WO2016166005A1 - Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils - Google Patents

Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils Download PDF

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WO2016166005A1
WO2016166005A1 PCT/EP2016/057581 EP2016057581W WO2016166005A1 WO 2016166005 A1 WO2016166005 A1 WO 2016166005A1 EP 2016057581 W EP2016057581 W EP 2016057581W WO 2016166005 A1 WO2016166005 A1 WO 2016166005A1
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WO
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filter element
radiation
filter
isek
intensity
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PCT/EP2016/057581
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English (en)
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Jörg FRISCHEISEN
Burkhard Hilling
Jutta THOMA
Christian Koch
Original Assignee
Osram Gmbh
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
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    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • An object to be solved is to provide an optoelectronic device that is cost effective and emits radiation having a high color rendering index.
  • this includes
  • the optoelectronic component one or more light sources.
  • the at least one light source is for generating a
  • the light source is operated electrically.
  • the light source is preferably a light-emitting diode, in short LED, a laser diode or also an organic light-emitting diode, in short OLED.
  • colored light preferably blue light or green light or yellow light or red light, is emitted by the light source.
  • Conversion element is in normal operation Part of the primary radiation in a longer wavelength
  • Filter element at least or exclusively one
  • Short-wave component of the secondary radiation temporarily or permanently leaving the component.
  • Short-wave component of the secondary radiation means in particular that this component is at shorter wavelengths than an intensity maximum of the secondary radiation or covers the shortest wave two thirds of the spectrum of the secondary radiation, wherein only
  • Wavelengths with an intensity of at least 5% of the intensity maximum are taken into account.
  • the short-wave component lies on a blue edge of the
  • Filter element then acts in the relevant visible
  • Spectral range from about 400 nm to 750 nm, not as
  • Fluorescent According to at least one embodiment is by the
  • Filter element a CIE-y coordinate of a color locus of
  • Filter element slips the color location of the mixed radiation in the CIE standard color chart towards the x-axis. Reference is made in particular to the CIE standard color chart from 1931.
  • the CIE z coordinate of the mixed radiation is through the filter element
  • color rendering index Ra refers to the color rendering quality averaged over the first eight CIE test colors
  • color rendering index R9 refers to the color rendering quality only at the ninth
  • Test color which represents deep red.
  • this includes
  • optoelectronic component one or more light sources for generating a primary radiation.
  • a conversion element is a part of the primary radiation in a longer wavelength
  • a filter element prevents a short-wave component of the secondary radiation from leaving the component.
  • a CIE-y coordinate of a color locus of the mixed radiation is reduced and a CIE z coordinate is increased. This will be the Color rendering indices Ra and R9 of the mixed radiation due to the filter element increased.
  • General lighting such as for living spaces, is a
  • Filter element is the color rendering index Ra and also the color rendering index for deep red at the test color R9 increased.
  • the light source is a light-emitting diode, in short LED.
  • the light-emitting diode comprises a semiconductor layer sequence.
  • Semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P or an arsenide compound semiconductor material as Al n Iri ] __ n _ m Ga m As, where each 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m -S 1.
  • the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents.
  • the light source is a light-emitting diode which emits blue light.
  • the LED is based on the material system AlInGaN.
  • the primary radiation preferably has an absolute
  • Intensity maximum at an intensity maximum wavelength Imax which is at least 420 nm or 430 nm or 440 nm. Alternatively or additionally lies the
  • Intensity maximum wavelength Imax at most 480 nm or 470 nm or 460 nm. According to at least one embodiment, the
  • Intensity maximum Isek which is at least 570 nm or 580 nm or 590 nm.
  • the intensity maximum Isek of the secondary radiation is at most 625 nm or 615 nm or 607 nm. It is possible that an intensity of the secondary radiation, starting from the intensity maximum Isek, towards larger wavelengths
  • the minimum intensity Imin is at least 15 nm or 20 nm above the intensity maximum wavelength Imax of the primary radiation.
  • the intensity maximum Imin is in particular a relative one
  • Primary radiation through the filter element does not change or does not change significantly.
  • a filter element For example, a
  • Attenuation of the intensity of the primary radiation through the filter element to at most 20% or 10% or 5%.
  • Intensity maximum wavelength Imax of the primary radiation is shifted by the filter element by at most 5 nm or 3 nm or 1.5 nm.
  • Secondary radiation before passing through the filter element has a spectral half-width, in particular full width at half the height of the maximum or short FWHM, which is at least 100 nm or 120 nm or 140 nm.
  • Filter element in the intensity maximum Isek by at least a factor of 1.25 or 1.5 or 2.5 or 4 more intense than the
  • the secondary radiation is formed by the filter element in the spectrum
  • the sub-intensity maximum Nsek is preferably located between one
  • the filter element is a bandpass filter. That is, that
  • Filter element has a lower transmissivity in a spectral range, with the transmissivity increasing towards both shorter and longer wavelengths.
  • the filter element may also have a plurality of filter bands and as
  • Spectral range is in particular the visible
  • Spectral range so about the spectral range between including 400 nm and 750 nm or between 420 nm and 710 nm inclusive.
  • Filter band at at least 560 nm or 570 nm or 575 nm. Alternatively or additionally, the mean
  • the mean filter wavelength Lfil with respect to the intensity maximum Isek of the secondary radiation before passing through the filter element and with regard to the intensity minimum Imin applies:
  • the intensity maximum Isek is the
  • the average filter wavelength Lfil is 580 nm, with a tolerance of at most 30 nm or 20 nm or 10 nm or 5 nm, in each case at room temperature, ie 296 K. According to at least one embodiment applies to a
  • Main filter band 0, 02 (Isek-Imine) ⁇ Bfil ⁇ 0, 4 (Isek-Imin) or 0, 05 (Isek-Imine) ⁇ Bfil ⁇ 0, 3 (Isek-Imine) or
  • Half-width Bfil is in particular a FWHM value. According to at least one embodiment, the
  • Additional intensity maximum Nsek at least 50% or 60% or 70% and / or at most 90% or 80% or 75% of the
  • Intensity of the secondary radiation in the intensity maximum Isek in the intensity maximum Isek.
  • the corresponding values may also apply to an intensity maximum Isek of the secondary radiation modified by the filter element. This by the
  • At the secondary intensity maximum Nsek is a relative and not an absolute maximum intensity.
  • the Filter element increases a color contrast index of the mixed radiation.
  • the color contrast index is also called Feeling of
  • the filter element is in terms of spatial
  • Radiation characteristic of the mixed radiation around an optically passive element is then not or not significantly influenced by the filter element.
  • the filter element is then, in the context of
  • the filter means has a thickness and / or optical density varying over the light source.
  • the filter means is thicker over a center of the light source or optically more dense than at an edge of the light source. This makes it possible to achieve that a mean path length of radiation, in particular of
  • the filter medium is shaped like a convex lens or a biconvex lens, or edges thereof Light source, seen in plan view, free of the filter medium.
  • the filter medium is shaped like a convex lens or a biconvex lens, or edges thereof Light source, seen in plan view, free of the filter medium.
  • Filter means has a constant geometric thickness, but varying over the light source of time optical density.
  • Absorption behavior is adjustable. This can be achieved, for example, by the filter medium having a gradient in a concentration of a filter substance.
  • Phosphor mixture includes one or more
  • Phosphors in particular inorganic phosphors.
  • the phosphor or the phosphor mixture is preferably selected from at least one of the following phosphors: Eu 2+ -doped nitrides such as (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ ,
  • the luminescent materials which can also be used are the phosphors specified in EP 2 549 330 A1. With regard to the phosphors used, the disclosure of this document is incorporated by reference. In addition, so-called
  • Quantum dots are introduced as a converter material.
  • Quantum dots in the form of nanocrystalline materials which include a Group II-VI compound and / or a Group III-V compound and / or a Group IV-VI compound and / or metal nanocrystals are preferred herein.
  • Conversion element a variety of phosphor particles.
  • the phosphor particles are for example in a
  • the conversion element a Alternatively, the conversion element a
  • Matrix material preferably to a silicone, a silicone-epoxy hybrid material, a glass or a ceramic.
  • the filter element is a glass filter.
  • the filter element is then, for example, as a glass plate, which on the
  • Conversion element is applied. Alternatively you can Filter particles are present from the filter material, the
  • the filter element has an average geometric thickness of at most 0.5 mm or 0.3 mm or 0.15 mm or 0.1 mm. In other words, the filter element is formed thin. A thickness of the filter element may be smaller than a thickness of the light source and / or the conversion element.
  • an average refractive index of the filter element at a wavelength of 550 nm and at a temperature of 300 K is at most 1.7 or 1.62 or 1.55.
  • this refractive index of the filter element is at most 0.2 or 0.15 above or below a mean refractive index of the conversion element.
