the arrangement described in FIG. 1 with respect to the radiation-emitting semiconductor chips 1 and the
  • Converter element 5 in a recess of a housing
  • the housing comprises side wall surfaces 33 and the carrier 30, wherein the carrier 30 has the first main surface 31. Furthermore, surfaces of the side wall surfaces 33 and of the first main surface 31 of the carrier 30 surrounding the at least one semiconductor chip 1 are each the second one
  • Reflection element 32 is formed.
  • the first reflection element 9 terminates flush with the side wall surfaces 33 of the housing. Based on the first and second reflection element 9, 32, it may be within the radiation-emitting component 100 for multiple reflection of the primary radiation 10 and
  • Reflection element transmits a majority of the secondary radiation and / or lets through.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an optical projection device with a light source 201, which comprises three radiation-emitting components 100, and an imaging element 202.
  • Radiation-emitting components 100 which may be formed in particular according to one of the embodiments of Figures 1, 2 or 3, emit each
  • the light source 201 is capable of producing white mixed radiation through an X-cube.
  • the mixed radiation generated by the light source 201 can be used to illuminate the imaging element 202.

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Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben. Das strahlungsemittierende Bauelement (100) umfasst - zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1), wobei jeder der strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) eine Strahlungsaustrittsfläche (2) aufweist, die zumindest eine Seitenfläche (3) und eine Hauptfläche (4) des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) umfasst, - zumindest ein Konversionselement (5), wobei jedes der Konversionselemente (5) eine Strahlungsaustrittsfläche (6) aufweist, die zumindest eine Seitenfläche (7) und eine Hauptfläche (8) des Konversionselements (5) umfasst, und - ein dem zumindest einen Konversionselement (5) und dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) nachgeordnetes erstes Reflexionselement (9), wobei - das Verhältnis der Summe der Strahlungsaustrittsflächen (2) aller strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) zu der Summe der Strahlungsaustrittsflächen (6) aller Konversionselemente (5) größer 1 ist.

Description

Beschreibung
Strahlungsemittierendes Bauelement Es wird ein Strahlungsemittierendes Bauelement angegeben. Insbesondere eignet sich das strahlungsemittierende
Bauelement zur Erzeugung von einfarbigem Licht.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein
Strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben, das eine erhöhte Leuchtdichte aufweist. Ferner besteht die zu lösende Aufgabe darin, ein Strahlungsemittierendes Bauelement
anzugeben, das eine verbesserte Effizienz zur Erzeugung von einfarbigem Licht aufweist und sich kostengünstig herstellen lässt. Des Weiteren könnte das strahlungsemittierende
Bauelement Mischfarben erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das
strahlungsemittierende Bauelement zumindest einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip .
Beispielsweise kann es sich bei dem Strahlungsemittierenden Bauelement um eine Leuchtdiode, kurz LED, handeln. Das heißt, dass das strahlungsemittierende Bauelement im Betrieb
inkohärente Strahlung emittiert.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann insbesondere auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basieren. "Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass eine Halbleiterschichtenfolge des Strahlungsemittierenden Halbleiterchips oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest eine aktive Zone und/oder ein Aufwachssubstratwafer, ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamlnl-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Insbesondere erzeugt der Strahlungsemittierende
Halbleiterchip im Betrieb blaues Licht oder UV-Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das
Strahlungsemittierende Bauelement zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip, wobei jeder der strahlungsemittierenden Halbleiterchips eine
Strahlungsaustrittsfläche aufweist, die zumindest eine
Seitenfläche und eine Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst. Unter "Hauptfläche" versteht man im vorliegenden Zusammenhang eine Außenfläche mit der größten lateralen Ausdehnung. Mit anderen Worten können Deckfläche und Bodenfläche eines rechteckigen strahlungsemittierenden Halbleiterchips die jeweiligen Hauptflächen des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips sein. Insbesondere kann die Hauptfläche eines jeden strahlungsemittierenden Halbleiterchips in lateraler Richtung um ein Vielfaches größer als die Seitenfläche eines jeden
strahlungsemittierenden Halbleiterchips in vertikaler
Richtung ausgebildet sein. Die vertikale Richtung verläuft dabei insbesondere parallel zu einer Wachstumsrichtung einer epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Die laterale
Richtung verläuft zu der Wachstumsrichtung quer und verläuft zum Beispiel in der Ebene einer Hauptfläche des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips .
Die Seitenflächen des Chips können die Deckfläche mit der Bodenfläche verbinden. Eine Seitenfläche verläuft dabei insbesondere quer, bevorzugt senkrecht, zur Hauptfläche.
Das Strahlungsemittierende Bauelement kann einen oder mehrere Strahlungsemittierende Halbleiterchips umfassen. Dabei können alle Halbleiterchips des strahlungsemittierenden Bauelements baugleich sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das
Strahlungsemittierende Bauelement zumindest ein
Konversionselement, wobei jedes der Konversionselemente eine Strahlungsaustrittsfläche aufweist, die zumindest eine
Seitenfläche und eine Hauptfläche des Konversionselements umfasst. Insbesondere ist die Hauptfläche eines jeden
Konversionselements in lateraler Richtung um ein Vielfaches größer als die Seitenfläche eines jeden Konversionselements in vertikaler Richtung. Die oben beschriebenen Eigenschaften hinsichtlich der Merkmale einer Hauptfläche und einer
Seitenfläche im Bezug auf jedes der strahlungsemittierenden Halbleiterchips gelten analog für jedes hier beschriebene Konversionselement.
Das Strahlungsemittierende Bauelement kann ein oder mehrere Konversionselemente umfassen. Dabei können alle Konversionselemente des strahlungsemittierenden Bauelements baugleich sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das
Konversionselement zumindest ein Konversionsmaterial oder besteht aus einem Konversionsmaterial. Beispielsweise ist das Konversionsmaterial in einem Matrixmaterial wie Silikon eingebettet. Das Konversionsmaterial kann insbesondere einen YAG oder LuAG-basierenden Leuchtstoff umfassen oder aus einem keramischen Phosphor bestehen. Beispielsweise kann das
Konversionsmaterial ein YAGiCe-^ " oder ein LuAGiCe^ " sein, wobei diese seltene Erden und insbesondere Gd, Ga oder Sc beinhalten können. Weiter kann das Konversionsmaterial zumindest eines der folgenden Konversionsmaterialien umfassen oder aus einem dieser Konversionsmaterialien bestehen:
SrSiON:Eu2+, (Sr, Ba, Ca) 2Si5N8 :Eu2+, (Sr, Ca) AIS1N3 :Eu2+, CaSiA10N:Eu2+ . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das
Strahlungsemittierende Bauelement ein dem zumindest einen Konversionselement und dem zumindest einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip nachgeordnetes erstes Reflexionselement. Unter "nachgeordnet" versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass im Betrieb erzeugte
elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips auf das erste Reflexionselement treffen kann. Zum Beispiel ist es möglich, dass die im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung des strahlungsemittierenden Bauelements
ausschließlich durch das erste Reflexionselement nach außen treten kann. Insbesondere kann das erste Reflexionselement derart nachgeordnet sein, dass die elektromagnetische Strahlung zunächst über einen Lichtleiter oder einem weiteren Reflexionselement zum ersten Reflexionselement geleitet wird, bevor die Strahlung auf das erste Reflexionselement trifft. Beispielsweise kann das erste Reflexionselement nach Art einer Abdeckung den zumindest einen Halbleiterchip überdecken und nach außen abschließen und/oder nach außen hin abgrenzen. Das erste Reflexionselement kann wellenlängenselektiv
ausgebildet sein. Das heißt, dass das erste Reflexionselement elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektralbereichs reflektiert wohingegen elektromagnetische Strahlung eines zweiten Spektralbereichs durchgelassen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements ist das Verhältnis der Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu der Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller Konversionselemente größer 1. Das heißt, dass zum Beispiel die Addition aller
Hauptflächen und Seitenflächen eines jeden
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips einen Wert ergibt, der geteilt durch die Summe aller Hauptflächen und
Seitenflächen eines jeden Konversionselements, einen Wert größer 1 ergibt. Insgesamt tritt also unkonvertierte
Primärstrahlung durch eine größere Gesamtfläche aus den
Halbleiterchips aus, als die Fläche durch die konvertierte
Sekundärstrahlung aus dem zumindest einen Konversionselement austritt. Mit anderen Worten ist die Leuchtdichte der
Konversionselemente im Vergleich höher als bei den
