WO2016120460A1 - Vorrichtung zur konversion der wellenlänge einer elektromagnetischen strahlung - Google Patents

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    • H10H20/0361—Manufacture or treatment of packages of wavelength conversion means

Definitions

  • the invention relates to a device for converting the wavelength of an electromagnetic radiation according to claim 1.
  • This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2015 101 330.4, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • the object of the invention is to provide a device in which the thermal conductivity between the conversion layer and a carrier is improved.
  • the object is achieved by the device according to claim 1 and 20.
  • An advantage of the device described is that the thermal conductivity between the conversion layer and a support which simultaneously serves as a heat sink improves. sert is. This is achieved in that an intermediate ⁇ layer which is arranged between the conversion layer and the support, is at least partially formed of a solid ⁇ layer. By forming the intermediate layer as a solid-state layer, a higher overall thermal conductivity of the intermediate layer can be achieved overall. In addition, the long-term stability of the intermediate layer is improved .
  • the solid state layer may comprise at least one element of the
  • the solid state layer may contain metallic or semi-metallic materials.
  • the solid state layer may be formed only of a metal.
  • the solid layer from at least one layer of aluminum nitride and / or indium-tin oxide and / or Alumi ⁇ niumoxid and / or aluminum oxynitride and / or tantalum and / or tantalum oxynitride and / or titanium dioxide and / or zinc oxide can be constructed.
  • the Konversi ⁇ onstik may be formed, for example, from a ceramic material, in particular a ceramic plate with phosphorus.
  • the carrier may for example also consist of a ceramic material.
  • the intermediate layer may comprise one or more Festoresich ⁇ th, which are arranged in succession.
  • an improved adaptation of the thermal expansion coefficients of the intermediate layer to the conversion layer and to the carrier can be achieved.
  • improved overall long-term stability is achieved overall.
  • the thermal expansion coefficient of the first solid layer may be closer to the thermal expansion coefficient of the conversion layer, wherein the thermal expansion coefficient of the third solid-state ⁇ layer is closer to the coefficient of thermal expansion of the carrier.
  • the second solid-state layer may have a higher thermal conductivity than the first and / or the third solid-state layer. Thus can be achieved optimization ⁇ tion of the thermal conductivity and long term stability.
  • the second solid state layer may be thicker than the first and third solid state layers. Thus is at a higher thermal conductivity of the second solid layer to the first and / or the third solid layer as a whole an improved heat dissipation allowed ⁇ light.
  • the first and the third solid-state layer consist of aluminum oxide and the second solid-state layer of aluminum oxynitride and / or of aluminum nitride.
  • the thermal conductivity of the solid state layer may be in the range of> 10 W / mK, in particular> 50 W / mK, in particular> 100 W / mK.
  • the carrier which is designed as a heat sink.
  • an additional layer and / or layer stack is provided as an optical mirror between the conversion layer and the intermediate layer.
  • This reflective layer structure can be used, for example, as
  • the DBR mirror or keptbil ⁇ det as a metallic optical mirror By providing the reflective layer, the interim ⁇ rule layer is protected from the electromagnetic radiation. In this way, accelerated aging due to the electromagnetic radiation in the intermediate layer is avoided or at least reduced.
  • the conversion layer and the interim rule layer ⁇ , in particular the solid layer and any further solid layer are permeable to electromagnetic ⁇ diagram radiation, wherein the compound layer and the support outside a transmission region, in particular in the form of a frame are arranged.
  • the arrangement can be operated in the transmission direction.
  • the connecting layer and the carrier can be formed for optimal heat conduction.
  • the conversion layer, the intermediate layer, in particular the solid state layer and possibly a further solid state layer, the connection layer and the carrier are permeable to electromagnetic radiation. So ⁇ with the arrangement can be operated in the transmission direction.
  • a majority of the area of the conversion layer may be covered using a sixteenpn ⁇ constricting solid layer. This enables a simple manufacture of the device.
  • the solid state layer may be formed in partial surface areas. In other parts surface areas that are not covered by the solid state layer, depending on the selected embodiment, a further connection layer may be arranged. In this way, a high thermal conductivity at the same time high connection force between the conversion layer and the carrier he ⁇ allows.
  • connection layer is made of a metal layer.
  • the connection layer can be dispensed coating on a Kle.
  • the long-term stability ⁇ formality of the link layer is improved.
  • connection layer may be formed from an adhesive layer. Characterized the Verbin ⁇ connection between the conversion layer and the substrate is easier to manufacture and cheaper.
  • connection layer may be formed from a combination of a metal layer and an adhesive layer.
  • the solid state layer is formed in several subregions.
  • the surfaces of the portions of the solid layers and other portions of the conversion layer, or other portions of the mirror ⁇ layer are covered with a metal layer. In this way, a high thermal conductivity is possible.
  • the conversion layer or the mirror layer is covered in the other subregions with a metal layer, wherein an adhesive layer is disposed on the metal layer, wherein the adhesive layer is in turn connected to the carrier.
  • the adhesive layer has a filling material, wherein the filling material is in particular a represents white reflective filler.
  • the filler material also has, in another embodiment, a higher thermal conductivity than the material of the adhesive layer. In this way, both the reflection of the device is increased and the thermal conductivity of the adhesive layer is improved ver ⁇ .
  • an intermediate layer is formed between the conversion layer and the support, wherein the intermediate layer comprises at least in some areas an adhesive layer, wherein the adhesive layer comprises a Gumateri ⁇ al having a higher thermal conductivity than the adhesive ⁇ layer, and wherein the packing material for a Electr ⁇ romagnetician white radiation is reflective.
  • the conversion layer may have a plurality of ceramic layers, wherein in particular konvertie ⁇ Rende layers and non-converting layers are provided. At least one or more layers are made of a ceramic material.
  • the conversion layer can be formed without Polymerbe ⁇ constituents, for example of a ceramic layer and a metallic sintered layer in particular. In this way, an improvement in the optical properties of the conversion layer can be achieved.
  • 1 is a schematic representation of an arrangement for generating an electromagnetic radiation
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a first embodiment of an apparatus for converting a wavelength of an electromagnetic radiation
  • 3 shows a schematic partial representation of a further embodiment of an apparatus for converting a wavelength of an electromagnetic radiation
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the device for converting a wavelength of an electromagnetic radiation with a DBR mirror and an intermediate layer of meh ⁇ reren solid state layers
  • FIG. 7 shows a top view of the arrangement of FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a further embodiment with a structured solid-state layer, wherein the solid-state layer is made up of several layers,
  • FIG. 9 shows a conversion layer with a mirror layer and a structured solid state layer
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a device with a structured solid-state layer which is composed of several layers and a DBR mirror layer
  • Fig. 11 shows a further embodiment of a device with a patterned solid layer and a metallization layer approximately ⁇
  • Fig. 12 shows a further embodiment of an apparatus for converting a wavelength of an electromagnetic radiation with a conversion layer, which is connected via a Verbin ⁇ dung layer with the carrier, wherein the Verbin ⁇ dung layer is an adhesive layer which is provided with Gumateri ⁇ al,
  • FIG. 14 shows a further embodiment of an apparatus for converting a wavelength of an electromagnetic radiation with a conversion layer
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an arrangement for generating an electromagnetic radiation.
  • a light source 1 is provided, which emits a first electromag ⁇ netic radiation 2.
  • the light source 1 may be at ⁇ game as a laser, a laser diode, a light emitting diode or other type of light source.
  • the light source 1 may be formed in the form of a semiconductor chip.
  • the light source 1 ⁇ may be, for example, blue light having a wave length of 445 nm as ⁇ first electromagnetic radiation 2 from ⁇ .
  • the first electromagnetic radiation may also have a different wavelength.
  • the first electromagnetic radiation 2 is guided via a first window 11 to a first mirror 3.
  • the first mirror 3 reflects at least a portion of the first elekt ⁇ romagnetician radiation 2 via an optical system 4 to a device 5 for converting, that is for shifting a wavelength of the electromagnetic radiation 2.
  • the device 5 has a conversion layer 6, which via an intermediate Layer 7 is connected to a carrier 8.
  • the wavelength is converted to a longer wavelength, ie shifted, of at least part of the first electrical radiation 2, and thus a second electromagnetic radiation 9 is generated.
  • a portion of the first electromagnetic radiation 2 and the generated second electromagnetic radiation 9 are reflected by the device 5 and output via the optics 4, the first mirror 3 and a further optics 10 via a second window 12.
  • the first mirror 3 represents a beam splitter which deflects a majority of the first electromagnetic radiation 2 in the direction of the device 5 and the first and second electromagnetic signals emitted by the device 2
  • Radiation 2, 9 in the direction of the second window 12 may be used to produce a shift in a wavelength of electromagnetic radiation.
  • the conversion layer 6 can, for example, phosphorus aufwei ⁇ sen.
  • the conversion layer 6 may be formed in the form of a ceramic having phosphorus.
  • the conversion layer may be formed in the form of a ceramic plate ⁇ 6, comprising 20 to 30 vol .-% of phosphorus, 70 to 80% of aluminum oxide (Al 2 O 3).
  • the thermal Leit ⁇ capacity of the conversion layer may comprise, for example, in the Be ⁇ rich of 20 W / mK or greater.
  • the conversion layer 6 may also comprise other conversion materials.
  • the conversion layer can also consist of a non-ceramic mate rial ⁇ , for example, glass or a ceramic material or from another material.
  • the conversion layer 6 is connected to the carrier 8 via the intermediate layer 7.
  • the carrier 8 constitutes a heat sink and can for example be formed as a ceramic substrate or as Me ⁇ tallplatte. In addition, the carrier may be connected to a further heat sink.
  • the thermal conductivity of the carrier 8 may be greater than the thermal capacity of the routing ⁇ conversion layer 6.
  • the purpose of the layer 7 exists between ⁇ is to prepare a long-term stable mechanical connection between the conversion layer 6 and the support. 8
  • the task of the intermediate layer 7 is to allow a good thermal heat conduction between the conversion layer 6 and the carrier 8.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the device shows a schematic representation of 5.
  • the intermediate layer 7 of a solid layer 13 and a Verbin ⁇ 14 is constructed dung layer.
  • the conversion layer 6 is covered with the solid state layer 13.
  • the solid state ⁇ layer 13 via a connecting layer 14 with the carrier. 8 connected.
  • the connection layer 14 can be formed, for example, from a metal and / or from an adhesive material.
  • the solid state layer 13 may, for example, comprise at least one element from the group of metals and at least oxygen and / or nitrogen.
  • the solid ⁇ body layer of at least one layer of aluminum ⁇ nitride and / or indium-tin oxide and / or alumina and / or aluminum oxynitride and / or tantalum oxide and / or Ti ⁇ tanoxid and / or zinc oxide be constructed.
  • the connection layer 14 may be formed, for example, in the form of the metal layer, in particular as a solder layer.
