WO2016150842A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

Optoelektronisches bauelement Download PDF

Info

Publication number
WO2016150842A1
WO2016150842A1 PCT/EP2016/055940 EP2016055940W WO2016150842A1 WO 2016150842 A1 WO2016150842 A1 WO 2016150842A1 EP 2016055940 W EP2016055940 W EP 2016055940W WO 2016150842 A1 WO2016150842 A1 WO 2016150842A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wavelength
optoelectronic component
optoelectronic
spectral range
reflectivity
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/055940
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Halbritter
Britta Goeoetz
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US15/559,946 priority Critical patent/US10153414B2/en
Publication of WO2016150842A1 publication Critical patent/WO2016150842A1/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements
    • H01L33/60Reflective elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/507Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52Encapsulations
    • H01L33/54Encapsulations having a particular shape

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component according to claim 1.
  • opto-electronic devices are known in which by an optoelectronic semiconductor chip emitted electromagnetic radiation with a Wel ⁇ lenmother from a first spectral region by a wavelength-element at least partially in electro ⁇ magnetic radiation having a wavelength from a second spectral region is converted.
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic device. This object is achieved by an optoelectronic component with the Merkma ⁇ len of claim 1. In the dependent claims various developments are given.
  • An optoelectronic component comprising an opto-electro ⁇ African semiconductor chip, which is designed to emit electromag ⁇ -magnetic radiation having a wavelength from a first spectral range, a wavelength-element which is adapted to electromagnetic radiation having a wavelength from the first areas of the spectrum ⁇ rich in electromagnetic radiation to convert a wavelength from a second spectral range, and a reflective element that has first spectral range in a first reflectivity and the second spectral range, a two ⁇ te reflectivity.
  • the reflective element of the optoelectronic Bauele ⁇ ment may cause advantageously that in emitted by the optoelectronic component electromagnetic ⁇ shear radiation, the ratio of electromagnetic radiation having a wavelength from the second spectral range of electromagnetic radiation having a wavelength from the first spectral range compared to an optoelectronic component without the reflective element is increased.
  • the reflective element between the optoelectronic rule ⁇ semiconductor chip and the wavelength converting element is arranged. In this case, the first reflectivity is smaller than the second reflectivity. This means that electromagnetic radiation with one wavelength from the second
  • Spectral region is reflected at the reflective element of the optoelectronic component stronger than electro ⁇ magnetic radiation having a wavelength from the first spectral range. This advantageously ensures that by the optoelectronic semiconductor chip emitted electromagnetic radiation having a wavelength from the first spectral range, the reflective element in Wesent ⁇ union can penetrate unhindered while the second through the wavelength converting element of the optoelectronic construction elements converted electromagnetic radiation having a wavelength from the Spectral region is reflected by the reflective element.
  • the reflective member at a radiation emission ⁇ surface of the optoelectronic semiconductor chip is arranged.
  • the reflective element can be applied, for example, to the radiation emission surface of the optoelectronic semiconductor chip ⁇ .
  • the reflective element can also be integrated into the optoelectronic semiconductor chip at the radiation emission surface of the optoelectronic semiconductor chip.
  • a particularly wirksa ⁇ me reflection from back-scattered towards the radiation emitting surface to electromagnetic radiation is achieved with a wavelength from the second spectral range by the arrangement of the reflective element at the radiation emitting surface of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the wavelength-converting element is arranged between the opto ⁇ electronic semiconductor chip and the reflective element.
  • the first reflectivity is greater than the second reflectivity.
  • the wavelength converting element converted electromagnetic ⁇ diagram radiation having a wavelength from the second Spekt ⁇ ral Scheme the reflective element can penetrate, however, throughput, and are thereby emitted from the optoelectronic component.
  • the proportion of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic component increases with a wavelength from the second Spectral region relative to the proportion of the electromagnetic radiation having a wavelength from the first areas of the spectrum ⁇ rich.
  • the reflective element is arranged on a carrier disk ⁇ .
  • the arrangement of the re ⁇ inflecting element on a support plate allows a simple and inexpensive production of the reflective element and the optoelectronic device.
  • the carrier disk can simultaneously take on additional protective and covering functions in the optoelectronic component.
  • the carrier disk has silicon.
  • the carrier disk may be formed, for example, as part of a silicon wafer.
  • the carrier plate can thus bring about ⁇ additionally to their function as carriers of the reflective element, an absorption of electromagnetic radiation having a wavelength from the first spectral range, whereby the proportion of electromagnetic radiation having a wavelength from the second spectral range relative to the proportion of electromagnetic radiation increases with a wavelength from the first spectral range in the radiated by the optoelectronic device electromagnetic ⁇ radiation.
  • the reflective element is placed on a top of the waves ⁇ nostinkonvert Schlierenden element.
  • the optoelectronic component is thereby particularly simple and formed with a small number of individual components. This allows a design of the optoelectronic ⁇ African component with compact outer dimensions and allows a simple and cost-effective production of the optoelectronic device.
  • this has a further reflective element.
  • the further reflective element is arranged between the opto ⁇ electronic semiconductor chip and the wavelength-converting element. The further reflective element has a lower reflectivity in the first spectral range than in the second spectral range.
  • the reflective element is designed as a Bragg mirror.
  • the first reflectivity of the reflective element in the first spectral range and said second reflectivity of the reflec ⁇ leaders element in the second spectral range are significantly different from each other.
  • the optoelectronic semiconductor chip is embedded in the wavelength-converting element.
  • the wavelength converting element can be subjected to a volume ⁇ conversion of the wavelength of the light emitted by the optoelectronic semiconductor chip electromagnetic radiation loading.
  • the wavelength-converting element prevents the optoelectronic semiconductor chip embedded in the wavelength-converting element from being damaged by external influences.
  • the wavelength-converting element has quantum dots. The quantum dots can be designed to emit electromagnetic radiation having a wavelength from the to absorb the first wavelength range and to emit electromagnetic radiation having a wavelength from the second areas of the spectrum ⁇ rich.
  • the first spectral range is in the range below 1100 nm.
  • the opto-electronic semi-conductor chip ⁇ then be configured to emit electromagnetic radiation having a wavelength in the near infrared spectral range.
  • the second spectral range is in the range above 1200 nm.
  • the optoelectronic component is thereby suitable for emitting electromagnetic radiation from the middle infrared spectral range.
  • 1 is a sectional side view of a first opto ⁇ electronic device.
