WO2020099460A1 - Konversionselemente umfassend eine infiltrationsmatrix - Google Patents

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Jörg FRISCHEISEN
Nusret Sena Gueldal
Angela Eberhardt
Vesna Mueller
Florian Peskoller
Pascal RABENBAUER
Thomas HUCKENBECK
Jürgen Bauer
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • LEDs are based on the combination of a chip as a light source and a conversion element, with which at least a part of the radiation from the light source (mostly blue light) in light with a different wavelength through the use of e.g. Phosphors is converted.
  • the conversion element is usually
  • the thermal conductivity of the conversion element is one
  • Stage lighting stage lighting or headlights
  • the conversion element has a high thermal conductivity. That applies
  • a high color rendering index e.g. CRI 80 or even CRI 90
  • CRI 80 or even CRI 90 a high color rendering index
  • typical red phosphors are particularly critical for high operating currents and operating temperatures
  • high current densities > 1 AI mm 2
  • Inorganic conversion elements which have a high degree of filling of phosphor and, for example, in a matrix of water glass or
  • Microchannels whereby the conversion element has a certain porosity.
  • silicon is typically used as the matrix for the phosphor.
  • the silicone has a low thermal conductivity and a relatively low thermal stability, so that the LED applications are mostly limited to current densities ⁇ 1 A / mm 2 .
  • a conversion element in which the phosphor is embedded in glass conducts the heat better than silicone, but a CRI> 80 is also a challenge here, since moisture-stable glasses usually require processing at temperatures above 500 ° C.
  • the object of the present invention is achieved by a conversion element according to claim 1, a method for producing a conversion element according to claim 6 and an optoelectronic semiconductor component according to claim 14.
  • Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims.
  • the present invention relates to a conversion element comprising: at least one matrix comprising at least one infiltration matrix,
  • the conversion element has a porosity of 0 to 20 vol%.
  • a conversion element is an optoelectronic component, with the aid of which light of a specific first wavelength (primary radiation) can be wholly or partly converted into light of at least a second wavelength (secondary radiation).
  • the primary radiation can be excitation wavelengths in the range from 250 nm to 700 nm.
  • the primary radiation is in the range from 300 nm to 570 nm, preferably in the range from 350 nm to 500 nm, more preferably in the range from 400 nm to 490nm (blue). In an alternative embodiment, the primary radiation is in the range from 490nm to 575nm (green). In a further embodiment, the primary radiation is in the range from 250 nm to 380nm (UV). In another embodiment,
  • the primary radiation is in the range from 575 nm to 700 nm.
  • the secondary radiation can be emission wavelengths in the range from 300 nm to 1600 nm.
  • the secondary radiation is white light, preferably in the wavelength range from 380 to 780 nm (visible light).
  • the secondary radiation is colored light, for example in the range from 490 nm to 575 nm (green light), 575 nm to 585 nm (yellow light), 585 nm to 650 nm (orange light), 650 nm to 780 nm (red light) and from 780nm to 1600 nm (NIR).
  • the conversion of primary radiation into secondary radiation can be a so-called full conversion or a partial conversion. Under one
  • Full conversion means the complete conversion of the primary radiation into a defined secondary radiation.
  • a partial conversion is the partial conversion of the primary radiation into a secondary radiation.
  • the emitted light is made up of light from the primary radiation and the
  • the conversion element emits radiation with a
  • Color temperature between 2500 K to 4500 K.
  • the color rendering index CRI can be between 70 and 100.
  • the conversion element emits radiation with a
  • Color temperature between 4500 K to 8000 K.
  • the color rendering index CRI can be between 70 and 100.
  • light of a certain first wavelength can be emitted by an InGaN or GaN chip.
  • a conversion element according to the invention has a layer thickness in the range from 5 pm to 150 pm.
  • a layer thickness in the range from 5 pm to 150 pm.
  • Conversion element preferably has a layer thickness in the range from 5 pm to 120 pm and particularly preferably from 5 pm to 80 pm.
  • the substrate, if any, is not taken into account when determining the layer thickness.
  • the layer thickness of a conversion element according to the invention is preferably in the range from 20 pm to 120 pm, particularly preferably in the range from 25 pm to 80 pm.
  • the layer thickness of a conversion element according to the invention is preferably in the range from 5 pm to 100 pm, particularly preferably in the range from 5 pm to 60 pm.
  • the at least one matrix particularly advantageously comprises a material which has a high volume shrinkage, since it enables the thinnest and thus most highly filled conversion elements to be produced (typical layer thicknesses are, for example, ⁇ 65 pm, compared to existing technologies, for example,> 100 pm).
  • the material of the matrix is a
  • the inorganic material is preferably a water glass, such as lithium water glass, sodium water glass, potassium water glass or a mixture thereof.
  • the water glass is a condensed water glass. In one embodiment, it is a chemically hardened water glass (for example by ion exchange with aluminum phosphate).
  • Water glass is generally referred to as solidified from the melt, glass-like, that is, amorphous, water-soluble sodium, potassium and / or lithium silicates or their aqueous solutions. Condensed or hardened water glass differs from conventional glass, among other things, in its properties, such as porosity.
  • the matrix can also be selected from materials from the group consisting of condensed monoaluminum phosphate, a modified condensed one
  • Monoaluminum phosphate, a condensed aluminum phosphate, a condensed metal phosphate Monoaluminum phosphate, a condensed aluminum phosphate, a condensed metal phosphate.
  • the matrix can also be sols such as alkoxytetramethoxysilane, alkoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethylorthosilicate, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane Trade titanium alkoxide, metal alkoxide, metal oxane, metal alkoxane and mixtures thereof in condensed form.
  • the matrix can also comprise further inorganic materials.
  • the inorganic materials can be by-products from the
  • a chemical flaring agent e.g. aluminum phosphate
  • a reaction product of the curing process e.g. alkali phosphate is formed when the alkali in the water glass is replaced by the ion exchange with aluminum in the silicate structure.
  • alkali carbonate By-products from reaction with the ambient air are also possible (e.g. alkali carbonate).
  • the matrix can be present in the conversion element in an amount in the range from 5% by volume to 30% by volume, preferably in the range from 7% by volume to 25% by volume, particularly preferably in the range from 10% by volume up to 20 vol .-%, based on the total volume of the
  • the at least one matrix of the conversion element according to the invention comprises at least one infiltration matrix.
  • an infiltration matrix is understood to mean a matrix which infiltrates into the pores of the matrix and forms its own matrix in the pores of the matrix.
  • the pores of the matrix are closed by the infiltration matrix.
  • a pore is understood to mean a network of flume spaces which has at least one opening to the outer surface of the matrix.
  • the material of the infiltration matrix has a high volume loss.
  • the same materials as for the matrix can also be used for the infiltration matrix.
  • sols such as alkoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethylorthosilicate, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, titanium alkoxide,
  • Metal alkoxide, metal oxane, metal alkoxane and mixtures thereof in condensed form Metal alkoxide, metal oxane, metal alkoxane and mixtures thereof in condensed form.
  • the infiltration matrix is preferably an inorganic material, in particular a metal oxide, silicon dioxide or a silicate.
  • the infiltration matrix is a
  • the infiltration matrix is a
  • Silicate-based materials can be processed at very low temperatures, have a low viscosity, are chemically and thermally stable, and are optically transparent.
  • Sol-gel materials are materials that are manufactured using a sol-gel process.
  • a sol is understood to mean a dispersion of a “polymer-like” solid phase in a liquid phase.
  • a gel is understood to mean a viscous mass which arises when the particles of a sol are further polymerized.
  • a sol gel according to the present invention means a mixture between the two phase states of the sol and the gel, with all conceivable percentages of the two phase states being conceivable.
  • a sol gel if the proportion of the sol is 100% and the proportion of the gel is 0%, and if the proportion of the sol is 0% and the proportion of the gel is 100%.
  • MX is understood to mean a metal halide.
  • ROH represents an alcohol.
  • M-OH represents the hydrolyzed metal precursor.
  • a catalyst is often also present during the hydrolysis of the metal precursor.
  • the catalyst can be an acid.
  • M-OR + M-OH - »MOM + ROH (III)
  • the general formula M-OR is a metal alkoxide
  • M-OH is a hydrolyzed metal precursor
  • MOM represents the basic structure of the sol gel.
  • the metal precursor can be a metal halide or metal alkoxide.
  • the metals of the metal precursor are preferably selected from the group consisting of alkaline earths, transition metals, semimetals or boron groups.
  • the metal of the metal precursor can be selected from the 2nd, 4th, 5th, 12th, 13th or 14th group of the periodic table of the elements.
  • the metal halides can be chlorides, bromides or iodides of the metals.
  • the metal salt is selected from the group consisting of metal halides, metal acetates and metal oxalates.
  • the metal alkoxide is selected from the group consisting of metal alkoxides, alkyl metal alkoxides and aryl metal alkoxides.
  • the metal alkoxides can be methoxides, ethoxides, butoxides, propoxides, isopropoxides, etc. of the metals.
  • the metal alkoxides can also be partially alkylated metal alkoxides. At least one alkoxide group is replaced by an alkyl group. The presence of at least one alkyl group can stabilize the hydrolyzed metal precursor and stabilize the sol gel. Examples of metal precursors are tetraethyl orthosilicate (TEOS),
  • TMOS Tetramethylorthosilicate
  • MeTEOS triethoxymethylsilane
  • MeTEOS triethoxymethylsilane
  • metal precursors in the context of the present invention are InCb, SnCU, SbCI 5 , Zn (OAc) 2 , ZnC , ZnBr 2 , zinc methoxide, Sb (OAc) 3, ln (OAc) 3,
  • At least one metal precursor is selected from the group consisting of metal halides, metal acetates, metal oxalates,
  • Metal alkoxides alkyl metal alkoxides and aryl metal alkoxides.
  • the sol gel comprises various metal precursors.
  • the sol gel comprises a compound as a metal precursor.
  • the silicate-based sol gel comprises TEOS, MeTEOS, water, silica nanoparticles and / or a silica nanoparticle dispersion and an acid (e.g. HCl) as a catalyst.
  • an acid e.g. HCl
  • the refractive index of the infiltration matrix resulting from the sol gel can be set by selecting suitable metal precursors. A higher one
  • Refractive index than e.g. of silicone would extract the light from the
  • the infiltration matrix is selected from the group consisting of ZrC> 2 , T1O 2 , Al 2 O 3 , ITO (indium tin oxide), S1O 2 , Y 2 O 3 , Hf0 2 and
  • the infiltration matrix S1O2 is particularly preferred for a normal refractive index
  • the infiltration matrix can be present in the conversion element in an amount in the range from 5% by volume to 85% by volume, preferably in the range from 10% by volume to 80% by volume, particularly preferably in the range from 15% by volume. up to 75 vol .-%, based on the total volume of the conversion element.
  • the infiltration matrix infiltrates the pores of the matrix of the conversion element according to the invention. This is indicated by infiltration
  • Conversion element according to the invention has a particularly low porosity.
  • the porosity can be measured by analysis of micrographs in the SEM, or by gas sorption.
  • the porosity can be measured using x-ray images, 2D and / or 3D tomography images. Both methods enable the porosity of the
  • the pores can be characterized by means of grayscale in the X-ray image using the X-ray image.
  • Porosity can also be determined if the pores are e.g. filled with epoxy (investment material). Determination by means of BET with an open surface is also conceivable.
  • a conversion element according to the invention has a porosity in the range from 0 to 20% by volume, based on the total volume of the conversion element.
  • the conversion element has a porosity in the range from 1 to 10% by volume, preferably in the range from 3 to 7% by volume, particularly preferably in the range from approximately 5% by volume, based on the total volume of the
  • the conversion element further comprises 10 to 50% by volume of at least one
  • Fluorescent based on the total volume of the conversion element.
  • the conversion element according to the invention comprises 15 to 45% by volume of at least one phosphor, preferably 20 to 40% by volume of at least one phosphor, particularly preferably 25 to 35% by volume of at least one
  • Fluorescent based on the total volume of the conversion element.
  • the presence of the matrix comprising at least one infiltration matrix means that the amount of phosphor can be chosen to be particularly low.
  • a phosphor is understood to mean a substance that
  • the phosphors can be selected from the group consisting of garnets (basic structure made of AI0 4 or (AIGa) 0 4 units), nitridosilicates (basic structure made of SiN n units), oxynitridosilicates (basic structure made of Si (N, 0) n ) Units),
  • Aluminum nitridosilicates (basic structure made of (AI, Si) N n units), aluminum oxynitridosilicates (basic structure made of (AI, Si) (0, N) n units), SCASN ((Ca, Sr) AISiN 3 : Eu 2+ ), oxysilicates (Basic structure of SiO n units), perovskites and quantum dots.
  • Quantum dots can be used with or without organic ligands or with or without an inorganic coating, such as SiO 2 coating.
  • Exemplary phosphors are (Y, Gd, Tb, Lu) 3 (AI, Ga) 5 0i 2 : Ce 3+ , (Sr, Ca) AISiN 3 : Eu 2+ , (Sr, Ba, Ca, Mg) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , (Ca, Sr, Ba) 2 Si0 4 : Eu 2+ , a-SiAION: Eu 2+ , ß-SiAION: Eu 2+ , (Sr, Ca) S: Eu 2+ , ( Sr, Ba, Ca) 2 (Si, AI) 5 (N, 0) 8 : Eu 2+ , (Ca, Sr) 8 Mg (Si0 4 ) 4 CI 2 : Eu 2+ ,
  • Quantum dots can be, for example, CdSe, InP or ZnSe. In one embodiment, at least two phosphors are in one
  • the conversion element according to the invention can also have at least one additive.
  • the additive can be at least one substance selected from the group consisting of nanoparticles, nanowires, nanoplates, scattering particles, hardeners, catalysts and filler particles.
  • the at least one additive can be an oxide, in particular in the form of nanoparticles, nanowires, nanoplates and
  • nanoparticles have a size of approximately 2 to approximately 200 nm. In one embodiment, the nanoparticles have a size of approximately 2 nm to approximately 100 nm. In a further embodiment, the nanoparticles have a size of approximately 2 nm to approx. 50 nm. In a further embodiment, the nanoparticles have a size of approx. 3 nm to approx. 20 nm.
  • nanowires have a length of approximately 150 nm to approximately 1 pm. In one embodiment, the nanowires have a length of approximately 300 nm to approximately 800 nm. In a further embodiment, the nanowires have a length of approximately 500 nm to approximately 700 nm.
  • nanowires have a diameter of approx. 3 nm to approx. 50 nm. In one embodiment, the nanowires have a diameter of approx. 5 nm to approx. 40 nm. In a further embodiment, the nanowires have a diameter of approx 10 nm to approx. 20 nm.
  • the respective lengths of the nanowires mentioned can be combined with the respective diameters. So a nanowire can be a length from about 150 nm to about 1 pm and have a diameter of about 3 nm to about 50 nm.
  • nanoplates have an edge length of approximately 150 nm to approximately 1 pm. In one embodiment, the nanoplates have one
  • the nanoplates have an edge length of approximately 400 nm to approximately 600 nm.
