WO2014048773A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2014048773A1
WO2014048773A1 PCT/EP2013/069040 EP2013069040W WO2014048773A1 WO 2014048773 A1 WO2014048773 A1 WO 2014048773A1 EP 2013069040 W EP2013069040 W EP 2013069040W WO 2014048773 A1 WO2014048773 A1 WO 2014048773A1
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converter
optoelectronic component
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Alexander Linkov
Matthias Sabathil
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • Optoelectronic component The invention relates to an optoelectronic component.
  • the scattering body is designed to scatter light, wherein the light scattering decreases with increasing temperature. At a temperature of 300 K, the scattering element is only partially permeable to radiation. Only when the temperature rises does the scattering body become transparent.
  • the object underlying the invention can be seen to provide an optoelectronic device.
  • the object underlying the invention can also be seen to provide a scattering body.
  • an optoelectronic component will be riding ⁇ found.
  • the component comprises a Halbleiterschich ⁇ ten scenic having an emitter layer for emitting electromagnetic radiation ⁇ .
  • a converter is provided which is electromagnetic radiation having a first wavelength, so insbesonde ⁇ re electromagnetic radiation spectrum corresponding to a first optical corresponding to an electromagnetic radiation having a second wavelength, thus in particular in an electromagnetic radiation a second optical spectrum convert can, wherein the second wavelength is different from the first wavelength.
  • the optoelectronic component comprises a diffuser for diffusing at least a part of the radiation emitted by the emitter layer electromagnetic radiation in the direction of the converter in order to convert at least a portion of the emit ⁇ oriented electromagnetic radiation.
  • the scattering body has a positive temperature-dependent scattering cross-section, so that, as the temperature increases, a scattering of the electromagnetic radiation in the scattering body in the direction of the converter can be increased. That is to say into ⁇ particular that with increasing temperature, the scattering of electromagnetic radiation in the scattering body in the direction of the converter increases. This means in particular that at higher temperatures more electromagnetic radiation in
  • the diffuser can be adapted to interact with incident electromagnetic radiation, thus to absorb einfal ⁇ loin electromagnetic radiation mittieren to trans- and to scatter.
  • I a + I t + I s 100%.
  • I a , I t and I s can be dependent on the temperature.
  • a scattering of the electromagnetic radiation in the scattering body can be increased with increasing temperature means, in particular, that the proportion of scattering I s of the scattering body at higher temperatures is greater than the proportion of scattering I s at lower temperatures, the sum of I a , I t and I s at the respective temperature 100% results. This means in particular that the scattering body at higher temperatures, a larger proportion of the electromagnetic Radiation scatters and thus less transmits and absorb ⁇ biert compared to lower temperatures.
  • the direction of the converter means here and below that the scattered electromagnetic at least meets a Oberflä ⁇ che of the converter.
  • this surface of the converter is arranged transversely to the main radiation direction of the electromagnetic radiation.
  • the main radiation direction means here, transversely to the growth direction of the semiconductor layer sequence.
  • a scattering body for scattering electromagnetic radiation for an optoelectronic component wherein the scattering body has a positive temperature-dependent scattering cross section, so that with increasing temperature, a scattering of the electromagnetic radiation in the scattering body can be increased.
  • a positive temperature-dependent scattering cross-section means that the scattering of the scattering body in the direction of the converter increases as the temperature increases.
  • the diffuser scatters more electromagnetic radiation at higher temperatures compared to lower temperatures.
  • a temperature increase of at least 25 ° C., 30 ° C. or 40 ° C. and at most 100 ° C., 125 ° C. or 150 ° C. can take place.
  • the temperature difference .DELTA. ⁇ between final and initial temperature at least 30 K, 40 K or 50 K and a maximum of 75 K, 80 K, 100 K or 150 K. In opto-electronic devices, it is usually such that they are warmer in operation.
  • the converter increasingly converts electromagnetic radiation and thus emits corresponding electromagnetic radiation converted again.
  • the converted electromagnetic radiation can then compensate, for example, for gaps or intensity fluctuations of the spectrum of the electromagnetic radiation emitted by means of the emitter layer.