  • Glass filter is or if filter particles in a
  • Matrix material are embedded approximately from a silicone.
  • Refractive index difference between the matrix material and the filter particles at room temperature is preferably at most 0.1 or 0.05 or 0.02 or 0.01.
  • the filter element is optically arranged downstream of the conversion element. This means along a main direction of radiation within the
  • the filter element follows the
  • Conversion element completely or at least partially after. It is possible that the conversion element is completely and directly covered by the filter element. Particularly preferably, the filter element, the conversion element and the light source are intimately connected to each other, so that These components do not separate from each other in the intended use of the optoelectronic device. Further preferably, the filter element, the conversion element and the light source are handled together as a single unit, for example with a pair of tweezers or a
  • Filter element only solids. Alternatively, there is a gap between the filter element and the light source, in particular between the filter element and the conversion element.
  • Filter element close to the light source. This may mean that a mean distance between the light source and the filter element is at most 0.2 mm or 0.1 mm or 0.075 mm. Alternatively, the filter element may be further away from the light source, for example at one side of a volume encapsulation facing away from the light source. An average distance is then preferably at most 2 mm or 1 mm and / or at least 0.15 mm or 0.3 mm.
  • the filter element does not act as a scatterer.
  • the filter element does not act as a scatterer.
  • Filter element in particular to improve a
  • Light extraction efficiency or to adjust a directional emission at a surface Roughening has.
  • the filter element has further optically active components.
  • the filter element light scattering particles are about
  • Alumina or titanium dioxide buried Alumina or titanium dioxide buried.
  • the filter element is on the light source and / or the conversion element
  • the filter element may be formed by a layer deposition technique such as printing or spraying.
  • a layer deposition technique such as printing or spraying.
  • the filter element is completely surrounded by another material, such as an adhesive or a glass layer.
  • White light can mean that a color location of the emitted mixed radiation is at a distance from the
  • Color temperature of the white mixed light is preferably at least 2500 K or 2800 K and / or at most 5000 K or 4500 K or 4000 K, for example between
  • the white light may be around
  • the described optoelectronic component for the illumination of business premises and / or goods displays used in displays or in general lighting. According to at least one embodiment, the
  • the component includes several
  • LED chip may have the same emission characteristics or in
  • the filter element may be arranged downstream of all the LED chips or groups of LED chips may be a single one
  • each filter element is uniquely associated with exactly one LED chip.
  • Conversion element is converted into a secondary radiation.
  • the filter element is located between the light source and the conversion element.
  • a method for producing an optoelectronic component is specified.
  • a component is produced as indicated in connection with one or more of the above-mentioned embodiments.
  • the method comprises at least the following steps, preferably in the
  • the filter element takes place, for example, by placing a filter plate.
  • the filter element by a deposition method such as
  • Spraying or imprinting are applied. It is possible that the filter element is glued on.
  • a multiplicity of optoelectronic components are produced in the wafer composite.
  • the light sources in particular the blue light emitting LEDs, still on one
  • Wafer for example, on a growth substrate or on an intermediate carrier.
  • a semiconductor layer sequence can already be singulated into the individual light sources.
  • Light sources are pre-sorted in terms of their spectral properties, or by means of a so-called roll-to-roll method.
  • the color location of the mixed radiation is determined by virtue of the fact that the light sources are operated electrically for a short time after the
  • Conversion element was applied.
  • the mixed light generated during operation of the light sources is detected and the color location of the mixed radiation is determined.
  • the conversion element can be excited by photoluminescence, whereby the emitted radiation is also detected.
  • the color location of the mixed radiation can be extrapolated or determined via the detected photoluminescence radiation.
  • a plurality of filter elements are provided that are the same
  • the filter elements are glass filters that are
  • a thickness graduation is for example 0.05 mm or 0.1 mm or 0.15 mm.
  • Material composition provided in the same or different thicknesses.
  • different filter materials individually or in
  • Figure 1 is a schematic sectional views of
  • Figure 2 is schematic sectional views of
  • FIG. 1 shows various exemplary embodiments of the optoelectronic component 1.
  • the light source 3 is a light-emitting diode chip which is applied to a carrier 2.
  • the conversion element 4 on which the filter element 5 is applied directly. Applied directly does not exclude that a bonding agent such as an adhesive is between the respective components.
  • the filter element 5 has a varying thickness and is convex.
  • the light source 3 the light
  • Filter element 5 has a greater thickness than at an edge.
  • the filter element 5 does not extend to the entire light source 3. At one edge, therefore, the light source 3 is free of the filter element 5, in Seen from above. As a result, as a function of an emission angle, a more homogeneous emission with regard to the color locus can be achieved.
  • the conversion element 4 and the filter element 5 are cap-like in a layer with a constant thickness around the
  • the filter element 5 is applied to the conversion element 4 as glass platelets.
  • the conversion element 4 is designed, for example, as a volume encapsulation around the light source 3 and is located in a recess of the carrier 2. Notwithstanding FIG. IE, it is possible for the recess in the carrier 2 to be designed precisely for the filter element 5 and then for the latter Filter element 5
  • FIG. 1F it is shown that the conversion element 4 surrounds the semiconductor chip 3 in the manner of a cap, whereby the
  • Filter element 4 is formed as a thin, uniformly thick layer.
  • the filter element 5 is designed as Volumenverguss.
  • glass particles are one
  • Filter material in a matrix such as a silicone or a glass.
  • Filter particles to the same or similar refractive indices, so that the filter element 5, as preferably in all other embodiments, is clear and does not appear scattering.
  • Phosphor particles and at the same time filter particles housed in a matrix material For example Phosphor particles and at the same time filter particles housed in a matrix material.
  • Clear potting 7a to the light source 3, the conversion element 4 and the filter element 5 is present. Further, optionally, a second clear potting 7b is applied, the lens-shaped
  • optical elements such as lenses.
  • Filter element between the two clear seals 7a, 7b is located.
  • the filter element 5 is always clear-sighted and thus not designed to be scattering.
  • the filter element 5 additionally comprises light scattering particles or diffusers. Also notwithstanding the illustration, the filter element 5 at one of the light source. 3
  • FIG. 2 schematically shows method steps for
  • a conversion element 4 is applied to the light source 3, which is preferably light emitting diodes emitting blue light.
  • the application of the conversion elements 4 on the light source 3 is preferably carried out in the wafer composite, so that a plurality of the light sources 3 are mounted on the carrier 2. Subsequently, the light sources 3 are operated or it will be the conversion elements 4 for photoluminescence
  • the various filter elements 5 differ in terms of their thickness and / or their material composition, as illustrated in FIG. 2B.
  • FIG. 3 shows the spectral properties of a
  • FIG. 3A shows a spectrum of the mixed radiation M of the component 1. This is also shown
  • FIG. 3B illustrates the corresponding color locus shift of the mixed radiation.
  • FIG. 3C the values for the component 1 with filter element being relative to the values of the
  • Component 9 are specified without filter element.
  • the color coordinates CIE x and CIE y as well as the light power phie in watts and the luminous flux phiv in lumens are indicated in each case. Further, the color rendering indexes Ra8, also referred to as CRI or Ra, and R9 are given.
  • the reference component 9 without filter element comprises a blue light-emitting diode having a dominant wavelength of 445 nm.
  • the component 9 emits white light having a color temperature of 3000 K and a color rendering index Ra of 81.
  • the phosphor used is a mixture of a cerium-doped (Y, Lu) 3 (Al, Ga) 5 ⁇ 0 ] _2 and a europium-doped nitride.
  • the component 1 which incidentally is the reference component 9
  • the intensity maximum Imax of a primary radiation P is not or not significantly influenced by the filter element 5. Essentially only the secondary radiation S changes, in a short-wave
  • Intensity maximum Isek of the component 9 without filter element Smaller deviations from the mixed radiation of the component 9 without filter element in other spectral ranges are given by the filter element 5, but these smaller deviations do not or not significantly affect the photometric properties of the resulting mixed radiation M. Therefore, these further, smaller deviations will not be discussed in more detail below.
  • An average filter wavelength Lfil of the filter element 5 is approximately 580 nm and thus approximately 20 nm below the intensity maximum Isek of the component 9 without a filter element.
  • the mixed radiation M has a relative minimum intensity which lies at greater wavelengths than the minimum imine between the primary radiation P and the secondary radiation S. This also applies to all other exemplary embodiments.
  • the filter element 5 of the mixed radiation M of the component 1 no additional, spectral components added.
  • the filter element thus does not act as a phosphor in the relevant spectral range.
  • the color rendering index Ra is also shown in FIG. 3C.
  • Color rendering index R9 significantly increased due to the filter element.
  • FIG. 4 shows a representation corresponding to FIG.
  • a filter element 5 in this case a glass filter from Schott, type BG20, is used, which was thinned from the original thickness of 2 mm to 0.22 mm. That by the
  • relative intensity minimum of the secondary radiation S is approximately 590 nm.