  • the link may be formed ⁇ layer 14 of an adhesive layer in particular of a Po ⁇ lymer or from a silicone.
  • the connecting layer 14 when using an adhesive layer as the connecting layer 14, the connecting layer 14 is protected by the solid-state layer 13 from direct irradiation.
  • the thermal conductivity of the solid state layer 13 may be 5 watts / (meter * Kelvin) (W / mK) for zinc oxide.
  • the thermal conductivity of the solid state layer 13 may be in the range of 20 watts / (meter * Kelvin) for alumina.
  • the thermal conductivity of the solid state layer 13 may be in the range of 200 W / mK or greater for aluminum nitride.
  • the solid state layer 13 may be, for example, by means of
  • the solid-state layer 13 can be deposited on the conversion layer 6, for example by means of physical vapor deposition (PVD), in particular electron beam evaporation, electron beam deposition or a sputtering method or another method (chemical vapor deposition CVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • this embodiment offers the advantage that ei ⁇ ne stable, in particular a langzeitstabilere connection between the solid layer 13 and the carrier 8 is formed in comparison to an adhesive bond.
  • the connection layer 14 made of a metal is less susceptible to heat and electromagnetic radiation.
  • the metal increases the thermal conductivity.
  • the bonding layer 14 in the form of an adhesive compound may have filler particles such as particles of boron nitride BN, aluminum nitride A1N, aluminum oxide Al 2 O 3 or zinc oxide ZnO or mixed oxides.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the device 5, wherein the intermediate layer 7 has a solid-state layer 13 and a connection layer 14.
  • the solid-state layer 13 is made of three
  • Layers 15, 16, 17 constructed of a solid state material.
  • the first layer 15 is thinner than the second layer 16.
  • the third layer 17 is thinner than the second layer 16.
  • the first and third layers 15, 17 may be approximately equally thick, be formed in particular the same thickness.
  • the second layer 16 may have a higher thermal conductivity than the first and third layers 15, 17.
  • the first and third layers 15, 17 be constructed from Alumini ⁇ oxide and the second layer 16 of aluminum nitride or aluminum oxynitride.
  • the layers 15,16,17 of the solid layer can be selected in such a way 13 that the ther ⁇ mix expansion coefficient of the adjacent Layers are adapted to each other.
  • the first layer 15, which faces the conversion layer 6, have a thermal expansion coefficient which approximately corresponds to the thermal expansion coefficient of the conversion layer 6.
  • the third layer 17 may have a thermal expansion coefficient which approximately corresponds to the thermal expansion coefficient of the connection layer 14.
  • the thermal Ausdehnungsko ⁇ efficient advertising can regarded as approximately equal to, if the difference is less than 10%, in particular less than 5% or less.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a device 5 in which a mirror layer 18 is provided between the conversion layer 6 and the solid-state layer 13.
  • Mirror layer 18 may be formed, as in the illustrated embodiment ⁇ example in the form of a DBR mirror layer. In this case, for example, alternately several layers of Titandi ⁇ oxide and silicon dioxide may be provided. By providing the mirror layer 18, the reflectivity of the device 5 is improved. In addition, the solid state layer 13 and the connection layer 14 are better protected against the first and second electromagnetic radiation 2 and 9. Thus, a lower heat development in the solid state layer 13 and in particular in the connection layer 14 is achieved. An ⁇ place of the DBR mirror layer, any other type of mirror layer, in particular a highly reflective Spie ⁇ can be used gel layer.
  • the connection layer 14 may be formed in the form of a metallization layer be.
  • the metallization layer may be formed, for example, of gold, silver, platinum or an alloy of corresponding metallic materials. Due to the metallization layer, for example, an adhesive layer can be dispensed with.
  • Fig. 6 shows a conversion layer 6 with a solid ⁇ layer 13 before applying the compound layer and without support, in which embodiment, the solid state layer 13 is formed in the form of a structured layer. Since ⁇ in the solid state layer 13 is applied in first partial areas on the conversion layer 6.
  • Fig. 7 shows an on ⁇ view from above of the arrangement of FIG. 6. The solid layer 13 is applied in a predetermined first partial surfaces 21 on the conversion layer 6. Further partial surfaces 22 of the conversion layer 6 are free of the Festkör ⁇ Perschmann layer 13.
  • the patterned solid layer 13 of Figures 6 and 7 connected via a connection layer 14 to the support 8, to complete a device. 5
  • the connecting layer 14 may be formed, for example, from metal and / or from an adhesive layer, in particular a polymer material. When using a metal as Ver ⁇ binding material, the connection between the solid state layer 13 and the carrier 8 is produced by means of a soldering or sintering ⁇ method. As a result, the heat spread and / or the mechanical connection can
  • Fig. 8 shows a conversion layer 6 having a solid ⁇ layer 13 prior to application of the bonding layer and the bonding to the carrier, wherein the solid layer 13 is also formed as a structured layer and only the first partial surfaces 21 of the conversion layer 6 covers.
  • the solid state layer 13 is formed in the form of multiple layers.
  • second and third layers 15, 16, 17 is formed off the solid layer 13 from a ers ⁇ th.
  • the first, second and third layers 15, 16, 17 may entspre ⁇ accordingly the embodiment of Fig. 3 is formed to be.
  • the patterned solid layer 13 is connected via a Verbin ⁇ dung layer with a carrier to complete a device. 5
  • an adhesive layer on the chosen embodiment can be provided, for example playing of a polymer or a metal layer at ⁇ from gold, silver, platinum, or a corresponding alloy dependent as a tie layer fourteenth
  • Fig. 9 shows a conversion layer 6, on which a Spie ⁇ gel layer 18 is applied.
  • a structured solid-state layer 13 is applied to partial surfaces 21 of the mirror layer 18, which is formed for example as a DBR mirror layer (Distributed Bragg Reflector) or as a mirror layer.
  • the solid layer 13 may be made from one material or from several superposed layers, in particular of three layers be constructed of various hard materials ⁇ body. The assembly is then coated with a compound layer with a carrier ver ⁇ prevented.
  • Solid body layer 13 with the three layers 15, 16, 17 and the conversion layer 6 may be provided a corresponding mirror layer.
  • a patterned solid layer 13 having multiple layers 15, 16, 17 ent ⁇ speaking arranged the figure 7.8.
  • the struc tured ⁇ solid layer 13 is verse ⁇ hen with a metal layer twentieth
  • the further partial surfaces 22 of the mirror layer 18, which are free of the patterned solid layer 13 can with a filling ⁇ layer 23, in particular with an adhesive layer or a metal layer may be filled up.
  • the filling layer 23 can until be formed to the top of the metal layer 20.
  • the metal ⁇ layer 20 is connected either directly or via another layer to the carrier subsequently.
  • the connection between the carrier and the conversion layer 23 can be formed also by using the filling ⁇ layer.
  • Fig. 11 shows a further embodiment of a conversion ⁇ layer 5, which substantially corresponds to the embodiment of FIG. 13, but with the patterned solid ⁇ layer 13 on all free surfaces with a metallization layer approximately ⁇ 20 is covered.
  • the upper side 25 and the four side surfaces 26 of a portion of the solid-state layer 13 are covered with the metallization layer 20.
  • the metallization layer 20 is also formed in the further partial surfaces 22.
  • another filler layer 23 is provided in the intermediate preparation ⁇ chen another filler layer 23 is provided.
  • the further filling layer 23 may consist of a metal and / or an adhesive ⁇ layer.
  • the metal layer 20 is connected either directly or via another layer ei ⁇ ne with the carrier closing arrival.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of a device 5, wherein a conversion layer 6 is connected to the carrier 8 via an adhesive layer 24 as a bonding layer.
  • the adhesive layer 24 comprises, for example, a polymer and / or a silicone material.
  • the adhesive layer 24 has a filler 27 on ⁇ .
  • filler particles for example of boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide or zinc oxide can be used ⁇ the.
  • silicon oxide can also be used as filling material 27.
  • the filling material 27 can be selected in such a way that irradiated electromagnetic radiation in the form of a white spectrum is reflected. These white pigments, such as titanium oxide can be used.
  • the filling material 27 may consist of particles which have, for example, sizes in the range of nanometers or micrometers.
  • a white-reflecting adhesive layer 24 can be obtained by an appropriate selection of the filling material 27, for example by the use of Ti ⁇ tanoxid.
  • the wavelength of the electromagnetic radiation emitted from the conversion layer 6 is not changed.
  • each of the embodiments of the figures described may have an adhesive layer with a filling material 27 according to the example of FIG. 11.
  • a difference in thermal expansion can be compensated expansion coefficient between the conversion layer 6 and the support.
  • a corresponding solid state layer 13 in particular the formation of a solid state layer 13 in the form of several layers 15, 16, 17 arranged on top of one another, can also be formed on the carrier 8.
  • the reflection of the device 5 is improved.
  • the load of the solid state layer 13 and / or the connection layer 14 is reduced by electromagnetic radiation.
  • the compound layer 14 In forming the compound layer 14 only by using egg ⁇ ner metal layer without an adhesive layer, in particular without a silicone-based or polymer-based material as an adhesive layer is no risk of outgassing of the Ver ⁇ bonding material.
  • the formation of the structured solid state layer 13 provides a larger contact area for the connection layer 14. This makes an improved connection force between the conversion layer 6 and the carrier 8 possible.
  • a solid state layer, structured or unstructured, as shown in FIGS. 7 to 14 may also be formed on the carrier 8.
  • providing a structured solid layer provides an increased area for dissipating the heat.
  • Carrier 8 are adjusted.
  • the long-term stability of the device 5 is improved.
  • the device 5 may also be mounted directly on an LED chip.
  • the described device 5 can be used to integrate the light of an LED or laser diode after reflection on a conversion layer
  • Sion layer in place of phosphorus-containing ceramic plates as convergence 6 can also be used spherically shaped Konversi ⁇ onstiken containing, for example, phosphorus or other materials as conversion material.
  • the device can also be used to convert green light or white light.
  • Fig. 13 shows an embodiment of the conversion layer 6, which is formed of four superimposed layers 28,29,30,31.
  • the layers 28, 29, 30, 31 may be formed as converting or non-converting layers, wherein at least one layer is formed as a converting layer.
  • at least one of the layers as sintering layer may be madebil ⁇ det particular as a sintered metallic layer.
  • the conversion layer can be formed without a poly ⁇ 6 mermaterial.
  • the layers 28, 29, 30, 31 may also be formed as ceramic layers.
  • the layers 28, 29, 30, 31 are formed, for example, from ceramic layers.
  • Ceramic materials for the conversion Konversi ⁇ ons harsh 6 or at least one of the layers 28,29,30,31 may in particular shell, about Yttriumaluminiumoxid (YAG), Lutetiumaluminiumoxid (LuAG) and Terbiumaluminiumoxid (TAG) can be used.