  • FIG. 2 shows a first reflectivity diagram
  • FIG 3 is a sectional side view of a second opto ⁇ electronic component.
  • FIG. 5 shows a sectional side view of a third opto ⁇ electronic component.
  • Fig. 6 is a sectional side view of a fourth opto ⁇ electronic device.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional side view of egg nes first optoelectronic component 10.
  • the first opto ⁇ electronic component 10 is formed to radiate electromag netic ⁇ radiation, for example electromagnetic ⁇ diagram radiation having a wavelength from the infrared spectral range.
  • the first optoelectronic component 10 may be formed, for example, as a light-emitting diode component (LED component).
  • the first optoelectronic component 10 has a housing 100 with an upper side 101 and a lower side 102 opposite the upper side 101.
  • the housing 100 may, for example, comprise a plastic material, for example an epoxy resin, and be produced by a molding process (molding process), for example by transfer molding or by injection molding.
  • the housing 100 can also be a ceramic material aufwei ⁇ sen.
  • the housing 100 may include embedded leadframe sections. Also other configurations of the housing 100 are mög ⁇ Lich.
  • the housing 100 has a cavity at its upper side 101
  • the cavity 110 extends from the top 101 into the housing 100 in and of Ge ⁇ tungsuses 100 is opened to the upper side of the one hundred and first From one inside the case
  • the cavity 110 widens in the example shown in Fig. 1 to the top
  • an optoelectronic semiconductor chip 200 is arranged in the cavity 110 of the housing 100 of the first optoelectronic see device 10.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is fastened to the bottom region of the cavity 110 and is electrically contacted there.
  • a radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 is oriented in the direction of the opening of the cavity 110 on the upper side 101 of the housing 100.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is to bebil ⁇ det to emit radiation at its emitting surface 210 electromagnetic ⁇ specific radiation having a wavelength of a first Spekt ⁇ ral Scheme.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 may be formed, for example, as a light-emitting diode chip (LED chip).
  • a potting material is arranged, which forms a wavelength-element 300th
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is embedded in the potting material and thus also in the wavelength converting element 300.
  • the potting material, the cavity 110 or is partially or completely fill.
  • the encapsulation material forming the wavelength-converting element 300 completely fills the cavity 110 of the housing 100 and extends up to the opening of the cavity 110 on the upper side 101 of the housing 100.
  • the material to casting, the wavelength converting element 300 comprises forming a matrix material and embedded in the matrix mate rial ⁇ wavelength-converting particles.
  • the matrix material may comprise, for example, silicone.
  • the wavelength-converting particles embedded in the matrix material can have, for example, quantum dots.
  • the wavelength-converting particles of the wavelength-converting element 300 are configured to emit electromagnetic radiation with a wavelength from the first wavelength emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200
  • the wavelength-converting particles of the wavelength converting element 300 is formed to absorb elekt ⁇ romagnetician radiation having a wavelength from the first wavelength range and to emit electromagnetic radiation having a wavelength from the second spectral range.
  • the second spectral range is longer wavelength than the first spectral range.
  • the wavelength-converting particles of the wavelength-converting element 300 are distributed in the entire encapsulation material forming the wavelength-wavelength-converting element 300.
  • the wavelength-converting element 300 thus forms a volume-converting wavelength-converting element.
  • electromagnetic radiation having a wavelength in the first spectral region 610 can be converted into electromagnetic radiation having a wavelength from the second Spekt ⁇ ral Scheme in the entire volume of the wavelength converting element 300th
  • a first reflective element 400 is arranged.
  • the first reflective element 400 is thus arranged between the opto ⁇ electronic semiconductor chip 200 and the wavelength-converting element 300.
  • the first reflective element is disposed on the Strah ⁇ lung emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 on the optoelectronic semiconductor chip 200 400.
  • Fig. 2 shows a schematic illustration of a first Reflektriosdiagramm 600 to the wavelength dependence of Re flektterrorism of the first reflective element 400.
  • horizontal axis of the first Reflektriossdiagramms 600 is a growing from left to right wavelength 601 up carried.
  • a reflector 602 increasing from bottom to top is shown.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is to bebil ⁇ det to emit electromagnetic radiation having a wavelength from a first spectral region 610th
  • the first spectral range 610 may, for example, be in the range below 1100 nm.
  • the wavelength converting element 300 of the first optoelectronic component 10 is adapted to convert electromagnetic radiation having a wave length ⁇ from the first spectral region 610, in the electromagnetic ⁇ specific radiation having a wavelength of a second Spekt ⁇ ral Scheme 620th
  • the second spectral region 620 may, for example, in the range above 1200 nm lie ⁇ gene.
  • the lying in the first spectral region 610 of the wavelength emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 electromagnetic radiation can also be referred to as pumping wavelength.
  • the lying in the second spectral region 620 of the converted wavelength by the wavelength converting element 300 electromagnetic radiation can also be used as wavelength conversion, or as a used wavelength ⁇ be distinguished.
  • the first reflective element 400 has in the first Spekt ⁇ ral Scheme 610 to a first reflectivity 615th In the second spectral region 620, the first reflective element 400 has a second reflectivity 625.
  • the first reflectivity 615 is smaller than the second reflectivity 625.
  • Spectral range 620 is greater than an average of the first reflectivity 615 in the first spectral range 610.
  • the first reflecting element 400 may be formed, for example, as a Bragg mirror (dielectric mirror).
  • the first reflecting element 400 can in this case 200 integrated layers having different refractive indices may be formed by at the radiation emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor ⁇ chip 200 deposited layers of materials un ⁇ teretzmaschinen refractive indices or to the radiation emitting surface 210 in the optoelectronic semiconductor ⁇ conductor chip.
  • electromagnetic Strah ⁇ lung with a wavelength in the first spectral region 610 is substantially not on the but may penetrate the first reflective element 400 and enter the wavelength converting element 300.
  • the view in the direction of the radiation-emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip is scattered back 200, because of the high second reflectivity 625 of the first reflective element 400 for electromagnetic radiation with a Wel ⁇ lenmother from the second spectral region 620, however, substantially advantage 400 reflected by the first reflective element, rather than penetrating the first reflective member 400 to by ⁇ , and to be absorbed at the radiation emitting surface 210 of the opto ⁇ electronic semiconductor chips 200th
  • first reflective element 400 electromagnetic radiation having a wavelength from the second spectral region 620 can be austre ⁇ th and off by the first opto-electronic device 10 radiates at the opening of the cavity 110 at the top 101 of the housing 100 subsequently.
  • first reflective element 300 Batch Conversion ⁇ th electromagnetic radiation having a wavelength from the second spectral range 620th
  • Fig. 3 shows a schematic sectional side view of egg ⁇ nes second optoelectronic component 20.