Halbleiterchips. Somit weist die konvertierte Strahlung beziehungsweise das konvertierte Strahlenbündel, die das zumindest eine Konversionselement verlassen, eine kleinere Etendue als die im Betrieb erzeugte Strahlung des zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf. Bevorzugt ist die Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller strahlungsemittierenden Halbleiterchips um ein Vielfaches größer als die Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller Konversionselemente .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements grenzt das zumindest eine Konversionselement an den zumindest einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip zumindest stellenweise an. Insbesondere kann das zumindest eine Konversionselement mit einer seiner Hauptflächen an einer der Hauptflächen des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips im direkten Kontakt stehen. Das heißt, zwischen dem
Konversionselement und dem strahlungsemittierenden
Halbleiterchip kann sich insbesondere eine Grenzfläche ausbilden. Eine mögliche mechanische Verbindung zwischen den Strahlungsaustrittsfläche des zumindest einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchips und des zumindest einen Konversionselements kann aber auch durch ein
Verbindungselement ausgebildet sein. Dabei ist die vertikale Ausdehnung, das heißt die Dicke, des Verbindungsmittels insbesondere derart ausgebildet, dass die vertikale
Ausdehnung des Verbindungsmittels kleiner ist, als die vertikale Ausdehnung des zumindest einen Konverterelements und/oder des zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchips. Ein solches Verbindungselement kann
beispielsweise ein strahlungsdurchlässiger, klarsichtiger oder transparenter Kunststoff sein. Insbesondere kommen
Silikone und Epoxide als Verbindungsmittel in Frage.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements erzeugt der zumindest eine Strahlungsemittierende Halbleiterchip im Betrieb Primärstrahlung. Unter "Primärstrahlung" versteht man im vorliegenden Zusammenhang diejenige elektromagnetische
Strahlung, die insbesondere im Betrieb des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit zumindest einer ersten Wellenlänge emittiert wird.
Die Erzeugung der Primärstrahlung des Strahlungsemittierenden Halbleiterchips erfolgt bevorzugt in mindestens einer aktiven Zone, die mindestens eine Quantentopfstruktur und/oder mindestens einen pn-Übergang beinhaltet. Die Primärstrahlung wird insbesondere in der jeweiligen aktiven Zone eines jeden Strahlungsemittierenden Halbleiterchips erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements wandelt das
Konversionselement die Primärstrahlung in Sekundärstrahlung um. Bevorzugt wandelt das zumindest eine Konversionselement einen Großteil der Primärstrahlung in Sekundärstrahlung um. Unter "Großteil" versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 75%, besonders bevorzugt 90% der Primärstrahlung durch das zumindest eine Konversionselement absorbiert wird und entsprechend
Sekundärstrahlung durch das zumindest eine Konversionselement emittiert wird. Das heißt, dass besonders bevorzugt
mindestens 90% der von dem zumindest einen Halbleiterchip emittierenden Primärstrahlung in dem zumindest einen
Konversionselement absorbiert und als Sekundärstrahlung emittiert wird. Bei der vom Strahlungsemittierenden Halbleiterchip
emittierten Primärstrahlung handelt es sich insbesondere nicht um eine Strahlung aus dem Spektralbereich der
Sekundärstrahlung. Die Sekundärstrahlung weist im vorliegenden Zusammenhang besonders bevorzugt eine niederenergetischerere Strahlung als die Primärstrahlung auf. Der Spektralbereich der Sekundärstrahlung ist somit ungleich zum Spektralbereich der Primärstrahlung. Ferner kann sich der Spektralbereich der Sekundärstrahlung mit dem
Spektralbereich der Primärstrahlung zumindest stellenweise überlappen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements verlässt die
Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung das
Strahlungsemittierende Bauelement ausschließlich durch das erste Reflexionselement hindurch, wobei das erste
Reflexionselement einen Großteil der Primärstrahlung
reflektiert. Wie bereits oben beschrieben, ist das erste
Reflexionselement dem zumindest einen Konversionselement und dem zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip nachgeordnet. Das erste Reflexionselement kann insbesondere wellenlängenselektiv ausgebildet sein. Die durch das
Konversionselement umgewandelte Sekundärstrahlung wird zu einem Großteil durchgelassen, wobei ein Großteil der
Primärstrahlung an dem ersten Reflexionselement reflektiert wird. Beispielsweise liegt das erste, wellenlängenselektive Reflexionselement als Interferenzfilter beziehungsweise dielektrischer Spiegel vor.