  • YAG Yttriumaluminiumoxid
  • LuAG Lutetiumaluminiumoxid
  • TAG Terbiumaluminiumoxid
  • the materials for the ceramic conversion substance are doped in further embodiments, for example, with one of the following activators: cerium, europium, neodymium, terbium, erbium, praseodymium, samarium, manganese.
  • Ceramic conversion substances are cerium-doped yttrium-aluminum garnets, cerium-doped lutetium-aluminum garnets, europium-doped orthosilicates and europium-doped nitrides.
  • Fig. 14 shows a further arrangement with a CONVERSION layer 6, a reflective layer 18, with a solid ⁇ layer 13, a link layer 14 and a second solid layer 32, and 8 with a carrier
  • the solid ⁇ layer 13, the bonding layer 14 and the second Festkör ⁇ Perschmann layer 32 form the intermediate layer 7.
  • the solid state layers 13,32 serve as heat distribution layers.
  • the carrier 8 is designed as a heat sink to dissipate the heat that is introduced by incident on the converter from above electromagnetic ⁇ cal radiation in the converter.
  • a further heat distribution layer 33 may be provided, which is permeable to the electromagnetic radiation and is formed, for example, as a solid state layer.
  • the mirror layer may have a layer of metal on an underside, which faces the solid ⁇ body layer 13, in order to increase the reflectivity.
  • the arrangement serves to light incident from above electromag netic radiation ⁇ after an at least partial Konversi- to reflect back to another wavelength in the conversion layer 6 at the mirror layer 18 back up over the Konversi ⁇ ons slaughter 6.
  • a mechanical and thermal connection to the carrier 8 is produced via the solid state layer 13, the connecting layer 14 and the second solid state layer 32, which on the one hand produces a long-term stable attachment and on the other hand produces good heat conduction to the carrier 8.
  • the conversion layer 6 may for example be formed of a ke ⁇ ramischen material or other material, in particular glass and conversion materials, in particular
  • the mirror layer 18 is ⁇ example, as a DBR mirror or formed as a highly reflective mirror out ⁇ .
  • the mirror layer 18 may be one or more
  • the mirror layer 18 may be e.g. have a thickness between 1 and 4 ym. However, thinner or thicker mirror layers can also be used.
  • the first and second solid layer 13,32 and the Hit ⁇ zever Ecuador 33 may be formed as a single layer or as multiple layers, which improve the heat conduction.
  • materials at least one of the following group can be used: A10, A10N, A1N, TaO,
  • the solid state layer 13 may be formed to absorb the electromagnetic radiation, in particular blue light, in order to protect the connection layer 14.
  • the solid layers 13,32 and the heat distribution ⁇ layer 33 may comprise, for example, thicknesses in the range between 25nm and 2ym.
  • the solid state layers 13, 32 and the heat distribution layer 33 may also have other thicknesses.
  • the connecting layer 14 may comprise a metal and / or a polymer .
  • the connection layer 14 may comprise an adhesive.
  • the thickness of the bonding layer 14, which comprises at least one metal or at least one metal tall is formed, may be less than 10ym, particularly klei ⁇ ner than 5 ym be.
  • the thickness of the compound layer 14 has a solder material up or is formed of a solder material may have a di ⁇ blocks from 0.5 to 20 ym, and in particular a thickness of l-10ym.
  • a solder material of a can of the ⁇ will follow using the materials at least: In, Au-Sn, Sn, Ni-Sn, Cu-Sn-Ag.
  • the thickness of the bonding layer 14 comprising a sintered material may have a thickness of 0.5 to 20 ⁇ m, especially a thickness of 1 to 10 ⁇ m.
  • the carrier 8 may comprise a metal and / or a ceramic such as e.g. Al, Cu, Cu + W.
  • the carrier may comprise A1N and / or SiC.
  • the carrier 8 may be constructed of several layers of said materials.
  • the solid layer 13 and the second solid layer 32 and be dispensed with only one bonding layer 14 may be provided from a Lotmate ⁇ rial and / or of a sintered material.
  • one of the solid-state layers 13, 32 can be dispensed with.
  • the conversion layer 6, the mirror layer 18, the solid state layers 13, 32, the connection layer 14 may be surrounded by a thermally conductive frame 35, so that the heat conduction towards the carrier 8 is improved.
  • the frame 35 may e.g. Made of metal.
  • FIG. 15 shows an arrangement in which a second solid-state layer 32 is arranged on a carrier 8.
  • a connecting layer 14 is angeord ⁇ net.
  • a first solid ⁇ layer 13 is arranged on the connection layer 14.
  • a conversion layer 6 is arranged on the first solid state layer 13 .
  • the solid ⁇ layer 13, the bonding layer 14 and the second Festkör ⁇ Perschmann layer 32 form the intermediate layer 7. In this Anord ⁇ voltage no mirror layer is provided.
  • the electromagnetic radiation at least in a predetermined wavelength range without significant absorption are made of a mate rial ⁇ , to pass through.
  • the transmission of the Anord ⁇ voltage may be greater than 50%, especially greater than 80% S ⁇ .
  • the conversion layer 6 may be gebil ⁇ det and conversion materials, for example, from a ceramic Ma ⁇ TERIAL or other material, in particular glass, in particular having phosphors.
  • the solid state layers 13, 32 should absorb little electromagnetic radiation and still allow good thermal conduction.
  • materials for the solid state layer 13 and the second solid state layer 32 at least one material of the following group can be used: A10, A10N, A1N, TaO, TiO, ZnO, InSnO.
  • the solid state layer 13 and the second solid state layer 32 may have thicknesses in the range of 25 nm to 2ym, in particular in the range between 50 nm and lym.
  • the compound layer 14 is made of a transparent material, for example of a polymer material and may have ther ⁇ misch conductive filler.
  • the carrier 8 may comprise glass, ceramics such as A10, A10N, A1N, etc., or diamond, or may consist of one of the materials mentioned.
  • one of the solid-state layers 13, 32 can be dispensed with.
  • the conversion layer 6, the mirror layer 18, the solid state layers 13, 32, the connection layer 14 may be formed by a thermally conductive frame 35 be surrounded, so that the heat conduction towards the carrier 8 is improved.
  • the frame 35 may be made of metal, for example.
  • FIG. 16 shows an arrangement in which a second solid-state layer 32 is arranged on a carrier 8.
  • a connecting layer 14 is angeord ⁇ net.
  • a first solid ⁇ layer 13 is arranged on the connection layer 14.
  • a conversion layer 6 is arranged on the first solid state layer 13.
  • the solid-state layer 13, the bonding layer 14 and the second Festkör ⁇ Perschmann layer 32 form the intermediate layer 7.
  • no mirror layer is provided.
  • the conversion ⁇ layer 6 and the solid layer 13 are made of a Materi ⁇ al, the electromagnetic radiation that passes at least in a predetermined wavelength range without significant absorption.
  • the transmission of the Anord ⁇ voltage may be greater than 50%, especially greater than 80% to be.
  • the connecting layer 14, the second solid-state layer 32 and the carrier 8 are arranged outside a transmission region 34.
  • the connection layer 14, 8 is formed, the second solid layer 32 and the carrier than four ⁇ square frame or frame members which are arranged laterally of the transmission area 34th
  • the conversion layer 6 may be gebil ⁇ det and conversion materials, for example, from a ceramic Ma ⁇ TERIAL or other material, in particular glass, in particular having phosphors.
  • the solid layer 13 should absorb as little electromagnetic radiation ⁇ diagram and still permit good thermal conduction.
  • materials for the solid state layer 13 at least one material of the following group can be used: A10, A10N, AlN, TaO, TiO, ZnO, InSnO.
  • Solid state layer 13 may have a thickness in the range of 25 nm to 2ym, in particular in the range between 50 nm and lym. Since the connection layer 14 is outside the transmission range 34, the connection layer 14 need not be transparent to the electromagnetic radiation.
  • the Verbin ⁇ dung layer 14 may be a metal and / or a polymer sen aufwei-.
  • the connection layer 14 may have an adhesive.
  • the thickness of the connecting layer 14, which comprises at least one metal or is formed from at least one metal, may be less than 10 ⁇ m, in particular less than 5 ⁇ m.
  • the thickness of the compound layer 14 has a solder material on ⁇ or is formed of a solder material may have a di ⁇ blocks from 0.5 to 20 ym, and in particular a thickness of l-10ym. At least one of the following materials can be used as solder material: In, Au-Sn, Sn, Ni-Sn, Cu-Sn-Ag.
  • the thickness of the bonding layer 14 comprising a sintered material may have a thickness of 0.5 to 20 ⁇ m, especially a thickness of 1 to 10 ⁇ m.
  • the second solid layer 32 is outside the TRANSMISSI ⁇ ons Buffaloes 34 and therefore need not be permeable to the electromagnetic radiation.
  • the second solid-state ⁇ layer 32 may be formed as a single layer or in the form of several ⁇ ren layers that improve the heat conduction. As materials, at least one of the following group may be used: Al 2 O 3, AlON, AlN, TaO, TiO, ZnO, InSnO, Al, Cu, Ag, Au, or other suitable materials.
  • the solid state layer 32 may have thicknesses in the range between 25 nm and 2 ⁇ m, for example.
  • the second solid state layer 32 may also have other thicknesses.
  • the carrier 8 may comprise a metal and / or a ceramic such as Al, Cu, Cu + W.
  • the carrier may comprise A1N and / or SiC.
  • the carrier 8 may be constructed of several layers of said materials.
  • the conversion layer 6 may have a coating in all embodiments in order to improve the connection and / or the heat transport to the adjoining layers.
  • the conversion layer 6, the mirror layer 18, which Fest redesign ⁇ th 13,32, the connecting layer 14 may be surrounded by a thermally managerial frame 35, so that the heat conduction direction of the carrier is improved.
  • the frame 35 may be made of metal, for example.
  • the layers and the carrier shown in Figures 2 to 16 are shown in cross-section and may be perpendicular to the illustrated cross-section e.g. a square shape o- or have a rectangular shape.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung, mit einer Konversionsschicht, wobei die Konversionsschicht ausgebildet ist, um eine Wellenlänge einer einfallenden elektromagnetischen Strahlung wenigstens teilweise zu konvertieren, wobei die Konversionsschicht über eine Zwischenschicht mit einem Träger verbunden ist, wobei die Zwischenschicht wenigstens in Teilbereichen eine Festkörperschicht und eine Verbindungsschicht aufweist.

