WO2017198548A1 - Strahlungsemittierendes bauelement - Google Patents

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WO2017198548A1
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semiconductor
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Stefan Groetsch
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a radiation-emitting component.
  • the component has at least a half ⁇ semiconductor layer sequence for generating radiation and a conversion element to the radiation conversion.
  • a radiation-emitting component may comprise a semiconductor chip ⁇ with a semiconductor layer sequence for Strahlungserzeu ⁇ supply and a valve disposed on the semiconductor chip ⁇ conversion element. With the aid of the conversion element, the radiation generated by the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip can be at least partially converted.
  • Passing through the conversion element can can hold the radiation wel ⁇ che converted and unconverted radiation components to ⁇ , are emitted by the conversion element.
  • a requirement may be to achieve a radiation emission with high luminance.
  • This can be realized by ei ⁇ nen high current operation of the semiconductor chip with a power like ⁇ te, for example, 3 A / mm 2, which requires suitable for this interpretation of the semiconductor chip and the component.
  • the high current approach may be inappropriate or undesirable depending on the boundary conditions.
  • the object of the present invention is to specify an improved radiation-emitting component.
  • a radiation-emitting component is proposed.
  • the device has a
  • Radiation from the radiation source can be emitted via an emission surface and coupled into the optical waveguide device.
  • Radiation from the optical waveguide device can be coupled into the conversion element via an input surface.
  • the emission surface of the radiation source is larger than the input surface of the conversion element.
  • the radiation source is located on the input side, and the conversion element on the output side of the light-conducting device.
  • the optical waveguide device is in optical connection with the emission surface of the radiation source and with the input surface of the conversion element.
  • a primary radiation generated by the radiation source can be emitted via its emission surface and coupled into the optical fiber device.
  • the radiation can be further guided to the conversion element and coupled via its input surface into the conversion element .
  • the injected radiation can be at least partially converted.
  • the radiation which may comprise primary and secondary, ie non-converted and converted radiation components, can be radiated by the conversion element.
  • the light guide device arranged between the radiation source and the conversion element offers the possibility of guiding the radiation generated by the radiation source with high efficiency to the conversion element and into the light source To bring in conversion element. Since the emission surface of the radiation source is larger than the input surface of the Kon ⁇ version element, the radiation coming from the radiation source can be concentrated in this process on the conversion element. As a result, emission of radiation from the conversion element with high luminance can he be aimed ⁇ . This effect can be promoted by the radiation conversion taking place in the conversion element, in which absorption of primary radiation and a re-emission of secondary radiation into all possible spatial directions can take place, and thus through an opening of the etendue conservation.
  • the proposed construction of the radiation-emitting component therefore makes it possible to provide a high luminance without the use of high-current conditions. For achieving the high luminance, the radiation-emitting device can be operated with an ordinary current density.
  • surface-Ausgestal ⁇ obligations remain such as not considered a surface structure or surface roughness.
  • the device may be configured such that the light ⁇ conductor means or a rear area of the light guide, with a regulatory consideration, at least the entire emitting surface of the radiation source covers. As a result, radiation of the radiation source can be emitted in an efficient manner over the entire emission surface and into the
  • Fiber optic device are coupled.
  • the input surface of the conversion element, in an AufSichtsbetrachtung, from the light guide device or a be completely covered or overlapped nem front side of the light device, so that radiation from the optical fiber device can be coupled in on the device in an efficient manner in Konversi ⁇ .
  • the input surface of the conversion element and the emission surface of the radiation source have a size ratio of at most 75%.
  • a possible example is a size ratio in the range of 50%.
  • an increase in the luminance in the range of 20 to 35%, as compared to direct arrangement of a conversion element on a strahlungserzeu- constricting semiconductor layer sequence with matching FLAE ⁇ chenab horren be obtained. It can also be provided a size ratio of less than 50%, whereby a greater luminance or luminance increase can be achieved.
  • the optoelectronic radiation-emitting component can be used, for example, in the automotive sector. Another application example is the projection area.
  • the primary radiation generated by the at least one semiconductor layer sequence can be partially or substantially completely converted into one or more secondary radiation with the aid of the conversion element.
  • the primary radiation can, for example, be a blue light ⁇ radiation. In a partial conversion, the blue
  • Light radiation for example, partially converted into a yellow light radiation, and can be discharged by the superposition of the blue and yellow light radiation, a white light radiation from the conversion element.
  • a design may be considered if the radiation for example, a central component is used in a headlight.
  • the blue light radiation can be converted substantially completely into, for example, a green or red light radiation.
  • the conversion element may have a front emission surface for radiation emission.
  • the radiating surface opposite the input surface may have a size matching the input surface.
  • the conversion element may be formed from one or more Konversi ⁇ onsmaterialien. Furthermore, the conversion element may be a ceramic conversion element. Mög ⁇ After all, it is also possible that the conversion element has a Matrixmate- rial, for example a silicone material or a glass material, and embedded therein particles of one or more con version ⁇ materials. Further possible embodiments will be explained in more detail below.
  • the radiation source has a plurality of semiconductor layer sequences arranged next to one another for generating radiation. Radiation of the semiconductor layer sequences can each be emitted via a radiation surface and coupled into the optical waveguide device. In this case, the emission surface of the radiation source is composed of the individual emission surfaces of the semiconductor layer sequences. With the aid of this embodiment, the achievement of a high luminance without high-current conditions can be promoted.
  • the at least one semiconductor layer sequence of the radiation source can be produced by an epitaxial process.
  • the semiconductor layer sequence may have an active zone in which the radiation can be generated.
  • the at least one Halbleiter harshenfol ⁇ ge of the radiation source component of a radiation-emitting semiconductor chip for example a light emitting diode chips (LED chip, Light Emitting Diode), be.
  • a radiation-emitting semiconductor chip for example a light emitting diode chips (LED chip, Light Emitting Diode)
  • LED chip Light Emitting Diode
  • Optical fiber device by one or more Halbleiter, Be formed light-emitting diode chips can also improve the quality of the light ⁇ conductor means and thereby directly adjacent to the light guide. It is also possible that the at least one semiconductor layer sequence and the light guide through a transparent conjunction agents such as, for example, a silicone material are optically ver ⁇ prevented. In this connection, the embodiments explained below can be used.
  • the radiation-emitting component has a single radiation-emitting semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is designed as a volume-emitting flip-chip.
  • the semiconductor chip has the at least one semiconductor layer sequence of the radiation source and a radiation-transmissive chip substrate.
  • the optical waveguide device is formed by the radiation-permeable chip substrate of the semiconductor chip.
  • the at least one semiconductor layer sequence can be arranged on the radiation-transmissive chip substrate. This allows the at least one semiconductor layer sequence directly adjacent to the chip substrate to be ⁇ ⁇ and optically couples ge to the chip substrate in a direct manner. This applies equally to the emission ⁇ surface of the radiation source formed by the at least one semiconductor layer sequence.
  • the radiation transmissive chip ⁇ substrate may be formed, for example, of sapphire, so that may be the semiconductor chip is a sapphire flip chip. In one embodiment of the semiconductor chip with several
  • the semiconductor layer sequences can be arranged side by side on the radiation-transparent chip substrate.
  • the semiconductor chip may be referred to as a multi-emitter flip-chip.
  • the conversion element may be disposed on the light guide serving as pure Rich ⁇ tung radiation transmissive chip substrate.
  • the conversion element can be connected to the chip substrate, for example via a radiation-transmissive connection material, for example a silicone material or a glass solder, and thereby be optically coupled.
  • a reflective material is arranged on the circumferential side of the semiconductor chip and on a front side of the semiconductor chip in a region adjacent to the conversion element. In this way, no radiation can escape to this Stel ⁇ len, and achieving a high luminance can be promoted.
  • a reflective coating may be provided on the semiconductor chip.
  • the reflective coating may be single-layered and formed from a dielectric or metallic material. It is also a multi-layer coating comprising a plurality of dielektri ⁇ -specific and / or metallic sublayers.
  • the radiation-emitting component has a plurality of side-by-side radiation-emitting semiconductor chips.
  • the plurality of semi-conductor chips are ⁇ manufacturedbil ⁇ det volumenemittierende as flip-chips.
  • the plurality of semiconductor chips each have a semi-conductor layer sequence of the radiation source and a radiation transmissive chip ⁇ substrate.
  • the optical waveguide device has the radiation-transmissive chip substrates of the plurality of semiconductor chips.
  • each of the semiconductor layer sequence may be disposed on an associated radiation-transparent substrate chip, and thereby directly to the be ⁇ apt chip substrate adjacent to and in a direct manner in op- tischer connection with the chip substrate stand. This applies in the same way to the emission surfaces of the semiconductor layer sequences which form the emission surface of the radiation source composed of the semiconductor layer sequences.
  • the radiation transmissive chip substrates can be formed, for example, of sapphire, so that it can be in the semi ⁇ conductor chips to Sapphire flip chips.
  • the conversion element can be arranged on the optical fiber device composed of the chip substrates of the plurality of semiconductor chips.
  • the Konversionsele ⁇ ment can for example be a radiation-transmissive Verbin ⁇ -making material, for example a silicone material or a glass solder, be connected to the light guide means and thereby optically coupled.
  • the radiation-emitting component has a radiation-transmissive material, which is arranged between the plurality of semiconductor chips.
  • the radiation-transmissive material, the light guide ⁇ device may be attributed, enables an optical link and a crosstalk between the radiation transmissive chip substrates of the semiconductor chip.
  • the ⁇ , radiation, permeable material may be a silicone material.
  • a reflective material is arranged on the circumferential side of the plurality of semiconductor chips and on front sides of the plurality of semiconductor chips in a region adjacent to the conversion element.
  • the reflective embodiment may, for example, be realized by providing the plurality of semiconductor chips with a reflective coating.
  • the reflective coating may be monolayered or multi-layered, as well as dielectrically and / or metallic, in accordance with the embodiment described above.
  • the radiation-emitting component has a plurality of side-by-side radiation-emitting semiconductor chips.
  • the plurality of semi-conductor chips ⁇ are formed as surface-emitting semiconductor chips.
  • the plurality of semiconductor chips each have a semiconductor layer sequence of the radiation source.
  • the light ⁇ conductor device is formed in the form of a light conductor arranged on the plurality of semiconductor chips.
  • the radiation-emitting component has a single radiation-emitting semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is designed as a surface-emitting semiconductor chip.
  • the semiconductor chip has the semiconductor layer sequence of the radiation source.
  • the optical waveguide device is designed in the form of a light guide arranged on the semiconductor chip.
  • the optical waveguide can be produced separately from the surface-emitting semiconductor chip or from the plurality of surface-emitting semiconductor chips.
  • the light guide can be realized plate-shaped or in the form of a surface light guide.
  • the light guide can be made of a radiation-transmissive material, for example sapphire or a glass material.
  • a surface of the light guide can be optically flat.
  • the optical waveguide can be connected to the semiconductor chip or the plurality of semiconductor chips via a radiation-transmissive connecting material, for example a silicon material, and thereby be optically coupled to the latter.
  • the semiconductor chip (s) may face the optical waveguide with the radiation-generating semiconductor layer sequence.
  • the conversion element can be arranged on the light guide.
  • the conversion element can be connected to the light guide, for example via a radiation-transmissive connection material, for example a silicone material or a glass solder, and, as a result, be optically coupled.
  • the light guide is formed of a radiation-transmissive ceramic material.
  • the conversion element is also designed ceramic, the light guide and the conversion element in the form of a combined together and hergestell ⁇ th ceramic element can be realized.
  • the conversion element can directly adjoin the light guide and be in direct connection with the light guide in a direct manner. This applies equally to the input surface of the conversion element.
  • the surface-emitting semiconductor chip or the plurality of surface-emitting semiconductor chips may have a chip substrate on which the associated radiation-generating semiconductor layer sequence is arranged.
  • the chip ⁇ substrate may not be transparent to radiation.
  • the semiconductor chip or the plurality of semiconductor chips may further include, for example, a front-side contact.
  • the light guide may, where appropriate, a thereto tailored shape with one or several ⁇ ren have recesses, which can be released via one or more front-side contacts.
  • a reflective material is arranged on a front side of the light guide in a region adjacent to the conversion element .
  • the reflective material can also be provided on the circumference of the optical waveguide. In this way, no radiation can escape at these points, and can reach a high
  • the light guide may for instance be provided with a reflective coating.
  • the reflective coating-which may also be provided on other components of the radiation-emitting device such as the semi-conductor chip ⁇ or more semiconductor chips, can according to the above described exemplary be embodied in one-layer or multi-layered and dielectrically and / or metallic.
  • the light guide may have a rectangular cross-sectional shape.
  • the light guide has a tapering in the direction of the conversion element shape. In this way, the radiation generated by the radiation source can be guided to the conversion element with high efficiency.
  • the tapered light guide can have, for example, a trapezoidal shape and overall the shape of a truncated pyramid in cross section.
  • the optical waveguide has a partially curved front side.
  • the radiation-emitting component at least one thermally coupled with the light conductor ⁇ heat dissipation element for dissipating heat from the light guide.
  • This embodiment offers the possibility of converting a thermal energy generated as a power loss in the radiation conversion not only via the semiconductor chip ⁇ or over the plurality of semiconductor chips, but additionally via the at least one heat dissipation element. This can allow an operation of the radiation-emitting device with high reliability and service life Le ⁇ .
  • the at least one heat dissipation element may be formed from a me-metallic material.
  • the light guide can be arranged on the at least one heat dissipation element or on egg ⁇ ner support surface of the heat dissipation element.
  • a reflective layer may be provided in this area.
  • the reflective layer may comprise one or more layers ⁇ mirror, for example, dielectric and / or metallic mirror layers.
  • the at least one heat dissipation element may be arranged next to the semiconductor chip or next to the plurality of semiconductor chips.
  • a reflective material is arranged on the circumferential side of the conversion element.
  • the conversion element may circumferentially be no leakage of radiation, and can be achieved in that radiation is emitted only on a front emitting surface of the convergence ⁇ sion elements.
  • a reflective coating on the convergence ⁇ sion element, as well as to other components such as a light guide or a light guide and / or at least one semiconductor chip may be provided.
  • the reflective coating can be embodied in a single-layered or multi-layered manner as well as dielectrically and / or metallically in accordance with the embodiments described above.
  • reflectors ⁇ animal material on components of the radiation-emitting device as the conversion element and the light ⁇ conductor or the light guide following embodiment may also be considered.
  • the radiation-emitting component has a reflecting ⁇ of the plastic material, that is a plastic material with embedded therein reflective particles, which surrounds the radiation source, the light guide device and the conversion element comprehensive arrangement.
  • a reflecting ⁇ of the plastic material that is a plastic material with embedded therein reflective particles, which surrounds the radiation source, the light guide device and the conversion element comprehensive arrangement.
  • the embodiments described above may be one or more semiconductor chips surrounded by the reflective Kunststoffma ⁇ TERIAL here.
  • a front emission surface of the conversion element, via which radiation can be emitted from the Konversi ⁇ onselement is not covered with the plastic material.
  • the reflective plastic material which can terminate flush with the radiating surface of the conversion element, may for example be a silicone material with particles of TiO 2 contained therein.
  • the conversion element can be produced separately, and as indicated above a radiation-transparent connecting ⁇ material on the optical fiber device or the optical fiber to be attached.
  • Such an embodiment may be related to a ceramic conversion element or a Konversionsele ⁇ ment can be considered of a matrix material with embedded conversion ⁇ particles.
  • the conversion element is realized in the form of a layer applied directly to the optical waveguide device or the optical waveguide.
  • the conversion element can be produced by spray coating.
  • a silicone material with particles of one or more conversion materials can be sprayed on.
  • particles may be applied from one or more conversion materials to form the conversion element, for example by electrophoretic deposition.
  • the radiation-emitting device may further include egg ⁇ NEN support on which above-mentioned components of the device, for example, at least one semiconductor chip, a reflective plastic material, at least one heat transfer element may be arranged ⁇ etc.
  • the carrier may be, for example, a ceramic carrier. Furthermore, the carrier can have electrical contact structures with which the semiconductor chip or the plurality of semiconductor chips can be electrically connected.
  • the radiation-emitting component can be designed such that at least one scattering surface or structure is located in the radiation path. In this way, an opening of Etendueeraria can be achieved and thereby promoting a high luminance are favored. Already the conversion element can be such a scattering be ⁇ act.
  • a light guide with a roughened surface can be used.
  • Another possible approach is the use of one or more semiconductor chips with a roughened surface.
  • the chip substrate is made of sapphire can on one side, on which the can be at least a half ⁇ semiconductor layer sequence is having a structure (Prestructured Sapphire). Even with the help of a plastic terials with reflective particles can cause a scattering.
  • FIG. 1 shows a side view of a radiation-emitting component which has volume-emitting flip-chips, a conversion element and a reflective plastic material;
  • Figures 2 and 3 are elevational views showing configurations of the device of Figure 2 with different numbers of semiconductor chips;
  • Figure 4 is a side view of another radiation ⁇ emitting device having a volume-emitting multi-emitter flip-chip, a conversion element and a reflective plastic material;
  • Figure 7 is a side view of a further radiation ⁇ emitting device comprising a volume-emitting Multi-emitter flip-chip, a conversion element and a re ⁇ inflecting coating has;
  • FIG. 8 shows a side view of a further radiation-emitting component which has surface-emitting semiconductor chips, a light guide, a conversion element and a reflective plastic material;
  • FIGS 9 to 11 are perspective views of components of the device of Figure 8.
  • Figures 12 to 14 top views of components of the device of Figure 8 according to an alternative Substituted ⁇ staltung;
  • Figure 15 has a lateral view of a further radiation-emitting device which devisemittie ⁇ Rende semiconductor chip, a light guide, a Konversionsele ⁇ ment and a reflective plastic material;
  • Figures 16 and 17 are perspective views of components of the device of Figure 15;
  • FIGS. 18 and 19 are side views of further radiation-emitting components which have optical fibers with a cross-sectional shape tapering in the direction of the conversion element;
  • FIG. 20 shows a side view of a further radiation-emitting component with heat dissipation elements
  • Figures 21 and 22 are perspective views of components of the device of Figure 20;
  • Figure 23 is a side view of a further radiation-emitting component having devisemittie ⁇ Rende semiconductor chip having only back contacts;
  • Figures 24 and 25 top views in which different embodiments of the device of Figure 23 showing ge ⁇ are;
  • FIG. 26 shows a side view of a radiation-emitting component with a volume-emitting flip-chip
  • FIG. 27 shows a side view of a radiation-emitting component with a surface-emitting semiconductor chip.
  • the components have a radiation source comprising one or more radiation generating semiconductor layer sequences 120, 220 arranged side by side, a conversion element 140, 240 for radiation conversion, and an optical waveguide device 130, 230, 231, 232 located therebetween.
  • the optical waveguide device 130, 230, 231, 232 which may also be referred to as optical waveguide cavity, is in optical communication with the radiation source and with the conversion element 140, 240.
  • Side or surface regions of the optical waveguide device 130, 230, 231, 232 which are not are used for optical coupling, are designed reflective.
  • a light radiation can be emitted by the radiation source and coupled into the optical waveguide device 130, 230, 231, 232.
  • the components are designed such that the emission surface 125, 225 is composed of the at least one semiconductor layer sequence 120, 220
  • Radiation source is greater than the input surface 141, 241 of the conversion element 140, 240. This allows an emission of light radiation from the conversion element 140, 240 with a high luminance can be achieved. A high current approach can be omitted in this structure.
  • FIG. 1 shows a side sectional view of a radiation-emitting component 101.
  • Embodiment of the device 101 is shown in FIG.
  • the component 101 has a carrier 170, on which several ⁇ re, ie according to the embodiment of Figure 2, two radiation-emitting semiconductor chips 110 are arranged side by side.