  • nanoplates have a thickness of approx. 3 nm to approx. 50 nm. In one embodiment, the nanoplates have a thickness of approx. 5 nm to approx. 40 nm. In a further embodiment, the nanoplates have a thickness of approx 10 nm to approx. 20 nm.
  • the respective edge lengths mentioned can be any shape.
  • Nanoplates can be combined with the respective thicknesses. So one can
  • Nanoplates have an edge length of approximately 150 nm to approximately 1 pm and a thickness of approximately 3 nm to approximately 50 nm.
  • the refractive index can be increased by using a nanomaterial as an additive.
  • Suitable nanomaterials can be nanoparticles, nanorods, nanowires or nanosheets. These can be formed from T1O 2 , ZrÜ 2 , BaTiOs, SrTi0 3 , Al 2 O 3 , Nb 2 0 5 , Hf0 2 , ZnO, and the like.
  • Oxidic nanoparticles can also be present as an additive. Examples of these are Al 2 O 3 , S1O2, T1O2, Zr0 2 , ZnO, etc. Oxides of this type can contribute to stabilizing the conversion element and lower the processing temperature.
  • particles and wires can be used as a material to improve thermal conductivity.
  • Additives are added in the conversion element.
  • Exemplary materials are diamond ( ⁇ 2200-3320 W / rrvK), SiC ( ⁇ 270-490 W / rrvK), GaP ( ⁇ 100-110 W / rrvK), AIN ( ⁇ 170-285 W / nrvK).
  • diamond ⁇ 2200-3320 W / rrvK
  • SiC ⁇ 270-490 W / rrvK
  • GaP ⁇ 100-110 W / rrvK
  • AIN ⁇ 170-285 W / nrvK
  • Conductivity values such as those mentioned, are used.
  • Scattering particles can also be present in the conversion element as an additive.
  • Exemplary scattering particles are AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC> 2 , ZnO, which depend on
  • Refractive index of the matrix and infiltration matrix can be used.
  • the refractive index of the matrix or of the infiltration matrix differs from that of the scattering particle by at least 0.1.
  • hardeners in particular chemical hardeners, can also be present in the conversion element.
  • a hardener in particular to the matrix, it can be achieved that the conversion element is particularly stable against
  • the addition of a hardener can also lower the curing temperature (e.g. to 80 ° C). Chemical curing is preferably carried out by ion exchange. Exemplary hardeners are
  • Aluminum phosphates whereby alkali phosphate forms as a by-product and aluminum is incorporated into the silicate network of the matrix.
  • halogen-containing compounds for example silicon fluorides, could also be used as hardeners.
  • additives are chosen so that the desired properties can be set particularly advantageously.
  • the additives can be present in the conversion element in an amount in the range from 0% by volume to 15% by volume, preferably in the range from 0% by volume to 10% by volume, particularly preferably in the range from 0% by volume up to 7 vol .-%, based on the total volume of the conversion element.
  • the conversion element can be in any geometric shape.
  • Conversion element can, for example, as a layer, as a lens, as a partial filling a lens, as a cylindrical or conical filling in a highly reflective material.
  • the present invention furthermore relates to a method for producing a conversion element comprising the steps:
  • Adding at least one phosphor to the matrix material optionally adding at least one hardener to the phosphor-matrix material mixture,
  • the matrix material is an inorganic material.
  • the inorganic material is preferably a
  • Water glass such as lithium water glass, sodium water glass, potassium water glass or a mixture thereof, which is in liquid form.
  • the water glass is a water glass dissolved in water.
  • Water glasses can have a module of 1.5 to 5, preferably a module of 2.5 to 4.5.
  • the term module is known to the person skilled in the art and denotes the molar ratio of S1O2 to alkali oxide.
  • the matrix material is used in an amount in the range from 40 to 85 vol.%, Preferably in the range from 55 vol.% To 83 vol.%, Particularly preferably in the range from 60 vol.% To 80 vol. -%, based on the total volume of the phosphor Matrix material mixture added.
  • the matrix material can also be diluted with water to adjust the viscosity.
  • At least one phosphor is added to the matrix material.
  • the phosphors can be phosphors as described above.
  • the phosphor is used in an amount in the range from 15 to 45% by volume, preferably in the range from 20% by volume to 40% by volume, particularly preferably in the range from 25% by volume to 35% by volume. -%, based on the total volume of the phosphor-matrix material mixture added.
  • At least one hardener in particular a chemical hardener, can optionally be added to the phosphor / matrix material mixture.
  • a moisture stability of the conversion element can be achieved by adding a hardener.
  • Chemical curing is preferably carried out by ion exchange.
  • Exemplary hardeners are aluminum phosphates, which makes them a by-product
  • Alkali phosphate forms and aluminum is built into the silicate network of the matrix.
  • halogen-containing compounds for example
  • Silicofluoride can be used as hardener.
  • the matrix material is potassium water glass
  • Aluminum phosphate as a hardener is chemically hardened by ion exchange.
  • the potassium ions are exchanged for the aluminum ions and the aluminum ions are thus built into the silicate matrix of the water glass, which increases the moisture stability. This reaction produces a by-product
  • the hardener is used in an amount in the range from 1 to 15% by volume, preferably in the range from 2% by volume to 10% by volume, particularly preferably in the range from 3% by volume to 7% by volume, based on the total volume of the phosphor / matrix material mixture.
  • the ratio (mass) between matrix material and hardener is in one
  • Embodiment 7.2 1, preferably 7.1: 1 and particularly preferably 6.9: 1.
  • the phosphor-matrix material mixture and the optionally present hardener are applied to a substrate.
  • the substrate can be a permanent or temporary substrate.
  • a permanent substrate is understood to mean a substrate that is in the
  • Conversion element remains or on which the conversion element remains.
  • a temporary substrate is understood to mean a substrate that is removed again before the conversion element is finished. Both the permanent and the temporary substrate are in the quantities of the conversion element
  • the permanent substrate should have good resistance to moisture, radiation and temperature.
  • the permanent substrate can be a glass, e.g. Borosilicate glass (such as D263 or D263T, or D263Teco from Schott or AF32 from Schott), glass-like materials,
  • Borosilicate glass such as D263 or D263T, or D263Teco from Schott or AF32 from Schott
  • a film can also serve as a temporary substrate, for example made of polyester such as the silicone-coated one
  • reflective substrates such as aluminum, silver, copper or other metals, ceramics or metal oxides.
  • a reflective remote Phosphor “(eg laser activated remote phosphor, LARP) application of interest in which the conversion element is at a certain distance from the light source
  • the substrate is a surface of a light source
  • Matrix material at the same time as an adhesive for connecting the conversion element to the surface of the light source, e.g. the chip.
  • the chip surface can be a
  • the chip can be a flip chip or a chip with a bond pad and bond wire.
  • the substrate is a molded part, for example a lens, on the surface of which the conversion element is applied directly, i.e. glue-free. All or only certain surfaces can be completely or partially coated.
  • the lens has a cavity or a depression which is filled with the conversion element.
  • the substrate is a highly reflective ceramic component in which there is a cylindrical or conical bore in which the
  • Conversion element is introduced.
  • one side of the conversion element is coated with a dichroic layer stack.
  • the substrate is very generally a chip wafer, which can be optionally structured.
  • the application of the phosphor-matrix material mixture and the optionally available hardener to a substrate and a possible shaping can, for example, by doctor blading, screen or stencil printing, dispensing, spraying, spin coating, dip coating, dip coating (curtain coating). Curtain Coating), slot die coating (Ink-Die Coating), Inkjet Printing (Inkjet Printing) also in Combination or by other coating and known to those skilled in the art
  • complete or partial curing can be carried out before applying the infiltration material.
  • the curing can take place by heating and / or drying. Curing takes place at temperatures at which neither the embedded phosphor nor the substrate (if present) are damaged. Typical
  • Temperatures can be between room temperature (25 ° C) and 1000 ° C.
  • the temperatures for curing are in a range between 30 ° C. and 600 ° C., preferably between 50 ° C. and 500 ° C. ideally between 80 ° C and 350 ° C (limits included).
  • any by-products that may have formed can be removed from the matrix material in an intermediate step.
  • the phosphor matrix material mixture and the optionally available hardener can be applied further.
  • At least one infiltration material is applied to the phosphor-matrix material mixture and the optionally present hardener
  • the infiltration material is preferably a material which has a low curing temperature.
  • Curing temperature can in particular damage the other
  • the infiltration material is an inorganic sol-gel material. Suitable sol-gel materials have already been described above.
  • the infiltration material is one or more liquid precursor materials which, with a low volume shrinkage, become materials such as e.g. Crosslink polysilazane, silicone or polysiloxane.
  • the volume shrinkage here is, for example, ⁇ 50% by volume or a maximum of 35% by volume or a maximum of 30% by volume or a maximum of 25% by volume or a maximum of 20% by volume or a maximum of 15% by volume or a maximum of 10% by volume.
  • Particles can also be contained in the infiltration material, for example
  • Nanoparticles to adapt the material properties such as flow behavior, shrinkage or optical properties if necessary.
  • the infiltration material is a material with a high volume loss, such as e.g. Water glass or
  • the volume shrinkage is, for example, min. 30 vol% or min. 35 vol% or min. 40 vol% or at least 45 vol% or at least 50 vol% or at least 60 vol% or at least 65 vol%.
  • the infiltration material is added in the amount so that 100% by volume together with the porosity result in the pre-conversion element after curing.
  • the same infiltration material as the matrix material is used. In a further embodiment, an infiltration material different from the matrix material is used.
  • a mixture is different
  • the pre-conversion element is heated and / or dried.
  • Temperatures can be between room temperature (25 ° C) and 1000 ° C.
  • the temperatures for curing are in a range between 30 ° C. and 600 ° C., preferably between 50 ° C. and 500 ° C. ideally between 80 ° C and 350 ° C (limits included).
  • infiltration material can be applied to the pre-conversion element again.
  • the infiltration material can be the same infiltration material that has already been applied or a different infiltration material.
  • At least one additive is added to the matrix material, the phosphor, the matrix material-phosphor mixture and / or the infiltration material.
  • the additive can be selected from the group consisting of
  • Nanoparticles, catalysts, and the additives mentioned above are nanoparticles, catalysts, and the additives mentioned above.
  • the at least one additive is used in an amount in the range from 0.5 to 15% by volume, preferably in the range from 1% by volume to 10% by volume, particularly preferably in the range from 2% by volume up to 7 vol .-%, based on the
  • Infiltration matrix material is used to e.g. at the same time to set the degree of conversion or the color location of the conversion element.
  • grinding or polishing can be carried out after infiltration.
  • the conversion element can be cut or cut to the desired size, for example by sawing, and then cut to
  • the substrate preferably faces away from the chip surface, as a result of which the phosphor is positioned close to the chip.
  • the phosphor-rich side is also preferably glued on close to the chip. Infiltration with an infiltration matrix material is alternatively or additionally possible after sawing.
  • the pore-free conversion elements described here can not only be used as CLC (Chip Layer Conversion), but are also suitable for remote applications, for example with lasers or laser diodes. Partial and
  • the present invention furthermore relates to an optoelectronic
  • An optoelectronic semiconductor component can be a light emitting diode (LED) or a laser diode.
  • a conversion element according to the invention in the main radiation exit surface of a light source in an optoelectronic is particularly advantageous
  • Semiconductor component such as an LED, arranged.
  • Conversion elements according to the invention can also be introduced in a wafer composite. As a result, each conversion element does not have to be applied individually to a light source, such as a light-emitting layer, but can be applied in a composite, which enables more cost-effective production.
  • Optoelectronic semiconductor components according to the invention can be used as well as
  • Headlights in projectors or as stage lighting (stage lighting). In principle, they are suitable for all applications where high luminance levels are required and which are operated at high current densities (> 1 AI mm 2 ) and therefore require a conversion element with a high thermal conductivity as described at the beginning.
  • Conversion element B according to the invention with infiltration matrix 2 shows an SEM image of a porous silicate matrix
  • FIG. 3 shows an SEM image of a conversion element according to the invention with an infiltration matrix
  • 5a, 5b show SEM images (section) of a porous matrix according to the
  • FIG. 6a, 6b show an SEM image (section) (FIG. 6a) and a section thereof (FIG. 6b) of a conversion element according to the invention
  • FIG. 10 shows a section of FIG. 9 in a higher magnification
  • FIG. 11 shows a SEM image of the porous matrix in cross section 12 shows a SEM image of a conversion element according to the invention with an infiltration matrix in cross section
  • Fig. 13 shows the behavior of a porous matrix after sticking to a chip and potting with Ti0 2 filled silicone in the aging test.
  • the conversion element 1 shows a conversion element 1 in image A.
  • the conversion element 1 comprises a matrix 2, phosphors 3 and a substrate 4.
  • Image B shows a conversion element 1 according to the invention comprising a matrix 2, phosphors 3, a substrate 4 and an infiltration matrix 5 Infiltration matrix 5 penetrates into the pores of matrix 2 and fills them.
  • the substrate 4 can optionally be present.
  • Fig. 4 shows microscope images of conversion elements 1 after sawing in
  • Conversion element according to the invention with infiltration matrix 5 behaves more advantageously when sawing and is less prone to chipping at the edges. An intact edge is both for good radiation characteristics and for the Casting with Ti0 2 filled silicone is important.
  • the size of the conversion elements shown is approx. 1 mm x 1 mm.
  • FIG. 5a and 5b show SEM images (cross section) of a porous matrix 2 (with substrate 4 (glass substrate cannot be seen in the picture)) after being glued to a chip 9 and the potting 6 filled with Ti0 2 silicone. Because of the porosity and therefore also an uneven surface, a lot of adhesive 7 (here silicone) is required for sticking onto the chip 9, as a result of which the adhesive layer becomes very thick. As a result, the distance from the conversion element 1 to the chip surface increases accordingly and the so-called TiO 2 underflow 8 occurs, as can be seen in FIG. In Fig. 5b strong converter breakouts can be seen, which result from a lower mechanical stability, which is caused by the pores.
  • the composition and positioning of the conversion element KE1 is described in the examples below.
  • FIG. 6a and 6b show an SEM image (cross section) (FIG. 6a) and one
  • FIG. 6b Detail (Fig. 6b) of the conversion element 1 according to the invention with infiltration matrix 5 and substrate 4 after being glued to a chip 9 and the potting 6 filled with Ti0 2 filled silicone.
  • the composition and positioning of the conversion element KE3 is described in the examples below.
  • the cross section shows that there is almost no porosity in the conversion element 1 and that the infiltration matrix 5 has been well wetted and bound. Due to the lower porosity, when pouring silicone filled with Ti0 2 , it is avoided that it pulls over the pores into the conversion element 1 and also into the adhesive layer 7 (so-called Ti0 2 underflow 8).
  • FIG. 8 shows a SEM image of a conversion element 1 according to the invention with an infiltration matrix 5 before the moisture test in the “pressure cooker” as a comparison to FIG. 9.
  • the composition and manufacture of the conversion element KE3 is described in the examples below.
  • FIG. 9 shows an SEM image of a conversion element 1 according to the invention with an infiltration matrix 5 (FIG. 8) after the moisture test in the “pressure cooker” at 121 ° C. and 100% rel. Humidity for 288h. There is practically no difference in comparison to FIG. 7, which indicates good moisture resistance.