Description

VORRICHTUNG ZUR KONVERSION DER WELLENLÄNGE EINER
ELEKTROMAGNETISCHEN STRAHLUNG
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konversion der Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung gemäß Patentanspruch 1. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 101 330.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik ist es bekannt, eine Vorrichtung zur Konversion der Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Konversionsschicht zu verwenden, wobei die Konversionsschicht ausgebildet ist, um die Wellenlänge einer einfallenden elektromagnetischen Strahlung wenigstens teilweise zu konvertieren. Insbesondere werden solche Vorrichtun- gen eingesetzt, um kurzwellige Emission einer LED wenigstens teilweise auf eine längere Wellenlänge zu konvertieren, um beispielhaft weißes Licht zu erzeugen. Dabei kann eine hohe Wärmeentwicklung auftreten, sodass eine gute Wärmeableitung aus der Konversionsschicht von Vorteil ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der die thermische Leitfähigkeit zwischen der Konversionsschicht und einem Träger verbessert ist. Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 20 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Konversionsschicht und einem Träger, der gleichzeitig als Wärmesenke dient, verbes- sert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Zwischen¬ schicht, die zwischen der Konversionsschicht und dem Träger angeordnet ist, wenigstens teilweise aus einer Festkörper¬ schicht ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Zwischen- schicht als Festkörperschicht kann insgesamt eine höhere thermische Leitfähigkeit der Zwischenschicht erreicht werden. Zudem wird die Langzeitstabilität der Zwischenschicht verbes¬ sert . Die Festkörperschicht kann wenigstens ein Element aus der
Gruppe der Metalle und/oder Halbmetalle und wenigstens Sauer¬ stoff und/oder Stickstoff aufweisen. Mithilfe dieser Materialwahl kann eine hohe thermische Leitfähigkeit bei gleichzei¬ tig guter Langzeitstabilität erreicht werden. Insbesondere kann die Festkörperschicht metallische oder halbmetallische Materialien enthalten. Insbesondere kann die Festkörperschicht nur aus einem Metall gebildet sein.
Zudem kann die Festkörperschicht aus wenigstens einer Schicht aus Aluminiumnitrid und/oder Indium-Zinn-Oxid und/oder Alumi¬ niumoxid und/oder Aluminiumoxynitrid und/oder Tantaloxid und/oder Tantaloxinitrid und/oder Titandioxid und/oder Zinkoxid aufgebaut sein. Mithilfe dieser Materialien kann eine gute Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig guter Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten an die Konversionsschicht und/oder an den Träger erreicht werden. Die Konversi¬ onsschicht kann beispielsweise aus einem Keramikmaterial, insbesondere aus einem Keramikplättchen mit Phosphor ausgebildet sein. Zudem kann der Träger beispielsweise ebenfalls aus einem Keramikmaterial bestehen.
Die Zwischenschicht kann eine oder mehrere Festkörperschich¬ ten aufweisen, die aufeinander angeordnet sind. Durch die Anordnung der Kombination von Festkörperschichten kann eine verbesserte Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Zwischenschicht an die Konversionsschicht und an den Träger erreicht werden. Zudem wird insgesamt eine verbesserte Langzeitstabilität erreicht. In einer weiteren Ausführung kann der thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten Festkörperschicht näher am thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Konversionsschicht liegen, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient der dritten Festkörper¬ schicht näher am thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers liegt. Zudem kann die zweite Festkörperschicht eine höhere thermische Leitfähigkeit als die erste und/oder die dritte Festkörperschicht aufweisen. Somit kann eine Optimie¬ rung der thermischen Leitfähigkeit und der Langzeitstabilität erreicht werden.
Die zweite Festkörperschicht kann dicker als die erste und die dritte Festkörperschicht ausgebildet sein. Damit wird bei einer höheren thermischen Leitfähigkeit der zweiten Festkörperschicht gegenüber der ersten und/oder der dritten Festkörperschicht insgesamt eine verbesserte Wärmeableitung ermög¬ licht .
In einer weiteren Ausführung bestehen die erste und die drit- te Festkörperschicht aus Aluminiumoxid und die zweite Fest- körperschicht aus Aluminiumoxynitrid und/oder aus Aluminium- nitrid. Dadurch kann eine verbesserte Anpassung der thermi- sehen Ausdehnungskoeffizienten insbesondere an eine Konversi- onsschicht erreicht werden, die z.B. in Form einer Keramik ausgebildet ist und Aluminiumoxid und Phosphor aufweist. Bei¬ spielsweise kann der Phosphoranteil zwischen 20 und 30 Vol.-% und der Anteil an Aluminiumoxid zwischen 80 und 70 Vol.-% be- tragen .
Abhängig von der gewählten Ausführung kann die thermische Leitfähigkeit der Festkörperschicht im Bereich von >10 W/mK, insbesondere >50 W/mK, insbesondere >100 W/mK betragen. Auf diese Weise wird eine gute thermische Ankopplung der Konver¬ sionsschicht an den Träger, der als Wärmesenke ausgebildet ist, erreicht. In einer weiteren Ausführung ist zwischen der Konversionsschicht und der Zwischenschicht eine zusätzliche Schicht und/oder Schichtstapel als optischer Spiegel vorgesehen.
Dadurch wird die Reflektivität der Vorrichtung verbessert. Diese spiegelende Schichtstruktur kann beispielsweise als
DBR-Spiegel oder als metallischer optischer Spiegel ausgebil¬ det sein. Durch das Vorsehen der Spiegelschicht wird die Zwi¬ schenschicht vor der elektromagnetischen Strahlung geschützt. Auf diese Weise wird eine beschleunigte Alterung aufgrund der elektromagnetischen Strahlung in der Zwischenschicht vermieden oder wenigstens reduziert. Insbesondere bei der Verwen¬ dung eines Klebematerials als Verbindungsschicht ist das Vor¬ sehen einer Spiegelschicht von Vorteil. In einer Ausführung sind die Konversionsschicht und die Zwi¬ schenschicht, insbesondere die Festkörperschicht und evtl. eine weitere Festkörperschicht durchlässig für elektromagne¬ tische Strahlung, wobei die Verbindungsschicht und der Träger außerhalb eines Transmissionsbereiches, insbesondere in Form eines Rahmens angeordnet sind.
Somit kann die Anordnung in Transmissionsrichtung betrieben werden. Zudem können die Verbindungsschicht und der Träger auf eine optimale Wärmeleitung ausgebildet werden. In einer Ausführung sind die Konversionsschicht, die Zwi¬ schenschicht, insbesondere die Festkörperschicht und evtl. eine weitere Festkörperschicht, die Verbindungsschicht und der Träger durchlässig für elektromagnetische Strahlung. So¬ mit kann die Anordnung in Transmissionsrichtung betrieben werden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein Großteil der Fläche der Konversionsschicht mithilfe einer zusammenhän¬ genden Festkörperschicht bedeckt sein. Dadurch wird eine ein- fache Herstellung der Vorrichtung ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Festkörperschicht in Teilflächenbereichen ausgebildet sein. In weiteren Teil- flächenbereichen, die nicht von der Festkörperschicht bedeckt sind, kann abhängig von der gewählten Ausführung eine weitere Verbindungsschicht angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine hohe thermische Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Verbin- dungskraft zwischen der Konversionsschicht und dem Träger er¬ möglicht .
In einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsschicht aus einer Metallschicht hergestellt. Somit kann auf eine Kle beschicht verzichtet werden. Dadurch wird die Langzeitstabi¬ lität der Verbindungsschicht verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsschicht aus einer Klebeschicht gebildet sein. Dadurch ist die Verbin¬ dung zwischen der Konversionsschicht und dem Träger einfacher herzustellen und kostengünstiger.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsschicht aus einer Kombination einer Metallschicht und einer Klebeschicht ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Festkörperschicht in mehreren Teilbereichen ausgebildet. Die Oberflächen der Teilbereiche der Festkörperschichten und weitere Teilbereiche der Konversionsschicht oder weitere Teilbereiche der Spiegel¬ schicht sind mit einer Metallschicht bedeckt. Auf diese Weise wird eine hohe thermische Leitfähigkeit ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Konversionsschicht oder die Spiegelschicht in den weiteren Teilbereichen mit einer Metallschicht bedeckt, wobei auf der Metallschicht eine Klebeschicht angeordnet ist, wobei die Klebeschicht wiederum mit dem Träger verbunden ist. Auf diese Weise wird eine hohe thermische Leitfähigkeit bei gleichzeitig guter Haftverbin- dung erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Klebeschicht ein Füllmaterial auf, wobei das Füllmaterial insbesondere ein weiß reflektierendes Füllmaterial darstellt. Das Füllmaterial weist zudem in einer weiteren Ausführung eine höhere thermische Leitfähigkeit als das Material der Klebeschicht auf. Auf diese Weise wird sowohl die Reflexion der Vorrichtung erhöht als auch die thermische Leitfähigkeit der Klebeschicht ver¬ bessert .
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Konversionsschicht und dem Träger eine Zwischenschicht ausgebildet, wobei die Zwischenschicht wenigstens in Teilbereichen eine Klebeschicht aufweist, wobei die Klebeschicht ein Füllmateri¬ al mit einer höheren thermischen Leitfähigkeit als die Klebe¬ schicht aufweist, und wobei das Füllmaterial für eine elekt¬ romagnetische Strahlung weiß reflektierend ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform kann die Konversionsschicht mehrere keramische Schichten aufweisen, wobei insbesondere konvertie¬ rende Schichten und nicht-konvertierenden Schichten vorgesehen sind. Wenigstens eine oder mehrere Schichten sind dabei aus einem keramischen Material hergestellt.
Beispielsweise kann die Konversionsschicht ohne Polymerbe¬ standteile ausgebildet sein, z.B. aus einer Keramikschicht und einer insbesondere metallischen Sinterschicht. Auf diese Weise kann eine Verbesserung der optischen Eigenschaften der Konversionsschicht erreicht werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung, Fig. 3 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit einer Spiegelschicht,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung mit einem DBR-Spiegel und einer Zwischenschicht aus meh¬ reren Festkörperschichten,
Fig. 6 einen Teilausschnitt einer Konversionsschicht mit ei¬ ner strukturierten Festkörperschicht,
Fig. 7 eine Ansicht von oben auf die Anordnung der Fig. 6, Fig. 8 eine weitere Ausführungsform mit einer strukturierten Festkörperschicht, wobei die Festkörperschicht aus mehreren Schichten aufgebaut ist,
Fig. 9 eine Konversionsschicht mit einer Spiegelschicht und einer strukturierten Festkörperschicht,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer strukturierten Festkörperschicht, die aus mehreren Schichten aufgebaut ist, und einer DBR-Spiegelschicht ,
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer strukturierten Festkörperschicht und einer Metallisie¬ rungsschicht,
Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Konversionsschicht, die über eine Verbin¬ dungsschicht mit dem Träger verbunden ist, wobei die Verbin¬ dungsschicht eine Klebeschicht darstellt, die mit Füllmateri¬ al versehen ist,
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Konversions¬ schicht, die aus mehreren Schichten aufgebaut ist,
Fig. 14 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Konversionsschicht,
Fig. 15 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Konversionsschicht, und Fig. 16 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Konversionsschicht. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anordnung zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung. Dabei ist eine Lichtquelle 1 vorgesehen, die eine erste elektromag¬ netische Strahlung 2 aussendet. Die Lichtquelle 1 kann bei¬ spielsweise ein Laser, eine Laserdiode, eine Leuchtdiode oder eine andere Art von Lichtquelle sein. Die Lichtquelle 1 kann in Form eines Halbleiterchips ausgebildet sein. Die Licht¬ quelle 1 kann beispielsweise blaues Licht mit einer Wellen¬ länge von 445 nm als erste elektromagnetische Strahlung 2 ab¬ geben. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die erste elektromagnetische Strahlung auch eine andere Wellenlänge aufweisen .