  • the semiconductor chips 110 are LED chips (Light Emitting Diode), which are realized in the form of volume-emitting flip-chips.
  • the semiconductor chips 110 each have a radiation transmissive chip substrate 115 and a thereto at ⁇ subordinate semiconductor layer sequence 120 for supply to Strahlungserzeu-.
  • the semiconductor ⁇ chips 110 are mounted such on the support 170, that the semiconductor layer sequences 120 facing in the region of the carrier 170 back and the chip substrates 115 front side facing away in the region of the carrier 170 of the semiconductor chips 110 are located.
  • the semiconductor chips 110 have a rectangular supervisory shape.
  • the chip substrates 115 of the semiconductor chips 110 which form an optical waveguide device 130 of the radiation-emitting component 101, can be made of sapphire.
  • the semiconductor chips 110 are so-called sapphire flip chips.
  • the semiconductor layer sequences 120 of the semiconductor chips 110 which are produced by an epitaxy method. may each comprise a non- dargestell ⁇ te active zone for generating a light radiation.
  • a semiconductor chip 110 the light radiation generated in a semiconductor layer sequence 120 through a overall in Figure 1 can dashed lines indicated radiating surface are radiated 121 of the semiconductor ⁇ layer sequence 120 and thereby coupled in a direct manner in which the semiconductor layer sequence 120 directly to ⁇ bordering chip substrate 115th
  • each semiconductor chip 110 has two back contacts 117 on the Halbleiterschich ⁇ ten Sicil 120 over which the semiconductor chip 110 can be supplied with electrical energy.
  • the semiconductor chips 110 are electrically and mechanically connected to mating contacts of the carrier 170.
  • a connection may be made via an electrically conductive connection means, for example a solder or an electrically conductive adhesive (not shown in each case).
  • the Trä ⁇ ger 170 may for example be a ceramic carrier.
  • the mating contacts of the carrier 170 may comprise further non-illustrated electrical structures, for example Lei ⁇ terbahnen.
  • a platelet-shaped conversion element 140 for radiation conversion is arranged on the optical waveguide device 130 from the chip substrates 115 (see FIG.
  • the conversion element 140 is designed to at least partially convert the primary light radiation generated by the semiconductor layer sequences 120 of the semiconductor chips 110 during operation of the component 101.
  • the conversion element 140 may be, for example, a ceramic conversion element.
  • the conversion element 140 may be optically coupled to the light guide device 130 from the chip substrates 115 via a radiation-transmissive connection material, not shown.
  • the con ⁇ version element 140 via a silicone material on the Chipsub- glued 115, or soldered via a glass solder on the Chipsub ⁇ strate 115.
  • the conversion element 140 has, as shown in Figure 1, a rectangular cross-sectional shape and, viewed from above, as shown in Figure 2, a rectangular supervisory ⁇ form.
  • the conversion element 140 has a semiconductor chips ⁇ 110 facing input surface 141 and a Half ⁇ conductor chips 110 facing away radiating surface 142.
  • the input transition surface 141 and the emitting surface 142 of the conversion ⁇ elements 140 are equal.
  • the input surface 141 serves to couple radiation into the conversion element 140, whereas the emission surface 142 is used for radiation emission.
  • the conversion element 140 has such a GroE SSE and is so on the two semiconductor chips po ⁇ sitioned 110 that the conversion element 140 covers an intermediate ⁇ space between the semiconductor chip 110 and the semiconductor chip 110 equally partially version element of the Kon ⁇ 140 are covered (see Figure 2).
  • the Strahlungse ⁇ mittierende device 101 further comprises a radiation-transmissive material 150 in the space between the semiconductor chips 110th
  • the radiation-transmissive material 150 which can be attributed to the optical waveguide device 130, may be, for example, a silicone material.
  • the radiation-transmissive material 150 enables an optical connection and thereby a crosstalk between the radiation-transmissive chip substrates 115 of the semiconductor chips 110.
  • FIG. 1 Another component of the radiation-emitting Bauele ⁇ ment 101 is only shown in Figure 1 reflec ⁇ rendes plastic material 160, ie a plastic material 160 having embedded therein, not shown reflec- leaders particles.
  • the plastic material 160 is disposed on the Trä ⁇ gersubstrat 170 and surrounds the array of the semiconductor chip 110 and the conversion element 140.
  • Plastic material 160 has the same thickness as the Order of the semiconductor chip 110 and the Konversionsele ⁇ ment 140, and terminates flush with the radiating surface 142 of the conversion element 140.
  • the semiconductor chips 110 are connected to the side flanks and at a front side in egg nem area adjacent to the conversion element 140 covered in this manner with the plastics material ⁇ 160th Also side flanks of Konversi ⁇ onselements 140 are surrounded by the plastic material 160. As a result, no radiation can escape at these locations.
  • the front-side radiating surface 142 of the conversion element 140 is not covered with the plastic material 160, so that the radiating surface 142 can be used for radiation emission.
  • the reflective plastic material 160 may be, for example, a silicone material and having particles of TiO 2 embedded therein. Furthermore, the plastic material 160 may be applied to the carrier 170 by potting or by performing a molding process.
  • the semiconductor layer sequences 120 of the semiconductor chips 110 serve as a radiation source for generating a primary light radiation.
  • the radiation source has an emission surface 125, which is composed of the separate emission surfaces 121 of the individual semiconductor layer sequences 120 (compare FIG. 2).
  • the radiation may be continued in an effective manner to the conversion element 140 and are coupled via its input ⁇ surface 141 in the conversion element 140th The coupled into the conversion element 140 primary
  • the radiation can we ⁇ antecedents be partially converted into a secondary light ⁇ or more radiation with the aid of the conversion element 140th Subsequently, the radiation may comprise primary and secondary radiation components can be discharged from the radiating surface 142 of the conversion element 140.
  • the input surface 141 and the emission surface 142 of the conversion element 140 have a rectangular supervisory shape.
  • the radiating surfaces 121 of the semiconductor layer layers 120 have, in accordance with the semiconductor chips 110, a rectangular supervisory shape.
  • the primary light radiation generated by the semiconductor layer sequences 120 of the semiconductor chips 110 may, for example, be a blue light radiation. Furthermore, it is possible that the blue primary radiation with the aid of the conversion element
  • a white light radiation can be generated and emitted by the emitting surface 142 of the conversion element 140.
  • the primary light radiation can be centered kon ⁇ on the conversion element 140 ⁇ .
  • a high luminance can be realized when the input face 141 of the conversion element 140 and the emis sion ⁇ surface 125 of the radiation source have a size ratio of at most 75%.
  • the conversion element 140 on lateral Ab ⁇ measurements, which coincide with the lateral dimensions of a semiconductor chip 110.
  • a high luminance radiation emission may i.a.
  • the radiation occurring in the conversion element 140 tion conversion can be favored, in which an absorption of primary radiation and a re-emission of secondary radiation can take place in all possible spatial directions.
  • the scattering effects occurring in the radiation path are favorable. For example, scattering may occur in the conversion element 140.
  • the reflective plastic material 160 may cause scattering.
  • the chip substrates 115 of the semiconductor chips 110 on the side on which the semiconductor layer sequences 120 are located may be structured (prestructured sapphire), which may likewise lead to scattering (not illustrated).
  • the structure of the radiation-emitting component 101 made ⁇ light emission of radiation having a high luminance without high current approach, that is, without an operation of the semiconductor chip with a high current density of, for example, 3 A / mm 2. It is instead possible to drive the semiconductor chip 110 of the device 101 with a current density of for example, 1.5 A / mm 2 to be ⁇ , and thus to be interpreted as the semiconductor chip 110 only for such mode.
  • a radiation-emitting component can be realized with a size ⁇ ren number of volume-emitting semiconductor chips.
  • FIG. 1 one possible embodiment is shown of the component 101 shown in cross section in FIG. 1 with four semiconductor chips 110 positioned side by side on the carrier 170 in a rectangular arrangement.
  • the conversion element 140 is positioned centrally with respect to the chip arrangement of the four semiconductor chips 110, so that the semiconductor chips 110 are partially covered in equal parts by the conversion element 140.
  • the radiation-transmissive material 150 is located between the semiconductor chips 110 (see Figure 1), so that an optical connection between the radiation-transmissive
  • Chipsubstraten 115 of the four semiconductor chips 110 is made. Also, the arrangement of the four semiconductor chips 110 and the conversion element 140 is surrounded with the reflective plastic material such that only the emission surface 142 of the conversion element 140 is uncovered (see FIG.
  • a size ratio Zvi ⁇ rule of the input surface 141 of the conversion element 140 and the emitting surface 125 of the radiation source in the range of 25% is available.
  • the emission surface 125 is composed of the separate emission surfaces 121 of the semiconductor layer sequences 120 of the four semiconductor chips 110.
  • Figure 4 shows a side sectional view of a wide ⁇ ren radiation-emitting component 102.
  • the radiation-emitting semiconductor chip 111 has a radiation permeable ⁇ chip substrate 115 of, for example sapphire and a plurality of on-chip substrate 115 arranged side by side semiconductor layer sequences 120th Such a semiconductor chip 111 may also be referred to as a multi-emitter flip-chip.
  • the chip substrate 115 which is common to the plurality of semiconductor layer sequences 120 forms an optical waveguide device 130 of the device 102.
  • the chip substrate 115 can be mounted on the side on which are the semiconductor layer sequences 110, be structured (not shown).
  • the semiconductor chip 111 of the radiation-emitting Bauele- component 102 is mounted on the support 170, that the semiconductor layer sequences 120 facing in the region of the carrier 170 back and the chip substrate 115 ⁇ are in the loading region of a front side of the semiconductor chip 111 to the carrier 170 faces away.
  • the AufSichtsdarwolf of Figure 5 shows a possible embodiment of the device 102 and the semiconductor chip 111, in which the semiconductor chip 111 has two semiconductor layer sequences 120.
  • the semiconductor chip 111 as well as its semiconductor layer sequences 120 have a rectangular supervisory shape.
  • the light radiation generated in a half ⁇ semiconductor layer sequence 120 via a radiating surface 121 of the semiconductor layer sequence 120 may suit ⁇ irradiated and are thereby coupled in a direct manner in the areas immediately adjacent to the semiconductor layer sequence 120 chip substrate 115th
  • the different emission surfaces 121 of the semiconductor layer sequences 120 are shown differently for better illustration, ie with a dashed line and with a dotted line.
  • the semiconductor chip 111 has on each of the semiconductor layer sequences 120 two rear-side contacts 117 via which the semiconductor layer sequences 120 can be supplied with electrical energy.
  • the semiconductor chip 111 is electrically and mechanically connected via the contacts 117 to mating contacts of the carrier 170, wherein the connection is made via an electrically conductive connection means (not shown).
  • the further structure of the radiation-emitting component 102 is identical to the component 101.
  • the component 102 has a platelet-shaped conversion element 140 for radiation conversion, which is mounted on the light-emitting element as the light-emitting element.
  • ter noise 130 serving chip substrate 115 is arranged.
  • the conversion element 140 may be optically coupled to the chip substrate 115th
  • 140 has the conversion element of such a size and is so on the semiconductor chip 111 positio ⁇ defined that the two semiconductor layer sequences are partially covers 120 equal parts of the conversion element 140 via ⁇ .
  • Another component of the radiation-emitting component 102 is a merely shown in Figure 4 reflec ⁇ rendes plastic material 160.
  • the plastic material 160 is disposed on the support 170 and surrounding the assembly of the semiconductor chip 111 and the conversion element 140 such that the semiconductor chip 111 on the side flanks and on a front side in an area adjacent to the conversion element 140, and also the conversion element 140 on side flanks are covered with the plastic material 160.
  • a front emitting surface 142 of the conversion element 140 is uncovered.
  • the semiconductor layer sequences 120 of the semiconductor chip 111 serve as a radiation source for generating a primary light radiation.
  • the radiation source has an emission surface 125, which is composed of the separate emission surfaces 121 of the individual semiconductor layer sequences 120 of the semiconductor chip 111 (cf., FIG. 5).
  • the emitted through the emission surface 125 of primary light radiation in the ter dressed as Lichtlei- 130 serving chip substrate 115 of the semiconductor ⁇ chips 111 is coupled, and further out with the aid of the chip substrate 115 to the conversion element 140, and coupled via an input surface 141 in the conversion element 140th
  • the primary light radiation can be at least partially converted into one or more secondary light radiations.
  • the radiation which primary and secondary radiation ⁇ shares may comprise, from the emitting surface 142 of the convergence are delivered.
  • the primary light radiation may be a blue light radiation, which is converted by means of the conversion element 140 partially into a yellow secondary ⁇ radiation, so that a white light radiation can be emitted from the conversion element 140.
  • the emission surface 125 of the radiation source formed from the semiconductor layer sequences 120 is likewise substantially larger than the input surface 141 of the conversion element 140, so that
  • Radiation can be emitted with a high luminance of the radiating surface 142 of the conversion element 140.
  • FIG. 5 shows a possible size ratio of input surface 141 to emission surface 125 in the region of 50%.
  • the conversion element 140 on lateral dimensions, which coincide with the lateral dimensions of a semiconductor layer sequence 120.
  • the semiconductor chip 111 of the radiation-emitting component 102 may be formed with a larger number of semiconductor layer sequences 120.
  • 6 shows in an up ⁇ view illustration of another possible embodiment of the device 102, the semiconductor chip 111 has four semiconductor layer sequences 120, which are arranged rectangular to each other.
  • the conversion element 140 is arranged centrally on the semiconductor chip 111, so that the four semiconductor layer sequences 120 are partially covered in equal parts by the conversion element 140.
  • a size ratio between the input surface 141 of the conversion element 140 and the emission surface 125 of the radiation source composed of the four semiconductor layer sequences 120 is in the region of 25
  • a radiation-emitting component can not only be formed with ei ⁇ nem reflective plastic material.
  • Figure 7 shows a sectional side view of a further radiation-emitting component 103.
  • the component 103 has a comparable to the construction ⁇ element 102 structure having disposed on a support 170 multi-emitter flip-chip 111 and an arranged thereon conversion element 140th instead of a plastic material 160, the component 103 on a reflective tier coating 161 which the semiconductor chip 111 on the side flanks and at a front side in an area adjacent to the conversion element 140, as well as the conversion ⁇ element 140 covered by side edges. In this way no radiation can escape at these locations.
  • a radiating surface 142 of the conversion element 140 is uncovered, so that it is available for radiation emission.
  • the reflective coating 161 may be single-out forms ⁇ , and for example, a dielectric or a metallic reflective layer. It is also possible a multi-layered embodiment, not shown, in which the coating 161 may have a plurality of dielectric and / or metallic mirror layers arranged on one another.
  • a modified embodiment (not shown) with a reflective coating 161 instead of the plastic material 160 can be considered in a corresponding manner.
  • the semiconductor chips 110 on the side flanks and at a front side in an area adjacent to the Konversionsele ⁇ element 140, and is also related to the conversion element 140 ⁇ make with the reflective coating 161 covered.
  • FIG. 8 shows a side sectional view of a wide ⁇ ren radiation-emitting component 201.
  • Figures 9 to 11 show Aufsichtsdar- positions of components of the device 201 according to one possible embodiment.
  • the component 201 has a carrier 270 on which a plurality of, ie as shown in FIG. 9, two radiation-emitting semiconductor chips 210 are arranged next to one another.
  • the semiconductor chips 210 are surface emitting LED chips.
  • the semiconductor chips 210 each have a chip substrate 215 and a thereto angeord ⁇ designated semiconductor layer sequence 220 for generating radiation.
  • the semiconductor chips 210 are mounted on the carrier 270 in such a way that the semiconductor layer sequences 220 are in the region of a front side facing away from the carrier 270, and the
  • Chipsubstrate 215 in the region of the carrier 270 facing the back of the semiconductor chips 210 are located.
  • the semiconductor chips ⁇ 210 have a rectangular supervisory form. In the embodiment shown in FIG. 9, this also applies to the semiconductor layer sequences 220.
  • the chip substrates 215 of the semiconductor chips 210 are not transmissive to radiation. Also, the chip substrates 215 may be formed electrically conductive.
  • the thereon angeordne- th semiconductor layer sequences 220 which may be prepared by an epitaxial process, each comprising an unillustrated active region for generating a Shafts of Light ⁇ lung.
  • the light radiation generated in a semiconductor layer sequence 220 can be emitted via a front-side emission surface 221.
  • the radiating surfaces 221 have, according to the semiconductor layer sequences 220, a rectangular supervisory form.
  • each surface-emitting semiconductor chip 210 furthermore has a front-side contact 217 and a rear-side contact, not shown, via which the semiconductor chips 210 can be supplied with electrical energy.
  • the vorderseiti ⁇ ge contact 217 is arranged in a semiconductor chip 210 laterally adjacent to the radiation-generating semiconductor layer sequence 220 on the chip substrate 215th
  • the semiconductor chips 210 may be, for example, UX: 3 chips (product name of Osram Opto Semiconductors).
  • the front-side contacts 217 of the semiconductor chips 210 are connected via bonding wires 275 (shown only in FIG. 8) electrically to mating contacts, not shown, of the carrier substrate 270.
  • the AufSichtsdarwolf of Figure 9 illustrates a strip-shaped expression of the contacts 217, which in this embodiment can also be referred to as bar contacts Kings ⁇ NEN.
  • the semiconductor chips 210 are further positioned such Nander zuei- that the contacts 217 are located at opposite sides of the chip array ⁇ set of two semiconductor chips 210th
  • the non-illustrated back side contacts the semiconductor chips 210 are arranged in the region of the rear on the Chipsubstra ⁇ 215 th of the semiconductor chips 210th
  • On the back print ⁇ term contacts the semiconductor chips 210 are electrically and mechanically connected to other mating contacts of the carrier 270th
  • a connection may be made via an electrically conductive connection means such as a solder or an electrically conductive adhesive (not shown).
  • the carrier 270 may be for example a ke ⁇ ramischer carrier, which may have other not shown electrical structures such as circuit traces in addition to the counter-contacts.
  • the light guide 230 is made of a radiation-transmissive material, for example of sapphire or of a glass material.
  • the light guide 230 which is realized as a plate-shaped surface light guide, in this case has a rectangular cross-sectional ⁇ form.
  • the light guide 230 is angeord ⁇ net on the semiconductor chip 210.
  • the light guide 230 is optically connected so that a radiation ⁇ permeable material 250 optically with the semiconductor layer sequences strahlungserzeu- constricting 220 of the semiconductor chip 210 and with the radiating surfaces 221st In this way, the light radiation generated in a semiconductor layer sequence 220 of a semiconductor chip 210 can be emitted via its emission surface 221 and coupled into the light guide 230.
  • the radiation-transmissive material 250 may be disposed not only between the light guide 230 and the semiconductor chips 210, but also between the semiconductor chips 210 themselves.
  • the radiation-transmissive material 250 may be, for example, a Si ⁇ likonmaterial.
  • the top view of Figure 10 shows an embodiment of the light guide 230 having a rectangular supervisory ⁇ form.
  • the light guide 230 has such a size and is so positioned on the two semiconductor chips 210, the light guide 230, the emitting surfaces 221 of the semiconductor layer sequences 220, and thus the from the radiating surfaces 221 composite emission surface 225, completely over ⁇ covers.
  • the radiation-emitting component 201 further includes a platelet-shaped conversion element 240 to the radiation conversion ⁇ which is disposed on the light guide 230 (see FIG. 8). With the help of the conversion element 240 the primary light radiation generated in the operation of the device 201 of the semiconductor layer sequences ⁇ 220 of the semiconductor chip 210 can be converted at least partially.
  • the conversion element 240 may, for example, be a ceramic conversion element. Further, the conversion element 240 may be via an unillustrated radiation transmissive Verbin ⁇ -making material, for example a silicone material or a glass solder, connected to the light guide 230 and thereby optically coupled.