Das erste Reflexionselement reflektiert die Primärstrahlung zu einem Großteil in Richtung des zumindest einen
Konversionselements und/oder des zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Unter "Großteil" versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass wenigstens 50% bevorzugt wenigstens 75%, besonders bevorzugt 90% der Primärstrahlung durch das erste Reflexionselement reflektiert wird. Das heißt, dass besonders bevorzugt mindestens 90%, insbesondere 99%, der Primärstrahlung im
Strahlungsemittierenden Bauelement verbleiben und die
Primärstrahlung gegebenenfalls nach der Reflexion an dem ersten Reflexionselement auf zumindest eines der
Konversionselemente trifft und in Sekundärstrahlung
umgewandelt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements umfasst das
Strahlungsemittierende Bauelement zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip, wobei jeder der
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips eine
Strahlungsaustrittsfläche aufweist, die zumindest eine
Seitenfläche und eine Hauptfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst, zumindest einem Konversionselement, wobei jedes der Konversionselemente eine
Strahlungsaustrittsfläche aufweist, die zumindest eine
Seitenfläche und eine Hauptfläche des Konversionselements umfasst und ein dem zumindest einem Konversionselement und dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip nachgeordnetes erstes Reflexionselement, wobei das Verhältnis der Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller
strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu der Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller Konversionselemente größer eins ist. Das zumindest eine Konversionselement an dem zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip zumindest stellenweise angrenzt, der zumindest eine
Strahlungsemittierende Halbleiterchip im Betrieb
Primärstrahlung erzeugt, das Konversionselement die
Primärstrahlung in Sekundärstrahlung umwandelt, und die
Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung das
Strahlungsemittierende Bauelement ausschließlich durch das erste Reflexionselement hindurch verlassen, wobei das erste Reflexionselement einen Großteil der Primärstrahlung
reflektiert . Bei den hier beschriebenen strahlungsemittierenden
Bauelementen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die
begrenzte Leuchtdichte einer Lichtquelle in Etendue
limitierten Vorrichtungen und Systemen - beispielsweise
Projektionssysteme - zu einer ebenso begrenzten maximalen erreichbaren Gesamthelligkeit des Systems führt. Um eine erhöhte Leuchtdichte zu erzielen, macht das hier beschriebene Strahlungsemittierende Bauelement unter anderem von der Idee Gebrauch, die Strahlungsaustrittsflächen von zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip derart groß
auszubilden, dass das auf dem strahlungsemittierenden
Halbleiterchip angrenzende Konversionselement eine im
Vergleich wesentlich kleinere Strahlungsaustrittsfläche aufweist. Das Verhältnis der Strahlungsaustrittsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu der
Strahlungsaustrittsfläche des Konversionselements ergibt somit einen Wert größer 1. Ferner wird insbesondere ein erstes Reflexionselement eingesetzt, dass insbesondere wellenselektiv ausgebildet sein kann und aus dem
strahlungsemittierenden Bauelement im Wesentlichen
Sekundärstrahlung austritt, wobei Primärstrahlung im
strahlungsemittierenden Bauelement insbesondere nach dem Prinzip der Mehrfachreflexion verbleiben kann, so dass die Primärstrahlung zu einem späteren Zeitpunkt durch das
Konversionselement umgewandelt oder durch das
Konversionselement absorbiert werden kann. Hierdurch kann eine Maximierung der Lichtausbeute erreicht werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements trifft ein Teil der
Primärstrahlung von zumindest einem der
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips direkt und/oder ohne konvertiert zu werden auf das erste Reflexionselement und ein Teil tritt direkt in das zumindest eine angrenzende
Konversionselement ein. Mit anderen Worten sind zumindest stellenweise Strahlungsaustrittsflächen des zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchips frei von einem der Konversionselemente. In diesen Bereichen grenzt das
Konversionselement nicht an der Strahlungsaustrittsfläche des Strahlungsemittierenden Halbleiterchips an und die im Betrieb erzeugte Primärstrahlung trifft ungehindert auf das erste Reflexionselement. Grenzt das zumindest eine
Konversionselement an den zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip an, so kann
insbesondere eine Umwandlung der Primärstrahlung in
Sekundärstrahlung erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements trifft die an dem
Reflexionselement reflektierte Primärstrahlung zumindest zum Teil auf das Konversionselement. Die reflektierte
Primärstrahlung verbleibt wie bereits oben beschrieben zumindest teilweise im Bauelement. Da die
Strahlungsaustrittsflächen des zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips größer ausgebildet ist als die Strahlungsaustrittsflächen des zumindest einen Konversionselements, kann die Primärstrahlung insbesondere auf ein Konversionselement beziehungsweise auf einen
Halbleiterchip treffen. Die auf das Konversionselement auftreffende und am ersten Reflexionselement reflektierte Primärstrahlung kann in Sekundärstrahlung umgewandelt werden, wobei die auf den zumindest einen Halbleiterchip auftreffende Primärstrahlung hinsichtlich seiner Wellenlänge unverändert im Bauelement verbleiben kann und beispielsweise durch ein weiteres Reflexionselement reflektiert werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements ist die Anzahl der