Die erste elektromagnetische Strahlung 2 wird über ein erstes Fenster 11 auf einen ersten Spiegel 3 geführt. Der erste Spiegel 3 reflektiert wenigstens einen Teil der ersten elekt¬ romagnetischen Strahlung 2 über eine Optik 4 auf eine Vorrichtung 5 zum Konvertieren, d.h. zum Verschieben einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 2. Die Vorrichtung 5 weist eine Konversionsschicht 6 auf, die über eine Zwi- schenschicht 7 mit einem Träger 8 verbunden ist. In der Konversionsschicht 6 wird wenigstens von einem Teil der ersten elektrischen Strahlung 2 die Wellenlänge zu einer längeren Wellenlänge konvertiert, d.h. verschoben, und somit eine zweite elektromagnetische Strahlung 9 erzeugt. Ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung 2 und die erzeugte zweite elektromagnetische Strahlung 9 werden von der Vorrichtung 5 reflektiert und über die Optik 4, den ersten Spiegel 3 und eine weitere Optik 10 über ein zweites Fenster 12 ausgegeben. Der erste Spiegel 3 stellt einen Strahlteiler dar, der einen Großteil der ersten elektromagnetischen Strahlung 2 in Richtung auf die Vorrichtung 5 ablenkt und die von der Vorrichtung 2 ausgesendete erste und zweite elektromagnetische
Strahlung 2, 9 in Richtung auf das zweite Fenster 12 durch- lässt. Abhängig von der gewählten Ausführung können auch an- dere Strahlwege oder andere Optiken oder andere Spiegel ver- wendet werden, um einen Verschiebung einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu Erzeugen.
Die Konversionsschicht 6 kann beispielsweise Phosphor aufwei¬ sen. Insbesondere kann die Konversionsschicht 6 in Form einer Keramik ausgebildet sein, die Phosphor aufweist. Beispiels¬ weise kann die Konversionsschicht 6 in Form einer Keramik¬ platte ausgebildet sein, die 20 bis 30 Vol.-% Phosphor mit 70 bis 80% Aluminiumoxid (AI2O3) aufweist. Die thermische Leit¬ fähigkeit der Konversionsschicht kann beispielsweise im Be¬ reich von 20 W/mK oder größer aufweisen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Konversionsschicht 6 auch andere Konversionsmaterialien aufweisen. Beispielsweise kann die Konversionsschicht auch aus einem nichtkeramischen Mate¬ rial bestehen, beispielsweise aus Glas oder einem keramischen Material oder aus einem anderen Material bestehen.
Die Konversionsschicht 6 ist über die Zwischenschicht 7 mit dem Träger 8 verbunden. Der Träger 8 stellt eine Wärmesenke dar und kann beispielsweise als Keramiksubstrat oder als Me¬ tallplatte ausgebildet sein. Zudem kann der Träger mit einer weiteren Wärmesenke verbunden sein. Die thermische Leitfähigkeit des Trägers 8 kann größer sein als die thermische Leit¬ fähigkeit der Konversionsschicht 6. Die Aufgabe der Zwischen¬ schicht 7 besteht darin, eine langzeitstabile mechanische Verbindung zwischen der Konversionsschicht 6 und dem Träger 8 herzustellen. Zudem besteht die Aufgabe der Zwischenschicht 7 darin, eine gute thermische Wärmeleitung zwischen der Konversionsschicht 6 und dem Träger 8 zu ermöglichen.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 5. Dabei ist die Zwischenschicht 7 aus einer Festkörperschicht 13 und einer Verbin¬ dungsschicht 14 aufgebaut. Die Konversionsschicht 6 ist mit der Festkörperschicht 13 bedeckt. Zudem ist die Festkörper¬ schicht 13 über eine Verbindungsschicht 14 mit dem Träger 8 verbunden. Die Verbindungsschicht 14 kann beispielsweise aus einem Metall und/oder aus einem Klebematerial gebildet sein. Die Festkörperschicht 13 kann beispielsweise wenigstens ein Element aus der Gruppe der Metalle und wenigstens Sauerstoff und/oder Stickstoff aufweisen. Beispielsweise kann die Fest¬ körperschicht aus wenigstens einer Schicht aus Aluminium¬ nitrid und/oder Indium-Zinn-Oxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Aluminiumoxynitrid und/oder Tantaloxid und/oder Ti¬ tanoxid und/oder Zinkoxid aufgebaut sein. Die Verbindungs- schicht 14 kann z.B. in Form der Metallschicht, insbesondere als Lotschicht ausgebildet sein. Zudem kann die Verbindungs¬ schicht 14 aus einer Klebeschicht insbesondere aus einem Po¬ lymer oder aus einem Silikon ausgebildet sein. Durch eine gute thermische Ankopplung der Konversionsschicht 6 an den Träger 8 wird eine Überhitzung der Konversionsschicht 6 durch die erste und die zweite elektromagnetische Strahlung 2,9 vermieden. Zudem wird bei der Verwendung einer Klebeschicht als Verbindungsschicht 14 die Verbindungsschicht 14 durch die Festkörperschicht 13 vor einer direkten Bestrahlung geschützt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die thermische Leitfähigkeit der Festkörperschicht 13 bei 5 Watt/ (Meter * Kelvin) (W/mK) für Zinkoxid liegen. Zudem kann die thermische Leitfähigkeit der Festkörperschicht 13 im Bereich von 20 Watt/ (Meter * Kelvin) für Aluminiumoxid liegen. Weiterhin kann die thermische Leitfähigkeit der Festkörperschicht 13 im Bereich von 200 W/mK oder größer für Aluminiumnitrid liegen. Die Festkörperschicht 13 kann beispielsweise mithilfe von
Dünnschichtverfahren auf die Konversionsschicht 6 aufgebracht werden. Dabei kann die Festkörperschicht 13 z.B. mithilfe von Physical Vapour Deposition (PVD) insbesondere Elektronen- Strahlverdampfung, Elektronenstrahlabscheidung oder einem Sputterverfahren oder ein anderes Verfahren (Chemical Vapour Deposition CVD) auf die Konversionsschicht 6 abgeschieden werden . Wird die Verbindungsschicht 14 mithilfe eines Metalls ausge¬ bildet, so bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass ei¬ ne stabilere, insbesondere eine langzeitstabilere Verbindung zwischen der Festkörperschicht 13 und dem Träger 8 im Ver- gleich zu einer Klebeverbindung ausgebildet wird. Insbesonde¬ re ist die Verbindungsschicht 14 aus einem Metall weniger an¬ fällig gegenüber Hitze und elektromagnetischer Strahlung. Zudem erhöht das Metall die thermische Leitfähigkeit. Weiterhin kann für eine Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit die Verbindungsschicht 14 in Form einer Klebeverbindung Füllpartikel wie z.B. Partikel aus Bornitrid BN, Aluminiumnitrid A1N, Aluminiumoxid AI2O3 oder Zinkoxid ZnO oder Mischoxide aufweisen .
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 5, wobei die Zwischenschicht 7 eine Festkörperschicht 13 und ei¬ ne Verbindungsschicht 14 aufweist. In dem dargestellten Aus¬ führungsbeispiel ist die Festkörperschicht 13 aus drei
Schichten 15, 16, 17 aus einem Festkörpermaterial aufgebaut. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Schicht 15 dünner ausgebildet als die zweite Schicht 16. Zudem ist die dritte Schicht 17 dünner ausgebildet als die zweite Schicht 16. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die erste und die dritte Schicht 15, 17 annähernd gleich dick, insbesondere gleich dick ausgebildet sein. Zudem kann die zweite Schicht 16 eine höhere thermische Leitfähigkeit als die erste und die dritte Schicht 15, 17 aufweisen. Beispiels¬ weise kann die erste und dritte Schicht 15, 17 aus Alumini¬ umoxid und die zweite Schicht 16 aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxynitrid aufgebaut sein.
Durch die Ausbildung der Festkörperschicht 13 in Form von mehreren Schichten kann eine Optimierung der thermischen Leitfähigkeit und der Langzeitstabilität für die Verbindung zwischen dem Träger 8 und der Konversionsschicht 6 erreicht werden. Insbesondere können die Schichten 15,16,17 der Festkörperschicht 13 in der Weise gewählt werden, dass die ther¬ mischen Ausdehnungskoeffizienten der aneinander angrenzenden Schichten aneinander angepasst sind. Insbesondere kann die erste Schicht 15, die der Konversionsschicht 6 zugewandt ist, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der annähernd dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Konver- sionsschicht 6 entspricht. Weiterhin kann die dritte Schicht 17 einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der annähernd dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Verbindungsschicht 14 entspricht. Die thermischen Ausdehnungsko¬ effizienten können als annähernd gleich groß angesehen wer- den, wenn der Unterschied kleiner als 10 %, insbesondere kleiner als 5 % oder kleiner ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 5, bei der zwischen der Konversionsschicht 6 und der Festkör- perschicht 13 eine Spiegelschicht 18 vorgesehen ist. Die
Spiegelschicht 18 kann, wie in dem dargestellten Ausführungs¬ beispiel in Form einer DBR-Spiegelschicht ausgebildet sein. Dabei können z.B. abwechselnd mehrere Schichten aus Titandi¬ oxid und Siliziumdioxid vorgesehen sein. Durch das Vorsehen der Spiegelschicht 18 wird die Reflektivität der Vorrichtung 5 verbessert. Zudem wird die Festkörperschicht 13 und die Verbindungsschicht 14 besser gegen die erste und zweite elektromagnetische Strahlung 2 und 9 geschützt. Somit wird eine geringere Wärmeentwicklung in der Festkörperschicht 13 und insbesondere in der Verbindungsschicht 14 erreicht. An¬ stelle der DBR-Spiegelschicht kann auch jede andere Art von Spiegelschicht, insbesondere eine hoch reflektierende Spie¬ gelschicht verwendet werden. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 5 mit einer Kombination der Spiegelschicht 18 und einer Fest¬ körperschicht 13, die in dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel drei Schichten 15, 16, 17 aufweist. Die drei Schichten 15, 16, 17 entsprechen den Schichten der Fig. 3. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr oder weniger Schichten aus einem Festkörpermaterial zur Ausbildung der Festkörperschicht 13 vorgesehen sein. Die Verbindungsschicht 14 kann in Form einer Metallisierungsschicht ausgebildet sein. Die Metallisierungsschicht kann beispielsweise aus Gold, Silber, Platin oder eine Legierung aus entsprechenden metallischen Materialien ausgebildet sein. Aufgrund der Metallisierungsschicht kann beispielsweise auf eine Klebe- schicht verzichtet werden.