  • the converter can, for example, is now less blue or green components complement the spectrum, so that in the overlay ⁇ tion of the two spectra of the emitted Radiation of the emitter layer and the emitted converted radiation of the converter, a color location is achieved, which substantially corresponds to the color location at a temperature which exists before the spectral shift of the spectrum, which is usually the case shortly after the device is put into operation.
  • a scattering cross section according to the present invention is especially a measure of the probability that Zvi ⁇ rule of an incident wave radiation, in this case the electromagnetic radiation, and the scattering body has a scattering as Al, an interaction between the electromagnetic
  • the scattering cross section is a positive temperature-dependent scattering cross section means, in particular, that the scattering cross section increases with increasing temperature.
  • the scattering element for the radiation emitted by means of the emitter layer is transparent at a temperature of 300 K. Only with increasing temperature of the scattering body is due to the increasing scattering cross section only partially transmissive or partially transparent for the emitter by means of the emitter ⁇ emitted radiation or generally for electromagnetic radiation.
  • the scattering body has a radiation-transmissive matrix Mate ⁇ rial having a first refractive index and embedded therein scattering particles having a second refractive index
  • WO with a difference between the first and the second refractive index with increasing temperature is zuappelbar. That means in particular that the difference between the ers ⁇ th and the second refractive index increases with increasing temperature. That means in particular that the Brechungsinde- xunter Kunststoff between the matrix material and the scattering angles Parti ⁇ with increasing temperature is zuEnglishbar or increases. Because of this property, advantageously special causes the scattering body has a positive temperature-dependent scattering cross-section.
  • the scattering particles at a predetermined temperature in particular 300 K, approximately the same refractive index as the matrix material. This advantageously causes no optical contrast between the scattering particles and the matrix material at this temperature. This causes in an advantageous manner that electromagnetic radiation can propagate unhindered through the scattering body and thus can be coupled out.
  • the refractive index of the matrix material changes more than that of the scattering particles, so that ei ⁇ ne difference between the refractive indices increases. It is thus advantageous to increased optical scattering.
  • the matrix material may be a Sili ⁇ kon.
  • the silicone may be, for example, a polysiloxane, a methylene silicone, a phenylene silicone or a silicone-epoxy hybrid material.
  • the silicone may also be a silicone from a respective subgroup of the aforementioned types of silicone.
  • a refractive index of 1.40 to 1.42 Betra ⁇ gene in a phenylene silicone, a refractive index may for example be greater than 1.41.
  • a refractive index of a phenylene silicone may be at most 1.56.
  • the phenylene silicones advantageously have increased thermal stability and increased chemical resistance.
  • the methylene silicones have good properties, for example mechanical properties, with respect to a Use in health care.
  • the methylene silicones can be used because of their good mechanical properties Sheep ⁇ th for encapsulations.
  • a converter comprising a matrix material made of a methylene silicone is particularly suitable for encapsulating the optoelectronic component.
  • the device is well protected ⁇ be Sonder advantageously from external influences.
  • the particulate material ie the material from which the scattering particles are formed, is glass, BaF 2 , LiF or MgF 2 .
  • different scattering particles may be embedded in the matrix material.
  • the particulate material may be a silicon oxide, silicon dioxide or a metal fluoride.
  • a scattering particle size is between 200 ⁇ m and 10,000 ⁇ m, in particular between 200 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the scattering particles each have the same size or a different size.
  • the scattering particles may each have a different shape or a same shape.
  • the scattering particles can be distributed homogeneously or inhomogeneously in the scattering body.
  • the scattering body is formed as a lens for breaking the non-scattered electromagnetic radiation.
  • the scattering body can break down the non-scattered electromagnetic radiation and thus change a beam ⁇ direction in an advantageous manner.
  • the scattering body is formed as a converging lens for focusing the non-scattered electromagnetic radiation.
  • the scattering body has a convex or biconvex shape as a converging lens. With a corresponding geometric arrangement of the converter relative to the lens, this can also break the converted electromagnetic radiation and focus in the case of the condenser lens.