  • an unillustrated radiation transmissive Verbin ⁇ -making material for example a silicone material or a glass solder
  • the conversion element 240 has a rectangular cross-sectional shape and ⁇ , as shown in the plan view of Figure 11, a rectangular plan view shape.
  • the Konversi ⁇ onselement 240 includes a light guide 230 facing input transition surface 241 to the radiation coupling and the light guide 230 faces away from emitting surface 242 to the radiation semis ⁇ sion on.
  • the input surface 241 and the radiating surface 242 are the same size, as well as rectangular viewed from above.
  • the conversion element 240 has such a size and is arranged on the light guide 230, that the Konversi ⁇ onselement 240 covers a space between the semiconductor chip 210 and the semiconductor chips are partially covers 210 equal parts of the conversion element 240 (see FIG. 11) ,
  • FIG. 8 Another component of the radiation-emitting Bauele ⁇ ment 201 is only shown in Figure 8 plastic ⁇ material 260 embedded therein, not shown, reflecting particles.
  • the reflective Kunststoffmateri- al 260 is disposed on the support 270 and has the sliding surface ⁇ thickness as the arrangement of the semiconductor chips 210, the light guide 230 and the conversion element 240.
  • Plastic material 260 terminates flush with the radiating surface 242 of the conversion element 240.
  • the arrangement 210, 230, 240 is thus surrounded by the plastic material 260 in such a way that the semiconductor chips 210 on side flanks and in the region of the front side contacts 217, the light guide 230 on side flanks and on a front side in an area next to the conversion element 240, and the conversion element 240 are covered on side edges with the plastic material 260.
  • no radiation can escape at these locations of the light guide 230 and the conversion element 240.
  • the front-side radiating surface 242 of the conversion element 240 is uncovered.
  • the plastic material 260 may be, for example, a silicone material having particles of TiO 2 embedded therein. Also, the plastic material 260 may be applied to the carrier substrate 270, for example, by potting or by performing a molding process.
  • the semiconductor layer sequences 220 of the semiconductor chips 210 serve as a radiation source for generating a primary light radiation.
  • the primary light radiation can be emitted via the emission surface 225 (cf., FIG. 9) composed of the emission surfaces 221 and coupled into the light guide 230.
  • the radiation may be continued in an effective manner to the conversion element 240 and are coupled via its input surface 241 in the conversion element 240, a ⁇ .
  • the primary light radiation can be at least partially converted into one or more secondary light radiations.
  • the radiation which may comprise primary and secondary radiation components, can be emitted by the radiating surface 242 of the conversion element 240.
  • the primary light radiation may be a blue light radiation, which is converted by means of the conversion element 240 partially into a yellow secondary radiation, so that a white light ⁇ radiation can be emitted from the conversion element 240.
  • the emis sion ⁇ surface 225 of the radiation source formed from the semiconductor layer sequences 220 is also substantially larger than the Entrance surface 241 of the conversion element 240, so that
  • Radiation can be emitted with a high luminance of the radiating surface 242 of the conversion element 240.
  • a high current approach can therefore be omitted.
  • the semiconductor chips 210 can be operated at ⁇ game 1.5 A / mm 2, for example with a current density of to, and only to be designed for such operation.
  • FIGS. 9, 11 show a possible size ratio of input surface 241 to emission surface 225 in the region of 50%.
  • the conversion element 240 has lateral dimensions which coincide with the lateral dimensions of a semiconductor layer sequence 220.
  • achieving the high luminance can be promoted by the mechanism of radiation conversion and by scattering effects (caused, for example, in the conversion element 240 as well as the plastic material 260).
  • it may additionally be considered to use a light guide 230 with a roughened surface.
  • semiconductor chips 210 with a roughened surface in the region of the emission surface 221 (not shown in each case).
  • a radiation-emitting component can be realized with a size ⁇ ren number of surface-emitting semiconductor chips.
  • FIGS. 12 to 14 show components of a possible embodiment of the component 201 illustrated in cross-section in FIG.
  • the semiconductor chips 210 also have one of the figures 9 to 11 deviating construction.
  • the front-side contact 217 of the semiconductor chip 210 is not in strip form but is depending ⁇ wells in a corner region of the semiconductor chip 210. concerned Due to this form have the semiconductor layer sequences 220 and thus the radiating surface 221 of the Top view rectangular semiconductor chip 210 each have a deviating from a rectangle supervisory shape with a recess for the associated contact 217 on.
  • the semiconductor chips 210 are positioned relative to one another such that the contacts 217 are located at the corners of the chip arrangement of the four semiconductor chips 210 (see FIG. 12).
  • the optical waveguide 230 arranged on the semiconductor chips 210 has, as shown in FIG. 13, a supervisory shape deviating therefrom and deviating from a rectangle with recesses 235 at the corners for clearing the front-side contacts 217 of the semiconductor chips 210. Also in this embodiment , the optical waveguide 230 has such a size and is positioned on the semiconductor chips 210 such that the radiating surfaces 221 of the semiconductor layer sequences 220, and thus the emission surface 225 composed of the four radiating surfaces 221, are completely covered by the light conductor 230 are covered.
  • the conversion element 240 is, as shown in Figure 14, centered with respect to the light guide 230 and the four semiconductor chips ⁇ 210 arranged so that the semiconductor chips 210 are partially covered in equal parts by the conversion element 240.
  • FIG. 15 shows a side sectional view of a further radiation-emitting component 202.
  • the component 202 has a construction comparable to the component 201 with three cross sections in the cross section instead of two semiconductor chips 210.
  • the top views of figures 16, 17 show loading constituents according to a possible embodiment of the Bauele ⁇ ments 202.
  • the component has a total of six semiconductor chips 210, which are arranged in two rows of three semiconductor chips 210 side by side.
  • the design of the semiconductor chips 210 with rectangular semiconductor layer sequences 220 and radiating surfaces 221, and with strip-shaped front side contacts 217 is used.
  • the semiconductor chips 210 are positioned relative to one another such that the contacts 217 are located on the sides of the chip arrangement (see FIG.
  • a light guide 230 arranged on the semiconductor chips 210 and optically coupled to the semiconductor chips 210 via a radiation-transmissive material 250 has, as shown in FIG. 17, a rectangular supervisory shape.
  • Optical fiber 230 has such a size and is positioned on semiconductor chips 210 such that Abstrahlflä ⁇ Chen 221 of the semiconductor layer sequences 220, and thus an assembled from the radiating surfaces 221 emitting surface 225 are completely covered by the light guide 230.
  • a valve disposed on the light guide 230 conversion element 240 is centered with respect to the light guide 230 and positions the Chipan ⁇ order.
  • two of the semiconductor chips 210 are le- diglich partially covered by the Kon ⁇ version element 240th
  • the conversion element 240 has relatively small lateral dimensions, so that a correspondingly small size ratio between a ⁇ A transition surface 241 of the conversion element 240 and the emission ons constitutional 225 is present.
  • the light guide 230 has a rectangular cross-sectional shape. It is also possible to use optical fibers with other shapes, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 18 shows a side sectional view of a further radiation-emitting component 203, which represents a modification of the component 202.
  • the device 203 has a light guide 231 with a tapering in the direction of a conversion element 240 cross-sectional shape on.
  • a front side of the light guide 231 is partially curved, ie, parabolic or elliptically curved, formed. This form may be in entspre ⁇ chender manner in a direction perpendicular with respect to Figure 18 are cross-sectional direction.
  • FIG. 19 shows a side sectional view of a further radiation-emitting component 204, which likewise represents a modification of the component 202.
  • the device 204 includes a light guide 232 having a tapered towards a conversion element 240 ⁇ cross-sectional shape.
  • the light guide 232 has a partially angled extending front side, and thereby in cross-section a trapezoidal shape.
  • This embodiment can correspondingly be present in a cross-sectional direction perpendicular to FIG. 19. Therefore, the optical fiber 232 may have the shape of a truncated pyramid as a whole.
  • the tapering of the optical fibers 231, 232 in the direction of the conversion element 240 makes it possible to control the radiation source, i.
  • the radiation generated by the semiconductor layer sequences 220 of the plurality of semiconductor chips 210 and coupled into the optical waveguides 231, 232 can be conducted to the conversion element 240 with high efficiency and thereby coupled into the conversion element 240.
  • Radiation-emitting components 203, 204 may have a structure according to FIG. 17 when viewed from above.
  • FIG. 20 shows a side sectional view of another and formed into diesel sem sense radiation-emitting component 205.
  • the component 205 has two adjacent the semiconductor chips 210 arranged on a carrier 270, which are presently formed with rectangular semiconductor layer sequences 220 and radiating surfaces 221, and with strip-shaped front side contacts 217.
  • the semiconductor chips 210 are positioned relative to one another such that the contacts 217 are located on one side of the chip arrangement.
  • the radiation-emitting component 205 furthermore has two heat-removal elements 280 likewise arranged on the carrier 270.
  • the heat dissipation members 280 befin ⁇ at opposite sides adjacent to the chip arrangement of the two semiconductor chips 210 (see figs. 20, 21).
  • the heat dissipation elements 280 may be formed of a metallic material, for example.
  • the radiation-emitting component 205 a light pipe 230 having a rectangular plan view shape, which is arranged on the semiconductor chip 210 and the abat ⁇ approximately elements 280 (see figs. 20, 22). Radiating surfaces 221 of the semiconductor layer sequences 220 and an emission surface 225 composed of the radiating surfaces 221 are completely covered by the optical waveguide 230.
  • the light guide 230 is optically connected via a radiation transparent Ma ⁇ TERIAL 250 with the semiconductor layer sequences 220 of the semiconductor chip 210th
  • a reflective layer 281 is provided between the light guide 230 and the heat dissipation elements 280.
  • the reflective layer 281 may be embodied in the form of a coating of the padsab ⁇ guide members 280, on which the
  • the reflective layer 281 may be formed as a single layer of, for example, a dielectric or metallic material. Also possible is a multi-layered embodiment of several, not shown arranged on one another dielectric and / or metallic sub-layers.
  • Other components of the radiation-emitting component 205 are again centrally arrange ⁇ tes on the light guide 230 conversion element 240, and a reflecting art ⁇ material 260 with which the arrangement of the half- ⁇ semiconductor chip 210, the heat transfer elements 260, the light guide 230 and the conversion element 240 is surrounded.
  • a front-side radiating surface 242 of the conversion element 240 is uncovered.
  • the light guide 230 is thermally connected to the heat dissipation elements 280. This makes it possible to perform ERS a result of the radiation conversion in the conversion element 240 generated during operation of the device 205 and turned ⁇ introduced into the light guide 230 heat energy not only on the semiconductor chip 210, but also via the heat transfer elements 280 and supplied to the carrier 270th In this way, the device 205 may be characterized by a reliable operation with a long service life.
  • FIG. 23 shows a side sectional view of a radiation-emitting component 206 designed in this way.
  • the component 206 which is shown in an elevational view in FIG.
  • Component 202 comparable structure with six arranged on a Trä ⁇ ger 270 surface emitting semiconductor chips 211 on.
  • the semiconductor chips 211 have as the semiconductor chips 210 respectively ⁇ a non-radiation transmissive Chipsub- strat 215 and a thereon arranged semiconductor layers follow ⁇ 220 for generating radiation.
  • the radiation generated in a semiconductor layer sequence 220 can be emitted via a radiating surface 221.
  • the semiconductor chips 211, as well as their semiconductor layer sequences 220 and radiating surfaces 221 have a rectangular supervisory shape (see FIG. As shown in FIG. 23, each semiconductor chip 211 further has two backside contacts 219 via which the semiconductor chips 211 can be supplied with electric power.
  • the semiconductor chips 211 are electrically and mechanically connected to mating contacts of the carrier 270, wherein a connection via an electrically conductive connecting means such as a solder or an electrically conductive adhesive may be made (each not shown).
  • the further structure of the radiation-emitting component 206 shown in FIGS. 23, 24 is identical to the component 202.
  • the component 206 has a semiconductor chip 211 arranged on the semiconductor chips 211 and optically connected via a radiation-transmissive material 250
  • Light guide 230 on.
  • the radiating surfaces 221 and thus composed of the From ⁇ radiating surfaces emitting area 225 are full ⁇ constantly covered by the light guide 230th On the Lichtlei ⁇ ter 230 a conversion element 240 is arranged centrally.
  • the conversion element 240 only two of the semiconductor chips 211 are covered by the conversion element 240.
  • the arrangement of the semiconductor chips 211, the light guide 230 and the conversion element 240 is further surrounded by a reflective plastic ⁇ material 260 such that a front-side radiating surface 242 of the conversion element 240 remains free.
  • FIG. 25 shows a perspective view of a possible modified embodiment which may be considered for the radiation-emitting component 206.
  • the component 206 has nine semiconductor chips 211 arranged next to one another in a rectangular grid.
  • the centrally arranged on the light guide 230 conversion element 240 has to such a size that a central semiconductor chip 211 is completely covered and the remaining semiconductor chips 211 are partially covered by the conversion element 240.
  • FIG. 26 shows a side sectional view of a further radiation-emitting component 104.
  • the component 104 has a volume-emitting flip-chip 110 arranged on a carrier 170.
  • the semiconductor chip 110 has a radiation-permeable chip substrate 125 made of, for example, sapphire and serving as an optical waveguide device 130, and a single semiconductor layer sequence 120 arranged on the chip substrate 125.
  • the light radiation generated in the semiconductor layers follow ⁇ 120 may be emitted via an emission ⁇ surface 125 and coupled into the remain directly angren ⁇ collapsing chip substrate 115th
  • About two rear ⁇ side contacts 117 of the semiconductor chip 110 is connected to not shown counter contacts of the carrier 170th
  • a conversion element 140 is angeord ⁇ net, which is optically coupled to the chip substrate 115.
  • the component has an on the carrier 170 is disposed ⁇ reflective plastic material 160 which surrounds the above-mentioned components 110, 140 such that an emitting surface 142 of the conversion element is uncovered 140th
  • the emitting surface 125 is substantially greater than a chip substrate 115 facing the input surface 141 of the version Kon ⁇ elements 140 so that radiation from the Abstrahlflä- surface 142 can be emitted at a high luminance.
  • FIG. 27 shows a side sectional view of a further radiation-emitting component 207.
  • the component 207 has a surface-emitting semiconductor chip 210 arranged on a carrier 270.
  • the semiconductor chip 210 has a chip substrate 215, a semiconductor layer sequence 220 arranged thereon, and a front-side contact 217 and a back contact, not shown, which are electrically connected to not Darge ⁇ presented mating contacts of the carrier 270th
  • An optical waveguide 230 which is optically connected to the semiconductor layer sequence 220 via a radiation-transmissive material 250, is arranged on the semiconductor chip 210.
  • ⁇ light radiation can be emitted via an emission surface 225 and is coupled into the light guide 230th
  • a conversion element 240 is arranged, which is optically coupled to the light guide 230.
  • the component has a valve disposed on the carrier 270 re ⁇ be inflected plastic material 260 which surrounds the pre ⁇ called components 210, 230, 240 such that an emitting surface 242 of the conversion element is uncovered 240th
  • the emitting surface 225 is substantially greater than a the light guide 230 facing the input surface 241 of the Konversi ⁇ onselements 240 so that radiation from the radiation surface 242 having a high luminance can be emitted.
  • light guides 230, 231, 232 can be used with Aufsichtsformen tailored thereto. If semiconductor chips 210 with corner-side contacts 217 are used (cf., FIG. 12), the optical waveguides can have corresponding recesses 235.
  • a reflective coating 160 instead of a reflective plastic material.
  • Rials as explained with reference to Figure 7, even in the explained with reference to the following figures 8 to 25 devices with surface emitting semiconductor chips 210, 211 provided.
  • semiconductor chips 210, 211 peripherally, a light guide 230, 231, be covered with a reflecting ⁇ the coating 161 232 at a front side in an area adjacent to a conversion element 240 and a light guide 230 also circumferentially as well as the conversion element 240 circumferentially.
  • correspondingly modified embodiments with such a coating 161 can be considered.
  • components having a plurality of volume-emitting semiconductor chip 110 all half ⁇ semiconductor chip 110 are partially covered by a conversion element 140 (see figs. 2, 3, 5, 6).
  • a conversion element 140 see figs. 2, 3, 5, 6
  • embodiments of components are also conceivable, optionally with a larger number of semiconductor chips 110, in which not all and by a transparent material 150 op ⁇ table coupled semiconductor chips 110 are partially covered by a conversion ⁇ element 140.
  • an embodiment corresponding to FIG. 24 may be considered.
  • a further possible modification consists, for example, in the component explained with reference to FIG. 20 with the heat removal elements 280, of an optical waveguide with a cross-sectional shape tapering in the direction of the conversion element 240. This is also in other devices, for example in the device of Figure 27, mög ⁇ Lich. Further, for all the components shown with a light guide 230, 231, 232, for example, the components shown in Figures 23, 27, embodiments are provided with heat dissipation elements.
  • heat dissipation element can furthermore be designed as a frame, for example, and can enclose one or more semiconductor chips.
  • a conversion element 140, 240 can be used, with the aid of which a blue primary radiation is converted substantially completely into, for example, a green or red light radiation.
  • a conversion element 140, 240 are used, which has a matrix material, for example a silicone material or a glass material, and embedded therein conversion saving ⁇ Tikel.
  • ⁇ rin a conversion element 140, to implement 240 in the form of a layer which is applied directly on a light guide means 130 of at least one chip substrate 115 or on an optical fiber 230, 231, 232nd
  • ⁇ NEN conversion particles Spray Coating
  • a light guide 230, 231, 232 may be formed of other materials besides the above-mentioned materials (sapphire, glass). This includes, for example, a radiation-transmissive ceramic material. Furthermore, if a ceramic conversion element 240 is used, it is possible to provide a component with a combined and jointly produced ceramic element which comprises a light guide

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement (101, 201). Das Bauelement weist eine Strahlungsquelle mit wenigstens einer Halbleiterschichtenfolge (120, 220) zur Strahlungserzeugung, eine der Strahlungsquelle nachgeordnete Lichtleitereinrichtung (130, 230) und ein der Lichtleitereinrichtung nachgeordnetes Konversionselement (140, 240) zur Strahlungskonversion auf. Über eine Emissionsfläche (125, 225) kann Strahlung von der Strahlungsquelle emittiert und in die Lichtleitereinrichtung (130, 230) eingekoppelt werden. Über eine Eingangsfläche (141, 241) kann Strahlung von der Lichtleitereinrichtung (130, 230) in das Konversionselement (140, 240) eingekoppelt werden. Die Emissionsfläche (125, 225) der Strahlungsquelle ist größer als die Eingangsfläche (141, 241) des Konversionselements (140, 240).

Description

STRAHLUNGSEMITTIERENDES BAUELEMENT
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement. Das Bauelement weist wenigstens eine Halb¬ leiterschichtenfolge zur Strahlungserzeugung und ein Konversionselement zur Strahlungskonversion auf.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 109 308.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Ein strahlungsemittierendes Bauelement kann einen Halbleiter¬ chip mit einer Halbleiterschichtenfolge zur Strahlungserzeu¬ gung und ein auf dem Halbleiterchip angeordnetes Konversions¬ element aufweisen. Mit Hilfe des Konversionselements kann die von der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips erzeugte Strahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Nach
Durchlaufen des Konversionselements kann die Strahlung, wel¬ che konvertierte und nichtkonvertierte Strahlungsanteile um¬ fassen kann, von dem Konversionselement abgestrahlt werden.