Fig. 6 zeigt eine Konversionsschicht 6 mit einer Festkörper¬ schicht 13 vor dem Aufbringen der Verbindungsschicht und ohne Träger, wobei in dieser Ausführungsform die Festkörperschicht 13 in Form einer strukturierten Schicht ausgebildet ist. Da¬ bei ist die Festkörperschicht 13 in ersten Teilflächen auf die Konversionsschicht 6 aufgebracht. Fig. 7 zeigt eine An¬ sicht von oben auf die Anordnung der Fig. 6. Die Festkörperschicht 13 ist dabei in vorgegebenen ersten Teilflächen 21 auf der Konversionsschicht 6 aufgebracht. Weitere Teilflächen 22 der Konversionsschicht 6 sind dabei frei von der Festkör¬ perschicht 13. Zudem wird die strukturierte Festkörperschicht 13 der Figuren 6 und 7 über eine Verbindungsschicht 14 mit dem Träger 8 verbunden, um eine Vorrichtung 5 fertigzustellen. Die Verbindungsschicht 14 kann z.B. aus Metall und/oder aus einer Klebeschicht, insbesondere einem Polymermaterial ausgebildet sein. Bei der Verwendung eines Metalls als Ver¬ bindungsmaterial wird die Verbindung zwischen der Festkörperschicht 13 und dem Träger 8 mithilfe eines Löt- oder Sinter¬ verfahrens hergestellt. Dadurch kann die Wärmespreizung und/oder die mechanische Anbindung verbessert werden.
Fig. 8 zeigt eine Konversionsschicht 6 mit einer Festkörper¬ schicht 13 vor dem Aufbringen der Verbindungsschicht und dem Verbinden mit dem Träger, wobei die Festkörperschicht 13 ebenfalls als strukturierte Schicht ausgebildet ist und nur erste Teilflächen 21 der Konversionsschicht 6 bedeckt. In dieser Ausführungsform ist die Festkörperschicht 13 in Form von mehreren Schichten ausgebildet. In dem dargestellten Aus- führungsbeispiel ist die Festkörperschicht 13 aus einer ers¬ ten, zweiten und dritten Schicht 15, 16, 17 ausgebildet. Die erste, zweite und dritte Schicht 15, 16, 17 können entspre¬ chend der Ausführungsform der Fig. 3 ausgebildet sein. Zudem wird die strukturierte Festkörperschicht 13 über eine Verbin¬ dungsschicht mit einem Träger verbunden, um eine Vorrichtung 5 fertigzustellen. Zudem kann als Verbindungsschicht 14 abhängig von der gewählten Ausführungsform eine Klebeschicht beispielsweise aus einem Polymer oder eine Metallschicht bei¬ spielsweise aus Gold, Silber, Platin oder einer entsprechenden Legierung vorgesehen sein.
Fig. 9 zeigt eine Konversionsschicht 6, auf der eine Spie¬ gelschicht 18 aufgebracht ist. Zudem ist eine strukturierte Festkörperschicht 13 auf Teilflächen 21 der Spiegelschicht 18 aufgebracht, die beispielsweise als DBR-Spiegelschicht (Dis- tributed Bragg Reflector) oder als Spiegelschicht ausgebildet ist. Die Festkörperschicht 13 kann aus einem Material oder aus mehreren übereinander angeordneten Schichten bestehen, insbesondere aus drei Schichten aus unterschiedlichen Fest¬ körpermaterialien aufgebaut sein. Die Anordnung wird anschließend mit einer Verbindungsschicht mit einem Träger ver¬ bunden .
In entsprechender Weise kann auch bei der Ausführungsform der Fig. 8 zwischen der
Festkörperschicht 13 mit den drei Schichten 15, 16, 17 und der Konversionsschicht 6 eine entsprechende Spiegelschicht vorgesehen sein.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der auf der Konversionsschicht 6 eine Spiegelschicht 18 beispielsweise in Form einer DBR-Spiegelschicht vorgesehen ist. Auf ersten Teilflächen 21 der Spiegelschicht 18 ist eine strukturierte Festkörperschicht 13 mit mehreren Schichten 15, 16, 17 ent¬ sprechend der Figur 7,8 angeordnet. Zudem ist die struktu¬ rierte Festkörperschicht 13 mit einer Metallschicht 20 verse¬ hen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die weiteren Teilflächen 22 der Spiegelschicht 18, die frei von der strukturierten Festkörperschicht 13 sind, mit einer Füll¬ schicht 23 , insbesondere mit einer Klebeschicht oder einer Metallschicht aufgefüllt sein. Die Füllschicht 23 kann bis zur Oberseite der Metallschicht 20 ausgebildet sein. Zur Her¬ stellung der Vorrichtung 5 wird anschließend die Metall¬ schicht 20 entweder direkt oder über eine weitere Schicht mit dem Träger verbunden. Zudem kann die Verbindung zwischen dem Träger und der Konversionsschicht auch mithilfe der Füll¬ schicht 23 ausgebildet werden.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Konversions¬ schicht 5, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 13 entspricht, wobei jedoch die strukturierte Festkörper¬ schicht 13 auf allen freien Flächen mit einer Metallisie¬ rungsschicht 20 bedeckt ist. Dabei sind die Oberseite 25 und die vier Seitenflächen 26 eines Teilstückes der Festkörperschicht 13 mit der Metallisierungsschicht 20 bedeckt. Zudem ist auch in den weiteren Teilflächen 22 die Metallisierungsschicht 20 ausgebildet. Weiterhin ist in den Zwischenberei¬ chen eine weitere Füllschicht 23 vorgesehen. Die weitere Füllschicht 23 kann aus einem Metall und/oder einer Klebe¬ schicht bestehen. Zur Herstellung der Vorrichtung 5 wird an- schließend die Metallschicht 20 entweder direkt oder über ei¬ ne weitere Schicht mit dem Träger verbunden. Zudem kann die Verbindung zwischen dem Träger und der Konversionsschicht auch mithilfe der Füllschicht 23 ausgebildet werden. Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 5, wobei eine Konversionsschicht 6 über eine Klebeschicht 24 als Verbindungsschicht mit dem Träger 8 verbunden ist. Die Klebeschicht 24 weist beispielsweise ein Polymer und/oder ein Silikonmaterial auf. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Klebeschicht 24 ein Füllmaterial 27 auf¬ weisen. Als Füllmaterial können Partikel z.B. aus Bornitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid oder Zinkoxid verwendet wer¬ den. Mithilfe des Füllmaterials 27 wird die thermische Leit¬ fähigkeit der Klebeschicht 24 erhöht. Weiterhin kann als Füllmaterial 27 auch Siliziumoxid verwendet werden. Zudem kann das Füllmaterial 27 in der Weise ausgewählt sein, dass eingestrahlte elektromagnetische Strahlung in Form eines wei- ßen Spektrums reflektiert wird. Dazu können Weißpigmente, beispielsweise Titanoxid verwendet werden.
Das Füllmaterial 27 kann aus Partikeln bestehen, die bei- spielsweise Größen im Bereich von Nanometern oder Mikrometern aufweisen. Zudem kann durch eine entsprechende Auswahl des Füllmaterials 27 beispielsweise durch die Verwendung von Ti¬ tanoxid eine weiß reflektierende Klebeschicht 24 erhalten werden. Somit wird durch das Vorsehen der Klebeschicht 24 die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, die von der Konversionsschicht 6 abgegeben wird, nicht verändert.
Abhängig von der gewählten Ausführung kann jede der Ausführungen der beschriebenen Figuren eine Klebeschicht mit einem Füllmaterial 27 gemäß dem Beispiel der Figur 11 aufweisen.
Aufgrund der Festkörperschicht 13, insbesondere bei der Aus¬ bildung der Festkörperschicht 13 in Form von mehreren Schichten 15, 16, 17 kann ein Unterschied im thermischen Ausdeh- nungskoeffizienten zwischen der Konversionsschicht 6 und dem Träger 8 ausgeglichen werden. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auch eine entsprechende Festkörperschicht 13, insbesondere die Ausbildung einer Festkörperschicht 13 in Form von mehreren aufeinander angeordneten Schichten 15, 16, 17 auf dem Träger 8 ausgebildet werden.
Mithilfe der Spiegelschicht 18 wird die Reflexion der Vor¬ richtung 5 verbessert. Zudem wird die Belastung der Festkörperschicht 13 und/oder der Verbindungsschicht 14 durch elekt- romagnetische Strahlung reduziert.
Bei der Ausbildung der Verbindungsschicht 14 nur mithilfe ei¬ ner Metallschicht ohne eine Klebeschicht, insbesondere ohne ein Silikon-basiertes oder ein Polymer-basiertes Material als Klebeschicht besteht keine Gefahr für ein Ausgasen des Ver¬ bindungsmaterials . Durch die Ausbildung der strukturierten Festkörperschicht 13 wird eine größere Kontaktfläche für die Verbindungsschicht 14 bereitgestellt. Damit wird eine verbesserte Verbindungskraft zwischen der Konversionsschicht 6 und dem Träger 8 ermög- licht. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auch auf dem Träger 8 eine gemäß den Figuren 7 bis 14 dargestellte Festkörperschicht, strukturiert oder unstrukturiert, ausgebildet werden. Zudem wird durch das Vorsehen einer strukturierten Festkörperschicht eine vergrößerte Fläche zur Abgabe der Wärme bereitgestellt.
Mithilfe der beschriebenen Anordnung wird eine verbesserte thermische Leitfähigkeit ermöglicht. Zudem können mithilfe der beschriebenen Anordnungen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Konversionsschicht 6 und des
Trägers 8 angepasst werden. Somit wird die Langzeitstabilität der Vorrichtung 5 verbessert. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Vorrichtung 5 auch direkt auf einem LED-Chip befestigt sein. Die beschriebene Vorrichtung 5 kann dazu verwendet werden, um das Licht einer LED oder Laserdiode nach einer Reflexion an einer Konversionsschicht in ein
Mischlicht umzuwandeln.
Anstelle von Phosphor enthaltenden Keramikplatten als Konver- sionsschicht 6 können auch sphärisch ausgebildete Konversi¬ onsschichten verwendet werden, die z.B. Phosphor oder andere Materialien als Konversionsmaterial enthalten. Zudem kann die Vorrichtung auch verwendet werden, um grünes Licht oder weißes Licht zu konvertieren.