  • FIG. 10 shows a section of FIG. 9 in a magnification 30 times higher. At most, a weak crystal growth can be seen on the surface, although the
  • FIG. 11 shows an SEM image of the porous matrix 2 (with substrate 4) in cross section (of the sample from FIG. 7).
  • the thickness d of the conversion element 1 is approximately 40 pm.
  • FIG. 12 shows a SEM image of a conversion element 1 according to the invention with infiltration matrix 5 and glass substrate 4 in cross section (the sample from FIG. 8).
  • the thickness d of the conversion element 1 is approximately 40 pm.
  • FIG. 11 it can be seen here that the porosity was also significantly reduced in volume (not only on the surface) by the infiltration matrix 5.
  • the composition and manufacture of the conversion element KE3 is described in the examples below.
  • FIG. 13 shows the behavior of a porous matrix 2 (with substrate 4) after being glued to a chip 9 and the potting 6 filled with silicon in the T1O2
  • the LEDs were in an environment of 85 ° C and 85% rel. Humidity operated at 1, 5 A.
  • the LEDs were switched on and off repeatedly at a defined interval.
  • the course of the cy coordinate of the color location over a test duration of 1200 h is shown here.
  • a line corresponds to an LED. After 1000 h, a change in the Cy value of more than 10 points can already be observed in most LEDs, which indicates changes in conversion element 1.
  • Conversion element 1 (compared to the porous matrix 2) indicates.
  • Table 1 shows the measured thermal conductivity of two conversion elements KE1 and KE2 described in the examples below. The two
  • Conversion elements are comparable in terms of the "basic composition” and similar thickness, but differ in the porosity, which in the
  • Conversion element KE2 was reduced by an infiltration matrix. As a result of the higher thermal conductivity of the infiltration matrix compared to the gas-filled pores, the overall thermal conductivity also increases
  • Garnet fluorescent e.g. (Lu, Y, Gd, Tb, Ce) 3 (AI, Ga) 5 0i 2 , especially
  • M 2 (Al, Si) 5 (N, 0) 8 -like phosphor doped with Eu (M Ca, Sr, Ba, Mg) or phosphor derived therefrom and / or
  • Example 1 Water glass as a matrix for a warm white converter (3200 K) with high CRI and R9
  • Conversion element KE1 A suspension of water glass and possibly aluminum phosphate as a chemical hardener with a warm white phosphor mixture (see above) is produced.
  • the suspension can be diluted with distilled water to adjust the viscosity.
  • the solid to liquid mass ratio should be between 1: 2 and 1: 0.3, in particular between 1: 1, 6 and 1: 0.4.
  • the suspension is applied to a substrate, for example by means of a doctor knife.
  • the doctor blade gap can be between 10 - 200 pm, in particular between 30 - 100 pm and ideally between 40 - 80 pm.
  • the application speed is typically between 1 - 99 mm / sec. set.
  • the conversion layer can be applied several times. After this
  • the freshly coated substrate is pre-dried in normal air, in a clean room or in a drying cabinet.
  • Humidity can be between 18 - 50 ° C and 0 - 80 g / m 3 , in particular between 18 - 30 ° C and 0 - 50 g / m 3 and ideally between 19 - 23 ° C and 0 - 30 g / m 3 be kept constant.
  • the substrate is typically scratched with a diamond cutter, broken into smaller parts for further processing and baked at temperatures between RT - 450 ° C for 10 to 120 min.
  • any that may have arisen in an intermediate step can optionally be produced
  • Example 2 Infiltrated with silazane 1 (conversion element KE2)
  • a sample is produced in accordance with Example 1 and, after hardening, ground to adapt the color location. After grinding, the sample is dripped using silazane (Merck KGaA Durazene® 1500 Slow Eure), the supernatant is removed using a glass squeegee. Curing takes place in two stages: 1. Predry at RT with 40 - 50% humidity and
  • Example 3 Infiltrated with Silazan 2 (conversion element KE3)
  • a sample is produced according to Example 1 and, after hardening, ground in the direction of the color locus. After grinding, the sample was infiltrated by doctor blade using Silazan 2 (type: Merck KGaA Durazene® 1500 Rapid Cure. Curing takes place in two stages:
  • multiple infiltrations can be made to completely fill the microstructure.
  • Example 4 Infiltrated with silicone 1 (type: Shin-Etsu Co., Ltd.KJR9022-E-2-2L-2C) (conversion element KE4)
  • multiple infiltrations can be made and the viscosity can be adjusted using solvents in order to completely fill the microstructure.
  • Example 5 Infiltrated with silicone 2 (type: Shin-Etsu Co., Ltd.LPS3412)
  • Example 6 Infiltrated with silicone 2 (type: Shin-Etsu Co., Ltd.LPS3412)
  • multiple infiltrations can be made and the viscosity can be adjusted using solvents in order to completely fill the microstructure.
  • Example 7 Infiltrated with silicone 3 (type: Shin-Etsu Co., Ltd.LPS5400)
  • multiple infiltrations can be made and the viscosity can be adjusted using solvents in order to completely fill the microstructure.
  • Example 8 Water glass matrix infiltrated with silicate-based sol-gel solution
  • a mixture is made up of potassium water glass (solution), aluminum phosphate
  • the mixture is diluted with water.
  • the mass ratio of solid components to liquid components in the mixture is between 1: 2 and 1: 0.3.
  • the mixture is applied to flipchip wafer segments by knife coating with a thickness between 10 mhh and 150 miti, preferably between 15 miti and 100 miti, particularly preferably between 20 miti and 90 mhh.
  • the coated flipchip wafer segment is then dried and cured at 150 ° C. for 2 hours.
  • the conversion layer is then coated with silicate based on a sol-gel solution, so that the porous structure of the water glass matrix is infiltrated with the silicate-based sol. After drying, another infiltration step or a curing step at 150 ° C can follow. After curing, the pores will be filled with S1O2, which has a refractive index similar to that of water glass.
  • the silicate-based sol gel for the infiltration matrix can be a mixture of different metal precursors as well as a single metal precursor, both with additives if necessary.
  • the hydrolysis can be acid or base catalyzed.
  • Example 9 Water glass matrix infiltrates with silicate-based sol-gel solution
  • Example 10 Water glass matrix infiltrated with titanium-based sol-gel solution
  • a mixture is made of potassium water glass (solution), aluminum phosphate as chemical hardener and garnet phosphor particles (YAG: Ce).
  • the mixture is diluted with water.
  • the mass ratio of solid components to liquid components in the mixture is between 1: 2 and 1: 0.3.
  • the mixture is applied to a 6 “UX: 3 chip wafer, for example by knife coating, with a thickness of the liquid components between 10 pm and 150 pm, preferably between 15 pm and 100 pm, particularly preferably between 20 pm and 90 pm. Then the coated UX: 3 chip wafers dried and cured at temperatures between 70 ° C and 350 ° C.
  • the conversion layer is then coated again with titanium-based sol-gel solution so that the porous structure of the water glass matrix is infiltrated with the titanium-based sol. After drying, another infiltration step or a curing step at 300 ° C for 1 h can follow. After curing, the pores will be filled with T1O2, which has a much higher refractive index than water glass.
  • Example 11 Mixed water glass matrix infiltrated with zirconium-based sol-gel solution (conversion element K11)
  • the pores / channels are infiltrated with zirconium sol and cured at a temperature of 350 ° C.
  • a conversion solution based on a liquid inorganic glass-like binder can be applied to a transparent substrate by means of doctor blades or spin coating.
  • the substrate can be glass or sapphire.
  • Phosphors can be oxygen-based phosphors (e.g. YAG, LuAG) or nitride and oxynitride-based phosphors (a-SiAION, ß-SiAION, SCASN, CASN) or combinations thereof.
  • Inorganic vitreous binders can be phosphate or silicate based, such as
  • the sintering conditions for the first coating of the conversion material which is based on inorganic glass binder, is generally> 300 ° C. due to the required stability. Such temperatures lead to certain porous structures, while the heating rate affects the degree of pore formation.
  • the conversion layer on the transparent substrate can be coated with a sol-gel solution by knife coating or spin coating to fill the pores.
  • the drying behavior of the sol-gel solution can be adjusted by changing the base solvent, since the sol solution should fill all pores before it dries and is converted into a gel.
  • an inorganic glass binder is used as a silicate glass, such as potassium silicate glass, while a TEOS-based sol-gel solution with ethanol / water as the solvent is used as the silicate-based sol-gel solution.
  • the phosphors are a mixture of YAG and CASN.
  • Coating from an inorganic glass binder is applied by knife coating on a
  • the sintering is carried out at> 350 ° C, which leads to a porous structure.
  • the conversion layer is then coated with a silicate-based sol-gel solution at room temperature. Drying is carried out at> 60 ° C, while sintering is carried out at a temperature of> 100 ° C, but below 200 ° C.
  • the infiltrated conversion layer can then be separated into the desired platelet size.
  • a similar conversion solution based on liquid inorganic vitreous binder can be carried out on a non-transparent substrate, such as Teflon or silicone.
  • the slight hydrophobicity of the surface of the non-transparent substrate can induce detachment of the phosphor layer after sintering.
  • a phosphor layer after sintering.
  • Conversion solution of alkali-containing potassium silicate, mixed with YAG and CASN, is applied to a slightly hydrophobic silicon wafer by knife coating, spin coating, slot die coating or wire coating.
  • the slight hydrophobicity is induced by cleaning the silicon wafer with acetone or toluene.
  • Conversion layer is sintered at temperatures between 150 and 350 ° C, which induces the formation of interconnected pores.
  • the sintering process can induce delamination of the conversion layer from the substrate, resulting in a independent fluorescent-in-glass layer with a thickness of approx. 150 to 200 miti.
  • the pores of the layer are filled with TEOS-based sol-gel solution by knife coating or spin coating.
  • the drying and sintering of the sol-gel material is carried out at temperatures of> 60 ° C or> 100 ° C, but lower than 200 ° C.
  • the infiltrated conversion layer can be separated into the desired platelet size.
  • Conversion elements according to the invention can be highly filled with phosphor, the phosphor being embedded in an inorganic matrix which initially has a porosity in the form of coherent channels, which are then filled by infiltration with an infiltration material, thereby creating a compact
  • the present invention is suitable both for applications with high current densities (> 1 A / mm 2 ) and for cold white and warm white applications with high CRI (CRI> 80).
  • the scattering can be reduced by the low porosity of the conversion material, as a result of which a higher efficiency of the optoelectronic
  • the amount of adhesive for example, silicone adhesive
  • the amount of adhesive can be significantly reduced or the adhesive can be avoided entirely. Sucking up of the adhesive can thus be avoided and, moreover, a better thermal connection to the light source (eg the light-emitting chip) is made possible.
  • the component size can also be reduced by reducing or avoiding the adhesive.
  • subsequent potting for example, silicone and / or silicone filled with T1O 2
  • the pores filled with the infiltration matrix can also only be present on the surfaces of the conversion element.
  • the subsequent processing can also be very advantageous.
  • the matrix is usually less elastic than e.g. a silicone matrix in conversion elements from the prior art
  • the conversion element can be sawn well. By filling the pores with the infiltration matrix, this supports the matrix and fewer or no chipping occurs when sawing the conversion elements. Furthermore, due to the infiltration matrix present, no contaminants generally penetrate into the matrix during sawing.
  • conversion elements according to the invention can have good sandability, improved moisture stability and improved stability at high levels
  • the scattering properties of the conversion element can be improved.
  • Optoelectronic flat conductor components such as LEDs, can be manufactured with higher efficiency.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Konversionselement umfassend: - mindestens eine Matrix umfassend mindestens eine Infiltrationsmatrix, - 10 bis 50 Vol.% mindestens eines Leuchtstoffs, - optional mindestens einen Zusatzstoff, wobei das Konversionselement eine Porosität von 0 bis 20 Vol-% aufweist. Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements, sowie ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfassend mindestens ein erfindungsgemäßes Konversionselement.

Description

KONVERSIONSELEMENTE UMFASSEND EINE INFILTRATIONSMATRIX
BESCHREIBUNG
Viele LEDs basieren auf der Kombination von einem Chip als Lichtquelle und einem Konversionselement, mit dem zumindest ein Teil der Strahlung der Lichtquelle (meist blaues Licht) in Licht mit einer anderen Wellenlänge durch die Verwendung von z.B. Leuchtstoffen umgewandelt wird. Das Konversionselement ist in der Regel
plättchenförmig, entspricht meist in etwa der Größe des Chips und wird auf diesen aufgeklebt. Die Wärmeleitfähigkeit des Konversionselementes ist hierbei ein
entscheidender Faktor für den möglichen Einsatz der LED.
Für LED-Anwendungen, bei denen hohe Leuchtdichten benötigt werden, wie z.B.
Stagelighting (Bühnenbeleuchtung) oder Frontscheinwerfer, ist es deshalb essentiell, dass das Konversionselement eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Das gilt
insbesondere für warmweiße Anwendungen (z.B. 3200 K) und kaltweiße Anwendungen (z.B. 5700 K oder 6500 K) bei denen auch ein hoher Farbwiedergabeindex (z.B. CRI 80 oder sogar CRI 90) gefordert ist (d.h. ein vergleichsweise hoher Rotanteil im Spektrum, wobei typische rote Leuchtstoffe besonders kritisch sind für hohe Betriebsströme und Betriebstemperaturen) und die bei hohen Stromdichten (>1 A I mm2) betrieben werden.
Es sind auch anorganische Konversionselemente bekannt, die einen hohen Füllgrad an Leuchtstoff besitzen und beispielsweise in eine Matrix aus Wasserglas oder
kondensiertem Monoaluminiumphosphat eingebettet sind, wodurch sich eine gute Wärmeleitfähigkeit ergibt, die durch den hohen Volumenschwund des Matrixmaterials noch erhöht werden kann. Allerdings entstehen in der anorganischen Matrix bedingt durch den Volumenschwund an Wasser, das in diesem Fall sowohl als Lösemittel fungiert als auch als Kondensationsprodukt entsteht, während dem Trocknen als auch bei dem thermischen Kondensationsprozess (Härten), miteinander verbundene
Mikrokanäle, wodurch das Konversionselement eine gewisse Porosität aufweist.
Dadurch verringert sich entsprechend die Wärmeleitfähigkeit des Konversionselements und zudem erhöht sich die Streuung, was sich in der Regel negativ auf die Effizienz auswirkt.
Insbesondere für Anwendungen mit hohem CRI wird typischerweise Silikon als Matrix für den Leuchtstoff verwendet. Das Silikon besitzt aber eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine relativ geringe thermische Stabilität, so dass die LED-Anwendungen meist auf Stromdichten < 1 A/mm2 beschränkt sind.
Bei Anwendungen, bei denen höhere Leistungen gefordert sind, kommen deshalb meist Konversionselemente aus Keramiken zum Einsatz, die mittels Silikon auf den Chip geklebt werden. Diese besitzen zwar eine gute Wärmeleitfähigkeit, aber CRI und Farbort sind aufgrund des Herstellprozesses sehr begrenzt.