  • An intensity in this intensity minimum is, with a tolerance of 20 percentage points, each at 60% of the intensities
  • the color rendering index R9 can be increased considerably, with only moderate losses in light intensity.
  • a filter of the type BG20 a filter of the company Schott, type BG36, can be used.
  • a filter from Hoya, type V10 was used.
  • the dominant wavelength of the primary radiation is 448 nm.
  • the original thickness of the commercially available filter 5 ⁇ is 2.5 mm, was used for Figure 6, a filter thickness of 0.35 mm.
  • NF561-18 By means of such a filter, a spectral range with a width of approximately 15 nm is cut out almost completely from the mixed radiation M.
  • a bandpass filter is used, similar to the filter of Figure 7. However, a spectral band is not completely cut out, but only partially. The minimum in the filter band is therefore in a range of intensity between the intensity minimum Imin and twice the intensity in it
  • Intensity minimum imine With such a filter, a reduction in the light output can be reduced.
  • FIG. 9 shows a spectrum of the mixed radiation ⁇ ⁇
  • Secondary radiation S x can be achieved, for example, by the use of a plurality of different spectrally narrow-band emitting phosphors, in particular quantum dots.
  • a secondary radiation S ⁇ with multiple maxima can as a reference Isek, deviating from the figures 3 to 8, an arithmetic mean of all maxima are used.
  • the reference Isek may be an average of
  • Secondary radiation S ⁇ be used, with left and right of the mean then equal areas of the spectrum of the secondary radiation S ⁇ are and where only
  • Spectral components with an intensity of at least 5 ⁇ 6 of a maximum intensity of the secondary radiation S ⁇ are taken into account.
  • Lfil mean filter wavelength of the filter element

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil eine oder mehrere Lichtquellen zur Erzeugung einer Primärstrahlung. Durch ein Konversionselement wird ein Teil der Primärstrahlung in eine langwelligere Sekundärstrahlung umgewandelt, sodass das Bauteil im Betrieb eine Mischstrahlung emittiert, die aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht. Ein Filterelement hindert einen kurzwelligen Anteil der Sekundärstrahlung am Verlassen des Bauteils. Durch das Filterelement wird eine CIE-y-Koordinate eines Farborts der Mischstrahlung verkleinert und eine CIE-z-Koordinate vergrößert. Hierdurch werden die Farbwiedergabeindizes Ra und R9 der Mischstrahlung aufgrund des Filterelements erhöht.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils
Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, das kosteneffizient ist und das Strahlung mit einem hohen Farbwiedergabeindex emittiert.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Bauteil und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil eine oder mehrere Lichtquellen. Die mindestens eine Lichtquelle ist zur Erzeugung einer
Primärstrahlung eingerichtet. Die Lichtquelle wird elektrisch betrieben. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Leuchtdiode, kurz LED, um eine Laserdiode oder auch um eine organische Leuchtdiode, kurz OLED. Beispielsweise wird von der Lichtquelle farbiges Licht, bevorzugt blaues Licht oder grünes Licht oder gelbes Licht oder rotes Licht, emittiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauteil eines oder mehrere
Konversionselemente auf. Durch das mindestens eine
Konversionselement wird im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Teil der Primärstrahlung in eine langwelligere
Sekundärstrahlung umgewandelt. Dadurch, dass nur ein Teil der Primärstrahlung absorbiert und umgewandelt wird, wird von dem optoelektronischen Bauteil im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Mischstrahlung emittiert, die zumindest im sichtbaren
Spektralbereich aus der Primärstrahlung und der
Sekundärstrahlung besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hindert das
Filterelement zumindest oder ausschließlich einen
kurzwelligen Anteil der Sekundärstrahlung zeitweilig oder dauerhaft am Verlassen des Bauteils. Kurzwelliger Anteil der Sekundärstrahlung bedeutet insbesondere, dass dieser Anteil bei kürzeren Wellenlängen als ein Intensitätsmaximum der Sekundärstrahlung liegt oder die kurzwelligsten zwei Drittel des Spektrums der Sekundärstrahlung abdeckt, wobei nur
Wellenlängen mit einer Intensität von mindestens 5 % des Intensitätsmaximums berücksichtigt werden. Mit anderen Worten liegt der kurzwellige Anteil an einer blauen Flanke der
Sekundärstrahlung. Es ist möglich, dass sich die
Filterwirkung des Filterelements ausschließlich oder im
Wesentlichen auf den kurzwelligen Anteil der
Sekundärstrahlung beschränkt. Bevorzugt werden durch das Filterelement der Mischstrahlung des Bauteils keine
zusätzlichen, spektralen Komponenten hinzugefügt. Das
Filterelement wirkt dann in dem relevanten sichtbaren
Spektralbereich, etwa von 400 nm bis 750 nm, nicht als
Leuchtstoff . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch das
Filterelement eine CIE-y-Koordinate eines Farborts der
Mischstrahlung verkleinert. Das heißt, durch das
Filterelement rutscht der Farbort der Mischstrahlung in der CIE-Normfarbtafel hin zur x-Achse. Hierbei wird insbesondere Bezug genommen auf die CIE-Normfarbtafel von 1931.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die CIE-z- Koordinate der Mischstrahlung durch das Filterelement
vergrößert. Mit anderen Worten nimmt dann eine Wahrnehmung eines Blauanteils in der Mischstrahlung zu.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden durch das
Filterelement die Farbwiedergabeindizes Ra und R9 der
Mischstrahlung erhöht. Diese Farbwiedergabeindizes sind beispielsweise definiert in der Druckschrift CIE Technical Report - Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources aus dem Jahr 1995, ISBN 3 900 734 57 7. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift hinsichtlich der Bestimmung der Farbwiedergabeindizes wird durch Rückbezug mit aufgenommen. Der Farbwiedergabeindex Ra bezieht sich auf die Farbwiedergabequalität, gemittelt über die ersten acht CIE-Testfarben, der Farbwiedergabeindex R9 dagegen bezieht sich auf die Farbwiedergabequalität nur bei der neunten
Testfarbe, welche Tiefrot repräsentiert.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil eine oder mehrere Lichtquellen zur Erzeugung einer Primärstrahlung. Durch ein Konversionselement wird ein Teil der Primärstrahlung in eine langwelligere
Sekundärstrahlung umgewandelt, sodass das Bauteil im Betrieb eine Mischstrahlung emittiert, die aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung besteht. Ein Filterelement hindert einen kurzwelligen Anteil der Sekundärstrahlung am Verlassen des Bauteils. Durch das Filterelement wird eine CIE-y- Koordinate eines Farborts der Mischstrahlung verkleinert und eine CIE-z-Koordinate vergrößert. Hierdurch werden die Farbwiedergabeindizes Ra und R9 der Mischstrahlung aufgrund des Filterelements erhöht.
Bei vielen Anwendungen, wie beispielsweise der Beleuchtung von Geschäftsräumen oder von Auslagen, etwa für Lebensmittel oder Kleidung, ist eine künstliche Beleuchtung mit einem hohen Farbwiedergabeindex, englisch Color Rendering Index oder kurz CRI, erforderlich. Auch in der
Allgemeinbeleuchtung, etwa für Wohnräume, ist ein
vergleichsweise hoher Farbwiedergabeindex erwünscht. Speziell im Lebensmittelbereich ist eine gute Farbwiedergabe im roten Spektralbereich erwünscht. Durch das hier beschriebene
Filterelement ist der Farbwiedergabeindex Ra und auch der Farbwiedergabeindex für Tiefrot bei der Testfarbe R9 erhöht.
Alternative Möglichkeiten, den Farbwiedergabeindex zu
erhöhen, bestehen darin, aufwändige Leuchtstoffmischungen zu verwenden oder eine Vielzahl von LED-Chips, die bei
verschiedenen Farben emittieren, miteinander zu kombinieren. Diese Lösungen sind jedoch vergleichsweise technisch
aufwändig und teuer. Mit dem hier beschriebenen Filterelement steht eine technisch einfachere und kostengünstigere Lösung zur Verfügung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Leuchtdiode, kurz LED. Die Leuchtdiode umfasst eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIri]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m -S 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können . Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Leuchtdiode, die blaues Licht emittiert. Die Leuchtdiode basiert auf dem Materialsystem AlInGaN. Die Primärstrahlung weist bevorzugt ein absolutes
Intensitätsmaximum bei einer Intensitätsmaximumswellenlänge Imax auf, die bei mindestens 420 nm oder 430 nm oder 440 nm liegt. Alternativ oder zusätzlich liegt die
Intensitätsmaximumswellenlänge Imax bei höchstens 480 nm oder 470 nm oder 460 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Sekundärstrahlung ein relatives oder absolutes
Intensitätsmaximum Isek auf, das bei mindestens 570 nm oder 580 nm oder 590 nm liegt. Alternativ oder zusätzlich liegt das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung bei höchstens 625 nm oder 615 nm oder 607 nm. Es ist möglich, dass eine Intensität der Sekundärstrahlung, ausgehend von dem Intensitätsmaximum Isek, hin zu größeren Wellenlängen
und/oder hin zu kleineren Wellenlängen monoton abfällt, so dass dann keine Zwischenmaxima oder Zwischenminima im
Spektrum der Sekundärstrahlung vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Mischstrahlung ein Intensitätsminimum Imin auf, das bei mindestens 455 nm oder 465 nm oder 470 nm oder 480 nm liegt und/oder bei höchstens 500 nm oder 490 nm oder 480 nm.
