WO2016174194A1 - Optoelektronische anordnung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic An ⁇ order according to Claim. 1
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic device. This object is achieved by an optoelectronic device having the features of claim 1. In the dependent claims various developments are given.
  • An optoelectronic assembly includes a rule ⁇ optoelectronic semiconductor chip, a wavelength-element and a detector component.
  • the optoelectronic semiconductor chip is designed to emit light having a first peak wavelength.
  • the wavelength converting element is ⁇ forms, light emitted by the optoelectronic semiconductor chip into light with a second peak wavelength to Conver ⁇ animals.
  • the optoelectronic device is designed to emit light at the first peak wavelength and light at the second peak wavelength. Either the first lies
  • the opto-electronic device is arranged, the light whose peak wavelength is located in the non-visible Spekt ⁇ ral Scheme to radiate in a target area.
  • the de- tektorbauteil is formed Retired from the target area ⁇ interspersed light whose peak wavelength is located in the non-visible spectral range to detect.
  • the emitted light can serve ⁇ region having a peak wavelength from the visible spectral to orient the light emitted by the optoelectronic arrangement, light to a target area.
  • the optoelectronic device is simple handhab ⁇ bar.
  • the light having a peak wavelength from the visible spectral range and the light having a peak wavelength from the non-visible spectral range in this optoelectronic device are advantageously produced with only one optoelectronic semiconductor chip, whereby the optoelectronic device has a compact design and, for example suitable for a mobile application.
  • the use of only one optoelectronic semiconductor chip also advantageously allows cost-effective production of the optoelectronic device.
  • the first peak wavelength in the visible areas of the spectrum is ⁇ rich, while the second peak wavelength is in the visible spectral range not ⁇ .
  • the detector component is designed to detect light with the second peak wavelength.
  • the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic device is thus formed, light with a wavelength from the visible Spectral range to produce, for example, blue, green or red light.
  • the first peak wavelength in the invisible Spekt is ⁇ ral Scheme
  • the second peak wavelength is in the visible spectral range.
  • the detector component is formed ⁇ to detect light with the first peak wavelength.
  • the wavelength converting element of the opto-electronic device is thus configured to convert light emitted by the optoelectronic semiconductor chip light having a peak wavelength from the non-visible spectral ⁇ range in visible light, for example blue, green or red light.
  • the optoelectronic arrangement of the non-visible spectral range of the infrared areas of the spectrum is ⁇ rich or the ultraviolet spectral range.
  • the light emitted by the optoelectronic arrangement, light from the non-visible spectral range is characterized for investigation of various properties of objects to be examined, for example for a ban ⁇ monitoring of various material properties.
  • the emittable by the optoelectronic semiconductor chip light at a wavelength at which the emittable by the opto ⁇ electronic semiconductor chip light and can be generated by the wavelength converting element emits light having DIE same intensity, at most 10% of the intensity at the first peak wavelength up.
  • the spectral distributions of the light emitted by the optoelectronic semiconductor chip and of the light generated by the wavelength-converting element are thereby clearly separated from one another. This may allow to avoid parasitic ef ⁇ fect.
  • this is designed to emit light at the first peak wavelength and light having the second peak wavelength in the same room Rich ⁇ processing.
  • the light emitted by the optoelectronic device enables a light
  • Peak wavelength from the visible spectral characterized a particularly simple and accurate alignment of the emitted by the optoelectronic device light having a peak wavelength from the non-visible spectral range under examination objects to be examined or a desti ⁇ rich.
  • the optoelectronic device is designed to emit light with the first peak wavelength and light with the second peak wavelength in different sized solid angles.
  • the light with a peak wavelength from the visible spectral range can be emitted into a smaller or a larger solid angle than the light with a peak wavelength from the non-visible spectral range.
  • the latter has an optical element which has different calculation indices at the first peak wavelength and at the second peak wavelength.
  • the optical element may for example be an optical lens, insbeson ⁇ particular example, an optical condenser lens.
  • the detector component comprises a silicon detector.
  • the detector device may, for example, suitable for detection of light with a wavelength in the infrared spectral range ⁇ .
  • the detector component can thereby be made compact and inexpensive.
  • this is an infrared spectrometer or a UV spectrometer.
  • the optoelectronic arrangement can serve, for example, for investigating material properties of objects to be examined.
  • FIG. 1 is a block diagram of an optoelectronic arrangement
  • Fig. 2 is a spectrum diagram of emitted by the optoelectronic device light.
  • the optoelectronic device 100 is used to sense an examination region or objects arranged in an examination region.
  • the optoelectronic device 100 can be used, for example, as
  • the optoelectronic device 100 may be formed as a portable device and intended for a mobile At ⁇ application.
  • the optoelectronic assembly 100 includes a optoelekt- tronic semiconductor chip 110.
  • the opto-electronic semi-conductor chip ⁇ 110 is adapted to light, so as to emit electromag netic radiation ⁇ .
