WO2016180930A1 - Strahlungsemittierendes optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2016180930A1
WO2016180930A1 PCT/EP2016/060720 EP2016060720W WO2016180930A1 WO 2016180930 A1 WO2016180930 A1 WO 2016180930A1 EP 2016060720 W EP2016060720 W EP 2016060720W WO 2016180930 A1 WO2016180930 A1 WO 2016180930A1
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radiation
semiconductor chip
component
color space
phosphor
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Ion Stoll
Hans-Jürgen LUGAUER
Werner Bergbauer
Dominik SCHULTEN
Thorsten Kunz
Barbara HUCKENBECK
Vera STÖPPELKAMP
Stefan Lange
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2924/181—Encapsulation

Definitions

  • the invention relates to a radiation-emitting element
  • Lighting unit comprising a radiation-emitting optoelectronic component.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the conventional LCD filter systems consist of three or four color filters (blue, green and red or blue, green, yellow and red).
  • the LCD filters have a half width (FWHM, width at half maximum) in the range of typically 70 to 120 nm, in which the transmission can be electrically controlled.
  • the transmission results from the superposition of the three color filters, resulting in regions of the visible spectrum in which no complete transmission is achieved.
  • a portion of the emitted light is absorbed by the filter.
  • To the To get the maximum amount of light from the LED when the LCD is fully open at the screen level requires narrow band phosphors.
  • a high-to-d light from the LED when the LCD is fully open at the screen level.
  • a semiconductor chip which emits narrow-band blue light is usually used. Shares of this blue light are converted by phosphors into red and green light, resulting in a total white light.
  • Phosphors typically include Eu 2+ and Ce 3+ activators for conversion of the blue light emitted from the semiconductor chip.
  • the object of at least one embodiment of the present invention is to provide a radiation-emitting
  • the task is to emit a radiation
  • Color filter systems and a lighting unit comprising a radiation-emitting optoelectronic component
  • the tasks are performed by a radiation-emitting
  • Optoelectronic component having the features of claim 1, by the use of a radiation-emitting
  • the component comprises a first semiconductor chip, which during operation of the component a
  • Electromagnetic spectrum the wavelength range less than or equal to 420 nm, in particular the wavelength range of 365 nm to 420 nm.
  • the device comprises a
  • Conversion element comprising a first phosphor, a second phosphor and a third phosphor.
  • first phosphor a first phosphor
  • second phosphor a second phosphor
  • third phosphor a third phosphor
  • a possible value for such a deviation is for example 10%.
  • the phosphors contain other further elements, for example, impurities or flux in the batch mixture or during the
  • the first phosphor has the
  • the primary radiation is partially converted into a first secondary radiation in the blue region of the component
  • the second phosphor converts the primary radiation emitted by the first semiconductor chip in
  • the third phosphor has the formula
  • Phosphor converts the primary radiation emitted by the first semiconductor chip during operation of the device
  • Primary radiation at least partially absorbed by the phosphors and as secondary radiation with a different at least partially from the primary radiation
  • Wavelength range is emitted.
  • Secondary radiation of the first phosphor at least partially absorbed by the second and / or third phosphor and are emitted as second and / or third secondary radiation and / or the second secondary radiation of the second
  • Phosphor can be at least partially from the third
  • the primary radiation from the first, second and third phosphors is almost completely converted into the first, second and third secondary radiation.
  • almost complete conversion is meant a conversion over 75%, preferably over 85%, more preferably over 90%.
  • the first, second and third secondary radiation superimposed creates a white-colored one
  • the component comprises a first semiconductor chip, which during operation of the component a
  • the optoelectronic component comprises a
  • the second semiconductor chip during operation of the component, emits a primary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum.
  • the second semiconductor chip during operation of the component, emits a primary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum and the
  • the second phosphor converts from the first one
  • Semiconductor chip emitted primary radiation during operation of the device partially into a second secondary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum.
  • the primary radiation and the first and second secondary radiation or the primary radiation and the first and third secondary radiation superimposed produces a white-colored luminous impression.
  • the second semiconductor chip emits a primary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum and the
  • M contains at least 50 mol% of Sr, more preferably at least 70 mol% of Sr, most preferably at least 80 mol% of Sr, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% Ba, more preferably at least 70 mol% Ba, most preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • the second semiconductor chip during operation of the component, emits a primary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum and the
  • Conversion element comprises a first phosphor of the
  • M contains at least 50 mol% Ba, more preferably at least 70 mol% Ba, most preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% Ba, more preferably at least 70 mol% Ba, most preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • the second semiconductor chip during operation of the component, emits a primary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum and the
  • Conversion element comprises a first phosphor of the
  • M contains at least 50 mol% of Sr, more preferably
  • the conversion element comprises in this
  • the second semiconductor chip during operation of the component, emits a primary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum and the
  • Conversion element comprises a first phosphor of the
  • M contains at least 50 mol% Ba, more preferably at least 70 mol% Ba, most preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • the peak wavelength of the primary radiation emitted by the first semiconductor chip is in the range of 365 nm to 420 nm.
  • Peak wavelength herein refers to the wavelength of a peak at which the maximum intensity of the peak lies the
  • M contains at least 50 mol% of Sr, more preferably
  • At least 70 mol% of Sr at least 70 mol% of Sr, most preferably at least 80 mol% of Sr, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% Ba, more preferably at least 70 mol% Ba, most preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% Ba, especially preferably at least 70 mol% Ba, very particularly preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% Ba, especially
  • M contains at least 50 mol% Ba, more preferably at least 70 mol% Ba, most preferably at least 80 mol% Ba, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% of Sr, more preferably at least 70 mol% of Sr, most preferably at least 80 mol% of Sr, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% of Sr, more preferably at least 70 mol% of Sr, most preferably at least 80 mol% of Sr, in each case based on the sum of Mg, Ca, Sr and Ba.
  • M contains at least 50 mol% Ba, especially
  • the peak wavelength of the first secondary radiation is in the range of 420 nm to 460 nm
  • Half-width of the first secondary radiation is in this embodiment preferably below 45 nm.
  • Half-width is understood here to be the width of the peak at which half of the intensity maximum is reached.
  • the peak wavelength of the second secondary radiation is in the range of 500 nm to 540 nm.
  • the half-width of the second secondary radiation in this embodiment is preferably below 45 nm.
  • the peak wavelength of the third secondary radiation is in the range of 625 nm to 665 nm.
  • the half-width of the third secondary radiation is preferably below 45 nm in this embodiment.
  • the first, second and / or third secondary radiation may consist of a plurality of narrow lines, for example with a half-width of less than 5 nm.
  • the first semiconductor chip comprises an active epitaxial layer sequence which is suitable during operation of the radiation-emitting optoelectronic
  • the first semiconductor chip and / or the second semiconductor chip comprises a sapphire substrate or is grown on a sapphire substrate.
  • the second semiconductor chip comprises an active epitaxial layer sequence which is suitable during operation of the radiation-emitting optoelectronic
  • Component to emit a primary radiation in the red or green region of the electromagnetic spectrum Component to emit a primary radiation in the red or green region of the electromagnetic spectrum.
  • Epitaxial layer sequence for example, a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well or especially preferably have a Mehrfachquantentopf Modell.
  • quantum well structure does not contain any information about the dimensionality. It thus includes, among others
  • Quantum wells Quantum wells, quantum wires, quantum dots, and each
  • a first semiconductor chip which is suitable for emitting UV primary radiation of a peak wavelength between 365 and 420 nm during operation is based, for example, on AlInGaN or ZnO.
  • the first semiconductor chip is based on
  • the wavelength can be pushed into the preferred range for the particular application by the composition, for example the ratio of indium to gallium in AlInGaN.
  • the half-width of the first, second and / or third secondary radiation can also be changed by the design of the composition of the active-optical layers.
  • the operation of the component may be one that emits blue compared to blue
  • the primary radiation emitted by the first semiconductor chip does not lie in the visible region or at the edge of the visible region and therefore has no direct influence or a very small influence on the color locus device.
  • the manufacturing variations of the semiconductor chip therefore have less influence on the color location, it can Thus, a variety of chip bins are used. in the
  • a relatively broad emission of the first semiconductor chip can be set, for example, a half-width greater than 25 nm
  • Spectrum are controlled.
  • broad UV emissions can be generated by three-dimensional epitaxially-coated layers, such as nano / micro-rods or pyramidal structures.
  • the third phosphor has a strong absorption in the range of 380 nm and 430 nm, preferably between 390 nm and 425 nm.
  • an absorption maximum of the third phosphor is in the range of 400 to 430 nm, more preferably between 415 nm and 425 nm. Strong absorption here means that a diffuse reflectivity of the first, second or third phosphor measured at a
  • the Phosphor powder in the spectral range considered a maximum of 80%, preferably at most 60%, more preferably at most 50% of the value of a diffuse reflectivity of the same first, second or third phosphor at a wavelength of 650 nm.
  • the half-width (FWHM) of the primary radiation in the UV range is in a range of 10 nm to 50 nm, preferably between 25 nm and 50 nm.
  • another first FWHM half-width
  • Component includes. One or more first
  • Semiconductor chips may be constructed of the same materials as the first semiconductor chip. It is possible that the first and the one or more further semiconductor chips
  • the second semiconductor chip emits a primary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum
  • the second semiconductor chip is based, for example, on InGaAlP.
  • the second semiconductor chip is based on In x Al y Gai- x- P with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the desired wavelength can be determined by the
  • Material composition can be adjusted.
  • the second semiconductor chip emits a primary radiation in the green region of the
  • the second semiconductor chip is based for example on AlInGaN or ZnO.
  • the second semiconductor chip is based on In x Al y Ga x - y N, where 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the desired wavelength can be adjusted by the material composition.
  • the first and / or the second semiconductor chip may be surface-emitting or volume-emitting semiconductor chips. This means, that the first and / or the second semiconductor chip the
  • the powders can be any suitable powder.
  • the powders can be any suitable powder.
  • the average particle size is in the range of 50 nm to 100 ym, preferably in the range of ym 2 to 35 ym.
  • the conversion element comprises
  • the reflective particles comprise or consist of a material that reflects the primary radiation in the UV range. In one embodiment, the
  • Reflectivity of the material for UV radiation greater than 60%, preferably greater than 70%, particularly preferably greater than 80%.
  • ZrO 2 particles are used as reflection particles.
  • the reflection particles have, for example, a mean diameter of 30 nm to 30 ym.
  • the conversion element comprises a matrix material.
  • the conversion element may consist of the first, the second, the third phosphor and the matrix material.
  • the conversion element can also consist of the first, the second, the third phosphor, the reflection particles and the matrix material.
  • the phosphors and / or the reflection particles may be in the matrix material
  • the phosphors are homogeneously distributed in the matrix material. It is also possible that the phosphors are distributed with a concentration ⁇ gradients in the matrix material.
  • matrix material has one of the following
  • One possible embodiment of the conversion element is the embodiment in the form of a potting, wherein the encapsulation encloses the first semiconductor chip in a form-fitting manner. Furthermore, the encapsulation on the side walls, which surrounds the first semiconductor chip in a form-fitting manner, can be stabilized, for example, by a housing and is located, for example, in a recess of such a housing.
  • the conversion element can be designed as a conversion layer.
  • the conversion layer there is a direct contact between the conversion layer and the first semiconductor chip, wherein the thickness of the conversion layer is, for example, smaller than the thickness of the first
  • Radiation exit surfaces may be formed.
  • Injection molding transfer molding, jetting, dispensing or
  • the phosphors are from 5 to 75% by weight, preferably from 15 to 60% by weight, based on the total mass of phosphors and matrix material or based on the total mass of phosphors, reflection particles and
  • the conversion element may also take the form of a plate or a foil.
  • the plate or foil is disposed over the semiconductor chip.
  • the conversion element is arranged downstream of the first semiconductor chip and is used by the
  • geometric arrangement is that, in particular due to the distance between the conversion element and the first semiconductor chip to a reduced heating of the
  • Conversion element comes by waste heat of the first semiconductor chip.
  • the conversion element consists of the first, second and third phosphors.
  • this may be a ceramic of
  • Phosphors act.
  • the conversion element as a plate is a plate consisting of a ceramic of the phosphors.
  • the plate has a low porosity. This can be prevented or almost prevented unwanted light scattering and there is a good heat dissipation.
  • one or more phosphors are formed as phosphor powder and combined with one or more phosphors in the form of a ceramic.
  • a color filter system is disposed over the conversion element.
  • the color filter system may be an LCD color filter system. Under LCD is
  • a layer or an element is arranged or applied "on” or “over” another layer or another element may mean here and below that the one layer or the element directly in direct mechanical and / or electrical and /or
  • thermal contact is disposed on the other layer or the other element. Further, it may also mean that the one layer or the one element is indirectly on
  • the radiation-emitting optoelectronic component may be a light-emitting diode, or LED for short.
  • Color filter system in particular an LCD color filter system indicated.
  • the color filter system is a color filter system for one
  • Color filter system with color filter systems of the colors red, green and blue or red, green, blue and yellow.
  • the color filter system each has a half-width in the range of 70 to 120 nm for the colors red, green, blue or red, green, blue and yellow. In one embodiment, the emission of the
  • Optoelectronic device and the transmission of the color filter system chosen so that the maxima are at similar wavelengths. As a result, there is little reabsorption on the color filter system and results in a high on-screen efficiency.
  • the specified embodiments of the radiation-emitting optoelectronic component can be part of a lighting unit, for example for a television, computer or a smartphone.
  • a lighting unit comprises a radiation-emitting optoelectronic component described here and a Color filter system, in particular an LCD color filter system.