Ein Konversionselement bei dem der Leuchtstoff in Glas eingebettet ist, leitet die Wärme zwar besser als Silikon, aber auch hier ist ein CRI > 80 eine Herausforderung, da feuchtestabile Gläser meist eine Verarbeitung bei Temperaturen oberhalb 500 °C erfordern wodurch z. B eine rote Leuchtstoffkomponente wie CaAlSiN geschädigt wird.
Die drei o.g. Konversionselemente sind oftmals dicker als 100 miti, was nachteilig für eine gute Wärmeableitung ist und damit die möglichen Anwendungen begrenzt. Neben einer großen F a rbortf I ex i b i I ität und einem CRI > 80, sind deshalb möglichst dünne und hochgefüllte Konversionselemente von großem Interesse.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es also, die Nachteile des Standes der
Technik zu überwinden und ein neues Konversionselement, ein neues Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements und ein neues optoelektronisches
Halbleiterbauelement zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Konversionselement nach Anspruch 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements nach Anspruch 6 sowie ein optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 14. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Konversionselement umfassend: mindestens eine Matrix umfassend mindestens eine Infiltrationsmatrix,
10 bis 50 Vol.% mindestens eines Leuchtstoffs,
optional mindestens einen Zusatzstoff,
wobei das Konversionselement eine Porosität von 0 bis 20 Vol-% aufweist.
Bei einem Konversionselement handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um ein optoelektronisches Bauteil, mithilfe dessen Licht einer bestimmten ersten Wellenlänge (Primärstrahlung) ganz oder teilweise in Licht mindestens einer zweiten Wellenlänge (Sekundärstrahlung) umgewandelt werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Primärstrahlung um Anregungswellenlängen im Bereich von 250 nm bis 700 nm handeln. In einer
Ausführungsform liegt die Primärstrahlung im Bereich von 300 nm bis 570 nm, bevorzugt im Bereich von 350 nm bis 500 nm, weiter bevorzugt im Bereich von 400 nm bis 490nm (blau). In einer alternativen Ausführungsform liegt die Primärstrahlung im Bereich von 490nm bis 575nm (grün), In einer weiteren Ausführungsform liegt die Primärstrahlung im Bereich von 250 nm bis 380nm (UV). In einer weiteren
Ausführungsform liegt die Primärstrahlung im Bereich von 575 nm bis 700nm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Sekundärstrahlung um Emissionswellenlängen im Bereich von 300 nm bis 1600 nm handeln. In einer
Ausführungsform handelt es sich bei der Sekundärstrahlung um weißes Licht vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm (sichtbares Licht). In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei der Sekundärstrahlung um farbiges Licht beispielsweise im Bereich von 490 nm bis 575 nm (grünes Licht), 575nm bis 585 nm (gelbes Licht), 585 nm bis 650 nm (oranges Licht), 650 nm bis 780nm (rotes Licht) und von 780nm bis1600 nm (NIR). Bei der Umwandlung von Primärstrahlung in Sekundärstrahlung kann es sich um eine sogenannte Vollkonversion oder eine Teilkonversion handeln. Unter einer
Vollkonversion versteht man die vollständige Umwandlung der Primärstrahlung in eine definierte Sekundärstrahlung. Unter einer Teilkonversion versteht man die teilweise Umwandlung der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung. Bei der Teilkonversion setzt sich also das emittierte Licht aus Licht der Primärstrahlung und der
Sekundärstrahlung zusammen.
In einer Ausführungsform emittiert das Konversionselement Strahlung mit einer
Farbtemperatur zwischen 2500 K bis 4500 K. Der Farbwiedergabeindex CRI kann zwischen 70 und 100 sein.
In einer Ausführungsform emittiert das Konversionselement Strahlung mit einer
Farbtemperatur zwischen 4500 K bis 8000 K. Der Farbwiedergabeindex CRI kann zwischen 70 und 100 sein.
Beispielsweise kann Licht einer bestimmten ersten Wellenlänge (Primärstrahlung) von einem InGaN- oder GaN-Chip ausgesendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Konversionselement weist eine Schichtdicke im Bereich von 5 pm bis 150 pm auf. Für Teilkonversion weist ein erfindungsgemäßes
Konversionselement bevorzugt eine Schichtdicke im Bereich von 5 pm bis 120 pm auf und besonders bevorzugt von 5 pm bis 80 pm. Das ggf. vorhandene Substrat ist bei der Bestimmung der Schichtdicke nicht berücksichtigt.
Für eine Farbtemperatur zwischen 2500 K bis 4500 K (bei Anregung mit blauer LED) liegt die Schichtdicke eines erfindungsgemäßen Konversionselements bevorzugt im Bereich von 20 pm bis 120 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 25 pm bis 80 pm. Für eine Farbtemperatur zwischen 4500 K bis 8000 K (bei Anregung mit blauer LED) liegt die Schichtdicke eines erfindungsgemäßen Konversionselements bevorzugt im Bereich von 5 pm bis 100 miti, besonders bevorzugt im Bereich von 5 pm bis 60 pm.
Besonders vorteilhaft umfasst die mindestens eine Matrix ein Material, das einen hohen Volumenschwund aufweist, da sich damit die dünnsten und somit hochgefülltesten Konversionselemente hersteilen lassen (typische Schichtdicken sind z.B. < 65 pm, im Vergleich zu bestehenden Technologien mit z.B. >100 pm).
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Material der Matrix um ein
anorganisches Material. Bevorzugt handelt es sich bei dem anorganischen Material um ein Wasserglas, wie Lithiumwasserglas, Natriumwasserglas, Kaliumwasserglas oder eine Mischung daraus. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Wasserglas um ein kondensiertes Wasserglas. In einer Ausführungsform handelt es sich um ein chemisch (beispielsweise durch lonenaustausch mit Aluminiumphosphat) gehärtetes Wasserglas.
Als Wasserglas werden ganz allgemein aus Schmelze erstarrte, glasartige, also amorphe, wasserlösliche Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumsilikate oder ihre wässrigen Lösungen bezeichnet. Kondensiertes bzw. ausgehärtetes Wasserglas unterscheidet sich von einem herkömmlichen Glas unter anderem durch seine Eigenschaften, wie die Porosität.
Die Matrix kann auch ausgewählt sein aus Materialien der Gruppe bestehend aus kondensiertem Monoaluminiumphosphat, ein modifiziertes kondensiertes
Monoaluminiumphosphat, ein kondensiertes Aluminiumphosphat, ein kondensiertes Metallphosphat.
Bei der Matrix kann es sich auch um Sole wie Alkoxytetramethoxysilan, Alkoxysilan, Tetramethoxysilan, Tetraethylorthosilikat, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan Titanalkoxid, Metallalkoxid, Metalloxan, Metallalkoxan und Mischungen daraus in kondensierter Form handeln.
Ferner kann die Matrix auch weitere anorganische Materialien umfassen. Bei den anorganischen Materialien kann es sich um Nebenprodukte aus dem
Fierstellungsverfahren handeln, beispielsweise wird bei der Fierstellung der Matrix aus Wasserglas ein chemischer Flärter (z.B. Aluminiumphosphat) eingesetzt, so kann ein Reaktionsprodukt des Aushärtungsverfahrens (z.B. entsteht Alkaliphosphat, wenn das Alkali im Wasserglas durch den lonenaustausch mit Aluminium im Silikatgerüst ersetzt wird) vorhanden sein. Nebenprodukte durch Reaktion mit der Umgebungsluft sind ebenfalls möglich (z.B. Alkalicarbonat).
Die Matrix kann in dem Konversionselement in einer Menge im Bereich von 5 Vol.-% bis 30 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 7 Vol.-% bis 25 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 10 Vol.-% bis 20 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des
Konversionselements vorliegen.
Die mindestens eine Matrix des erfindungsgemäßen Konversionselements umfasst mindestens eine Infiltrationsmatrix.
Im Rahmen der Erfindung wird unter einer Infiltrationsmatrix eine Matrix verstanden, die in die Poren der Matrix infiltriert und in den Poren der Matrix eine eigene Matrix ausbildet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden so durch die Infiltrationsmatrix die Poren der Matrix geschlossen.
Im Rahmen der Erfindung wird unter einer Pore ein Netzwerk aus Flohlräumen verstanden, das zumindest eine Öffnung zur äußeren Oberfläche der Matrix hat.
Besonders vorteilhaft weist das Material der Infiltrationsmatrix einen geringen
Volumenschwund auf. In einer alternativen Ausführungsform weist das Material der Infiltrationsmatrix einen hohen Volumenschwund auf. Prinzipiell können für die Infiltrationsmatrix auch gleichen Materialien wie für die Matrix eingesetzt werden. Dies sind wie vorstehend beschrieben neben Wasserglas und Metallphosphaten beispielsweise auch Sole wie Alkoxysilan, Tetramethoxysilan, Tetraethylorthosilikat, Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Titanalkoxid,
Metallalkoxid, Metalloxan, Metallalkoxan und Mischungen daraus in kondensierter Form.
Bei der Infiltrationsmatrix handelt es sich bevorzugt um ein anorganisches Material, insbesondere um ein Metalloxid, Siliziumdioxid oder ein Silikat.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Infiltrationsmatrix um ein
kondensiertes anorganisches Sol-Gel-Material.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Infiltrationsmatrix um ein
kondensiertes silikatbasiertes Material. Silikatbasierte Materialien können bei sehr niedrigen Temperaturen verarbeitet werden, haben eine geringe Viskosität, sind chemisch und thermisch stabil, sowie optisch transparent.
Sol-Gel-Materialien sind Materialien, die mittels eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter einem Sol eine Dispersion einer„polymerartigen“ festen Phase in einer flüssigen Phase.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter einem Gel eine viskose Masse, die entsteht, wenn die Teilchen eines Sols weiter polymerisiert sind.
Unter einem Sol-Gel gemäß der vorliegenden Erfindung versteht man eine Mischung zwischen den beiden Phasenzuständen des Sols und des Gels, wobei alle erdenklichen prozentualen Anteile der beiden Phasenzustände denkbar sind. Vorliegend wird z.B. auch von einem Sol-Gel gesprochen, wenn der Anteil des Sols 100% ist und der Anteil des Gels 0%, sowie wenn der Anteil des Sols 0% ist und der Anteil des Gels 100%.
Ganz allgemein wird bei einer Sol-Gel-Reaktion ein Metallpräkursor durch ein
Lösungsmittel hydrolysiert und der hydrolysierte Metallpräkursor kondensiert unter Wasserabspaltung mit weiteren hydrolysierten Metallpräkursor-Molekülen. Durch diese Polykondensationsreaktion mehrerer Metallpräkursor-Moleküle kommt es zur Bildung von Metalloxiden und zu einem Anstieg der Viskosität der Mischung.
Vereinfacht dargestellt kann die Reaktion folgendermaßen ablaufen, wobei die
Stöchiometrie nur beispielhaft dargestellt ist:
MX + ROH -» M-OR + HX (I)
M-OR + H20 -» M-OH + ROH (II)
Unter MX wird ein Metallhalogenid verstanden. ROH stellt einen Alkohol dar. M-OH stellt den hydrolysierten Metallpräkursor dar.
Wird als Metallpräkursor ein Metallalkoxid eingesetzt, ist häufig bei der Hydrolyse des Metallpräkursors auch ein Katalysator anwesend. Bei dem Katalysator kann es sich um eine Säure handeln.
Vereinfacht dargestellt läuft die Reaktion zur Bildung des Sol-Gels in einer
Ausführungsform folgendermaßen ab, wobei die Stöchiometrien lediglich beispielhaft sind:
M-OR + M-OH -» M-O-M + ROH (III) Bei der allgemeinen Formel M-OR handelt es sich um ein Metallalkoxid, bei M-OH um einen hydrolysierten Metallpräkursor und M-O-M stellt die Grundstruktur des Sol-Gels dar.
Ganz allgemein kann es sich bei dem Metallpräkursor um ein Metallhalogenid oder Metallalkoxid handeln.
Die Metalle des Metallpräkursors sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkali, Übergangsmetalle, Halbmetalle oder Borgruppe. Insbesondere kann das Metall des Metallpräkursors ausgewählt sein aus der 2., 4., 5., 12., 13. oder 14. Gruppe des Periodensystems der Elemente.
Bei den Metallhalogeniden kann es sich um Chloride, Bromide oder lodide der Metalle handeln.
In einer Ausführungsform ist das Metallsalz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallhalogeniden, Metallacetaten und Metalloxalaten.
In einer Ausführungsform ist das Metallalkoxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallalkoxiden, Alkylmetallalkoxide und Arylmetallalkoxide.
Bei einem Alkoxid handelt es sich um eine Verbindung der allgemeinen Formel M(RO)n, wobei M = Metallion, R = Alkyl, Aryl und n = Wertigkeit des Metallions sind.
Bei den Metallalkoxiden kann es sich um Methoxide, Ethoxide, Butoxide, Propoxide, Isopropoxide, etc. der Metalle handeln.
Bei den Metallalkoxiden kann es sich auch um teilweise alkylierte Metallalkoxide handeln. Hierbei ist mindestens eine Alkoxid-Gruppe durch eine Alkylgruppe ersetzt. Das Vorhandensein mindestens einer Alkylgruppe kann zu einer Stabilisierung des hydrolysierten Metallpräkursors und zu einer Stabilisierung des Sol-Gels führen. Beispiele für Metallpräkursoren sind Tetraethylorthosilicat (TEOS),
Tetramethylorthosilicat (TMOS), Triethoxymethylsilan (MeTEOS) und
Trimethoxymethylsilan (MeTMOS).
Weitere Beispiele für Metallpräkursoren im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind InCb, SnCU, SbCI5, Zn(OAc)2, ZnC , ZnBr2, Zinkmethoxid, Sb(OAc)3, ln(OAc)3,
Sn(OAc)4, AICI3, Al-isopropoxid, TiCU, Titan(IV)-Ethoxid, NbCI5, Niob-Ethoxid, BaC , Bariumisopropoxid.
In einer Ausführungsform ist mindestens ein Metallpräkursor ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallhalogeniden, Metallacetaten, Metalloxalaten,
Metallalkoxiden, Alkylmetallalkoxide und Arylmetallalkoxide.
In einer Ausführungsform umfasst das Sol-Gel verschiedene Metallpräkursoren.
In einer Ausführungsform umfasst das Sol-Gel eine Verbindung als Metallpräkursor.
In einer Ausführungsform umfasst das silikatbasierte Sol-Gel TEOS, MeTEOS, Wasser, Silika-Nanopartikel und/oder eine Silika-Nanopartikel-Dispersion und eine Säure (z.B. HCl) als Katalysator.
Durch die Auswahl geeigneter Metallpräkursoren kann der Brechungsindex der aus dem Sol-Gel entstehenden Infiltrationsmatrix eingestellt werden. Ein höherer
Brechungsindex als der z.B. von Silikon würde die Lichtauskopplung aus der
lichtemittierenden Schicht (bzw. dem Chip) erhöhen.