Je nach Anwendung des Strahlungsemittierenden Bauelements kann eine Anforderung darin bestehen, eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte zu erzielen. Dies lässt sich durch ei¬ nen Hochstrombetrieb des Halbleiterchips mit einer Stromdich¬ te von zum Beispiel 3 A/mm2 verwirklichen, was eine hierfür geeignete Auslegung des Halbleiterchips und des Bauelements voraussetzt. Der Hochstrom-Ansatz kann abhängig von den Randbedingungen ungeeignet oder unerwünscht sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes strahlungsemittierendes Bauelement anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein strahlungsemittierendes Bauele¬ ment gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausfüh- rungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein strahlungsemittie- rendes Bauelement vorgeschlagen. Das Bauelement weist eine
Strahlungsquelle mit wenigstens einer Halbleiterschichtenfol¬ ge zur Strahlungserzeugung, eine der Strahlungsquelle nachge¬ ordnete Lichtleitereinrichtung und ein der Lichtleitereinrichtung nachgeordnetes Konversionselement zur Strahlungskon- version auf. Über eine Emissionsfläche kann Strahlung von der Strahlungsquelle emittiert und in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelt werden. Über eine Eingangsfläche kann Strahlung von der Lichtleitereinrichtung in das Konversionselement eingekoppelt werden. Die Emissionsfläche der Strahlungsquelle ist größer als die Eingangsfläche des Konversionselements.
Bei dem Strahlungsemittierenden Bauelement befindet sich die Strahlungsquelle eingangsseitig, und das Konversionselement ausgangsseitig der Lichtleitereinrichtung. Die Lichtleiter- einrichtung steht in optischer Verbindung mit der Emissionsfläche der Strahlungsquelle und mit der Eingangsfläche des Konversionselements. Im Betrieb des Bauelements kann eine von der Strahlungsquelle erzeugte primäre Strahlung über deren Emissionsfläche abgegeben und in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelt werden. Mit Hilfe der Lichtleitereinrichtung kann die Strahlung weiter zu dem Konversionselement geführt und über dessen Eingangsfläche in das Konversionselement ein¬ gekoppelt werden. Mit Hilfe des Konversionselements kann die eingekoppelte Strahlung wenigstens teilweise konvertiert wer- den. Nach Durchlaufen des Konversionselements kann die Strahlung, welche primäre und sekundäre, also nichtkonvertierte und konvertierte Strahlungsanteile umfassen kann, von dem Konversionselement abgestrahlt werden. Die zwischen der Strahlungsquelle und dem Konversionselement angeordnete Lichtleitereinrichtung bietet die Möglichkeit, die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung mit einer ho¬ hen Effizienz zu dem Konversionselement zu führen und in das Konversionselement einzubringen. Da die Emissionsfläche der Strahlungsquelle größer ist als die Eingangsfläche des Kon¬ versionselements, kann die von der Strahlungsquelle kommende Strahlung bei diesem Vorgang auf das Konversionselement kon- zentriert werden. Infolgedessen kann eine Strahlungsemission von dem Konversionselement mit einer hohen Leuchtdichte er¬ zielt werden. Dieser Effekt kann durch die in dem Konversionselement stattfindende Strahlungskonversion, bei welcher eine Absorption von Primärstrahlung und eine Reemission von Sekundärstrahlung in alle möglichen Raumrichtungen erfolgen kann, und damit durch eine Durchbrechung der Etendueerhal- tung, begünstigt werden. Der vorgeschlagene Aufbau des strah- lungsemittierenden Bauelements macht es daher möglich, eine hohe Leuchtdichte ohne Anwendung von Hochstrom-Bedingungen zur Verfügung zu stellen. Für das Erzielen der hohen Leuchtdichte kann das strahlungsemittierende Bauelement mit einer gewöhnlichen Stromdichte betrieben werden.
Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungs- formen näher beschrieben, welche für das strahlungsemittie¬ rende Bauelement in Betracht kommen können.
Das Merkmal, dass die Emissionsfläche der Strahlungsquelle größer ist als die Eingangsfläche des Konversionselements, bezieht sich auf die lateralen Abmessungen der betreffenden Flächen. Hierbei bleiben oberflächenvergrößernde Ausgestal¬ tungen wie zum Beispiel eine Oberflächenstruktur oder Oberflächenrauheit unberücksichtigt. Das Bauelement kann derart ausgebildet sein, dass die Licht¬ leitereinrichtung bzw. ein rückseitiger Bereich der Lichtleitereinrichtung, bei einer AufSichtsbetrachtung, wenigstens die gesamte Emissionsfläche der Strahlungsquelle überdeckt. Hierdurch kann Strahlung der Strahlungsquelle auf effiziente Weise über die gesamte Emissionsfläche emittiert und in die
Lichtleitereinrichtung eingekoppelt werden. In gleicher Weise kann die Eingangsfläche des Konversionselements, bei einer AufSichtsbetrachtung, von der Lichtleitereinrichtung bzw. ei- nem vorderseitigen Bereich der Lichtereinrichtung vollständig überdeckt bzw. überlappt sein, so dass Strahlung aus der Lichtleitereinrichtung auf effiziente Weise in das Konversi¬ onselement eingekoppelt werden kann.
Das Erzielen einer hohen Leuchtdichte kann deutlich zu Tage treten, wenn die Emissionsfläche der Strahlungsquelle wesent¬ lich größer ist als die Eingangsfläche des Konversionsele¬ ments. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorge- sehen, dass die Eingangsfläche des Konversionselements und die Emissionsfläche der Strahlungsquelle ein Größenverhältnis von höchstens 75% aufweisen.
Ein mögliches Beispiel ist ein Größenverhältnis im Bereich von 50%. Auf diese Weise kann, im Vergleich zur direkten Anordnung eines Konversionselements auf einer strahlungserzeu- genden Halbleiterschichtenfolge mit übereinstimmenden Flä¬ chenabmessungen, eine Steigerung der Leuchtdichte im Bereich von 20 bis 35% erzielt werden. Es kann auch ein Größenver- hältnis von weniger als 50% vorgesehen sein, wodurch eine größere Leuchtdichte bzw. Leuchtdichtesteigerung erreicht werden kann.
Das optoelektronische Strahlungsemittierende Bauelement kann zum Beispiel im Automobilbereich eingesetzt werden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist der Projektionsbereich.
Es ist möglich, dass die von der wenigstens einen Halbleiterschichtenfolge erzeugte primäre Strahlung mit Hilfe des Kon- versionselements teilweise oder im Wesentlichen vollständig in eine oder mehrere sekundäre Strahlungen umgewandelt wird. Die primäre Strahlung kann zum Beispiel eine blaue Licht¬ strahlung sein. Bei einer Teilkonversion kann die blaue
Lichtstrahlung zum Beispiel teilweise in eine gelbe Licht- Strahlung umgesetzt werden, und kann durch eine Überlagerung der blauen und gelben Lichtstrahlungen eine weiße Lichtstrahlung von dem Konversionselement abgegeben werden. Eine solche Ausgestaltung kann in Betracht kommen, wenn das strahlungse- mittierende Bauelement zum Beispiel in einem Scheinwerfer zum Einsatz kommt. Bei einer Vollkonversion kann die blaue Lichtstrahlung im Wesentlichen vollständig zum Beispiel in eine grüne oder rote Lichtstrahlung umgesetzt werden.
Das Konversionselement kann eine vorderseitige Abstrahlfläche zur Strahlungsemission aufweisen. Die zur Eingangsfläche entgegengesetzte Abstrahlfläche kann eine mit der Eingangsfläche übereinstimmende Größe aufweisen.
Das Konversionselement kann aus einem oder mehreren Konversi¬ onsmaterialien ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Konversionselement ein keramisches Konversionselement sein. Mög¬ lich ist es auch, dass das Konversionselement ein Matrixmate- rial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Glasmaterial, und darin eingebettete Partikel aus einem oder mehreren Kon¬ versionsmaterialien aufweist. Weitere mögliche Ausgestaltungen werden weiter unten noch näher erläutert. In einer weiteren Ausführungsform weist die Strahlungsquelle mehrere nebeneinander angeordnete Halbleiterschichtenfolgen zur Strahlungserzeugung auf. Strahlung der Halbleiterschichtenfolgen kann jeweils über eine Abstrahlfläche emittiert und in die Lichtleitereinrichtung eingekoppelt werden. Hierbei setzt sich die Emissionsfläche der Strahlungsquelle aus den einzelnen Abstrahlflächen der Halbleiterschichtenfolgen zusammen. Mit Hilfe dieser Ausführungsform kann das Erzielen einer hohen Leuchtdichte ohne Hochstrom-Bedingungen begünstigt werden.
Die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge der Strahlungs¬ quelle kann durch ein Epitaxieverfahren hergestellt sein. Die Halbleiterschichtenfolge kann eine aktive Zone aufweisen, in welcher die Strahlung erzeugt werden kann.
Des Weiteren kann die wenigstens eine Halbleiterschichtenfol¬ ge der Strahlungsquelle Bestandteil eines strahlungsemittie- renden Halbleiterchips, zum Beispiel eines Leuchtdiodenchips (LED-Chip, Light Emitting Diode), sein. Je nach Ausgestaltung des Strahlungsemittierenden Bauelements kann ferner die
Lichtleitereinrichtung durch einen oder mehrere Halbleiterbzw. Leuchtdiodenchips gebildet sein. Auch kann die wenigs- tens eine Halbleiterschichtenfolge unmittelbar mit der Licht¬ leitereinrichtung verbunden sein und dadurch direkt an die Lichtleitereinrichtung angrenzen. Es ist darüber hinaus möglich, dass die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge und die Lichtleitereinrichtung über ein transparentes Verbin- dungsmittel wie zum Beispiel ein Silikonmaterial optisch ver¬ bunden sind. In diesem Zusammenhang können die im Folgenden erläuterten Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das strahlungsemit- tierende Bauelement einen einzelnen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip ist als volumenemittierender Flip-Chip ausgebildet. Der Halbleiterchip weist die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge der Strahlungsquelle und ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat auf. Die Licht- leitereinrichtung ist durch das strahlungsdurchlässige Chip¬ substrat des Halbleiterchips gebildet.
In der vorgenannten Ausführungsform kann die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge auf dem strahlungsdurchlässigen Chipsubstrat angeordnet sein. Hierdurch kann die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge direkt an das Chipsubstrat an¬ grenzen und in direkter Weise optisch an das Chipsubstrat ge¬ koppelt sein. Dies gilt in gleicher Weise für die Emissions¬ fläche der durch die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge gebildeten Strahlungsquelle. Das strahlungsdurchlässige Chip¬ substrat kann zum Beispiel aus Saphir ausgebildet sein, so dass es sich bei dem Halbleiterchip um einen Saphir-Flip-Chip handeln kann. Bei einer Ausgestaltung des Halbleiterchips mit mehreren
Halbleiterschichtenfolgen können die Halbleiterschichtenfolgen nebeneinander auf dem strahlungsdurchlässigen Chipsubstrat angeordnet sein. In dieser Bauform, in welcher sich die Emissionsfläche aus den Abstrahlflächen der mehreren Halbleiterschichtenfolgen zusammensetzt, kann der Halbleiterchip als Multi-Emitter-Flip-Chip bezeichnet werden. Das Konversionselement kann auf dem als Lichtleitereinrich¬ tung dienenden strahlungsdurchlässigen Chipsubstrat angeordnet sein. Hierbei kann das Konversionselement zum Beispiel über ein strahlungsdurchlässiges Verbindungsmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Glaslot, mit dem Chip- Substrat verbunden und dadurch optisch gekoppelt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist umfangsseitig des Halbleiterchips und an einer Vorderseite des Halbleiterchips in einem Bereich neben dem Konversionselement ein reflektieren- des Material angeordnet. Auf diese Weise kann an diesen Stel¬ len keine Strahlung austreten, und kann das Erzielen einer hohen Leuchtdichte begünstigt werden. In dieser Ausgestaltung kann zum Beispiel eine reflektierende Beschichtung auf dem Halbleiterchip vorgesehen sein. Die reflektierende Beschich- tung kann einschichtig sein, und aus einem dielektrischen o- der metallischen Material ausgebildet sein. Möglich ist auch eine mehrschichtige Beschichtung umfassend mehrere dielektri¬ sche und/oder metallische Teilschichten. In einer weiteren Ausführungsform weist das Strahlungsemittierende Bauelement mehrere nebeneinander angeordnete strah- lungsemittierende Halbleiterchips auf. Die mehreren Halb¬ leiterchips sind als volumenemittierende Flip-Chips ausgebil¬ det. Die mehreren Halbleiterchips weisen jeweils eine Halb- leiterschichtenfolge der Strahlungsquelle und ein strahlungs¬ durchlässiges Chipsubstrat auf. Die Lichtleitereinrichtung weist die strahlungsdurchlässigen Chipsubstrate der mehreren Halbleiterchips auf. In der vorgenannten Ausführungsform kann jede Halbleiterschichtenfolge auf einem zugehörigen strahlungsdurchlässigen Chipsubstrat angeordnet sein, und dadurch direkt an das be¬ treffende Chipsubstrat angrenzen und in direkter Weise in op- tischer Verbindung mit dem Chipsubstrat stehen. Dies gilt in gleicher Weise für die Abstrahlflächen der Halbleiterschichtenfolgen, welche die Emissionsfläche der aus den Halbleiter¬ schichtenfolgen zusammengesetzten Strahlungsquelle bilden. Die strahlungsdurchlässigen Chipsubstrate können zum Beispiel aus Saphir ausgebildet sein, so dass es sich bei den Halb¬ leiterchips um Saphir-Flip-Chips handeln kann.
Das Konversionselement kann auf der aus den Chipsubstraten der mehreren Halbleiterchips zusammengesetzten Lichtleitereinrichtung angeordnet sein. Hierbei kann das Konversionsele¬ ment zum Beispiel über ein strahlungsdurchlässiges Verbin¬ dungsmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Glaslot, mit der Lichtleitereinrichtung verbunden und dadurch optisch gekoppelt sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Strahlungsemittierende Bauelement ein strahlungsdurchlässiges Material auf, welches zwischen den mehreren Halbleiterchips angeordnet ist. Das strahlungsdurchlässige Material, welches der Lichtleiter¬ einrichtung zugerechnet werden kann, ermöglicht eine optische Verbindung und ein Übersprechen zwischen den strahlungsdurchlässigen Chipsubstraten der Halbleiterchips. Das strahlungs¬ durchlässige Material kann ein Silikonmaterial sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist umfangsseitig der mehreren Halbleiterchips und an Vorderseiten der mehreren Halbleiterchips in einem Bereich neben dem Konversionselement ein reflektierendes Material angeordnet. Hierdurch kann an diesen Stellen keine Strahlung austreten, und kann das Erzielen einer hohen Leuchtdichte begünstigt werden. Die reflektierende Ausgestaltung kann zum Beispiel verwirklicht sein, indem die mehreren Halbleiterchips mit einer reflektierenden Beschich- tung versehen sind. Die reflektierende Beschichtung kann ent- sprechend der oben beschriebenen Ausführungsform einschichtig oder mehrschichtig sowie dielektrisch und/oder metallisch verwirklicht sein. In einer weiteren Ausführungsform weist das Strahlungsemittierende Bauelement mehrere nebeneinander angeordnete strah- lungsemittierende Halbleiterchips auf. Die mehreren Halb¬ leiterchips sind als oberflächenemittierende Halbleiterchips ausgebildet. Die mehreren Halbleiterchips weisen jeweils eine Halbleiterschichtenfolge der Strahlungsquelle auf. Die Licht¬ leitereinrichtung ist in Form eines auf den mehreren Halbleiterchips angeordneten Lichtleiters ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform weist das Strahlungsemittierende Bauelement einen einzelnen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip ist als oberflächenemittierender Halbleiterchip ausgebildet. Der Halbleiterchip weist die Halbleiterschichtenfolge der Strahlungsquelle auf. Die Lichtleitereinrichtung ist in Form eines auf dem Halbleiterchip angeordneten Lichtleiters ausgebildet.
In den beiden vorgenannten Ausführungsformen kann der Lichtleiter separat von dem oberflächenemittierenden Halbleiter- chip oder von den mehreren oberflächenemittierenden Halbleiterchips erzeugt sein. Der Lichtleiter kann plattenförmig bzw. in Form eines Flächenlichtleiters verwirklicht sein. Der Lichtleiter kann aus einem strahlungsdurchlässigen Material, zum Beispiel Saphir oder einem Glasmaterial, ausgebildet sein. Eine Oberfläche des Lichtleiters kann optisch plan sein. Der Lichtleiter kann über ein strahlungsdurchlässiges Verbindungsmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial, mit dem Halbleiterchip oder den mehreren Halbleiterchips verbunden und dadurch mit diesem/diesen optisch gekoppelt sein. Der oder die Halbleiterchips können mit der Strahlungserzeugenden Halbleiterschichtenfolge dem Lichtleiter zugewandt sein.
Das Konversionselement kann auf dem Lichtleiter angeordnet sein. Hierbei kann das Konversionselement zum Beispiel über ein strahlungsdurchlässiges Verbindungsmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Glaslot, mit dem Lichtleiter verbunden und infolgedessen optisch gekoppelt sein. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist der Lichtleiter aus einem strahlungsdurchlässigen keramischen Material ausgebildet. Sofern das Konversionselement ebenfalls keramisch ausgeführt ist, können der Lichtleiter und das Konversions- element in Form eines kombinierten und gemeinsam hergestell¬ ten keramischen Elements verwirklicht sein. Hierbei kann das Konversionselement direkt an den Lichtleiter angrenzen und in direkter Weise in optischer Verbindung mit dem Lichtleiter stehen. Dies gilt in gleicher Weise für die Eingangsfläche des Konversionselements.
Der oberflächenemittierende Halbleiterchip oder die mehreren oberflächenemittierenden Halbleiterchips können ein Chipsubstrat aufweisen, auf welchem die dazugehörige strahlungser- zeugende Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Das Chip¬ substrat kann nicht strahlungsdurchlässig sein. Ferner kann der Halbleiterchip oder können die mehreren Halbleiterchips ferner zum Beispiel einen vorderseitigen Kontakt aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der Lichtleiter gegebe- nenfalls eine hierauf abgestimmte Form mit einer oder mehre¬ ren Aussparungen aufweisen, über welche ein oder mehrere vorderseitige Kontakte freigestellt sein können.
In einer weiteren Ausführungsform ist an einer Vorderseite des Lichtleiters in einem Bereich neben dem Konversionsele¬ ment ein reflektierendes Material angeordnet. Abhängig von der geometrischen Ausgestaltung des Lichtleiters kann das reflektierende Material auch umfangsseitig des Lichtleiters vorgesehen sein. Auf diese Weise kann an diesen Stellen keine Strahlung austreten, und kann das Erreichen einer hohen
Leuchtdichte begünstigt werden. Für die reflektierende Ausge¬ staltung kann der Lichtleiter zum Beispiel mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein. Die reflektierende Be- schichtung, welche auch auf anderen Bestandteilen des strah- lungsemittierenden Bauelements wie beispielsweise dem Halb¬ leiterchip oder den mehreren Halbleiterchips vorgesehen sein kann, kann entsprechend den oben beschriebenen Ausführungs- formen einschichtig oder mehrschichtig sowie dielektrisch und/oder metallisch verwirklicht sein.