  • the optoelectronic semiconductor chip 110 may be formed, for example, as a light-emitting diode chip (LED chip) or as a laser chip.
  • Fig. 2 shows a schematic spectrum diagram 200.
  • ei ⁇ ner horizontal axis of the spectrum plot 200 is a wavelength of 201 applied.
  • An intensity 202 is plotted on a vertical axis of the spectrum diagram 200.
  • the optoelectronic semiconductor chip 110 is to surebil ⁇ det to emit first light 300 having a ⁇ is asked in Fig. 2 first spectral distribution 320 having a first peak wavelength 330th In the first peak wavelength 330 300, the first light to a first maximum intensity ⁇ 340th
  • the optoelectronic assembly 100 shown in Fig. 1 to ⁇ further contemplates a wavelength-element 120.
  • the wavelength converting element 120 is configured to convert a part of light emitted by the optoelectronic semiconductor chip 110 first light 300 in the second light 400th
  • the second light 400 as shown in FIG. 2 is provided ⁇ , a comparatively from the first spectral distribution 320 different second spectral distribution 420 with a first of the peak wavelength 330 different second peak wavelength 430.
  • the second peak wavelength ⁇ be seated 430, the second light 400, a second maximum intensity of 440.
  • the wavelength converting element 120 may be arranged directly on the optoelectronic semiconductor chip 110 or spaced apart from the optoelectronic semiconductor chip 110th
  • the wavelength converting element 120 may be, for example be formed as a coating or as platelets.
  • the wavelength-converting element 120 may comprise, for example, a matrix material and wavelength-converting particles embedded in the matrix material. In this case, the wavelength-converting particles of wavelength converting element 120 are adapted to a portion of the light emitted by the optoelectronic semiconductor chip 110 first light 300 in the second light 400 to konvertie ⁇ ren.
  • the second peak wavelength 430 of the second light 400 is larger than the first peak wavelength 330 of the first light 300.
  • the second peak wavelength 430 of the second light 400 is less than the first peak wavelength 330 of the first light 300.
  • the wavelength-converting element 120 can be designed, for example, to absorb two or more light quanta of the first light 300 in order to generate a light quantum of the second light 400.
  • the first spectral distribution 320 of light emitted by the opto-electro ⁇ African semiconductor chip 110 first light 300 has a narrower bandwidth than the second spectral distribution 420 of the second light 400 in many cases.
  • Either the first peak wavelength 330 of the first light 300 or the second peak wavelength 430 of the second light 400 is in the visible spectral range.
  • the other peak wavelength 430, 330 of the other light 400, 300 is Dage ⁇ gene in a non-visible spectrum, that is in other than the aforementioned visible spectral range. It is therefore either the first peak wavelength in the visible 330 ⁇ ren spectral range and the second peak wavelength 430 in a non-visible spectral region or the first peak wavelength 330 in a non-visible wavelength range and the second peak wavelength in the visible areas of the spectrum 430 ⁇ rich.
  • the peak in the visible spectral range Wavelength 330, 430 may be, for example, in the blue, green, red or hyperroten spectral range.
  • the peak wavelength 330, 430 lying in a non-visible spectral range can be, for example, in the infrared or in the ultraviolet spectral range.
  • the optoelectronic assembly 100 is adapted so ⁇ well radiate the non-converted by the wavelength converting element 120, part of the semiconductor chip by the optoelectronic half 110 emitted first light 300 and second light generated by the wavelength converting element 120, 400 of the outside. It is preferable that the first light 300 and the second light are radiated into a ge ⁇ my same spatial direction 135,400. In this case, the first light 300 is emitted in a first solid angle 310.
  • the second light 400 is irradiated in a second solid angle 410 ⁇ .
  • the first solid angle 310 and the second solid angle 410 may have different sizes.
  • the second solid angle 410 as shown schematically in FIG. 1, may be larger than the first solid angle 310.
  • the first solid angle 310 can also be greater than the second solid angle 410.
  • the optoelectronic device 100 may comprise an optical element 130, which is designed to be the spatial one
  • the optical element 130 may comprise, for example, an optical lens, in particular ⁇ special example, a converging lens.
  • the optical element 130 may differently image the first light 300 with the first peak wavelength 330 and the second light 400 with the second peak wavelength 430, for example, break with different strengths.
  • the optical element 130 may include at ⁇ play, different refractive indices in the first peak wavelength of 330 and at the second peak wavelength 430th The optical element 130 may be omitted.
  • the optoelectronic assembly 100 further includes a Detek ⁇ gate member 140.
  • the detection member 140 is provided to the light emitted by the optoelectronic assembly 100 light 300, 400 to detect the peak wavelength of 330, 430 is located in a non-visible spectral range.