In einer Ausführungsform ist die Infiltrationsmatrix ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrC>2, T1O2, AI2O3, ITO (Indiumzinnoxid), S1O2, Y2O3, Hf02 und
Kombinationen davon. Besonders bevorzugt ist die Infiltrationsmatrix S1O2 für eine normalbrechende
Infiltrationsmatrix und T1O2 für eine hochbrechende Infiltrationsmatrix.
Die Infiltrationsmatrix kann in dem Konversionselement in einer Menge im Bereich von 5 Vol.-% bis 85 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 10 Vol.-% bis 80 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 15 Vol.-% bis 75 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Konversionselements vorliegen.
Wie bereits oben beschrieben, infiltriert die Infiltrationsmatrix die Poren der Matrix des erfindungsgemäßen Konversionselements. Durch die Infiltration weist das
erfindungsgemäße Konversionselement eine besonders niedrige Porosität auf.
Im Rahmen der Erfindung kann die Porosität durch Analyse von Schliffbildern im REM, oder durch Gassorption gemessen werden. Alternativ kann die Porosität mittels Röntgen-Aufnahmen, 2D und/oder 3D-Tomographieaufnahmen gemessen werden. Beide Methoden ermöglichen die genaue Bestimmung der Porosität des
Konversionselements. Mittels der Röntgenaufnahme können die Poren beispielsweise mittels Graustufen im Röntgen-Bild charakterisiert werden. Alternativ ist zur
Bestimmung der Porosität auch Element-Mapping möglich, wenn die Poren z.B. mit Epoxy (Einbettmaterial) gefüllt werden. Auch die Bestimmung mittels BET bei offener Oberfläche ist denkbar.
Ein erfindungsgemäßes Konversionselement weist eine Porosität im Bereich von 0 bis 20 Vol.-% auf, bezogen auf das Gesamtvolumen des Konversionselements.
In einer Ausführungsform weist das Konversionselement eine Porosität im Bereich von 1 bis 10 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 3 bis 7 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von ca. 5 Vol.-% auf, bezogen auf das Gesamtvolumen des
Konversionselements. Das Konversionselement umfasst ferner 10 bis 50 Vol.-% mindestens eines
Leuchtstoffes, bezogen auf das Gesamtvolumen des Konversionselements.
In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Konversionselement 15 bis 45 Vol.-% mindestens eines Leuchtstoffes, bevorzugt 20 bis 40 Vol.-% mindestens eines Leuchtstoffes, besonders bevorzugt 25 bis 35 Vol.-% mindestens eines
Leuchtstoffes, bezogen auf das Gesamtvolumen des Konversionselements.
Durch das Vorhandensein der Matrix umfassend mindestens eine Infiltrationsmatrix, kann die Menge des Leuchtstoffes besonders niedrig gewählt werden.
Ganz allgemein wird unter einem Leuchtstoff ein Stoff verstanden, der
elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in
elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt.
Die Leuchtstoffe können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Granaten (Grundgerüst aus AI04- bzw. (AIGa)04-Einheiten), Nitridosilikaten (Grundgerüst aus SiNn-Einheiten), Oxynitridosilikaten (Grundgerüst aus Si(N,0)n-Einheiten),
Alumonitridosilikaten (Grundgerüst aus (AI,Si)Nn-Einheiten), Alumooxynitridosilikaten (Grundgerüst aus (AI,Si)(0,N)n-Einheiten), SCASN ((Ca,Sr)AISiN3:Eu2+), Oxysilikaten (Grundgerüst aus SiOn-Einheiten), Perowskiten und Quantenpunkten. Die
Quantenpunkte können mit oder ohne organische Liganden oder mit oder ohne anorganischer Beschichtung, wie z.B. Si02-Beschichtung, verwendet werden.
Beispielhafte Leuchtstoffe sind (Y,Gd,Tb,Lu)3(AI,Ga)50i2:Ce3+, (Sr,Ca)AISiN3:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg)2Si5N8:Eu2+, (Ca,Sr,Ba)2Si04:Eu2+, a-SiAION:Eu2+, ß-SiAION:Eu2+, (Sr,Ca)S:Eu2+, (Sr,Ba,Ca)2(Si,AI)5(N,0)8:Eu2+, (Ca,Sr)8Mg(Si04)4CI2:Eu2+,
(Sr,Ba)Si2N2Q2:Eu2+.
Quantenpunkte können zum Beispiel CdSe, InP oder ZnSe sein. In einer Ausführungsform sind mindestens zwei Leuchtstoffe in einem
erfindungsgemäßen Konversionselement vorhanden.
Optional kann das erfindungsgemäße Konversionselement ferner mindestens einen Zusatzstoff aufweisen. Bei dem Zusatzstoff kann es sich um mindestens einen Stoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nanopartikel, Nanodrähte, Nanoplättchen, Streupartikel, Härter, Katalysatoren und Füllpartikel handeln.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine Zusatzstoff ein Oxid sein, insbesondere in der Form von Nanopartikeln, Nanodrähten, Nanoplättchen und
Mischungen davon.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung haben Nanopartikel eine Größe von ca. 2 bis ca. 200 nm. In einer Ausführungsform haben die Nanopartikel eine Größe von ca. 2 nm bis ca. 100 nm. In einer weiteren Ausführungsform haben die Nanopartikel eine Größe von ca. 2 nm bis ca. 50 nm. In einer weiteren Ausführungsform haben die Nanopartikel eine Größe von ca. 3 nm bis ca. 20 nm.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung haben Nanodrähte eine Länge von ca. 150 nm bis ca. 1 pm. In einer Ausführungsform haben die Nanodrähte eine Länge von ca. 300 nm bis ca. 800 nm. In einer weiteren Ausführungsform haben die Nanodrähte eine Länge von ca. 500 nm bis ca. 700 nm.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung haben Nanodrähte einen Durchmesser von ca. 3 nm bis ca. 50 nm. In einer Ausführungsform haben die Nanodrähte einen Durchmesser von ca. 5 nm bis ca. 40 nm. In einer weiteren Ausführungsform haben die Nanodrähte einen Durchmesser von ca. 10 nm bis ca. 20 nm.
In einer Ausführungsform können die jeweiligen genannten Längen der Nanodrähte mit den jeweiligen Durchmessern kombiniert werden. So kann ein Nanodraht eine Länge von ca. 150 nm bis ca. 1 pm haben und einen Durchmesser von ca. 3 nm bis ca. 50 nm haben.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung haben Nanoplättchen eine Kantenlänge von ca. 150 nm bis ca. 1 pm. In einer Ausführungsform haben die Nanoplättchen eine
Kantenlänge von ca. 200 nm bis ca. 800 nm. In einer weiteren Ausführungsform haben die Nanoplättchen eine Kantenlänge von ca. 400 nm bis ca. 600 nm.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung haben Nanoplättchen eine Dicke von ca. 3 nm bis ca. 50 nm. In einer Ausführungsform haben die Nanoplättchen eine Dicke von ca. 5 nm bis ca. 40 nm. In einer weiteren Ausführungsform haben die Nanoplättchen eine Dicke von ca. 10 nm bis ca. 20 nm.
In einer Ausführungsform können die jeweiligen genannten Kantenlängen der
Nanoplättchen mit den jeweiligen Dicken kombiniert werden. So kann ein
Nanoplättchen eine Kantenlänge von ca. 150 nm bis ca. 1 pm haben und eine Dicke von ca. 3 nm bis ca. 50 nm haben.
Beispielweise kann der Brechungsindex durch ein Nanomaterial als Zusatzstoff erhöht werden. Geeignete Nanomaterialien können Nanopartikel, Nanostäbchen, Nanodrähte oder Nanoschichten sein. Diese können aus T1O2, ZrÜ2, BaTiOs, SrTi03, AI2O3, Nb205, Hf02, ZnO, und dergleichen gebildet sein.
Es können auch oxidische Nanopartikel als Zusatzstoff vorhanden sein. Beispiele hierfür sind AI2O3, S1O2, T1O2, Zr02, ZnO, etc. Derartige Oxide können zur Stabilisierung des Konversionselements beitragen und die Verarbeitungstemperatur senken.
Um die thermische Leitfähigkeit zu verbessern, können Partikel und Drähte als
Zusatzstoffe in dem Konversionselement zugegeben werden. Beispielhafte Materialien sind Diamant (~ 2200-3320 W/rrvK), SiC (~ 270-490 W/rrvK), GaP (~ 100-110 W/rrvK), AIN (~ 170-285 W/nrvK). Es können aber auch andere Materialien mit ähnlichen
Leitfähigkeitswerten, wie die genannten, eingesetzt werden.
Als Zusatzstoff können auch Streupartikel in dem Konversionselement vorhanden sein. Beispielhafte Streupartikel sind AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, ZnO, die abhängig vom
Brechungsindex der Matrix und Infiltrationsmatrix eingesetzt werden. Der
Brechungsindex der Matrix oder der Infiltrationsmatrix unterscheidet sich in einer Ausführungsform von dem der Streupartikel um mindestens 0,1.
Weiterhin können in dem Konversionselement auch Härter, insbesondere chemische Härter vorhanden sein. Durch die Zugabe eines Härters, insbesondere zur Matrix, kann erreicht werden, dass das Konversionselement besonders stabil gegenüber
Feuchtigkeit ist. Durch die Zugabe eines Härters kann in manchen Beispielen auch die Temperatur des Aushärtens (z.B. auf 80 °C) gesenkt werden. Die chemische Härtung erfolgt vorzugsweise durch lonenaustausch. Beispielhafte Härter sind
Aluminiumphosphate, wodurch sich als Nebenprodukt Alkaliphosphat bildet und Aluminium in das silikatische Netzwerk der Matrix eingebaut wird. Alternativ könnten auch halogenhaltige Verbindungen, beispielsweise Silikofluoride als Härter eingesetzt werden.
Von den Zusatzstoffen kann jeweils nur ein Stoff vorhanden sein, oder eine
Kombination aus mehreren Zusatzstoffen. Die Zusatzstoffe werden dabei so gewählt, dass die gewünschten Eigenschaften besonders vorteilhaft eingestellt werden können.
Die Zusatzstoffe können in dem Konversionselement in einer Menge im Bereich von 0 Vol.-% bis 15 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 0 Vol.-% bis 10 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0 Vol.-% bis 7 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Konversionselements vorliegen.
Das Konversionselement kann in jeglicher geometrischer Form vorliegen. Das
Konversionselement kann beispielsweise als Schicht, als Linse, als partielle Füllung einer Linse, als zylindrische oder kegelförmige Füllung in einem hochreflektiven Material vorliegen.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements umfassend die Schritte:
Bereitstellen mindestens eines Matrixmaterials,
Zugeben von mindestens einem Leuchtstoff zu dem Matrixmaterial, optional Zugeben mindestens eines Härters zu der Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung,
Aufbringen der Leuchtstoff-Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters auf ein Substrat,
Aufbringen mindestens eines Infiltrationsmaterials auf die Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters zur Ausbildung eines Prä-Konversionselements,
Erwärmen und/oder Trocknen des Prä-Konversionselements, optional schleifen des Prä-Konversionselements.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Matrixmaterial um ein anorganisches Material. Bevorzugt handelt es sich bei dem anorganischen Material um ein
Wasserglas, wie Lithiumwasserglas, Natriumwasserglas, Kaliumwasserglas oder eine Mischung daraus, das in flüssiger Form vorliegt. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Wasserglas um ein in Wasser gelöstes Wasserglas.
Wassergläser können ein Modul von 1 ,5 bis 5 besitzen, bevorzugt ein Modul von 2,5 bis 4,5. der Begriff Modul ist dem Fachmann bekannt und bezeichnet das molare Verhältnis von S1O2 zu Alkalioxid.
In einer Ausführungsform wird das Matrixmaterial in einer Menge im Bereich von 40 bis 85 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 55 Vol.-% bis 83 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 60 Vol.-% bis 80 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung zugegeben. Optional kann das Matrixmaterial zur Anpassung der Viskosität auch mit Wasser verdünnt worden sein.
Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu dem Matrixmaterial mindestens ein Leuchtstoff zugegeben. Bei den Leuchtstoffen kann es sich um Leuchtstoffe, wie sie oben beschrieben wurden, handeln.
In einer Ausführungsform wird der Leuchtstoff in einer Menge im Bereich von 15 bis 45 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 20 Vol.-% bis 40 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 25 Vol.-% bis 35 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung zugegeben.
Ferner kann optional mindestens ein Härter, insbesondere ein chemischer Härter, zu der Leuchtstoff-Matrixmaterial-Mischung zugegeben werden. Durch die Zugabe eines Härters kann eine Feuchtestabilität des Konversionselements erreicht werden. Die chemische Härtung erfolgt vorzugsweise durch lonenaustausch.
Beispielhafte Härter sind Aluminiumphosphate, wodurch sich als Nebenprodukt
Alkaliphosphat bildet und Aluminium in das silikatische Netzwerk der Matrix eingebaut wird. Alternativ könnten auch halogenhaltige Verbindungen, beispielsweise
Silikofluoride als Härter eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform ist das Matrixmaterial Kaliumwasserglas, das mit
Aluminiumphosphat als Härter chemisch durch lonenaustausch gehärtet wird. In diesem Fall werden die Kaliumionen durch die Aluminiumionen ausgetauscht und somit die Aluminiumionen in die Silikatmatrix des Wasserglases eingebaut werden, was die Feuchtestabilität erhöht. Als Nebenprodukt entsteht bei dieser Reaktion
Kaliumphosphat.
In einer Ausführungsform wird der Härter in einer Menge im Bereich von 1 bis 15 Vol.- %, bevorzugt im Bereich von 2 Vol.-% bis 10 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 3 Vol.-% bis 7 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung zugegeben.
Das Verhältnis (Masse) zwischen Matrixmaterial und Härter ist in einer
Ausführungsform 7,2:1 , vorzugsweise 7,1 :1 und besonders bevorzugt 6,9:1.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Leuchtstoff-Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters auf ein Substrat aufgebracht.
Bei dem Substrat kann es sich um ein permanentes, oder temporäres Substrat handeln. Unter einem permanenten Substrat wird ein Substrat verstanden, das im
Konversionselement verbleibt bzw. auf dem das Konversionselement verbleibt. Unter einem temporären Substrat wird ein Substrat verstanden, das vor Fertigstellung des Konversionselements wieder entfernt wird. Sowohl das permanente als auch das temporäre Substrat sind bei den Mengenangaben des Konversionselementes
ausgenommen.
Das permanente Substrat sollte eine gute Beständigkeit gegenüber Feuchte, Strahlung und Temperatur besitzen.
Das permanente Substrat kann ein Glas, z.B. Borosilikatglas (wie D263 oder D263T, oder D263Teco von Schott oder AF32 von Schott), glasartige Materialien,
Glaskeramiken, Keramiken, z.B. Aluminiumoxid, Saphir, polykristallines Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumcarbid, oder andere transparente oder transluzente Materialien sein. Als temporäres Substrat kann neben den oben genannten Materialien auch eine Folie dienen, beispielsweise aus Polyester wie die silikonbeschichtete
Polyethylenterephthalatfolie (Mylar).