  • the second opto-electronic device 20 has large similarities with the first optoelectronic component 10 in FIG. 1.
  • Components of the second optoelectronic component 20, which correspond to components present in the first optoelectronic component 10, are provided with the same reference symbols in FIG. 3 as in FIG. 1. Only the differences between the second optoelectronic component 20 and the first optoelectronic component will be described below Component 10 explained.
  • the second optoelectronic component 20 is missing at the radiation emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 disposed first reflective element 400. Instead, the second optoelectronic Bauele ⁇ element 20 to a second reflecting element 410th
  • the second reflecting element 410 is arranged on a carrier disk 500, which covers the opening of the cavity 110 on the upper side 101 of the housing 100.
  • the second reflective element 410 is thereby arranged on the opening of the cavity 110 on the upper side 101 of the housing 100 of the second optoelectronic component 20.
  • the carrier disk 500 may comprise silicon, for example.
  • the carrier disk 500 may be formed, for example, as part of a silicon wafer.
  • the carrier disk 500 can serve a protecting disposed in the cavity 110 of the housing 100 components of the second optoelectronic component 20 from being damaged by external influences.
  • Fig. 4 shows a schematic second Reflektriossdiagramm 700 for explaining the reflectivity of the second reflec ⁇ leaders element 410. On a horizontal axis of the second Reflektriosdiagramms 700 is again the wavelength plotted six hundred and first The reflectivity 602 is plotted on a vertical axis of the second reflectivity diagram 700.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 of the second opto ⁇ electronic component 20 is formed, electromagnetic ⁇ radiation with a wavelength of a first
  • the Spectral range 710 to emit may, for example, in the range below 1100 nm lie ⁇ gene.
  • the wavelength converting element 300 of the second optoelectronic device 20 is adapted to light emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 electromagnetic radiation having a wavelength from the first
  • Spectral range 710 into electromagnetic radiation having a wavelength from a second spectral range 720 to convert.
  • the second spectral range 720 may, for example, be in the range above 1200 nm.
  • the second reflective element 410 has a first reflectivity 715 for electromagnetic ⁇ diagram radiation having a wavelength from the first Spekt ⁇ ral Scheme 710th For electric ⁇ magnetic radiation having a wavelength from the second spectral region 720, the second reflective element 410 on a second reflectivity 725th
  • the first reflectivity 715 is greater than the second reflectivity 725.
  • the maximum of the first reflectivity 715 in the first spectral range 710 is greater than the maximum of the second reflectivity 725 in the second spectral range 720 or an average value of the first Reflectance 715 in the first Spektralbe ⁇ rich 710 is greater than an average value of the second reflectivity 725 in the second spectral range 720.
  • the wavelength converting element 300 converted electromagnetic radiation having a Wel ⁇ lenide from the second spectral range 720, which 110 passes to the second reflective element 410 at the opening of Kavit 110 at the top 101 of the housing 100 of the second optoelectronic device, the on the other hand penetrate second reflective element 410 because of the low reflectivity th two ⁇ 725 of the second reflective member 410 with a high probability, then penetrates through the bearing 410, the second reflective element Carrier disk 500 and is then emitted through the second optoelectronic device 20.
  • the proportion decreases electromagnetic ⁇ shear radiation having a wavelength from the first spectral region 710 in the radiated through the second optoelectronic construction ⁇ element 20 to the outside electromagnetic
  • the support disk 500 may be configured to absorb electromagnetic radiation having a wavelength from the first spectral range 710, which has penetrated the second reflective element 410 in spite of the high first reflectivity 715 without reflection. In this way, the proportion of electromagnetic radiation is further reduced with a wavelength in the first spectral region 710 in the optoelectronic component 20 by the second outwardly radiated electromagnetic radiation ⁇ tables. If the first spectral range 710 is in the range below 1100 nm, the carrier slice 500 in this case may, for example, comprise silicon.
  • the second reflective element 410 may be formed, for example, as a Bragg mirror.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional side view of a third optoelectronic component 30.
  • the third optoelectronic component 30 has great correspondences with the second optoelectronic component 20 of FIG. 3.
  • Components of the third optoelectronic component 30, which correspond to the components present in the second optoelectronic component 20, are provided with the same reference number in FIG. 5 as in FIG. 3. In the following, only the differences between the third optoelectronic component are shown. see component 30 and the second optoelectronic device 20 described.
  • the second optoelectronic component 30 is missing the carrier disk 500. Instead, the second reflective element 410 of the third optoelectronic component 30 is located on an upper side 310 of the wavelength converting element 300 disposed in the cavity 110 of the housing 100 at the opening of the cavity 110 on the upper side 101 of FIG Housing 100 is arranged.
  • the second reflective element 410 may be game embodied as a Bragg mirror at ⁇ and are disposed by plasma enhanced chemical vapor deposition on the upper surface 310 of the wavelength converting element 300th
  • Fig. 6 shows a schematic sectional side view of egg ⁇ nes fourth optoelectronic component 40.
  • the fourth optoelectronic component 40 has large similarities with the first optoelectronic component 10 of FIG. 1 and to the second opto-electronic device 20 of FIG. 3.
  • Components of the fourth optoelectronic component 40, which are also present in the first optoelectronic component 10 and / or in the second optoelectronic component 20, are given the same reference numerals in FIG. 6 as in FIGS. 1 and 3. In the following, only the differences between the fourth optoelectronic component 40 and the first optoelectronic component 10 and the second optoelectronic component 20 explained.
  • the fourth optoelectronic component 40 has, as the first optoelectronic component 10, which at the radiation ⁇ emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 arranged first reflective element 400.
  • the Re ⁇ flexionseigenschaften of the first reflective element 400 of the fourth optoelectronic component 40 correspond to the explained with reference to FIG. 2, the reflection characteristics of the first reflective element 400 of the first optoelectronic component 10.
  • the fourth optoelectronic component 40 like the second optoelectronic component 20, has the carrier disk 500 with the second reflective element 410 arranged thereon.
  • the reflection properties of the second reflecting element 410 of the fourth optoelectronic component 40 correspond to the reflection properties of the second reflecting element 410 of the second optoelectronic component 20 explained with reference to FIG. 4.
  • the second reflecting element 410 could be arranged on the upper side 310 of the wavelength-converting element 300 instead of on the carrier plate 500, as is the case with the third opto ⁇ electronic component 30 of FIG. 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (200), der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich (610, 710) zu emittieren, ein wellenlängenkonvertierendes Element (300), das dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich (620, 720) zu konvertieren, und ein reflektierendes Element (400, 410), das im ersten Spektralbereich eine erste Reflektivität (615, 715) und im zweiten Spektralbereich eine zweite Reflektivität (625, 725) aufweist. (Figur 4)