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips größer als die Anzahl der Konversionselemente. Wie bereits oben beschrieben, kann das strahlungsemittierenden Bauelement eine Vielzahl von
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips und eine Vielzahl von Konversionselemente umfassen, wobei das Verhältnis der Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu der Summe der Strahlungsaustrittsflächen aller Konversionselemente einen Wert größer 1 ergibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements sind die
strahlungsemittierenden Halbleiterchips in Reihen und Spalten angeordnet, wobei die strahlungsemittierenden Halbleiterchips zueinander beabstandet angeordnet sind. Das zumindest eine Konversionselement kann dabei zumindest stellenweise an zumindest einem, insbesondere mehrere, der
strahlungsemittierenden Halbleiterchips angrenzend angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Bauelements umfasst dieses wenigstens zwei Strahlungsemittierende Halbleiterchips und ein einziges Konversionselement. Die wenigstens zwei
strahlungsemittierenden Halbleiterchips können dabei zum Beispiel baugleich sein und Primärstrahlung der gleichen Farbe emittieren, wobei die Summe der Strahlungsaustrittsflächen der mindestens zwei
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu der Summe der Strahlungsaustrittsfläche des einzigen Konversionselements im Verhältnis zueinander einen Wert größer 1 ergibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements umfasst dieses einen Träger mit einer ersten Hauptfläche, wobei die erste
Hauptfläche ein zweites Reflexionselement umfasst, wobei der zumindest eine strahlungsemittierende Halbleiterchip auf der ersten Hauptfläche des Trägers angeordnet ist und das zweite Reflexionselement zur Reflexion von Primärstrahlung und
Sekundärstrahlung eingerichtet ist. Der Träger kann ein elektrisch isolierendes und/oder ein elektrisch leitendes Material umfassen. Der Träger kann insbesondere nach Art eines Leiterrahmens, welcher in einer Vergussmasse vergossen ist, ausgebildet sein. Ferner kann es sich bei dem Träger um eine Leiterplatte, zum Beispiel in Form einer
Metallkernplatine, handeln. Der Träger ist selbsttragend ausgebildet. Unter "erste Hauptfläche" versteht man die
Außenfläche mit der größten lateralen Ausdehnung des Trägers, die den Halbleiterchips zugewandt ist.
Auf der ersten Hauptfläche ist ein zweites Reflexionselement ausgebildet, wobei die oben beschriebene Anordnung aus zumindest einem Konversionselement und zumindest einem
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf der ersten
Hauptfläche des Trägers mit dem zweiten Reflexionselement angeordnet sein kann. Wie bereits oben beschrieben, kann die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung das
strahlungsemittierende Bauelement ausschließlich durch das erste Reflexionselement hindurch lassen, wobei das erste Reflexionselement einen Großteil der Primärstrahlung reflektiert. Die insbesondere durch das erste
Reflexionselement reflektierte Primärstrahlung und die
Sekundärstrahlung können insbesondere durch das zweite
Reflexionselement wiederum reflektiert werden. Mit anderen Worten wird insbesondere durch die Ausbildung des zweiten Reflexionselements eine Mehrfachreflexion innerhalb des
Strahlungsemittierenden Bauelements ermöglicht. Hierdurch wird insbesondere der Anteil, der auf das zumindest eine Konversionselement auftreffenden Primärstrahlung erhöht, dass insbesondere eine Steigerung der Leuchtdichte des zumindest einen Konversionselements zur Folge haben kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements umfasst der Träger
Seitenwandflächen, die zumindest stellenweise an der ersten Hauptfläche des Trägers angrenzen, wobei das zweite
Reflexionselement auf den Seitenwandflächen des Trägers ausgebildet ist und die Seitenwandflächen den zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip in lateraler Richtung umschließt. Mit anderen Worten ist der zumindest eine
Strahlungsemittierende Halbleiterchip und das zumindest eine Konversionselement in einem Gehäuse angeordnet, wobei
beispielsweise die Bodenfläche und die Seitenwandfläche des Gehäuses mit dem zweiten Reflexionselement ausgebildet sein können. Das zweite Reflexionselement kann auf den
entsprechenden Flächen aufgesprüht, aufgedampft und/oder aufgewachsen werden. Das erste Reflexionselement kann dabei als Abdeckfläche des Gehäuses ausgebildet sein und
insbesondere mit den Seitenwandflächen des Gehäuses bündig abschließen. In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Reflexionselement linsenförmig und/oder nach Art einer
Schicht ausgebildet sein und insbesondere an den
Seitenflächen des Gehäuses angeordnet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements emittiert der
Strahlungsemittierende Halbleiterchip im Betrieb
Primärstrahlung aus dem Spektralbereich von blauem Licht. Zum Beispiel liegen die Peak-Wellenlängen der Primärstrahlung im Bereich von 400 bis 490 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements befindet sich die
Sekundärstrahlung im Spektralbereich von sichtbarem Licht und weist eine andere Farbe als die Primärstrahlung auf. Die Primärstrahlung wird durch das Konversionselement besonders bevorzugt in niederenergetischere Sekundärstrahlung
konvertiert, welche zumindest eine größere Wellenlänge als 490 nm aufweist und sich im sichtbaren Bereich befindet.