Ebenso sind nicht-transparente oder nicht-transluzente Substrate denkbar,
insbesondere reflektive Substrate, wie z.B. Aluminium, Silber, Kupfer oder andere Metalle, Keramiken, oder Metalloxide. Dies ist insbesondere für eine reflektive„remote Phosphor“ (z.B. laser activated remote phosphor, LARP) Anwendung interessant, bei der das Konversionselement in einem gewissen Abstand von der Lichtquelle
angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist das Substrat eine Oberfläche einer Lichtquelle,
insbesondere die Oberfläche eines Chips, auf die das Konversionselement direkt aufgebracht wird, d.h. kleberfrei. In einer derartigen Ausführungsform dient das
Matrixmaterial gleichzeitig als Kleber für die Verbindung des Konversionselements mit der Oberfläche der Lichtquelle, z.B. dem Chip. Die Chipoberfläche kann eine
Passivierung besitzen oder frei von einer Passivierung sein. Bei dem Chip kann es sich um einen Flipchip handeln oder um einen Chip mit Bondpad und Bonddraht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat ein Formteil, beispielsweise eine Linse, auf dessen Oberfläche das Konversionselement direkt aufgebracht wird, d.h. kleberfrei. Dabei können alle oder nur bestimmte Oberflächen, komplett als auch teilweise beschichtet sein. In einer besonderen Ausgestaltung hat die Linse einen Hohlraum oder eine Vertiefung, die mit dem Konversionselement gefüllt ist.
In einer weiteren Ausführung ist das Substrat ein hochreflektives Keramikbauteil, in welchem sich eine zylindrische oder kegelförmige Bohrung befindet, in die das
Konversionselement eingebracht wird. In einer besonderen Ausführung ist eine Seite des Konversionselements mit einem dichroitischen Schichtstapel beschichtet.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat ganz allgemein um einen Chip-Wafer, der optional strukturiert, sein kann.
Das Aufbringen der Leuchtstoff-Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters auf ein Substrat und eine eventuelle Formgebung kann beispielweise durch Aufrakeln (Doctor Blading), Sieb- oder Schablonendruck, Dispensen, Sprühen, Spin- Coating, Tauchbeschichtung (Dip Coating), Vorhangbeschichtung (Curtain Coating), Schlitzdüsenbeschichtung (Slot-die Coating), Inkjet-Drucken (Inkjet Printing) auch in Kombination oder durch andere dem Fachmann bekannten Beschichtungs- und
Formgebungsverfahren erfolgen.
Optional kann vor Aufbringen des Infiltrationsmaterials ein vollständiges oder teilweises Aushärten erfolgen. Das Aushärten kann dabei durch Erwärmen und/oder Trocknen erfolgen. Das Aushärten erfolgt bei Temperaturen, bei denen weder der eingebettete Leuchtstoff noch das Substrat (sofern vorhanden) geschädigt werden. Typische
Temperaturen können dabei zwischen Raumtemperatur (25 °C) und 1000 °C liegen. In einer Ausführungsform, in der beispielsweise Leuchtstoffe mit einem hohen CRI vorliegen und/oder ein Chip als Substrat eingesetzt wird, liegen die Temperaturen zum Aushärten in einem Bereich zwischen 30°C und 600°C, bevorzugt zwischen 50°C und 500°C, idealerweise zwischen 80 °C und 350 °C (Grenzen jeweils miteingeschlossen).
Vor dem Infiltrieren können optional in einem Zwischenschritt eventuell entstandene Nebenprodukte aus dem Matrixmaterial entfernt werden.
Nach dem Aushärten kann ein weiteres Aufbringen von der Leuchtstoff-Matrixmaterial- Mischung und des optional vorhandenen Härters erfolgen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird mindestens ein Infiltrationsmaterial auf die Leuchtstoff-Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters zur
Ausbildung eines Prä-Konversionselements aufgebracht.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Infiltrationsmaterial um ein Material, welches eine geringe Aushärtungstemperatur aufweist. Durch eine geringe
Aushärtungstemperatur kann insbesondere eine Beschädigung der weiteren
Komponenten des Konversionselements vermieden werden, wie z.B. des Substrats, der Lichtquelle (z.B. des Chips), des Wafers, der Leuchtstoffe, etc. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Infiltrationsmaterial um ein anorganisches Sol-Gel-Material. Geeignete Sol-Gel-Materialien sind bereits oben beschrieben.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Infiltrationsmaterial um ein oder mehrere flüssige Präkursor-Materialien, die mit einem geringen Volumenschwund zu Materialien wie z.B. Polysilazan, Silikon oder Polysiloxan vernetzen.
Der Volumenschwund ist hier beispielsweise <50 Vol-% oder maximal 35 Vol-% oder maximal 30 Vol-% oder maximal 25 Vol-% oder maximal 20 Vol-% oder maximal 15 Vol-% oder maximal 10 Vol-%.
In dem Infiltrationsmaterial können auch Partikel enthalten sein, beispielsweise
Nanopartikel um ggf. die Materialeigenschaften wie Fließverhalten, Schrumpf oder optische Eigenschaften anzupassen.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Infiltrationsmaterial um ein Material mit einem hohen Volumenschwund, wie z.B. Wasserglas oder
Monoaluminiumphosphat.
Der Volumenschwund ist in diesem Fall beispielsweise min. 30 Vol-% oder min. 35 Vol- % oder min. 40 Vol-% oder mindestens 45 Vol-% oder mindestens 50 Vol-% oder mindestens 60 Vol-% oder mindestens 65 Vol-%.
In einer Ausführungsform wird das Infiltrationsmaterial in der Menge zugegeben, so dass sich im Prä-Konversionselement nach dem Aushärten zusammen mit der Porosität 100 Vol-% ergeben.
In einer Ausführungsform wird das gleiche Infiltrationsmaterial wie das Matrixmaterial eingesetzt. In einer weiteren Ausführungsform wird ein zum Matrixmaterial unterschiedliches Infiltrationsmaterial eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Mischung verschiedener
Infiltrationsmaterialien eingesetzt.
In einem weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung eines Konversionselements erfolgt das Erwärmen und/oder Trocknen des Prä-Konversionselements. Typische
Temperaturen können dabei zwischen Raumtemperatur (25 °C) und 1000 °C liegen. In einer Ausführungsform, in der beispielsweise Leuchtstoffe mit einem hohen CRI vorliegen und/oder ein Chip als Substrat eingesetzt wird, liegen die Temperaturen zum Aushärten in einem Bereich zwischen 30°C und 600°C, bevorzugt zwischen 50°C und 500°C, idealerweise zwischen 80 °C und 350 °C (Grenzen jeweils miteingeschlossen).
Optional kann nach Erwärmen und/oder Trocknen des Prä-Konversionselements erneut Infiltrationsmaterial auf das Prä-Konversionselement aufgebracht werden. Bei dem Infiltrationsmaterial kann es sich um das gleiche Infiltrationsmaterial handeln, das bereits aufgebracht wurde, oder um ein anderes Infiltrationsmaterial.
In einer weiteren Ausführungsform wird zu dem Matrixmaterial, dem Leuchtstoff, der Matrixmaterial-Leuchtstoff-Mischung und/oder dem Infiltrationsmaterial mindestens ein Zusatzstoff zugegeben.
Der Zusatzstoff kann dabei ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus
Nanopartikel, Katalysatoren, sowie die oben genannten Zusatzstoffe.
In einer Ausführungsform wird der mindestens eine Zusatzstoff in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 15 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 1 Vol.-% bis 10 Vol.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 2 Vol.-% bis 7 Vol.-%, bezogen auf das
Gesamtvolumen des Konversionselements zugegeben. Da die Konversionselemente oftmals auf den Chip aufgeklebt werden, in der Regel mittels Silikon, das die Wärme schlecht leitet, empfiehlt es sich die Kleberdicke möglichst gering zu halten. Dafür ist es hilfreich, wenn das Konversionselement möglichst glatt und eben ist, was optional beispielweise durch Schleifen und Polieren erfolgen kann. Dieser Vorgang kann auch bereits vor dem Infiltrieren mit dem
Infiltrationsmatrixmaterial erfolgen, um damit z.B. gleichzeitig den Konversionsgrad bzw. den Farbort des Konversionselementes einzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Schleifen oder Polieren nach dem Infiltrieren erfolgen.
Sofern erforderlich, kann das Konversionselement beispielsweise durch Sägen auf die gewünschte Größe gebracht bzw. vereinzelt werden und im Anschluss auf die
Chipoberfläche aufgeklebt und ggf. mit gefülltem (z.B. T1O2) Silikon vergossen werden.
Im Falle eines Konversionselementes mit Substrat ist das Substrat vorzugsweise von der Chipoberfläche abgewandt wodurch der Leuchtstoff chipnah positioniert ist. Bei einer gezielt inhomogenen Leuchtstoffverteilung, beispielsweise durch Sedimentation, wird die leuchtstoffreiche Seite ebenfalls bevorzugt chipnah aufgeklebt. Infiltrieren mit einem Infiltrationsmatrixmaterial ist alternativ oder zusätzlich auch nach dem Sägen möglich.
Die hier beschriebenen porenfreien Konversionselemente können nicht nur als CLC (Chip Layer Conversion) eingesetzt werden, sondern sind auch für Remote- Anwendungen beispielsweise mit Laser oder Laserdioden geeignet. Teil- und
Vollkonversion ist ebenfalls mit den erfindungsgemäßen Konversionselementen möglich.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement umfassend mindestens ein erfindungsgemäßes
Konversionselement. Bei einem optoelektronischen Halbleiterbauelement kann es sich um eine Light Emitting Diode (LED), als auch um eine Laserdiode handeln. Besonders vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßes Konversionselement in die Hauptstrahlungsaustrittsfläche einer Lichtquelle in einem optoelektronischen
Halbleiterbauelement, wie einer LED, angeordnet.
Erfindungsgemäße Konversionselemente können auch in einem Wafer-Verbund eingebracht werden. Dadurch muss nicht jedes Konversionselement einzeln auf eine Lichtquelle, wie eine lichtemittierende Schicht, aufgebracht werden, sondern kann im Verbund aufgebracht werden, was eine kostengünstigere Produktion ermöglicht.
Erfindungsgemäße optoelektronische Halbleiterbauelemente können als
Frontscheinwerfer, in Projektoren oder als Bühnenbeleuchtung (Stagelighting) eingesetzt werden. Prinzipiell eignen sie sich für alle Anwendungen, bei denen hohe Leuchtdichten gefordert sind und die bei hohen Stromdichten (>1 A I mm2) betrieben werden und deshalb ein Konversionselement mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit erfordern wie eingangs beschrieben.
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 Konversionselement A ohne Infiltrationsmatrix und ein
erfindungsgemäßes Konversionselement B mit Infiltrationsmatrix Fig. 2 zeigt eine REM-Aufnahme einer porösen Silikat-Matrix
Fig. 3 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes mit Infiltrationsmatrix
Fig. 4 zeigt Mikroskopbilder von Konversionselementen nach dem Sägen im Vergleich.
Links ein Konversionselement ohne Infiltrationsmatrix und rechts ein
erfindungsgemäßes Konversionselement mit Infiltrationsmatrix.
Fig. 5a, 5b zeigen REM-Aufnahmen (Schliff) von einer porösen Matrix nach dem
Aufkleben auf einen Chip und dem Verguss mit Ti02 gefülltem Silikon.
Fig. 6a, 6b zeigen eine REM-Aufnahme (Schliff) (Fig. 6a) sowie einen Ausschnitt daraus (Fig. 6b)von einem erfindungsgemäßen Konversionselement mit
Infiltrationsmatrix und Substrat nach dem Aufkleben auf einen Chip und dem Verguss mit Ti02 gefülltem Silikon
Fig. 7 zeigt eine REM-Aufnahme einer porösen Matrix nach einem Feuchtetest im
„Pressure Cooker“
Fig. 8 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes mit Infiltrationsmatrix vor dem Feuchtetest im„Pressure Cooker“
Fig. 9 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes mit Infiltrationsmatrix nach dem Feuchtetest im„Pressure Cooker“
Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt der Figur 9 in höherer Vergrößerung
Fig. 11 zeigt eine REM-Aufnahme der porösen Matrix im Querschnitt Fig. 12 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes mit Infiltrationsmatrix im Querschnitt
Fig. 13 zeigt das Verhalten von einer porösen Matrix nach dem Aufkleben auf einen Chip und dem Verguss mit Ti02 gefülltem Silikon im Alterungstest.
Fig. 14 zeigt das Verhalten von dem erfindungsgemäßen Konversionselement mit
Infiltrationsmatrix nach dem Aufkleben auf einen Chip und dem Verguss mit Ti02 gefülltem Silikon im Alterungstest.
Fig. 1 zeigt in Bild A ein Konversionselement 1. Das Konversionselement 1 umfasst eine Matrix 2, Leuchtstoffe 3 und ein Substrat 4. Bild B zeigt ein erfindungsgemäßes Konversionselement 1 umfassend eine Matrix 2, Leuchtstoffe 3, ein Substrat 4 sowie eine Infiltrationsmatrix 5. Die Infiltrationsmatrix 5 dringt in die Poren der Matrix 2 ein und füllt diese. Das Substrat 4 kann optional vorhanden sein.
Fig. 2 zeigt eine REM Aufnahme einer Matrix 2 nach dem Schleifen. Die
Zusammensetzung und Herstellung des Konversionselementes KE1 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine REM Aufnahme einer Matrix 2 mit einer Infiltrationsmatrix 5. Die Zusammensetzung und Herstellung des Konversionselementes KE3 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Fig. 4 zeigt Mikroskopbilder von Konversionselementen 1 nach dem Sägen im
Vergleich. Links ein Konversionselement mit poröser Matrix 2 und rechts ein
erfindungsgemäßes Konversionselement mit Infiltrationsmatrix 5. Hier ist erkennbar, dass das erfindungsgemäße Konversionselement 1 mit Infiltrationsmatrix 5 sich vorteilhafter beim Sägen verhält und weniger zu Ausbrüchen (Chipping) an den Kanten neigt. Eine intakte Kante ist sowohl für eine gute Abstrahlcharakteristik als auch für den Verguss mit Ti02 gefülltem Silikon von Bedeutung. Die Größe der gezeigten Konversionselemente ist ca. 1 mm x 1 mm.
