WO2019068471A1 - Optoelektronisches bauteil - Google Patents

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WO2019068471A1
WO2019068471A1 PCT/EP2018/075451 EP2018075451W WO2019068471A1 WO 2019068471 A1 WO2019068471 A1 WO 2019068471A1 EP 2018075451 W EP2018075451 W EP 2018075451W WO 2019068471 A1 WO2019068471 A1 WO 2019068471A1
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WO
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semiconductor chip
electromagnetic radiation
color
optoelectronic component
light
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PCT/EP2018/075451
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English (en)
French (fr)
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Stefan Morgott
Wolfgang Schnabel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
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    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
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    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the optoelectronic component comprises a first semiconductor chip.
  • the first semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation, in particular light, during operation.
  • the first semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a
  • the optoelectronic component comprises a second semiconductor chip.
  • the second semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation, in particular light, during operation.
  • the second semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a
  • the optoelectronic component comprises a third semiconductor chip.
  • the third semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation, in particular light, during operation.
  • the third semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a
  • the optoelectronic component comprises a fourth semiconductor chip.
  • the fourth semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation, in particular light, during operation.
  • the fourth semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a
  • the semiconductor chips are on a carrier
  • the carrier may be, for example, a printed circuit board. It is also possible that the carrier is an electrically conductive frame (“leadframe”) or that the carrier comprises one.
  • Each of the semiconductor chips can each have their own
  • Housing be arranged.
  • the housings can be applied to the carrier. Furthermore, the four
  • Semiconductor chips may be arranged in a common housing, which is applied to the carrier. It is further
  • the semiconductor chips can each have a
  • Main extension plane which is parallel to a main extension plane of the carrier.
  • Main extension plane of the four semiconductor chips may have the shape of a rectangle or a square.
  • the square in the main plane of extension, the square may have an area of at least 0.5 mm 2 and at most 2 mm 2 .
  • the four semiconductor chips can thus each have a base in their main plane of extension which is at least 0.5 mm 2 and at most 2 mm 2 in size.
  • the four semiconductor chips may be surface mountable. Furthermore, the four semiconductor chips can be contacted electrically on their side facing away from the carrier by bonding wires. To protect the semiconductor chips and, if appropriate, the bonding wires, a cover plate may also be attached to the side of the semiconductor chips facing away from the carrier. The cover plate may be transparent to the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chips.
  • the illuminance of the optoelectronic device can be increased.
  • the total luminous flux of the semiconductor chips can be at least 1400 lumens
  • Semiconductor chip designed to emit during operation electromagnetic radiation having a dominant wavelength of at least 610 nm and at most 650 nm.
  • the first semiconductor chip is designed to operate
  • the dominant wavelength of electromagnetic radiation lies in the CIE color space on a straight line with the color locus of the respective electromagnetic radiation and the white point.
  • the dominant wavelength is thus the spectral wavelength, which corresponds approximately to the color of the respective electromagnetic radiation.
  • the Spectrum of the electromagnetic radiation emitted by the first semiconductor chip during operation may have at least one peak.
  • the first semiconductor chip can thus be designed to emit red light during operation.
  • the first semiconductor chip is free of a conversion layer or a conversion element. This means that the one emitted by the first semiconductor chip during operation
  • electromagnetic radiation is not converted in the first semiconductor chip.
  • Semiconductor chip can thus be designed to emit blue light during operation.
  • the second is
  • the third is
  • Color space coordinates can be specified, for example, in the CIE 10 ° color space or in the CIE 2 ° color space.
  • the third semiconductor chip can thus be designed in
  • the fourth is
  • the fourth semiconductor chip designed to emit during operation electromagnetic radiation with color space coordinates of 0.5638 ⁇ 0.005 and 0.4113 ⁇ 0.005 in the CIE color space.
  • the fourth semiconductor chip can thus be designed to be orange-yellow (also: "amber") in operation
  • this includes
  • Opto-electronic component a first semiconductor chip, a second semiconductor chip, a third semiconductor chip and a fourth semiconductor chip, wherein the four semiconductor chips are arranged on a support. This is the first one
  • the third semiconductor chip is designed to operate
  • the fourth semiconductor chip is designed to emit in operation electromagnetic radiation with color space coordinates of 0.5638 ⁇ 0.005 and 0.4113 ⁇ 0.005 in the CIE color space.
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chips can yield a white mixed light as a whole. As the semiconductor chips total light throughout the visible
  • the color rendering index of the white mixed light can be very high.
  • a high color rendering index advantageous, for example, in the illumination of
  • the optoelectronic component is designed to emit white mixed light with a high luminous flux of at least 1400 lumens.
  • the illuminance per area is thus very high and the optoelectronic component can be operated efficiently.
  • Semiconductor chip and / or the fourth semiconductor chip on an active region which is designed to emit during operation of the optoelectronic device electromagnetic radiation having a dominant wavelength of at least 430 nm and at most 490 nm.
  • the active region is preferably designed to emit electromagnetic radiation having a dominant wavelength of at least 440 nm and at most 450 nm.
  • the third semiconductor chip and / or the fourth semiconductor chip have an active region which is designed to emit blue light during operation.
  • the third and / or the fourth semiconductor chip may have electrical contacts.
  • the intensity of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip during operation may depend on a voltage applied to the electrical contacts.
  • the intensity of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip during operation may depend on a voltage applied to the electrical contacts.
  • Semiconductor chip in operation emitted electromagnetic radiation can be controlled.
  • Semiconductor chip on an active area which is designed to emit during operation of the optoelectronic device electromagnetic radiation having a dominant wavelength of at least 610 nm and at most 650 nm.
  • electromagnetic radiation having a dominant wavelength of at least 610 nm and at most 650 nm.
  • Semiconductor chip on an active area which is designed to emit during operation of the optoelectronic device electromagnetic radiation having a dominant wavelength of at least 450 nm and at most 475 nm.
  • Conversion element in particular a conversion layer, which is adapted to a wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the active region to
  • the conversion layer may be arranged on the side of the semiconductor chip facing away from the carrier.
  • the conversion layer may comprise a matrix material into which phosphor particles are introduced.
  • Matrix material may be transparent or partially transparent to those emitted by the semiconductor chips during operation
  • the conversion layer of the third semiconductor chip may have a thickness of at least 100 ym and at most 200 ym in the vertical direction, wherein the vertical direction is perpendicular to the main extension plane of the carrier.
  • Semiconductor chips may have a thickness of at least 80 ym and at most 150 ym in the vertical direction.
  • the conversion layer is adapted to a range of wavelengths of the electromagnetic radiation emitted by the active region
  • the color of the light emitted by the active region may therefore differ from the color of the light emitted by the
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip can have exclusively converted radiation or be a mixture of converted radiation and unconverted radiation.
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip can have exclusively converted radiation or be a mixture of converted radiation and unconverted radiation.
  • the four are
  • Main extension plane of the support is arranged in two rows and two columns on the support. If the four semiconductor chips each have a square base area, then the four semiconductor chips can be arranged in a square. By arranging the four semiconductor chips in two rows and two columns, these can be arranged particularly compactly on the carrier.
  • the electromagnetic signal emitted by the semiconductor chips during operation yields
  • the four semiconductor chips emit electromagnetic radiation of different colors during operation.
  • the four colors of the semiconductor chips appear to a viewer as a white mixed light.
  • the optoelectronic device is advantageously designed to generate white light.
  • the white mixed light may, for example, have a luminous flux of at least 1400 lumens.
  • the semiconductor chips are operated in such a way that the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chips constitutes a predetermined percentage of the intensity of the white mixed light.
  • the percentage of electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chips may be changed according to various criteria. For example, by changing the percentage of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chips, the color temperature and the color rendering index of the white mixed light can be changed.
  • Forward current can be changed.
  • control takes place by means of pulse width modulation.
  • the number of respective semiconductor chips can be adapted to the percentage of the respective emitted radiation.
  • the optoelectronic device may be less second
  • the color temperature of the white mixed light is adjustable, wherein a
  • adjustable color temperature is at least 90.
  • Color temperature of the white mixed light can by a
  • Changing the intensity of the electromagnetic radiation emitted by the four semiconductor chips can be adjusted. For example, it can be calculated which percentage of the intensity of the white mixed light is required by the light of the four semiconductor chips. In this way, the color temperature can be changed continuously.
  • the spectra of the four types of semiconductor chips allow the color rendering index of the white mixed light to be at least 90 in each case.
  • the spectra of the semiconductor chips or the dominant wavelength and the color space coordinates are selected such that at the same time the color temperature of the white mixed light is adjustable and the color rendering index of the white mixed light is at least 90.
  • Such a white mixed light is particularly suitable for applications in which people are illuminated, such as on theaters or in movie studios.
  • the color temperature of the white mixed light is between 3000 K and 7000 K.
  • the color temperature of the white mixed light can be continuously adjustable or tunable.
  • Color rendering index Ra of the white mixed light at least 95. This means that the color rendering index Ra of the white mixed light is at least 95 for each of the adjustable color temperatures. It is still possible that the
  • Color rendering index Ra of the white mixed light is at least 97 for some color temperatures.
  • Color rendering index Ra all colors of the object can be perceived by a viewer. A high one
  • Color rendering index Ra is particularly advantageous for illuminating people. According to at least one embodiment, the
  • Color rendering index R9 of the white mixed light at least 93. This means that the color rendering index R9 of the white mixed light is at least 93 for each of the adjustable color temperatures. It is still possible that the
  • Color temperatures is at least 95.
  • the color rendering index R9 indicates how well reds are reproduced. Also a high color rendering index R9 is particularly advantageous for human illumination.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the optoelectronic component.
  • FIGS 2, 3, 4 and 5 show by way of example the
  • FIG. 6 shows the composition of the white mixed light at different color temperatures.
  • Figure 7 the luminous flux of the four semiconductor chips is exemplified.
  • FIG. 8 shows various values of the color rendering index of an exemplary embodiment of the optoelectronic component.
  • Figures 9A, 9B, 10A, 10B, IIA, IIB, 12A, 12B, 13A and 13B exemplify the color space coordinates, the spectrum and various values of the color rendering index of the
  • a carrier 15 On a carrier 15 are a first semiconductor chip 11, a second semiconductor chip 12, a third semiconductor chip 13 and a fourth semiconductor chip 14
  • the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 are, for example, light-emitting diodes which are designed to emit electromagnetic radiation during operation of the optoelectronic component 10.
  • the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 are, for example, light-emitting diodes which are designed to emit electromagnetic radiation during operation of the optoelectronic component 10.
  • Semiconductor chips 11, 12, 13, 14 have electrical contacts 17.
  • the electrical contacts 17 may be connected via bonding wires, for example with an electrical contact of the carrier 15.
  • a cover plate 16 is arranged at the side facing away from the carrier 15 of the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14, arranged.
  • the cover plate 16 covers the four
  • Semiconductor chips 11, 12, 13, 14 complete and is at least partially transparent to the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chips 11, 12, 13, 14.
  • the first semiconductor chip 11 is designed to emit in operation electromagnetic radiation having a dominant wavelength of 625 nm.
  • the second semiconductor chip 12 is designed to emit in operation electromagnetic radiation having a dominant wavelength of 465 nm.
  • the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 are arranged in two rows and two columns on the carrier 15. Next, the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 each have one
  • FIG. 2 shows in the upper diagram the color space coordinates of the light emitted by an embodiment of the first semiconductor chip 11 in the CIE color space.
  • the color space coordinates in the CIE are on the x-axis and the y-axis Color space applied. Furthermore, the
  • the color location of the light emitted by the first semiconductor chip 11 in the CIE color space is marked with an x.
  • the x-axis is the wavelength in
  • Semiconductor chip 11 emitted light is 625 nm.
  • the first semiconductor chip 11 is adapted to emit in operation red light.
  • FIG. 3 shows in the upper diagram the color space coordinates of the light emitted by an exemplary embodiment of the second semiconductor chip 12 in the CIE color space.
  • the color location of the light emitted by the second semiconductor chip 12 in the CIE color space is marked with an x.
  • the x-axis is the wavelength in
  • FIG. 4 shows in the upper diagram the color space coordinates of the one embodiment of the third semiconductor chip
  • the upper diagram shows the color space coordinates in the CIE
  • the emitted light is not a spectral color but a mixed light with a broad spectrum, as in the lower diagram
  • the lower diagram plots the wavelength in nanometers on the x-axis and the intensity in arbitrary units of the light emitted by the third semiconductor chip 13 on the y-axis.
  • the third is
  • FIG. 5 shows in the upper diagram the color space coordinates of the embodiment of the fourth semiconductor chip
  • the upper diagram shows the color space coordinates in the CIE
  • the emitted light is not a spectral color but a mixed light with a broad spectrum, as in the lower diagram
  • the wavelength is in nanometers on the x-axis and the intensity on the y-axis in arbitrary units of the light emitted by the fourth semiconductor chip 14 light.
  • Semiconductor chip 14 designed to emit during operation orange-yellow light.
  • the composition of the white mixed light is given by way of example for different color temperatures between 3000 K and 7000 K.
  • the light emitted by the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 during operation appears to a viewer as a white mixed light.
  • the light emitted by the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 contributes a different proportion to the white mixed light.
  • the light emitted by the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 each has a different intensity.
  • the intensity of the light emitted by the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 can be changed by the energization of the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14.
  • Semiconductor chip 13 emitted light in a proportion of 1.4% and the light emitted by the fourth semiconductor chip 14, a proportion of 30.9%.
  • the color temperature of the white mixed light between 3000 K and 7000 K is adjustable by changing the proportions of the light generated by the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 on the white mixed light.
  • FIG. 6 shows by way of example the proportions for the color temperatures 3000 K, 4000 K, 5000 K, 6000 K and 7000 K.
  • the proportions of the emitted light of the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14 are normalized to 100%.
  • the color rendering index Ra for a color temperature of 3000 K according to the illustrated embodiment is 97 and that
  • Color rendering index R9 for a color temperature of 3000 K is 96.
  • the color rendering index Ra is at least 95 and the color rendering index R9 is at least 93.
  • the optoelectronic component 10 described here is thus designed to produce white mixed light with a high luminous flux and a high color rendering index, the color temperature of the white mixed light being adjustable.
  • FIG. 7 shows, by way of example, the luminous flux for different color temperatures. On the x-axis is the
  • the luminous flux is plotted in lumens.
  • the luminous flux is for that of each of the four semiconductor chips 11, 12, 13, 14
  • the luminous flux emitted by the optoelectronic component 10 is white
  • Luminous flux of the second semiconductor chip 12 and the third semiconductor chip 13 is constant in the specified range of Color temperature. Overall, the luminous flux of the white mixed light emitted by the optoelectronic component 10 in the specified range of color temperatures is always at least 1400 lumens.
  • Embodiment of the optoelectronic device 10 indicated.
  • the color temperature in Kelvin is plotted on the x-axis and the color rendering index is plotted on the y-axis.
  • the left column at each color temperature refers to the color rendering index Ra and the right column refers to the color rendering index R9.
  • the color rendering index Ra is at least 95 and the color rendering index R9 is at least 93.
  • the spectrum of the white is exemplary
  • Fig. 9B the color rendering indices Ra and Rl to R15 are plotted for the white mixed light shown in Fig. 9A. On the x-axis are the different ones
  • Color rendering indices are plotted and the value of the respective color rendering index is plotted on the y-axis. Almost all of the color rendering indices shown have a value of at least 95.
  • the spectrum of the white is exemplary
  • FIG. IIB analogous to FIGS. 9B and 10B, FIGS.
  • the spectrum of the white is exemplary
  • FIG. 13B analogous to FIGS. 9B, 10B, IIB and 12B, the color rendering indices Ra and Rl to R15 for the white mixed light shown in FIG. 13A are plotted.
  • first semiconductor chip 12 second semiconductor chip

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (10) angegeben mit: -einem ersten Halbleiterchip (11), -einem zweiten Halbleiterchip (12), -einem dritten Halbleiterchip (13), und -einem vierten Halbleiterchip (14), wobei -die vier Halbleiterchips (11, 12, 13, 14) auf einem Träger (15) angeordnet sind, -der erste Halbleiterchip (11) dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nmund höchstens 650 nmzu emittieren, -der zweite Halbleiterchip (12) dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 450 nm und höchstens 475 nmzu emittieren, -der dritte Halbleiterchip (13) dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,3231 ±0,005 und 0,5408 ±0,005 im CIE Farbraum zu emittieren, und -der vierte Halbleiterchip (14) dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,5638 ±0,005 und 0,4113 ±0,005 im CIE Farbraum zu emittieren.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, das effizient betrieben werden kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optoelektronische Bauteil einen ersten Halbleiterchip. Der erste Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei dem ersten Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen
Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optoelektronische Bauteil einen zweiten Halbleiterchip. Der zweite Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei dem zweiten Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen
Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optoelektronische Bauteil einen dritten Halbleiterchip. Der dritte Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei dem dritten Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen
Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optoelektronische Bauteil einen vierten Halbleiterchip. Der vierte Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei dem vierten Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen
Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Halbleiterchips auf einem Träger
angeordnet. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine bedruckte Leiterplatte handeln. Es ist außerdem möglich, dass es sich bei dem Träger um einen elektrisch leitfähigen Rahmen (engl.: „leadframe") handelt oder dass der Träger einen solchen umfasst.
Jeder der Halbleiterchips kann in einem jeweils eigenen
Gehäuse angeordnet sein. Die Gehäuse können auf den Träger aufgebracht sein. Des Weiteren können die vier
Halbleiterchips in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, welches auf den Träger aufgebracht ist. Ferner ist es
möglich, dass manche oder alle der Halbleiterchips ungehäust und direkt auf dem Träger befestigt sind. Die Halbleiterchips können jeweils eine
Haupterstreckungsebene aufweisen, welche parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Trägers ist. In der
Haupterstreckungsebene der vier Halbleiterchips können diese die Form eines Rechtecks oder eines Quadrates aufweisen.
Weisen die vier Halbleiterchips jeweils die Form eines
Quadrates in der Haupterstreckungsebene auf, so kann das Quadrat eine Fläche von mindestens 0,5 mm2 und höchstens 2 mm2 aufweisen. Die vier Halbleiterchips können somit jeweils eine Grundfläche in ihrer Haupterstreckungsebene aufweisen, welche mindestens 0,5 mm2 und höchstens 2 mm2 groß ist.
Die vier Halbleiterchips können oberflächenmontierbar sein. Ferner können die vier Halbleiterchips an ihrer dem Träger abgewandten Seite elektrisch durch Bonddrähte kontaktiert sein. Zum Schutz der Halbleiterchips und gegebenenfalls der Bonddrähte kann außerdem an der dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips eine Abdeckplatte angebracht sein. Die Abdeckplatte kann transparent für die von den Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung sein.
Es ist weiter möglich, dass eine Vielzahl von ersten
Halbleiterchips, eine Vielzahl von zweiten Halbleiterchips, eine Vielzahl von dritten Halbleiterchips und eine Vielzahl von vierten Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet sind. Somit kann die Beleuchtungsstärke des optoelektronischen Bauteils vergrößert werden. Beispielsweise kann der gesamte Lichtstrom der Halbleiterchips mindestens 1400 Lumen
betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nm und höchstens 650 nm zu emittieren. Bevorzugt ist der erste Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von 625 nm zu emittieren. Die dominante Wellenlänge von elektromagnetischer Strahlung liegt im CIE Farbraum auf einer Geraden mit dem Farbort der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung und dem Weißpunkt. Die dominante Wellenlänge ist somit die spektrale Wellenlänge, welche ungefähr der Farbe der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung entspricht. Das Spektrum der im Betrieb vom ersten Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung kann mindestens einen Peak aufweisen. Der erste Halbleiterchip kann somit dazu ausgelegt sein im Betrieb rotes Licht zu emittieren. Insbesondere ist der erste Halbleiterchip frei von einer Konversionsschicht oder einem Konversionselement. Das bedeutet, dass die vom ersten Halbleiterchip im Betrieb emittierte
elektromagnetische Strahlung im ersten Halbleiterchip nicht konvertiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 450 nm und höchstens 475 nm zu emittieren. Der zweite
Halbleiterchip kann somit dazu ausgelegt sein im Betrieb blaues Licht zu emittieren. Insbesondere ist der zweite
Halbleiterchip frei von einer Konversionsschicht oder einem Konversionselement. Das bedeutet, dass die vom zweiten
Halbleiterchip im Betrieb emittierte elektromagnetische
Strahlung im zweiten Halbleiterchip nicht konvertiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der dritte
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,3231 ± 0,005 und 0,5408 ± 0,005 im CIE Farbraum zu emittieren. Die
Farbraumkoordinaten können beispielsweise im CIE 10° Farbraum oder im CIE 2° Farbraum angegeben sein. Dabei geben die
Farbraumkoordinaten den Farbort der emittierten
elektromagnetischen Strahlung im jeweiligen Farbraum an. Der dritte Halbleiterchip kann somit dazu ausgelegt sein im
Betrieb grünes Licht zu emittieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der vierte
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,5638 ± 0,005 und 0,4113 ± 0,005 im CIE Farbraum zu emittieren. Der vierte Halbleiterchip kann somit dazu ausgelegt sein im Betrieb orange-gelbes (auch: „bernsteinfarbiges") Licht zu
emittieren .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauteil einen ersten Halbleiterchip, einen zweiten Halbleiterchip, einen dritten Halbleiterchip und einen vierten Halbleiterchip, wobei die vier Halbleiterchips auf einem Träger angeordnet sind. Dabei ist der erste
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nm und höchstens 650 nm zu emittieren. Der zweite
Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 450 nm und höchstens 475 nm zu emittieren. Der dritte Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,3231 ± 0,005 und 0,5408 ± 0,005 im CIE Farbraum zu
emittieren. Der vierte Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,5638 ± 0,005 und 0,4113 ± 0,005 im CIE Farbraum zu emittieren .
Die von den Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung kann insgesamt ein weißes Mischlicht ergeben. Da die Halbleiterchips insgesamt Licht im gesamten sichtbaren
Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittieren können, kann der Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts sehr hoch sein. Für viele Anwendungen ist ein hoher Farbwiedergabeindex vorteilhaft, beispielsweise bei der Beleuchtung von
Theaterbühnen, Filmstudios und bei Lichteffekten. Außerdem ist das optoelektronische Bauteil dazu ausgelegt, weißes Mischlicht mit einem hohen Lichtstrom von mindestens 1400 Lumen zu emittieren. Die Beleuchtungsstärke pro Fläche ist somit sehr hoch und das optoelektronisches Bauteil kann effizient betrieben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der dritte
Halbleiterchip und/oder der vierte Halbleiterchip einen aktiven Bereich auf, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Bauteils elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 430 nm und höchstens 490 nm zu emittieren. Bevorzugt ist der aktive Bereich dazu ausgelegt, im Betrieb des optoelektronischen Bauteils elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 440 nm und höchstens 450 nm zu emittieren. Somit weisen der dritte Halbleiterchip und/oder der vierte Halbleiterchip einen aktiven Bereich auf, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb blaues Licht zu emittieren.
Weiter können der dritte und/oder der vierte Halbleiterchip elektrische Kontakte aufweisen. Dabei kann die Intensität der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung von einer an die elektrischen Kontakte angelegten Spannung abhängen. Somit kann die Intensität der vom
Halbleiterchip im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung gesteuert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste
Halbleiterchip einen aktiven Bereich auf, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Bauteils elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nm und höchstens 650 nm zu emittieren. Vorteilhafterweise ist es nicht nötig die vom aktiven Bereich des ersten Halbleiterchips im Betrieb emittierte
elektromagnetische Strahlung zu konvertieren, damit der erste Halbleiterchip dazu ausgelegt ist im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nm und höchstens 650 nm zu emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Halbleiterchip einen aktiven Bereich auf, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Bauteils elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 450 nm und höchstens 475 nm zu emittieren. Vorteilhafterweise ist es nicht nötig die vom aktiven Bereich des zweiten Halbleiterchips im Betrieb emittierte
elektromagnetische Strahlung zu konvertieren, damit der zweite Halbleiterchip dazu ausgelegt ist im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 450 nm und höchstens 475 nm zu emittieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der dritte
Halbleiterchip und/oder der vierte Halbleiterchip ein
Konversionselement, insbesondere eine Konversionsschicht auf, welche dazu ausgelegt ist eine Wellenlänge der vom aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Strahlung zu
konvertieren. Die Konversionsschicht kann an der dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterchips angeordnet sein. Die Konversionsschicht kann ein Matrixmaterial aufweisen, in welches Leuchtstoffpartikel eingebracht sind. Das
Matrixmaterial kann transparent oder teilweise transparent für die von den Halbleiterchips im Betrieb emittierte
elektromagnetische Strahlung sein. Die Konversionsschicht des dritten Halbleiterchips kann eine Dicke von mindestens 100 ym und höchstens 200 ym in vertikaler Richtung aufweisen, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist. Die Konversionsschicht des vierten
Halbleiterchips kann eine Dicke von mindestens 80 ym und höchstens 150 ym in vertikaler Richtung aufweisen.
Es ist außerdem möglich, dass die Konversionsschicht dazu ausgelegt ist einen Bereich von Wellenlängen der vom aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Strahlung zu
konvertieren. Die Farbe des vom aktiven Bereich emittierten Lichts kann daher verschieden von der Farbe des vom
Halbleiterchip emittierten Lichts sein. Dabei kann die vom Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung ausschließlich konvertierte Strahlung aufweisen oder eine Mischung aus konvertierter Strahlung und unkonvertierter Strahlung sein. Vorteilhafterweise kann mit der
Konversionsschicht die Farbe des von einem aktiven Bereich emittierten Lichts geändert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die vier
Halbleiterchips in zwei Reihen und zwei Spalten auf dem
Träger angeordnet. Das bedeutet, dass die vier
Halbleiterchips in einer Ebene, welche parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers ist, in zwei Reihen und zwei Spalten auf dem Träger angeordnet sind. Weisen die vier Halbleiterchips jeweils eine quadratische Grundfläche auf, so können die vier Halbleiterchips in einem Quadrat angeordnet sein. Durch die Anordnung der vier Halbleiterchips in zwei Reihen und zwei Spalten können diese besonders kompakt auf dem Träger angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ergibt die im Betrieb von den Halbleiterchips emittierte elektromagnetische
Strahlung ein weißes Mischlicht. Die vier Halbleiterchips emittieren im Betrieb elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Farbe. Die vier Farben der Halbleiterchips erscheinen für einen Betrachter als ein weißes Mischlicht. Somit ist das optoelektronische Bauteil vorteilhafterweise dazu ausgelegt weißes Licht zu erzeugen. Das weiße Mischlicht kann beispielsweise einen Lichtstrom von mindestens 1400 Lumen aufweisen.
Um das weiße Mischlicht zu erzeugen, wird das von den
einzelnen Halbleiterchips emittierte Licht prozentual
gewichtet. Das bedeutet, dass die Halbleiterchips derart betrieben werden, dass die von den Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung einen vorgegebenen Prozentanteil an der Intensität des weißen Mischlichts ausmacht. Die prozentualen Anteile der von den Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung können gemäß verschiedener Kriterien geändert werden. Beispielsweise können durch eine Änderung der prozentualen Anteile der von den Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts geändert werden. Die Intensität der von einem Halbleiterchip
emittierten elektromagnetischen Strahlung kann beispielsweise durch den an den elektrischen Kontakt angelegten
Vorwärtsstrom geändert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Ansteuerung mittels Pulsweitenmodulation erfolgt .
Weist das optoelektronische Bauteil eine Vielzahl von
verschiedenen Halbleiterchips auf, so kann die Anzahl der jeweiligen Halbleiterchips an den prozentualen Anteil der jeweiligen emittierten Strahlung angepasst werden.
Beispielsweise wird zur Erzeugung weißen Mischlichts
prozentual weniger blaues Licht als grünes Licht benötigt. Daher kann das optoelektronische Bauteil weniger zweite
Halbleiterchips als dritte Halbleiterchips aufweisen. Durch das Anpassen der Anzahl der jeweiligen Halbleiterchips an das benötigte weiße Mischlicht, kann das optoelektronische
Bauteil effizient betrieben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Farbtemperatur des weißen Mischlichts einstellbar, wobei ein
Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts für jede
einstellbare Farbtemperatur wenigstens 90 ist. Die
Farbtemperatur des weißen Mischlichts kann durch eine
Änderung der Intensität der von den vier Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung eingestellt werden. Beispielsweise kann berechnet werden, welche prozentualen Anteile an der Intensität des weißen Mischlichts vom Licht der vier Halbleiterchips benötigt werden. Auf diese Art und Weise kann die Farbtemperatur kontinuierlich geändert werden. Gleichzeitig ermöglichen die Spektren der vier Typen von Halbleiterchips, dass der Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts in jedem Fall wenigstens 90 beträgt. Das
bedeutet, dass die Spektren der Halbleiterchips oder die dominante Wellenlänge und die Farbraumkoordinaten derart gewählt sind, dass gleichzeitig die Farbtemperatur des weißen Mischlichts einstellbar ist und der Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts wenigstens 90 beträgt.
Ein solches weißes Mischlicht ist besonders geeignet für Anwendungen, bei welchen Menschen beleuchtet werden, wie beispielsweise auf Theaterbühnen oder in Filmstudios.
Gleichzeitig ermöglichen die große Helligkeit der vier
Halbleiterchips und die kompakte Anordnung der vier Halbleiterchips eine kompakte Größe des optoelektronischen Bauteils .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Farbtemperatur des weißen Mischlichts zwischen 3000 K und 7000 K
einstellbar. Somit ist die Farbtemperatur des weißen
Mischlichts in einem großen Farbtemperaturbereich
einstellbar. Insbesondere kann die Farbtemperatur des weißen Mischlichts kontinuierlich einstellbar oder durchstimmbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der
Farbwiedergabeindex Ra des weißen Mischlichts mindestens 95. Das bedeutet, dass der Farbwiedergabeindex Ra des weißen Mischlichts für jede der einstellbaren Farbtemperaturen mindestens 95 beträgt. Es ist weiter möglich, dass der
Farbwiedergabeindex Ra des weißen Mischlichts für manche Farbtemperaturen mindestens 97 beträgt. Durch die Beleuchtung eines Gegenstandes mit Licht mit einem hohem
Farbwiedergabeindex Ra können alle Farben des Gegenstandes von einem Betrachter wahrgenommen werden. Ein hoher
Farbwiedergabeindex Ra ist insbesondere für die Beleuchtung von Menschen vorteilhaft. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der
Farbwiedergabeindex R9 des weißen Mischlichts mindestens 93. Das bedeutet, dass der Farbwiedergabeindex R9 des weißen Mischlichts für jede der einstellbaren Farbtemperaturen mindestens 93 beträgt. Es ist weiter möglich, dass der
Farbwiedergabeindex R9 des weißen Mischlichts für manche
Farbtemperaturen mindestens 95 beträgt. Der Farbwiedergabe Index R9 gibt an, wie gut Rottöne wiedergegeben werden. Auch ein hoher Farbwiedergabeindex R9 ist insbesondere für die Beleuchtung von Menschen vorteilhaft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 620 nm und höchstens 640 nm zu emittieren. Es hat sich gezeigt, dass für diesen Wellenlängenbereich der Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts für verschiedene Farbtemperaturen besonders hoch sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite
Halbleiterchip dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 460 nm und höchstens 465 nm zu emittieren. Es hat sich gezeigt, dass für diesen Wellenlängenbereich der Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts für verschiedene Farbtemperaturen besonders hoch sein kann. Im Folgenden wird das hier beschriebene optoelektronische Bauteil in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauteils.
Die Figuren 2, 3, 4 und 5 zeigen beispielhaft die
Farbraumkoordinaten und Spektren der vier Halbleiterchips. In Figur 6 ist die Zusammensetzung des weißen Mischlichts bei verschiedenen Farbtemperaturen angegeben. In Figur 7 ist der Lichtstrom der vier Halbleiterchips beispielhaft angegeben.
In Figur 8 sind verschiedene Werte des Farbwiedergabeindex eines Ausführungsbeispiels des optoelektronischen Bauteils gezeigt .
Die Figuren 9A, 9B, 10A, 10B, IIA, IIB, 12A, 12B, 13A und 13B zeigen beispielhaft die Farbraumkoordinaten, das Spektrum und verschiedene Werte des Farbwiedergabeindex des vom
optoelektronischen Bauteil emittierten Lichts für
verschiedene Farbtemperaturen.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauteils 10 gezeigt. Auf einem Träger 15 sind ein erster Halbleiterchip 11, ein zweiter Halbleiterchip 12, ein dritter Halbleiterchip 13 und ein vierter Halbleiterchip 14
angeordnet. Bei den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 handelt es sich beispielsweise um Leuchtdioden, welche dazu ausgelegt sind im Betrieb des optoelektronischen Bauteils 10 elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die vier
Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 weisen elektrische Kontakte 17 auf. Die elektrischen Kontakte 17 können über Bonddrähte beispielsweise mit einem elektrischen Kontakt des Trägers 15 verbunden sein. An der dem Träger 15 abgewandten Seite der vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 ist eine Abdeckplatte 16 angeordnet. Die Abdeckplatte 16 bedeckt die vier
Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 vollständig und ist zumindest teilweise transparent für die von den Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierte elektromagnetische Strahlung.
Der erste Halbleiterchip 11 ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von 625 nm zu emittieren. Der zweite Halbleiterchip 12 ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von 465 nm zu emittieren. Der dritte Halbleiterchip 13 ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten im CIE Farbraum von x = 0,3231 und y = 0,5408 zu emittieren. Der vierte Halbleiterchip 14 ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten im CIE Farbraum von x = 0,5638 und y = 0,4113 zu emittieren. Somit ergibt das im Betrieb von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierte Licht ein weißes Mischlicht.
Die vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 sind in zwei Reihen und zwei Spalten auf dem Träger 15 angeordnet. Weiter weisen die vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 jeweils eine
quadratische Grundfläche auf, so dass die vier
Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 kompakt auf dem Träger 15 angeordnet sind.
In Figur 2 sind im oberen Diagramm die Farbraumkoordinaten des von einem Ausführungsbeispiel des ersten Halbleiterchips 11 emittierten Lichts im CIE Farbraum dargestellt. Außerdem ist im unteren Diagramm in Figur 2 das Spektrum des
emittierten Lichts dargestellt. Im oberen Diagramm sind auf der x-Achse und der y-Achse die Farbraumkoordinaten im CIE Farbraum aufgetragen. Des Weiteren sind die
Farbraumkoordinaten von weißem Mischlicht verschiedener
Farbtemperaturen in Kelvin auf einer Kurve dargestellt.
Außerdem ist der Farbort des vom ersten Halbleiterchip 11 emittierten Lichts im CIE Farbraum mit einem x markiert. Im unteren Diagramm ist auf der x-Achse die Wellenlänge in
Nanometern und auf der y-Achse die Intensität in beliebigen Einheiten des vom ersten Halbleiterchip 11 emittierten Lichts aufgetragen. Die dominante Wellenlänge des vom ersten
Halbleiterchip 11 emittierten Lichts ist 625 nm. Somit ist der erste Halbleiterchip 11 dazu ausgelegt im Betrieb rotes Licht zu emittieren.
In Figur 3 sind im oberen Diagramm die Farbraumkoordinaten des von einem Ausführungsbeispiel des zweiten Halbleiterchips 12 emittierten Lichts im CIE Farbraum dargestellt. Außerdem ist im unteren Diagramm in Figur 3 das Spektrum des
emittierten Lichts dargestellt. Im oberen Diagramm sind auf der x-Achse und der y-Achse die Farbraumkoordinaten im CIE Farbraum aufgetragen. Wie in Figur 2 sind die
Farbraumkoordinaten von weißem Mischlicht verschiedener
Farbtemperaturen in Kelvin auf einer Kurve dargestellt.
Außerdem ist der Farbort des vom zweiten Halbleiterchip 12 emittierten Lichts im CIE Farbraum mit einem x markiert. Im unteren Diagramm ist auf der x-Achse die Wellenlänge in
Nanometern und auf der y-Achse die Intensität in beliebigen Einheiten des vom zweiten Halbleiterchip 12 emittierten
Lichts aufgetragen. Die dominante Wellenlänge des vom zweiten Halbleiterchip 12 emittierten Lichts ist 465 nm. Somit ist der zweite Halbleiterchip 12 dazu ausgelegt im Betrieb blaues Licht zu emittieren. In Figur 4 sind im oberen Diagramm die Farbraumkoordinaten des von einem Ausführungsbeispiel des dritten Halbleiterchips
13 emittierten Lichts im CIE Farbraum dargestellt. Außerdem ist im unteren Diagramm in Figur 4 das Spektrum des
emittierten Lichts dargestellt. Wie in den Figuren 2 und 3 sind im oberen Diagramm die Farbraumkoordinaten im CIE
Farbraum aufgetragen. Außerdem ist der Farbort des vom dritten Halbleiterchip 13 emittierten Lichts mit den
Farbraumkoordinaten x = 0,3231 und y = 0,5408 im CIE Farbraum mit einem x markiert. Bei dem emittierten Licht handelt es sich nicht um eine spektrale Farbe, sondern um ein Mischlicht mit einem breiten Spektrum, wie im unteren Diagramm
dargestellt. Im unteren Diagramm ist auf der x-Achse die Wellenlänge in Nanometern und auf der y-Achse die Intensität in beliebigen Einheiten des vom dritten Halbleiterchip 13 emittierten Lichts aufgetragen. Somit ist der dritte
Halbleiterchip 13 dazu ausgelegt im Betrieb grünes Licht zu emittieren . In Figur 5 sind im oberen Diagramm die Farbraumkoordinaten des von einem Ausführungsbeispiel des vierten Halbleiterchips
14 emittierten Lichts im CIE Farbraum dargestellt. Außerdem ist im unteren Diagramm in Figur 5 das Spektrum des
emittierten Lichts dargestellt. Wie in den Figuren 2 bis 4 sind im oberen Diagramm die Farbraumkoordinaten im CIE
Farbraum aufgetragen. Außerdem ist der Farbort des vom vierten Halbleiterchip 14 emittierten Lichts mit den
Farbraumkoordinaten x = 0,5638 und y = 0,4113 im CIE Farbraum mit einem x markiert. Bei dem emittierten Licht handelt es sich nicht um eine spektrale Farbe, sondern um ein Mischlicht mit einem breiten Spektrum, wie im unteren Diagramm
dargestellt. Im unteren Diagramm ist auf der x-Achse die Wellenlänge in Nanometern und auf der y-Achse die Intensität in beliebigen Einheiten des vom vierten Halbleiterchip 14 emittierten Lichts aufgetragen. Somit ist der vierte
Halbleiterchip 14 dazu ausgelegt im Betrieb orange-gelbes Licht zu emittieren.
In Figur 6 ist die Zusammensetzung des weißen Mischlichts beispielhaft für verschiedene Farbtemperaturen zwischen 3000 K und 7000 K angegeben. Das von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 im Betrieb emittierte Licht erscheint für einen Betrachter als weißes Mischlicht. Dazu trägt das von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierte Licht jeweils einen unterschiedlichen Anteil zum weißen Mischlicht bei. Das bedeutet, dass das von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierte Licht jeweils eine unterschiedliche Intensität aufweist. Die Intensität des von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierten Lichts kann durch die Bestromung der vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 geändert werden.
Beispielsweise macht das vom ersten Halbleiterchip 11
emittierte Licht zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 3000 K 12,1 % der Intensität des weißen Mischlichts aus. Das vom zweiten Halbleiterchip 12 emittierte Licht macht bei der gleichen Farbtemperatur einen Anteil von 55,6 % aus. Außerdem macht bei der gleichen Farbtemperatur das vom dritten
Halbleiterchip 13 emittierte Licht einen Anteil von 1,4 % aus und das vom vierten Halbleiterchip 14 emittierte Licht einen Anteil von 30,9 % aus.
Zur Erzeugung einer anderen Farbtemperatur des weißen
Mischlichts, beispielsweise von 4000 K, sind die Anteile der vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 verschieden von den
Anteilen zur Erzeugung von einer Farbtemperatur von 3000 K. Somit ist die Farbtemperatur des weißen Mischlichts zwischen 3000 K und 7000 K einstellbar durch die Änderung der Anteile des von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 erzeugten Lichts am weißen Mischlicht. In Figur 6 sind beispielhaft die Anteile für die Farbtemperaturen 3000 K, 4000 K, 5000 K, 6000 K und 7000 K angegeben. Die Anteile des emittierten Lichts der vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 sind auf 100 % normiert .
Außerdem ist in Figur 6 gezeigt, dass der Farbwiedergabeindex Ra für eine Farbtemperatur von 3000 K gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel 97 beträgt und dass der
Farbwiedergabeindex R9 für eine Farbtemperatur von 3000 K 96 beträgt. Für den Bereich zwischen 3000 K und 7000 Kelvin beträgt der Farbwiedergabeindex Ra mindestens 95 und der Farbwiedergabeindex R9 mindestens 93.
Das hier beschriebene optoelektronische Bauteil 10 ist somit dazu ausgelegt weißes Mischlicht mit einem hohen Lichtstrom und einem hohen Farbwiedergabeindex zu erzeugen, wobei die Farbtemperatur des weißen Mischlichts einstellbar ist.
In Figur 7 ist beispielhaft der Lichtstrom für verschiedene Farbtemperaturen aufgetragen. Auf der x-Achse ist die
Farbtemperatur in Kelvin aufgetragen und auf der y-Achse ist der Lichtstrom in Lumen aufgetragen. Der Lichtstrom ist für das von jedem der vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14
emittierte Licht aufgetragen. Außerdem ist der Lichtstrom des vom optoelektronischen Bauteil 10 emittierten weißen
Mischlichts aufgetragen. Der Lichtstrom des ersten
Halbleiterchips 11, des vierten Halbleiterchips 14 und des vom optoelektronischen Bauteil 10 emittierten weißen
Mischlichts nimmt mit steigender Farbtemperatur ab. Der
Lichtstrom des zweiten Halbleiterchips 12 und des dritten Halbleiterchips 13 ist konstant im angegebenen Bereich der Farbtemperatur. Insgesamt beträgt der Lichtstrom des vom optoelektronischen Bauteil 10 emittierten weißen Mischlichts im angegebenen Bereich der Farbtemperaturen immer mindestens 1400 Lumen.
In Figur 8 ist der Farbwiedergabeindex für verschiedene
Farbtemperaturen des weißen Mischlichts eines
Ausführungsbeispiels des optoelektronischen Bauteils 10 angegeben. Auf der x-Achse ist die Farbtemperatur in Kelvin aufgetragen und auf der y-Achse ist der Farbwiedergabeindex aufgetragen. Die linke Säule bei jeder Farbtemperatur bezieht sich auf den Farbwiedergabeindex Ra und die rechte Säule bezieht sich auf den Farbwiedergabeindex R9. Wie in Figur 6 gezeigt, beträgt der Farbwiedergabeindex Ra mindestens 95 und der Farbwiedergabeindex R9 mindestens 93.
In Figur 9A ist beispielhaft das Spektrum des weißen
Mischlichts für eine Farbtemperatur von 3000 K gezeigt. Im oberen Diagramm in Figur 9A sind die vier Farborte des von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierten Lichts im CIE Farbraum aufgetragen. Im unteren Diagramm ist auf der x- Achse die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen und auf der y-Achse die Intensität in beliebigen Einheiten. Zur Erzeugung des gezeigten Spektrums des weißen Mischlichts werden die vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 derart angesteuert, dass das von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierte Licht jeweils einen unterschiedlichen Anteil am weißen
Mischlicht ausmacht. Da sich das Spektrum des weißen
Mischlichts über den gesamten sichtbaren Bereich erstreckt, weist es einen hohen Farbwiedergabeindex auf.
In Figur 9B sind die Farbwiedergabeindices Ra und Rl bis R15 für das in Figur 9A gezeigte weiße Mischlicht aufgetragen. Auf der x-Achse sind die unterschiedlichen
Farbwiedergabeindices aufgetragen und auf der y-Achse ist der Wert des jeweiligen Farbwiedergabeindex aufgetragen. Fast alle der gezeigten Farbwiedergabeindices weisen einen Wert von mindestens 95 auf.
In Figur 10A ist beispielhaft das Spektrum des weißen
Mischlichts für eine Farbtemperatur von 4000 K gezeigt. Wie in Figur 9A sind im oberen Diagramm die vier Farborte des von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierten Lichts im CIE Farbraum aufgetragen. Im unteren Diagramm ist wie in Figur 9A das Spektrum des weißen Mischlichts aufgetragen. Da die Anteile des von den vier Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 emittierten Lichts am weißen Mischlicht verschieden von den Anteilen in Figur 9A sind, weist das Spektrum des weißen Mischlichts eine andere Form auf als in Figur 9A.
In Figur 10B sind wie in Figur 9B die Farbwiedergabeindices Ra und Rl bis R15 für das in Figur 10A gezeigte weiße
Mischlicht aufgetragen.
In Figur IIA ist beispielhaft das Spektrum des weißen
Mischlichts für eine Farbtemperatur von 5000 K analog zu den Figuren 9A und 10A gezeigt. Je kälter das Weiß des weißen Mischlichts wird, desto größer ist der Anteil des vom zweiten Halbleiterchip 12 emittierten Lichts am weißen Mischlicht.
In Figur IIB sind analog zu den Figuren 9B und 10B die
Farbwiedergabeindices Ra und Rl bis R15 für das in Figur IIA gezeigte weiße Mischlicht aufgetragen. In Figur 12A ist beispielhaft das Spektrum des weißen
Mischlichts für eine Farbtemperatur von 6000 K analog zu den Figuren 9A, 10A und IIA gezeigt. In Figur 12B sind analog zu den Figuren 9B, 10B und IIB die Farbwiedergabeindices Ra und Rl bis R15 für das in Figur 12A gezeigte weiße Mischlicht aufgetragen.
In Figur 13A ist beispielhaft das Spektrum des weißen
Mischlichts für eine Farbtemperatur von 7000 K analog zu den Figuren 9A, 10A, IIA und 12A gezeigt.
In Figur 13B sind analog zu den Figuren 9B, 10B, IIB und 12B die Farbwiedergabeindices Ra und Rl bis R15 für das in Figur 13A gezeigte weiße Mischlicht aufgetragen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 122 936.1, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
10 : optoelektronisches Bauteil
11 : erster Halbleiterchip 12 : zweiter Halbleiterchip
13: dritter Halbleiterchip
14 : vierter Halbleiterchip
15: Träger
16: Abdeckplatte
17 : elektrischer Kontakt

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauteil (10) mit
- einem ersten Halbleiterchip (11),
- einem zweiten Halbleiterchip (12),
- einem dritten Halbleiterchip (13), und
- einem vierten Halbleiterchip (14), wobei
- die vier Halbleiterchips (11, 12, 13, 14) auf einem Träger (15) angeordnet sind,
- der erste Halbleiterchip (11) dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nm und höchstens 650 nm zu emittieren,
- der erste Halbleiterchip (11) einen aktiven Bereich
aufweist, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb des
optoelektronischen Bauteils (10) elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 610 nm und höchstens 650 nm zu emittieren,
- der zweite Halbleiterchip (12) dazu ausgelegt ist im
Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 450 nm und höchstens 475 nm zu emittieren,
- der dritte Halbleiterchip (13) dazu ausgelegt ist im
Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,3231 ± 0,005 und 0,5408 ± 0,005 im CIE Farbraum zu emittieren,
- der vierte Halbleiterchip (14) dazu ausgelegt ist im
Betrieb elektromagnetische Strahlung mit Farbraumkoordinaten von 0,5638 ± 0,005 und 0,4113 ± 0,005 im CIE Farbraum zu emittieren, und
- der dritte Halbleiterchip (13) und/oder der vierte
Halbleiterchip (14) eine Konversionsschicht aufweisen, welche dazu ausgelegt ist eine Wellenlänge der vom aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
2. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem der dritte Halbleiterchip (13) und/oder der vierte Halbleiterchip (14) einen aktiven Bereich aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Bauteils (10) elektromagnetische Strahlung mit einer
dominanten Wellenlänge von mindestens 430 nm und höchstens 490 nm zu emittieren.
3. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die vier Halbleiterchips (11, 12, 13, 14) in zwei Reihen und zwei Spalten auf dem Träger (15)
angeordnet sind.
4. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die im Betrieb von den vier
Halbleiterchips (11, 12, 13, 14) emittierte
elektromagnetische Strahlung ein weißes Mischlicht ergibt.
5. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß dem vorherigen
Anspruch, bei dem die Farbtemperatur des weißen Mischlichts einstellbar ist, wobei ein Farbwiedergabeindex des weißen Mischlichts für jede einstellbare Farbtemperatur wenigstens 90 ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, bei dem die Farbtemperatur des weißen Mischlichts zwischen 3000 K und 7000 K einstellbar ist.
7. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der Farbwiedergabeindex Ra des weißen
Mischlichts mindestens 95 beträgt.
8. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem der Farbwiedergabeindex R9 des weißen
Mischlichts mindestens 93 beträgt.
9. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterchip (11) dazu
ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 620 nm und höchstens 640 nm zu emittieren.
10. Optoelektronisches Bauteil (10) gemäß einem der
vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Halbleiterchip (12) dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von mindestens 460 nm und höchstens 465 nm zu emittieren.
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