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 104 237.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Aus dem Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente bekannt, bei denen von einem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wel¬ lenlänge aus einem ersten Spektralbereich durch ein wellenlängenkonvertierendes Element zumindest teilweise in elektro¬ magnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich konvertiert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkma¬ len des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektro¬ nischen Halbleiterchip, der dazu ausgebildet ist, elektromag¬ netische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich zu emittieren, ein wellenlängenkonvertierendes Element, das dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbe¬ reich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich zu konvertieren, und ein reflektierendes Element, das im ersten Spektralbereich eine erste Reflektivität und im zweiten Spektralbereich eine zwei¬ te Reflektivität aufweist. Das reflektierende Element dieses optoelektronischen Bauele¬ ments kann vorteilhafterweise bewirken, dass in durch das optoelektronische Bauelement abgestrahlter elektromagneti¬ scher Strahlung das Verhältnis von elektromagnetischer Strah- lung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich im Vergleich zu einem optoelektronischen Bauelement ohne das reflektierende Element erhöht ist. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element zwischen dem optoelektroni¬ schen Halbleiterchip und dem wellenlängenkonvertierenden Element angeordnet. Dabei ist die erste Reflektivität kleiner als die zweite Reflektivität . Dies bedeutet, dass elektromag- netische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten
Spektralbereich an dem reflektierenden Element des optoelektronischen Bauelements stärker reflektiert wird als elektro¬ magnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich das reflektierende Element im Wesent¬ lichen ungehindert durchdringen kann, während durch das wellenlängenkonvertierende Element des optoelektronischen Bau- elements konvertierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich durch das reflektierende Element reflektiert wird. Dadurch kann erreicht wer¬ den, dass von dem wellenlängenkonvertierenden Element konvertierte und in Richtung des optoelektronischen Halbleiterchips rückgestreute elektromagnetische Strahlung nicht durch den optoelektronischen Halbleiterchip absorbiert, sondern durch das reflektierende Element reflektiert wird, wodurch eine Ab- strahlung dieser elektromagnetischen Strahlung durch das optoelektronische Bauelement ermöglicht wird. Dadurch redu- zieren sich in dem optoelektronischen Bauelement auftretende Absorptionsverluste, wodurch sich die Effizienz des opto¬ elektronischen Bauelements erhöht. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element an einer Strahlungsemissions¬ fläche des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Das reflektierende Element kann dabei beispielsweise auf die Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiter¬ chips aufgebracht sein. Das reflektierende Element kann aber auch an der Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips in den optoelektronischen Halbleiterchip integriert sein. Vorteilhafterweise wird durch die Anordnung des reflektierenden Elements an der Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips eine besonders wirksa¬ me Reflexion von in Richtung der Strahlungsemissionsfläche rückgestreuter elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich erreicht.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das wellenlängenkonvertierende Element zwischen dem opto¬ elektronischen Halbleiterchip und dem reflektierenden Element angeordnet. Dabei ist die erste Reflektivität größer als die zweite Reflektivität . Dies bedeutet, dass elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbe¬ reich durch das reflektierende Element im Wesentlichen re¬ flektiert wird, während elektromagnetische Strahlung mit ei¬ ner Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich das reflek- tierende Element im Wesentlichen durchdringen kann. Hierdurch kann erreicht werden, dass elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich, die nicht durch das wellenlängenkonvertierende Element konvertiert wur¬ de, durch das reflektierende Element zu dem wellenlängenkon- vertierenden Element reflektiert wird, wo sie eine weitere
Möglichkeit erhält, konvertiert zu werden. Bereits durch das wellenlängenkonvertierende Element konvertierte elektromagne¬ tische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spekt¬ ralbereich kann das reflektierende Element hingegen durch- dringen und dadurch von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlt werden. Hierdurch erhöht sich der Anteil der von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich gegenüber dem Anteil der elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbe¬ reich.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element an einer Trägerscheibe ange¬ ordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht die Anordnung des re¬ flektierenden Elements an einer Trägerscheibe eine einfache und kostengünstige Herstellung des reflektierenden Elements und des optoelektronischen Bauelements. Die Trägerscheibe kann gleichzeitig weitere Schutz- und Abdeckfunktionen in dem optoelektronischen Bauelement übernehmen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die Trägerscheibe Silicium auf. Die Trägerscheibe kann beispielsweise als Teil eines Siliciumwafers ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Trägerscheibe dadurch zu¬ sätzlich zu ihrer Funktion als Träger des reflektierenden Elements, eine Absorption von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich bewirken, wodurch sich der Anteil der elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich gegenüber dem Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich in der durch das optoelektronische Bauelement abgestrahlten elektromagneti¬ schen Strahlung erhöht.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element auf eine Oberseite des wellen¬ längenkonvertierenden Elements aufgebracht. Vorteilhafterweise ist das optoelektronische Bauelement dadurch besonders einfach und mit einer geringen Anzahl einzelner Komponenten ausgebildet. Dies ermöglicht eine Ausbildung des optoelektro¬ nischen Bauelements mit kompakten äußeren Abmessungen und gestattet eine einfache und kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Bauelements. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses ein weiteres reflektierendes Element auf. Dabei ist das weitere reflektierende Element zwischen dem opto¬ elektronischen Halbleiterchip und dem wellenlängenkonvertie- renden Element angeordnet. Das weitere reflektierende Element weist im ersten Spektralbereich eine geringere Reflektivität auf als im zweiten Spektralbereich. Vorteilhafterweise verbindet das optoelektronische Bauelement dadurch die Vorteile eines zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem wellenlängenkonvertierenden Element angeordneten reflektierenden Elements mit den Vorteilen, die sich ergeben, wenn das wellenlängenkonvertierende Element zwischen dem optoelektro¬ nischen Halbleiterchip und einem reflektierenden Element angeordnet ist.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das reflektierende Element als Bragg-Spiegel ausgebildet. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, dass sich die erste Reflektivität des reflektierenden Elements im ersten Spektralbereich und die zweite Reflektivität des reflektie¬ renden Elements im zweiten Spektralbereich deutlich voneinander unterscheiden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip in das wellenlängenkonvertierende Element eingebettet. Vorteilhafterweise kann das wellenlängenkonvertierende Element dadurch eine Volumen¬ konversion der Wellenlänge der durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung be- wirken. Gleichzeitig bewirkt das wellenlängenkonvertierende Element einen Schutz des in das wellenlängenkonvertierende Element eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das wellenlängenkonvertierende Element Quantenpunkte auf. Die Quantenpunkte können dabei dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbe¬ reich zu emittieren. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements liegt der erste Spektralbereich im Bereich unterhalb von 1100 nm. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halb¬ leiterchip dann zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem nahinfraroten Spektralbereich ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements liegt der zweite Spektralbereich im Bereich oberhalb von 1200 nm. Das optoelektronische Bauelement eignet sich dadurch zur Emission elektromagnetischer Strahlung aus dem mittleren infraroten Spektralbereich.
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. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten opto¬ elektronischen Bauelements;
Fig. 2 ein erstes Reflektivitätsdiagramm;
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten opto¬ elektronischen Bauelements;
Fig. 4 ein zweites Reflektivitätsdiagramm;
Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht eines dritten opto¬ elektronischen Bauelements; und Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht eines vierten opto¬ elektronischen Bauelements.
Fig. 1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht ei- nes ersten optoelektronischen Bauelements 10. Das erste opto¬ elektronische Bauelement 10 ist dazu ausgebildet, elektromag¬ netische Strahlung abzustrahlen, beispielsweise elektromagne¬ tische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich. Das erste optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise als Leuchtdioden-Bauelement (LED- Bauelement) ausgebildet sein.