Insbesondere liegt das Intensitätsminimum Imin mindestens 15 nm oder 20 nm oberhalb der Intensitätsmaximumswellenlänge Imax der Primärstrahlung. Bei dem Intensitätsmaximum Imin handelt es sich insbesondere um ein relatives
Intensitätsminimum, bevorzugt um das einzige relative
Intensitätsminimum zwischen der
Intensitätsmaximumswellenlänge Imax der Primärstrahlung und dem Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung.
Diese und alle anderen Angaben gelten, sofern nicht anders kenntlich gemacht, insbesondere bei einer Temperatur von 300 K, also ungefähr bei Raumtemperatur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die
Primärstrahlung durch das Filterelement nicht oder nicht signifikant verändert. Beispielsweise erfolgt eine
Abschwächung der Intensität der Primärstrahlung durch das Filterelement zu höchstens 20 % oder 10 % oder 5 %.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die
Intensitätsmaximumswellenlänge Imax der Primärstrahlung durch das Filterelement um höchstens 5 nm oder 3 nm oder 1,5 nm verschoben wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Sekundärstrahlung vor Durchlaufen des Filterelements eine spektrale Halbwertbreite, insbesondere volle Breite auf halber Höhe des Maximums oder kurz FWHM, auf, die mindestens 100 nm oder 120 nm oder 140 nm beträgt. Alternativ oder zusätzlich liegt die spektrale Halbwertbreite der
Sekundärstrahlung bei höchstens 230 nm oder 200 nm oder 170 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Sekundärstrahlung vor und/oder nach Durchlaufen des
Filterelements im Intensitätsmaximum Isek um mindestens einen Faktor 1,25 oder 1,5 oder 2,5 oder 4 intensiver als die
Primärstrahlung bei der Intensitätsmaximumswellenlänge Imax. Dieser Faktor beträgt alternativ oder zusätzlich höchstens 5 oder 2,5 oder 2 oder 1,75.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform entsteht durch das Filterelement im Spektrum der Sekundärstrahlung ein
Nebenintensitätsmaximum Nsek. Das Nebenintensitätsmaximum Nsek befindet sich bevorzugt zwischen einem
Intensitätsminimum Imin der Mischstrahlung und dem
Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung vor Durchlaufen des Filterelements. Es ist möglich, dass durch das
Filterelement genau ein ausgeprägtes Nebenintensitätsmaximum Nsek entsteht. Alternativ können auch mehrere
Nebenintensitätsmaxima auftreten, hervorgerufen durch das Filterelement .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Filterelement um einen Bandpassfilter. Das heißt, das
Filterelement weist in einem Spektralbereich eine geringere Durchlassfähigkeit auf, wobei die Durchlassfähigkeit sowohl zu kürzeren als auch zu größeren Wellenlängen hin zunimmt. Bevorzugt weist das Filterelement im relevanten
Spektralbereich genau eine Hauptfilterbande oder insgesamt nur eine Filterbande auf. Alternativ kann das Filterelement auch mehrere Filterbanden aufweisen und als
Multibandpassfilter gestaltet sein. Der relevante
Spektralbereich ist insbesondere der sichtbare
Spektralbereich, also etwa der Spektralbereich zwischen einschließlich 400 nm und 750 nm oder zwischen einschließlich 420 nm und 710 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine mittlere Filterwellenlänge Lfil der Hauptfilterbande oder der
Filterbande bei mindestens 560 nm oder 570 nm oder 575 nm. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere
Filterwellenlänge bei höchstens 610 nm oder 590 nm oder 585 nm. Die Lage der mittleren Filterwellenlänge Lfil ergibt sich dabei insbesondere aus einem Mittelwert derjenigen
Wellenlängen, bei denen eine Intensität der Filterbande oder der Hauptfilterbande auf 50 % abgefallen ist. Anders
ausgedrückt ist die mittlere Filterwellenlänge der Mittelwert der Wellenlängen der Filterbande bei halber Höhe der vollen Intensität, FWHM.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für die mittlere Filterwellenlänge Lfil in Bezug auf das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung vor Durchlaufen des Filterelements und mit Blick auf das Intensitätsminimum Imin:
Imin + 0 , 4 ( Isek-Imin) < Lfil < Isek oder
Imin + 0 , 5 ( Isek-Imin) < Lfil < Isek - 0 , 1 ( Isek-Imin) oder Imin + 0 , 6 ( Isek-Imin) < Lfil < Isek - 0 , 1 ( Isek-Imin) oder Imin + 0, 6 (Isek-Imin) < Lfil < Isek - 0 , 15 ( Isek-Imin) .
Beispielsweise liegt das Intensitätsmaximum Isek der
Sekundärstrahlung bei 605 nm, mit einer Toleranz von
höchstens 30 nm oder 20 nm oder 10 nm oder 5 nm und/oder die mittlere Filterwellenlänge Lfil liegt bei 580 nm, mit einer Toleranz von höchstens 30 nm oder 20 nm oder 10 nm oder 5 nm, jeweils bei Raumtemperatur, also 296 K. Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für eine
Halbwertsbreite Bfil der Filterbande oder der
Hauptfilterbande: 0 , 02 ( Isek-Imin) < Bfil < 0 , 4 ( Isek-Imin) oder 0 , 05 ( Isek-Imin) < Bfil < 0 , 3 ( Isek-Imin) oder
0, 1 (Isek-Imin) < Bfil < 0 , 3 ( Isek-Imin) oder
0, 15 (Isek-Imin) < Bfil < 0 , 25 ( Isek-Imin) . Bei der
Halbwertsbreite Bfil handelt es sich insbesondere um einen FWHM-Wert . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Nebenintensitätsmaximum Nsek mindestens 50 % oder 60 % oder 70 % und/oder höchstens 90 % oder 80 % oder 75 % der
Intensität der Sekundärstrahlung in dem Intensitätsmaximum Isek auf. Hierbei wird auf das Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung vor Durchlaufen des Filterelements Bezug genommen. Die entsprechenden Werte können für ein durch das Filterelement modifiziertes Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung ebenso gelten. Dieses durch das
Filterelement hervorgerufene Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung liegt insbesondere bei größeren
Wellenlängen als das Intensitätsmaximum Isek vor Durchlaufen des Filterelements. Eine Verschiebung liegt dabei zum
Beispiel bei mindestens 5 nm oder 10 nm oder 15 nm und/oder bei höchstens 30 nm oder 25 nm oder 20 nm. Mit anderen Worten handelt es sich dann bei dem Nebenintensitätsmaximum Nsek um ein relatives und nicht um ein absolutes Intensitätsmaximum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist durch das
Filterelement ein Farbkontrastindex der Mischstrahlung erhöht. Der Farbkontrastindex wird auch als Feeling of
Contrast Index, kurz FCI, bezeichnet. Der FCI ist
beispielsweise in der Druckschrift US 2013/0155647 AI definiert, insbesondere in den Absätzen 29 bis 36. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift hinsichtlich des FCI wird durch Rückbezug mit aufgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Filterelement hinsichtlich der räumlichen
Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung um ein optisch passives Element. Mit anderen Worten wird dann die räumliche Abstrahlcharakteristik durch das Filterelement nicht oder nicht signifikant beeinflusst. Insbesondere handelt es sich bei dem Filterelement dann, im Rahmen der
Herstellungstoleranzen, um eine planparallele, ebene Platte, die klarsichtig und nicht lichtstreuend ist. Es erfolgt dann durch das Filterelement beispielsweise ein geringfügiger Parallelversatz von Strahlung, jedoch keine Aufweitung oder Einengung der räumlichen Abstrahlcharakteristik. Das heißt, dass dann die einzige optische Funktion des Filterelements die Filterung der Primärstrahlung und/oder der
Sekundärstrahlung ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filtermittel eine über die Lichtquelle hinweg variierende Dicke und/oder optische Dichte auf. Bevorzugt ist das Filtermittel über einer Mitte der Lichtquelle dicker oder optisch dichter als an einem Rand der Lichtquelle. Hierdurch ist erzielbar, dass eine mittlere Weglänge von Strahlung, insbesondere von
Primärstrahlung, durch das Filtermittel hindurch entlang aller Raumrichtungen gleich oder näherungsweise gleich ist. Somit ist ein winkelabhängiger Farbeindruck der von dem optoelektronischen Bauteil emittierten Mischstrahlung
homogener gestaltbar.