Insbesondere kann es sich bei der Sekundärstrahlung um farbiges Licht, insbesondere um grünes, gelbes, oranges oder rotes Licht handeln.
Dabei wird die Primärstrahlung besonders bevorzugt in
einfarbige Sekundärstrahlung, insbesondere einfarbiges Licht, konvertiert. Die einfarbige Sekundärstrahlung eignet sich besonders gut für den Einsatz in Projektionsvorrichtungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Bauelements ist das zumindest eine Konversionselement an einer Hauptfläche des zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchips angeordnet und grenzt an der Hauptfläche des zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips an, wobei zumindest die Seitenfläche des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips frei von dem zumindest einen Konversionselement ist. Das zumindest eine Konversionselement überdeckt den zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip vollständig. Das angrenzende zumindest eine Konversionselement schließt mit seinen Seitenfläche des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips in lateraler Richtung bündig ab. Die an der Hauptfläche des zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips austretende Primärstrahlung gelangt somit direkt in das zumindest eine Konversionselement, wo ein Großteil der
Primärstrahlung zur Sekundärstrahlung konvertiert werden kann. In dieser Ausführungsform des strahlungsemittierenden Bauelements trifft keine Primärstrahlung durch die
Hauptfläche des zumindest einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchips direkt auf das erste Reflexionselement. Durch die Seitenflächen der Strahlungsaustrittsfläche des zumindest strahlungsemittierenden Halbleiterchips kann Primärstrahlung ohne Einfluss des zumindest einen angrenzenden
Konversionselements austreten. Das heißt, dass zumindest teilweise die von dem zumindest einen Halbleiterchip durch seine Seitenflächen emittierte Primärstrahlung zunächst nicht das Konversionselement passiert, durchläuft und/oder
durchdringt .
Es wird weiter eine optische Projektionsvorrichtung angegeben mit einer Lichtquelle, die zumindest ein hier beschriebenes Strahlungsemittierendes Bauelement umfasst und ein
bildgebendes Element, wobei die Lichtquelle zur Ausleuchtung des bildgebenden Elements vorgesehen ist. Die Lichtquelle kann insbesondere drei Strahlungsemittierende Bauelemente aufweisen, die jeweils grünes, rotes und/oder blaues Licht erzeugen und in einen X-Cube einstrahlen. Die Lichtquelle kann insbesondere weißes Mischlicht erzeugen, die zur
Ausleuchtung des bildgebenden Elements eingesetzt werden kann. Das in dem bildgebenden Element erzeugte Bild kann ferner auf einer Projektionsfläche abgebildet beziehungsweise projiziert werden. Im Folgenden wird das hier beschriebene
Strahlungsemittierende Bauelement anhand von
Ausführungsbeispielen mit zugehörigen Figuren erläutert.
Die schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele eines hier
beschriebenen Strahlungsemittierenden Bauelements.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer
optischen Proj ektionsVorrichtung .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Strahlungsemittierenden Bauelements 100. Das
Strahlungsemittierende Bauelement 100 umfasst mehrere
Strahlungsemittierende Halbleiterchips 1, ein
Konversionselement 5, ein erstes Reflexionselement 9 und einen Träger 30 mit einer ersten Hauptfläche 31, wobei die erste Hauptfläche 31 ein zweites Reflexionselement 32 umfasst. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 sind zueinander beabstandet und bilden eine Reihe und/oder eine durch drei Reihen und drei Spalten gekennzeichnete Matrix aus .