Das erste optoelektronische Bauelement 10 weist ein Gehäuse 100 mit einer Oberseite 101 und einer der Oberseite 101 ge- genüberliegenden Unterseite 102 auf. Das Gehäuse 100 kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial , beispielsweise ein Epoxidharz, aufweisen und durch einen Formprozess (Moldpro- zess) hergestellt sein, beispielsweise durch Spritzpressen (transfer molding) oder durch Spritzgießen (injection mol- ding) . Das Gehäuse 100 kann auch ein Keramikmaterial aufwei¬ sen. Das Gehäuse 100 kann eingebettete Leiterrahmenabschnitte aufweisen. Auch andere Bauformen des Gehäuses 100 sind mög¬ lich. Das Gehäuse 100 weist an seiner Oberseite 101 eine Kavität
110 auf. Die Kavität 110 erstreckt sich von der Oberseite 101 in das Gehäuse 100 hinein und ist zur Oberseite 101 des Ge¬ häuses 100 hin geöffnet. Von einem im Inneren des Gehäuses
100 angeordneten Bodenbereich der Kavität 110 weitet sich die Kavität 110 im in Fig. 1 dargestellten Beispiel zur Oberseite
101 des Gehäuses 100 hin auf. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich .
In der Kavität 110 des Gehäuses 100 des ersten optoelektroni- sehen Bauelements 10 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist am Bodenbereich der Kavität 110 befestigt und dort elektrisch kontaktiert. Eine Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist in Richtung zur Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 orientiert. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebil¬ det, an seiner Strahlungsemissionsfläche 210 elektromagneti¬ sche Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spekt¬ ralbereich zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip (LED-Chip) ausgebildet sein.
In der Kavität 110 des Gehäuses 100 des ersten optoelektroni¬ schen Bauelements 10 ist ein Vergussmaterial angeordnet, das ein wellenlängenkonvertierendes Element 300 bildet. Der opto- elektronische Halbleiterchip 200 ist in das Vergussmaterial und somit auch in das wellenlängenkonvertierende Element 300 eingebettet. Das Vergussmaterial kann die Kavität 110 teil¬ weise oder vollständig auffüllen. Im in Fig. 1 gezeigten Beispiel füllt das das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildende Vergussmaterial die Kavität 110 des Gehäuses 100 vollständig und erstreckt sich bis zu der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100.
Das das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildende Ver- gussmaterial weist ein Matrixmaterial und in das Matrixmate¬ rial eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Das Matrixmaterial kann beispielsweise Silikon aufweisen. Die in das Matrixmaterial eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel können beispielsweise Quantenpunkte (quantum dots) aufweisen.
Die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 sind dazu ausgebildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromag- netische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten
Spektralbereich in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich zu konvertieren. Hierzu sind die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 ausgebildet, elekt¬ romagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu emittieren. Der zweite Spektralbereich ist dabei langwelliger als der erste Spektralbereich.
Die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 sind in dem gesamten, das wellen- längenkonvertierende Element 300 bildenden, Vergussmaterial verteilt. Das wellenlängenkonvertierende Element 300 bildet damit ein volumenkonvertierendes wellenlängenkonvertierendes Element. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 kann im gesamten Volumen des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spekt¬ ralbereich konvertiert werden. An der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen
Halbleiterchips 200 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist ein erstes reflektierendes Element 400 angeordnet. Das erste reflektierende Element 400 ist damit zwischen dem opto¬ elektronischen Halbleiterchip 200 und dem wellenlängenkonver- tierenden Element 300 angeordnet. Im in Fig. 1 gezeigten Bei¬ spiel ist das erste reflektierende Element 400 an der Strah¬ lungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 auf dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 angeordnet. Es ist aber ebenfalls möglich, das erste reflektie- rende Element 400 an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 in den optoelektronischen Halbleiterchip 200 zu integrieren.
Fig. 2 zeigt ein schematisches erstes Reflektivitätsdiagramm 600 zur Illustration einer Wellenlängenabhängigkeit einer Re- flektivität des ersten reflektierenden Elements 400. Auf ei¬ ner horizontalen Achse des ersten Reflektivitätsdiagramms 600 ist eine von links nach rechts wachsende Wellenlänge 601 auf- getragen. Auf einer vertikalen Achse des ersten Reflektivi- tätsdiagramms 600 ist eine von unten nach oben zunehmende Re- flektivität 602 dargestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebil¬ det, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich 610 zu emittieren. Der erste Spektralbereich 610 kann beispielsweise im Bereich unterhalb von 1100 nm liegen. Das wellenlängenkonvertierende Element 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellen¬ länge aus dem ersten Spektralbereich 610 in elektromagneti¬ sche Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spekt¬ ralbereich 620 zu konvertieren. Der zweite Spektralbereich 620 kann beispielsweise im Bereich oberhalb von 1200 nm lie¬ gen. Die im ersten Spektralbereich 610 liegende Wellenlänge der durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierten elektromagnetischen Strahlung kann auch als Pumpwellenlänge bezeichnet werden. Die im zweiten Spektralbereich 620 liegende Wellenlänge der durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierten elektromagnetischen Strahlung kann auch als Konversionswellenlänge oder als Nutzwellenlänge be¬ zeichnet werden. Das erste reflektierende Element 400 weist im ersten Spekt¬ ralbereich 610 eine erste Reflektivität 615 auf. Im zweiten Spektralbereich 620 weist das erste reflektierende Element 400 eine zweite Reflektivität 625 auf. Die erste Reflektivi- tät 615 ist kleiner als die zweite Reflektivität 625.
Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel bedeutet dies, dass die zweite Reflektivität 625 im gesamten zweiten Spektralbereich 620 größer ist als die erste Reflektivität 615 im gesamten ersten Spektralbereich 610, das Minimum der zweiten Reflekti- vität 625 im zweiten Spektralbereich 620 also größer ist das Maximum der ersten Reflektivität 615 im ersten Spektralbe¬ reich 610. Es wäre aber ausreichend, wenn das Maximum der zweiten Reflektivität 625 des ersten reflektierenden Elements 400 im zweiten Spektralbereich 620 größer als das Maximum der ersten Reflektivität 615 im ersten Spektralbereich 610 oder ein Mittelwert der zweiten Reflektivität 625 im zweiten
Spektralbereich 620 größer als ein Mittelwert der ersten Re- flektivität 615 im ersten Spektralbereich 610 ist.
Das erste reflektierende Element 400 kann beispielsweise als Bragg-Spiegel (dielektrischer Spiegel) ausgebildet sein. Das erste reflektierende Element 400 kann dabei durch an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200 abgeschiedene Schichten von Materialien un¬ terschiedlicher Brechungsindizes oder durch an der Strahlungsemissionsfläche 210 in den optoelektronischen Halb¬ leiterchip 200 integrierter Schichten unterschiedlicher Bre- chungsindizes gebildet sein.
Wegen der niedrigen ersten Reflektivität 615 des ersten reflektierenden Elements 400 für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 wird durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 an der Strahlungsemissionsfläche 210 emittierte elektromagnetische Strah¬ lung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 610 im Wesentlichen nicht an dem ersten reflektierenden Element 400 reflektiert, sondern kann das erste reflektierende Ele- ment 400 durchdringen und in das wellenlängenkonvertierende Element 300 gelangen. Durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierte elektromagnetische Strahlung mit ei¬ ner Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620, die in Richtung zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektroni- sehen Halbleiterchips 200 zurückgestreut wird, wird wegen der hohen zweiten Reflektivität 625 des ersten reflektierenden Elements 400 für elektromagnetische Strahlung mit einer Wel¬ lenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620 hingegen im Wesentlichen durch das erste reflektierende Element 400 reflek- tiert, anstatt das erste reflektierende Element 400 zu durch¬ dringen und an der Strahlungsemissionsfläche 210 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 200 absorbiert zu werden.
Durch das erste reflektierende Element 400 reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620 kann anschließend an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 austre¬ ten und durch das erste optoelektronische Bauelement 10 abge- strahlt werden. Somit reduzieren sich durch das erste reflektierende Element 400 absorptionsbedingte Verluste an der durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertier¬ ten elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 620.
Fig. 3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht ei¬ nes zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 der Fig. 1 auf. Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20, die bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem zweiten optoelektro- nischen Bauelement 20 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 erläutert.
Bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 fehlt das an der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste reflektierende Element 400. Stattdessen weist das zweite optoelektronische Bauele¬ ment 20 ein zweites reflektierendes Element 410 auf. Das zweite reflektierende Element 410 ist an einer Trägerscheibe 500 angeordnet, die die Öffnung der Kavität 110 an der Ober- seite 101 des Gehäuses 100 abdeckt. Das zweite reflektierende Element 410 ist dadurch an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 angeordnet. Somit befindet sich das wellenlän¬ genkonvertierende Element 300 bei dem zweiten optoelektroni- sehen Bauelement 20 zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem zweiten reflektierenden Element 410. Die Trägerscheibe 500 kann beispielsweise Silicium aufweisen. Insbesondere kann die Trägerscheibe 500 beispielsweise als Teil eines Siliciumwafers ausgebildet sein. Neben ihrer Funk¬ tion als Träger des zweiten reflektierenden Elements 410 kann die Trägerscheibe 500 einem Schutz der in der Kavität 110 des Gehäuses 100 angeordneten Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen dienen. Fig. 4 zeigt ein schematisches zweites Reflektivitätsdiagramm 700 zur Erläuterung der Reflektivität des zweiten reflektie¬ renden Elements 410. Auf einer horizontalen Achse des zweiten Reflektivitätsdiagramms 700 ist wiederum die Wellenlänge 601 aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse des zweiten Reflekti- vitätsdiagramms 700 ist die Reflektivität 602 aufgetragen.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 des zweiten opto¬ elektronischen Bauelements 20 ist ausgebildet, elektromagne¬ tische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten
Spektralbereich 710 zu emittieren. Der erste Spektralbereich 710 kann beispielsweise im Bereich unterhalb von 1100 nm lie¬ gen. Das wellenlängenkonvertierende Element 300 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 ist dazu ausgebildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektro- magnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten
Spektralbereich 710 in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich 720 zu konvertieren. Der zweite Spektralbereich 720 kann beispielsweise im Bereich oberhalb von 1200 nm liegen.
Das zweite reflektierende Element 410 weist für elektromagne¬ tische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spekt¬ ralbereich 710 eine erste Reflektivität 715 auf. Für elektro¬ magnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 weist das zweite reflektierende Element 410 eine zweite Reflektivität 725 auf. Die erste Reflektivi- tät 715 ist größer als die zweite Reflektivität 725. Im in Fig. 4 gezeigten Beispiel bedeutet dies, dass die erste Reflektivität 715 des zweiten reflektierenden Elements 410 im gesamten ersten Spektralbereich 710 größer ist als die zweite Reflektivität 725 im gesamten zweiten Spektralbereich 720, das Minimum der ersten Reflektivität 715 im ersten Spektral¬ bereich 710 also größer ist das Maximum der zweiten Reflekti- vität 725 im zweiten Spektralbereich 720. Es wäre jedoch ausreichend, wenn das Maximum der ersten Reflektivität 715 im ersten Spektralbereich 710 größer als das Maximum der zweiten Reflektivität 725 im zweiten Spektralbereich 720 ist oder ein Mittelwert der ersten Reflektivität 715 im ersten Spektralbe¬ reich 710 größer als ein Mittelwert der zweiten Reflektivität 725 im zweiten Spektralbereich 720 ist. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 emittierte elektromagneti¬ sche Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektral¬ bereich 710, die das wellenlängenkonvertierende Element 300 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 durchläuft, oh- ne in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 konvertiert zu werden, und zu dem zweiten reflektierenden Element 410 gelangt, wird wegen der hohen ersten Reflektivität 715 des zweiten reflektierenden Elements 410 mit hoher Wahrscheinlichkeit zurück in das wellenlängenkonvertierende Element 300 reflektiert, wo es ei¬ ne weitere Gelegenheit erhält, durch das wellenlängenkonver¬ tierende Element 300 in elektromagnetische Strahlung mit ei¬ ner Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 konvertiert zu werden. Durch das wellenlängenkonvertierende Element 300 konvertierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wel¬ lenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720, die zu dem zweiten reflektierenden Element 410 an der Öffnung der Kavi- tät 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 gelangt, kann das zweite reflektierende Element 410 hingegen wegen der niedrigen zwei¬ ten Reflektivität 725 des zweiten reflektierenden Elements 410 mit hoher Wahrscheinlichkeit durchdringen, durchdringt dann auch die das zweite reflektierende Element 410 tragende Trägerscheibe 500 und wird anschließend durch das zweite optoelektronische Bauelement 20 abgestrahlt.
Durch die Reflexion elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 an dem zweiten reflektierenden Element 410 sinkt der Anteil elektromagneti¬ scher Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 in der durch das zweite optoelektronische Bau¬ element 20 nach außen abgestrahlten elektromagnetischen
Strahlung, während der Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich 720 sich erhöht.
Die Trägerscheibe 500 kann ausgebildet sein, elektromagneti- sehe Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektral¬ bereich 710, die das zweite reflektierende Element 410 trotz der hohen ersten Reflektivität 715 ohne Reflexion durchdrungen hat, zu absorbieren. Hierdurch reduziert sich der Anteil elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich 710 in der durch das zweite optoelektronische Bauelement 20 nach außen abgestrahlten elektromagne¬ tischen Strahlung weiter. Falls der erste Spektralbereich 710 im Bereich unterhalb von 1100 nm liegt, kann die Trägerschei¬ be 500 in diesem Fall beispielsweise Silicium aufweisen.
Das zweite reflektierende Element 410 kann beispielsweise als Bragg-Spiegel ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht ei- nes dritten optoelektronischen Bauelements 30. Das dritte optoelektronische Bauelement 30 weist große Übereinstimmungen mit dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 der Fig. 3 auf. Komponenten des dritten optoelektronischen Bauelements 30, die beim zweiten optoelektronischen Bauelement 20 vorhan- denen Komponenten entsprechen, sind in Fig. 5 mit demselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem dritten optoelektroni- sehen Bauelement 30 und dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 beschrieben.
Bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 fehlt die Trägerscheibe 500. Das zweite reflektierende Element 410 des dritten optoelektronischen Bauelements 30 ist stattdessen an einer Oberseite 310 des in der Kavität 110 des Gehäuses 100 angeordneten wellenlängenkonvertierenden Elements 300 an der Öffnung der Kavität 110 an der Oberseite 101 des Gehäuses 100 angeordnet. Das zweite reflektierende Element 410 kann bei¬ spielsweise als Bragg-Spiegel ausgebildet sein und mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung an der Oberseite 310 des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 angeordnet werden.
Die Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des dritten optoelektronischen Bauelements 30 ent¬ sprechen den Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des zweiten optoelektronischen Bauele- ments 20.
Fig. 6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht ei¬ nes vierten optoelektronischen Bauelements 40. Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 der Fig. 1 und mit dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 der Fig. 3 auf. Komponenten des vierten optoelektronischen Bauelements 40, die auch bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 und/oder bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 vorhanden sind, sind in Fig. 6 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figuren 1 und 3. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 bzw. dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 erläutert.
Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist, wie das erste optoelektronische Bauelement 10, das an der Strahlungs¬ emissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste reflektierende Element 400 auf. Die Re¬ flexionseigenschaften des ersten reflektierenden Elements 400 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 entsprechen den anhand der Fig. 2 erläuterten Reflexionseigenschaften des ersten reflektierenden Elements 400 des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
Zusätzlich weist das vierte optoelektronische Bauelement 40, wie das zweite optoelektronische Bauelement 20, die Träger- Scheibe 500 mit dem daran angeordneten zweiten reflektierenden Element 410 auf. Die Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 entsprechen den anhand der Fig. 4 erläuterten Reflexionseigenschaften des zweiten reflektierenden Elements 410 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20.
Bei dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 könnte das zweite reflektierende Element 410 anstatt an der Trägerschei¬ be 500 an der Oberseite 310 des wellenlängenkonvertierenden Elements 300 angeordnet sein, wie dies beim dritten opto¬ elektronischen Bauelement 30 der Fig. 5 der Fall ist.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er- findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt.
Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE erstes optoelektronisches Bauelement zweites optoelektronisches Bauelement drittes optoelektronisches Bauelement viertes optoelektronisches Bauelement Gehäuse
Oberseite
Unterseite
Kavität optoelektronischer Halbleiterchip Strahlungsemissionsfläche wellenlängenkonvertierendes Element Oberseite erstes reflektierendes Element zweites reflektierendes Element Trägerscheibe erstes Reflektivitätsdiagramm
Wellenlänge
Reflektivität erster Spektralbereich
erste Reflektivität
zweiter Spektralbereich
zweite Reflektivität zweites Reflektivitätsdiagramm erster Spektralbereich
erste Reflektivität
zweiter Spektralbereich
zweite Reflektivität