Fig. 5a und 5b zeigen REM-Aufnahmen (Querschliff) von einer porösen Matrix 2 (mit Substrat 4 (Glassubstrat ist auf dem Bild nicht zu sehen)) nach dem Aufkleben auf einen Chip 9 und dem Verguss 6 mit Ti02 gefülltem Silikon. Aufgrund der Porosität und dadurch auch unebeneren Oberfläche wird viel Kleber 7 (hier Silikon) zum Aufkleben auf den Chip 9 benötigt, wodurch die Kleberschicht sehr dick wird. Dadurch vergrößert sich entsprechend der Abstand vom Konversionselement 1 zur Chipoberfläche und es kommt zum sogenannten Ti02 Underflow 8 wie in Fig. 5a zu erkennen ist. In Fig. 5b sind starke Konverterausbrüche erkennbar, die von einer geringeren mechanischen Stabilität herrühren, die durch die Poren verursacht ist. Die Zusammensetzung und Fierstellung des Konversionselementes KE1 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Fig. 6a und 6b zeigen eine REM-Aufnahme (Querschliff) (Fig. 6a) sowie einen
Ausschnitt (Fig. 6b) daraus von dem erfindungsgemäßen Konversionselement 1 mit Infiltrationsmatrix 5 und Substrat 4 nach dem Aufkleben auf einen Chip 9 und dem Verguss 6 mit Ti02 gefülltem Silikon. Die Zusammensetzung und Fierstellung des Konversionselementes KE3 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Am Querschliff ist erkennbar, dass im Konversionselement 1 nahezu keine Porosität mehr vorhanden ist und die Infiltrationsmatrix 5 gut benetzt und angebunden hat. Durch die geringere Porosität wird beim Vergießen mit Ti02 gefülltem Silikon vermieden, dass sich dieses über die Poren in das Konversionselement 1 als auch in die Kleberschicht 7 zieht (sog. Ti02 Underflow 8).
Fig. 7 zeigt eine REM-Aufnahme einer porösen Matrix 2 nach einem Feuchtetest im „Pressure Cooker“. FHierbei wurde das Konversionselement 1 in einem geschlossenen System bei 121 °C und 100% rel. Feuchte für 288h gealtert. Das starke
Kristallwachstum deutet auf eine gewisse Korrosion hin. Die Zusammensetzung und Herstellung des Konversionselementes KE1 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Fig. 8 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes 1 mit Infiltrationsmatrix 5 vor dem Feuchtetest im„Pressure Cooker“ als Vergleich zu Figur 9. Die Zusammensetzung und Herstellung des Konversionselementes KE3 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Fig. 9 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes 1 mit Infiltrationsmatrix 5 (Fig. 8) nach dem Feuchtetest im„Pressure Cooker“ bei 121 °C und 100% rel. Feuchte für 288h. Hier ist im Vergleich zur Figur 7 quasi kein Unterschied erkennbar, was auf eine gute Feuchtebeständigkeit hindeutet.
Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt der Figur 9 in 30x höherer Vergrößerung. Auf der Oberfläche ist maximal ein schwaches Kristallwachstum erkennbar, obwohl die
Vergrößerung 3x so hoch ist wie die der Figur 7. Dies belegt die verbesserte
Feuchtebeständigkeit des erfindungsgemäßen Konversionselementes 1 mit
Infiltrationsmatrix 5.
Fig. 11 zeigt eine REM-Aufnahme der porösen Matrix 2 (mit Substrat 4) im Querschnitt (der Probe aus Figur 7). Die Dicke d des Konversionselements 1 liegt bei ca. 40 pm.
Die Zusammensetzung und Herstellung des Konversionselementes KE1 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben.
Fig. 12 zeigt eine REM-Aufnahme eines erfindungsgemäßen Konversionselementes 1 mit Infiltrationsmatrix 5 und Glassubstrat 4 im Querschnitt (der Probe aus Figur 8). Die Dicke d des Konversionselements 1 liegt bei ca. 40 pm. Hier zeigt sich im Vergleich zur Figur 11 , dass die Porosität durch die Infiltrationsmatrix 5 auch im Volumen (nicht nur an der Oberfläche) deutlich reduziert wurde. Die Zusammensetzung und Herstellung des Konversionselementes KE3 ist in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Fig. 13 zeigt das Verhalten von einer porösen Matrix 2 (mit Substrat 4) nach dem Aufkleben auf einen Chip 9 und dem Verguss 6 mit T1O2 gefülltem Silikon im
Alterungstest. Hierbei wurden die LEDs in einer Umgebung von 85°C und 85% rel. Feuchte bei 1 ,5 A betrieben. Zusätzlich wurden die LEDs in einem definierten Intervall wiederkehrend ein- und ausgeschalten. Gezeigt ist hier der Verlauf der Cy-Koordinate des Farbortes über eine Testdauer von 1200h. Im Graphen entspricht eine Linie einer LED. Nach 1000h ist bereits bei den meisten LEDs eine Änderung des Cy-Wertes um mehr als 10 Punkte zu beobachten, was auf Änderungen im Konversionselement 1 hindeutet.
Fig. 14 zeigt das Verhalten eines erfindungsgemäßen Konversionselements 1 mit Infiltrationsmatrix 5 (und Substrat 4) nach dem Aufkleben auf einen Chip 9 und dem Verguss 6 mit T1O2 gefülltem Silikon im Alterungstest. Die Testkonditionen sind vergleichbar mit denen der Figur 13. Hier ist gut erkennbar, dass der Cy-Wert deutlich stabiler über die Zeit verläuft und sich auch nach 2000h deutlich weniger als 10 Punkte geändert hat, was auf eine bessere Stabilität des erfindungsgemäßen
Konversionselementes 1 (im Vergleich zu der porösen Matrix 2) hindeutet.
Die Tabelle 1 zeigt die gemessene Wärmeleitfähigkeit von zwei in den nachfolgenden Beispielen beschriebenen Konversionselementen KE1 und KE2. Die beiden
Konversionselemente sind vergleichbar hinsichtlich der„Grundzusammensetzung“ und ähnlich dick, unterscheiden sich aber in der Porosität, welche bei dem
Konversionselement KE2 durch eine Infiltrationsmatrix reduziert wurde. Durch die höhere Wärmeleitfähigkeit der Infiltrationsmatrix gegenüber den gasgefüllten Poren, erhöht sich demzufolge auch die Wärmeleitfähigkeit des gesamten
Konversionselementes.
Tabelle 1 : Thermische Leifähigkeit mit und ohne Infiltrationsmatrix
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BEISPIELE
Herstellen eines Konversionselements
Warm- und Kaltweiß-Leuchtstoffmischung für hoch CRI und R9 Anwendungen:
- Granatleuchtstoff (z.B. (Lu,Y,Gd,Tb,Ce)3(AI,Ga)50i2, vor allem
(Y,Lu,Ce)3(AI,Ga)50i2, insbesondere (Lu,Ce)3(Ali.xGax)50i2 mit einem Ga Gehalt von 0% <= x <= 60%) mit mindestens einem
- “258”: M2(AI,Si)5(N,0)8-artigem Leuchtstoff dotiert mit Eu (M = Ca, Sr, Ba, Mg) oder davon abgeleiteten Leuchtstoff und/oder
- “(S)CASN”: Leuchtstoff wie in EP1696016 A1 oder WO 2005052087 A1
beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird, beispielsweise (Sr,Ca)AISi(N,0)3:Eu und/oder
- ein“226” Leuchtstoff mit einem Aktivatorgehalt von >=0.5 %, vor allem >=2%, insbesondere >=3% mit zweiwertigen Metallen wie insbesondere Sr und/oder Ca, beispielsweise Sr(Sr,Ca)Si2AI2N6:Eu
Granatleuchtstoff als Kaltweiß-Leuchtstoffmischung mit geringerem CRI:
Granatleuchtstoff (z.B. (Lu,Y,Gd,Tb,Ce)3(AI,Ga)50i2, vor allem (Y,Lu,Ce)3(AI,Ga)50i2, insbesondere (Lu,Ce)3(Ali.xGax)50i2 mit einem Ga Gehalt von 0% <= x <= 60%), besonders bevorzugt (Y, Ce)3AI50i2
Beispiel 1 : Wasserglas als Matrix für einen Warmweißkonverter (3200 K) mit hohem CRI und R9
(Konversionselement KE1 ) Es wird eine Suspension aus Wasserglas und ggf. Aluminiumphosphat als chemischer Härter mit einer warmweißen Leuchtstoffmischung (siehe oben) hergestellt. Optional kann die Suspension mit destilliertem Wasser verdünnt werden, um die Viskosität anzupassen. Das fest zu flüssig Massenverhältnis sollte zwischen 1 :2 und 1 :0,3 insbesondere zwischen 1 :1 ,6 und 1 :0,4 betragen. Die Suspension wird beispielsweise mittels Rakel auf einem Substrat aufgetragen. Der Rakelspalt kann zwischen 10 - 200 miti, im speziellen zwischen 30 - 100 pm und im Idealfall zwischen 40 - 80 pm sein. Die Auftragungsgeschwindigkeit wird typischerweise zwischen 1 - 99 mm/sek. eingestellt. Optional kann die Konversionsschicht mehrfach aufgebracht werden. Nach dem
Beschichtungsprozess wird das frisch beschichtete Substrat an normaler Luft, in einem Reinraum oder einem Trockenschrank vorgetrocknet. Die Raumtemperatur und
Luftfeuchtigkeit kann zwischen 18 - 50 °C und 0 - 80 g/m3, im speziellen zischen 18 - 30 °C und 0 - 50 g/m3 und im Idealfall zischen 19 - 23 °C und 0 - 30 g/m3 konstant gehalten werden. Nach dem Vortrocknen wird das Substrat typischerweise mit einem Diamantschneider geritzt, zur Weiterverarbeitung in kleinere Teile gebrochen und bei Temperaturen zwischen RT - 450 °C für 10 bis 120 min eingebrannt.
Nach dem Härten können optional in einem Zwischenschritt evtl entstandene
Nebenprodukte aus dem Konversionselement entfernt werden.
Eine Herstellung mit einer Matrix aus kondensiertem Monoaluminiumphosphat ist ebenfalls möglich.
Infiltration mit Silazan
Beispiel 2: Infiltriert mit Silazan 1 (Konversionselement KE2)
Eine Probe wird gemäß Beispiel 1 hergestellt und nach dem Härten geschliffen um den Farbort anzupassen. Nach dem Schleifen wird die Probe mittels Silazan (Merck KGaA Durazene® 1500 Slow eure) betropft, der Überstand wird mittels Glasrakel entfernt. Das Aushärten erfolgt in zwei Stufen: 1. Vortrocknen bei RT bei 40 - 50% Feuchte und
2. Aushärten bei < 350 °C für 4 h.
Beispiel 3: Infiltriert mit Silazan 2 ( Konversionselement KE3)
Eine Probe wird gemäß Beispiel 1 hergestellt und nach dem Härten Richtung Farbort geschliffen. Nach dem Schleifen wurde die Probe mittels Silazan 2 (Typ: Merck KGaA Durazene® 1500 Rapid Cure durch Rakeln infiltriert. Das Aushärten erfolgt in zwei Stufen:
1. Vortrocknen bei RT bei 40 - 50% Feuchte und
2. Aushärten bei < 350 °C für 4 h.
Optional kann mehrfach infiltriert werden, um die Mikrostruktur vollständig aufzufüllen.
Infiltriert mit Silikon
Beispiel 4: Infiltriert mit Silikon 1 (Typ: Shin-Etsu Co., Ltd. KJR9022-E-2-2L-2C) (Konversionselement KE4)
Analog Beispiel 3, jedoch mit Silikon infiltriert.
Optional kann mehrfach infiltriert und die Viskosität mittels Lösemittel angepasst werden, um die Mikrostruktur vollständig aufzufüllen.
Beispiel 5: Infiltriert mit Silikon 2 (Typ: Shin-Etsu Co., Ltd. LPS3412)
(Konversionselement KE5)
Analog Beispiel 3, jedoch mit einer Kaltweißmischung (6500 K) (siehe oben) und mit Silikon infiltriert.
Optional kann mehrfach infiltriert und die Viskosität mittels Lösemittel angepasst werden, um die Mikrostruktur vollständig aufzufüllen. Beispiel 6: Infiltriert mit Silikon 2 (Typ: Shin-Etsu Co., Ltd. LPS3412)
(Konversionselement KE6)
Analog Beispiel 5, jedoch mit einer Warmweißmischung (3200 K) (siehe oben) und mit Silikon infiltriert.
Optional kann mehrfach infiltriert und die Viskosität mittels Lösemittel angepasst werden, um die Mikrostruktur vollständig aufzufüllen.
Beispiel 7: Infiltriert mit Silikon 3 (Typ: Shin-Etsu Co., Ltd. LPS5400)
(Konversionselement KE7)
Analog Beispiel 3, jedoch mit einer Kaltweißmischung (6500 K) (siehe oben) und mit Silikon infiltriert.
Optional kann mehrfach infiltriert und die Viskosität mittels Lösemittel angepasst werden, um die Mikrostruktur vollständig aufzufüllen.
Infiltrieren mit Polysiloxan ist ebenfalls möglich.
Mit Wasserglas oder Monoaluminiumphosphat oder einem anderen Aluminiumphosphat kann ebenfalls infiltriert werden.
Beispiel 8: Wasserglasmatrix infiltriert mit Silikatbasierter Sol-Gel-Lösung
(Konversionselement KE8)
Ein Gemisch wird aus Kalium-Wasserglas (Lösung), Aluminiumphosphat als
chemischer Härter und Granatleuchtstoffpartikel (YAG:Ce) hergestellt. Optional wird das Gemisch mit Wasser verdünnt. Das Masseverhältnis von Feststoffkomponenten zu Flüssigkomponenten in dem Gemisch ist zwischen 1 : 2 und 1 : 0,3. Das Gemisch wird auf Flipchip Wafer Segmenten durch Rakeln aufgetragen mit einer Dicke zwischen 10 mhh und 150 miti, bevorzugt zwischen 15 miti und 100 miti, besonders bevorzugt zwischen 20 miti und 90 mhh. Danach wird das beschichtete Flipchip Wafer Segment getrocknet und bei 150 °C für 2 h ausgehärtet.
Die Konversionsschicht wird anschließend mit Silikat basierend auf einer Sol-Gel- Lösung beschichtet, damit die poröse Struktur der Wasserglas-Matrix mit dem Silikat basiertem Sol infiltriert wird. Nach dem Trocknen kann ein weiterer Infiltrationsschritt, oder ein Aushärtungsschritt bei 150 °C folgen. Nach dem Aushärten werden die Poren mit S1O2 gefüllt sein, das einen ähnlichen Brechungsindex wie Wasserglas hat.
Bei dem silikatbasierten Sol-Gel für die Infiltrationsmatrix kann es sich sowohl um eine Mischung verschiedener Metallpräkursoren handeln als auch um einen einzelnen Metallpräkursor, beides ggf. mit Zusätzen. Die Hydrolyse kann sauer oder basisch katalysiert sein.
Beispiel 9: Wasserglasmatrix infiltriert mit Silikatbasierter Sol-Gel-Lösung
(Konversionselement KE9)
Analog Beispiel 8, jedoch mit warmweißer Leuchtstoffmischung (z.B. LuAG und CaAlSiN).
Beispiel 10: Wasserglasmatrix infiltriert mit Titanbasierter Sol-Gel-Lösung
(Konversionselement KE10)
Ein Gemisch wird aus Kalium-Wasserglas (Lösung), Aluminiumphosphat als chemischer Härter und Granatleuchtstoffpartikel (YAG:Ce) hergestellt. Optional wird das Gemisch mit Wasser verdünnt. Das Masseverhältnis von Feststoffkomponenten zu Flüssigkomponenten in dem Gemisch ist zwischen 1 : 2 und 1 : 0,3. Das Gemisch wird auf einen 6“ UX:3 Chip Wafer z.B. durch Rakeln aufgetragen mit einer Dicke der flüssigen Komponenten zwischen 10 pm und 150 miti, bevorzugt zwischen 15 miti und 100 pm, besonders bevorzugt zwischen 20 pm und 90 pm. Danach wird der beschichtete UX:3 Chip Wafer getrocknet und bei Temperaturen zwischen 70 °C und 350 °C ausgehärtet.