Beispielsweise ist das Filtermittel ähnlich einer Konvexlinse oder einer Bikonvexlinse geformt oder es sind Ränder der Lichtquelle, in Draufsicht gesehen, frei von dem Filtermittel. Alternativ ist es möglich, dass das
Filtermittel eine konstante geometrische Dicke aufweist, aber eine über die Lichtquelle hinweg variierende optische Dichte. Somit ist es möglich, dass wegen der konstanten Dicke durch das Filtermittel die räumliche Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung nicht beeinflusst wird, aufgrund der
variierenden optischen Dichte aber winkelabhängig das
Absorptionsverhalten einstellbar ist. Dies ist etwa dadurch erreichbar, dass das Filtermittel einen Gradienten in einer Konzentration eines Filterstoffs aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Konversionselement einen Leuchtstoff oder eine
Leuchtstoffmischung auf. Der Leuchtstoff oder die
Leuchtstoffmischung beinhaltet einen oder mehrere
Leuchtstoffe, insbesondere anorganische Leuchtstoffe. Der Leuchtstoff oder die Leuchtstoffmischung ist bevorzugt ausgewählt aus zumindest einem der folgenden Leuchtstoffe: Eu2+-dotierte Nitride wie (Ca, Sr) AlSiN3 : Eu2+,
Sr (Ca, Sr) Si2Al2N6 : Eu2+, (Sr, Ca) AlSiN3*Si2N20 : Eu2+,
(Ca, Ba, Sr) 2Si5 8 :Eu2 + , ( Sr, Ca) [L1AI3N4 ] : Eu2 + ; Granate aus dem allgemeinen System (Gd, Lu, Tb, Y) 3 (AI , Ga, D) 5 (0, X) ]_2 : RE mit X = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = drei- oder vier- wertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie LU3 (Al]__ xGax) 5θι2 :Ce3 + , Y3 (Al]__xGax) 5θ^2 : Ce3 + ; Eu2 +-dotierte Sulfide wie (Ca, Sr, Ba) S :Eu2+; Eu2+-dotierte SiONe wie
(Ba, Sr, Ca) Si202N2 :Eu2+; SiAlONe etwa aus dem System
LixMyLnzSi]_2_ (m+n) AI (m+n) OnN]_ g_n; beta-SiAlONe aus dem System Sig_xAlzOyNg_y :REZ; Nitrido-Orthosilikate wie
AE2-x-aRExEuaSi04_xNx, AE2_x_aRExEuaSi1_y04_x_2yNx mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall; Orthosilikate wie (Ba, Sr, Ca,Mg) 2Si04 :Eu2+; Chlorosilikate wie CasMg ( S1O4 ) 4CI2 : E z+ ; Chlorophosphate wie
(Sr,Ba,Ca,Mg) 10 (PO4) gCl2:Eu2+; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaO- MgO-Al203-System wie BaMgAl]_QO]_7 :Eu2+; Halophosphate wie M5 (P04) 3 (Cl, F) : (Eu2 + , Sb3 + , Mn2 + ) ; SCAP-LeuchtStoffe wie
( Sr, Ba, Ca) 5 ( PO4 ) 3CI : Eu2+ . Als Leuchtstoffe sind auch die in der Druckschrift EP 2 549 330 AI angegebenen Leuchtstoffe einsetzbar. Hinsichtlich der verwendeten Leuchtstoffe wird der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift durch Rückbezug mit aufgenommen. Außerdem können auch sogenannte
Quantenpunkte als Konvertermaterial eingebracht werden.
Quantenpunkte in der Form nanokristalliner Materialien, welche eine Gruppe II-VI-Verbindung und/oder eine Gruppe III- V-Verbindung und/oder eine Gruppe IV-VI-Verbindung und/oder Metall-Nanokristalle beinhalten, sind hierbei bevorzugt.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der
Leuchtstoffmischung um eine Mischung aus (Lu, Ce) 3 (AI, Ga) 5O12 und (Ca, Sr, Ba, Eu) 2Si5 g .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das
Konversionselement eine Vielzahl von LeuchtstoffPartikeln . Die Leuchtstoffpartikel sind beispielsweise in ein
Matrixmaterial eingebettet oder auch dicht gepackt.
Alternativ kann das Konversionselement eine
Leuchtstoffkeramik mit einem Keramikplättchen sein. Ist ein Matrixmaterial vorhanden, so handelt es sich bei dem
Matrixmaterial bevorzugt um ein Silikon, ein Silikon-Epoxid- Hybridmaterial , um ein Glas oder um eine Keramik.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Filterelement um einen Glasfilter. Das Filterelement liegt dann zum Beispiel als Glasplatte vor, die auf das
Konversionselement aufgebracht ist. Alternativ können Filterpartikel aus dem Filtermaterial vorliegen, die
ebenfalls in ein Matrixmaterial eingebettet sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement eine mittlere geometrische Dicke von höchstens 0,5 mm oder 0,3 mm oder 0,15 mm oder 0,1 mm auf. Mit anderen Worten ist das Filterelement dünn geformt. Eine Dicke des Filterelements kann kleiner sein als eine Dicke der Lichtquelle und/oder des Konversionselements .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein mittlerer Brechungsindex des Filterelements bei einer Wellenlänge von 550 nm und bei einer Temperatur von 300 K höchstens 1,7 oder 1,62 oder 1,55. Beispielsweise liegt dieser Brechungsindex des Filterelements um höchstens 0,2 oder 0,15 über oder unter einem mittleren Brechungsindex des Konversionselements.
Solche vergleichsweise niedrigen Brechungsindices sind erzielbar, wenn es sich bei dem Filterelement um einen
Glasfilter handelt oder wenn Filterpartikel in ein
Matrixmaterial etwa aus einem Silikon eingebettet sind. Ein
Brechungsindexunterschied zwischen dem Matrixmaterial und den Filterpartikeln liegt bei Raumtemperatur bevorzugt bei höchstens 0,1 oder 0,05 oder 0,02 oder 0,01. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement dem Konversionselement optisch nachgeordnet. Dies bedeutet, entlang einer Hauptabstrahlrichtung innerhalb des
optoelektronischen Bauteils folgt das Filterelement dem
Konversionselement vollständig oder mindestens teilweise nach. Es ist möglich, dass das Konversionselement vollständig und unmittelbar von dem Filterelement bedeckt ist. Besonders bevorzugt sind das Filterelement, das Konversionselement sowie die Lichtquelle innig miteinander verbunden, so dass sich diese Komponenten im bestimmungsgemäßen Gebrauch des optoelektronischen Bauteils nicht voneinander lösen. Ferner bevorzugt sind das Filterelement, das Konversionselement und die Lichtquelle zusammen als eine einzige Einheit handhabbar, beispielsweise mit einer Pinzette oder einer
Bestückungsmaschine, englisch Pick and Place-Machine .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Lichtquelle und dem Filterelement kein Zwischenraum und kein Spalt. Das bedeutet, zwischen dem Filterelement und der Lichtquelle befindet sich dann kein Bereich, der evakuiert, gasgefüllt oder mit einer Flüssigkeit ausgefüllt ist. Somit befinden sich dann zwischen der Lichtquelle und dem
Filterelement lediglich Feststoffe. Alternativ ist ein Spalt zwischen dem Filterelement und der Lichtquelle, insbesondere zwischen dem Filterelement und dem Konversionselement, vorhanden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das
Filterelement nahe an der Lichtquelle. Dies kann bedeuten, dass ein mittlerer Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Filterelement höchstens 0,2 mm oder 0,1 mm oder 0,075 mm beträgt. Alternativ kann sich das Filterelement weiter von der Lichtquelle entfernt befinden, zum Beispiel an einer Seite eines Volumenvergusses, die der Lichtquelle abgewandt ist. Ein mittlerer Abstand liegt dann bevorzugt bei höchstens 2 mm oder 1 mm und/oder bei mindestens 0,15 mm oder 0,3 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wirkt das Filterelement nicht streuend. Hierbei ist es aber möglich, dass das
Filterelement insbesondere zu einer Verbesserung einer
Lichtauskoppeleffizienz oder zu einer Einstellung einer richtungsabhängigen Emission an einer Oberfläche eine Aufrauung, etwa durch Sandbestrahlung oder durch Ätzen oder durch Schleifen, aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Filterelement weitere optisch aktive Komponenten auf. Beispielsweise sind dem Filterelement lichtstreuende Partikel etwa aus
Aluminiumoxid oder Titandioxid beigesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Filterelement auf die Lichtquelle und/oder das Konversionselement
aufgeklebt. Alternativ kann das Filterelement durch eine Schichtabscheidetechnik wie Drucken oder Aufsprühen erzeugt sein. Zu einem Schutz des Filterelements ist es möglich, dass das Filterelement vollständig von einem weiteren Material, etwa einem Kleber oder einer Glasschicht, umgeben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert das
optoelektronische Bauteil im bestimmungsgemäßen Gebrauch weißes Licht. Weißes Licht kann bedeuten, dass ein Farbort der emittierten Mischstrahlung einen Abstand zur
Schwarzkörperkurve in der CIE-Normfarbtafel von höchstens 0,05 oder 0,03 Einheiten aufweist. Eine korrelierte
Farbtemperatur des weißen Mischlichts liegt bevorzugt bei mindestens 2500 K oder 2800 K und/oder bei höchstens 5000 K oder 4500 K oder 4000 K, beispielsweise zwischen
einschließlich 2500 K und 4000 K, insbesondere um 3000 K. Mit anderen Worten kann es sich bei dem weißen Licht um
warmweißes Licht handeln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das hier
beschriebene optoelektronische Bauteil zur Beleuchtung von Geschäftsräumen und/oder Warenauslagen, in Displays oder in der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Bauteil mehr als eine Lichtquelle auf.