  • the color filter system is usually used to the subpixels of a lighting unit such as a television,
  • the light source for the individual subpixels forms the radiation-emitting optoelectronic component.
  • Electromagnetic radiation passing through the filter system is referred to as total radiation.
  • it is a
  • the color filter system preferably has a blue filter, a green filter and a red filter, which are the
  • Total radiation to light a first, second and third transmission spectrum filter Total radiation to light a first, second and third transmission spectrum filter.
  • a peak of the transmission spectrum preferably has one
  • a point corresponding to the color impression of the first transmission spectrum in the CIE color diagram (1931) clamps a point corresponding to the color impression of the second transmission spectrum in the CIE color diagram (1931) and a point corresponding to the color impression of the third transmission spectrum in the CIE color diagram.
  • Color chart (1931) a color space or a
  • Color triangle is herein referred to as the triangle within the CIE color chart (1931) spanned by the following points (x, y): (0.640, 330), (0.300, 0.600), and (0.150, 0.060).
  • the triangle within the CIE color diagram 1931, which is spanned by the following points (x, y) is referred to as DCI-P3 color triangle:
  • Rec2020 color triangle is referred to herein as the triangle within the CIE color chart 1931, which is defined by the following
  • Points (x, y) are spanned: (0.708, 0.292), (0.170, 0.797) and (0, 131, 0, 046).
  • a point corresponding to the color impression of the first transmission spectrum in the CIE-LUV color diagram (1976), a point corresponding to the color impression of the second transmission spectrum in the CIE-LUV color diagram (1976) and corresponding to the color impression of the third transmission spectrum Point in the CIE-LUV color diagram (1976), a color space or a color triangle within the CIE-LUV color diagram (1976), which has a coverage of at least 75% with the sRGB color triangle, of at least 69% with the DCI-P3 Color triangle, at least 75% with the Adobe color triangle, of at least 62% with the Rec2020 color triangle.
  • the sRGB color triangle is the triangle within the CIE color diagram 1931, which is spanned by the following points (u ⁇ ⁇ ): (0, 451, 0, 523), (0, 125, 0.563) and (0.175, 0.158).
  • points (u ⁇ ⁇ ) (0, 451, 0, 523), (0, 125, 0.563) and (0.175, 0.158).
  • the triangle within the CIE color chart 1931 is denoted by the following points (u ⁇ ⁇ ): (0, 451, 0, 523), (0, 125, 0.563) and (0.175, 0.158).
  • the Rec2020 color triangle is the triangle within the CIE color diagram 1931, which is spanned by the following points (uv ⁇ ): (0, 557, 0, 517), (0, 056, 0, 587) and (0 , 159, 0, 126).
  • the color triangle spanned by the transmission spectra in the CIE color diagram is usually spanned by a blue dot in the blue area, by a green dot in the green area and by a red dot in the red area.
  • the blue dot is usually determined by the peak of the transmission spectrum with maximum intensity in the blue region, while the green dot is usually determined by the peak of the transmission spectrum with maximum
  • Intensity is set in the green area and the red point through the peak of the transmission spectrum with maximum intensity in the red area.
  • FIG. 1 shows the ideal white points for the
  • FIGS. 2A to 15A show emission spectra of various embodiments of radiation-emitting components and transmission spectra.
  • Figures 2B to 15B show spanned color spaces of various embodiments of
  • FIGS. 16 to 20 show schematic side views of various embodiments of radiation-emitting optoelectronic components
  • Figures 21 to 24 show emission spectra of various embodiments of the phosphors and various
  • FIG. 25 shows spanned color spaces of different types
  • FIG. 26 shows the relative quantum efficiency of various embodiments of the second phosphor
  • FIG. 27A shows the correlation of the manganese concentration z of the second phosphor with the x component of the primary color red of the CIE standard table (1931),
  • FIG. 27B shows the correlation of the manganese concentration z of the second phosphor with the y component of the primary color green of the CIE standard table (1931),
  • FIG. 1 shows the CIE standard table (1931), wherein the x-component of the base color is applied red on the x-axis and the y-component of the base color green on the y-axis.
  • the dot with the reference A represents the ideal white point of a television, a smartphone and a computer.
  • the dot indicated by the reference A represents the
  • Reference numerals B, C, I, and E indicate the ideal white points of various embodiments of one
  • Radiation-emitting optoelectronic device used in a television with a color filter system and the dots provided with the reference characters J, D, K, and L show the ideal white points of various embodiments of a radiation-emitting optoelectronic device, which would be necessary in a smartphone with a color filter system to the ideal white point A to realize.
  • K InGaN semiconductor chip, conversion element comprising a beta-SiAlON phosphor and a K 2 SiF 6 : Mn 4+ phosphor,
  • the wavelength ⁇ is in nm on the x-axis and the relative one on the y-axis
  • FIGS. 2B to 15B spanned color spaces are shown in CIE standard tables (1931), wherein the x-component of the primary color is applied red on the x-axis and the y component of the primary color green on the y-axis.
  • the spanned color space is shown in FIG. 2B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • Reference symbol W is provided and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, that is to say the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 100% of the sRGB color space, 89% of the DCI-P3 color space, 82% Adobe color space and 64% of the Rec2020 color space in the CIE standard table (1931).
  • the spanned Color space F covers 100% of the sRGB color space, 89% of the DCI-P3 color space, 89% Adobe color space and 65% of the Rec2020 color space in the CIE-LUV color space system (1976).
  • the monitor brightness resulting from this spectrum is used as a reference for the monitor brightness with a typical TV color filter system, so it is here at 100%.
  • the spanned color space is shown in Figure 3B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • Reference symbol W is provided and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, that is to say the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 95% of the sRGB color space, 87% of the sRGB color space DCI P3 color space, 94% Adobe color space, and 82% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers 84% of the sRGB color space, 80% of the DCI-P3 color space, 85% Adobe color space and 72% of the Rec2020 color space in the CIE-LUV color space system (1976).
  • the standard color spaces are therefore very well covered.
  • the spanned color space is shown in FIG. 4B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • Numeral W provided and is located as recognizable directly the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 95% of the sRGB color space, 87% of the DCI P3 color space, 94% Adobe color space, and 82% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers 84% of the sRGB color space, 80% of the DCI-P3 color space, 85% Adobe color space and 72% of the Rec2020 color space in the CIE-LUV color space system (1976).
  • the spanned color space is shown in Figure 5B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • the spanned color space F covers 97% of the sRGB color space, 86% of the DCI P3 color space, 93% Adobe color space, and 81% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers 89% of the sRGB color space, 84% of the DCI-P3 color space, 89% Adobe color space and 76% of the Rec2020 color space in the CIE-LUV color space system (1976).
  • the spanned color space is shown in Figure 6B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • Numeral W provided and is located as recognizable directly the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 89% of the sRGB color space, 78% of the DCI-P3 color space, 84% Adobe color space, and 72% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers 75% of the sRGB color space, 69% of the DCI-P3 color space, 75% Adobe color space and 62% of the Rec2020 color space in the CIE-LUV color space system (1976). This results in a comparison with the reference (InGaN
  • the spanned color space is shown in FIG. 7B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • the spanned color space F covers 100% of the sRGB color space, 99% of the DCI-P3 color space, 88% Adobe color space and 73% of the color space
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV color space system (1976) 100% of the sRGB color space, 99% of the DCI-P3 color space, 93% Adobe color space and 75% of the color space
  • Reference symbol W is provided and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, that is to say the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 100% of the sRGB color space, 99% of the DCI-P3 color space, 88% Adobe color space and 75% of the color space
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV color space system (1976) 100% of the sRGB color space, 99% of the DCI-P3 color space, 93% Adobe color space and 80% of the color space
  • the transmission of a typical smartphone filter system is shown (curves with the reference Tl, T2, T3).
  • the color location analysis results in a spanned color space resulting from the spectrum with the following corner points (red, green and blue) and the following
  • the spanned color space is shown in FIG. 9B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is with the
  • Reference symbol W is provided and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, that is to say the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 95% of the sRGB color space, 70% of the DCI-P3 color space, 71% Adobe color space and 50% of the Rec2020 color space in the CIE standard table (1931).
  • the spanned color space F covers 94% of the sRGB color space, 75% of the DCI-P3 color space, 81% Adobe color space and 55% of the Rec2020 color space in the CIE-LUV color space system (1976).
  • the monitor brightness resulting from this spectrum is used as a reference for the monitor brightness with a typical smartphone filter system, ie it is 100%.
  • the spanned color space is shown in FIG. 10B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is provided with the reference symbol W and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 91% of the sRGB color space, 80% of the DCI-P3 color space, 86% Adobe color space, and 74% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV color space system (1976) 90% of the sRGB color space, 84% of the DCI-P3 color space, 89% Adobe color space and 74% of the Rec2020 color space. This results in a comparison with the reference (InGaN
  • the spanned color space is shown in Figure IIB and provided with the reference symbol F.
  • the white point is provided with the reference symbol W and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 91% of the sRGB color space, 80% of the DCI-P3 color space, 86% Adobe color space, and 74% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV color space system (1976) 90% of the sRGB color space, 84% of the DCI-P3 color space, 89% Adobe color space and 74% of the Rec2020 color space. This results in a comparison with the reference (InGaN
  • radiometric brightness 15.9%; photometric brightness 45.2%
  • the transmission of a typical smartphone filter system is shown (curves labeled Tl, T2 and T3).
  • the color location analysis results in a spanned color space resulting from the spectrum with the following
  • the spanned color space is shown in FIG. 12B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is provided with the reference symbol W and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 80% of the sRGB color space, 69% of the DCI P3 color space, 74% Adobe color space, and 64% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV
  • the spanned color space is shown in FIG. 13B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is provided with the reference symbol W and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 99% of the sRGB color space, 83% of the DCI-P3 color space, 79% Adobe color space, and 61% of the Rec2020 color space.
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV color space system (1976) 97% of the sRGB color space, 89% of the DCI-P3 color space, 85% Adobe color space and 69% of the Rec2020 color space. This results in a monitor brightness of 104% in
  • Monitor brightness which is achieved by this reference device, significantly lower than in the embodiments of a radiation-emitting according to the invention
  • the spanned color space is shown in FIG. 14B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is provided with the reference symbol W and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 100% of the sRGB color space, 99% of the DCI-P3 color space, 88% Adobe color space and 75% of the color space
  • the spanned color space F covers in the CIE-LUV color space system (1976) 100% of the sRGB color space, 99% of the DCI-P3 color space, 93% Adobe color space and 80% of the color space
  • the spanned color space is shown in FIG. 15B and provided with the reference symbol F.
  • the white point is provided with the reference symbol W and, as can be seen, lies directly at the position of the ideal white point, ie the target color location of the transmission spectrum (shown as a circle).
  • the spanned color space F covers 100% of the sRGB color space, 93% of the DCI P3 color space, 98% Adobe color space and 89% of the color space
  • Rec2020 color space The spanned color space F covers 100% of the sRGB color space, 97% of the DCI-P3 color space, 100% Adobe color space and 95% of the CIE-LUV color space system (1976) Rec2020 color space.
  • the exemplary embodiment of a radiation-emitting optoelectronic component 1 illustrated in FIG. 16a has a first semiconductor chip 2 which is in operation
  • the first semiconductor chip 2 is based on aluminum indium gallium nitride.
  • the first semiconductor chip 2 is mounted on a first terminal 4 and a second terminal 5 and electrically contacted with these terminals.
  • the terminals 4, 5 are electrically connected to plated-through holes 4 a and 5 a.
  • the first and second electrical connection 4, 5 in an opaque, for example, prefabricated
  • Basic housing 10 embedded with a recess 11.
  • prefabricated is to be understood that the basic housing 10 already at the terminals 4, 5, for example by means of
  • the base housing 10 includes, for example, a
  • the recess 11 is formed in terms of their shape as a reflector for the primary radiation and secondary radiation, wherein the reflection optionally by a suitable coating of the
  • the terminals 4, 5 are formed of a metal which has a reflectivity for UV radiation greater than 60%, preferably greater than 70%, more preferably greater than 80%
  • the conversion element 6 is formed in the embodiment of Figure 16a in the form of a potting and fills the recess 11, as shown in Figure 16A, from.
  • the conversion element comprises a silicone or an epoxide, in which particles of a first phosphor of the formula
  • the conversion element 6 is formed as a layer that is arranged above the first semiconductor chip 2.
  • the layer is arranged over the radiation exit surface of the first semiconductor chip 2. It is possible that the layer also the
  • a front side contact layer 5b is provided on the semiconductor chip 2 on the radiation exit surface 2a thereof
  • Front side contact layer 5b via a bonding wire 12 with the electrical connection 5 is contacted.
  • the total radiation is in this embodiment above the above
  • a front side contact layer 5b is provided on the semiconductor chip 2 on the radiation exit surface 2a thereof
  • Front side contact layer 5b is contacted via a bonding wire 12 to the electrical connection 5.
  • Conversion element 6 is formed as a layer which is arranged above the first semiconductor chip 2.
  • the layer surrounds the first semiconductor chip 2 in a form-fitting manner on the side walls and
  • a further front-side contact layer 4b is provided on the first semiconductor chip 2 on its radiation exit surface 2a
  • Front side contact layer 4b is contacted via a bonding wire 12 to the electrical connection 4.
  • the total radiation is in this embodiment above the above
  • Conversion element 6 emitted.
  • the conversion element 6 is designed as a layer which is arranged above the first semiconductor chip 2.
  • the recess 11 is filled with a potting.