  • the Detek- is gate member 140 so configured to detect the first light 300 having the first peak wavelength 330 , Otherwise, the detector component 140 is formed, the second light generated by the wellenlän ⁇ genkonvertierenden member 120 of the optoelectronic assembly 100 400 whose second peak wavelength is 430 in a non-visible spectral range to detect.
  • the detector component 140 of the opto ⁇ electronic arrangement for the radiated light from the optoelectronic device 100 300, 400, the peak wavelength 330, 430 is in the visible spectral range, is as insensitive as possible. This can be supported by the fact that the first spectral distribution 320 of the first light 300 and the second spectral distribution 420 of the second light 400 are as completely as possible separated from each other.
  • a sufficient separation of the spectral distributions 320, 420 may for example, be achieved when the light emitted by the optoelectronic semiconductor chip 110 of the optoelectronic assembly 100 first light 300 at an equal wavelength 210 at which the light emitted from the opto-electro ⁇ African semiconductor chip 110 first light 300 and each having the second light generated by the wavelength converting element 120.
  • 400 is a matching Gleichheitsin ⁇ intensity 220, at most 10% of the first intensity Maximalin- 340 has.
  • the first light 300 and the second light 400 then have the same intensity at the equality wavelength 210, namely the equality intensity. did 220.
  • the intensity 220 is in this case equal Hoechsmann ⁇ least 10% of the first maximum intensity 340th
  • the detector component 140 of the optoelectronic device 100 may include, for example, a silicon detector 145.
  • the peak wavelength of 330, 430 of light emitted by the optoelectronic assembly 100 light 300 whose peak wavelength lies in a non-visible spectral range ⁇ 330, 430, for example, lie in the spectral range infraro-.
  • the light 300, 400 emitted by the optoelectronic device 100 whose peak wavelength 330, 430 lies in a non-visible spectral range, is provided for detecting or investigating a target region or objects arranged in the target region. For this purpose must be emitted in the direction in space 135 of the opto ⁇ electronic device 100 light 300, 400, the peak wavelength of 330, 430 is located in a non-visible spectral range are directed onto the target area or located in the target area target objects.
  • Light 300, 400 backscattered by the target area or the target objects arranged in the target area is detected by the detector component 140 of the optoelectronic device 100 and can provide information about the target area or the target objects.
  • the information may result, for example, from changes in the spectral distribution 320, 420 of the light 300, 400 whose peak wavelength 330, 430 is in a non-visible spectral range, for example, changes in the spectral distribution 320, 420 caused by absorption.
  • the detector component 140 is arranged such that from the target area backscattered light 300, 400 is incident on the detector component ⁇ 140th It is expedient to arrange the detector component 140 in such a way that no light 300 or 400, which is radiated only slightly by the optoelectronic device 100, is present direct path, so without backscatter from the target area, the detector component 140 strikes. This can be achieved, for example, by providing suitable diaphragms between the optoelectronic semiconductor chip 110, the wavelength-converting element 120 and the optical element 130 on the one side and the detector component 140 on the other side.
  • the light emitted by the optoelectronic assembly 100 light 300, 400, the peak wavelength of 330, 430 is located in the visible ⁇ ren spectral range, makes it easier the light emitted by the opto ⁇ electronic device 100 light 300, 400, the peak wavelength of 330, 430 in a non-visible spectral range, to align with the target area or the target objects to be examined. If both the first
  • Light 300 and the second light are radiated in the same room ⁇ direction 135 400, this must also be emitted by the optoelectronic assembly 100 light 300, 400, the peak wavelength of 330, 430 is in the range in the visible spectral, on to targeted target area or targets to be examined.

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Abstract

Eine optoelektronische Anordnung umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, ein wellenlängenkonvertierendes Element und ein Detektorbauteil. Der optoelektronische Halbleiterchip ist ausgebildet, Licht mit einer ersten Peak-Wellenlänge zu emittieren. Das wellenlängenkonvertierende Element ist ausgebildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht in Licht mit einer zweiten Peak-Wellenlänge zu konvertieren. Die optoelektronische Anordnung ist ausgebildet, Licht mit der ersten Peak-Wellenlänge und Licht mit der zweiten Peak-Wellenlänge abzustrahlen. Entweder liegt die erste Peak-Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich und die zweite Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spektralbereich oder die erste Peak-Wellenlänge liegt im nicht-sichtbaren Spektralbereich und die zweite Peak-Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich. Die optoelektronische Anordnung ist dazu vorgesehen, das Licht, dessen Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, in einen Zielbereich abzustrahlen. Das Detektorbauteil ist ausgebildet, aus dem Zielbereich zurückgestreutes Licht, dessen Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, zu detektieren.