Die Konversionsschicht wird anschließend erneut mit Titan-basierter Sol-Gel-Lösung beschichtet, damit die poröse Struktur der Wasserglas-Matrix mit dem Titan-basierten Sol infiltriert wird. Nach dem Trocknen kann ein weiterer Infiltrationsschritt, oder ein Aushärtungsschritt bei 300 °C für 1 h folgen. Nach dem Aushärten werden die Poren mit T1O2 gefüllt sein, das einen wesentlich höheren Brechungsindex als Wasserglas hat.
Beispiel 11 : Mischwasserglasmatrix infiltriert mit Zirconium-basierter Sol-Gel-Lösung (Konversionselement K11 )
Analog Beispiel 10, jedoch mit warmweißer Leuchtstoffmischung (z.B. LuAG und CaAlSiN) und einer Matrix aus einer Mischung aus 50 Vol.% Kalium-Wasserglas und 50 Vol.% Lithiumwasserglas. Nach der Abscheidung und dem Aushärten der auf
Wasserglas-basierten Konversionsschicht, werden die Poren/Kanäle mit Zirconium-Sol infiltriert und bei einer Temperatur von 350 °C ausgehärtet.
Beispiel 12: Leuchtstoff-in-Glas
Eine Konversionslösung basierend auf einem flüssigen anorganischen glasartigen Binder kann mittels Rakeln oder Spin Coaten auf einem transparenten Substrat aufgebracht werden. Das Substrat kann Glas oder Saphir sein. Leuchtstoffe können sauerstoffbasierte Leuchtstoffe (z.B. YAG, LuAG) oder Nitrid- und Oxynitrid-basierte Leuchtstoffe (a-SiAION, ß-SiAION, SCASN, CASN) oder Kombinationen davon sein. Anorganische glasartige Binder können Phosphat- oder Silikat-basiert sein, wie
Aluminiumphosphat, Kaliumsilikat, Natriumsilikat, Lithiumsilikat, oder Kombinationen davon. Während des Sinterns bilden die genannten glasartigen Binder
zwischenverzweigte Poren. Die Sinterbedingungen für die erste Beschichtung des Konversionsmaterials, das auf anorganischem Glasbinder basiert ist in der Regel > 300 °C aufgrund der benötigten Stabilität. Derartige Temperaturen führen zu bestimmten porösen Strukturen, während die Heizrate den Grad der Porenbildung beeinflusst. Nach dem Sintern kann die Konversionsschicht auf dem transparenten Substrat mit einer Sol- Gel-Lösung durch Rakeln oder Spin Coating zum Befüllen der Poren beschichtet werden. Das Trocknungsverhalten der Sol-Gel-Lösung kann durch Ändern des Basis- Lösungsmittels eingestellt werden, da die Sol-Lösung alle Poren füllen sollte, bevor sie trocknet und in ein Gel umgewandelt wird. In diesem Beispiel wird ein anorganischer Glasbinder als ein Silikatglas, wie Kalium-Silikatglas, während als Silikat-basierte Sol- Gel-Lösung eine TEOS-basierte Sol-Gel-Lösung mit Ethanol/Wasser als Lösungsmittel verwendet wird. Die Leuchtstoffe sind eine Mischung aus YAG und CASN. Die
Beschichtung aus einem anorganischen Glasbinder wird durch Rakeln auf einem
Glassubstrat durchgeführt. Das Sintern wird bei > 350 °C durchgeführt, was zu einer porösen Struktur führt. Im Anschluss wird die Konversionsschicht mit Silikat-basierter Sol-Gel-Lösung bei Raumtemperatur beschichtet. Das Trocknen wird bei > 60°C durchgeführt, während das Sintern bei einer Temperatur von > 100 °C, aber unterhalb von 200 °C durchgeführt wird. Die infiltrierte Konversionsschicht kann dann in die gewünschte Plättchengröße vereinzelt werden.
Beispiel 13: Leuchtstoff-in-Glas
Eine ähnliche Konversionslösung basierend auf flüssigem anorganischen glasartigen Binder kann auf einem nicht-transparenten Substrat, wie Teflon oder Silikon,
beschichtet werden. Unabhängig von dem verwendeten Leuchtstoff kann die leichte Hydrophobizität der Oberfläche des nicht-transparenten Substrats induziert ein Ablösen der Leuchtstoffschicht nach dem Sintern. In diesem Beispiel wird eine
Konversionslösung von Alkali-enthaltendem Kalium-Silikat, gemischt mit YAG und CASN wird auf einem leicht hydrophobem Silikonwafer durch Rakeln, Spin Coating, Slot die coating oder Wire Coating, aufgebracht. Die leichte Hydrophobizität wird durch Reinigen des Silikonwafers mit Aceton oder Toluol induziert. Die beschichtete
Konversionsschicht wird bei Temperaturen zwischen 150 und 350 °C gesintert, was die Bildung von zwischenverbundenen Poren induziert. Zusätzlich kann der Sinterprozess die Delaminierung der Konversionsschicht von dem Substrat induzieren, was zu einer selbstständigen Leuchtstoff-in-Glas-Schicht mit einer Dicke von ca. 150 bis 200 miti führt. Die Poren der Schicht sind mit TEOS-basierter Sol-Gel-Lösung durch Rakeln oder Spin Coating gefüllt. Das Trocknen und das Sintern des Sol-Gel-Materials wird bei Temperaturen von > 60 °C bzw. > 100 °C, aber niedriger als 200 °C durchgeführt. Die infiltrierte Konversionsschicht kann in die gewünschte Plättchengröße vereinzelt werden.
Erfindungsgemäße Konversionselemente können hoch mit Leuchtstoff gefüllt sein, wobei der Leuchtstoff in einer anorganischen Matrix eingebettet ist, die zunächst eine Porosität in Form von zusammenhängenden Kanälen aufweist, welche dann durch Infiltration mit einem Infiltrationsmaterial gefüllt werden, wodurch ein kompaktes
Konversionselement mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit entsteht.
Die vorliegende Erfindung ist sowohl für Anwendungen mit hohen Stromdichten (> 1 A/mm2) als auch für kaltweiße und warmweiße Anwendungen mit hohem CRI geeignet (CRI > 80).
Durch das Infiltrieren, das mit dem gleichen oder einem anderen Matrix-bildenden Infiltrationsmatrixmaterial erfolgen kann, werden die bei der Härtung/ dem Trocknen entstandenen Poren/Kanäle größtenteils aufgefüllt, wodurch sich ein kompaktes
Konversionselement mit einem oder mehreren der folgenden Vorteile ergeben kann. Beispielsweise kann durch die geringe Porosität des Konversionsmaterials die Streuung reduziert werden, wodurch eine höhere Effizienz des optoelektronischen
Halbleiterbauelements möglich ist. Die Menge des Klebers (z.B. des Silikonklebers), der zwischen der Lichtquelle und dem Konversionselement bisher angebracht werden muss, kann deutlich reduziert werden bzw. kann der Kleber ganz vermieden werden. Es kann somit ein Aufsaugen des Klebers vermieden werden und zudem eine bessere thermische Anbindung an die Lichtquelle (z.B. den lichtemittierenden Chip) ermöglicht werden. Durch die Verringerung bzw. Vermeidung des Klebers kann die Bauteilgröße auch verringert werden. Bei einem anschließenden Verguss mit z.B. Silikon und/oder mit T1O2 gefülltem Silikon kann ausgeschlossen werden, dass das Vergussmaterial in die Matrix eindringt, da die Poren bereits zumindest zum Großteil mit der Infiltrationsmatrix gefüllt sind. In einer besonderen Ausgestaltung können die mit der Infiltrationsmatrix gefüllten Poren auch nur an der Oberflächen des Konversionselementes vorliegen.
Die Folgeprozessierung kann ebenfalls sehr vorteilhaft sein. Da die Matrix in der Regel weniger elastisch ist als z.B. eine Silikonmatrix in Konversionselementen aus dem Stand der Technik, kann das Konversionselement gut gesägt werden. Durch das Auffüllen der Poren mit der Infiltrationsmatrix stützt diese die Matrix und es treten beim Sägen der Konversionselemente weniger bzw. keine Ausbrüche (Chipping) auf. Ferner dringen beim Sägen aufgrund der vorhandenen Infiltrationsmatrix in der Regel keine Verunreinigungen in die Matrix ein.
Zudem können erfindungsgemäße Konversionselemente eine gute Schleifbarkeit, eine verbesserte Feuchtestabilität sowie eine verbesserte Stabilität bei hohen
Betriebsströmen aufweisen.
Durch die Wahl der geeigneten Infiltrationsmatrix mit einem bestimmten
Brechungsindex, können die Streueigenschaften des Konversionselements verbessert werden.
Es können somit optoelektronische Flalbleiterbauelemente, wie z.B. LEDs, mit einer höheren Effizienz hergestellt werden.
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 102018128536.1 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Konversionselement
2 Matrix
3 Leuchtstoff
4 Substrat
5 Infiltrationsmatrix
6 Verguss
7 Kleber, Klebeschicht
8 T1O2 Underflow
9 Chip

Claims

Ansprüche
1. Konversionselement (1 ) umfassend:
mindestens eine Matrix (2) umfassend mindestens eine Infiltrationsmatrix
(5),
10 bis 50 Vol.% mindestens eines Leuchtstoffs (3),
optional mindestens einen Zusatzstoff,
wobei das Konversionselement (1 ) eine Porosität von 0 bis 20 Vol-% aufweist.
2. Konversionselement (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die mindestens eine Matrix (2) ausgewählt ist aus kondensiertem Wasserglas, kondensiertem
Monoaluminiumphosphat, kondensiertem Metallphosphat und Kombinationen davon.
3. Konversionselement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Infiltrationsmatrix (5) ausgewählt ist aus ZrC>2, T1O2, AI2O3, S1O2, Y2O3, HfC>2 und Kombinationen davon.
4. Konversionselement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Leuchtstoff (3) ausgewählt ist aus
(Y,Gd,Tb,Lu)3(AI,Ga)50i2:Ce3+, (Sr,Ca)AISiN3:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg)2Si5N8:Eu2+, (Ca,Sr,Ba)2Si04:Eu2+, a-SiAION:Eu2+, ß-SiAION:Eu2+, (Sr,Ca)S:Eu2+,
(Sr,Ba,Ca)2(Si,AI)5(N,0)8:Eu2+, (Ca,Sr)8Mg(Si04)4CI2:Eu2+, (Sr,Ba)Si2N202:Eu2+, Perowskiten, CdSe, InP und ZnSe.
5. Konversionselement (1 ) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Zusatzstoff ausgewählt ist aus Nanopartikel,
Streupartikel, Nanoplättchen, Härter, Füllpartikel und Katalysatoren.
6. Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements (1 ) umfassend die
Schritte: Bereitstellen mindestens eines Matrixmaterials,
Zugeben von mindestens einem Leuchtstoff (3) zu dem Matrixmaterial, optional Zugeben mindestens eines Härters zu der Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung,
Aufbringen der Leuchtstoff-Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters auf ein Substrat (4),
Aufbringen mindestens eines Infiltrationsmaterials auf die Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung und des optional vorhandenen Härters zur Ausbildung eines Prä-Konversionselements,
Erwärmen und/oder Trocknen des Prä-Konversionselements.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das mindestens eine Matrixmaterial
ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lösungen mit Wasserglas, Monoaluminiumphosphat, Metallphosphat und Mischungen davon, die in einem späteren Schritt kondensiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das mindestens eine
Infiltrationsmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lösungen mit Tetraethylorthosilikat (TEOS), Tetramethylorthosilicat (TMOS),
Triethoxymethylsilan (MeTEOS), Trimethoxymethylsilan (MeTMOS), Polysilazan, Silikon, Polysiloxan sowie Präkursoren davon, Wasserglas,
Monoaluminiumphosphat, Metallphosphat und Mischungen davon, die in einem späteren Schritt vernetzt werden.
9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der mindestens eine Leuchtstoff (3) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
(Y,Gd,Tb,Lu)3(AI,Ga)50i2:Ce3+, (Sr,Ca)AISiN3:Eu2+, (Sr,Ba,Ca,Mg)2Si5N8:Eu2+, (Ca,Sr,Ba)2Si04:Eu2+, a-SiAION:Eu2+, ß-SiAION:Eu2+, (Sr,Ca)S:Eu2+,
(Sr,Ba,Ca)2(Si,AI)5(N,0)8:Eu2+, (Ca,Sr)8Mg(Si04)4CI2:Eu2+, (Sr,Ba)Si2N202:Eu2+, Perowskiten, CdSe, InP und ZnSe.
10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, ferner umfassend den Schritt:
Zugeben von mindestens einem Zusatzstoff zu der Leuchtstoff- Matrixmaterial-Mischung.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine Zusatzstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nanopartikeln, Katalysatoren, Streupartikel, Nanoplättchen, Härter und Füllpartikel.
12. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 11 , wobei das Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 50 °C bis 500 °C erfolgt.
13. Konversionselement (1 ) hergestellt nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 12.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement umfassend mindestens ein
Konversionselement (1 ) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 oder 13.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020206897A1 (de) 2020-06-03 2021-12-09 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005052087A1 (ja) 2003-11-26 2005-06-09 Independent Administrative Institution National Institute For Materials Science 蛍光体と蛍光体を用いた発光器具
US20160233392A1 (en) * 2012-03-29 2016-08-11 Koninklijke Philips N.V. Phosphor in inorganic binder for led applications
WO2018158090A1 (de) * 2017-02-28 2018-09-07 Osram Gmbh Konversionselement, optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines konversionselements

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150069299A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-12 Nitto Denko Corporation Phosphor Ceramics and Methods of Making the Same
DE102017104135A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102017104127A1 (de) * 2017-02-28 2018-08-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
KR102364190B1 (ko) * 2018-05-29 2022-02-17 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 압연기 및 압연기의 설정 방법
JP2020095233A (ja) * 2018-06-12 2020-06-18 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及び波長変換素子、並びにそれらの製造方法、並びに発光装置
DE102018125183A1 (de) 2018-10-11 2020-04-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Umhüllungsmaterial, konversionsmaterial, optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines umhüllungsmaterials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005052087A1 (ja) 2003-11-26 2005-06-09 Independent Administrative Institution National Institute For Materials Science 蛍光体と蛍光体を用いた発光器具
EP1696016A1 (de) 2003-11-26 2006-08-30 Independent Administrative Institute National Institute For Materials Science Leuchtstoff und davon gebrauch machende lichtemittierende vorrichtung
US20160233392A1 (en) * 2012-03-29 2016-08-11 Koninklijke Philips N.V. Phosphor in inorganic binder for led applications
WO2018158090A1 (de) * 2017-02-28 2018-09-07 Osram Gmbh Konversionselement, optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines konversionselements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020206897A1 (de) 2020-06-03 2021-12-09 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements

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