Insbesondere beinhaltet das Bauteil mehrere
Leuchtdiodenchips. Diese Leuchtdiodenchips können die gleiche Emissionscharakteristik aufweisen oder auch in
unterschiedlichen Farben emittieren. Das Filterelement kann allen Leuchtdiodenchips gemeinsam nachgeordnet sein oder es können Gruppen von Leuchtdiodenchips einem einzigen
Filterelement zugeordnet sein oder auch jedem Filterelement ist eineindeutig genau ein Leuchtdiodenchip zugeordnet.
Abweichend von den obigen Ausführungsformen ist es alternativ möglich, dass die Primärstrahlung vollständig von dem
Konversionselement in eine Sekundärstrahlung umgewandelt wird. Zu einer Farbortstabilisierung ist es in diesem Fall möglich, dass sich das Filterelement zwischen der Lichtquelle und dem Konversionselement befindet.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben. Insbesondere wird ein Bauteil hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben.
Merkmale des Verfahrens sind daher auch für das Bauteil offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte, bevorzugt in der
angegebenen Reihenfolge:
A) Bereitstellen der Lichtquelle,
B) Aufbringen des Konversionselements auf die Lichtquelle,
C) Ermitteln des Farborts der Mischstrahlung, und
D) Aufbringen des Filterelements auf die Konversionsschicht Das Aufbringen des Filterelements erfolgt beispielsweise durch ein Auflegen eines Filterplättchens . Alternativ kann das Filterelement durch ein Abscheideverfahren wie ein
Aufsprühen oder ein Aufdrucken aufgebracht werden. Es ist möglich, dass das Filterelement aufgeklebt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von optoelektronischen Bauteilen im Waferverbund hergestellt. Hierbei befinden sich die Lichtquellen, insbesondere die blaues Licht emittierenden Leuchtdioden, noch auf einem
Wafer, beispielsweise auf einem Wachstumssubstrat oder auf einem Zwischenträger. Eine Halbleiterschichtenfolge kann bereits in die einzelnen Lichtquellen vereinzelt sein. Ferner sind bevorzugt Passivierungsschichten sowie elektrische
Kontaktschichten vorhanden. Alternativ erfolgt die
Herstellung mittels eines Kunstwafers, der von einem
Wachstumssubstrat verschieden ist und auf dem die
Lichtquellen hinsichtlich ihrer spektralen Eigenschaften bereits vorsortiert sind, oder mittels eines sogenannten Rolle-zu-Rolle-Verfahren .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Farbort der Mischstrahlung dadurch ermittelt, dass die Lichtquellen kurzzeitig elektrisch betrieben werden, nachdem das
Konversionselement aufgebracht wurde. Das beim Betrieb der Lichtquellen erzeugte Mischlicht wird detektiert und der Farbort der Mischstrahlung wird bestimmt. Alternativ kann das Konversionselement über Fotolumineszenz angeregt werden, wobei ebenfalls die emittierte Strahlung detektiert wird.
Über die detektierte Fotolumineszenzstrahlung ist der Farbort der Mischstrahlung extrapolierbar oder bestimmbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von Filterelementen bereitgestellt, die eine gleiche
Materialzusammensetzung aufweisen, die aber unterschiedliche geometrische Dicken und damit ein unterschiedliches
Strahlungsrückhaltevermögen aufzeigen. Beispielsweise handelt es sich bei den Filterelementen um Glasfilter, die
unterschiedliche Dicken aufweisen. Eine Dickenstaffelung beträgt beispielsweise 0,05 mm oder 0,1 mm oder 0,15 mm.
Alternativ oder zusätzlich können mehrere verschiedene
Filterelemente, also Filter unterschiedlicher
Materialzusammensetzung, bereitgestellt werden, in gleichen oder in voneinander verschiedenen Dicken. Dabei können unterschiedliche Filtermaterialien einzeln oder in
Kombination oder auch in unterschiedlichen Konzentrationen vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird aus der Vielzahl der bereitgestellten Filterelemente ein passendes
Filterelement ermittelt und anschließend auf das
entsprechende Konversionselement aufgebracht, sodass das Bauteil insgesamt Strahlung mit dem gewünschten Farbort emittiert .
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen: Figur 1 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen,
Figur 2 schematische Schnittdarstellungen von
Verfahrensschritten eine hier beschriebenen
Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen, und Figuren 3 bis 9 schematische Darstellungen von spektralen
Eigenschaften von hier beschriebenen
optoelektronischen Bauteilen.
In Figur 1 sind verschiedene Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauteils 1 gezeigt. Gemäß Figur 1A ist die Lichtquelle 3 ein Leuchtdiodenchip, der auf einen Träger 2 aufgebracht ist. Unmittelbar über dem Leuchtdiodenchip 3 befindet sich das Konversionselement 4, auf dem direkt das Filterelement 5 aufgebracht ist. Direkt aufgebracht schließt nicht aus, dass sich ein Verbindungsmittel wie ein Klebstoff zwischen den jeweiligen Komponenten befindet. Optional sind die Lichtquelle 3, das Filterelement 5 sowie das
Konversionselement 4 lateral von einem Reflektorverguss 6 umgeben .
Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 1B gezeigt, weist das Filterelement 5 eine variierende Dicke auf und ist konvex geformt. Über einer Mitte der Lichtquelle 3 weist das
Filterelement 5 eine größere Dicke auf als an einem Rand.
In Figur IC ist zu sehen, dass sich das Filterelement 5 nicht auf die gesamte Lichtquelle 3 erstreckt. An einem Rand ist somit die Lichtquelle 3 frei von dem Filterelement 5, in Draufsicht gesehen. Hierdurch ist, in Abhängigkeit von einem Emissionswinkel, eine homogenere Abstrahlung hinsichtlich des Farborts erzielbar. Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 1D gezeigt, sind das Konversionselement 4 sowie das Filterelement 5 kappenartig in einer Schicht mit einer konstanten Dicke rings um die
Lichtquelle 3 herum geformt. Gemäß Figur IE ist das Filterelement 5 als Glasplättchen auf das Konversionselement 4 aufgebracht. Das Konversionselement 4 ist beispielsweise als Volumenverguss um die Lichtquelle 3 herum gestaltet und befindet sich in einer Ausnehmung des Trägers 2. Abweichend von Figur IE ist es möglich, dass die Ausnehmung in dem Träger 2 passgenau für das Filterelement 5 gestaltet ist und dass sich dann das Filterelement 5
innerhalb der Ausnehmung befindet.
In Figur 1F ist dargestellt, dass das Konversionselement 4 den Halbleiterchip 3 kappenartig umgibt, wodurch das
Filterelement 4 als dünne, gleichmäßig dicke Schicht geformt ist. Das Filterelement 5 ist als Volumenverguss ausgebildet. Beispielsweise befinden sich Glaspartikel eines
Filtermaterials in einer Matrix etwa aus einem Silikon oder einem Glas. Dabei weist das Matrixmaterial und die
Filterpartikel den gleichen oder ähnliche Brechungsindices auf, so dass das Filterelement 5, wie bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, klarsichtig ist und nicht streuend wirkt.
Im Ausführungsbeispiel der Figur IG sind das
Konversionselement 4 und das Filterelement 5 zu einem
einzigen Element zusammengefasst . Beispielsweise sind Leuchtstoffpartikel und gleichzeitig Filterpartikel in einem Matrixmaterial untergebracht.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1H sind ein erster
Klarverguss 7a um die Lichtquelle 3, das Konversionselement 4 und das Filterelement 5 vorhanden. Ferner ist optional ein zweiter Klarverguss 7b aufgebracht, der linsenförmig
gestaltet sein kann. Entsprechende Klarvergüsse 7a und/oder 7b können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen
vorhanden sein, ebenso wie optische Elemente wie Linsen.