Description

OPTOELEKTRONISCHE ANORDNUNG
BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische An¬ ordnung gemäß Patentanspruch 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 106 635.1, deren Offenbarungsge- halt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Aus dem Stand der Technik sind Sensoranordnungen bekannt, die dazu ausgebildet sind, nicht-sichtbares Licht auszusenden und von zu untersuchenden Objekten rückgestreute Anteile des Lichts zu detektieren, um Informationen über diese Objekte zu gewinnen. Die Verwendung nicht-sichtbaren Lichts erschwert es dabei, das ausgesendete Licht auf die zu untersuchenden Ob¬ jekte auszurichten. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optoelektronische Anordnung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine optoelektronische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Eine optoelektronische Anordnung umfasst einen optoelektroni¬ schen Halbleiterchip, ein wellenlängenkonvertierendes Element und ein Detektorbauteil. Der optoelektronische Halbleiterchip ist ausgebildet, Licht mit einer ersten Peak-Wellenlänge zu emittieren. Das wellenlängenkonvertierende Element ist ausge¬ bildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht in Licht mit einer zweiten Peak-Wellenlänge zu konver¬ tieren. Die optoelektronische Anordnung ist ausgebildet, Licht mit der ersten Peak-Wellenlänge und Licht mit der zwei- ten Peak-Wellenlänge abzustrahlen. Entweder liegt die erste
Peak-Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich und die zweite Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spektralbereich oder die erste Peak-Wellenlänge liegt im nicht-sichtbaren Spektralbe- reich und die zweite Peak-Wellenlänge im sichtbaren Spektral¬ bereich. Die optoelektronische Anordnung ist dazu vorgesehen, das Licht, dessen Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spekt¬ ralbereich liegt, in einen Zielbereich abzustrahlen. Das De- tektorbauteil ist ausgebildet, aus dem Zielbereich zurückge¬ streutes Licht, dessen Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, zu detektieren.
Bei dieser optoelektronischen Anordnung kann das ausgesandte Licht mit einer Peak-Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektral¬ bereich dazu dienen, das von der optoelektronischen Anordnung abgestrahlte Licht auf einen Zielbereich auszurichten.
Dadurch ist die optoelektronische Anordnung einfach handhab¬ bar .
Dabei wird das Licht mit einer Peak-Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich und das Licht mit einer Peak- Wellenlänge aus dem nicht-sichtbaren Spektralbereich bei dieser optoelektronischen Anordnung vorteilhafterweise mit nur einem optoelektronischen Halbleiterchip erzeugt, wodurch die optoelektronische Anordnung eine kompakte Bauform aufweisen und sich beispielsweise für eine mobile Anwendung eignen kann. Durch die Erzeugung des sichtbaren und des nichtsichtbaren Lichts mit nur einem optoelektronischen Halb- leiterchip kann die optoelektronische Anordnung vorteilhaf¬ terweise eine hohe Systemeffizienz aufweisen. Die Verwendung lediglich eines optoelektronischen Halbleiterchips ermöglicht außerdem vorteilhafterweise eine kostengünstige Herstellung der optoelektronischen Anordnung.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung liegt die erste Peak-Wellenlänge im sichtbaren Spektralbe¬ reich, während die zweite Peak-Wellenlänge im nicht¬ sichtbaren Spektralbereich liegt. Dabei ist das Detektorbau- teil ausgebildet, Licht mit der zweiten Peak-Wellenlänge zu detektieren. In dieser Ausführungsform ist der optoelektronische Halbleiterchip der optoelektronischen Anordnung somit ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich zu erzeugen, beispielsweise blaues, grünes oder rotes Licht.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung liegt die erste Peak-Wellenlänge im nicht-sichtbaren Spekt¬ ralbereich, während die zweite Peak-Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich liegt. Dabei ist das Detektorbauteil ausge¬ bildet, Licht mit der ersten Peak-Wellenlänge zu detektieren. In dieser Ausführungsform ist das wellenlängenkonvertierende Element der optoelektronischen Anordnung somit ausgebildet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht mit einer Peak-Wellenlänge aus dem nicht-sichtbaren Spektral¬ bereich in sichtbares Licht zu konvertieren, beispielsweise in blaues, grünes oder rotes Licht.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der nicht-sichtbare Spektralbereich der infrarote Spektralbe¬ reich oder der ultraviolette Spektralbereich. Vorteilhafterweise eignet sich das von der optoelektronischen Anordnung ausgesandte Licht aus dem nicht-sichtbaren Spektralbereich dadurch für eine Untersuchung unterschiedlicher Eigenschaften zu untersuchender Objekte, beispielsweise für eine Untersu¬ chung verschiedener Materialeigenschaften. In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist das von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierbare Licht bei einer Wellenlänge, bei der das von dem opto¬ elektronischen Halbleiterchip emittierbare Licht und das von dem wellenlängenkonvertierenden Element erzeugbare Licht die- selbe Intensität aufweisen, höchstens 10% der Intensität bei der ersten Peak-Wellenlänge auf. Vorteilhafterweise sind die spektralen Verteilungen des von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Lichts und des durch das wellenlängenkonvertierende Element erzeugten Lichts dadurch deutlich von- einander getrennt. Dies kann es ermöglichen, parasitäre Ef¬ fekte zu vermeiden. In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist diese ausgebildet, Licht mit der ersten Peak-Wellenlänge und Licht mit der zweiten Peak-Wellenlänge in dieselbe Raumrich¬ tung abzustrahlen. Vorteilhafterweise ermöglicht das von der optoelektronischen Anordnung ausgesandte Licht mit einer
Peak-Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich dadurch eine besonders einfache und genaue Ausrichtung des durch die optoelektronische Anordnung abgestrahlten Lichts mit einer Peak-Wellenlänge aus dem nicht-sichtbaren Spektralbereich auf zu untersuchende Objekte oder einen zu untersuchenden Zielbe¬ reich.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist diese ausgebildet, Licht mit der ersten Peak-Wellenlänge und Licht mit der zweiten Peak-Wellenlänge in unterschiedlich große Raumwinkel abzustrahlen. Dabei kann das Licht mit einer Peak-Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektralbereich in einen kleineren oder einen größeren Raumwinkel abgestrahlt werden, als das Licht mit einer Peak-Wellenlänge aus dem nicht- sichtbaren Spektralbereich. Hierdurch wird vorteilhafterweise, je nach Anwendungsfall, eine besonders einfache und/oder besonders präzise Ausrichtung des durch die opto¬ elektronische Anordnung abgestrahlten Lichts auf einen zu untersuchenden Zielbereich oder zu untersuchende Zielobjekte ermöglicht.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist diese ein optisches Element auf, das bei der ersten Peak-Wellenlänge und bei der zweiten Peak-Wellenlänge unter- schiedliche Berechnungsindices aufweist. Das optische Element kann dabei beispielsweise eine optische Linse sein, insbeson¬ dere beispielsweise eine optische Sammellinse. Durch die un¬ terschiedlichen Brechungsindices des optischen Elements bei der ersten Peak-Wellenlänge und bei der zweiten Peak- Wellenlänge wird Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich und Licht aus dem nicht-sichtbaren Spektralbereich durch das optische Element unterschiedlich stark gebrochen, wodurch die beiden Anteile des Lichts beispielsweise durch das optische Element unterschiedlich stark gebündelt werden können.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung um- fasst das Detektorbauteil einen Silicium-Detektor . Dadurch kann sich das Detektorbauteil beispielsweise zur Detektion von Licht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektral¬ bereich eignen. Vorteilhafterweise kann das Detektorbauteil dadurch kompakt und kostengünstig ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist diese ein Infrarotspektrometer oder ein UV-Spektrometer .
Dadurch kann die optoelektronische Anordnung beispielsweise zur Untersuchung von Materialeigenschaften zu untersuchender Objekte dienen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung Fig. 1 ein Blockschaltbild einer optoelektronischen Anordnung; und
Fig. 2 ein Spektrumsdiagramm von durch die optoelektronische Anordnung ausgesandtem Licht.
Fig. 1 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild einer optoelektronischen Anordnung 100. Die optoelektronische Anordnung 100 dient zur Sensierung eines Untersuchungsbereichs oder in einem Untersuchungsbereich angeordneter Objekte. Die optoelektronische Anordnung 100 kann beispielsweise als
Spektrometer ausgebildet sein, insbesondere beispielsweise als Infrarotspektrometer. Die optoelektronische Anordnung 100 kann als tragbares Gerät ausgebildet und für eine mobile An¬ wendung vorgesehen sein.
Die optoelektronische Anordnung 100 umfasst einen optoelekt- ronischen Halbleiterchip 110. Der optoelektronische Halb¬ leiterchip 110 ist dazu ausgebildet, Licht, also elektromag¬ netische Strahlung, zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 110 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip (LED-Chip) oder als Laserchip ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Spektrumsdiagramm 200. Auf ei¬ ner horizontalen Achse des Spektrumsdiagramms 200 ist eine Wellenlänge 201 aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse des Spektrumsdiagramms 200 ist eine Intensität 202 aufgetragen.
Der optoelektronische Halbleiterchip 110 ist dazu ausgebil¬ det, erstes Licht 300 zu emittieren, das eine in Fig. 2 dar¬ gestellte erste spektrale Verteilung 320 mit einer ersten Peak-Wellenlänge 330 aufweist. Bei der ersten Peak- Wellenlänge 330 weist das erste Licht 300 eine erste Maximal¬ intensität 340 auf.
Die in Fig. 1 gezeigte optoelektronische Anordnung 100 um¬ fasst ferner ein wellenlängenkonvertierendes Element 120. Das wellenlängenkonvertierende Element 120 ist dazu ausgebildet, einen Teil des durch den optoelektronischen Halbleiterchip 110 emittierten ersten Lichts 300 in zweites Licht 400 zu konvertieren. Das zweite Licht 400 weist, wie in Fig. 2 dar¬ gestellt, eine von der ersten spektralen Verteilung 320 ver- schiedene zweite spektrale Verteilung 420 mit einer von der ersten Peak-Wellenlänge 330 verschiedenen zweiten Peak- Wellenlänge 430 auf. Bei der zweiten Peak-Wellenlänge 430 be¬ sitzt das zweite Licht 400 eine zweite Maximalintensität 440. Das wellenlängenkonvertierende Element 120 kann direkt an dem optoelektronischen Halbleiterchip 110 angeordnet oder von dem optoelektronischen Halbleiterchip 110 beabstandet sein. Das wellenlängenkonvertierende Element 120 kann beispielsweise als Beschichtung oder als Plättchen ausgebildet sein. Das wellenlängenkonvertierende Element 120 kann beispielsweise ein Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweisen. In diesem Fall sind die wellenlängenkonvertierenden Partikel des wellenlängenkonvertierenden Elements 120 dazu ausgebildet, einen Teil des durch den optoelektronischen Halbleiterchip 110 emittierten ersten Lichts 300 in das zweite Licht 400 zu konvertie¬ ren .
Im in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist die zweite Peak- Wellenlänge 430 des zweiten Lichts 400 größer als die erste Peak-Wellenlänge 330 des ersten Lichts 300. Es ist jedoch auch möglich, dass die zweite Peak-Wellenlänge 430 des zwei- ten Lichts 400 kleiner als die erste Peak-Wellenlänge 330 des ersten Lichts 300 ist. In diesem Fall kann das wellenlängenkonvertierende Element 120 beispielsweise dazu ausgebildet sein, zur Erzeugung eines Lichtquants des zweiten Lichts 400 zwei oder mehr Lichtquanten des ersten Lichts 300 zu absor- bieren.
Die erste spektrale Verteilung 320 des durch den optoelektro¬ nischen Halbleiterchip 110 emittierten ersten Lichts 300 ist in vielen Fällen schmalbandiger als die zweite spektrale Ver- teilung 420 des zweiten Lichts 400.
Entweder die erste Peak-Wellenlänge 330 des ersten Lichts 300 oder die zweite Peak-Wellenlänge 430 des zweiten Lichts 400 liegt im sichtbaren Spektralbereich. Die andere Peak- Wellenlänge 430, 330 des anderen Lichts 400, 300 liegt dage¬ gen in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich, also in einem anderen als dem obengenannten sichtbaren Spektralbereich. Somit liegt entweder die erste Peak-Wellenlänge 330 im sichtba¬ ren Spektralbereich und die zweite Peak-Wellenlänge 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich oder die erste Peak- Wellenlänge 330 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich und die zweite Peak-Wellenlänge 430 im sichtbaren Spektralbe¬ reich. Die im sichtbaren Spektralbereich liegende Peak- Wellenlänge 330, 430 kann beispielsweise im blauen, grünen, roten oder hyperroten Spektralbereich liegen. Die in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegende Peak-Wellenlänge 330, 430 kann beispielsweise im infraroten oder im ultravio- letten Spektralbereich liegen.
Die optoelektronische Anordnung 100 ist dazu ausgebildet, so¬ wohl den nicht durch das wellenlängenkonvertierende Element 120 konvertierten Teil des durch den optoelektronischen Halb- leiterchip 110 emittierten ersten Lichts 300 als auch das durch das wellenlängenkonvertierende Element 120 erzeugte zweite Licht 400 nach außen abzustrahlen. Es ist zweckmäßig, dass das erste Licht 300 und das zweite Licht 400 in eine ge¬ meinsame Raumrichtung 135 abgestrahlt werden. Dabei wird das erste Licht 300 in einen ersten Raumwinkel 310 abgestrahlt.
Das zweite Licht 400 wird in einen zweiten Raumwinkel 410 ab¬ gestrahlt. Der erste Raumwinkel 310 und der zweite Raumwinkel 410 können unterschiedliche Größen aufweisen. Beispielsweise kann der zweite Raumwinkel 410, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, größer als der erste Raumwinkel 310 sein. Der erste Raumwinkel 310 kann aber auch größer als der zweite Raumwinkel 410 sein.
Die optoelektronische Anordnung 100 kann ein optisches Ele- ment 130 umfassen, das dazu ausgebildet ist, die räumliche
Verteilung des durch die optoelektronische Anordnung 100 ab¬ gestrahlten ersten Lichts 300 und/oder die räumliche Vertei¬ lung des durch die optoelektronische Anordnung 100 abge¬ strahlten zweiten Lichts 400 zu formen. Das optische Element 130 kann beispielsweise eine optische Linse umfassen, insbe¬ sondere beispielsweise eine Sammellinse. Das optische Element 130 kann das erste Licht 300 mit der ersten Peak-Wellenlänge 330 und das zweite Licht 400 mit der zweiten Peak-Wellenlänge 430 unterschiedlich abbilden, beispielsweise unterschiedlich stark brechen. Hierzu kann das optische Element 130 bei¬ spielsweise unterschiedliche Brechungsindices bei der ersten Peak-Wellenlänge 330 und bei der zweiten Peak-Wellenlänge 430 aufweisen. Das optische Element 130 kann entfallen. Die optoelektronische Anordnung 100 umfasst ferner ein Detek¬ torbauteil 140. Das Detektorbauteil 140 ist dazu vorgesehen, das von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, zu detektieren. Falls die erste Peak-Wellenlänge 330 des durch den optoelektroni¬ schen Halbleiterchip 110 emittierten ersten Lichts 330 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, so ist das Detek- torbauteil 140 also ausgebildet, das erste Licht 300 mit der ersten Peak-Wellenlänge 330 zu detektieren. Andernfalls ist das Detektorbauteil 140 ausgebildet, das von dem wellenlän¬ genkonvertierenden Element 120 der optoelektronischen Anordnung 100 erzeugte zweite Licht 400, dessen zweite Peak- Wellenlänge 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, zu detektieren.
Es ist zweckmäßig, dass das Detektorbauteil 140 der opto¬ elektronischen Anordnung für das von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak- Wellenlänge 330, 430 im sichtbaren Spektralbereich liegt, möglichst unempfindlich ist. Dies kann dadurch unterstützt werden, dass die erste spektrale Verteilung 320 des ersten Lichts 300 und die zweite spektrale Verteilung 420 des zwei- ten Lichts 400 möglichst vollständig voneinander getrennt sind. Eine ausreichende Trennung der spektralen Verteilungen 320, 420 kann beispielsweise dann erreicht sein, wenn das von dem optoelektronischen Halbleiterchip 110 der optoelektronischen Anordnung 100 emittierte erste Licht 300 bei einer Gleichheitswellenlänge 210, bei der das von dem optoelektro¬ nischen Halbleiterchip 110 emittierte erste Licht 300 und das von dem wellenlängenkonvertierenden Element 120 erzeugte zweite Licht 400 jeweils eine übereinstimmende Gleichheitsin¬ tensität 220 aufweisen, höchstens 10% der ersten Maximalin- tensität 340 aufweist. Das erste Licht 300 und das zweite Licht 400 weisen dann somit bei der Gleichheitswellenlänge 210 dieselbe Intensität auf, nämlich die Gleichheitsintensi- tat 220. Die Gleichheitsintensität 220 beträgt dabei höchs¬ tens 10% der ersten Maximalintensität 340.
Das Detektorbauteil 140 der optoelektronischen Anordnung 100 kann beispielsweise einen Silicium-Detektor 145 umfassen. In diesem Fall kann die Peak-Wellenlänge 330, 430 des von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahlten Lichts 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 in einem nicht¬ sichtbaren Spektralbereich liegt, beispielsweise im infraro- ten Spektralbereich liegen.
Das von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, ist zur Detektion o- der Untersuchung eines Zielbereichs oder im Zielbereich angeordneter Objekte vorgesehen. Hierzu muss das von der opto¬ elektronischen Anordnung 100 in die Raumrichtung 135 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, auf den Zielbe- reich oder die im Zielbereich angeordneten Zielobjekte gerichtet werden.
Von dem Zielbereich oder den im Zielbereich angeordneten Zielobjekten zurückgestreutes Licht 300, 400 wird durch das Detektorbauteil 140 der optoelektronischen Anordnung 100 er- fasst und kann Informationen über den Zielbereich oder die Zielobjekte liefern. Die Informationen können sich beispielsweise aus Änderungen der spektralen Verteilung 320, 420 des Lichts 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, ergeben, beispielsweise aus durch Absorption bewirkten Änderungen der spektralen Verteilung 320, 420.
Das Detektorbauteil 140 ist derart angeordnet, dass aus dem Zielbereich zurückgestreutes Licht 300, 400 auf das Detektor¬ bauteil 140 trifft. Es ist zweckmäßig, das Detektorbauteil 140 so anzuordnen, dass kein oder nur wenig von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahltes Licht 300, 400 auf direktem Weg, also ohne Rückstreuung aus dem Zielbereich, auf das Detektorbauteil 140 trifft. Dies kann beispielsweise durch ein Vorsehen geeigneter Blenden zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 110, dem wellenlängenkonvertierenden Element 120 und dem optischen Element 130 auf der einen Seite und dem Detektorbauteil 140 auf der anderen Seite erreicht werden .
Das von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 im sichtba¬ ren Spektralbereich liegt, erleichtert es, das von der opto¬ elektronischen Anordnung 100 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, auf den Zielbereich oder die zu unter- suchenden Zielobjekte auszurichten. Falls sowohl das erste
Licht 300 als auch das zweite Licht 400 in die gleiche Raum¬ richtung 135 abgestrahlt werden, muss hierfür auch das von der optoelektronischen Anordnung 100 abgestrahlte Licht 300, 400, dessen Peak-Wellenlänge 330, 430 im sichtbaren Spektral- bereich liegt, auf den zu untersuchenden Zielbereich oder die zu untersuchenden Zielobjekte gerichtet werden.
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 optoelektronische Anordnung optoelektronischer Halbleiterchip wellenlängenkonvertierendes Element optisches Element
Raumrichtung Detektorbauteil
Silicium-Detektor Spektrumsdiagramm
Wellenlänge
Intensität
Gleichheitswellenlänge
Gleichheitsintensität erstes Licht
erster Raumwinkel
erste spektrale Verteilung
erste Peak-Wellenlänge
erste Maximalintensität zweites Licht
zweiter Raumwinkel
zweite spektrale Verteilung
zweite Peak-Wellenlänge
zweite Maximalintensität

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Optoelektronische Anordnung (100)
mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (110), einem wellenlängenkonvertierenden Element (120) und einem Detektorbauteil (140),
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (110) ausge¬ bildet ist, Licht (300) mit einer ersten Peak-Wellenlänge (330) zu emittieren,
wobei das wellenlängenkonvertierende Element (120) ausge¬ bildet ist, von dem optoelektronischen Halbleiterchip (110) emittiertes Licht (300) in Licht (400) mit einer zweiten Peak-Wellenlänge (430) zu konvertieren,
wobei die optoelektronische Anordnung (100) ausgebildet ist, Licht (300) mit der ersten Peak-Wellenlänge (330) und Licht (400) mit der zweiten Peak-Wellenlänge (430) abzustrahlen,
wobei die erste Peak-Wellenlänge (330) im sichtbaren Spektralbereich und die zweite Peak-Wellenlänge (430) im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt oder die erste Peak-Wellenlänge (330) im nicht-sichtbaren Spektralbe¬ reich und die zweite Peak-Wellenlänge (430) im sichtbaren Spektralbereich liegt,
wobei die optoelektronische Anordnung (100) dazu vorgese¬ hen ist, das Licht (300, 400), dessen Peak-Wellenlänge (330, 430) im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt, in einen Zielbereich abzustrahlen,
wobei das Detektorbauteil (140) ausgebildet ist, aus dem Zielbereich zurückgestreutes Licht (300, 400), dessen Peak-Wellenlänge (330, 430) im nicht-sichtbaren Spektral¬ bereich liegt, zu detektieren.
Optoelektronische Anordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Peak-Wellenlänge (330) im sichtbaren Spektralbereich liegt und die zweite Peak-Wellenlänge (430) im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt,
wobei das Detektorbauteil (140) ausgebildet ist, Licht (400) mit der zweiten Peak-Wellenlänge (430) zu detektie- ren .
3. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß Anspruch 1,
wobei die erste Peak-Wellenlänge (330) im nicht¬ sichtbaren Spektralbereich liegt und die zweite Peak- Wellenlänge (430) im sichtbaren Spektralbereich liegt, wobei das Detektorbauteil (140) ausgebildet ist, Licht (300) mit der ersten Peak-Wellenlänge (330) zu detektie- ren .
4. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei der nicht-sichtbare Spektralbereich der infrarote Spektralbereich oder der ultraviolette Spektralbereich ist .
5. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei das von dem optoelektronischen Halbleiterchip (110) emittierbare Licht (300) bei einer Wellenlänge (210), bei der das von dem optoelektronischen Halbleiterchip (110) emittierbare Licht (300) und das von dem wellenlängenkon¬ vertierenden Element (120) erzeugbare Licht (400) diesel¬ be Intensität (220) aufweisen, höchstens 10% der Intensi¬ tät (340) bei der ersten Peak-Wellenlänge (330) aufweist.
6. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Anordnung (100) ausgebildet ist, Licht (300) mit der ersten Peak-Wellenlänge (330) und Licht (400) mit der zweiten Peak-Wellenlänge (430) in dieselbe Raumrichtung (135) abzustrahlen.
7. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Anordnung (100) ausgebildet ist, Licht (300) mit der ersten Peak-Wellenlänge (330) und Licht (400) mit der zweiten Peak-Wellenlänge (430) in unterschiedlich große Raumwinkel (310, 410) abzustrahlen.
8. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Anordnung (100) ein optisches Element (130) aufweist,
wobei das optische Element (130) bei der ersten Peak- Wellenlänge (330) und bei der zweiten Peak-Wellenlänge (430) unterschiedliche Brechungsindices aufweist.
9. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei das Detektorbauteil (140) einen Silicium-Detektor (145) umfasst.
10. Optoelektronische Anordnung (100) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Anordnung (100) ein Infra¬ rotspektrometer oder ein UV-Spektrometer ist.
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