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform der Konversionsschicht 6, die aus vier übereinander angeordneten Schichten 28,29,30,31 ausgebildet ist. Je nach Ausführung können auch nur zwei oder drei Schichten oder mehr als 4 Schichten vorgesehen sein. Die Schichten 28,29,30,31 können als konvertierende oder nicht konvertierende Schichten ausgebildet sein, wobei wenigstens eine Schicht als konvertierende Schicht ausgebildet ist. Ins¬ besondere kann wenigstens eine der Schichten als Sinter- schicht, insbesondere als metallische Sinterschicht ausgebil¬ det sein. Zudem kann die Konversionsschicht 6 ohne ein Poly¬ mermaterial ausgebildet sein. Zudem können die Schichten 28,29,30,31 auch als keramische Schichten ausgebildet sein. Die Schichten 28,29,30,31 sind z.B. aus keramischen Schichten gebildet. Als keramische Konversionsstoffe für die Konversi¬ onsschicht 6 oder wenigstens eine der Schichten 28,29,30,31 können insbesondere Granate, etwa Yttriumaluminiumoxid (YAG) , Lutetiumaluminiumoxid (LuAG) und Terbiumaluminiumoxid (TAG) verwendet werden. Die Materialien für den keramischen Konversionsstoff sind in weiteren Ausführungsformen beispielsweise mit einem der folgenden Aktivatoren dotiert: Cer, Europium, Neodym, Terbium, Erbium, Praseodym, Samarium, Mangan. Rein beispielhaft für mögliche dotierte keramische Konversions- Stoffe seien Cer-dotierte Yttriumaluminium- Granate, Cer- dotierte Lutetiumaluminium-Granate, Europium dotierte Or- thosilikate sowie Europium-dotierte Nitride genannt.
Fig. 14 zeigt eine weitere Anordnung mit einer Konversions- schicht 6, einer Spiegelschicht 18, mit einer Festkörper¬ schicht 13, einer Verbindungsschicht 14 und einer zweiten Festkörperschicht 32, und mit einem Träger 8. Die Festkörper¬ schicht 13, die Verbindungsschicht 14 und die zweite Festkör¬ perschicht 32 bilden die Zwischenschicht 7. Die Festkörper- schichten 13,32 dienen als Hitzeverteilungsschichten. Der Träger 8 ist als Wärmesenke ausgebildet, um die Wärme, die durch auf den Konverter von oben einfallende elektromagneti¬ sche Strahlung in den Konverter eingebracht wird, abzuführen. Zwischen der Spiegelschicht 18 und der Konversionsschicht 6 kann eine weitere Wärmeverteilungsschicht 33 vorgesehen sein, die durchlässig für die elektromagnetische Strahlung ist und beispielsweise als Festkörperschicht ausgebildet ist. Zudem kann die Spiegelschicht auf einer Unterseite, die der Fest¬ körperschicht 13 zugewandt ist, eine Schicht aus Metall auf- weisen, um die Reflektivität zu erhöhen.
Die Anordnung dient dazu, um von oben einfallende elektromag¬ netische Strahlung nach einer wenigstens teilweisen Konversi- on zu einer anderen Wellenlänge in der Konversionsschicht 6 an der Spiegelschicht 18 wieder nach oben über die Konversi¬ onsschicht 6 zurück zu reflektieren. Über die Festkörperschicht 13, die Verbindungsschicht 14 und die zweite Festkör- perschicht 32 wird eine mechanische und thermische Verbindung zum Träger 8 hergestellt, die zum einen eine langzeitstabile Befestigung und zum anderen eine gute Wärmeleitung zum Träger 8 herstellt. Die Konversionsschicht 6 kann z.B. aus einem ke¬ ramischen Material oder einem anderen Material, insbesondere Glas gebildet sein und Konversionsstoffe, insbesondere
Leuchtstoffe aufweisen. Die Spiegelschicht 18 ist beispiels¬ weise als DBR-Spiegel oder als hoch reflektiver Spiegel aus¬ gebildet. Die Spiegelschicht 18 kann eine oder mehrere
Schichten aus wenigstens einem der folgenden Materialien auf- weisen: A10, A10N, A1N, Si, SiO, SiON, SiN, TaO, TiO, TiN,
HfO oder andere geeignete Materialien. Die Spiegelschicht 18 kann z.B. eine Dicke zwischen 1 und 4 ym aufweisen. Jedoch können auch dünnere oder dickere Spiegelschichten verwendet werden .
Die erste und die zweite Festkörperschicht 13,32 und die Hit¬ zeverteilungsschicht 33 können als einzelne Schicht oder in Form von mehreren Schichten ausgebildet sein, die die Wärmeleitung verbessern. Als Materialien kann wenigstens eine aus der folgenden Gruppe verwendet werden: A10, A10N, A1N, TaO,
TiO, ZnO, InSnO, AI, Cu, Ag, Au oder andere geeignete Materi¬ alien. Zudem kann die Festkörperschicht 13 ausgebildet sein, um die elektromagnetische Strahlung, insbesondere blaues Licht zu absorbieren, um die Verbindungsschicht 14 zu schüt- zen. Die Festkörperschichten 13,32 und die Hitzeverteilungs¬ schicht 33 können z.B. Dicken im Bereich zwischen 25nm und 2ym aufweisen. Die Festkörperschichten 13,32 und die Hitzeverteilungsschicht 33 können auch andere Dicken aufweisen. Die Verbindungsschicht 14 kann ein Metall und/oder ein Poly¬ mer aufweisen. Zudem kann die Verbindungsschicht 14 einen Kleber aufweisen. Die Dicke der Verbindungsschicht 14, die wenigstens ein Metall aufweist oder aus wenigstens einem Me- tall gebildet ist, kann kleiner als 10ym, insbesondere klei¬ ner als 5 ym sein.
Die Dicke der Verbindungsschicht 14, die ein Lotmaterial auf- weist oder aus einem Lotmaterial gebildet ist, kann eine Di¬ cke von 0,5 bis 20 ym, insbesondere eine Dicke von l-10ym aufweisen. Als Lotmaterial kann wenigstens eines der folgen¬ den Materialien verwendet werden: In, Au-Sn, Sn, Ni-Sn, Cu- Sn-Ag.
Die Dicke der Verbindungsschicht 14, die ein Sintermaterial, z.B. eine Ag-Paste, aufweist oder aus einem Sintermaterial gebildet ist, kann eine Dicke von 0,5 bis 20 ym, insbesondere eine Dicke von l-10ym aufweisen.
Der Träger 8 kann ein Metall und/oder eine Keramik aufweisen wie z.B. AI, Cu, Cu+W. Zudem kann der Träger, A1N und/oder SiC aufweisen. Der Träger 8 kann aus mehreren Schichten der genannten Materialien aufgebaut sein.
In einer einfachen Ausführungsform kann auf die Festkörperschicht 13 und die zweite Festkörperschicht 32 verzichtet werden und nur eine Verbindungsschicht 14 aus einem Lotmate¬ rial und/oder aus einem Sintermaterial vorgesehen sein.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf eine der Festkörperschichten 13,32 verzichtet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Konversionsschicht 6, die Spiegelschicht 18, die Festkörperschichten 13,32, die Verbindungsschicht 14 von einem thermisch leitenden Rahmen 35 umgeben sein, so dass die Wärmeleitung Richtung Träger 8 verbessert wird. Der Rahmen 35 kann z.B. aus Metall bestehen.
Fig. 15 zeigt eine Anordnung, bei der auf einem Träger 8 eine zweite Festkörperschicht 32 angeordnet ist. Auf der zweiten Festkörperschicht 32 ist eine Verbindungsschicht 14 angeord¬ net. Auf der Verbindungsschicht 14 ist eine erste Festkörper¬ schicht 13 angeordnet. Auf der ersten Festkörperschicht 13 ist eine Konversionsschicht 6 angeordnet. Die Festkörper¬ schicht 13, die Verbindungsschicht 14 und die zweite Festkör¬ perschicht 32 bilden die Zwischenschicht 7. In dieser Anord¬ nung ist keine Spiegelschicht vorgesehen. Die Schichten
6,13,14,32 und insbesondere der Träger 8 sind aus einem Mate¬ rial, das elektromagnetische Strahlung, wenigstens in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich ohne wesentliche Absorption durchlässt. Beispielsweise kann die Transmission der Anord¬ nung größer als 50%, insbesondere größer als 80 % SθϊΠ .
Die Konversionsschicht 6 kann z.B. aus einem keramischen Ma¬ terial oder einem anderen Material, insbesondere Glas gebil¬ det sein und Konversionsstoffe, insbesondere Leuchtstoffe aufweisen .
Die Festkörperschichten 13, 32 sollten wenig elektromagnetische Strahlung absorbieren und trotzdem eine gute thermische Leitung ermöglichen. Als Materialien für die Festkörperschicht 13 und die zweite Festkörperschicht 32 kann wenigs- tens ein Material der folgenden Gruppe verwendet werden: A10, A10N, A1N, TaO, TiO, ZnO, InSnO. Die Festkörperschicht 13 und die zweite Festkörperschicht 32 können Dicken im Bereich von 25 nm bis 2ym, insbesondere im Bereich zwischen 50nm und lym aufweisen .
Die Verbindungschicht 14 ist aus einem transparenten Material, beispielsweise aus einem Polymermaterial und kann ther¬ misch leitendes Füllmaterial aufweisen. Der Träger 8 kann Glas, Keramik wie z.B. A10, A10N, A1N usw., oder Diamant aufweisen oder aus einem der genannten Materialien bestehen.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf eine der Festkörperschichten 13,32 verzichtet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Konversionsschicht 6, die Spiegelschicht 18, die Festkörperschichten 13,32, die Verbindungsschicht 14 von einem thermisch leitenden Rahmen 35 umgeben sein, so dass die Wärmeleitung Richtung Träger 8 verbessert wird. Der Rahmen 35 kann z.B. aus Metall bestehen.
Fig. 16 zeigt eine Anordnung, bei der auf einem Träger 8 eine zweite Festkörperschicht 32 angeordnet ist. Auf der zweiten Festkörperschicht 32 ist eine Verbindungsschicht 14 angeord¬ net. Auf der Verbindungsschicht 14 ist eine erste Festkörper¬ schicht 13 angeordnet. Auf der ersten Festkörperschicht 13 ist eine Konversionsschicht 6 angeordnet. Die Festkörper- schicht 13, die Verbindungsschicht 14 und die zweite Festkör¬ perschicht 32 bilden die Zwischenschicht 7. In dieser Anord¬ nung ist keine Spiegelschicht vorgesehen. Die Konversions¬ schicht 6 und die Festkörperschicht 13 sind aus einem Materi¬ al, das elektromagnetische Strahlung, wenigstens in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich ohne wesentliche Absorption durchlässt. Beispielsweise kann die Transmission der Anord¬ nung größer als 50%, insbesondere größer als 80 % sein.