Der Lichtleiter kann eine rechteckige Querschnittsform aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform weist der Lichtleiter eine sich in Richtung des Konversionselements verjüngende Form auf. Auf diese Weise kann die von der Strah lungsquelle erzeugte Strahlung mit einer hohen Effizienz zu dem Konversionselement geführt werden. Der sich verjüngende Lichtleiter kann im Querschnitt zum Beispiel eine Trapezform und insgesamt die Form eines Pyramidenstumpfes aufweisen. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung weist der Lichtleiter eine zum Teil gekrümmt verlaufende Vorderseite auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Strahlungsemittierende Bauelement wenigstens ein thermisch mit dem Licht¬ leiter gekoppeltes Wärmeabführungselement zur Abführung von Wärme von dem Lichtleiter auf. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit, eine als Verlustleistung bei der Strahlungs konversion entstehende Wärmeenergie nicht nur über den Halb¬ leiterchip oder über die mehreren Halbleiterchips, sondern zusätzlich über das wenigstens eine Wärmeabführungselement abzuführen. Dadurch kann ein Betrieb des strahlungsemittie- renden Bauelements mit einer hohen Zuverlässigkeit und Le¬ bensdauer ermöglicht werden.
Das wenigstens eine Wärmeabführungselement kann aus einem me tallischen Material ausgebildet sein. Der Lichtleiter kann auf dem wenigstens einen Wärmeabführungselement bzw. auf ei¬ ner Auflagefläche des Wärmeabführungselements angeordnet sein. Um eine Absorption von Strahlung zu vermeiden, kann in diesem Bereich eine reflektierende Schicht vorgesehen sein. Die reflektierende Schicht kann eine oder mehrere Spiegel¬ schichten, zum Beispiel dielektrische und/oder metallische Spiegelschichten, umfassen. Das wenigstens eine Wärmeabführungselement kann neben dem Halbleiterchip oder neben den mehreren Halbleiterchips angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist umfangsseitig des Konversionselements ein reflektierendes Material angeordnet. Auf diese Weise kann umfangsseitig des Konversionselements keine Strahlung austreten, und kann erzielt werden, dass Strahlung lediglich über eine vorderseitige Abstrahlfläche des Konver¬ sionselements emittiert wird. In dieser Ausgestaltung kann zum Beispiel eine reflektierende Beschichtung auf dem Konver¬ sionselement, sowie auch auf weiteren Bestandteilen wie zum Beispiel einem Lichtleiter bzw. einer Lichtleitereinrichtung und/oder wenigstens einem Halbleiterchip vorgesehen sein. Die reflektierende Beschichtung kann entsprechend den oben be¬ schriebenen Ausführungsformen einschichtig oder mehrschichtig sowie dielektrisch und/oder metallisch verwirklicht sein. In Bezug auf die oben beschriebene Verwendung eines reflek¬ tierenden Materials auf Bestandteilen des strahlungsemittie- renden Bauelements wie dem Konversionselement und dem Licht¬ leiter bzw. der Lichtleitereinrichtung kann ferner folgende Ausführungsform in Betracht kommen. In dieser Ausführungsform weist das strahlungsemittierende Bauelement ein reflektieren¬ des Kunststoffmaterial , d.h. ein Kunststoffmaterial mit darin eingebetteten reflektierenden Partikeln auf, welches die die Strahlungsquelle, die Lichtleitereinrichtung und das Konversionselement umfassende Anordnung umgibt. Entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen können hierbei ein oder mehrere Halbleiterchips von dem reflektierenden Kunststoffma¬ terial umgeben sein. Eine vorderseitige Abstrahlfläche des Konversionselements, über welche Strahlung von dem Konversi¬ onselement abgegeben werden kann, ist nicht mit dem Kunst- stoffmaterial bedeckt. Das reflektierende Kunststoffmaterial , welches bündig mit der Abstrahlfläche des Konversionselements abschließen kann, kann zum Beispiel ein Silikonmaterial mit darin enthaltenen Partikeln aus Ti02 sein. Das Konversionselement kann separat erzeugt sein, und wie oben angegeben über ein strahlungsdurchlässiges Verbindungs¬ material auf der Lichtleitereinrichtung bzw. dem Lichtleiter befestigt sein. Eine solche Ausgestaltung kann in Bezug auf ein keramisches Konversionselement oder ein Konversionsele¬ ment aus einem Matrixmaterial mit eingebetteten Konversions¬ partikeln in Betracht kommen. Möglich ist auch eine Ausgestaltung, in welcher das Konversionselement in Form einer auf der Lichtleitereinrichtung bzw. dem Lichtleiter direkt aufgebrachten Schicht verwirklicht ist. Beispielsweise kann das Konversionselement durch Sprühbeschichten (Spray Coating) hergestellt sein. Bei diesem Prozess kann zum Beispiel ein Silikonmaterial mit Partikeln aus einem oder mehreren Konver- sionsmaterialien aufgesprüht werden. Alternativ kann ein Aufbringen von Partikeln aus einem oder mehreren Konversionsmaterialien zum Ausbilden des Konversionselements zum Beispiel durch eine elektrophoretische Abscheidung erfolgen. Das strahlungsemittierende Bauelement kann darüber hinaus ei¬ nen Träger aufweisen, auf welchem oben genannte Komponenten des Bauelements, zum Beispiel wenigstens ein Halbleiterchip, ein reflektierendes Kunststoffmaterial , wenigstens ein Wärme¬ abführungselement usw. angeordnet sein können. Der Träger kann zum Beispiel ein keramischer Träger sein. Des Weiteren kann der Träger elektrische Kontaktstrukturen aufweisen, mit welchen der Halbleiterchip oder die mehreren Halbleiterchips elektrisch verbunden sein können. Das strahlungsemittierende Bauelement kann derart ausgebildet sein, dass sich im Strahlungsweg zumindest eine streuende Oberfläche oder Struktur befindet. Auch auf diese Weise kann eine Durchbrechung der Etendueerhaltung erzielt und dadurch ein Bereitstellen einer hohen Leuchtdichte begünstigt werden. Bereits das Konversionselement kann eine solche Streuung be¬ wirken. Bei Verwendung eines separat erzeugten Lichtleiters kann ein Lichtleiter mit aufgerauter Oberfläche zur Anwendung kommen. Ein weiterer möglicher Ansatz ist die Verwendung von einem bzw. mehreren Halbleiterchips mit aufgerauter Oberflä- che. Bei Saphir-Flip-Chips kann das Chipsubstrat aus Saphir an einer Seite, auf welcher sich die wenigstens eine Halb¬ leiterschichtenfolge befinden kann, eine Struktur aufweisen ( Prestructured Sapphire) . Auch mit Hilfe eines Kunststoffma- terials mit reflektierenden Partikeln kann eine Streuung hervorgerufen werden.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei- spielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine seitliche Darstellung eines strahlungsemittie- rendes Bauelements, welches volumenemittierende Flip-Chips, ein Konversionselement und ein reflektierendes Kunststoffma terial aufweist;
Figuren 2 und 3 AufSichtsdarstellungen, in welchen Ausgestaltungen des Bauelements von Figur 2 mit unterschiedlichen Anzahlen von Halbleiterchips gezeigt sind;
Figur 4 eine seitliche Darstellung eines weiteren Strahlungs¬ emittierenden Bauelements, welches einen volumenemittierenden Multi-Emitter-Flip-Chip, ein Konversionselement und ein reflektierendes Kunststoffmaterial aufweist;
Figuren 5 und 6 AufSichtsdarstellungen, in welchen unterschiedliche Ausgestaltungen des Bauelements von Figur 4 ge¬ zeigt sind;
Figur 7 eine seitliche Darstellung eines weiteren Strahlungs¬ emittierenden Bauelements, welches einen volumenemittierenden Multi-Emitter-Flip-Chip, ein Konversionselement und eine re¬ flektierende Beschichtung aufweist;
Figur 8 eine seitliche Darstellung eines weiteren strahlungs- emittierenden Bauelements, welches oberflächenemittierende Halbleiterchips, einen Lichtleiter, ein Konversionselement und ein reflektierendes Kunststoffmaterial aufweist;
Figuren 9 bis 11 AufSichtsdarstellungen von Bestandteilen des Bauelements von Figur 8;
Figuren 12 bis 14 AufSichtsdarstellungen von Bestandteilen des Bauelements von Figur 8 gemäß einer alternativen Ausge¬ staltung;
Figur 15 eine seitliche Darstellung eines weiteren strah- lungsemittierenden Bauelements, welches oberflächenemittie¬ rende Halbleiterchips, einen Lichtleiter, ein Konversionsele¬ ment und ein reflektierendes Kunststoffmaterial aufweist;
Figuren 16 und 17 AufSichtsdarstellungen von Bestandteilen des Bauelements von Figur 15;
Figuren 18 und 19 seitliche Darstellungen von weiteren strah- lungsemittierenden Bauelementen, welche Lichtleiter mit einer sich in Richtung des Konversionselements verjüngenden Querschnittsform aufweisen;
Figur 20 eine seitliche Darstellung eines weiteren strah- lungsemittierenden Bauelements mit Wärmeabführungselementen;
Figuren 21 und 22 AufSichtsdarstellungen von Bestandteilen des Bauelements von Figur 20; Figur 23 eine seitliche Darstellung eines weiteren strah- lungsemittierenden Bauelements, welches oberflächenemittie¬ rende Halbleiterchip mit lediglich rückseitigen Kontakten aufweist ; Figuren 24 und 25 AufSichtsdarstellungen, in welchen unterschiedliche Ausgestaltungen des Bauelements von Figur 23 ge¬ zeigt sind;
Figur 26 eine seitliche Darstellung eines strahlungsemittie- rendes Bauelements mit einem volumenemittierenden Flip-Chip; und Figur 27 eine seitliche Darstellung eines strahlungsemittie- rendes Bauelements mit einem oberflächenemittierenden Halbleiterchip .
Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen von optoelektronischen strahlungsemittieren- den Bauelementen beschrieben. Die Bauelemente weisen eine Strahlungsquelle aus einer oder mehreren nebeneinander angeordneten Strahlungserzeugenden Halbleiterschichtenfolgen 120, 220, ein Konversionselement 140, 240 zur Strahlungskonversion und eine dazwischen befindliche Lichtleitereinrichtung 130, 230, 231, 232 auf. Die Lichtleitereinrichtung 130, 230, 231, 232 welche auch als Lichtleiterkavität bezeichnet werden kann, steht in optischer Verbindung mit der Strahlungsquelle und mit dem Konversionselement 140, 240. Seiten- bzw. Ober- flächenbereiche der Lichtleitereinrichtung 130, 230, 231, 232 welche nicht zur optischen Kopplung genutzt werden, sind reflektierend ausgestaltet. Über eine Emissionsfläche 125, 225 kann eine Lichtstrahlung von der Strahlungsquelle emittiert und in die Lichtleitereinrichtung 130, 230, 231, 232 einge- koppelt werden. Über eine Eingangsfläche 141, 241 kann die von der Lichtleitereinrichtung 130, 230, 231, 232 kommende Lichtstrahlung in das Konversionselement 140, 240 eingekop¬ pelt werden. Die Bauelemente sind dahingehend ausgebildet, dass die Emissionsfläche 125, 225 der aus der wenigstens ei- nen Halbleiterschichtenfolge 120, 220 zusammengesetzten
Strahlungsquelle größer ist als die Eingangsfläche 141, 241 des Konversionselements 140, 240. Dadurch kann eine Emission von Lichtstrahlung von dem Konversionselement 140, 240 mit einer hohen Leuchtdichte erzielt werden. Ein Hochstrom-Ansatz kann bei diesem Aufbau entfallen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich sche- matischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. In gleicher Weise können die strahlungsemittierenden Bauelemente neben gezeigten und beschrie- benen Komponenten weitere Komponenten und Strukturen aufweisen .
Figur 1 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements 101. Eine AufSichtsdarstellung von Bestandteilen des Bauelements 101 gemäß einer möglichen
Ausgestaltung des Bauelements 101 ist in Figur 2 gezeigt. Das Bauelement 101 weist einen Träger 170 auf, auf welchem mehre¬ re, d.h. gemäß der Ausgestaltung von Figur 2 zwei Strahlungsemittierende Halbleiterchips 110 nebeneinander angeordnet sind. Die Halbleiterchips 110 sind LED-Chips (Light Emitting Diode) , welche in Form von volumenemittierenden Flip-Chips verwirklicht sind. Die Halbleiterchips 110 weisen jeweils ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat 115 und eine hierauf an¬ geordnete Halbleiterschichtenfolge 120 zur Strahlungserzeu- gung auf. Aufgrund des Flip-Chip-Aufbaus sind die Halbleiter¬ chips 110 derart auf dem Träger 170 montiert, dass sich die Halbleiterschichtenfolgen 120 im Bereich einer dem Träger 170 zugewandten Rückseite, und die Chipsubstrate 115 im Bereich einer dem Träger 170 abgewandten Vorderseite der Halbleiter- chips 110 befinden. Die Halbleiterchips 110 besitzen eine rechteckige Aufsichtsform.
Die Chipsubstrate 115 der Halbleiterchips 110, welche eine Lichtleitereinrichtung 130 des strahlungsemittierenden Bau- elements 101 bilden, können aus Saphir ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung sind die Halbleiterchips 110 sogenannte Saphir-Flip-Chips. Die Halbleiterschichtenfolgen 120 der Halbleiterchips 110, welche durch ein Epitaxieverfahren her- gestellt sein können, umfassen jeweils eine nicht dargestell¬ te aktive Zone zum Erzeugen einer Lichtstrahlung. Im Betrieb eines Halbleiterchips 110 kann die in einer Halbleiterschichtenfolge 120 erzeugte Lichtstrahlung über eine in Figur 1 ge- strichelt angedeutete Abstrahlfläche 121 der Halbleiter¬ schichtenfolge 120 abgestrahlt und dadurch in direkter Weise in das an die Halbleiterschichtenfolge 120 unmittelbar an¬ grenzende Chipsubstrat 115 eingekoppelt werden. Wie in Figur 1 ferner gezeigt ist, weist jeder Halbleiterchip 110 zwei rückseitige Kontakte 117 auf der Halbleiterschich¬ tenfolge 120 auf, über welche die Halbleiterchips 110 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Über die Kontakte 117 sind die Halbleiterchips 110 elektrisch und mechanisch mit Gegenkontakten des Trägers 170 verbunden. Eine Verbindung kann über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel, zum Beispiel ein Lotmittel oder ein elektrisch leitfähiger Klebstoff, hergestellt sein (jeweils nicht dargestellt). Der Trä¬ ger 170 kann zum Beispiel ein keramischer Träger sein. Zu- sätzlich zu den Gegenkontakten kann der Träger 170 weitere nicht dargestellte elektrische Strukturen, zum Beispiel Lei¬ terbahnen, aufweisen.
Ein weiterer Bestandteil des strahlungsemittierenden Bauele- ment 101 ist ein plättchenförmiges Konversionselement 140 zur Strahlungskonversion, welches auf der Lichtleitereinrichtung 130 aus den Chipsubstraten 115 angeordnet ist (vgl. Figur 1) . Das Konversionselement 140 ist dazu ausgebildet, die im Be¬ trieb des Bauelements 101 von den Halbleiterschichtenfolgen 120 der Halbleiterchips 110 erzeugte primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise zu konvertieren. Das Konversionselement 140 kann zum Beispiel ein keramisches Konversionselement sein. Des Weiteren kann das Konversionselement 140 über ein nicht dargestelltes strahlungsdurchlässiges Verbindungsmate- rial optisch an die Lichtleitereinrichtung 130 aus den Chipsubstraten 115 gekoppelt sein. Beispielsweise kann das Kon¬ versionselement 140 über ein Silikonmaterial auf die Chipsub- strate 115 geklebt, oder über ein Glaslot auf die Chipsub¬ strate 115 gelötet sein.
Das Konversionselement 140 besitzt, wie in Figur 1 gezeigt ist, eine rechteckige Querschnittsform und, von oben betrachtet, wie in Figur 2 gezeigt ist, eine rechteckige Aufsichts¬ form. Das Konversionselement 140 weist eine den Halbleiter¬ chips 110 zugewandte Eingangsfläche 141 und eine den Halb¬ leiterchips 110 abgewandte Abstrahlfläche 142 auf. Die Ein- gangsfläche 141 und die Abstrahlfläche 142 des Konversions¬ elements 140 sind gleich groß. Die Eingangsfläche 141 dient zur Einkopplung von Strahlung in das Konversionselement 140, wohingegen die Abstrahlfläche 142 zur Strahlungsemission genutzt wird. Das Konversionselement 140 weist eine solche Grö- ße auf und ist derart auf den beiden Halbleiterchips 110 po¬ sitioniert, dass das Konversionselement 140 einen Zwischen¬ raum zwischen den Halbleiterchips 110 überdeckt, und die Halbleiterchips 110 zu gleichen Teilen teilweise von dem Kon¬ versionselement 140 überdeckt sind (vgl. Figur 2) .
Wie in Figur 1 weiter dargestellt ist, weist das Strahlungse¬ mittierende Bauelement 101 ferner ein strahlungsdurchlässiges Material 150 in dem Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips 110 auf. Das strahlungsdurchlässige Material 150, welches der Lichtleitereinrichtung 130 zugerechnet werden kann, kann zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Das strahlungsdurchlässige Material 150 ermöglicht eine optische Verbindung und dadurch ein Übersprechen zwischen den strahlungsdurchlässigen Chipsubstraten 115 der Halbleiterchips 110.
Eine weitere Komponente des strahlungsemittierenden Bauele¬ ments 101 ist ein lediglich in Figur 1 gezeigtes reflektie¬ rendes Kunststoffmaterial 160, d.h. ein Kunststoffmaterial 160 mit darin eingebetteten, nicht dargestellten reflektie- renden Partikeln. Das Kunststoffmaterial 160 ist auf dem Trä¬ gersubstrat 170 angeordnet und umgibt die Anordnung aus den Halbleiterchips 110 und dem Konversionselement 140. Das
Kunststoffmaterial 160 weist dieselbe Dicke auf wie die An- Ordnung aus den Halbleiterchips 110 und dem Konversionsele¬ ment 140, und schließt bündig mit der Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 ab. Die Halbleiterchips 110 sind auf diese Weise an Seitenflanken und an einer Vorderseite in ei- nem Bereich neben dem Konversionselement 140 mit dem Kunst¬ stoffmaterial 160 bedeckt. Auch Seitenflanken des Konversi¬ onselements 140 sind von dem Kunststoffmaterial 160 umgeben. Hierdurch kann an diesen Stellen keine Strahlung austreten. Die vorderseitige Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 ist nicht mit dem Kunststoffmaterial 160 bedeckt, so dass die Abstrahlfläche 142 zur Strahlungsemission genutzt werden kann .
Das reflektierende Kunststoffmaterial 160 kann zum Beispiel ein Silikonmaterial und mit darin eingebetteten Partikeln aus Ti02 sein. Des Weiteren kann das Kunststoffmaterial 160 durch Vergießen, oder durch Durchführen eines Formprozesses (Molding) auf dem Träger 170 aufgebracht sein. Im Betrieb des Strahlungsemittierenden Bauelements 101 dienen die Halbleiterschichtenfolgen 120 der Halbleiterchips 110 als Strahlungsquelle zum Erzeugen einer primären Lichtstrahlung. Die Strahlungsquelle weist eine Emissionsfläche 125 auf, wel¬ che sich aus den separaten Abstrahlflächen 121 der einzelnen Halbleiterschichtenfolgen 120 zusammensetzt (vgl. Figur 2). Die über das transparente Material 150 optisch verbundenen Chipsubstrate 115 der Halbleiterchips 110 dienen bei dem Bau¬ element 101 als Lichtleitereinrichtung 130, in welche die über die Emissionsfläche 125 emittierte primäre Lichtstrah- lung eingekoppelt werden kann. Mit Hilfe der Lichtleitereinrichtung 130 kann die Strahlung auf effektive Weise weiter zu dem Konversionselement 140 geführt und über dessen Eingangs¬ fläche 141 in das Konversionselement 140 eingekoppelt werden. Die in das Konversionselement 140 eingekoppelte primäre
Lichtstrahlung kann mit Hilfe des Konversionselements 140 we¬ nigstens teilweise in eine oder mehrerer sekundäre Licht¬ strahlungen konvertiert werden. Nachfolgend kann die Strahlung, welche primäre und sekundäre Strahlungsanteile umfassen kann, von der Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 abgegeben werden. Gemäß der in Figur 2 gezeigten Ausgestaltung weisen die Eingangsfläche 141 und die Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 eine rechteckige Aufsichtsform auf. Auch die Abstrahlflächen 121 der Halbleiterschichtenfol¬ gen 120 besitzen, entsprechend den Halbleiterchips 110, eine rechteckige Aufsichtsform.
Die von den Halbleiterschichtenfolgen 120 der Halbleiterchips 110 erzeugte primäre Lichtstrahlung kann zum Beispiel eine blaue Lichtstrahlung sein. Des Weiteren ist es möglich, dass die blaue Primärstrahlung mit Hilfe des Konversionselements
140 teilweise in eine gelbe Sekundärstrahlung umgesetzt wird. Durch eine Überlagerung dieser Lichtstrahlungen kann eine weiße Lichtstrahlung erzeugt und von der Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 abgestrahlt werden.
Anhand von Figur 2 wird deutlich, dass die Emissionsfläche 125 der aus den Halbleiterschichtenfolgen 120 gebildeten Strahlungsquelle wesentlich größer ist als die Eingangsfläche
141 des Konversionselements 140. Auf diese Weise kann die primäre Lichtstrahlung auf das Konversionselement 140 kon¬ zentriert werden. Dadurch ist es möglich, eine Strahlungs¬ emission von der Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 mit einer hohen Leuchtdichte zu erzielen.
Eine hohe Leuchtdichte kann verwirklicht werden, wenn die Eingangsfläche 141 des Konversionselements 140 und die Emis¬ sionsfläche 125 der Strahlungsquelle ein Größenverhältnis von höchstens 75% aufweisen. In der AufSichtsdarstellung von Figur 2 ist ein mögliches Größenverhältnis von Eingangsfläche 141 zu Emissionsfläche 125 im Bereich von 50% veranschau¬ licht. Hierbei weist das Konversionselement 140 laterale Ab¬ messungen auf, welche mit den lateralen Abmessungen eines Halbleiterchips 110 übereinstimmen.
Eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte kann u.a.
durch die in dem Konversionselement 140 stattfindende Strah- lungskonversion begünstigt werden, bei welcher eine Absorption von Primärstrahlung und eine Reemission von Sekundärstrahlung in alle möglichen Raumrichtungen erfolgen kann. Günstig sind des Weiteren im Strahlungsweg auftretende Streueffekte. Eine Streuung kann zum Beispiel in dem Konversionselement 140 auftreten. Auch das reflektierende Kunststoffmaterial 160 kann eine Streuung bewirken. Des Weiteren können die Chipsubstrate 115 der Halbleiterchips 110 an der Seite, auf welcher sich die Halbleiterschichtenfolgen 120 befinden, strukturiert ausgebildet sein ( Prestructured Sapphire) , was ebenfalls zu einer Streuung führen kann (nicht dargestellt) .
Der Aufbau des strahlungsemittierenden Bauelements 101 ermög¬ licht eine Strahlungsemission mit hoher Leuchtdichte ohne Hochstrom-Ansatz, also ohne einen Betrieb von Halbleiterchips mit einer hohen Stromdichte von zum Beispiel 3 A/mm2. Es ist stattdessen möglich, die Halbleiterchips 110 des Bauelements 101 mit einer Stromdichte von zum Beispiel 1,5 A/mm2 zu be¬ treiben, und insofern die Halbleiterchips 110 lediglich für eine solche Betriebsweise auszulegen.
Im Folgenden werden mögliche Varianten und Abwandlungen beschrieben, welche für ein strahlungsemittierendes Bauelement und für dessen Bestandteile in Betracht kommen können. Über- einstimmende Merkmale und Vorteile sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausge- staltung eines Bauelements genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden. Ein strahlungsemittierendes Bauelement kann mit einer größe¬ ren Anzahl an volumenemittierenden Halbleiterchips verwirklicht sein. Zur beispielhaften Veranschaulichung ist in der AufSichtsdarstellung von Figur 3 eine mögliche Ausgestaltung des in Figur 1 im Querschnitt gezeigten Bauelements 101 mit vier und in einer rechteckigen Anordnung nebeneinander auf dem Träger 170 positionierten Halbleiterchips 110 gezeigt. Das Konversionselement 140 ist mittig in Bezug auf die Chi- panordnung aus den vier Halbleiterchips 110 positioniert, so dass die Halbleiterchips 110 zu gleichen Teilen teilweise von dem Konversionselement 140 überdeckt sind. In entsprechender Weise befindet sich das strahlungsdurchlässige Material 150 zwischen den Halbleiterchips 110 (vgl. Figur 1), so dass eine optische Verbindung zwischen den strahlungsdurchlässigen
Chipsubstraten 115 der vier Halbleiterchips 110 hergestellt ist. Auch ist die Anordnung aus den vier Halbleiterchips 110 und dem Konversionselement 140 derart mit dem reflektierenden Kunststoffmaterial umgeben, dass lediglich die Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 unbedeckt ist (vgl. Figur 1) .
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung des Strahlungsemittierenden Bauelements 101 liegt ein Größenverhältnis zwi¬ schen der Eingangsfläche 141 des Konversionselements 140 und der Emissionsfläche 125 der Strahlungsquelle im Bereich von 25% vor. Hierbei setzt sich die Emissionsfläche 125 aus den separaten Abstrahlflächen 121 der Halbleiterschichtenfolgen 120 der vier Halbleiterchips 110 zusammen. Figur 4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weite¬ ren Strahlungsemittierenden Bauelements 102. Anstelle von mehreren Halbleiterchips weist das Bauelement 102 einen ein¬ zelnen auf einem Trägersubstrat 170 angeordneten LED-Chip 111 in Form eines volumenemittierenden Flip-Chips auf. Der strah- lungsemittierende Halbleiterchip 111 weist ein strahlungs¬ durchlässiges Chipsubstrat 115 aus zum Beispiel Saphir und mehrere auf dem Chipsubstrat 115 nebeneinander angeordnete Halbleiterschichtenfolgen 120 auf. Ein solcher Halbleiterchip 111 kann auch als Multi-Emitter-Flip-Chip bezeichnet werden. Das für die mehreren Halbleiterschichtenfolgen 120 gemeinsame Chipsubstrat 115 bildet eine Lichtleitereinrichtung 130 des Bauelements 102. Das Chipsubstrat 115 kann an der Seite, auf welcher sich die Halbleiterschichtenfolgen 110 befinden, strukturiert ausgebildet sein (nicht dargestellt) .
Der Halbleiterchip 111 des strahlungsemittierenden Bauele- ments 102 ist derart auf dem Träger 170 montiert, dass sich die Halbleiterschichtenfolgen 120 im Bereich einer dem Träger 170 zugewandten Rückseite, und das Chipsubstrat 115 im Be¬ reich einer dem Träger 170 abgewandten Vorderseite des Halbleiterchip 111 befinden. Die AufSichtsdarstellung von Figur 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Bauelements 102 und des Halbleiterchips 111, bei welcher der Halbleiterchip 111 zwei Halbleiterschichtenfolgen 120 aufweist. Der Halbleiterchip 111 sowie auch dessen Halbleiterschichtenfolgen 120 besitzen eine rechteckige Aufsichtsform.
Im Betrieb des Halbleiterchips 111 kann die in einer Halb¬ leiterschichtenfolge 120 erzeugte Lichtstrahlung über eine Abstrahlfläche 121 der Halbleiterschichtenfolge 120 abge¬ strahlt und dadurch in direkter Weise in das an die Halb- leiterschichtenfolge 120 unmittelbar angrenzende Chipsubstrat 115 eingekoppelt werden. In Figur 4 sind die verschiedenen Abstrahlflächen 121 der Halbleiterschichtenfolgen 120 zur besseren Verdeutlichung unterschiedlich dargestellt, d.h. mit einer gestrichelten Linie und mit einer gepunkteten Linie.
Wie in Figur 4 ferner gezeigt ist, weist der Halbleiterchip 111 auf jeder der Halbleiterschichtenfolgen 120 zwei rückseitige Kontakte 117 auf, über welche die Halbleiterschichtenfolgen 120 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Der Halbleiterchip 111 ist über die Kontakte 117 mit Gegenkontakten des Trägers 170 elektrisch und mechanisch verbunden, wobei die Verbindung über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel hergestellt ist (nicht dargestellt) . Der weitere Aufbau des strahlungsemittierenden Bauelements 102 ist übereinstimmend zu dem Bauelement 101. So weist das Bauelement 102 ein plättchenförmiges Konversionselement 140 zur Strahlungskonversion auf, welches auf dem als Lichtlei- tereinrichtung 130 dienenden Chipsubstrat 115 angeordnet ist. Über ein nicht dargestelltes strahlungsdurchlässiges Verbin¬ dungsmaterial kann das Konversionselement 140 optisch an das Chipsubstrat 115 gekoppelt sein. Bei der in Figur 5 gezeigten Ausgestaltung weist das Konversionselement 140 eine solche Größe auf und ist derart auf dem Halbleiterchip 111 positio¬ niert, dass die beiden Halbleiterschichtenfolgen 120 zu gleichen Teilen teilweise von dem Konversionselement 140 über¬ deckt sind.
Ein weiterer Bestandteil des strahlungsemittierenden Bauelements 102 ist ein lediglich in Figur 4 gezeigtes reflektie¬ rendes Kunststoffmaterial 160. Das Kunststoffmaterial 160 ist auf dem Träger 170 angeordnet und umgibt die Anordnung aus dem Halbleiterchip 111 und dem Konversionselement 140 derart, dass der Halbleiterchip 111 an Seitenflanken und an einer Vorderseite in einem Bereich neben dem Konversionselement 140, und auch das Konversionselement 140 an Seitenflanken mit dem Kunststoffmaterial 160 bedeckt sind. Eine vorderseitige Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 ist unbedeckt.
Im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 102 dienen die Halbleiterschichtenfolgen 120 des Halbleiterchips 111 als Strahlungsquelle zum Erzeugen einer primären Lichtstrahlung. Die Strahlungsquelle weist eine Emissionsfläche 125 auf, wel¬ che sich aus den separaten Abstrahlflächen 121 der einzelnen Halbleiterschichtenfolgen 120 des Halbleiterchips 111 zusammensetzt (vgl. Figur 5) . Die über die Emissionsfläche 125 emittierte primäre Lichtstrahlung kann in das als Lichtlei- tereinrichtung 130 dienende Chipsubstrat 115 des Halbleiter¬ chips 111 eingekoppelt, und mit Hilfe des Chipsubstrats 115 weiter zu dem Konversionselement 140 geführt und über eine Eingangsfläche 141 in das Konversionselement 140 eingekoppelt werden. Mit Hilfe des Konversionselements 140 kann die primä- re Lichtstrahlung wenigstens teilweise in eine oder mehrere sekundäre Lichtstrahlungen konvertiert werden. Anschließend kann die Strahlung, welche primäre und sekundäre Strahlungs¬ anteile umfassen kann, von der Abstrahlfläche 142 des Konver- sionselements 140 abgegeben werden. Die primäre Lichtstrahlung kann eine blaue Lichtstrahlung sein, welche mit Hilfe des Konversionselements 140 teilweise in eine gelbe Sekundär¬ strahlung umgesetzt wird, so dass eine weiße Lichtstrahlung von dem Konversionselement 140 emittiert werden kann.
Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement 102 ist die Emissionsfläche 125 der aus den Halbleiterschichtenfolgen 120 gebildeten Strahlungsquelle ebenfalls wesentlich größer als die Eingangsfläche 141 des Konversionselements 140, so dass
Strahlung mit einer hohen Leuchtdichte von der Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 abgegeben werden kann.
Dadurch ist es möglich, den Halbleiterchip 111 bzw. dessen Halbleiterschichtenfolgen 120 nicht unter Hochstrom- Bedingungen, sondern mit einer Stromdichte von zum Beispiel 1,5 A/mm2 zu betreiben. Die AufSichtsdarstellung von Figur 5 zeigt ein mögliches Größenverhältnis von Eingangsfläche 141 zu Emissionsfläche 125 im Bereich von 50%. Hierbei weist das Konversionselement 140 laterale Abmessungen auf, welche mit den lateralen Abmessungen einer Halbleiterschichtenfolge 120 übereinstimmen .
Der Halbleiterchip 111 des strahlungsemittierenden Bauelements 102 kann mit einer größeren Anzahl an Halbleiterschich- tenfolgen 120 ausgebildet sein. Figur 6 zeigt in einer Auf¬ sichtsdarstellung eine weitere mögliche Ausgestaltung des Bauelements 102, wobei der Halbleiterchip 111 vier Halbleiterschichtenfolgen 120 aufweist, welche rechteckig nebeneinander angeordnet sind. Das Konversionselement 140 ist mittig auf dem Halbleiterchip 111 angeordnet, so dass die vier Halbleiterschichtenfolgen 120 zu gleichen Teilen teilweise von dem Konversionselement 140 überdeckt sind. Gemäß Figur 6 liegt ein Größenverhältnis zwischen der Eingangsflä¬ che 141 des Konversionselements 140 und der Emissionsfläche 125 der aus den vier Halbleiterschichtenfolgen 120 zusammengesetzten Strahlungsquelle im Bereich von 25 Ein Strahlungsemittierendes Bauelement kann nicht nur mit ei¬ nem reflektierenden Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Zur beispielhaften Veranschaulichung zeigt Figur 7 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren Strahlungsemittierenden Bauelements 103. Das Bauelement 103 besitzt einen zu dem Bau¬ element 102 vergleichbaren Aufbau mit einem auf einem Träger 170 angeordneten Multi-Emitter-Flip-Chip 111 und einem hierauf angeordneten Konversionselement 140. Anstelle eines Kunststoffmaterials 160 weist das Bauelement 103 eine reflek- tierende Beschichtung 161 auf, welche den Halbleiterchip 111 an Seitenflanken und an einer Vorderseite in einem Bereich neben dem Konversionselement 140, sowie auch das Konversions¬ element 140 an Seitenflanken bedeckt. Auf diese Weise kann an diesen Stellen keine Strahlung austreten. Eine Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 ist unbedeckt, so dass diese zur Strahlungsemission zur Verfügung steht.
Die reflektierende Beschichtung 161 kann einschichtig ausge¬ bildet sein, und zum Beispiel eine dielektrische oder eine metallische Spiegelschicht sein. Möglich ist auch eine nicht dargestellte mehrschichtige Ausgestaltung, bei welcher die Beschichtung 161 mehrere aufeinander angeordnete dielektrische und/oder metallische Spiegelschichten aufweisen kann. Für das Strahlungsemittierende Bauelement 101 von Figur 1 kann in entsprechender Weise eine nicht dargestellte abgewandelte Ausgestaltung mit einer reflektierenden Beschichtung 161 anstelle des Kunststoffmaterials 160 in Betracht kommen. Hierbei sind die Halbleiterchips 110 an Seitenflanken und an einer Vorderseite in einem Bereich neben dem Konversionsele¬ ment 140, und ist auch das Konversionselement 140 an Seiten¬ flanken mit der reflektierenden Beschichtung 161 bedeckt.
Strahlungsemittierende Bauelemente können nicht nur mit volu- menemittierenden Flip-Chips, sondern auch mit oberflächenemittierenden Halbleiterchips verwirklicht sein. Mögliche Ausgestaltungen werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert . Figur 8 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weite¬ ren Strahlungsemittierenden Bauelements 201. Zur weiteren Veranschaulichung zeigen die Figuren 9 bis 11 Aufsichtsdar- Stellungen von Bestandteilen des Bauelements 201 gemäß einer möglichen Ausgestaltung. Das Bauelement 201 weist einen Träger 270 auf, auf welchem mehrere, d.h. wie in Figur 9 gezeigt zwei Strahlungsemittierende Halbleiterchips 210 nebeneinander angeordnet sind. Bei den Halbleiterchips 210 handelt es sich um oberflächenemittierende LED-Chips. Die Halbleiterchips 210 weisen jeweils ein Chipsubstrat 215 und eine hierauf angeord¬ nete Halbleiterschichtenfolge 220 zur Strahlungserzeugung auf. Die Halbleiterchips 210 sind derart auf dem Träger 270 montiert, dass sich die Halbleiterschichtenfolgen 220 im Be- reich einer dem Träger 270 abgewandten Vorderseite, und die
Chipsubstrate 215 im Bereich einer dem Träger 270 zugewandten Rückseite der Halbleiterchips 210 befinden. Die Halbleiter¬ chips 210 besitzen eine rechteckige Aufsichtsform. Bei der in Figur 9 gezeigten Ausgestaltung trifft dies auch auf die Halbleiterschichtenfolgen 220 zu.
Die Chipsubstrate 215 der Halbleiterchips 210 sind nicht strahlungsdurchlässig. Auch können die Chipsubstrate 215 elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Die hierauf angeordne- ten Halbleiterschichtenfolgen 220, welche durch ein Epitaxieverfahren hergestellt sein können, umfassen jeweils eine nicht dargestellte aktive Zone zum Erzeugen einer Lichtstrah¬ lung. Im Betrieb eines Halbleiterchips 210 kann die in einer Halbleiterschichtenfolge 220 erzeugte Lichtstrahlung über ei- ne vorderseitige Abstrahlfläche 221 abgestrahlt werden. Die Abstrahlflächen 221 besitzen, entsprechend den Halbleiterschichtenfolgen 220, eine rechteckige Aufsichtsform. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen bilden die Halbleiterschichtenfolgen 220 zusammen eine Strahlungsquelle mit einer Emissionsfläche 225, welche sich aus den separaten Ab¬ strahlflächen 221 der einzelnen Halbleiterschichtenfolgen 220 zusammensetzt (vgl. Figur 9) . Bei der in Figur 8 gezeigten Ausgestaltung weist jeder oberflächenemittierende Halbleiterchip 210 ferner einen vorderseitigen Kontakt 217 und einen nicht dargestellten rückseitigen Kontakt auf, über welche die Halbleiterchips 210 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Der vorderseiti¬ ge Kontakt 217 ist bei einem Halbleiterchip 210 seitlich neben der Strahlungserzeugenden Halbleiterschichtenfolge 220 auf dem Chipsubstrat 215 angeordnet. In dieser Bauform kann es sich bei den Halbleiterchips 210 zum Beispiel um UX:3- Chips (Produktbezeichnung von Osram Opto Semiconductors ) handeln. Die Vorderseitenkontakte 217 der Halbleiterchips 210 sind über Bonddrähte 275 (lediglich in Figur 8 gezeigt) elektrisch mit nicht dargestellten Gegenkontakten des Trägersubstrats 270 verbunden.
Die AufSichtsdarstellung von Figur 9 veranschaulicht eine streifenförmige Ausprägung der Kontakte 217, welche in dieser Ausgestaltung auch als Barrenkontakte bezeichnet werden kön¬ nen. Hierbei sind die Halbleiterchips 210 ferner derart zuei- nander positioniert, dass sich die Kontakte 217 an entgegen¬ gesetzten Seiten der Chipanordnung aus den zwei Halbleiterchips 210 befinden.
Die nicht dargestellten rückseitigen Kontakte der Halbleiter- chips 210 sind im Bereich der Rückseite auf den Chipsubstra¬ ten 215 der Halbleiterchips 210 angeordnet. Über die rücksei¬ tigen Kontakte sind die Halbleiterchips 210 elektrisch und mechanisch mit weiteren Gegenkontakten des Trägers 270 verbunden. Eine Verbindung kann über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel wie zum Beispiel ein Lotmittel oder ein elektrisch leitfähiger Klebstoff hergestellt sein (jeweils nicht dargestellt) . Der Träger 270 kann zum Beispiel ein ke¬ ramischer Träger sein, welcher zusätzlich zu den Gegenkontakten weitere nicht dargestellte elektrische Strukturen wie zum Beispiel Leiterbahnen aufweisen kann.
Anstelle einer Lichtleitereinrichtung aus einem oder mehreren Chipsubstraten, wie sie bei den vorstehend beschriebenen Bau- elementen mit volumenemittierenden Flip-Chips vorhanden ist, weist das in Figur 8 gezeigte Strahlungsemittierende Bauele¬ ment 201 einen separat von den Halbleiterchips 210 herge¬ stellten Lichtleiter 230 auf. Der Lichtleiter 230 ist aus ei- nem strahlungsdurchlässigen Material, zum Beispiel aus Saphir oder aus einem Glasmaterial, ausgebildet. Der Lichtleiter 230, welcher als plattenförmiger Flächenlichtleiter verwirklicht ist, besitzt vorliegend eine rechteckige Querschnitts¬ form.
Der Lichtleiter 230 ist auf den Halbleiterchips 210 angeord¬ net. Hierbei ist der Lichtleiter 230 über ein strahlungs¬ durchlässiges Material 250 optisch mit den strahlungserzeu- genden Halbleiterschichtenfolgen 220 der Halbleiterchips 210 und damit optisch mit den Abstrahlflächen 221 verbunden. Auf diese Weise kann die in einer Halbleiterschichtenfolge 220 eines Halbleitchips 210 erzeugte Lichtstrahlung über deren Abstrahlfläche 221 abgestrahlt und in den Lichtleiter 230 eingekoppelt werden. Wie in Figur 8 gezeigt ist, kann das strahlungsdurchlässige Material 250 nicht nur zwischen dem Lichtleiter 230 und den Halbleiterchips 210, sondern auch zwischen den Halbleiterchips 210 selbst angeordnet sein. Das strahlungsdurchlässige Material 250 kann zum Beispiel ein Si¬ likonmaterial sein.
Die AufSichtsdarstellung von Figur 10 zeigt eine Ausgestaltung des Lichtleiters 230 mit einer rechteckigen Aufsichts¬ form. Der Lichtleiter 230 weist eine solche Größe auf und ist derart auf den beiden Halbleiterchips 210 positioniert, dass der Lichtleiter 230 die Abstrahlflächen 221 der Halbleiterschichtenfolgen 220, und damit die aus den Abstrahlflächen 221 zusammengesetzte Emissionsfläche 225, vollständig über¬ deckt . Das Strahlungsemittierende Bauelement 201 weist des Weiteren ein plättchenförmiges Konversionselement 240 zur Strahlungs¬ konversion auf, welches auf dem Lichtleiter 230 angeordnet ist (vgl. Figur 8) . Mit Hilfe des Konversionselements 240 kann die im Betrieb des Bauelements 201 von den Halbleiter¬ schichtenfolgen 220 der Halbleiterchips 210 erzeugte primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Das Konversionselement 240 kann zum Beispiel ein keramisches Kon- versionselement sein. Ferner kann das Konversionselement 240 über ein nicht dargestelltes strahlungsdurchlässiges Verbin¬ dungsmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Glaslot, mit dem Lichtleiter 230 verbunden und dadurch optisch gekoppelt sein.
Das Konversionselement 240 besitzt eine rechteckige Quer¬ schnittsform und, wie in der AufSichtsdarstellung von Figur 11 gezeigt ist, eine rechteckige Aufsichtsform. Das Konversi¬ onselement 240 weist eine dem Lichtleiter 230 zugewandte Ein- gangsfläche 241 zur Strahlungseinkopplung und eine dem Lichtleiter 230 abgewandte Abstrahlfläche 242 zur Strahlungsemis¬ sion auf. Die Eingangsfläche 241 und die Abstrahlfläche 242 sind gleich groß, sowie von oben betrachtet rechteckig. Das Konversionselement 240 weist eine solche Größe auf und ist derart auf dem Lichtleiter 230 angeordnet, dass das Konversi¬ onselement 240 einen Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips 210 überdeckt und die Halbleiterchips 210 zu gleichen Teilen teilweise von dem Konversionselement 240 überdeckt sind (vgl. Figur 11) .
Eine weitere Komponente des strahlungsemittierenden Bauele¬ ments 201 ist ein lediglich in Figur 8 gezeigtes Kunststoff¬ material 260 mit darin eingebetteten, nicht dargestellten reflektierenden Partikeln. Das reflektierende Kunststoffmateri- al 260 ist auf dem Träger 270 angeordnet und weist die glei¬ che Dicke wie die Anordnung aus den Halbleiterchips 210, dem Lichtleiter 230 und dem Konversionselement 240 auf. Das
Kunststoffmaterial 260 schließt bündig mit der Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 ab. Die Anordnung 210, 230, 240 ist auf diese Weise derart von dem Kunststoffmaterial 260 umgeben, dass die Halbleiterchips 210 an Seitenflanken und im Bereich der Vorderseitenkontakte 217, der Lichtleiter 230 an Seitenflanken und an einer Vorderseite in einem Bereich neben dem Konversionselement 240, und das Konversionselement 240 an Seitenflanken mit dem Kunststoffmaterial 260 bedeckt sind. Hierdurch kann an diesen Stellen des Lichtleiters 230 und des Konversionselements 240 keine Strahlung austreten. Die vor- derseitige Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 ist unbedeckt .
Entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen kann das Kunststoffmaterial 260 zum Beispiel ein Silikonmaterial mit darin eingebetteten Partikeln aus Ti02 sein. Auch kann das Kunststoffmaterial 260 zum Beispiel durch Vergießen oder durch Durchführen eines Formprozesses auf dem Trägersubstrat 270 aufgebracht sein. Im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 201 dienen die Halbleiterschichtenfolgen 220 der Halbleiterchips 210 als Strahlungsquelle zum Erzeugen einer primären Lichtstrahlung. Die primäre Lichtstrahlung kann über die aus den Abstrahlflä¬ chen 221 zusammengesetzte Emissionsfläche 225 (vgl. Figur 9) emittiert und in den Lichtleiter 230 eingekoppelt werden. Mit Hilfe des Lichtleiters 230 kann die Strahlung auf effektive Weise weiter zu dem Konversionselement 240 geführt und über dessen Eingangsfläche 241 in das Konversionselement 240 ein¬ gekoppelt werden. Mit Hilfe des Konversionselements 240 kann die primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise in eine oder mehrere sekundäre Lichtstrahlungen konvertiert werden. Nachfolgend kann die Strahlung, welche primäre und sekundäre Strahlungsanteile umfassen kann, von der Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 abgegeben werden. Die primäre Lichtstrahlung kann eine blaue Lichtstrahlung sein, welche mit Hilfe des Konversionselements 240 teilweise in eine gelbe Sekundärstrahlung umgesetzt wird, so dass eine weiße Licht¬ strahlung von dem Konversionselement 240 emittiert werden kann .
Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement 201 ist die Emis¬ sionsfläche 225 der aus den Halbleiterschichtenfolgen 220 gebildeten Strahlungsquelle ebenfalls wesentlich größer als die Eingangsfläche 241 des Konversionselements 240, so dass
Strahlung mit einer hohen Leuchtdichte von der Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 abgegeben werden kann. Ein Hochstrom-Ansatz kann daher entfallen. Die Halbleiterchips 210 können zum Beispiel mit einer Stromdichte von zum Bei¬ spiel 1,5 A/mm2 betrieben werden, und lediglich für eine solche Betriebsweise ausgelegt sein. Die Figuren 9, 11 zeigen ein mögliches Größenverhältnis von Eingangsfläche 241 zu Emissionsfläche 225 im Bereich von 50%. Hierbei weist das Konversionselement 240 laterale Abmessungen auf, welche mit den lateralen Abmessungen einer Halbleiterschichtenfolge 220 übereinstimmen .
Auch bei dem Strahlungsemittierenden Bauelement 201 kann das Erzielen der hohen Leuchtdichte durch den Mechanismus der Strahlungskonversion und durch Streueffekte (zum Beispiel hervorgerufen in dem Konversionselement 240 sowie durch das Kunststoffmaterial 260) begünstigt werden. In Bezug auf das Bewirken einer Streuung kann es zusätzlich in Betracht kom- men, einen Lichtleiter 230 mit aufgerauter Oberfläche einzusetzen. Möglich ist ferner eine Verwendung von Halbleiterchips 210 mit einer aufgerauten Oberfläche im Bereich der Abstrahlfläche 221 (jeweils nicht dargestellt). Ein strahlungsemittierendes Bauelement kann mit einer größe¬ ren Anzahl an oberflächenemittierenden Halbleiterchips verwirklicht sein. Die AufSichtsdarstellungen der Figuren 12 bis 14 zeigen Bestandteile einer möglichen Ausgestaltung des in Figur 8 im Querschnitt veranschaulichten Bauelements 201 mit vier und in einer rechteckigen Anordnung nebeneinander auf dem Träger 270 positionierten Halbleiterchips 210. In der gezeigten Ausgestaltung weisen ferner die Halbleiterchips 210 einen von den Figuren 9 bis 11 abweichenden Aufbau auf. Hierbei ist der vorderseitige Kontakt 217 der Halbleiterchips 210 nicht streifenförmig ausgebildet, sondern befindet sich je¬ weils in einem Eckbereich des betreffenden Halbleiterchips 210. Aufgrund dieser Ausprägung weisen die Halbleiterschichtenfolgen 220 und damit die Abstrahlfläche 221 der in der Aufsicht rechteckigen Halbleiterchips 210 jeweils eine von einem Rechteck abweichende Aufsichtsform mit einer Aussparung für den zugehörigen Kontakt 217 auf. Die Halbleiterchips 210 sind derart zueinander positioniert, dass sich die Kontakte 217 an den Ecken der Chipanordnung aus den vier Halbleiterchips 210 befinden (vgl. Figur 12) .
Der auf den Halbleiterchips 210 angeordnete Lichtleiter 230 weist, wie in Figur 13 gezeigt ist, eine hierauf abgestimmte und von einem Rechteck abweichende Aufsichtsform mit Aussparungen 235 an den Ecken zum Freistellen der vorderseitigen Kontakte 217 der Halbleiterchips 210 auf. Auch in dieser Aus¬ gestaltung besitzt der Lichtleiter 230 eine solche Größe und ist derart auf den Halbleiterchips 210 positioniert, dass die Abstrahlflächen 221 der Halbleiterschichtenfolgen 220, und damit die vorliegend aus den vier Abstrahlflächen 221 zusammengesetzte Emissionsfläche 225, vollständig von dem Licht¬ leiter 230 überdeckt sind. Das Konversionselement 240 ist, wie in Figur 14 gezeigt ist, mittig in Bezug auf den Lichtleiter 230 und die vier Halb¬ leiterchips 210 angeordnet, so dass die Halbleiterchips 210 zu gleichen Teilen teilweise von dem Konversionselement 240 überdeckt sind. Bei der hier gezeigten Ausgestaltung liegt ein Größenverhältnis zwischen der Eingangsfläche 241 des Kon¬ versionselements 240 und der Emissionsfläche 225 der aus den vier Halbleiterschichtenfolgen 220 zusammengesetzten Strahlungsquelle im Bereich von 25~6 vor. Figur 15 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weite¬ ren Strahlungsemittierenden Bauelements 202. Das Bauelement 202 weist einen zu dem Bauelement 201 vergleichbaren Aufbau mit im Querschnitt drei anstelle von zwei Halbleiterchips 210 auf. Die AufSichtsdarstellungen der Figuren 16, 17 zeigen Be- standteile gemäß einer möglichen Ausgestaltung des Bauele¬ ments 202. Hierbei weist das Bauelement 202 insgesamt sechs Halbleiterchips 210 auf, welche in zwei Reihen aus jeweils drei Halbleiterchips 210 nebeneinander angeordnet sind. Es kommt ferner die Ausgestaltung der Halbleiterchips 210 mit rechteckigen Halbleiterschichtenfolgen 220 und Abstrahlflächen 221, und mit streifenförmigen Vorderseitenkontakten 217 zum Einsatz. Die Halbleiterchips 210 sind derart zueinander positioniert, dass sich die Kontakte 217 an den Seiten der Chipanordnung befinden (vgl. Figur 16) .
Ein auf den Halbleiterchips 210 angeordneter und mit den Halbleiterchips 210 über ein strahlungsdurchlässiges Material 250 optisch gekoppelter Lichtleiter 230 weist, wie in Figur 17 gezeigt ist, eine rechteckige Aufsichtsform auf. Der
Lichtleiter 230 weist eine solche Größe auf und ist derart auf den Halbleiterchips 210 positioniert, dass Abstrahlflä¬ chen 221 der Halbleiterschichtenfolgen 220, und damit eine aus den Abstrahlflächen 221 zusammengesetzte Emissionsfläche 225, vollständig von dem Lichtleiter 230 überdeckt sind. Ein auf dem Lichtleiter 230 angeordnetes Konversionselement 240 ist mittig in Bezug auf den Lichtleiter 230 und die Chipan¬ ordnung positioniert. In der gezeigten Ausgestaltung sind le- diglich zwei der Halbleiterchips 210 teilweise von dem Kon¬ versionselement 240 überdeckt. Das Konversionselement 240 weist relativ kleine laterale Abmessungen auf, so dass auch ein entsprechend kleines Größenverhältnis zwischen einer Ein¬ gangsfläche 241 des Konversionselements 240 und der Emissi- onsfläche 225 vorliegt.
Bei den in den Figuren 8, 15 im Querschnitt gezeigten strah- lungsemittierenden Bauelementen 201, 202 besitzt der Lichtleiter 230 eine rechteckige Querschnittsform. Möglich ist auch der Einsatz von Lichtleitern mit anderen Formen, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Figur 18 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weite¬ ren Strahlungsemittierenden Bauelements 203, welches eine Ab- Wandlung des Bauelements 202 darstellt. Anstelle eines Licht¬ leiters 230 mit rechteckiger Querschnittsform weist das Bauelement 203 einen Lichtleiter 231 mit einer sich in Richtung eines Konversionselements 240 verjüngenden Querschnittsform auf. Hierbei ist eine Vorderseite des Lichtleiters 231 zum Teil gekrümmt verlaufend, d.h. parabolisch bzw. elliptisch gekrümmt verlaufend, ausgebildet. Diese Form kann in entspre¬ chender Weise in einer in Bezug auf Figur 18 senkrechten Querschnittsrichtung vorliegen.
Figur 19 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weite¬ ren Strahlungsemittierenden Bauelements 204, welches ebenfalls eine Abwandlung des Bauelements 202 darstellt. Auch das Bauelement 204 weist einen Lichtleiter 232 mit einer sich in Richtung eines Konversionselements 240 verjüngenden Quer¬ schnittsform auf. Hierbei besitzt der Lichtleiter 232 eine zum Teil abgewinkelt verlaufende Vorderseite, und dadurch im Querschnitt eine Trapezform. Diese Ausgestaltung kann in ent- sprechender Weise in einer in Bezug auf Figur 19 senkrechten Querschnittsrichtung vorliegen. Daher kann der Lichtleiter 232 insgesamt die Form eines Pyramidenstumpfes aufweisen.
Die bei den Lichtleitern 231, 232 sich in Richtung des Kon- versionselements 240 verjüngende Form macht es möglich, die von der Strahlungsquelle, d.h. von den Halbleiterschichtenfolgen 220 der mehreren Halbleiterchips 210 erzeugte und in den Lichtleiter 231, 232 eingekoppelte Strahlung mit einer hohen Effizienz zu dem Konversionselement 240 zu führen und dadurch in das Konversionselement 240 einzukoppeln . Die
Strahlungsemittierenden Bauelemente 203, 204 können von oben betrachtet einen Aufbau entsprechend Figur 17 besitzen.
Für strahlungsemittierende Bauelemente mit einem Lichtleiter kann ein Aufbau mit wenigstens einem mit dem Lichtleiter thermisch gekoppelten Wärmeabführungselement in Betracht kom¬ men, um eine verbesserte Wärmeabführung zur Verfügung zu stellen. Zur beispielhaften Veranschaulichung zeigt Figur 20 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren und in die- sem Sinne ausgebildeten Strahlungsemittierenden Bauelements 205. In den AufSichtsdarstellungen der Figuren 21, 22 sind Bestandteile gemäß einer möglichen Ausgestaltung des Bauele¬ ments 205 gezeigt. Das Bauelement 205 weist zwei nebeneinan- der auf einem Träger 270 angeordnete Halbleiterchips 210 auf, welche vorliegend mit rechteckigen Halbleiterschichtenfolgen 220 und Abstrahlflächen 221, und mit streifenförmigen Vorderseitenkontakten 217 ausgebildet sind. Die Halbleiterchips 210 sind derart zueinander positioniert, dass sich die Kontakte 217 an einer Seite der Chipanordnung befinden.
Das Strahlungsemittierende Bauelement 205 weist des Weiteren zwei ebenfalls auf dem Träger 270 angeordnete Wärmeabfüh- rungselemente 280 auf. Die Wärmeabführungselemente 280 befin¬ den sich an entgegengesetzten Seiten neben der Chipanordnung aus den zwei Halbleiterchips 210 (vgl. die Figuren 20, 21) . Die Wärmeabführungselemente 280 können zum Beispiel aus einem metallischen Material ausgebildet sein.
Weiter weist das Strahlungsemittierende Bauelement 205 einen Lichtleiter 230 mit einer rechteckigen Aufsichtsform auf, welcher auf den Halbleiterchips 210 und auf den Wärmeabfüh¬ rungselementen 280 angeordnet ist (vgl. die Figuren 20, 22) . Abstrahlflächen 221 der Halbleiterschichtenfolgen 220 und eine aus den Abstrahlflächen 221 zusammengesetzte Emissionsflä¬ che 225 sind vollständig von dem Lichtleiter 230 überdeckt. Der Lichtleiter 230 ist über ein strahlungsdurchlässiges Ma¬ terial 250 optisch mit den Halbleiterschichtenfolgen 220 der Halbleiterchips 210 verbunden.
Um eine Absorption von Lichtstrahlung an den Wärmeabführungselementen 280 zu vermeiden, ist, wie in Figur 20 veranschaulicht ist, zwischen dem Lichtleiter 230 und den Wärmeabfüh- rungselementen 280 jeweils eine reflektierende Schicht 281 vorgesehen. Wie in Figur 20 angedeutet ist, kann die reflektierende Schicht 281 in Form einer Beschichtung der Wärmeab¬ führungselemente 280 verwirklicht sein, auf welcher der
Lichtleiter 230 aufgelegt ist. Die reflektierende Schicht 281 kann einschichtig aus zum Beispiel einem dielektrischen oder metallischen Material ausgebildet sein. Möglich ist auch eine nicht dargestellte mehrschichtige Ausgestaltung aus mehreren aufeinander angeordneten dielektrischen und/oder metallischen Teilschichten .
Weitere Bestandteile des strahlungsemittierenden Bauelements 205 sind erneut ein auf dem Lichtleiter 230 mittig angeordne¬ tes Konversionselement 240, sowie ein reflektierendes Kunst¬ stoffmaterial 260, mit welchem die Anordnung aus den Halb¬ leiterchips 210, den Wärmeabführungselementen 260, dem Lichtleiter 230 und dem Konversionselement 240 umgeben ist. Eine vorderseitige Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 ist unbedeckt.
Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement 205 ist der Lichtleiter 230 thermisch mit den Wärmeabführungselementen 280 verbunden. Hierdurch ist es möglich, eine im Betrieb des Bauelements 205 infolge der Strahlungskonversion in dem Konversionselement 240 erzeugte und in den Lichtleiter 230 einge¬ leitete Wärmeenergie nicht nur über die Halbleiterchips 210, sondern zusätzlich über die Wärmeabführungselemente 280 abzu- führen und dem Träger 270 zuzuführen. Auf diese Weise kann sich das Bauelement 205 durch eine zuverlässige Betriebsweise mit hoher Lebensdauer auszeichnen.
Strahlungsemittierende Bauelemente können mit oberflächen- emittierenden Halbleiterchips verwirklicht sein, welche keine Vorderseitenkontakte aufweisen. Zur beispielhaften Veranschaulichung zeigt Figur 23 eine seitliche Schnittdarstellung eines in diesem Sinne ausgebildeten strahlungsemittierenden Bauelements 206. Das Bauelement 206, welches in Figur 24 in einer AufSichtsdarstellung gezeigt ist, weist einen zu dem
Bauelement 202 vergleichbaren Aufbau mit sechs auf einem Trä¬ ger 270 angeordneten oberflächenemittierenden Halbleiterchips 211 auf. Die Halbleiterchips 211 weisen wie die Halbleiter¬ chips 210 jeweils ein nicht strahlungsdurchlässiges Chipsub- strat 215 und eine hierauf angeordnete Halbleiterschichten¬ folge 220 zur Strahlungserzeugung auf. Die in einer Halbleiterschichtenfolge 220 erzeugte Strahlung kann über eine Abstrahlfläche 221 abgegeben werden. Die Halbleiterchips 211, sowie auch deren Halbleiterschichtenfolgen 220 und Abstrahlflächen 221, besitzen eine rechteckige Aufsichtsform (vgl. Figur 24) . Wie in Figur 23 zeigt ist, weist jeder Halbleiterchip 211 ferner zwei rückseitige Kontakte 219 auf, über welche die Halbleiterchips 211 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Über die Kontakte 219 sind die Halbleiterchips 211 elektrisch und mechanisch mit Gegenkontakten des Trägers 270 verbunden, wobei eine Verbindung über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel wie zum Beispiel ein Lotmittel oder ein elektrisch leitfähiger Klebstoff hergestellt sein kann (jeweils nicht dargestellt). Der weitere Aufbau des in den Figuren 23, 24 gezeigten strah- lungsemittierenden Bauelements 206 ist übereinstimmend zu dem Bauelement 202. So weist das Bauelement 206 einen auf den Halbleiterchips 211 angeordneten und mit den Halbleiterschichtenfolgen der Halbleiterchips 211 über ein strahlungs- durchlässiges Material 250 optisch verbundenen Lichtleiter 230 auf. Die Abstrahlflächen 221 und damit eine aus den Ab¬ strahlflächen zusammengesetzte Emissionsfläche 225 sind voll¬ ständig von dem Lichtleiter 230 überdeckt. Auf dem Lichtlei¬ ter 230 ist ein Konversionselement 240 mittig angeordnet. In der gezeigten Ausgestaltung sind lediglich zwei der Halbleiterchips 211 von dem Konversionselement 240 überdeckt. Die Anordnung aus den Halbleiterchips 211, dem Lichtleiter 230 und dem Konversionselement 240 ist ferner von einem reflek¬ tierenden Kunststoffmaterial 260 derart umgeben, dass eine vorderseitige Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 frei bleibt.
Figur 25 zeigt in einer AufSichtsdarstellung eine mögliche abgewandelte Ausgestaltung, welche für das strahlungsemittie- rende Bauelement 206 in Betracht kommen kann. Hierbei weist das Bauelement 206 neun in einem rechteckigen Raster nebeneinander angeordnete Halbleiterchips 211 auf. Das mittig auf dem Lichtleiter 230 angeordnete Konversionselement 240 weist eine solche Größe auf, dass ein mittlerer Halbleiterchip 211 vollständig und die übrigen Halbleiterchips 211 teilweise von dem Konversionselement 240 überdeckt sind. Für strahlungsemittierende Bauelemente kann ein Aufbau mit lediglich einem Halbleiterchip mit einer strahlungserzeugen- den Halbleiterschichtenfolge in Betracht kommen. In diesem Sinne zeigt Figur 26 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren Strahlungsemittierenden Bauelements 104. Das Bauele- ment 104 weist einen auf einem Träger 170 angeordneten volumenemittierenden Flip-Chip 110 auf. Der Halbleiterchip 110 weist ein als Lichtleitereinrichtung 130 dienendes strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat 125 aus zum Beispiel Saphir und eine einzelne, auf dem Chipsubstrat 125 angeordnete Halb- leiterschichtenfolge 120 auf. Die in der Halbleiterschichten¬ folge 120 erzeugte Lichtstrahlung kann über eine Emissions¬ fläche 125 abgestrahlt und in das hieran unmittelbar angren¬ zende Chipsubstrat 115 eingekoppelt werden. Über zwei rück¬ seitige Kontakte 117 ist der Halbleiterchip 110 mit nicht dargestellten Gegenkontakten des Trägers 170 verbunden. Auf dem Chipsubstrat 115 ist ein Konversionselement 140 angeord¬ net, welches mit dem Chipsubstrat 115 optisch gekoppelt ist. Weiter weist das Bauelement 104 ein auf dem Träger 170 ange¬ ordnetes reflektierendes Kunststoffmaterial 160 auf, welches die vorgenannten Bestandteile 110, 140 derart umgibt, dass eine Abstrahlfläche 142 des Konversionselements 140 unbedeckt ist. Die Emissionsfläche 125 ist wesentlich größer als eine dem Chipsubstrat 115 zugewandte Eingangsfläche 141 des Kon¬ versionselements 140, so dass Strahlung von der Abstrahlflä- che 142 mit einer hohen Leuchtdichte emittiert werden kann.
Der vorgenannte Ansatz ist auch in Bezug auf Oberflächenemit¬ ter möglich. Zur Veranschaulichung zeigt Figur 27 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittieren- den Bauelements 207. Das Bauelement 207 weist einen auf einem Träger 270 angeordneten oberflächenemittierenden Halbleiterchip 210 auf. Der Halbleiterchip 210 weist ein Chipsubstrat 215, eine hierauf angeordnete Halbleiterschichtenfolge 220, sowie einen vorderseitigen Kontakt 217 und einen nicht gezeigten rückseitigen Kontakt auf, welche mit nicht darge¬ stellten Gegenkontakten des Trägers 270 elektrisch verbunden sind. Auf dem Halbleiterchip 210 ist ein Lichtleiter 230 an- geordnet, welcher über ein strahlungsdurchlässiges Material 250 optisch mit der Halbleiterschichtenfolge 220 verbunden ist. Die in der Halbleiterschichtenfolge 220 erzeugte Licht¬ strahlung kann über eine Emissionsfläche 225 abgestrahlt und in den Lichtleiter 230 eingekoppelt werden. Auf dem Lichtlei- ter 230 ist ein Konversionselement 240 angeordnet, welches mit dem Lichtleiter 230 optisch gekoppelt ist. Weiter weist das Bauelement 207 ein auf dem Träger 270 angeordnetes re¬ flektierendes Kunststoffmaterial 260 auf, welches die vorge¬ nannten Bestandteile 210, 230, 240 derart umgibt, dass eine Abstrahlfläche 242 des Konversionselements 240 unbedeckt ist. Die Emissionsfläche 225 ist wesentlich größer als eine dem Lichtleiter 230 zugewandte Eingangsfläche 241 des Konversi¬ onselements 240, so dass Strahlung von der Abstrahlfläche 242 mit einer hohen Leuchtdichte emittiert werden kann.
Neben den oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können .
Es ist zum Beispiel möglich, Bauelemente mit Anzahlen
und/oder geometrischen Anordnungen von Halbleiterchips 110, 111, 210, 211 sowie Konversionselementen 140, 240 zu verwirklichen, welche von den in den Figuren gezeigten Ausgestaltun- gen abweichen. In entsprechender Weise können Lichtleiter 230, 231, 232 mit hierauf abgestimmten AufSichtsformen zum Einsatz kommen. Sofern Halbleiterchips 210 mit eckseitigen Kontakten 217 verwendet werden (vgl. Figur 12), können die Lichtleiter entsprechende Aussparungen 235 aufweisen.
Im Hinblick auf Kombinationen von Ausgestaltungen ist es zum Beispiel möglich, die Verwendung einer reflektierenden Be- schichtung 160 anstelle eines reflektierenden Kunststoffmate- rials, wie sie anhand von Figur 7 erläutert wurde, auch bei den anhand der nachfolgenden Figuren 8 bis 25 erläuterten Bauelementen mit oberflächenemittierenden Halbleiterchips 210, 211 vorzusehen. Hierbei können Halbleiterchips 210, 211 umfangsseitig, ein Lichtleiter 230, 231, 232 an einer Vorderseite in einem Bereich neben einem Konversionselement 240 und ein Lichtleiter 230 zusätzlich umfangsseitig, sowie auch das Konversionselement 240 umfangsseitig mit einer reflektieren¬ den Beschichtung 161 bedeckt sein. Für die in den Figuren 26, 27 gezeigten Bauelemente können in entsprechender Weise abgewandelte Ausgestaltungen mit einer solchen Beschichtung 161 in Betracht kommen.
Bei den in den Figuren gezeigten Bauelementen mit mehreren volumenemittierenden Halbleiterchips 110 sind sämtliche Halb¬ leiterchips 110 von einem Konversionselement 140 teilweise überdeckt (vgl. die Figuren 2, 3, 5, 6) . Es sind jedoch auch Ausgestaltungen von Bauelementen denkbar, gegebenenfalls mit einer größeren Anzahl an Halbleiterchips 110, bei welchen nicht sämtliche und durch ein transparentes Material 150 op¬ tisch gekoppelte Halbleiterchips 110 von einem Konversions¬ element 140 teilweise überdeckt sind. In dieser Hinsicht kann zum Beispiel eine zu Figur 24 entsprechende Ausgestaltung in Betracht kommen.
Eine weitere mögliche Abwandlung besteht zum Beispiel darin, bei dem anhand von Figur 20 erläuterten Bauelement mit den Wärmeabführungselementen 280 einen Lichtleiter mit einer sich in Richtung des Konversionselements 240 verjüngenden Quer- schnittsform einzusetzen. Dies ist auch bei anderen Bauelementen, zum Beispiel bei dem Bauelement von Figur 27, mög¬ lich. Ferner können für sämtliche der gezeigten Bauelemente mit einem Lichtleiter 230, 231, 232, zum Beispiel die in den Figuren 23, 27 gezeigten Bauelemente, Ausgestaltungen mit Wärmeabführungselementen vorgesehen werden.
In Bezug auf das Hervorrufen einer zusätzlichen Wärmeabführung können des Weiteren Bauelemente in Betracht kommen, wel- che eine andere Anzahl an Wärmeabführungselementen, oder auch lediglich ein Wärmeabführungselement aufweisen. Ein solches Wärmeabführungselement kann ferner zum Beispiel rahmenförmig ausgebildet sein, und einen oder mehrere Halbleiterchips um- schließen.
Auch in Bezug auf eine Strahlungskonversion und ein Konversionselement 140, 240 sind Abwandlungen denkbar. Beispielsweise kann ein Konversionselement 140, 240 eingesetzt werden, mit dessen Hilfe eine blaue Primärstrahlung im Wesentlichen vollständig zum Beispiel in eine grüne oder rote Lichtstrahlung umgesetzt wird. Anstelle eines keramischen Konversionsele¬ ments kann ein Konversionselement 140, 240 verwendet werden, welches ein Matrixmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Glasmaterial, und darin eingebettete Konversionspar¬ tikel aufweist. Eine weitere mögliche Abwandlung besteht da¬ rin, ein Konversionselement 140, 240 in Form einer Schicht zu verwirklichen, welche unmittelbar auf einer Lichtleitereinrichtung 130 aus wenigstens einem Chipsubstrat 115 oder auf einem Lichtleiter 230, 231, 232 aufgebracht ist. Ein Beispiel ist ein Aufsprühen eines Silikonmaterials mit darin enthalte¬ nen Konversionspartikeln (Spray Coating) .
Ein Lichtleiter 230, 231, 232 kann neben den oben genannten Materialien (Saphir, Glas) aus anderen Materialien ausgebildet sein. Hierunter fällt zum Beispiel ein strahlungsdurchlässiges keramisches Material. Falls ferner ein keramisches Konversionselement 240 zum Einsatz kommt, ist es möglich, ein Bauelement mit einem kombinierten und gemeinsam hergestellten keramischen Element auszustatten, welches einen Lichtleiter
230, 231, 232 und ein hierauf angeordnetes Konversionselement 240 umfasst.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. BEZUGSZEICHENLISTE
101 Bauelement
102 Bauelement
103 Bauelement
104 Bauelement
110 Halbleiterchip
111 Halbleiterchip
115 Chipsubstrat
117 Kontakt
120 Halbleiterschichtenfolge
121 Abstrahlfläche
125 Emissionsfläche
130 Lichtleitereinrichtung
140 Konversionselement
141 Eingangsfläche
142 Abstrahlfläche
150 strahlungsdurchlässiges Material
160 reflektierendes Kunststoffmaterial
161 reflektierende Beschichtung
170 Träger
201 Bauelement
202 Bauelement
203 Bauelement
204 Bauelement
205 Bauelement
206 Bauelement
207 Bauelement
210 Halbleiterchip
211 Halbleiterchip
215 Chipsubstrat
217 Kontakt
219 Kontakt
220 Halbleiterschichtenfolge
221 Abstrahlfläche
225 Emissionsfläche
230 Lichtleiter
231 Lichtleiter 232 Lichtleiter
235 Aussparung
240 Konversionselement
241 Eingangsfläche
242 Abstrahltläche
250 strahlungsdurchlässiges Material
260 reflektierendes Kunststoffmaterial
270 Träger
275 Bonddraht
280 Wärmeabführungselernent
281 reflektierende Schicht

Claims

PATENTA S PRUCHE
Strahlungsemittierendes Bauelement, aufweisend: eine Strahlungsquelle mit wenigstens einer Halbleiter¬ schichtenfolge (120, 220) zur Strahlungserzeugung; eine der Strahlungsquelle nachgeordnete Lichtleiterein¬ richtung (130, 230, 231, 232); und ein der Lichtleitereinrichtung (130, 230, 231, 232) nachgeordnetes Konversionselement (140, 240) zur Strah¬ lungskonversion, wobei Strahlung über eine Emissionsfläche (125, 225) von der Strahlungsquelle emittierbar und in die Lichtleitereinrichtung (130, 230, 231, 232) einkoppelbar ist, wobei Strahlung von der Lichtleitereinrichtung (130, 230, 231, 232) über eine Eingangsfläche (141, 241) in das Konversionselement (140, 240) einkoppelbar ist, und wobei die Emissionsfläche (125, 225) der Strahlungs¬ quelle größer ist als die Eingangsfläche (141, 241) des Konversionselements (140, 240).
Strahlungsemittierendes Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Eingangsfläche (141, 241) des Konversionsele¬ ments (140, 240) und die Emissionsfläche (125, 225) der Strahlungsquelle ein Größenverhältnis von höchstens 75% aufweisen .
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei die Strahlungsquelle mehrere nebeneinander ange¬ ordnete Halbleiterschichtenfolgen (120, 220) zur Strahlungserzeugung aufweist,
wobei Strahlung der Halbleiterschichtenfolgen (120, 220) jeweils über eine Abstrahlfläche (121, 221) emittierbar und in die Lichtleitereinrichtung (130, 230, 231, 232) einkoppelbar ist,
und wobei sich die Emissionsfläche (125, 225) der Strah¬ lungsquelle aus den Abstrahlflächen (121, 221) der Halbleiterschichtenfolgen (120, 220) zusammensetzt.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche
wobei das strahlungsemittierende Bauelement einen strah- lungsemittierenden Halbleiterchip (110, 111) aufweist, wobei der Halbleiterchip (110, 111) als volumenemittie¬ render Flip-Chip ausgebildet ist,
wobei der Halbleiterchip (110, 111) die wenigstens eine Halbleiterschichtenfolge (120) der Strahlungsquelle und ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat (115) aufweist, und wobei die Lichtleitereinrichtung (130) durch das strahlungsdurchlässige Chipsubstrat (115) gebildet ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach Anspruch 4, wobei umfangsseitig des Halbleiterchips (110, 111) und an einer Vorderseite der Halbleiterchips (110, 111) in einem Bereich neben dem Konversionselement (140) ein re¬ flektierendes Material (160, 161) angeordnet ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 1 bis 3,
wobei das strahlungsemittierende Bauelement mehrere ne¬ beneinander angeordnete strahlungsemittierende Halb¬ leiterchips (110) aufweist,
wobei die mehreren Halbleiterchips (110) als volumen¬ emittierende Flip-Chips ausgebildet sind,
wobei die mehreren Halbleiterchips (110) jeweils eine Halbleiterschichtenfolge (120) der Strahlungsquelle und ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat (115) aufwei¬ sen,
und wobei die Lichtleitereinrichtung (130) die strahlungsdurchlässigen Chipsubstrate (115) der mehreren Halbleiterchips (110) aufweist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach Anspruch 6, weiter aufweisend ein zwischen den mehreren Halbleiterchips (110) angeordnetes strahlungsdurchlässiges Materi¬ al (150) .
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 6 oder 7,
wobei umfangsseitig der mehreren Halbleiterchips (110) und an Vorderseiten der mehreren Halbleiterchips (110) in einem Bereich neben dem Konversionselement (140) ein reflektierendes Material (160) angeordnet ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 1 bis 3,
wobei das Strahlungsemittierende Bauelement mehrere ne¬ beneinander angeordnete Strahlungsemittierende Halb¬ leiterchips (210, 211) aufweist,
wobei die mehreren Halbleiterchips (210, 211) als ober¬ flächenemittierende Halbleiterchips ausgebildet sind, wobei die mehreren Halbleiterchips (210, 211) jeweils eine Halbleiterschichtenfolge (220) der Strahlungsquelle aufweisen,
und wobei die Lichtleitereinrichtung in Form eines auf den mehreren Halbleiterchips (210, 211) angeordneten Lichtleiters (230, 231, 232) ausgebildet ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 1 bis 3,
wobei das Strahlungsemittierende Bauelement einen strah- lungsemittierenden Halbleiterchip (210) aufweist, wobei der Halbleiterchip (210) als oberflächenemittie¬ render Halbleiterchip ausgebildet ist,
wobei der Halbleiterchip (210) die Halbleiterschichtenfolge (220) der Strahlungsquelle aufweist,
und wobei die Lichtleitereinrichtung in Form eines auf dem Halbleiterchip angeordneten Lichtleiters (230) aus- gebildet ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 9 oder 10,
wobei an einer Vorderseite des Lichtleiters (230, 231, 232) in einem Bereich neben dem Konversionselement (240) ein reflektierendes Material (260) angeordnet ist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 9 bis 11,
wobei der Lichtleiter (231, 232) eine sich in Richtung des Konversionselements (240) verjüngende Form aufweist.
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der An¬ sprüche 9 bis 12,
weiter aufweisend wenigstens ein mit dem Lichtleiter (230) thermisch gekoppeltes Wärmeabführungselement (280) zur Abführung von Wärme von dem Lichtleiter (230) .
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei umfangsseitig des Konversionselements (140, 240) ein reflektierendes Material (160, 161, 260) angeordnet ist .
Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
aufweisend ein Kunststoffmaterial (160, 260) mit reflek¬ tierenden Partikeln, welches die die Strahlungsquelle, die Lichtleitereinrichtung (130, 230, 231, 232) und das Konversionselement (140, 240) umfassende Anordnung umgibt, wobei eine vorderseitige Abstrahlfläche (142, 242) des Konversionselements (140, 240) nicht mit dem Kunststoffmaterial (160, 260) bedeckt ist.
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