Claims

PATENTA S PRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40)
mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200), der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich (610, 710) zu emittieren,
mit einem wellenlängenkonvertierenden Element (300), das dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich (610, 710) in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich (620, 720) zu konvertieren,
und mit einem reflektierenden Element (400, 410), das im ersten Spektralbereich (610, 710) eine erste Reflektivi- tät (615, 715) und im zweiten Spektralbereich (620, 720) eine zweite Reflektivität (625, 725) aufweist.
2. Optoelektronisches Bauelement (10, 40) gemäß Anspruch 1, wobei das reflektierende Element (400) zwischen dem opto¬ elektronischen Halbleiterchip (200) und dem wellenlängenkonvertierenden Element (300) angeordnet ist,
wobei die erste Reflektivität (615) kleiner als die zwei¬ te Reflektivität (625) ist.
3. Optoelektronisches Bauelement (10, 40) gemäß Anspruch 2, wobei das reflektierende Element (400) an einer Strah¬ lungsemissionsfläche (210) des optoelektronischen Halb¬ leiterchips (200) angeordnet ist.
4. Optoelektronisches Bauelement (20, 30, 40) gemäß Anspruch 1,
wobei das wellenlängenkonvertierende Element (300) zwi¬ schen dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) und dem reflektierenden Element (410) angeordnet ist,
wobei die erste Reflektivität (715) größer als die zweite Reflektivität (725) ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (20, 40) gemäß Anspruch 4, wobei das reflektierende Element (410) an einer Träger¬ scheibe (500) angeordnet ist.
6. Optoelektronisches Bauelement (20, 40) gemäß Anspruch 5, wobei die Trägerscheibe (500) Silicium aufweist.
7. Optoelektronisches Bauelement (30, 40) gemäß Anspruch 4, wobei das reflektierende Element (410) auf eine Oberseite (310) des wellenlängenkonvertierenden Elements (300) aufgebracht ist.
8. Optoelektronisches Bauelement (40) gemäß einem der An¬ sprüche 4 bis 7,
wobei das optoelektronische Bauelement (40) ein weiteres reflektierendes Element (400) aufweist,
wobei das weitere reflektierende Element (400) zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) und dem wellenlängenkonvertierenden Element (300) angeordnet ist, wobei das weitere reflektierende Element (400) im ersten Spektralbereich (610, 710) eine geringere Reflektivität aufweist als im zweiten Spektralbereich (620, 720).
9. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das reflektierende Element (400, 410) als Bragg- Spiegel ausgebildet ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) in das wellenlängenkonvertierende Element (300) eingebettet ist.
11. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das wellenlängenkonvertierende Element (300) Quan¬ tenpunkte aufweist.
12. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Spektralbereich (610, 710) im Bereich unterhalb von 1100 nm liegt.
13. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zweite Spektralbereich (620, 720) im Bereich oberhalb von 1200 nm liegt.
PCT/EP2016/055940 2015-03-20 2016-03-18 Optoelektronisches bauelement WO2016150842A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/559,946 US10153414B2 (en) 2015-03-20 2016-03-18 Optoelectronic component