Abweichend von Figur 1H ist es möglich, dass sich das
Filterelement zwischen den beiden Klarvergüssen 7a, 7b befindet . Bevorzugt ist das Filterelement 5 jeweils klarsichtig und damit nicht streuend gestaltet. Alternativ ist es möglich, dass das Filterelement 5 zusätzlich Lichtstreupartikel oder Diffusoren aufweist. Ebenfalls abweichend von der Darstellung kann das Filterelement 5 an einer der Lichtquelle 3
abgewandten Seite mit einer Strukturierung, etwa zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz, versehen sein.
In Figur 2 sind schematisch Verfahrensschritte zur
Herstellung von Ausführungsbeispielen von optoelektronischen Bauteilen 1 gezeigt. Gemäß Figur 2A wird auf der Lichtquelle 3, bei denen es sich bevorzugt um blaues Licht emittierende Leuchtdioden handelt, jeweils ein Konversionselement 4 aufgebracht. Das Aufbringen der Konversionselemente 4 auf der Lichtquelle 3 erfolgt bevorzugt im Waferverbund, sodass mehrere der Lichtquellen 3 auf dem Träger 2 angebracht sind. Anschließend werden die Lichtquellen 3 betrieben oder es werden die Konversionselemente 4 zur Fotolumineszenz
angeregt, sodass eine Mischstrahlung M' erzeugt wird. In diesem Verfahrensschritt sind die Filterelemente 5 noch nicht vorhanden .
Anhand der Messung der Mischstrahlung M' wird bestimmt, welche Art von Filterelement 5 auf die Konversionselemente 4 aufzubringen ist, um den gewünschten Farbort der
Mischstrahlung M zu erzielen. Insbesondere unterscheiden sich die verschiedenen Filterelemente 5 hinsichtlich ihrer Dicke und/oder ihrer Materialzusammensetzung, wie in Figur 2B illustriert.
In Figur 3 sind die spektralen Eigenschaften eines
Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauteils 1 gezeigt. In Figur 3A ist ein Spektrum der Mischstrahlung M des Bauteils 1 gezeigt. Ebenso gezeigt ist das
Emissionsspektrum M' eines Bauteils 9 ohne das Filterelement. In Figur 3B ist die entsprechende Farbortverschiebung der Mischstrahlung illustriert. Schließlich sind in Figur 3C die fotometrischen Daten zusammengefasst , wobei die Werte für das Bauteil 1 mit Filterelement relativ zu den Werten des
Bauteils 9 ohne Filterelement angegeben sind. Angegeben sind dabei jeweils die Farbortkoordinaten CIE x und CIE y sowie die Lichtleistung Phie in Watt und der Lichtstrom Phiv in Lumen. Weiterhin sind die Farbwiedergabeindizes Ra8, auch als CRI oder Ra bezeichnet, und R9 angegeben.
Das Referenzbauteil 9 ohne Filterelement umfasst eine blaues Licht emittierende Leuchtdiode mit einer Dominanzwellenlänge von 445 nm. Das Bauteil 9 emittiert weißes Licht mit einer Farbtemperatur von 3000 K und einem Farbwiedergabeindex Ra von 81. Als Leuchtstoff wird eine Mischung aus einem Cer- dotierten (Y, Lu) 3 (AI , Ga) 5<0]_2 und einem Europium-dotierten Nitrid verwendet. Beim Bauteil 1, das im Übrigen dem Referenzbauteil 9
entspricht, wird als Filterelement ein Glasfilter der Firma Schott, Typ BG20, verwendet. Das Filterelement 5 wurde dabei von einer ursprünglichen Dicke von 2 mm gedünnt auf eine Dicke von nur 0,45 mm. Die resultierenden fotometrischen Veränderungen sind der Figur 3C, untere Zeile, zu entnehmen.
Aus Figur 3A ist zu sehen, dass durch das Filterelement 5 das Intensitätsmaximum Imax einer Primärstrahlung P nicht oder nicht signifikant beeinflusst ist. Im Wesentlichen verändert sich nur die Sekundärstrahlung S, in einem kurzwelligen
Anteil B, der bei kürzeren Wellenlängen liegt als das
Intensitätsmaximum Isek des Bauteils 9 ohne Filterelement. Durch das Filterelement 5 sind kleinere Abweichungen von der Mischstrahlung des Bauteils 9 ohne Filterelement in weiteren Spektralbereichen gegeben, diese kleineren Abweichungen beeinflussen jedoch die fotometrischen Eigenschaften der resultierenden Mischstrahlung M nicht oder nicht signifikant. Daher wird auf diese weiteren, kleineren Abweichungen im Folgenden nicht näher eingegangen.
Eine mittlere Filterwellenlänge Lfil des Filterelements 5 liegt bei zirka 580 nm und damit zirka 20 nm unterhalb des Intensitätsmaximums Isek des Bauteils 9 ohne Filterelement. Die Mischstrahlung M weist im Bereich dieser Filterbande des Filterelements 5 ein relatives Intensitätsminimum auf, das bei größeren Wellenlängen liegt als das Minimum Imin zwischen der Primärstrahlung P und der Sekundärstrahlung S. Dies gilt bevorzugt auch für alle anderen Ausführungsbeispiele.
Durch das Filterelement 5 werden der Mischstrahlung M des Bauteils 1 keine zusätzlichen, spektralen Komponenten hinzugefügt. Das Filterelement wirkt also in dem relevanten Spektralbereich nicht als Leuchtstoff. Ferner sind, siehe Figur 3C, der Farbwiedergabeindex Ra als auch der
Farbwiedergabeindex R9 aufgrund des Filterelements deutlich erhöht.
In Figur 4 ist eine der Figur 3 entsprechende Darstellung zu sehen. Als Filterelement 5 wird hierbei ein Glasfilter der Firma Schott, Typ BG20, verwendet, der von der ursprünglichen Dicke von 2 mm auf 0,22 mm gedünnt wurde. Das durch das
Filterelement 5 verursachte, relative Intensitätsminimum der Sekundärstrahlung S liegt bei zirka 590 nm. Eine Intensität in diesem Intensitätsminimum liegt, mit einer Toleranz von 20 Prozentpunkten, je bei 60 % der Intensitäten im
Intensitätsmaximum Imax der Primärstrahlung P und der von dem Filterelement unbeeinflussten Intensität im
Intensitätsmaximum Isek der Sekundärstrahlung S, wie dies bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen gilt. Durch ein solches Filterelement ist der Farbwiedergabeindex R9 erheblich steigerbar, bei nur moderaten Verlusten in der LichtIntensität .
Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 bis 8 handelt es sich um Simulationen. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 wurde das gleiche Filterelement, Typ BG20, verwendet, wie im Zusammenhang mit Figur 4, allerdings wurde eine Leuchtdiode mit einer Dominanzwellenlänge von 448 nm eingesetzt.
Hierdurch ist eine höhere Intensität des abgestrahlten
Mischlichts erzielbar. Alternativ zu einem Filter des Typs BG20 kann auch ein Filter der Firma Schott, Typ BG36, verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 wurde ein Filter der Firma Hoya, Typ V10, verwendet. Die Dominanzwellenlänge der Primärstrahlung liegt bei 448 nm. Durch einen solchen Filter ist ein guter Kompromiss aus Gewinn an Farbwiedergabeindex und Leistungsverlust erzielbar. Die ursprüngliche Dicke des kommerziell erhältlichen Filters 5λ liegt bei 2,5 mm, verwendet wurde für Figur 6 eine Filterdicke von 0,35 mm.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 wurde ein
Interferenzbandpassfilter verwendet, Firma Thorlabs, Typ
NF561-18. Durch einen solchen Filter wird ein Spektralbereich mit einer Breite von zirka 15 nm nahezu vollständig aus der Mischstrahlung M herausgeschnitten. Gemäß Figur 8 wird ein Bandpassfilter verwendet, ähnlich dem Filter aus Figur 7. Jedoch wird ein Spektralband nicht vollständig herausgeschnitten, sondern nur zum Teil. Das Minimum in dem Filterband liegt daher in einem Bereich hinsichtlich der Intensität zwischen dem Intensitätsminimum Imin und dem zweifachen der Intensität in diesem
Intensitätsminimum Imin. Mit einem solchen Filter ist eine Verringerung der Lichtleistung verkleinerbar.