  • the first and the second electrical connection 4, 5 are arranged above the first semiconductor chip 2 on its radiation exit surface 2 a.
  • the conversion element 6 is arranged, which is formed as a layer. The total radiation is in this
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 20a has a second semiconductor chip 2b which, during operation, emits primary radiation in the red or green region of the electromagnetic spectrum.
  • the second semiconductor chip 2b is mounted on the second terminal 5 and a third terminal 3.
  • the terminal 3 is electrically connected to a via 3a. The total radiation is in this
  • the conversion element 6 comprises a silicone or an epoxide, in which ZrO 2 particles, particles of a first
  • the conversion element comprises a silicone or an epoxy, in which Zr0 2 ⁇ particles, particles of a first phosphor, for example, of the formula (Sr 0, 9sEuo, 02) 1 0 (P0 4) 6CI2 or Bao, 5 EU 0, 5 MgAlioOi 7 and particles of a third phosphor, for example of the formula Mg 4 Geo, 99Mn 0 , 01O5, 5 F are embedded.
  • the conversion element 6 is designed as a layer which is arranged above the first semiconductor chip 2.
  • the recess 11 is filled with a potting.
  • Figure 21 shows emission spectra of (Sr 0 , 95EU0, 05) 1 0 (P0 4 ) 6Cl 2 (curve numbered III), (Sro, 7Cao, 25Euo, os) 10 (P0 4 ) 6CI2 (curve numbered IV) , Bao, 9 EU 0 , iMgAl ioOi 7 (curve with the reference V) and Bao, 7 EU 0 , 3 MgAl ioOi 7 (curve with the reference numeral VI) when excited with a
  • FIG. 22 shows the emission spectrum of
  • the triangle spanned by the reference character c corresponds to the Rec2020 color space
  • the triangle spanned by the reference symbol b corresponds to the color space of a reference component with a typical color filter system
  • the triangle spanned by the reference symbol a corresponds to FIG
  • the reference device has a semiconductor chip which emits a primary radiation having a peak wavelength of 448 nm and a
  • the color triangle a has a
  • Coverage level with the rec2020 standard triangle c at least 75%, while the color triangle b has a coverage level with the rec2020 standard triangle of 66% having.
  • the color space spanned by the embodiment of the invention has a coverage level of at least 71% with the rec2020 standard triangle, while the spanned color triangle of the reference has a coverage level with the rec2020 standard.
  • the manganese is on the x axis the concentration z of the second phosphor of the formula Bai_ p Eu p (Mgi_ z Mn z) AI 1 0O 1 7 and on the y-axis is green, the y portion of the ground color of the CIE standard panel (1931)
  • FIG. 27B there is a strong correlation between z and the y-component of the base color green of the CIE standard table (1931).
  • Phosphors with z> 0.3 show a particularly saturated emission in the green spectral range with a y-component of the primary color green of the CIE standard chart (1931) of more than 0.6, which are particularly advantageous for the backlighting of color filter systems. Therefore, z is most preferably 0.3 ⁇ z ⁇ 0.5.
  • the wavelength ⁇ in nm is plotted on the x-axis and the relative diffuse reflectivity in percent is plotted on the y-axis.
  • the curves of the relative diffuse reflectivity with the reference symbols AI to A5 are as follows
  • A3 Ba0, 7EU0, 3MgAlioOi7;
  • A4 Ba 0 , 9Euo, iMgAl 10 Oi7;
  • A5 Ba 0 , 94Euo, o6MgAl 10 Oi7.
  • Bai-pEup (Mg 0 , 7Mn 0 , 3) Al 1 0O 1 7 assigned:

Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement angegeben,umfassend einen ersten Halbleiterchip, der im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im UV- Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und ein Konversionselement umfassend - einen ersten Leuchtstoff der Formel (M1 -x Eu x ) 10 (PO 4 ) 6 (Cl,F) 2, wobei M= Sr oder M = Srund ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst undx = 0,01-0,12 oder einen ersten Leuchtstoff der Formel M1 -y Eu y MgAl 10 O 17, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und y = 0,01-0,9,der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine erste Sekundärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert, -einenzweiten Leuchtstoff der Formel M1 -p Eu p (Mg 1-z Mn z )Al 10 O 17, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst mit p = 0,01-0,7 und z = 0,05-0,5, der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine zweite Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert, - einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg 4 Ge 1-q Mn q (O,F) 6 mit q = 0,001-0,06, der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine dritte Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert.

Description

Beschreibung
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement Die Erfindung betrifft ein Strahlungsemittierendes
optoelektronisches Bauelement, eine Verwendung eines
Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements zur Hinterleuchtung von Farbfiltersystemen und eine
Beleuchtungseinheit umfassend ein Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 107 580.6, deren Offenbarungs¬ gehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Strahlungsemittierende optoelektronische Bauelemente wie lichtemittierende Dioden (LEDs) werden in Fernsehern,
Smartphones und Computern für die Hinterleuchtung von LCD- Filtersystemen benutzt. Dabei gibt es unterschiedliche
Anforderungen an die LED. Zwei wesentliche Aspekte sind zum einen die maximale Helligkeit und zum anderen die Abdeckung eines großen Farbraums. Die herkömmlichen LCD-Filtersysteme bestehen aus drei beziehungsweise vier Farbfiltern (blau, grün und rot beziehungsweise blau, grün, gelb und rot) . Die LCD-Filter besitzen eine Halbwertsbreite (FWHM, füll width at half maximum) im Bereich von typischerweise 70 bis 120 nm, in der die Transmission elektrisch gesteuert werden kann. Die Transmission ergibt sich aus der Superposition der drei Farbfilter, dadurch ergeben sich Bereiche des sichtbaren Spektrums, in denen keine vollständige Transmission erreicht wird. Das führt dazu, dass bei einem breitbandigen Spektrum der LED, die die Farbfilter hinterleuchtet, ein Anteil des emittierten Lichts vom Filter absorbiert wird. Um die maximale Lichtmenge aus der LED bei vollständig geöffnetem LCD Farbfiltern auf Bildschirmebene zu erhalten, werden schmalbandige Leuchtstoffe benötigt. Um zudem eine hohe
Farbsättigung zu erhalten, ist es wichtig, dass die einzelnen Emissionen der LED spektral jeweils möglichst nur eine Farbe des Farbfiltersystems ansprechen.
Um weißes Licht mittels einer LED zu generieren, wird in der Regel ein Halbleiterchip, der schmalbandiges blaues Licht emittiert, verwendet. Anteile dieses blauen Lichts werden durch Leuchtstoffe in rotes und grünes Licht konvertiert, so dass insgesamt weißes Licht resultiert. Die verwendeten
Leuchtstoffe enthalten in der Regel Eu2+ und Ce3+ Aktivatoren zur Konversion des von dem Halbleiterchip emittierten blauen Lichts. Die Emissionsspektren dieser Leuchtstoffe sind jedoch in der Regel sehr breit (FWHM(Eu2+) = 50-100nm, FWHM(Ce3+)> 100 nm) .
Eine Lösung um ein schmalbandiges LED-Spektrum, welches aus blauen, grünen und roten Anteilen besteht, zu erhalten, ist die Verwendung von drei verschiedenfarbigen Halbleiterchips in einer LED, das heißt ohne Leuchtstoffkonversion . Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines blauen Halbleiterchips, dessen Licht zum Teil in grünes Licht anhand eines Leuchtstoffs (zum Beispiel Orthosilikate wie
( Ba , Sr, Mg, Ca) 2Si04 : Eu2+, Nitridoorthosilikate wie z.B. AE2-X- aRExEuaSi04-xNx oder AE2-x-aRExEuaSii-y04-x-2yNx mit (AE = Sr, Ba , Ca, Mg; RE = Seltene Erdmetalle), beta-SiAlONe wie z.B.
(Si6-ZA1Z0ZN8-Z :Eu) , Granate wie (Lu, Y, Gd, Tb, Ce) 3 (AI, Ga) 5O12 und Ba3 S i 60i2 2 : Eu2+) umgewandelt wird und einem roten
Halbleiterchip in einem LED-Package. Oft wird ein blauer Halbleiterchip verwendet mit zwei Leuchtstoffen, die einen Teil des blauen Lichts in grüne (zum Beispiel Orthosilikate (Ba, Sr,Mg, Ca) 2Si04 :Eu2+, Nitridoorthosilikate (z.B. AE2-x-a ExEuaSi04-xNx oder AE2-x-aRExEuaSii-y04-x-2yNx mit (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = Seltene Erdmetalle), beta-SiAlONe (z.B.
(Si6-ZA1Z0ZN8-Z :Eu) , Granate wie (Lu, Y, Gd, Tb, Ce) 3 (AI, Ga) 5O12, Ba3Si60i2 2 :Eu2+) und rote (zum Beispiel ( Sr, Ca) AIS1N3 : Eu2+, (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+, K2SiF6:Mn4+, Sr ( SraCai_a) Si2Al2N6 : Eu2+
Bestandteile des Lichts konvertieren. Diese Lösungen weisen allerdings zum Teil eine niedrige Helligkeit und/oder eine zu geringe Farbraumabdeckung auf. Die Aufgabe zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strahlungsemittierendes
optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Helligkeit und eine Abdeckung eines großen Farbraums aufweist. Eine weitere
Aufgabe besteht darin, ein Strahlungsemittierendes
optoelektronisches Bauelement zur Hinterleuchtung von
Farbfiltersystemen und eine Beleuchtungseinheit umfassend ein Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement
bereitzustellen.
Die Aufgaben werden durch ein Strahlungsemittierendes
optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch die Verwendung eines Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements zur Hinterleuchtung von LCD- Filtern mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und durch eine Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst .
Es wird ein Strahlungsemittierendes optoelektronisches
Bauelement angegeben. Das Bauelement umfasst einen ersten Halbleiterchip, der im Betrieb des Bauelements eine
Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums emittiert. Hier und im Folgenden bezeichnet UV-Bereich des
elektromagnetischen Spektrums den Wellenlängenbereich kleiner oder gleich 420 nm, insbesondere den Wellenlängenbereich von 365 nm bis 420 nm.
In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement ein
Konversionselement umfassend einen ersten Leuchtstoff, einen zweiten Leuchtstoff und einen dritten Leuchtstoff. In den folgenden Ausführungen werden die Zusammensetzungen des ersten, zweiten und dritten Leuchtstoffs durch
Summenformeln beschrieben. Diese entsprechen jeweils der nominellen Zusammensetzung der Materialien. Tatsächlich können die genauen Atomverhältnisse leicht von den
angegebenen Idealwerten abweichen. Ein möglicher Wert für eine derartige Abweichung liegt beispielsweise bei 10%.
Ebenso ist möglich, dass die Leuchtstoffe andere weitere Elemente enthalten, die beispielsweise über Verunreinigungen oder Flussmittel in der Ansatzmischung oder während der
Synthese eingebracht werden, insbesondere (aber nicht
ausschließlich) Bor und/oder Kohlenstoff und/oder Stickstoff und/oder Halogene wie z.B. Fluor oder Chlor oder Brom. Durch eventuelle Abdampfungen einzelner Komponenten während der Synthese kann es auch zu statistischen Unterbesetzungen einzelner Lagen kommen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese eventuellen Effekte in den in der Folge
angegebenen Summenformeln vereinfachend nicht jedes Mal explizit erwähnt. In einer Ausführungsform weist der erste Leuchtstoff die
Formel ( Mi_xEux) 10 (P04) e (Cl, F) 2 auf, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe
ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und x = 0,01- 0,12. Der erste Leuchtstoff kann auch die Formel Mi_ yEuyMgAlioOi7 aufweisen, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und y = 0,01-0,9. Der erste Leuchtstoff konvertiert die von dem ersten Halbleiterchip emittierte
Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine erste Sekundärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums. Der zweite Leuchtstoff weist die Formel Mi-pEup (Mg!_zMnz) Al10Oi7 auf, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe
ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst mit p = 0,01-0,7 und z = 0,05-0,5. Der zweite Leuchtstoff konvertiert die von dem ersten Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im
Betrieb des Bauelements teilweise in eine zweite
Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der dritte Leuchtstoff weist die Formel
Mg4Gei_qMnq (0, F) 6 mit q = 0, 001-0, 06 auf. Der dritte
Leuchtstoff konvertiert die von dem ersten Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements
teilweise in eine dritte Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums.
Dass der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff die Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische
Sekundärstrahlung konvertieren, bedeutet, dass die
Primärstrahlung zumindest teilweise von den Leuchtstoffen absorbiert und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der Primärstrahlung verschiedenen
Wellenlängenbereich emittiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann zusätzlich auch die
Sekundärstrahlung des ersten Leuchtstoffs zumindest teilweise von dem zweiten und/oder dritten Leuchtstoff absorbiert und als zweite und/oder dritte Sekundärstrahlung emittiert werden und/oder die zweite Sekundärstrahlung des zweiten
Leuchtstoffs kann zumindest teilweise von dem dritten
Leuchtstoff absorbiert und als dritte Sekundärstrahlung emittiert werden.
In einer Ausführungsform wird die Primärstrahlung von dem ersten, zweiten und dritten Leuchtstoff nahezu vollständig in die erste, zweite und dritte Sekundärstrahlung konvertiert. Unter nahezu vollständiger Konversion ist eine Konversion über 75 %, bevorzugt über 85 %, besonders bevorzugt über 90 % zu verstehen.
In einer Ausführungsform erweckt die erste, zweite und dritte Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen
Leuchteindruck.
In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement einen ersten Halbleiterchip, der im Betrieb des Bauelements eine
Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums emittiert und einen zweiten Halbleiterchip, der im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im grünen oder roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst das optoelektronische Bauelement ein
Konversionselement umfassend einen ersten Leuchtstoff der Formel (Mi_xEux) 10 (P04) e (Cl, F) 2, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und x = 0,01-0,12. Der erste Leuchtstoff kann auch die Formel Mi_yEuyMgAlioOi7 aufweisen, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und y = 0,01 -0,9. Der erste Leuchtstoff konvertiert die von dem ersten Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im
Betrieb des Bauelements teilweise in eine erste Sekundärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums .
In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Das
Konversionselement umfasst einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei_qMnq (0, F) 6 mit q = 0, 001-0, 06, der die von dem ersten Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine dritte Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert.
In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und das
Konversionselement umfasst einen zweiten Leuchtstoff der Formel Mi-pEup (Mg!_zMnz) Al10Oi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und p = 0,01-0,7 und z = 0,05 -0,5. Der zweite Leuchtstoff konvertiert die von dem ersten
Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine zweite Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. In einer Ausführungsform erweckt die Primärstrahlung und die erste und zweite Sekundärstrahlung oder die Primärstrahlung und die erste und dritte Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck. In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und das
Konversionselement umfasst einen ersten Leuchtstoff der Formel (Mi_xEux) w (P04) e (Cl, F) 2, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und bevorzugt x = 0,02-0,08, besonders bevorzugt x = 0,03-0,06. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Sr, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Sr, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Sr, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das Konversionselement in dieser Ausführungsform einen zweiten Leuchtstoff der Formel Mi_pEup (Mgi_zMnz) AI10O17, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und
bevorzugt p = 0,05-0,6 und z = 0,1-0,4, besonders bevorzugt p = 0,1-0,5 und z = 0,15-0,35. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba.
In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und das
Konversionselement umfasst einen ersten Leuchtstoff der
Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und bevorzugt y = 0,1 -0,6, besonders bevorzugt y = 0,3 -0,6. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das
Konversionselement in dieser Ausführungsform einen zweiten Leuchtstoff der Formel Mi-pEup (Mg!_zMnz) Al10Oi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und
bevorzugt p = 0,05-0,6 und z = 0,1-0,4, besonders bevorzugt p = 0,1-0,5 und z = 0,15-0,35. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba.
In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums und das
Konversionselement umfasst einen ersten Leuchtstoff der
Formel (Mi_xEux) 10 (P04) e (Cl, F) 2 auf, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe
ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und bevorzugt x = 0,02-0,08, besonders bevorzugt x = 0,03-0,06. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Sr, besonders bevorzugt
mindestens 70 mol% Sr, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Sr, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das Konversionselement in dieser
Ausführungsform einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei_ qMnq(0,F)6 mit bevorzugt q = 0,001-0,04, besonders bevorzugt q = 0, 005-0, 03.
In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums und das
Konversionselement umfasst einen ersten Leuchtstoff der
Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und bevorzugt y = 0,1 -0,6, besonders bevorzugt y = 0,3 -0,6. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das
Konversionselement in dieser Ausführungsform einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei-qMnq (0, F) 6 mit bevorzugt q = 0,001-0,04, besonders bevorzugt q = 0,005-0,03.
In einer Ausführungsform liegt die Peakwellenlänge der von dem ersten Halbleiterchip emittierten Primärstrahlung im Bereich von 365 nm bis 420 nm. Als „Peakwellenlänge" wird vorliegend die Wellenlänge eines Peaks bezeichnet, bei der die maximale Intensität des Peaks liegt. In einer Ausführungsform weist der erste Leuchtstoff die
Formel (Mi_xEux) 10 (P04) e (Cl, F) 2 auf, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe
ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und bevorzugt x = 0,02-0,08, besonders bevorzugt x = 0,03-0,06. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Sr, besonders bevorzugt
mindestens 70 mol% Sr, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Sr, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba.
In einer Ausführungsform weist der erste Leuchtstoff die Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und bevorzugt y = 0,1 -0,6, besonders bevorzugt y = 0,3 -0,6. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba.
In einer Ausführungsform weist der zweite Leuchtstoff die Formel Mi-pEup (Mg!_zMnz) Al10Oi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und bevorzugt p = 0,05-0,6 und z = 0,1-0,4, besonders bevorzugt p = 0,1-0,5 und z = 0,15-0,35. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. In einer Ausführungsform weist der dritte Leuchtstoff die Formel Mg4Gei_qMnq (0, F) 6 mit bevorzugt q = 0, 001-0, 04,
besonders bevorzugt q = 0,005-0,03 auf.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement einen ersten Leuchtstoff der Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und
bevorzugt y = 0,1-0,6, besonders bevorzugt y = 0,3-0,6.
Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders
bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff der Formel Mi_pEup (Mgi_zMnz) AI10O17, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und
bevorzugt p = 0,05-0,6 und z = 0,1-0,4, besonders bevorzugt p = 0,1-0,5 und z = 0,15-0,35. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das Konversionselement einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei-qMnq (0, F) 6 mit bevorzugt q = 0, 001-0, 04, besonders bevorzugt q = 0,005-0,03. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement einen ersten Leuchtstoff der Formel (Mi_xEux) 10 (P04) 6 (Cl, F) 2 auf, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und bevorzugt x = 0,02-0,08, besonders bevorzugt x = 0,03-0,06. Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Sr, besonders bevorzugt mindestens 70 mol% Sr, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Sr, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das
Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff der Formel Mi_ pEup (Mgi_zMnz) AI10O17, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und bevorzugt p = 0,05-0,6 und z = 0,1- 0,4, besonders bevorzugt p = 0,1-0,5 und z = 0,15-0,35.
Bevorzugt enthält M mindestens 50 mol% Ba, besonders
bevorzugt mindestens 70 mol% Ba, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 mol% Ba, jeweils bezogen auf die Summe aus Mg, Ca, Sr und Ba. Weiter umfasst das Konversionselement einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei-qMnq (0, F) β mit bevorzugt q = 0,001-0,04, besonders bevorzugt q = 0,005-0,03.
In einer Ausführungsform liegt die Peakwellenlänge der ersten Sekundärstrahlung im Bereich von 420 nm bis 460 nm. Die
Halbwertsbreite der ersten Sekundärstrahlung liegt in dieser Ausführungsform bevorzugt unter 45 nm. Unter Halbwertsbreite (FWHM) wird vorliegend die Breite des Peaks verstanden, bei der die Hälfte des Intensitätsmaximums erreicht ist. In einer Ausführungsform liegt die Peakwellenlänge der zweiten Sekundärstrahlung im Bereich von 500 nm bis 540 nm. Die Halbwertsbreite der zweiten Sekundärstrahlung liegt in dieser Ausführungsform bevorzugt unter 45 nm. In einer Ausführungsform liegt die Peakwellenlänge der dritten Sekundärstrahlung im Bereich von 625 nm bis 665 nm. Die Halbwertsbreite der dritten Sekundärstrahlung liegt in dieser Ausführungsform bevorzugt unter 45 nm. In einer Ausführungsform weist die erste Sekundärstrahlung, die zweite Sekundärstrahlung und/oder die dritte
Sekundärstrahlung eine Halbwertsbreite unter 45 nm auf. Im Vergleich kann eine so schmalbandige Emission aktuell von Leuchtstoffen, die durch eine Primärstrahlung im blauen
Bereich des elektromagnetischen Spektrums angeregt werden nicht erreicht werden. In einer Ausführungsform kann die erste, zweite und/oder dritte Sekundärstrahlung aus einer Mehrzahl von schmalen Linien bestehen, beispielsweise mit einer Halbwertsbreite von unter 5 nm. In einer Ausführungsform umfasst der erste Halbleiterchip eine aktive Epitaxieschichtenfolge, die geeignet ist, im Betrieb des strahlungsemittierenden optoelektronischen
Bauelements eine Primärstrahlung im UV-Bereich des
elektromagnetischen Spektrums zu emittieren.
Es ist möglich, dass der erste Halbleiterchip und/oder der zweite Halbleiterchip ein Saphir-Substrat umfasst oder auf einem Saphir-Substrat aufgewachsen ist. In einer Ausführungsform umfasst der zweite Halbleiterchip eine aktive Epitaxieschichtenfolge, die geeignet ist, im Betrieb des strahlungsemittierenden optoelektronischen
Bauelements eine Primärstrahlung im roten oder grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren.
Zur Erzeugung der Primärstrahlung kann die
Epitaxieschichtenfolge beispielsweise ein pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopf- oder besonders bevorzugt eine Mehrfachquantentopfstruktur aufweisen. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur beinhaltet keine Angabe über die Dimensionalität . Sie umfasst somit unter anderem
Quantentröge, Quantendrähte, Quantenpunkte und jede
Kombination dieser Strukturen.
Ein erster Halbleiterchip, der geeignet ist im Betrieb UV- Primärstrahlung einer Peakwellenlänge zwischen 365 und 420 nm zu emittieren, basiert beispielsweise auf AlInGaN oder ZnO. Beispielsweise basiert der erste Halbleiterchip auf
InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1.
Die Wellenlänge kann hierbei für die jeweilige Anwendung durch die Zusammensetzung, zum Beispiel das Verhältnis von Indium zu Gallium in AlInGaN, in den bevorzugten Bereich geschoben werden. Die Halbwertsbreite der ersten, zweiten und/oder dritten Sekundärstrahlung kann ebenfalls durch die Gestaltung der Zusammensetzung der aktivoptischen Schichten verändert werden.
Aufgrund der annähernden Linearität der emittierten Photonen über der Stromdichte bei einem ersten Halbleiterchip, der Primärstrahlung im UV-Bereich emittiert, kann zum Betrieb des Bauelements eine im Vergleich zu blau emittierenden
Halbleiterchips hohe Stromdichte verwendet werden ohne
Effizienzverlust oder mit nur sehr geringen Effizienzverlust.
Die von dem ersten Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung liegt nicht im sichtbaren Bereich beziehungsweise am Rand des sichtbaren Bereichs und hat deshalb keinen direkten Einfluss beziehungsweise einen sehr geringen Einfluss auf den Farbort Bauelements. Die Fertigungsschwankungen des Halbleiterchips haben deshalb weniger Einfluss auf den Farbort, es können somit eine Vielzahl an Chipbins verwendet werden. Im
Vergleich zu blauen Halbleiterchips ist damit eine
kostengünstigere Herstellung möglich.
Durch individuell emittierende Mehrfach-Quantumwells kann eine relativ breite Emission des ersten Halbleiterchips eingestellt werden, beispielsweise eine Halbwertsbreite größer als 25 nm. Dadurch können Leuchtstoffe mit
unterschiedlichen Absorptionsmaxima im Bereich von 380 nm und 430 nm auf Gleichmäßigkeit oder zu optimalen Anteilen
angeregt werden. Dadurch kann durch ein konstantes
Leuchtstoffmischungsverhältnis über die Halbwertsbreite und Lage der ultravioletten Primärstrahlung das resultierte
Spektrum kontrolliert werden. Breite UV-Emissionen können zum Beispiel durch dreidimensional epitaxierte Schichten erzeugt werden, beispielsweise durch Nano/Mikro-Rods oder pyramidale Strukturen .
In einer Ausführungsform weisen der erste, der zweite
und/oder der dritte Leuchtstoff eine starke Absorption im Bereich von 380 nm und 430 nm, bevorzugt zwischen 390 nm und 425 nm auf. Bevorzugt liegt ein Absorptionsmaximum des dritten Leuchtstoffs im Bereich von 400 bis 430 nm, besonders bevorzugt zwischen 415 nm und 425 nm. Starke Absorption bedeutet hier, dass eine diffuse Reflektivität des ersten, zweiten oder dritten Leuchtstoffs, gemessen an einem
Leuchtstoffpulver, im betrachteten Spektralbereich maximal 80%, bevorzugt maximal 60%, besonders bevorzugt maximal 50% des Wertes einer diffusen Reflektivität desselben ersten, zweiten oder dritten Leuchtstoffs bei einer Wellenlänge von 650 nm beträgt. In einer Ausführungsform liegt die Halbwertsbreite (FWHM) der Primärstrahlung im UV-Bereich in einem Bereich von 10 nm bis 50 nm, bevorzugt zwischen 25 nm und 50 nm. In einer Ausführungsform ist ein weiterer erster
Halbleiterchip oder mehrere weitere erste Halbleiterchips, die Primärstrahlung im UV-Bereich emittieren von dem
Bauelement umfasst. Der oder die weiteren ersten
Halbleiterchips können aus den gleichen Materialien aufgebaut sein wie der erste Halbleiterchip. Es ist möglich, dass der erste und der oder die weiteren ersten Halbleiterchips
Primärstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge im UV-Bereich emittieren . In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip eine Primärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der zweite Halbleiterchip basiert beispielsweise auf InGaAlP. Beispielsweise basiert der zweite Halbleiterchip auf InxAlyGai-x-yP mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1. Auch hier kann die gewünschte Wellenlänge durch die
Materialzusammensetzung eingestellt werden.
In einer Ausführungsform emittiert der zweite Halbleiterchip eine Primärstrahlung im grünen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, der zweite Halbleiterchip basiert beispielsweise auf AlInGaN oder ZnO. Beispielsweise basiert der zweite Halbleiterchip auf InxAlyGai-x-yN mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x+y < 1. Auch hier kann die gewünschte Wellenlänge durch die Materialkomposition eingestellt werden.
Es kann sich in einer Ausführungsform bei dem ersten und/oder dem zweiten Halbleiterchip um oberflächenemittierende oder volumenemittierende Halbleiterchips handeln. Dies bedeutet, dass der erste und/oder der zweite Halbleiterchip die
Primärstrahlung in nur eine Raumrichtung oder alle
Raumrichtungen abstrahlen kann. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei den
Leuchtstoffen um ein Pulver. Die Pulver können
Konverterpartikel aufweisen. Die mittlere Partikelgröße liegt im Bereich von 50 nm bis 100 ym, bevorzugt im Bereich von ym 2 bis 35 ym.
In einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement
Reflexionspartikel. Die Reflexionspartikel umfassen oder bestehen aus einem Material, das die Primärstrahlung im UV- Bereich reflektiert. In einer Ausführungsform ist die
Reflektivität des Materials für UV-Strahlung größer als 60 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 80 %. Beispielsweise werden Zr02-Partikel als Reflexionspartikel eingesetzt. Die Reflexionspartikel weisen beispielsweise einen mittleren Durchmesser von 30 nm bis 30 ym auf.
In einer Ausführungsform beträgt der Gewichtsanteil der
Reflexionspartikel 0,01 bis 5 % bezogen auf die Gesamtmasse des Konversionselements. In einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement ein Matrixmaterial. Das Konversionselement kann aus dem ersten, dem zweiten, dem dritten Leuchtstoff und dem Matrixmaterial bestehen. Das Konversionselement kann auch aus dem ersten, dem zweiten, dem dritten Leuchtstoff, den Reflexionspartikeln und dem Matrixmaterial bestehen. Die Leuchtstoffe und/oder die Reflexionspartikel können in dem Matrixmaterial
eingebettet sein. Es ist möglich, dass die Leuchtstoffe homogen in dem Matrixmaterial verteilt sind. Es ist aber auch möglich, dass die Leuchtstoffe mit einem Konzentrations¬ gradienten in dem Matrixmaterial verteilt sind. Das
Matrixmaterial weist insbesondere eines der folgenden
Materialien auf oder besteht hieraus: Einem Silikon, einem Glas.
Eine mögliche Ausführung des Konversionselements ist die Ausführung in Form eines Vergusses, wobei der Verguss den ersten Halbleiterchip formschlüssig umhüllt. Des Weiteren kann der den ersten Halbleiterchip formschlüssig umhüllende Verguss an den Seitenwänden zum Beispiel durch ein Gehäuse stabilisiert werden und befindet sich beispielsweise in einer Ausnehmung eines solchen Gehäuses.
Weiter kann das Konversionselement als Konversionsschicht ausgeführt sein. Bei der Konversionsschicht besteht ein direkter Kontakt zwischen Konversionsschicht und dem ersten Halbleiterchip, wobei die Dicke der Konversionsschicht beispielsweise kleiner ist als die Dicke des ersten
Halbleiterchips und zum Beispiel konstant an allen
Strahlungsaustrittsflächen ausgebildet sein kann. Das
Aufbringen einer solchen Konversionsschicht erfolgt
insbesondere durch folgende Verfahren: Spraycoating,
Spritzgießen, Spritzpressen, Jetten, Dispensen oder
Elektrophorese .
In einer Ausführungsform liegen die Leuchtstoffe zu 5 bis 75 Gew%, bevorzugt zu 15 bis 60 Gew% bezogen auf die Gesamtmasse an Leuchtstoffen und Matrixmaterial oder bezogen auf die Gesamtmasse an Leuchtstoffen, Reflexionspartikeln und
Matrixmaterial vor. Das Konversionselement kann ferner die Form einer Platte oder einer Folie einnehmen. Die Platte oder die Folie ist über dem Halbleiterchip angeordnet. Bei diesen weiteren Varianten der Ausführung des Konversionselements besteht nicht
notwendigerweise ein direkter und/oder formschlüssiger
Kontakt des Konversionselements mit dem ersten
Halbleiterchip. Das heißt, dass zwischen dem Konversionselement und dem ersten Halbleiterchip ein Abstand bestehen kann. Mit anderen Worten ist das Konversionselement dem ersten Halbleiterchip nachgeordnet und wird von der
Primärstrahlung angestrahlt. Zwischen Konversionselement und erstem Halbleiterchip kann dann ein Vergusskörper oder ein Luftspalt ausgebildet sein. Vorteilhaft bei dieser
geometrischen Anordnung ist es, dass es insbesondere aufgrund des Abstands zwischen dem Konversionselement und dem ersten Halbleiterchip zu einer reduzierten Erwärmung des
Konversionselements durch Abwärme des ersten Halbleiterchips kommt . In einer Ausführungsform besteht das Konversionselement aus dem ersten, zweiten und dem dritten Leuchtstoff.
Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Keramik der
Leuchtstoffe handeln. Beispielsweise handelt es sich bei der in der Ausführungsform des Konversionselements als Platte um eine Platte bestehend aus einer Keramik der Leuchtstoffe.
Bevorzugt weist die Platte eine niedrige Porosität auf. Damit kann unerwünschte Lichtstreuung verhindert oder nahezu verhindert werden und es erfolgt eine gute Wärmeabfuhr. Ferner sind auch Kombinationen möglich, in denen ein oder mehrere Leuchtstoffe als Leuchtstoffpulver ausgebildet sind und mit ein oder mehreren Leuchtstoffen in Form einer Keramik kombiniert werden. Weiterhin ist es auch möglich, drei Leuchtstoffe in Form jeweils einer Keramik, welche jeweils nur einen der Leuchtstoffe umfasst, miteinander zu
kombinieren. Weiterhin ist es auch möglich, zwei Leuchtstoffe in Form jeweils einer Keramik, welche jeweils nur einen der Leuchtstoffe umfasst, sowie einen dritten Leuchtstoff als Leuchtstoffpulver miteinander zu kombinieren.
In einer Ausführungsform ist über dem Konversionselement ein Farbfiltersystem angeordnet. Bei dem Farbfiltersystem kann es sich um ein LCD-Farbfiltersystem handeln. Unter LCD ist
"Liquid Crystal Display" zu verstehen.
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" eine anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem und/oder
thermischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiter kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf
beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente oder ein lichter Abstand zwischen der einen oder der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen oder dem anderen Element angeordnet sein.
Beispielsweise kann es sich bei dem strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelement um eine Leuchtdiode, kurz LED, handeln .
Die angegebenen Ausführungsformen des strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements können für nachfolgend
genannte Verwendungen eingesetzt werden. Es wird eine Verwendung des strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements gemäß den oben genannten
Ausführungsformen zur Hinterleuchtung eines
Farbfiltersystems, insbesondere eines LCD-Farbfiltersystems angegeben .
In einer Ausführungsform der Verwendung handelt es sich bei dem Farbfiltersystem um ein Farbfiltersystem für einen
Computer, einen Fernseher oder ein Smartphone .
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem
Farbfiltersystem um Farbfiltersysteme der Farben Rot, Grün und Blau oder Rot, Grün, Blau und Gelb.
In einer Ausführungsform besitzt das Farbfiltersystem je eine Halbwertsbreite im Bereich von 70 bis 120 nm für die Farben Rot, Grün, Blau oder Rot, Grün, Blau und Gelb. In einer Ausführungsform werden die Emission des
optoelektronischen Bauelements und die Transmission des Farbfiltersystems so gewählt, dass die Maxima bei ähnlichen Wellenlängen liegen. Dadurch gibt es nur wenig Reabsorption am Farbfiltersystem und es ergibt sich eine hohe On-Screen- Effizienz.
Die angegebenen Ausführungsformen des strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements können Bestandteil einer Beleuchtungseinheit, beispielsweise für einen Fernseher, Computer oder ein Smartphone sein.
Eine Beleuchtungseinheit umfasst ein hier beschriebenes Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement und ein Farbfiltersystem, insbesondere ein LCD-Farbfiltersystem. Das Farbfiltersystem dient in der Regel dazu, die Subpixel einer Beleuchtungseinheit beispielsweise eines Fernsehers,
Computers oder Smartphones zu bilden, wobei die Subpixel Licht der Farben blau, grün und rot und/oder blau, grün, gelb und rot aussenden. Die Lichtquelle für die einzelnen Subpixel bildet hierbei das Strahlungsemittierende optoelektronische Bauelement. Mit anderen Worten tritt die Sekundärstrahlung, die von den Leuchtstoffen ausgesandt wird oder die
Primärstrahlung des zweiten Halbleiterchips die
Sekundärstrahlung, die von den Leuchtstoffen ausgesandt wird durch das Farbfiltersystem hindurch. Die gesamte
elektromagnetische Strahlung, die durch das Filtersystem hindurch tritt, wird als Gesamtstrahlung bezeichnet.
In einer Ausführungsform handelt es sich um eine
Beleuchtungseinheit für einen Fernseher, Computer oder
Smartphone . Das Farbfiltersystem weist bevorzugt einen blauen Filter, einen grünen Filter und einen roten Filter auf, die die
Gesamtstrahlung zu Licht eines ersten, zweiten und dritten Transmissionsspektrums filtern. Ein Peak des Transmissionsspektrums weist bevorzugt eine
Halbwertsbreite auf, die im Bereich von 70 bis 120 nm liegt.
In einer Ausführungsform spannen ein zu dem Farbeindruck des ersten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE-Farbdiagramm (1931) ein zu dem Farbeindruck des zweiten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm (1931) und ein zu dem Farbeindruck des dritten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm (1931) einen Farbraum beziehungsweise ein
Farbdreieck innerhalb des CIE-Normdiagramms auf, das ein Überdeckungsgrad von mindestens 80 % mit dem sRGB- Farbdreieck, von mindestens 69 % mit dem DCI-P3-Farbdreieck, von mindestens 71 % mit dem Adobe-Farbdreieck, von mindestens 50 % mit dem Rec2020-Farbdreieck aufweist. Als sRGB
Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE- Farbdiagramms (1931) bezeichnet, das durch die folgenden Punkte (x,y) aufgespannt wird: (0,640, 330), (0,300, 0,600) und (0,150, 0,060). Als DCI-P3-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die folgenden Punkte (x,y) aufgespannt wird:
(0,680, 0,320), (0,265, 0,690) und (0,150, 0,060). Als
Rec2020-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die folgenden
Punkte (x,y) aufgespannt wird: (0,708, 0,292), (0,170, 0,797) und (0, 131, 0, 046) .
In einer Ausführungsform spannen ein zu dem Farbeindruck des ersten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE-LUV-Farbdiagramm (1976), ein zu dem Farbeindruck des zweiten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE-LUV-Farbdiagramm (1976) und ein zu dem Farbeindruck des dritten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE-LUV-Farbdiagramm (1976) einen Farbraum beziehungsweise ein Farbdreieck innerhalb des CIE-LUV-Farbdiagramm (1976) auf, das ein Überdeckungsgrad von mindestens 75 % mit dem sRGB-Farbdreieck, von mindestens 69 % mit dem DCI-P3- Farbdreieck, von mindestens 75 % mit dem Adobe-Farbdreieck, von mindestens 62 % mit dem Rec2020-Farbdreieck aufweist. Als sRGB Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die folgenden Punkte (u νλ) aufgespannt wird: (0, 451, 0, 523), (0, 125, 0,563) und (0,175, 0,158). Als DCI-P3-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die folgenden Punkte (u
λ) aufgespannt wird: (0,496, 0,526), (0,099, 0,578) und
(0,175, 0,158). Als Rec2020-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die folgenden Punkte (u v λ ) aufgespannt wird: (0, 557, 0, 517), (0, 056, 0, 587) und (0, 159, 0, 126). Das von den Transmissionsspektren aufgespannte Farbdreieck im CIE-Farbdiagramm wird in der Regel durch einen blauen Punkt im blauen Bereich, durch einen grünen Punkt im grünen Bereich und durch einen roten Punkt im roten Bereich aufgespannt. Der blaue Punkt wird hierbei in der Regel durch den Peak des Transmissionsspektrums mit maximaler Intensität im blauem Bereich festgelegt, während der grüne Punkt in der Regel durch den Peak des Transmissionsspektrums mit maximaler
Intensität im grünen Bereich festgelegt wird und der rote Punkt durch den Peak des Transmissionsspektrums mit maximaler Intensität im roten Bereich.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Figur 1 zeigt die idealen Weißpunkte für die
Hinterleuchtung von Fernsehern und Smartphones verschiedener Ausführungsbeispiele von Strahlungsemittierenden Bauelementen in der CIE-Normtafel (1931),
Figuren 2A bis 15A zeigen Emissionsspektren verschiedener Ausführungsbeispiele von Strahlungsemittierenden Bauelementen und Transmissionsspektren, Figuren 2B bis 15B zeigen aufgespannte Farbräume verschiedener Ausführungsbeispiele von
Strahlungsemittierenden Bauelementen mit verschiedenen
Farbfiltersystemen in der CIE-Farbnormtafel (1931),
Figuren 16 bis 20 zeigen schematische Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelementen,
Figuren 21 bis 24 zeigen Emissionsspektren verschiedener Ausführungsbeispiele der Leuchtstoffe und verschiedener
Ausführungsformen von Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelementen,
Figur 25 zeigt aufgespannte Farbräume verschiedener
Ausführungsbeispiele von Strahlungsemittierenden Bauelementen im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976), Figur 26 zeigt die relative Quanteneffizienz verschiedener Ausführungsbeispiele des zweiten Leuchtstoffs,
Figur 27A zeigt die Korrelation der Mangan Konzentration z des zweiten Leuchtstoffs mit dem x- Anteil der Grundfarbe rot der CIE-Normtafel (1931),
Figur 27B zeigt die Korrelation der Mangan Konzentration z des zweiten Leuchtstoffs mit dem y- Anteil der Grundfarbe grün der CIE-Normtafel (1931),
Figuren 28 bis 31 zeigen die relative diffuse Reflektivität verschiedener Ausführungsbeispiele des ersten, zweiten und dritten Leuchtstoffs. In Figur 1 ist die CIE-Normtafel (1931) gezeigt, wobei auf der x-Achse der x- Anteil der Grundfarbe rot und auf der y- Achse der y- Anteil der Grundfarbe grün aufgetragen ist. Der Punkt mit dem Bezugszeichen A stellt den idealen Weißpunkt eines Fernsehers, eines Smartphones und eines Computers dar. Der mit dem Bezugszeichen A versehene Punkt stellt den
Zielfarbort der Transmissionsspektren dar. Die mit den
Bezugszeichen B, C, I und E versehenen Punkte zeigen die idealen Weißpunkte verschiedener Ausführungsformen eines
Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements, die in einem Fernseher mit einem Farbfiltersystem und die den Bezugszeichen J, D, K, und L versehenen Punkte zeigen die idealen Weißpunkte verschiedener Ausführungsformen eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements, die in einem Smartphone mit einem Farbfiltersystem nötig wären, um den idealen Weißpunkt A zu realisieren. Die mit den
Bezugszeichen B, K, C, L, I, D, E und J versehenen Punkte sind folgenden Bauelementen zugeordnet:
B, K: InGaN Halbleiterchip, Konversionselement umfassend einen beta-SiAlON-Leuchtstoff und einen K2SiF6:Mn4+- Leuchtstoff ,
C, L: InGaN Halbleiterchip, Konversionselement umfassend einen beta-SiAlON-Leuchtstoff und einen Mg4Gei-qMnq (0, F) e~ Leuchtstoff mit q = 0,001-0,06,
I, D: AlInGaN Halbleiterchip, Konversionselement umfassend einen ersten Leuchtstoff der Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und y = 0,01 -0,9, einen zweiten und dritten Leuchtstoff.
E, J: AlInGaN Halbleiterchip, Konversionselement umfassend einen ersten Leuchtstoff der Formel (Mi_xEux) io (P04) β (Cl, F) 2, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und x = 0,01-0,12, einen zweiten und dritten Leuchtstoff.
In den Figuren 2A bis 15A ist jeweils auf der x-Achse die Wellenlänge λ in nm und auf der y Achse die relative
Intensität I aufgetragen.
In den Figuren 2B bis 15B sind aufgespannte Farbräume in CIE- Normtafeln (1931) gezeigt, wobei jeweils auf der x-Achse der x- Anteil der Grundfarbe rot und auf der y-Achse der y- Anteil der Grundfarbe grün aufgetragen sind.
In Figur 2A ist die Emission eines Referenz-Bauelements mit einem InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem
Y3Al50i2:Ce3+- (YAG:Ce) Leuchtstoff (λ = 555 nm) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die
Transmission eines typischen TV-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000029_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 2B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt in der CIE-Normtafel (1931) 100% des sRGB-Farbraums, 89% des DCI-P3-Farbraums, 82% Adobe- Farbraums und 64 % des Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 100% des sRGB-Farbraums , 89% des DCI-P3-Farbraums, 89% Adobe-Farbraums und 65 % des Rec2020-Farbraums ab. Im Folgenden wird die sich aus diesem Spektrum ergebende Monitorhelligkeit als Referenz für die Monitorhelligkeit mit einem typischen TV- Farbfiltersystem herangezogen, sie liegt hier also bei 100%.
In Figur 3A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 0%; photometrische Helligkeit 0 % ) , eines
( Sr0, 96Euo, 04) 10 ( PO4) 6Cl2-Leuchtstoffs (λ = 450 nm;
radiometrische Helligkeit: 20,9%; photometrische Helligkeit 4,8%), eines (Ba0.7Eu0.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm; radiometrische Helligkeit: 25,4%; photometrische
Helligkeit 69,6%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 53,7%; photometrische Helligkeit 25, 6%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen TV- Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden
Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000030_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 3B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 95% des sRGB-Farbraums , 87% des DCI-P3-Farbraums, 94% Adobe-Farbraums und 82% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV- Farbraumsystem (1976) 84% des sRGB-Farbraums , 80% des DCI-P3- Farbraums, 85% Adobe-Farbraums und 72% des Rec2020-Farbraums ab. Die Standard Farbräume werden also sehr gut abgedeckt. Es ergibt sich eine Monitorhelligkeit von 136%. Damit ergibt sich gegenüber der Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) eine erhöhte Helligkeit .
In Figur 4A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 7,7%; photometrische Helligkeit 0 %) θϊΠΘ S
(Sr0,96Eu0,04) lo (P04) 6Cl2-Leuchtstoffs mit x = 0,01-0,12 (λ = 450 nm; radiometrische Helligkeit: 19,3%; photometrische
Helligkeit 4,3%), eines (Ba0.7Eu0.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7 - Leuchtstoffs (λ = 516 nm; radiometrische Helligkeit: 23,4%; photometrische Helligkeit 69,6%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F- Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 49,5%; photometrische Helligkeit 25, 6%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen TV-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem
Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem
Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000031_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 4B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 95% des sRGB-Farbraums , 87% des DCI-P3-Farbraums, 94% Adobe-Farbraums und 82% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV- Farbraumsystem (1976) 84% des sRGB-Farbraums , 80% des DCI-P3- Farbraums, 85% Adobe-Farbraums und 72% des Rec2020-Farbraums ab. Die Standard Farbräume werden also sehr gut abgedeckt. Es ergibt sich eine gegenüber der Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) deutlich erhöhte Monitorhelligkeit von 136%.
In Figur 5A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 405 nm) , eines
( Sr0, 96Euo, 04) 10 ( PO4) 6Cl2-Leuchtstoffs (λ = 450 nm) , eines
(Bao.7Euo.3) (Mg0.7Mn0.3) AlioOi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die
Transmission eines typischen TV-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000032_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 5B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar im Vergleich zu dem idealen Weißpunkts also des Zielfarborts des
Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) etwas in den blauen Bereich verschoben. Der aufgespannte Farbraum F deckt 97% des sRGB-Farbraums, 86% des DCI-P3-Farbraums, 93% Adobe- Farbraums und 81% des Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 89% des sRGB-Farbraums , 84% des DCI-P3-Farbraums, 89% Adobe-Farbraums und 76% des Rec2020-Farbraums ab. Die Standard Farbräume werden also sehr gut abgedeckt. Es ergibt sich eine gegenüber der Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) deutlich erhöhte
Monitorhelligkeit von 135%.
In Figur 6A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 0%; photometrische Helligkeit 0 % ) , eines
Bao, 4EU0, 6MgAlioOi7-Leuchtstoffs (λ = 450 nm; radiometrische Helligkeit: 30,1%; photometrische Helligkeit 27,7 %) θϊΠΘ S (Bao.vEuo.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm;
radiometrische Helligkeit: 16,7%; photometrische Helligkeit 46,5%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 53,2%; photometrische Helligkeit 25,8%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) .
Zusätzlich ist die Transmission eines typischen TV- Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden
Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000033_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 6B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 89% des sRGB-Farbraums , 78% des DCI-P3-Farbraums, 84% Adobe-Farbraums und 72% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV- Farbraumsystem (1976) 75% des sRGB-Farbraums , 69% des DCI-P3- Farbraums, 75% Adobe-Farbraums und 62% des Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine gegenüber der Referenz (InGaN
Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) deutlich erhöhte Monitorhelligkeit von 135%.
In Figur 7A ist die Emission eines Referenz-Bauelements mit einem InGaN Halbleiterchip (λ = 444 nm; radiometrische
Helligkeit: 33,5%; photometrische Helligkeit 2,72 %), eines beta-SiAlON-Leuchtstoffs (λ = 538 nm; radiometrische
Helligkeit: 46,0%; photometrische Helligkeit 84,0%) und eines K2SiF6 : Mn4+-Leuchtstoffs (λ = 630 nm; radiometrische
Helligkeit: 20,5%; photometrische Helligkeit 13,3%)
dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen I) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen TV-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die
Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel
(1931) :
Figure imgf000034_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 7B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 100% des sRGB-Farbraums , 99% des DCI-P3-Farbraums, 88% Adobe-Farbraums und 73% des
Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 100% des sRGB-Farbraums , 99% des DCI-P3-Farbraums, 93% Adobe-Farbraums und 75% des
Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine Monitorhelligkeit von 110% im Vergleich zur Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) . Damit ist die Monitorhelligkeit, die durch dieses Referenz-Bauelement erzielt wird, deutlich geringer als bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen eines Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements. In Figur 8A ist die Emission eines Referenz-Bauelements mit einem InGaN Halbleiterchip (λ = 444 nm; radiometrische
Helligkeit: 26,6%; photometrische Helligkeit 2,73%), eines beta SiAlON-Leuchtstoffs (λ = 538 nm; radiometrische
Helligkeit: 36,9%; photometrische Helligkeit 85,1%) und
Mg4Geo, 99Mno, 01O5, sF-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 36,5%; photometrische Helligkeit 12,1%)
dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen Smartphone-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel
(1931) :
Rot Grün Blau Weiß
CIEx 0, 697 0, 263 0, 153 0, 312
CIEy 0, 297 0, 698 0, 064 0, 329 Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 8B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 100% des sRGB-Farbraums , 99% des DCI-P3-Farbraums, 88% Adobe-Farbraums und 75% des
Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 100% des sRGB-Farbraums , 99% des DCI-P3-Farbraums, 93% Adobe-Farbraums und 80% des
Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine Monitorhelligkeit von 110% im Vergleich zur Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) . Damit ist die Monitorhelligkeit, die durch dieses Referenz-Bauelement erzielt wird, deutlich geringer als bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen eines Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements. Damit zeigt sich, dass die Kombination des ersten, des zweiten und des dritten
Leuchtstoffs und eines Halbleiterchips, der eine
Primärstrahlung um UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums emittiert, überraschenderweise eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Helligkeit erzielt werden kann.
In Figur 9A ist die Emission eines Referenz-Bauelements mit einem InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem
Y3AI5O12 : Ce3+-Leuchtstoff (λ = 555 nm) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II). Zusätzlich ist die Transmission eines typischen Smartphone-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2, T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem
Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) : Rot Grün Blau Weiß
CIEx 0, 631 0,305 0, 157 0,305
CIEy 0, 330 0,599 0, 065 0, 333
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 9B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem
Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt in der CIE-Normtafel (1931) 95% des sRGB-Farbraums , 70% des DCI-P3-Farbraums, 71% Adobe- Farbraums und 50% des Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 94% des sRGB-Farbraums , 75% des DCI-P3-Farbraums, 81% Adobe-Farbraums und 55 % des Rec2020-Farbraums ab. Im Folgenden wird die sich aus diesem Spektrum ergebende Monitorhelligkeit als Referenz für die Monitorhelligkeit mit einem typischen Smartphone- Filtersystem herangezogen, sie liegt hier also bei 100%.
In Figur 10A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 0%; photometrische Helligkeit 0 %), eines
( Sr0, 96Euo, 04) 10 ( PO4) 6Cl2-Leuchtstoffs (λ = 450 nm;
radiometrische Helligkeit: 21,8%; photometrische Helligkeit 5,2%), eines (Ba0.7Eu0.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm; radiometrische Helligkeit: 24,4%; photometrische
Helligkeit 68,5%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 53,8%; photometrische Helligkeit 26,3%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen
Smartphone-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem
Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem
Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000038_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 10B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 91% des sRGB-Farbraums , 80% des DCI-P3-Farbraums, 86% Adobe-Farbraums und 74% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV- Farbraumsystem (1976) 90% des sRGB-Farbraums , 84% des DCI-P3- Farbraums, 89% Adobe-Farbraums und 74% des Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine gegenüber der Referenz (InGaN
Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) erhöhte Monitorhelligkeit von 114%. In Figur IIA ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 8,1%; photometrische Helligkeit 0 %), eines
( Sr0, 96Euo, 04) 10 ( PO4) 6Cl2-Leuchtstoffs (λ = 450 nm;
radiometrische Helligkeit: 19,7%; photometrische Helligkeit 5, 0%), eines (Ba0.7Eu0.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm; radiometrische Helligkeit: 22,7%; photometrische
Helligkeit 68,8%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 49,6%; photometrische Helligkeit 26,2%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen Smartphone-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem
Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000039_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur IIB dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 91% des sRGB-Farbraums , 80% des DCI-P3-Farbraums, 86% Adobe-Farbraums und 74% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV- Farbraumsystem (1976) 90% des sRGB-Farbraums , 84% des DCI-P3- Farbraums, 89% Adobe-Farbraums und 74% des Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine gegenüber der Referenz (InGaN
Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) erhöhte Monitorhelligkeit von 114%.
In Figur 12A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 0%; photometrische Helligkeit 0 %), eines
Bao, 4EU0, 6MgAlioOi7-Leuchtstoffs (λ = 450 nm; radiometrische Helligkeit: 30,2%; photometrische Helligkeit 28,3%),
(Ba0.7Eu0.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm;
radiometrische Helligkeit: 15,9%; photometrische Helligkeit 45,2%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 53,9%; photometrische Helligkeit 26,6%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen Smartphone- Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden
Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000040_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 12B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 80% des sRGB-Farbraums , 69% des DCI-P3-Farbraums, 74% Adobe-Farbraums und 64% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-
Farbraumsystem (1976) 77% des sRGB-Farbraums , 71% des DCI-P3- Farbraums, 76% Adobe-Farbraums und 63% des Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine gegenüber der Referenz (InGaN
Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) erhöhte Monitorhelligkeit von 114%.
In Figur 13A ist die Emission eines Referenz-Bauelements mit einem InGaN Halbleiterchip (λ = 444 nm; radiometrische
Helligkeit: 38,0%; photometrische Helligkeit 3,33%), eines beta SiAlON-Leuchtstoffs (λ = 538 nm; radiometrische
Helligkeit: 42,0%; photometrische Helligkeit 82,7%) und eines K2S1F6 : Mn4+-Leuchtstoffs (λ = 630 nm; radiometrische
Helligkeit: 20,0%; photometrische Helligkeit 14,0%)
dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen Smartphone-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2, T3) . Die
Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel
(1931) :
Figure imgf000041_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 13B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 99% des sRGB-Farbraums , 83% des DCI-P3-Farbraums, 79% Adobe-Farbraums und 61% des Rec2020- Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV- Farbraumsystem (1976) 97% des sRGB-Farbraums , 89% des DCI-P3- Farbraums, 85% Adobe-Farbraums und 69% des Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine Monitorhelligkeit von 104% im
Vergleich zur Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) . Damit ist die
Monitorhelligkeit, die durch dieses Referenz-Bauelement erzielt wird, deutlich geringer als bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen eines Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements. In Figur 14A ist die Emission eines Referenz-Bauelements mit einem InGaN Halbleiterchip (λ = 444 nm; radiometrische
Helligkeit: 30,4%; photometrische Helligkeit 3,36%), eines beta SiAlON-Leuchtstoffs (λ = 538 nm; radiometrische
Helligkeit: 33,7%; photometrische Helligkeit 83,8%) und
Mg4Geo, 99Mno, 01O5, sF-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 35,9%; photometrische Helligkeit 12,9%)
dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen Smartphone-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2 und T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel
(1931) :
Figure imgf000042_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 14B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 100% des sRGB-Farbraums , 99% des DCI-P3-Farbraums, 88% Adobe-Farbraums und 75% des
Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 100% des sRGB-Farbraums , 99% des DCI-P3-Farbraums, 93% Adobe-Farbraums und 80% des
Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine Monitorhelligkeit von 110% im Vergleich zur Referenz (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) . Damit ist die Monitorhelligkeit, die durch dieses Referenz-Bauelement erzielt wird, geringer als bei den erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispielen eines Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements. Damit zeigt sich, dass die Kombination des ersten, des zweiten und des dritten
Leuchtstoffs und eines Halbleiterchips, der eine
Primärstrahlung um UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert, überraschenderweise eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Helligkeit erzielt werden kann.
In Figur 15A ist die Emission eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip (λ = 398 nm; radiometrische
Helligkeit: 0%; photometrische Helligkeit 0 % ) , eines
( Sr0, 96Euo, 04) 10 ( PO4) 6Cl2-Leuchtstoffs (λ = 450 nm;
radiometrische Helligkeit: 20,9%; photometrische Helligkeit 4,8%), eines (Ba0.7Eu0.3) (Mg0.7Mn0.3) Al10Oi7-Leuchtstoffs (λ = 516 nm; radiometrische Helligkeit: 25,4%; photometrische
Helligkeit 69,6%) und eines Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F-Leuchtstoffs (λ = 658 nm radiometrische Helligkeit: 53,7%; photometrische Helligkeit 25, 6%) dargestellt (Kurve mit dem Bezugszeichen II) . Zusätzlich ist die Transmission eines typischen
Computer-Filtersystems gezeigt (Kurven mit dem Bezugszeichen Tl, T2, T3) . Die Farbortanalyse ergibt einen aus dem Spektrum resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden
Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) :
Figure imgf000043_0001
Der aufgespannte Farbraum ist in Figur 15B dargestellt und mit dem Bezugszeichen F versehen. Der Weißpunkt ist mit dem Bezugszeichen W versehen und liegt wie erkennbar direkt an der Position des idealen Weißpunkts, also des Zielfarborts des Transmissionsspektrums (als Kreis dargestellt) . Der aufgespannte Farbraum F deckt 100% des sRGB-Farbraums , 93% des DCI-P3-Farbraums, 98% Adobe-Farbraums und 89% des
Rec2020-Farbraums ab. Der aufgespannte Farbraum F deckt im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976) 100% des sRGB-Farbraums , 97% des DCI-P3-Farbraums, 100% Adobe-Farbraums und 95% des Rec2020-Farbraums ab. Es ergibt sich eine Monitorhelligkeit im Vergleich zu dem Referenz-Bauelement (InGaN Halbleiterchip (λ = 438 nm) und einem YAG : Ce-Leuchtstoff (λ = 555 nm) ) von 136%.
Das in Figur 16a dargestellte Ausführungsbeispiel eines Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1 weist einen ersten Halbleiterchip 2 auf, der im Betrieb
Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums emittiert. Der erste Halbleiterchip 2 basiert auf Aluminiumindiumgalliumnitrid. Der erste Halbleiterchip 2 ist auf einem ersten Anschluss 4 und einem zweiten Anschluss 5 befestigt und elektrisch mit diesen Anschlüssen kontaktiert. Die Anschlüsse 4,5 sind mit Durchkontaktierungen 4a und 5a elektrisch verbunden.
Bei dem in Figur 16a dargestellten Ausführungsbeispiel sind der erste und zweite elektrische Anschluss 4, 5 in ein lichtundurchlässiges, zum Beispiel vorgefertigtes
Grundgehäuse 10 mit einer Ausnehmung 11 eingebettet. Unter "vorgefertigt" ist zu verstehen, dass das Grundgehäuse 10 bereits an den Anschlüssen 4, 5 beispielsweise mittels
Spritzguss fertig gebildet ist, bevor der erste
Halbleiterchip 2 auf die Anschlüsse 4, 5 montiert wird. Das Grundgehäuse 10 umfasst zum Beispiel einen
lichtundurchlässigen Kunststoff und die Ausnehmung 11 ist hinsichtlich ihrer Form als Reflektor für die Primärstrahlung und Sekundärstrahlung ausgebildet, wobei die Reflexion gegebenenfalls durch eine geeignete Beschichtung der
Innenwände der Ausnehmung 11 realisiert werden kann. Die Anschlüsse 4, 5 sind aus einem Metall gebildet, das eine Reflektivität für UV-Strahlung größer als 60 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 80 %
aufweist, beispielsweise Ag oder AI.
Das Konversionselement 6 ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 16a in Form eines Vergusses ausgebildet und füllt die Ausnehmung 11, wie in Figur 16A gezeigt, aus. Dabei umfasst das Konversionselement ein Silikon oder ein Epoxid, in dem Partikel eines ersten Leuchtstoffs der Formel
( Sr0, 96Euo, 04) 10 ( PO4) 6CI2 oder Bao,4Euo, 6 gAli0Oi7, Partikel eines zweiten Leuchtstoffs der Formel (Bao.7Euo.3) (Mg0.7Mn0.3) AI10O17 und Partikel eines dritten Leuchtstoff der Formel
Mg4Geo, 99Mno, 01O5, 5F, eingebettet sind. Die Gesamtstrahlung wird in diesem Ausführungsbeispiel nach oben über das
Konversionselement 6 abgestrahlt.
In dem in Figur 16b dargestellten Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1, ist das Konversionselement 6 im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 16A als eine Schicht ausgebildet, die über dem ersten Halbleiterchip 2 angeordnet ist. Die Schicht ist über der Strahlungsaustrittsfläche des ersten Halbleiterchips 2 angeordnet. Es ist möglich, dass die Schicht auch die
Seitenwände des ersten Halbleiterchips 2 bedeckt (hier nicht gezeigt) .
In dem in Figur 17a dargestellten Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1 ist im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 16a der erste
Halbleiterchip 2 nur auf einem ersten Anschluss 4 befestigt. Eine Vorderseitenkontaktschicht 5b ist auf dem Halbleiterchip 2 auf dessen Strahlungsaustrittsfläche 2a zu dessen
elektrischer Kontaktierung angeordnet, wobei die
Vorderseitenkontaktschicht 5b über einen Bonddraht 12 mit dem elektrischen Anschluss 5 kontaktiert ist. Die Gesamtstrahlung wird in diesem Ausführungsbeispiel nach oben über das
Konversionselement 6 abgestrahlt.
In dem in Figur 17b dargestellten Ausführungsbeispiel eines Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1 ist im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 16a der erste
Halbleiterchip 2 nur auf einem ersten Anschluss 4 befestigt. Eine Vorderseitenkontaktschicht 5b ist auf dem Halbleiterchip 2 auf dessen Strahlungsaustrittsfläche 2a zu dessen
elektrischer Kontaktierung angeordnet, wobei die
Vorderseitenkontaktschicht 5b über einen Bonddraht 12 mit dem elektrischen Anschluss 5 kontaktiert ist. Das
Konversionselement 6 ist als eine Schicht ausgebildet, die über dem ersten Halbleiterchip 2 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform umgibt die Schicht den ersten Halbleiterchip 2 formschlüssig an den Seitenwänden und der
Strahlungsaustrittsfläche 2a. Die Ausnehmung 11 ist mit einem Verguss ausgefüllt. Die Gesamtstrahlung wird in diesem
Ausführungsbeispiel nach oben über das Konversionselement 6 und den Verguss abgestrahlt.
In dem in Figur 18a dargestellten Ausführungsbeispiel eines Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1 ist im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 17a eine weitere Vorderseitenkontaktschicht 4b auf dem ersten Halbleiterchip 2 auf dessen Strahlungsaustrittsfläche 2a zu dessen
elektrischer Kontaktierung angeordnet, wobei die
Vorderseitenkontaktschicht 4b über einen Bonddraht 12 mit dem elektrischen Anschluss 4 kontaktiert ist. Die Gesamtstrahlung wird in diesem Ausführungsbeispiel nach oben über das
Konversionselement 6 abgestrahlt. In dem in Figur 18b dargestellten Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1, ist das Konversionselement 6 im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 18a als eine Schicht ausgebildet, die über dem ersten Halbleiterchip 2 angeordnet ist. Die Ausnehmung 11 ist mit einem Verguss ausgefüllt.
In dem in Figur 19 dargestellten Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements 1 sind der erste und der zweite elektrische Anschluss 4, 5 über dem ersten Halbleiterchip 2 auf dessen Strahlungsaustrittsfläche 2a angeordnet. Über dem ersten Halbleiterchip 2 ist das Konversionselement 6 angeordnet, welches als eine Schicht ausgebildet ist. Die Gesamtstrahlung wird in diesem
Ausführungsbeispiel seitlich über das Konversionselement 6 abgestrahlt .
Das in Figur 20a dargestellte Ausführungsbeispiel weist im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 16a einen zweiten Halbleiterchip 2b auf, der im Betrieb Primärstrahlung im roten oder grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Der zweite Halbleiterchip 2b ist auf dem zweiten Anschluss 5 und einem dritten Anschluss 3 befestigt. Der Anschluss 3 ist mit einer Durchkontaktierungen 3a elektrisch verbunden. Die Gesamtstrahlung wird in diesem
Ausführungsbeispiel nach oben über das Konversionselement 6 abgestrahlt. Das Konversionselement 6 umfasst im Falle eines rot emittierenden zweiten Halbleiterchips 2b ein Silikon oder ein Epoxid, in dem Zr02~Partikel , Partikel eines ersten
Leuchtstoffs beispielsweise der Formel ( Sr0, 9sEuo, 02) 10 ( P04) 6CI2 oder Bao, 5EU0, 5MgAl i oOi 7 und Partikel eines zweiten Leuchtstoffs beispielsweise der Formel (Bao.7Euo.3) (Mg0.65 n0.3s) AI 10O17 eingebettet sind. Im Falle eines grün emittierenden zweiten Halbleiterchips 2b umfasst das Konversionselement ein Silikon oder ein Epoxid, in dem Zr02~Partikel , Partikel eines ersten Leuchtstoffs beispielsweise der Formel ( Sr0, 9sEuo, 02) 10 ( P04) 6CI2 oder Bao, 5EU0, 5MgAlioOi7 und Partikel eines dritten Leuchtstoff beispielsweise der Formel Mg4Geo, 99Mn0, 01O5, 5F eingebettet sind.
Bei dem in Figur 20b dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 6 im Unterschied zu dem Bauelement in Figur 20a als eine Schicht ausgebildet, die über dem ersten Halbleiterchip 2 angeordnet ist. Die Ausnehmung 11 ist mit einem Verguss ausgefüllt.
Figur 21 zeigt Emissionsspektren von ( Sr0, 95EU0, 05) 10 ( P04) 6CI2 (Kurve mit dem Bezugszeichen III), (Sro,7Cao,25Euo,os) 10 (P04) 6CI2 (Kurve mit dem Bezugszeichen IV), Bao, 9EU0, iMgAl ioOi7 (Kurve mit dem Bezugszeichen V) und Bao, 7EU0, 3MgAl ioOi7 (Kurve mit dem Bezugszeichen VI) bei einer Anregung mit einer
Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums mit einer Peakwellenlänge von 400nm. Auf der x- Achse ist die Wellenlänge λ in nm aufgetragen und auf der y- Achse die relative Intensität der Emission.
Figur 22 zeigt das Emissionsspektrum von
Bao, 7EU0 , 3Mgo, 7Mno, 3AI 10O17 bei einer Anregung mit einer
Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums mit einer Peakwellenlänge von 400nm. Auf der x- Achse ist die Wellenlänge λ in nm aufgetragen und auf der y- Achse die relative Intensität der Emission. Figur 23 zeigt das Emissionsspektrum von Mg4Gei-qMnq (O, F) β mit q = 0,01 bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung im UV- Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer
Peakwellenlänge von 400nm. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge λ in nm aufgetragen und auf der y-Achse die relative Intensität der Emission.
Figur 23a zeigt die Emissionsspektren von Mg4Gei-qMnq (0, F) β mit q = 0,01, q = 0,02 und q= 0,03 bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums mit einer Peakwellenlänge von 400nm. Auf der x- Achse ist die Wellenlänge λ in nm aufgetragen und auf der y- Achse die relative Intensität der Emission. Wie ersichtlich ändert sich das Emissionsspektrum des bei einer Änderung des Mn-Anteils von q = 0,01 zu 0,03 nicht beziehungsweise nur sehr geringfügig.
Figur 24 zeigt das Emissionsspektrum eines Bauelements mit einem AlInGaN Halbleiterchip und einem Konversionselement umfassend ( Sr0, 95EU0, os) 10 ( P04) eCl2, Ba0, 7Euo, 3Mg0, 7Mn0, 3 I10O17 und Mg4Gei-qMnq (O, F) 6 mit q = 0,01 bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung im UV-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums mit einer Peakwellenlänge von 405 nm. Auf der x- Achse ist die Wellenlänge λ in nm aufgetragen und auf der y- Achse die relative Intensität der Emission.
In Figuren 25 ist auf der x-Achse der ux- Anteil der
Grundfarbe rot und auf der y-Achse der νλ- Anteil der
Grundfarbe grün des CIE-LUV-Farbraumsystem (1976)
aufgetragen. Das mit dem Bezugszeichen c aufgespannte Dreieck entspricht dem Rec2020-Farbraum, das mit dem Bezugszeichen b aufgespannte Dreieck entspricht dem Farbraum eines Referenz Bauelements mit einen typischen Farbfiltersystem und das mit dem Bezugszeichen a aufgespannte Dreieck entspricht dem
Farbraum eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches wie unter Figur 24 dargestellt aufgebaut ist mit einen typischen Farbfiltersystem. Das Referenz-Bauelement weist einen Halbleiterchip auf, der eine Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 448 nm emittiert und ein
Konversionselement mit einem grünen Eu2+-dotierten Nitrido- Orthosilikat Leuchtstoff und einem roten Eu2+-CaAlSiN3
Leuchtstoff. Die Farbortanalyse des erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels ergibt einen resultierenden
aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) und im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976):
Figure imgf000050_0001
Die Farbortanalyse der Referenz ergibt einen resultierenden aufgespannten Farbraum mit folgenden Eckpunkten (rot, grün und blau) und folgendem Weißpunkt in der CIE-Normtafel (1931) und im CIE-LUV-Farbraumsystem (1976):
Figure imgf000050_0002
Wie Figur 25 zeigt, weist das Farbdreieck a einen
Überdeckungsgrad mit dem rec2020 Standarddreieck c auf, der mindestens 75 % beträgt, während das Farbdreieck b einen Überdeckungsgrad mit dem rec2020 Standarddreieck von 66 % aufweist. In der CIE-Normtafel (1931) weist der durch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel aufgespannte Farbraum einen Überdeckungsgrad mit dem rec2020-Standarddreieck von mindestens 71% auf, während das aufgespannte Farbdreieck der Referenz einen Überdeckungsgrad mit dem rec2020-
Standarddreieck von nu 58 "6 aufweist (hier nicht gezeigt) .
In Figur 26 ist auf der x-Achse die Mangan Konzentration z des zweiten Leuchtstoffs der Formel Bai-pEup (Mgi_zMnz) AI10O17 und auf der y-Achse die relative Quanteneffizienz in Prozent aufgetragen. Alle Werte sind auf die Quanteneffizienz des Leuchtstoffs mit p = 0,05 und z = 0,1 normiert, also auf den Leuchtstoff der der Formel Bao, 95EU0, 05 ( g0, 9Mn0, 1) AI10O17, dessen relative Quanteneffizienz also bei 100 % liegt (Wert mit dem Bezugszeichen Rl) . Die mit einer Raute versehenen Werte sind Leuchtstoffen mit p = 0,05, die mit einem Quadrat versehenen Werte Leuchtstoffen mit p = 0,1 und die mit einem Kreis versehenen Werte Leuchtstoffen mit p = 0,2 zugeordnet. Wie ersichtlich wird bei einem gegebenen Wert für z für alle Leuchtstoffe eine hohe relative Quanteneffizienz erzielt.
Besonders hoch ist diese bei den Leuchtstoffen mit z kleiner oder gleich 0,35 auf. Daher ist z ganz besonders bevorzugt 0 < z < 0,35. In Figur 27A ist auf der x-Achse die Mangan Konzentration z des zweiten Leuchtstoffs der Formel Bai-pEup (Mgi_zMnz) AI10O17 und auf der y-Achse der x- Anteil der Grundfarbe rot der CIE- Normtafel (1931) aufgetragen. In Figur 27B ist auf der x- Achse die Mangan Konzentration z des zweiten Leuchtstoffs der Formel Bai_pEup (Mgi_zMnz) AI10O17 und auf der y-Achse der y- Anteil der Grundfarbe grün der CIE-Normtafel (1931)
aufgetragen. Die mit einer Raute versehenen Werte sind
Leuchtstoffen mit p = 0,05, die mit einem Quadrat versehenen Werte Leuchtstoffen mit p = 0,1 und die mit einem Kreis versehenen Werte Leuchtstoffen mit p = 0,2 zugeordnet. Wie aus Figur 27B ersichtlich besteht eine starke Korrelation zwischen z und dem y- Anteil der Grundfarbe grün der CIE- Normtafel (1931). Ausführungsbeispiele des zweiten
Leuchtstoffs mit z > 0,3 zeigen eine besonders gesättigte Emission im grünen Spektralbereich mit einem y- Anteil der Grundfarbe grün der CIE-Normtafel (1931) von über 0,6, die für die Hinterleuchtung von Farbfiltersystemen besonders vorteilhaft sind. Daher ist z ganz besonders bevorzugt 0,3 ^ z < 0,5.
In Figur 28 ist auf der x-Achse die Wellenlänge λ in nm und auf der y-Achse die relative diffuse Reflektivität in Prozent aufgetragen. Die Kurven der relativen diffusen Reflektivität mit den Bezugszeichen AI bis A5 sind folgenden
Ausführungsbeispielen des ersten Leuchtstoffs zugeordnet:
AI: (Sr0 , 95Euo,o5) 10 (P04) 6C12;
A2 : (Sr0,7Ca0,25Euo,o5) 10 (P04) 6C12;
A3: Ba0, 7EU0, 3MgAlioOi7 ;
A4: Ba0 , 9Euo,iMgAl10Oi7;
A5: Ba0 , 94Euo,o6MgAl10Oi7.
In Figur 29 ist auf der x-Achse die Wellenlänge λ in nm und auf der y-Achse die relative diffuse Reflektivität in Prozent aufgetragen. Die Kurve zeigt die relative diffuse
Reflektivität eines Ausführungsbeispiels eines zweiten
Leuchtstoffs der Formel (Bao, 7Euo,3) (Mg0,7Mn0,3) AI10O17. In Figur 30 ist auf der x-Achse die Wellenlänge λ in nm und auf der y-Achse die relative diffuse Reflektivität in Prozent aufgetragen. Die Kurven der relativen diffusen Reflektivität mit den Bezugszeichen Bl bis B5 sind folgenden
Ausführungsbeispielen des zweiten Leuchtstoffs
Bai-pEup (Mg0,7Mn0,3) AI10O17 zugeordnet :
Bl : P = 0,1;
B2 : P = 0,2;
B3: P = 0,3;
B4 : P = 0,4;
B5: P = 0, 6. In Figur 31 ist auf der x-Achse die Wellenlänge λ in nm und auf der y-Achse die relative diffuse Reflektivität in Prozent aufgetragen. Die Kurven der relativen diffusen Reflektivität mit den Bezugszeichen Cl bis C3 sind folgenden
Ausführungsbeispielen des dritten Leuchtstoffs Formel
Figure imgf000053_0001
Cl : q = 0,01;
C2 : q = 0,02;
C3 : q = 0,03. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugs zeichenliste
A idealer Weißpunkt
B, C, I, E J, D, K, L ideale Weißpunkte verschiedener Ausführungsformen eines Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Bauelements
x x- Anteil der Grundfarbe rot der CIE-Normtafel (1931) y y- Anteil der Grundfarbe grün der CIE-Normtafel (1931) λ Wellenlänge
I relative Intensität
II Emission
III, IV, V, VI Emissionsspektren
Tl, T2, T3 Transmission von Filtersystemen
F aufgespannter Farbraum
W Weißpunkt
ux ux- Anteil der Grundfarbe rot des CIE-LUV-Farbraumsystem (1976)
νλ- νλ- Anteil der Grundfarbe grün des CIE-LUV- Farbraumsystem (1976)
z Konzentration
Rl relative Quanteneffizienz
a, b Farbraum
c Rec2020-Farbraum
AI, A2, A3, A4, A5 relative diffuse Reflektivität
Bl, B2, B3, B4, B5 relative diffuse Reflektivität
Cl, C2, C3 relative diffuse Reflektivität
1 strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement
2 erster Halbleiterchip
2a Strahlungsaustrittsfläche
3 dritter Anschluss
3a Durchkontaktierung
4 erster Anschluss a Durchkontaktierung
b VorderseitenkontaktSchicht zweiter Anschluss
a Durchkontaktierung
b VorderseitenkontaktSchicht
Konversionselement
0 Grundgehäuse
1 Ausnehmung
2 Bonddraht

Claims

Patentansprüche
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement (1) umfassend einen ersten Halbleiterchip (2), der im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im UV- Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und ein Konversionselement (6) umfassend
- einen ersten Leuchtstoff der Formel
(Mi-xEux) io (P04) e (Cl, F) 2, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und x = 0,01-0,12 oder einen ersten Leuchtstoff der Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und y = 0,01-0,9, der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine erste Sekundärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert,
- einen zweiten Leuchtstoff der Formel
Mi-pEup (Mgi_zMnz) AI10O17, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst mit p = 0,01-0,7 und z = 0,05 -0,5, der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine zweite Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert,
- einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei-qMnq (0, F) β mit q = 0,001-0,06, der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine dritte Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert. Bauelement (1) nach Anspruch 1, wobei die
Peakwellenlänge der emittierten Primärstrahlung des Halbleiterchips im Bereich von 365 nm - 420 nm liegt.
Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff eine starke Absorption im Bereich von 380 nm - 430 nm aufweisen .
Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Peakwellenlänge der ersten Sekundärstrahlung im Bereich von 420 nm bis 460 nm, die Peakwellenlänge der zweiten Sekundärstrahlung im Bereich von 500 nm bis 540 nm und die Peakwellenlänge der dritten
Sekundärstrahlung im Bereich von 625 nm bis 665 nm liegt .
Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Sekundärstrahlung, die zweite
Sekundärstrahlung und/oder die dritte Sekundärstrahlung eine Halbwertsbreite unter 45 nm aufweisen.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement (1) umfassend einen ersten Halbleiterchip (2), der im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im UV- Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert, einen zweiten Halbleiterchip (2b) , der im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung im grünen oder roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und ein Konversionselement (6) umfassend
- einen ersten Leuchtstoff der Formel
( Mi-xEux) i o (PO4) 6 (Cl, F) 2, wobei M = Sr oder M = Sr und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Ba umfasst und x = 0,01-0,12 oder einen ersten Leuchtstoff der Formel Mi_yEuyMgAlioOi7, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst und y = 0,01-0,9, der die von dem ersten
Halbleiterchip (2) emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine erste
Sekundärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums konvertiert.
Bauelement nach Anspruch 6, wobei der zweite
Halbleiterchip (2b) im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und das Konversionselement einen dritten Leuchtstoff der Formel Mg4Gei-qMnq (0, F) β mit q = 0,001-0,06 umfasst, der die von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine dritte Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert.
Bauelement nach Anspruch 6, wobei der zweite
Halbleiterchip (2b) im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und das Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff der Formel Mi_pEup (Mgi_zMnz) AI10O17 umfasst, wobei M = Ba oder M = Ba und ein oder mehrere Elemente, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mg, Ca und Sr umfasst mit p = 0,01-0,7 und z = 0,05 -0,5, der die von dem Halbleiterchip emittierte
Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine zweite Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert.
9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtstoffe in Form von Partikeln vorliegen, die eine mittlere Partikelgröße von 50 nm bis 100 ym aufweisen .
10. Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Konversionselement (6) Teil eines Vergusses des ersten Halbleiterchips (2) ist oder das
Konversionselement (6) den Verguss bildet.
11. Bauelement (1) nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem das Konversionselement (6) als eine Schicht ausgebildet und direkt auf den ersten Halbleiterchip (2) aufgebracht ist.
12. Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem das Konversionselement (6) als eine Platte oder Folie ausgebildet ist, die über dem ersten
Halbleiterchip (2) aufgebracht ist.
13. Verwendung eines strahlungsemittierenden
optoelektronisches Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Hinterleuchtung von
FarbfilterSystemen .
14. Beleuchtungseinheit mit:
- einem strahlungsemittierenden optoelektronischen
Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, und
- einem Farbfiltersystem umfassend einen blauen Filter, einen grünen Filter und einen roten Filter, die das
Licht des Gesamtspektrums des strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelements (1) zu Licht eines
Transmissionsspektrums filtern.
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