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015104237.1 2015-03-20
DE102015104237.1A DE102015104237B4 (de) 2015-03-20 2015-03-20 Optoelektronisches Bauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016150842A1 true WO2016150842A1 (de) 2016-09-29

Family

ID=55542671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/055940 WO2016150842A1 (de) 2015-03-20 2016-03-18 Optoelektronisches bauelement

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10153414B2 (de)
DE (1) DE102015104237B4 (de)
WO (1) WO2016150842A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428775A (zh) * 2017-02-14 2018-08-21 三星电子株式会社 发光二极管设备及其制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11633228B2 (en) 2019-10-04 2023-04-25 Biosense Webster (Israel) Ltd. Identifying pulmonary vein occlusion by dimension deformations of balloon catheter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0922305A2 (de) * 1997-05-27 1999-06-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Uv/blauemittierende phosphor-vorrichtung mit effizienter umwandlung von uv/blauem licht in sichtbares licht
US20090236619A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Arpan Chakroborty Light Emitting Diodes with Light Filters
EP2357677A1 (de) * 2008-10-17 2011-08-17 Koito Manufacturing Co., Ltd. Lichtemittierendes modul, verfahren zur herstellung des lichtemittierenden moduls und beleuchtungseinheit
US20130087821A1 (en) * 2010-04-15 2013-04-11 Psi Co., Ltd. Phosphor-converted single-color led including a long-wavelength pass filter
US20140264412A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device package

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004002101A1 (de) * 2003-10-17 2005-05-25 Han Shin Company Ltd. Omnidirektionaler eindimensionaler photonischer Kristall und aus demselben hergestelltes lichtemittierendes Bauelement
DE102005062514A1 (de) * 2005-09-28 2007-03-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US7514721B2 (en) * 2005-11-29 2009-04-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Luminescent ceramic element for a light emitting device
DE102008017071A1 (de) * 2008-01-31 2009-08-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Modul und Projektionsvorrichtung mit dem optoelektronischen Modul
US8426871B2 (en) * 2009-06-19 2013-04-23 Honeywell International Inc. Phosphor converting IR LEDs
WO2012015153A2 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode having distributed bragg reflector
DE102014107960A1 (de) 2014-06-05 2015-12-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0922305A2 (de) * 1997-05-27 1999-06-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Uv/blauemittierende phosphor-vorrichtung mit effizienter umwandlung von uv/blauem licht in sichtbares licht
US20090236619A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Arpan Chakroborty Light Emitting Diodes with Light Filters
EP2357677A1 (de) * 2008-10-17 2011-08-17 Koito Manufacturing Co., Ltd. Lichtemittierendes modul, verfahren zur herstellung des lichtemittierenden moduls und beleuchtungseinheit
US20130087821A1 (en) * 2010-04-15 2013-04-11 Psi Co., Ltd. Phosphor-converted single-color led including a long-wavelength pass filter
US20140264412A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device package

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428775A (zh) * 2017-02-14 2018-08-21 三星电子株式会社 发光二极管设备及其制造方法
CN108428775B (zh) * 2017-02-14 2023-02-28 三星电子株式会社 发光二极管设备及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015104237A1 (de) 2016-09-22
US10153414B2 (en) 2018-12-11
US20180076366A1 (en) 2018-03-15
DE102015104237B4 (de) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2583319B1 (de) Optoelektronisches bauteil
DE102012102114B4 (de) Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil, Beleuchtungsvorrichtung und Anzeigevorrichtung
EP2047526B1 (de) Beleuchtungsanordnung
EP2519984B1 (de) Elektronische anordnung
EP1794817B1 (de) Optoelektronisches bauelement und gehäuse für ein optoelektronisches bauelement
EP2591502B1 (de) Leuchtdiode
DE202009018419U1 (de) LED-Modul mit verbesserter Lichtleistung
DE102010045403A1 (de) Optoelektronisches Bauelement
WO2010124915A1 (de) Leuchtdiode und verfahren zur herstellung einer leuchtdiode
WO2016005150A1 (de) Halbleiterlaserbauteil und kamera
WO2015036231A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils
WO2009039824A2 (de) Optoelektronisches bauelement und auskoppellinse für ein optoelektronisches bauelement
WO2015124621A1 (de) Optoelektronisches bauelement
WO2019162080A1 (de) Strahlungsemittierendes bauteil und verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden bauteils
WO2016180810A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und leuchtmittel
WO2016150842A1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE102016106570A1 (de) Lichtemittierender Halbleiterchip, lichtemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauelements
WO2015185549A1 (de) Optoelektronisches bauelement
WO2015067612A1 (de) Optoelektronisches bauelement, optoelektronische anordnung, verfahren zum herstellen eines optischen elements und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements
EP3074986B1 (de) Elektronisches bauelement und verwendung desselben
WO2023001469A1 (de) Optoelektronisches halbleiterelement und optoelektronisches bauelement
DE102013104132A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip und optoelektronisches Halbleiterbauteil
WO2014173720A1 (de) Optoelektronisches bauelement
DE102019123886A1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements
DE102016106896A1 (de) Lichtemittierendes Bauteil

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16710452

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15559946

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE