WO2020083929A1 - Minimierung von stokesverlusten durch photonmultiplikationsprozesse für ir-anwendungen - Google Patents

Minimierung von stokesverlusten durch photonmultiplikationsprozesse für ir-anwendungen Download PDF

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WO2020083929A1
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Ion Stoll
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H10H20/8511—Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
    • H10H20/8512—Wavelength conversion materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals

Definitions

  • IR light sources have been generated, for example, by InGaAs semiconductors directly or by blue LEDs using a phosphor by conversion (indirectly).
  • InGaAs semiconductors directly or by blue LEDs using a phosphor by conversion (indirectly).
  • the low quantum efficiencies of the phosphors or the temperature-dependent chips in direct light pose a problem here.
  • the object of the present invention is to provide a light-emitting component. It is also an object of the present invention to provide a use of a light-emitting component according to the present invention.
  • the present invention relates to a light-emitting component comprising:
  • At least one conversion element comprising:
  • At least a first material selected from the group consisting of polyacene, rubrene and derivatives thereof;
  • the second material being a quantum dot
  • At least one light source the at least one light source emitting at least one photon in the range from 3.5 eV to 2.5 eV, preferably in the range from 3.0 eV to 2.55 eV.
  • a light-emitting component can, for example, be a
  • LED Act light emitting diode
  • a conversion element is a component with the aid of which light has a specific first wavelength
  • Primary radiation can be completely or partially converted into light of at least a second wavelength (secondary radiation).
  • the at least one conversion element comprises at least a first material selected from the group consisting of polyacene, rubrene and derivatives thereof.
  • the at least one light source of the light-emitting component emits light (i.e. photons) of a certain wavelength.
  • the energy of the photon is in the range of 3.5 eV - 2.5 eV, preferably on average 3 - 2.55 eV, e.g. B. at 2.75 eV.
  • a photon is first absorbed from the light source.
  • a singlet exciton is generated by the absorption of the photon.
  • Singlet excitation generates two triplet excitons from the singlet exciton.
  • Polyacenes especially tetracene and pentacene
  • TIPS functionality ie 6,13-bistriisopropylsilylethynyl
  • rubrene are possible as material systems for efficient singlet fission processes and thus as the first material.
  • the second material is in physical contact with the first material and is able to absorb the triplet excitons generated from the at least one first material via energy transfer processes and to emit them as radiating photons.
  • At least one second material can convert a high-energy photon into two low-energy photons during the conversion process. This is particularly preferred to generate two infrared photons (> 900 nm; ⁇ 1.375 eV) from a blue photon (450 nm; 2.75 eV). This enables particularly efficient semiconductor-pumped conversion light sources with an emission> 900 nm to be generated.
  • the triplets are z. B. in inorganic quantum dots via a non-radiative energy transfer process (i.e. Dexter Transfer).
  • the strong spin-orbit interaction caused by the heavier elements in the quantum dot, leads to an efficient mixing of singlet and triplet states. This promotes a radiative recombination of the excitons, which may increase the PLQE of the material combination from the at least one first and the at least one second material by over 100%.
  • This material combination of the at least one first material and the at least one second material is preferably arranged in a conversion element in the light path of a light source (particularly preferably a semiconductor-based light source such as an LED chip or laser).
  • the light path is understood to mean the volume in which a photon can remain after it has been generated before it leaves the light source.
  • the volume of an LED package E.g. the volume of an LED package.
  • the second material is a quantum dot.
  • quantum confinement effect Materials that can be adjusted spectrally in the infrared range via the so-called quantum confinement effect are particularly suitable for the quantum dots.
  • lead chalcogenides eg PbS
  • mercury chalcogenides eg HgSe, HgTe
  • CulnS or CulnSe the latter preferably with a ZnS shell
  • Other materials e.g.
  • semiconductor materials for the quantum dots can be, for example, CdS.CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AIAs, AlSb, InP, InAs, InSb, GaSb, SiC, InN, AIN, GaN, BN, ZnO, MgO, lnSn0 2 , Sn0 2 , or their mixed crystals (ternary, quaternary, etc.) or a combination of several different materials (e.g. semiconductor materials).
  • the embedded material of the quantum dot preferably has a band gap in the range from 650 nm to 2 pm.
  • the embedded material of the quantum dot particularly preferably has a band gap in the range from 900 nm to 2 pm.
  • Core-shell architectures can also be used as material for the quantum dots.
  • the energy difference of the band gap between the core material and the shell material is z. B. 0.5 eV.
  • the band gap of the shell material is preferably larger than that of the core material.
  • 3-dimensional confined quantum dots quadsi 0-dimensional quantum dots
  • 1-dimensional and 2-dimensional structures i.e. nanowires or platelets
  • the at least one quantum dot comprises one or more materials selected from the group consisting of PbS, HgSe, HgTe, CulnS, CulnSe, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb , AIP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, GaSb, SiC, InN, AIN, GaN, BN, ZnO, MgO, lnSn0 2 , Sn0 2 , or combinations thereof.
  • the light-emitting component of the present invention may further comprise at least one phosphor.
  • the light-emitting component comprises at least one phosphor, preferably at least one phosphor selected from the group consisting of Cr 3+ , Sm 3+ , Yb 3+ , Nd 3+ , Ba 2+ , Dy 3+ -, Ho 3+ -, Cr 4+ ⁇ , Ni 2+ -, He 3- "-, Tm 3+ -, Ce 3+ -, Eu 2+ -, Yb 2+ -doped phosphors, organic phosphors and hybrid-organic phosphors and combinations thereof.
  • luminescent materials can be used to convert light of a first wavelength (preferably blue light). These materials can also be located in the conversion element or can be arranged downstream or in the light path in front of the conversion element. These are preferably Cr 3+ doped phosphors but also Sm 3+ , Yb 3+ , Nd 3+ , Bi 2+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Cr 4+ , Ni 2+ , Er 3+ , Tm 3+ Phosphors or phosphors with combinations of the activators mentioned optionally with additional Ce 3+ , EU 2+ , Yb 2+ .
  • the further phosphor is selected from the list of the following phosphors:
  • Ce 3+ grenades for example:
  • Ce 3+ -doped (oxy) nitrides for example:
  • Eu 2+ oxides, (oxy) nitrides for example:
  • Eu 2+ -doped sulfides for example:
  • K 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 , K 2 TiF 6 can serve as the host structure.
  • fluoride and oxyfluoride phosphors can be used as Mn 4+ -doped phosphors, for example phosphors of the general formula:
  • A is selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag, NH 4 or combinations thereof,
  • EA is selected from the group of elements consisting of Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn or combinations thereof,
  • B is selected from the group of elements consisting of Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf,
  • C is selected from the group of elements consisting of Al, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Bi, Cr,
  • D is selected from the group of elements consisting of Nb,
  • E is selected from the group of elements consisting of W, Mo or combinations thereof;
  • the partial charge d results from [EA x A y ] d from (2 * x + y) and corresponds to the inverse of the partial charge e of [[B z CfDgEhO a Fb]: Mn 4+ C] e , which also results from
  • Mg 4 Ge03 5 F can also be used as the host structure
  • Activator content is preferably 3 at.%, Particularly preferably 1 at.%.
  • the further phosphor can have the general formula (4-x) Mg0 * xMgF 2 * Ge0 2 : Mn 4+ .
  • Mn 4+ doped A 2 Ge 4 0g or A 3 A ⁇ b 8 qi 8 where A and A 'are each independently selected from the group of the elements Li, K, Na, Rb, serve as a further phosphor, for example Mn 4+
  • Mn 4+ -doped Sr 4 Ali 4 0 25 , Mg 2 Ti0 4 , CaZr0 3 , Gd 3 Ga 5 0i 2 , Al 2 0 3 , GdAI0 3, LaAI0 3 , UAI 5 0 8 , SrTi0 3 , Y 2 Ti 2 0 7 , Y 2 Sn 2 0 7 , CaAhOig, MgO, Ba 2 LaNb0 6 can be used as a further phosphor.
  • a second or a further phosphor is selected from quantum dots comprising a semiconducting material.
  • semiconducting material can be selected from CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AIAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, AIN and
  • the quantum dots can have a core made of the semiconducting material, the core being made of a shell made of a
  • organic and hybrid organic materials can also be used
  • Light conversion (also in combination) can be used.
  • Weathered nano- and micro-particulate (also amorphous or polycrystalline) compounds can also be embedded in the conversion element. This can be used, for example, to adjust the light scattering in the conversion element.
  • the surface of the conversion element can be a coupling-out structure
  • the light-emitting component further comprises at least one transparent substrate.
  • the transparent substrate can be glass, ceramic, plastic, silicone or sapphire.
  • the conversion element can be applied to the transparent substrate.
  • the conversion element can, for example, be glued to the transparent substrate.
  • the conversion element which is applied to the transparent substrate, can then be divided.
  • a large number of substrates or divided substrates can then be introduced into the light path of a light-emitting component (for example an LED).
  • the light-emitting component further comprises at least one light guide.
  • the light-emitting component further comprises an insulating layer selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides and combinations thereof.
  • the conversion element can be overmolded with the insulating layer, in particular as a moisture and gas-tight encapsulation.
  • a metal nitride preferably S13N4, AlN, BN
  • the thickness of the insulating layer is preferably in the range from 2 to 500 nm.
  • the thickness of the insulating layer is particularly preferably in the range from 15 to 50 nm.
  • the material of the insulating layer can e.g. B. by CVD (Chemical vapor deposition).
  • the light-emitting component further comprises at least one reflector.
  • a light-emitting component comprises one
  • the radiation-emitting semiconductor chip as a light source of a primary radiation.
  • the radiation-emitting semiconductor chip sends electromagnetic radiation of a first wavelength range (primary radiation) from a radiation exit surface.
  • the radiation-emitting semiconductor chip preferably transmits primary radiation in the
  • Wavelength range between 300 nm and 570 nm, preferably in the range 350 nm to 500 nm, more preferably in the range 420 nm to 480 nm.
  • the light source can be laterally (orthogonal) to
  • Light exit surface of the conversion element can be arranged.
  • the light-emitting components are installed in a smartphone or a mobile application, for example, and couple (optionally) into a light guide.
  • This light guide can be a plastic plate, for example.
  • Another principle of backlighting is "direct view backlighting".
  • the exit area in the mobile application can be, for example, 1 mm 2 , preferably in the range from 50 ⁇ m 2 to 1 cm 2 .
  • a number of advantages can be realized with a light-emitting component according to the present invention. For applications with a low photon flux, a significant reduction in the Stokes veriuste can be achieved.
  • the adjustability of the final emission wavelength can be achieved via quantum dot quantum confinement (range: e.g. 650 nm to 2 pm or 900 nm to 2 pm by means of, for example, Pb chaicogenides, further in the IR range possibly with Hg chalcogenides).
  • quantum dot quantum confinement range: e.g. 650 nm to 2 pm or 900 nm to 2 pm by means of, for example, Pb chaicogenides, further in the IR range possibly with Hg chalcogenides.
  • a narrow band emission is possible through the integration of monodisperse quantum dots in singlet-fission materials.
  • quantum dot multiplexing i.e. incorporation of
  • Quantum dots of different sizes the distance between the Quantum dots larger than the FRET radius must be).
  • high component efficiency can be achieved by the present invention, since a
  • the present invention furthermore relates to the use of a
  • the present invention furthermore relates to the use of a
  • FIG. 1 shows an inventive light-emitting component.
  • FIG. 2 shows an inventive light-emitting component.
  • FIG. 3 shows an inventive light-emitting component
  • FIG. 1 shows a light source 2, a conversion element 3, which comprises a first material that is capable of singlet emission and quantum dots as the second material.
  • 1 shows a light guide 4 and a reflector 5.
  • the reflector 5 can be present as a continuous component or as a plurality of components. In an alternative embodiment (not shown), the light guide 4 and / or the reflector 5 are completely or partially absent.
  • the direction of light extraction in FIG. 1 is indicated by the arrow.
  • FIG. 2 shows a plurality of light sources 2, a conversion element 3, which comprises a first material that is capable of singlet emission and quantum dots as the second material. Furthermore, FIG. 2 shows a light guide 4 and a reflector 5.
  • the reflector 5 can be present as a continuous component or from several components. In an alternative embodiment (not shown), the light guide 4 and / or the reflector 5 are not present. In a further alternative embodiment (not shown), the light-emitting component 1 comprises only one light source 2. The direction of light extraction in FIG. 2 is indicated by the arrow.
  • 3 shows an embodiment of a light-emitting component 1, by means of which, for example, a remainder! ichtkon version is possible.
  • 3 shows a light source 2, a conversion element 3, which comprises a first material that is capable of singlet emission and quantum dots as the second material.
  • Component 1 also includes a phosphor 6 (inorganic and / or
  • Conversion element 3 is arranged. 3 also shows a light guide 4 and a reflector 5.
  • the reflector 5 can be made as a continuous component or from several Components are present. In an alternative embodiment (not shown), the light guide 4 and / or the reflector 5 are partially not present. The direction of light extraction in FIG. 3 is indicated by the arrow.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a light-emitting component 1, by means of which, for example, residual light conversion is possible.
  • FIG. 4 shows a light source 2, a conversion element 3, which comprises a first material that is capable of singlet emission and quantum dots as the second material.
  • the light-emitting component 1 also comprises a phosphor 6 (inorganic and / or
  • Conversion element 3 is arranged. 4 also shows a light guide 4 and a reflector 5.
  • the reflector 5 can be present as a continuous component or as a plurality of components.
  • the light guide 4 and / or the reflector 5 are partially or completely absent.
  • the direction of light extraction in FIG. 4 is indicated by the arrow.
  • 5 shows a further embodiment of a light-emitting component 1, by means of which, for example, residual light conversion is possible.
  • 5 shows several light sources 2, a conversion element 3, which comprises a first material that is capable of singlet emission and quantum dots as the second material.
  • the light-emitting component 1 also comprises a phosphor e (inorganic and / or organic) which is introduced in a matrix and is arranged in the immediate vicinity of the conversion element 3.
  • 5 also shows a light guide 4 and a reflector 5.
  • the reflector 5 can be present as a continuous component or as a plurality of components.
  • the light guide 4 and / or the reflector 5 are partially or completely absent.
  • the direction of light extraction in FIG. 5 is indicated by the arrow.
  • only one light source 2 is present instead of the plurality of light sources 2.
  • 6 shows a further embodiment of a light-emitting component 1, by means of which, for example, residual light conversion is possible.
  • 6 shows a plurality of light sources 2, a conversion element 3, which is a first material which is capable of a singlet fission and includes quantum dots as a second material.
  • the light-emitting component 1 also comprises a phosphor 6 (inorganic and / or organic) which is introduced in a matrix and is arranged in the immediate vicinity of the conversion element 3.
  • 5 also shows a light guide 4 and a reflector 5.
  • the reflector 5 can be present as a continuous component or as a plurality of components.
  • the light guide 4 and / or the reflector 5 are partially or completely absent.
  • the direction of light extraction in FIG. 6 is indicated by the arrow.
  • only one light source 2 is present instead of the plurality of light sources 2.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein lichtemittierendes Bauelement (1) umfassend: - mindestens ein Konversionselement (3) umfassend: - mindestens ein erstes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyazen, Rubren und Derivaten davon; - mindestens ein zweites Material, wobei es sich bei dem zweiten Material um einen Quantenpunkt handelt, und - mindestens eine Lichtquelle (2), wobei die mindestens eine Lichtquelle (2) mindestens ein Photon im Bereich von 3,5 eV bis 2,5 eV, bevorzugt im Bereich von 3,0 eV bis 2,55 eV, emittiert. Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen lichtemittierenden Bauelements (1).

Description

MINIMIERUNG VON STOKESVERLUSTEN DURCH
PHOTONMULTIPLIKATIONSPROZESSE FÜR IR-ANWENDUNGEN
BESCHREIBUNG
Stokeswärme die wahrend des Konversionsprozesses von blauem zu längerwelligerem Licht in lichtemittierenden Bauelementen erzeugt wird, ist ein signifikanter Verlustkanal für Energie. Konventionelle Leuchtstoffe haben keine Möglichkeit diese Stokesverluste zu minimieren.
Bei den bisher gängigen lichtemittierenden Bauelementen gab es keine Möglichkeit Stokesverluste über das physikalische Limit (d.h. die Energiedifferenz aus Pumpphoton und konvertiertem Photon) hinaus zu verringern. Bisher werden Infrarot (IR)- Lichtquellen beispielsweise durch InGaAs-Halbleiter direkt oder durch blaue LEDs unter Verwendung eines Leuchtstoffs durch Konversion (indirekt) erzeugt. Hierbei stellen die niedrigen Quanteneffizienzen der Leuchtstoffe bzw. die temperaturabhängigen Chips bei direktem Licht ein Problem dar.
Das Prinzip ein Singlet-Fission-Material mit anorganischen IR Quantenpunkten in einer Hybridmatrix zu vereinen, um Verluste innerhalb von Solarzellen zu minimieren ist z. B. in der US2014/0224329 A1 beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein lichtemittierendes Bauelement bereit zu stellen. Ferner ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Verwendung eines lichtemittierenden Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgaben werden durch ein lichtemittierendes Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Verwendung nach Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des lichtemittierenden
Bauelements sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Bauelement umfassend:
- mindestens ein Konversionselement umfassend:
- mindestens ein erstes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacen, Rubren und Derivaten davon;
- mindestens ein zweites Material, wobei es sich bei dem zweiten Material um einen Quantenpunkt handelt, und
- mindestens eine Lichtquelle, wobei die mindestens eine Lichtquelle mindestens ein Photon im Bereich von 3,5 eV bis 2,5 eV, vorzugsweise im Bereich von 3,0 eV bis 2,55 eV, emittiert.
Bei einem lichtemittierenden Bauelement kann es sich beispielsweise um eine
Leuchtdiode (light emitting diode; LED) handeln.
Bei einem Konversionselement handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um ein Bauteil, mithilfe dessen Licht einer bestimmten ersten Wellenlänge
(Primärstrahlung) ganz oder teilweise in Licht mindestens einer zweiten Wellenlänge (Sekundärstrahiung) umgewandelt werden kann.
Das mindestens eine Konversionselement umfasst mindestens ein erstes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacen, Rubren und Derivaten davon.
Die mindestens eine Lichtquelle des lichtemittierenden Bauelements sendet Licht (d.h. Photonen) einer bestimmten Wellenlänge aus. Die Energie des Photons liegt hierbei im Bereich von 3,5 eV - 2,5 eV, bevorzugt im Mittel bei 3 - 2,55 eV, z. B. bei 2,75 eV.
Im ersten Material des Konversionselements wird zunächst ein Photon aus der Lichtquelle absorbiert. Durch die Absorption des Photons wird ein Singulett-Exziton erzeugt. Durch Singlet Fission werden aus dem Singulett-Exziton zwei Triplett- Exzitonen erzeugt. Als Materialsysteme für effiziente Singlet Fission Prozesse und somit als erstes Material sind unter anderem Polyacene (vor allem Tetracen und Pentacen) und deren Derivate, sowie vor allem Verbindungen mit TIPS Funktionalität (d.h. 6,13- Bistriisopropylsilylethynyl), sowie Rubren in Frage.
Das zweite Material steht im physikalischen Kontakt mit dem ersten Material und ist in der Lage die erzeugten Triplett-Exzitonen aus dem mindestens einen ersten Material über Energietransferprozesse aufzunehmen und als strahlende Photonen zu re- emittieren.
Die Materialkombination aus dem mindestens einen ersten Material und dem
mindestens einen zweiten Material kann während des Konversionsprozesses ein hochenergetisches Photon in zwei niederenergetische Photonen umwandeln. Dies eignet sich besonders bevorzugt, um aus einem blauem Photon (450 nm; 2,75 eV) zwei infrarote Photonen (>900 nm; <1 ,375 eV) zu erzeugen. Dadurch lassen sich besonders effiziente haibleitergepumpte Konversionslichtquellen mit einer Emission >900 nm erzeugen.
Für die gesamte Konversionseffizienz des Konversionselements sind folgende Einzel- Effizienzen im Wesentlichen entscheidend:
1. Absorptionseffizienz des ersten Materials
2. Singlet-Fission Rate des ersten Materials
3. Energietransfereffizienz und
4. Photolumineszenzquanteneffizienz des zweiten Materials.
Beim Singlet Fission wird ein hochenergetisches Photon in einer sogenannten Singlet Fission Matrix absorbiert und in ein Exziton mit effektivem Bahndrehimpuls 0
umgewandelt (d.h. Singulett Exziton). Aufgrund einer günstigen Konstellation der Singulett- und Triplett Energielevel in manchen organischen Materialen wird dieses Singulett Exziton extrem schnell (< ein paar ps; materialabhängig) in zwei Exzitonen mit effektivem Bahndrehimpuls 1 umgewandelt (d.h. 2 Triplett Exzitonen). Da die finalen Tripletts sich zunächst als ein„Biexziton" verhalten und damit einen globalen, effektiven Bahndrehimpuls 0 aufweisen, werden keine Auswahiregeln verletzt, was zu sehr schnellen Singlet Fission Raten führen kann.
Aufgrund einer niedrigen PLQE (Photolumineszenz Quantum Effizienz) der gebildeten Tripletts reicht eine Singlett Fission Matrix alleine nicht aus, um einen effizienten
Photonmultiplikations-Prozess in die Wege zu leiten. In dem zweiten Material werden dazu die Tripletts z. B. in anorganischen Quantenpunkten über einen nichtstrahlenden Energietransferprozess (d. h. Dexter Transfer) übertragen. Die starke Spin-Bahn Wechselwirkung, hervorgerufen durch die schwereren Elemente im Quantenpunkt, führt zu einer effizienten Vermischung von Singulett- und Triplett-Zuständen. Dadurch wird eine strahlende Rekombination der Exzitonen begünstigt, was unter Umstanden den PLQE der Materialkombination aus dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Material über 100% ansteigen lassen kann.
Diese Materialkombination aus dem mindestens einen ersten Material und dem mindestens einen zweiten Material ist bevorzugt in einem Konversionselement im Lichtweg einer Lichtquelle angeordnet (besonders bevorzugt einer halbleiterbasierten Lichtquelle wie ein LED Chip oder Laser).
Unter dem Lichtweg versteht man im Rahmen der Erfindung das Volumen in dem sich ein Photon nach der Erzeugung aufhalten kann, bevor es die Lichtquelle verlässt. Z.B. das Volumen eines LED-Packages.
Bei dem zweiten Material handelt es sich gemäß der vorliegenden Erfindung um einen Quantenpunkt.
Für die Quantenpunkte kommen insbesondere Materialen in Frage, die sich spektral im Infrarotbereich über den sogenannten Quantum Confinement-Effekt einstellen lassen. Unter anderem können hierzu vor allem Blei-Chalkogenide (z.B. PbS), Quecksilber- Chalkogenide (z.B. HgSe, HgTe) oder CulnS bzw. CulnSe (letztere vorzugsweise mit ZnS Hülle) verwendet werden. Weitere Materialien (z. B. Halbleitermaterialien) für die Quantenpunkte können z.B. CdS.CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AIAs, AlSb, InP, InAs, InSb, GaSb, SiC, InN, AIN , GaN, BN, ZnO, MgO, lnSn02, Sn02, oder deren Mischkristalle (ternär, quaternär, etc.) oder eine Kombination von mehreren unterschiedlichen Materialien (z. B. Halbleitermaterialien) sein.
Bevorzugt besitzt das eingebettete Material des Quantenpunkts eine Bandlücke im Bereich von 650 nm bis 2 pm. Besonders bevorzugt besitzt das eingebettete Material des Quantenpunkts eine Bandlücke im Bereich von 900 nm bis 2 pm.
Als Material für die Quantenpunkte können auch Core-Shell Architekturen verwendet werden. Der Energieunterschied der Bandlücke zwischen dem Core-Material und dem Shell-Material beträgt z. B. 0.5 eV. Dabei ist die Bandlücke des Shell-Materials bevorzugt größer als die des Core-Materials. Als Material für das Shell-Material kann z. B. CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, Zn Te, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, AIN oder deren Mischkristalle (ternär, quaternär, etc.) oder eine Kombination von mehreren unterschiedlichen Materialien verwendet werden.
Anstelle von 3-dimensionalen confined-Quantenpunkten (quasi 0-dimensionalen Quantenpunkten) können auch 1 -dimensionale und 2-dimensionale Strukturen (d. h. Nanodrähte oder Plättchen) verwendet werden.
In einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Quantenpunkt ein oder mehrere Materialien, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PbS, HgSe, HgTe, CulnS, CulnSe, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, GaSb, SiC, InN, AIN, GaN, BN, ZnO, MgO, lnSn02, Sn02, oder Kombinationen davon.
Das lichtemittierende Bauelement der vorliegenden Erfindung kann ferner mindestens einen Leuchtstoff umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Bauelement mindestens einen Leuchtstoff, bevorzugt mindestens einen Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr3+-, Sm3+-, Yb3+-, Nd3+-, Bä2+-, Dy3+-, Ho3+-, Cr4+~, Ni2+-, Er3-"-, Tm3+-, Ce3+-, Eu2+-, Yb2+-dotierten Leuchtstoffen, organische Leuchtstoffe und hybrid-organische Leuchtstoffe und Kombinationen davon.
In einem Ausführungsbeispiel können zusätzlich zu dem Konversionselement noch weitere Lumineszenzmaterialien zur Konversion von Licht einer ersten Wellenlänge (bevorzugt blaues Licht) verwendet werden. Diese Materialien können sich ebenfalls im Konversionselement befinden oder nachgeordnet bzw. vor dem Konversionselement im Lichtweg eingebracht sein. Diese sind bevorzugt Cr3+ dotiert Leuchtstoffe aber auch Sm3+, Yb3+, Nd3+, Bi2+, Dy3+, Ho3+, Cr4+, Ni2+, Er3+, Tm3+ dotierte Leuchtstoffe oder Leuchtstoffe mit Kombinationen der erwähnten Aktivatoren optional mit zusätzlich Ce3+, EU2+, Yb2+.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der weitere Leuchtstoff ausgewähit aus der Liste der folgenden Leuchtstoffe:
Ce3+-Granate, beispielsweise:
Figure imgf000008_0001
Ce3+-dotierte (Oxy)Nitride, beispielsweise:
{La,Y)3Si6Nn:Ce3+,
(Lai-xCax)3Si6(N1 -yOy)i 1 :Ce3+,
Eu2+ Oxide, (Oxy)Nitride, beispielsweise:
Figure imgf000008_0002
BaSi202N2:Eu2+,
(Ca,Ba,Sr)Si202N2:Eu2+,
ß-SiAION:Eu2+,
a-SiAION:Eu2+,
Eu2+-dotierte Sulfide, beispielsweise:
CaS:Eu2+,
SrGa2S4:Eu2+,
Mn4+-dotierte Leuchtstoffe, wobei als Wirtsstruktur beispielsweise K2SiF6, Na2SiF6, K2TiF6 dienen können.