Die Verbindungsschicht 14, die zweite Festkörperschicht 32 und der Träger 8 sind außerhalb eines Transmissionsbereiches 34 angeordnet. Beispielsweise sind die Verbindungsschicht 14, die zweite Festkörperschicht 32 und der Träger 8 als vier¬ eckiger Rahmen oder als Rahmenteile ausgebildet, die seitlich des Transmissionsbereiches 34 angeordnet sind.
Die Konversionsschicht 6 kann z.B. aus einem keramischen Ma¬ terial oder einem anderen Material, insbesondere Glas gebil¬ det sein und Konversionsstoffe, insbesondere Leuchtstoffe aufweisen .
Die Festkörperschicht 13 sollte möglichst wenig elektromagne¬ tische Strahlung absorbieren und trotzdem eine gute thermische Leitung ermöglichen. Als Materialien für die Festkörperschicht 13 kann wenigstens ein Material der folgenden Gruppe verwendet werden: A10, A10N, A1N, TaO, TiO, ZnO, InSnO. Die
Festkörperschicht 13 kann eine Dicke im Bereich von 25 nm bis 2ym, insbesondere im Bereich zwischen 50nm und lym aufweisen. Da die Verbindungsschicht 14 außerhalb des Transmissionsbe¬ reiches 34 ist, muss die Verbindungsschicht 14 nicht durch¬ lässig für die elektromagnetische Strahlung sein. Die Verbin¬ dungsschicht 14 kann ein Metall und/oder ein Polymer aufwei- sen. Zudem kann die Verbindungsschicht 14 einen Kleber auf¬ weisen. Die Dicke der Verbindungsschicht 14, die wenigstens ein Metall aufweist oder aus wenigstens einem Metall gebildet ist, kann kleiner als 10ym, insbesondere kleiner als 5 ym sein .
Die Dicke der Verbindungsschicht 14, die ein Lotmaterial auf¬ weist oder aus einem Lotmaterial gebildet ist, kann eine Di¬ cke von 0,5 bis 20 ym, insbesondere eine Dicke von l-10ym aufweisen. Als Lotmaterial kann wenigstens eines der folgen- den Materialien verwendet werden: In, Au-Sn, Sn, Ni-Sn, Cu- Sn-Ag.
Die Dicke der Verbindungsschicht 14, die ein Sintermaterial, z.B. eine Ag-Paste, aufweist oder aus einem Sintermaterial gebildet ist, kann eine Dicke von 0,5 bis 20 ym, insbesondere eine Dicke von l-10ym aufweisen.
Die zweite Festkörperschicht 32 ist außerhalb des Transmissi¬ onsbereiches 34 und muss deshalb nicht durchlässig für die elektromagnetische Strahlung sein. Die zweite Festkörper¬ schicht 32 kann als einzelne Schicht oder in Form von mehre¬ ren Schichten ausgebildet sein, die die Wärmeleitung verbessern. Als Materialien kann wenigstens eine aus der folgenden Gruppe verwendet werden: AlO, AlON, A1N, TaO, TiO, ZnO, InSnO, AI, Cu, Ag, Au oder andere geeignete Materialien. Die Festkörperschicht 32 kann z.B. Dicken im Bereich zwischen 25nm und 2ym aufweisen. Die zweite Festkörperschicht 32 kann auch andere Dicken aufweisen. Der Träger 8 kann ein Metall und/oder eine Keramik aufweisen wie z.B. AI, Cu, Cu+W. Zudem kann der Träger, A1N und/oder SiC aufweisen. Der Träger 8 kann aus mehreren Schichten der genannten Materialien aufgebaut sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Konversionsschicht 6 in allen Ausführungsformen eine Beschichtung aufweisen, um die Verbindung und/oder den Wärmetransport zu den angrenzen- den Schichten zu verbessern.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Konversionsschicht 6, die Spiegelschicht 18, die Festkörperschich¬ ten 13,32, die Verbindungsschicht 14 von einem thermisch lei- tenden Rahmen 35 umgeben sein, so dass die Wärmeleitung Richtung Träger 8 verbessert wird. Der Rahmen 35 kann z.B. aus Metall bestehen.
Die in den Figuren 2 bis 16 dargestellten Schichten und der Träger sind im Querschnitt dargestellt und können senkrecht zum dargestellten Querschnitt z.B. eine quadratische Form o- der eine rechteckige Form aufweisen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Lichtquelle
2 erste elektromagnetische Strahlung 3 erster Spiegel
4 Optik
5 Vorrichtung
6 Konversionsschicht
7 Zwischenschicht
8 Träger
9 zweite elektromagnetische Strahlung
10 zweite Optik
11 erstes Fenster
12 zweites Fenster
13 Festkörperschicht
14 Verbindungsschicht
15 erste Schicht
16 zweite Schicht
17 dritte Schicht
18 Spiegelschicht
20 Metallschicht
21 erste Teilfläche
22 weitere Teilfläche
23 Füllschicht
24 Klebeschicht
25 Oberseite
26 Seitenfläche
27 Füllmaterial
28 1. Schicht
29 2. Schicht
30 3. Schicht
31 4. Schicht
32 zweite Festkörperschicht
33 Hitzeverteilschicht
34 Transmissionsbereich
35 Rahmen

Claims

PATENTA S PRUCHE
Vorrichtung zur Konversion einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung (2), mit einer Konversionsschicht (6), wobei die Konversionsschicht (6) ausgebildet ist, um eine Wellenlänge der einfallenden elektromagneti¬ schen Strahlung (2) wenigstens teilweise zu konvertieren, wobei die Konversionsschicht (6) über eine Zwischen¬ schicht (7) mit einem Träger (8) verbunden ist, wobei die Zwischenschicht (7) wenigstens in Teilbereichen eine Festkörperschicht (13) und eine Verbindungsschicht (14) aufweist .
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Festkörperschicht (13) wenigstens ein Element aus der Gruppe der Metalle und wenigstens Sauerstoff und/oder Stickstoff aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Festkörperschicht (13) aus wenigstens einer Schicht aus A1N, und/oder Indi¬ um-Zinn-Oxid und/oder Aluminiumoxid und/oder AlON
und/oder Tantaloxid und/oder Tantaloxinitrid und/oder Titandioxid und/oder Zinkoxid aufgebaut ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Festkörperschicht (13) wenigstens eine erste Festkörperschicht (15) aufweist, die der Konversions¬ schicht (6) zugewandt ist, wobei auf der ersten Festkör¬ perschicht (15) wenigstens eine zweite Festkörperschicht
(16) angeordnet ist, wobei auf der zweiten Festkörper¬ schicht (16) wenigstens eine dritte Festkörperschicht
(17) angeordnet ist, und wobei die dritte Festkörper¬ schicht (17) dem Träger (8) zugewandt ist
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Festkörperschicht (15) einen kleineren thermischen Ausdehnungskoef¬ fizienten als die zweite Festkörperschicht (16). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die erste und die dritte Festkörperschicht (15, 17) dünner ausgebildet sind als die zweite Festkörperschicht (16).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die erste und die dritte Festkörperschicht (15, 17) aus A1203 und die zweite Festkörperschicht aus AlON oder AIN gebil¬ det sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Festkörperschicht (13) eine thermische Leitfähig¬ keit aufweist, die größer als 10 Watt/m * K, insbesondere größer als 50 W/m*K, insbesondere größer als 100 W/m*K ist .
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Konversionsschicht (6) und der Zwischen¬ schicht (7) eine Spiegelschicht (18), insbesondere ein DBR Spiegel (18) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Konversionsschicht (6) und die Zwischenschicht (7, 13, 32) durchlässig für elektromagnetische Strahlung sind, wobei die Verbindungsschicht (14) und der Träger (8) au¬ ßerhalb eines Transmissionsbereiches (34) angeordnet sind, und wobei die Verbindungsschicht (14) und/oder der Träger (8) insbesondere in Form eines Rahmens ausgebildet sind .
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Konversionsschicht (6), die Zwischenschicht (7, 13, 32), die Verbindungsschicht (14) und der Träger (8) durchläs¬ sig für elektromagnetische Strahlung sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (7) wenigstens eine Festkörper¬ schicht (13) aufweist, die mehr als 80% der Fläche der Konversionsschicht (6) abdeckt. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Zwischenschicht (7) mehrere Teilflächenbereiche (21) mit einer Festkörperschicht (13) aufweist, wobei die Zwi- schenschicht (7) in weiteren Teilflächenbereichen (21) wenigstens eine Verbindungsschicht (14) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (14) aus einer Metallschicht (20) und/oder aus einer Klebeschicht (24) gebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Metallschicht
(20) Oberflächen (25, 26) der Festkörperschichten (13) der Teilbereiche (21) und weiteren Teilbereiche (22) be- deckt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei in den weiteren Teilbereichen (22) auf der Metallschicht (20) eine Klebe¬ schicht (24) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (14) eine Klebeschicht (23) aufweist, wobei die Klebeschicht (24) ein Füllmaterial (27) aufweist, wobei das Füllmaterial (27) insbesondere ein weiß reflektierendes Füllmaterial (27) darstellt.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konversionsschicht (6) wenigstens zwei Schichten (28,29,30,31) aufweist, wobei insbesondere die Schichten (28,29,30,31) aus einem keramischen Material bestehen, wobei insbesondere eine Schicht (28,29,30,31) als konver¬ tierende Schicht und wenigstens eine weitere Schicht als nicht-konvertierende Schicht ausgebildet ist, und wobei insbesondere die Konversionsschicht (6) frei von Polymer- material ist, und wobei insbesondere eine Schicht aus ei¬ nem Sintermaterial gebildet ist. 19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Festkörperschicht (13,32) metallische Materialien und/oder halbmetallische Materialien aufweisen kann, wobei insbesondere die Festkörperschicht (13,32) aus metal¬ lischen und/oder halbmetallischen Materialien bestehen kann .
20. Vorrichtung (5) zum Konvertieren einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung (2), mit einer Konversionsschicht (6), wobei die Konversionsschicht (6) ausgebildet ist, um eine Wellenlänge der einfallenden elektromagneti¬ schen Strahlung (2) wenigstens teilweise zu konvertieren, wobei die Konversionsschicht (6) über eine Zwischen¬ schicht (7) mit einem Träger (8) verbunden ist, wobei die Zwischenschicht (7) wenigstens in Teilbereichen eine Kle¬ beschicht (24) aufweist, wobei die Klebeschicht (24) ein Füllmaterial (27) mit einer höheren thermische Leitfähigkeit als die Klebeschicht (24) aufweist, und wobei das Füllmaterial (27) für die elektromagnetische Strahlung (2) weiß reflektierend ist.
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