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 grenzen mit ihren Hauptflächen 4 an der ersten Hauptfläche 31 des Trägers 30 an, wobei das Konversionselement 5 mit ihrer Hauptfläche 8 in Abstrahlrichtung Z mit den Hauptflächen 4 der
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 im direkten Kontakt steht. Das Konversionselement 5 ist mittig auf den
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 angeordnet. Das erste Reflexionselement 9 ist den Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 und dem Konversionselement 5 derart
nachgeordnet, dass die im Betrieb erzeugte Primärstrahlung 10 und Sekundärstrahlung 20 das strahlungsemittierende
Bauelement 100 ausschließlich durch das erste
Reflexionselement 9 hindurch verlassen, wobei das erste
Reflexionselement 9 einen Großteil der Primärstrahlung reflektiert. Die Figur 1 zeigt, dass die Primärstrahlung 10, welche durch das Konversionselement 5 in Sekundärstrahlung 20 umgewandelt wird, durch das erste Reflexionselement 9
hindurch treten kann, wohingegen die unkonvertierte
Primärstrahlung 10 zum Großteil am ersten Reflexionselement 9 reflektiert wird. Die direkt von dem zumindest einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 emittierte und auf das erste Reflexionselement auftreffende Primärstrahlung 10 kann insbesondere in Richtung des Konverterelements 5
reflektiert werden, wobei eine Umwandlung der Primärstrahlung 10 in Sekundärstrahlung 20 erfolgen kann. Die durch das erste Reflexionselement 9 reflektierte Primärstrahlung 10 kann ferner auf das zweite Reflexionselement 32 treffen, wobei wiederum eine Reflexion beziehungsweise Mehrfachreflexion stattfinden kann, so dass zumindest teilsweise die reflektierte Primärstrahlung 10 durch das Konversionselement 5 konvertiert beziehungsweise absorbiert werden kann.
In der Figur 2 ist eine weitere schematische
Schnittdarstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 gezeigt. Im Unterschied zur Figur 1 ist nur ein
strahlungsemittierender Halbleiterchip 1 gezeigt, wobei das Konversionselement 5 mit der dem ersten Reflexionselement 9 zugewandten Hauptfläche 4 des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 1 im direkten Kontakt steht. In der Figur 2 ist die Summe aller Strahlungsaustrittsflächen des einen strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 wesentlich größer als die Summe aller Strahlungsaustrittsflächen des einen Konversionselements 5, so dass das Verhältnis der Summe der Strahlungsaustrittsflächen des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips zu der Summe der Strahlungsaustrittsfläche des Konversionselements einen Wert größer 1 ergibt. Ferner ist das Konversionselement 5 an der Hauptfläche 4 derart angeordnet, dass die Seitenflächen 2 des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 frei von dem
Konversionselement 5 ist.
In der Figur 3 ist eine schematische Schnittdarstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 gezeigt, wobei sich die in Figur 1 beschriebene Anordnung hinsichtlich der strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 und dem
Konverterelement 5 in einer Ausnehmung eines Gehäuses
befindet. Das Gehäuse umfasst Seitenwandflächen 33 und den Träger 30, wobei der Träger 30 die erste Hauptfläche 31 aufweist. Ferner sind an den zumindest einen Halbleiterchip 1 umschließenden Flächen der Seitenwandflächen 33 und der ersten Hauptfläche 31 des Trägers 30 jeweils das zweite
Reflexionselement 32 ausgebildet. Das erste Reflexionselement 9 schließt bündig mit den Seitenwandflachen 33 des Gehäuses ab. Basierend auf dem ersten und zweiten Reflexionselement 9, 32 kann es innerhalb des Strahlungsemittierenden Bauelements 100 zur Mehrfachreflexion der Primärstrahlung 10 und
Sekundärstrahlung 20 kommen, wobei das erste
Reflexionselement einen Großteil der Sekundärstrahlung transmittiert und/oder durchlässt.
In der Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer optischen Projektionsvorrichtung mit einer Lichtquelle 201, die drei Strahlungsemittierende Bauelemente 100 umfasst, und ein bildgebendes Element 202 gezeigt. Die drei
Strahlungsemittierenden Bauelemente 100, die insbesondere nach einem der Ausführungsbeispiele aus den Figuren 1, 2 oder 3 ausgebildet sein können, emittieren jeweils
Sekundärstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge, die
beispielsweise grüne, rote und blaue Spektralbereiche
umfassen können. Die Lichtquelle 201 ist in der Lage, durch einen X-Cube weiße Mischstrahlung zu erzeugen. Die durch die Lichtquelle 201 erzeugte Mischstrahlung kann zur Ausleuchtung des bildgebenden Elements 202 eingesetzt werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012109806.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) mit
- zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1), wobei jeder der strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) eine Strahlungsaustrittsfläche (2) aufweist, die zumindest eine Seitenfläche (3) und eine Hauptfläche (4) des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) umfasst,
- zumindest einem Konversionselement (5), wobei jedes der Konversionselemente (5) eine Strahlungsaustrittsfläche (6) aufweist, die zumindest eine Seitenfläche (7) und eine
Hauptfläche (8) des Konversionselements (5) umfasst, und
- ein dem zumindest einen Konversionselement (5) und dem zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) nachgeordnetes erstes Reflexionselement (9), wobei
- das Verhältnis der Summe der Strahlungsaustrittsflächen (2) aller strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) zu der Summe der Strahlungsaustrittsflächen (6) aller
Konversionselemente (5) größer 1 ist,
- das zumindest eine Konversionselement (5) an den zumindest einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) zumindest stellenweise angrenzt,
- der zumindest eine Strahlungsemittierende Halbleiterchip (1) im Betrieb Primärstrahlung (10) erzeugt,
- das Konversionselement (5) die Primärstrahlung (10) in Sekundärstrahlung (20) umwandelt, und
- die Primärstrahlung (10) und die Sekundärstrahlung (20) das Strahlungsemittierende Bauelement (100) ausschließlich durch das erste Reflexionselement (9) hindurch verlassen, wobei das erste Reflexionselement (9) einen Großteil der
Primärstrahlung (10) reflektiert.
2. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem ein Teil der Primärstrahlung (10) von zumindest einem der Strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) direkt auf das erste Reflexionselement (9) trifft und ein Teil direkt in das zumindest eine angrenzende Konversionselement (5)
eintritt .
3. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die an dem ersten Reflexionselement (9) reflektierte Primärstrahlung (10) zumindest zum Teil auf das
Konversionselement (5) trifft.
4. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Anzahl der Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips (1) größer ist als die Anzahl der
Konversionselemente (5) .
5. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche,
mit wenigstens zwei Strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) und einem einzigen Konversionselement (5).
6. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit
- einem Träger (30) mit einer erste Hauptfläche (31), wobei die erste Hauptfläche (31) ein zweites Reflexionselement (32) umfasst, wobei
- der zumindest eine Strahlungsemittierende Halbeiterchip (1) auf der ersten Hauptfläche (31) des Trägers (30) angeordnet ist, und - das zweite Reflexionselement (32) zur Reflexion von
Primärstrahlung (10) und Sekundärstrahlung (20) eingerichtet ist .
7. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem der Träger (30) Seitenwandflächen (33) umfasst, die zumindest stellenweise an die erste Hauptfläche (31) des Trägers (30) angrenzen, wobei das zweite Reflexionselement (32) auf den Seitenwandflächen (33) des Trägers (30)
ausgebildet ist, und die Seitenwandflächen (33) den zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) in lateraler Richtung umschließt.
8. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Strahlungsemittierende Halbleiterchip (1) im Betrieb Primärstrahlung (10), aus dem Spektralbereich von blauem Licht, emittiert.
9. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem sich die Sekundärstrahlung (20) im Spektralbereich von sichtbarem Licht befindet und eine andere Farbe als die Primärstrahlung (10) aufweist.
10. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das zumindest eine Konversionselement (5) an einer Hauptfläche (4) des zumindest einen Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips (1) angeordnet ist und an der Hauptfläche (4) des zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) angrenzt, wobei zumindest die Seitenflächen (3) des zumindest einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) frei von dem zumindest einen Konversionselement (5) ist.
11. Optische Projektionsvorrichtung (200) mit
- einer Lichtquelle (201), die zumindest ein
Strahlungsemittierendes Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst, und
- einem bildgebenden Element (202), wobei die Lichtquelle (201) zur Ausleuchtung des bildgebenden Elements (202) vorgesehen ist.
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