Als Mn4+-dotierte Leuchtstoffe können allgemein fiuoridische und oxyfluoridische Leuchtstoffe zum Einsatz kommen etwa Leuchtstoffe der allgemeinen Formel:
EAxAy[B2CfDgEhOaFb]:Mn4+C
wobei A ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag, NH4 oder Kombinationen davon,
wobei EA ausgewählt ist aus der Gruppe der Elemente bestehend aus Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn oder Kombinationen davon,
wobei B ausgewählt ist aus der Gruppe der Elemente bestehend aus Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf,
wobei C ausgewählt ist aus der Gruppe der Elemente bestehend aus AI, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Bi, Cr,
wobei D ausgewählt ist aus der Gruppe der Elemente bestehend aus Nb,
Ta, V,
wobei E ausgewählt ist aus der Gruppe der Elemente bestehend aus W, Mo oder Kombinationen davon;
dabei ergibt sich die Partialladung d aus [EAxAy]d aus (2*x+y) und entspricht dem Invers der Partialladung e von [[BzCfDgEhOaFb]:Mn4+C]e, welche sich auch aus
(4*z+3*f+5*g+6*h+4*c-2*a-b) zusammensetzt.
Ebenso kann Mg4Ge035F als Wirtsstruktur verwendet werden, wobei der
Aktivatorgehalt bevorzugt i 3 At.%, besonders bevorzugt 1 At.% beträgt. Der weitere Leuchtstoff kann die allgemeine Formel (4-x)Mg0*xMgF2*Ge02:Mn4+ aufweisen.
Ebenso kann Mn4+ dotiertes A2Ge40g bzw. A3AΌb8qi8, wobei A und A' jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe der Elemente Li, K, Na, Rb, als weiterer Leuchtstoff dienen, beispielsweise Mn4+
dotiertes K2Ge4Og, Rb2Ge4Og oder U3RbGesOi8·
Ebenso kann Mn4+-dotiertes Sr4Ali4025, Mg2Ti04, CaZr03, Gd3Ga50i2, Al203, GdAI03, LaAI03, UAI508, SrTi03, Y2Ti207, Y2Sn207, CaAhOig, MgO, Ba2LaNb06 als weiterer Leuchtstoff verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein zweiter oder ein weiterer Leuchtstoff ausgewählt aus Quantenpunkten umfassend ein halbleitendes Material. Das
halbleitende Material kann ausgewählt sein aus CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AIAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, AIN und
Kombinationen daraus. Die Quantenpunkte können beispielweise einen Kern aus dem halbleitenden Material aufweisen, wobei der Kern von einer Hülle aus einem
anorganischen Material teilweise umgeben, vorzugsweise vollständig umgeben ist.
Alternativ können auch organische und hybrid-organische Materialien zur
Lichtkonversion (auch in Kombination) eingesetzt werden.
Im Konversionselement können noch wettere nano- und micro-partikuläre (auch amorphe oder polykristailine) Verbindungen eingebettet sein. Darüber lässt sich beispielweise die Lichtstreuung im Konversäonselement einstellen.
Die Oberfläche des Konversionselements kann eine Auskoppelstruktur zur
verbesserten Lichtauskopplung besitzen. Diese kann z. B. durch Ätzen, Stempeln, Ritzen, Laserablation, etc. erzeugt werden.
Zusätzlich kann zur weiteren Konversion in den Lichtweg ein weiterer Leuchtstoff (z.B. in einem LED Package) nachgeordnet sein. Dieser Leuchtstoff absorbiert bevorzugt im Bereich von 400 bis 500 nm und emittiert im Bereich von 700 bis 1500 nm. tn einer weiteren Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Bauelement ferner mindestens ein transparentes Substrat. Bei dem transparenten Substrat kann es sich um Glas, Keramik, Kunststoff, Silikon oder Sapphire handeln.
Das Konversionselement kann auf das transparente Substrat aufgebracht werden. Das Konversionselement kann beispielsweise auf das transparente Substrat aufgeklebt sein.
Das Konversionselement, das auf das transparente Substrat aufgebracht wird, kann anschließend zerteilt werden. Eine Vielzahl von Substraten oder zerteilten Substraten kann dann in den Lichtweg eines lichtemittierenden Bauelements (z. B. einer LED) eingebracht werden.
In einer Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Bauelement ferner mindestens einen Lichtleiter.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Bauelement ferner eine isolierende Schicht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallnitriden und Kombinationen davon.
Das Konversionselement kann mit der isolierenden Schicht, insbesondere als feuchte- und gasdichte Kapselung, überformt sein. Als Material kann z. B. ein Metalloxid
(bevorzugt AI2O3, Si02, Ti02, MgO, Zr02, ZnO) oder ein Metailnitrid (bevorzugt S13N4, AIN, BN) verwendet werden.
Die Dicke der isolierenden Schicht liegt bevorzugt im Bereich von 2 bis 500 nm.
Besonders bevorzugt liegt die Dicke der isolierenden Schicht im Bereich von 15 bis 50 nm.
Das Material der isolierenden Schicht kann z. B. durch CVD (Chemical vapour
deposition; chemische Gasphasenabscheidung), ALD (Atomic Layer Deposition;
Atomlagenabscheidung), PECVD (Plasma Enhanced CVD; plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung), PVD (puised vapour deposition d. h. . sputtering, magnetron sputtering, Laser Ablation (Laserverdampfen), Evaporation, etc.), MOVPE (Metalorganic Vapour-phase Epitaxy; metallorganische Gasphasenepitaxie), eBeam (electron beam), MBE (molecular beam epitaxy; Molekularstrahlepitaxie), elektrolytisch oder nasschemisch aufgebracht werden. in einer weiteren Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Bauelement ferner mindestens einen Reflektor.
In einer Ausführungsform umfasst ein lichtemittierendes Bauelement einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip als Lichtquelle einer Primärstrahlung. Der strahlungsemittierende Haibleiterchip sendet elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs (Primärstrahlung) von einer Strahlungsaustrittsfläche aus.
Bevorzugt sendet der strahlungsemittierende Halbleiterchip Primärstrahlung im
Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 570 nm, bevorzugt im Bereich 350 nm bis 500 nm, weiter bevorzugt im Bereich 420 nm bis 480 nm aus.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Lichtquelle seitlich (orthogonal) zur
Lichtaustrittsfläche des Konversionselements angeordnet sein. Dabei werden die lichtemittierenden Bauelemente z.B. in einem Smartphone oder einer Mobilanwendung verbaut und koppeln dort (optional) in einen Lichtleiter ein. Dieser Lichtleiter kann z.B. eine Kunststoff-Platte sein. Ein anderes Hinterleuchtungsprinzip ist das "Direct view backlighting". Die Austrittsfläche in der Mobilanwendung kann z.B. 1 mm2 sein, bevorzugt ist sie im Bereich von 50 pm2 bis 1 cm2.
Mit einem lichtemittierenden Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich eine Anzahl an Vorteilen verwirklichen. Für Anwendungen mit einem geringen Photon Flux kann eine signifikante Reduktion der Stokesveriuste realisiert werden. Des
Weiteren kann die Einstellbarkeit der finalen Emissionswellenlänge über Quantenpunkt Quantum Confinement (Bereich: z.B. 650 nm bis 2 pm oder 900 nm bis 2 pm mittels beispielsweise Pb-Chaikogenide, weiter im IR-Bereich eventuell mit Hg Chalkogenide) erreicht werden. Des Weiteren ist eine enge Bandemission durch die Einbindung von monodispersen Quantenpunkten in Singlet-Fission-Materialien möglich. Für eine Breitbandemission ist ein Quantenpunkt Multiplexing (d. h. Einbindung von
Quantenpunkten unterschiedlicher Größe, wobei die Distanz zwischen den Quantenpunkten größer als der FRET Radius sein muss). Zusätzlich kann durch die vorliegende Erfindung eine hohe Bauteileffizienz erreicht werden, da eine
Photonenmultiplikation stattfindet.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines
lichtemittierenden Bauelements in einem Infrarot-Emitter oder einem kombinierten Infrarot-Sichtbar-Emitter.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements in einem Infrarot-Emitter.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Figuren
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten.
Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement
Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes lichtemittierendes Bauelement
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 1 ,
insbesondere für ein sogenanntes Edge-Licht (d.h. Einkopplung orthogonal zur lichtemittierenden Direktion eines Lichtleiters) in mobilen Anwendungen. Fig. 1 zeigt dabei eine Lichtquelle 2, ein Konversionselement 3, das ein erstes Material, das zu einem Singlet-Fission fähig ist und Quantenpunkte als zweites Material, umfasst. Ferner zeigt Fig. 1 einen Lichtleiter 4 und einen Reflektor 5 Der Reflektor 5 kann als ein durchgehendes Bauteil, oder aus mehreren Bauteilen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), sind der Lichtleiter 4 und/oder der Reflektor 5 vollständig oder teilweise nicht vorhanden. Die Lichtauskopplungsrichtung in Fig. 1 ist durch den Pfeil angezeigt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 1 ,
insbesondere für ein Direct Lighting (, d.h. Einkopplung transversal zur
lichtemittierenden Direktion eines Lichtleiters) in einer mobilen Anwendung. Fig 2 zeigt dabei mehrere Lichtquellen 2, ein Konversionselement 3, das ein erstes Material, das zu einem Singlet-Fission fähig ist und Quantenpunkte als zweites Material, umfasst. Ferner zeigt Fig. 2 einen Lichtleiter 4 und einen Reflektor 5. Der Reflektor 5 kann als ein durchgehendes Bauteil, oder aus mehreren Bauteilen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), sind der Lichtleiter 4 und/oder der Reflektor 5 nicht vorhanden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) umfasst das lichtemittierende Bauelement 1 nur eine Lichtquelle 2. Die Lichtauskopplungsrichtung in Fig. 2 ist durch den Pfeil angezeigt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 1 , mittels dem beispielsweise eine Rest! ichtkon Version möglich ist. Fig. 3 zeigt dabei eine Lichtquelle 2, ein Konversionselement 3, das ein erstes Material, das zu einem Singlet-Fission fähig ist und Quantenpunkte als zweites Material, umfasst. Das lichtemittierende
Bauelement 1 umfasst außerdem einen Leuchtstoff 6 (anorganisch und/oder
organisch), der in einer Matrix eingebracht ist und in unmittelbarer Nähe zum
Konversionselement 3 angeordnet ist. Ferner zeigt Fig. 3 einen Lichtleiter 4 und einen Reflektor 5. Der Reflektor 5 kann als ein durchgehendes Bauteil, oder aus mehreren Bauteilen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), sind der Lichtleiter 4 und/oder der Reflektor 5 vollständig der teilweise nicht vorhanden. Die Lichtauskopplungsrichtung in Fig. 3 ist durch den Pfeil angezeigt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 1 , mittels dem beispielsweise eine Restlichtkonversion möglich ist. Fig. 4 zeigt dabei eine Lichtquelle 2, ein Konversionselement 3, das ein erstes Material, das zu einem Singlet- Fission fähig ist und Quantenpunkte als zweites Material, umfasst. Das lichtemittierende Bauelement 1 umfasst außerdem einen Leuchtstoff 6 (anorganisch und/oder
organisch), der in einer Matrix eingebracht ist und in unmittelbarer Nähe zum
Konversionselement 3 angeordnet ist. Ferner zeigt Fig. 4 einen Lichtleiter 4 und einen Reflektor 5. Der Reflektor 5 kann als ein durchgehendes Bauteil, oder aus mehreren Bauteilen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), sind der Lichtleiter 4 und/oder der Reflektor 5 teilweise oder vollständig nicht vorhanden. Die Lichtauskopplungsrichtung in Fig. 4 ist durch den Pfeil angezeigt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 1 , mittels der beispielsweise eine Restlichtkonversion möglich ist. Fig. 5 zeigt dabei mehrere Lichtquellen 2, ein Konversionselement 3, das ein erstes Material, das zu einem Singlet-Fission fähig ist und Quantenpunkte als zweites Material, umfasst. Das lichtemittierende Bauelement 1 umfasst außerdem einen Leuchtstoff e (anorganisch und/oder organisch), der in einer Matrix eingebracht ist und in unmittelbarer Nähe zum Konversionseiement 3 angeordnet ist. Ferner zeigt Fig. 5 einen Lichtleiter 4 und einen Reflektor 5. Der Reflektor 5 kann als ein durchgehendes Bauteil, oder aus mehreren Bauteilen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), sind der Lichtleiter 4 und/oder der Reflektor 5 teilweise oder vollständig nicht vorhanden. Die Lichtauskopplungsrichtung in Fig. 5 ist durch den Pfeil angezeigt. In einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist anstelle der mehreren Lichtquellen 2 nur eine Lichtquelle 2 vorhanden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines lichtemittierenden Bauelements 1 , mittels der beispielsweise eine Restlichtkonversion möglich ist. Fig. 6 zeigt dabei mehrere Lichtquellen 2, ein Konversionselement 3, das ein erstes Material, das zu einem Singlet-Fission fähig ist und Quantenpunkte als zweites Material, umfasst. Das lichtemittierende Bauelement 1 umfasst außerdem einen Leuchtstoff 6 (anorganisch und/oder organisch), der in einer Matrix eingebracht ist und in unmittelbarer Nähe zum Konversionseiement 3 angeordnet ist. Ferner zeigt Fig. 5 einen Lichtleiter 4 und einen Reflektor 5. Der Reflektor 5 kann als ein durchgehendes Bauteil, oder aus mehreren Bauteilen vorhanden sein. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt), sind der Lichtleiter 4 und/oder der Reflektor 5 teilweise oder vollständig nicht vorhanden. Die Lichtauskopplungsrichtung in Fig. 6 ist durch den Pfeil angezeigt. In einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist anstelle der mehreren Lichtquellen 2 nur eine Lichtquelle 2 vorhanden.
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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102018126355.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 iichtemittierendes Bauelement
2 Lichtquelle
3 Konversionselement
4 Lichtleiter
5 Reflektor
6 Leuchtstoff

Claims

Ansprüche
1. Lichtemittierendes Bauelement {1 ) umfassend:
- mindestens ein Konversionseiement (3) umfassend:
- mindestens ein erstes Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacen, Rubren und Derivaten davon;
- mindestens ein zweites Material, wobei es sich bei dem zweiten Material um einen Quantenpunkt handelt, und
- mindestens eine Lichtquelle (2), wobei die mindestens eine Lichtquelle (2) mindestens ein Photon im Bereich von 3,5 eV bis 2,5 eV, bevorzugt im Bereich von 3,0 eV bis 2,55 eV, emittiert.
2. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der mindestens eine Quantenpunkt eine Bandiücke im Bereich von 650 nm bis 2 pm aufweist, bevorzugt im Bereich von 900 nm bis 2 pm.
3. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der
mindestens eine Quantenpunkt ein oder mehrere Materialien umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PbS, HgSe, HgTe, CulnS, CuinSe, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AIAs, AlSb, inP, InAs, InSb, GaSb, SiC, InN, AIN, GaN, BN, ZnO, MgO, inSn02, Sn02, oder Kombinationen davon.
4. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Leuchtstoff (6), bevorzugt mindestens einen Leuchtstoff (6) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr3+-, Sm3+-, Yb3+-, Nd3+-, Bi2+-, Dy3+-, Ho3+-, Cr4+-, Ni2+-, Er3+-, Tm3+-, Ce3+-, Eu2+-, Yb2+-dotierten Leuchtstoffen, organische Leuchtstoffe und hybridorganische Leuchtstoffe und Kombinationen davon.
5. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, ferner umfassend mindestens ein transparentes Substrat.
6. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Lichtleiter (4).
7. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine isolierende Schicht ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus Metalloxiden, Metallnitriden und Kombinationen davon.
8. Lichtemittierendes Bauelement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Reflektor (5).
9. Verwendung eines lichtemittierenden Bauelements (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche in einem Infrarot-Emitter oder einem Infrarot- Sichtbar-Emitter.
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