In Figur 9 ist ein Spektrum der Mischstrahlung Μλ vor
Durchgang durch einen Filter gezeigt, welches auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen kann. Anders als die Spektren der Figuren 3 bis 8 weist die Sekundärstrahlung S λ der Figur 9 bereits vor Durchgang durch den nicht
gezeichneten Filter mehrere Maxima auf. Eine solche
Sekundärstrahlung Sx ist beispielsweise durch die Verwendung mehrerer verschiedener, spektral schmalbandig emittierender Leuchtstoffe, insbesondere Quantenpunkten, erzielbar. Bei einer solchen Sekundärstrahlung S λ mit mehreren Maxima kann als Bezugsgröße Isek, abweichend von den Figuren 3 bis 8, ein arithmetischer Mittelwert aller Maxima herangezogen werden. Alternativ kann als Bezugsgröße Isek ein Mittelwert der
Sekundärstrahlung S λ herangezogen werden, wobei links und rechts von dem Mittelwert dann gleich große Flächen des Spektrums der Sekundärstrahlung S λ liegen und wobei nur
Spektralanteile mit einer Intensität von mindestens 5 ~6 einer maximalen Intensität der Sekundärstrahlung S λ berücksichtigt werden .
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist . Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 105 893.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 optoelektronisches Bauteil
2 Träger
3 Lichtquelle / LED
4 Konversionselement
5 Filterelement
6 Reflektorverguss
7 Klarverguss
9 Bauteil ohne Filterelement
B kurzwelliger Anteil der Sekundärstrahlung
Bfil Wellenlänge der Hauptfilterbande des Filterelements
I Intensität in willkürlichen Einheiten (a.u.)
Imax Intensitätsmaximuswellenlänge der Primärstrahlung
Imin Intensitätsminimumswellenlänge der Mischstrahlung
Isek Intensitätsmaximumswellenlänge der Sekundärstrahlung λ Wellenlänge in nm
Lfil mittlere Filterwellenlänge des Filterelements
M Mischstrahlung
P Primärstrahlung
S Sekundärstrahlung
T Transmission des Filterelements

Claims

Patentansprüche
Optoelektronisches Bauteil (1) mit
- mindestens einer Lichtquelle (3) zur Erzeugung einer Primärstrahlung (P) ,
- einem Konversionselement (4), durch das ein Teil der Primärstrahlung (S) in eine langwelligere
Sekundärstrahlung (S) umgewandelt wird, sodass das Bauteil (1) im Betrieb eine Mischstrahlung (M)
emittiert, die aus der Primärstrahlung (P) und der Sekundärstrahlung (S) besteht, und
- einem Filterelement (5) , das einen kurzwelligen
Anteil (B) der Sekundärstrahlung (P) am Verlassen des Bauteils (1) hindert,
wobei durch das Filterelement (5) eine CIE-y-Koordinate eines Farborts der Mischstrahlung (M) verkleinert und eine CIE-z-Koordinate vergrößert ist, sodass die
Farbwiedergabeindices Ra und R9 der Mischstrahlung (M) aufgrund des Filterelements (5) erhöht sind.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- durch das Filterelement (5) ein Farbkontrastindex der Mischstrahlung (M) erhöht ist,
- das Filterelement (5) dem Konversionselement (4) optisch nachgeordnet ist,
- die Lichtquelle (3) eine blaues Licht emittierende AlInGaN-Leuchtdiode ist und die Primärstrahlung (P) eine Intensitätsmaximuswellenlänge Imax zwischen einschließlich 420 nm und 470 nm aufweist,
- die Lage der Intensitätsmaximuswellenlänge Imax durch das Filterelement (5) um höchstens 3 nm verändert ist,
- die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des Filterelements (5) genau ein Intensitätsmaximum Isek aufweist, das zwischen einschließlich 590 nm und 615 nm liegt,
- die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des
Filterelements (5) eine spektrale Halbwertbreite zwischen einschließlich 120 nm und 200 nm aufweist,
- die Mischstrahlung (M) ein Intensitätsminimum Imin zwischen einschließlich 455 nm und 490 nm aufweist, und
- durch das Filterelement (5) im Spektrum der
Sekundärstrahlung (S) ein Nebenintensitätsmaximum Nsek entsteht, das sich zwischen dem Intensitätsminimum Imin und dem Intensitätsmaximum Isek befindet.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des Filterelements (5) genau ein Intensitätsmaximum (Isek) aufweist, das zwischen einschließlich 590 nm und 615 nm liegt, und
wobei durch das Filterelement (5) im Spektrum der
Sekundärstrahlung (S) ein Nebenintensitätsmaximum
(Nsek) entsteht, das bei einer kürzeren Wellenlänge als das Intensitätsmaximum (Isek) liegt und eine Intensität im Nebenintensitätsmaximum (Nsek) größer ist als eine Intensität bei einer Intensitätsmaximuswellenlänge
(Imax) der Primärstrahlung (S) .
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Filterelement (5) ein Bandpassfilter ist, dessen Filterbande oder dessen Hauptfilterbande eine mittlere Filterwellenlänge Lfil zwischen einschließlich 560 nm und 610 nm aufweist, wobei gilt:
Imin + 0, 5 (Isek-Imin) < Lfil < Isek - 0 , 1 ( Isek-Imin) .
Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem für eine Halbwertbreite Bfil der Filterbande oder der Hauptfilterbande gilt:
0, 05 (Isek-Imin) < Bfil < 0 , 3 ( Isek-Imin) ,
wobei das Nebenintensitätsmaximum Nsek mindestens 60 % und höchstens 90 % der Intensität der Sekundärstrahlung (S) in dem Intensitätsmaximum Isek aufzeigt.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem durch das Filterelement (5) ein
Farbkontrastindex der Mischstrahlung (M) erhöht ist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- die Sekundärstrahlung (S) vor Durchlaufen des
Filterelements (5) im Intensitätsmaximum Isek um mindestens einen Faktor 1,5 und um höchstens einen Faktor 2,5 intensiver ist als die Primärstrahlung (P) bei der Intensitätsmaximuswellenlänge Imax,
- das Bauteil (1) weißes Licht emittiert mit einer korrelierten Farbtemperatur zwischen einschließlich 2500 K und 4500 K,
- sich durch das Filterelement (5) die CIE-x-Koordinate und die CIE-y-Koordinate der Mischstrahlung (M) je um mindestens 0,005 und um höchstens 0,03 verringern, und
- durch das Filterelement (5) im Spektralbereich zwischen 400 nm und 750 nm der Mischstrahlung (M) keine Spektralkomponenten hinzugefügt werden. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem
- das Konversionselement (4) eine Leuchtstoffmischung aus (Lu, Ce) 3 (AI, Ga) 5O12 und (Ca, Sr, Ba, Eu) 2Si5Ng ist,
- das Konversionselement (4) eine Vielzahl von
LeuchtstoffPartikeln aufweist, die in ein
Matrixmaterial eingebettet sind, das ein Silikon oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial ist, und
- das Filterelement (5) ein Glasfilter ist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Filterelement (5) eine mittlere
geometrische Dicke von höchstens 0,3 mm aufweist, wobei ein mittlerer Brechungsindex des Filterelements (5) bei einer Wellenlänge von 550 nm und bei einer Temperatur von 300 K höchstens 1,62 beträgt.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Filterelement (5) hinsichtlich der
räumlichen Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung
(M) optisch passiv ist, sodass durch das Filterelement
(5) keine Veränderung der räumlichen
Abstrahlcharakteristik der Mischstrahlung (M) erfolgt.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Filtermittel (5) eine über die Lichtquelle (3) hinweg variierende optische Dichte aufweist, sodass in einer Mitte der Lichtquelle (3) das Filtermittel (5) eine größere optische Dichte aufweist als an einem Rand der Lichtquelle (3) . Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
bei dem ein Zwischenraum zwischen der Lichtquelle (3) und dem Filterelement (5) vollständig mit mindestens einem Feststoff ausgefüllt ist, sodass sich zwischen der Lichtquelle (3) und dem Filterelement (5) kein Spalt befindet,
wobei ein mittlerer Abstand zwischen der Lichtquelle (3) und dem Filterelement (5) höchstens 0,2 mm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten in der angegebenen
Reihenfolge :
A) Bereitstellen der Lichtquelle (3) ,
B) Aufbringen des Konversionselements (4) auf die
Lichtquelle (3) ,
C) Ermitteln des Farborts der Mischstrahlung (M) , und
D) Aufbringen des Filterelements (5) auf die
Konversionsschicht (5) .
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem ein Bauteil (1) mit zumindest den Merkmalen des Anspruchs 2 hergestellt wird,
wobei das Verfahren hinsichtlich der Lichtquellen (3) im Waferverbund durchgeführt wird, und
wobei auf unterschiedliche Lichtquellen (3)
Filterelemente (5) mit gleicher
Materialzusammensetzung, aber unterschiedlichen
geometrischen Dicken aufgebracht werden.
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