  • the semiconductor layer sequence and the converter are arranged on a common carrier substrate surface adjacent to each other.
  • adjacent in the sense of the present inventions dung particular, adjacent means that the converter and the half ⁇ superimposed layers directly adjacent to each other ⁇ are arranged, without a gap between the converter and the semiconductor layer sequence.
  • adjacent environmentally summarizes particular the case that the Halbleiter Anlagenenfol- ge and the converter spaced from one another on the carrier substrate surface are arranged so indirectly Benach ⁇ disclosed.
  • the semiconductor layer sequence and the converter are each arranged adjacent to one another on a separate carrier substrate surface, ie in particular directly or indirectly adjacent to one another.
  • the diffuser is angeord ⁇ net at least on one of the two of the supporting substrate surface opposite respective Oberflä ⁇ surfaces of the semiconductor layer sequence and the converter. That means in particular that the diffuser on the surface of the semiconductor layer sequence of Trä ⁇ gersubstratober Structure opposite, may be disposed.
  • the scattering body is arranged on the surface of the Kon ⁇ verters, which overlaps the carrier substrate surface against ⁇ .
  • the scattering body is on both the surface of the semiconductor layer sequence, which is opposite to the Suub ⁇ stratober Design, as well as on the surface of the converter, which is opposite to the carrier substrate surface, arranged.
  • the above-mentioned and subsequent statements apply regardless of whether the semiconductor layer sequence and the converter are arranged on a common or each on its own carrier substrate surface.
  • the surface of the semiconductor layer sequence which is the Trä ⁇ gersubstratober Assembly over, in particular may be referred to as a semiconductor layer sequence surface.
  • the surface of the converter, opposite the Shinsubstratoberflä- che, for example, can be referred to as Konverteroberflä ⁇ surface.
  • the fact that the scattering body is arranged on the converter surface, is advantageously effected that a large part of the scattered radiation can also reach the converter, which significantly increases efficiency or efficiency.
  • the diffuser is as encapsulation on the carrier substrate surface with the semiconductor layer sequence and the provided convergence ⁇ ter. That means in particular that the scattering body encapsulates the carrier substrate surface with the semiconductor layer sequence ⁇ and the converter.
  • the scattering body is formed as a protective layer, which is arranged on the respective surfaces of the individual elements.
  • the protective layer ⁇ may have a rectangular shape or a semicircular shape.
  • the scattering body has a non-scattering region for emitting a minimum intensity of an unconverted electromagnetic radiation.
  • the region, which scatters the radiation is particularly referred to as stray Be ⁇ rich.
  • several non-scattering regions can be formed which can preferably equal to or preferential ⁇ , be formed differently.
  • the non-diffusing region is formed from the matrix material, in which case the matrix material is free from embedded scattering particles. It can preferably be seen upstream, that the non-scattering area is formed of a different ge ⁇ formed from the matrix material of the scattering area matrix material.
  • the non-scattering region of at least one of which is arranged at ⁇ the respective surfaces of the semiconductor layer sequence and the converter on. That means in particular that the non-scattering area follow on the surface Halbleiter Anlagenen- and / or angeord ⁇ net on the converter surface.
  • the one or more scattering regions are then preference ⁇ arranged on which the non-scattering regions are not disposed on the respective free surfaces.
  • a scattering region denotes an area in which scattering can take place.
  • the scattering region thus has in particular a positive temperature-dependent scattering cross section.
  • the scattering region comprises a matrix material with embedded scattering particles.
  • the non-scattering region has, in particular, only one matrix material without embedded scattering particles, and is therefore free of scattering particles.
  • multiple scattering preparation ⁇ surface are formed, which may be formed un ⁇ differently in particular equal to or preferably.
  • the emitter layer is formed as a converter layer for converting electromagnetic radiation having a third wavelength in electromagnetic radiation having a direction different from the drit ⁇ th wavelength fourth wavelength, and that the semiconductor layer sequence, an active region for generating electromagnetic radiation, which is at least partially convertible by means of the converter layer .
  • averaging a Primärstrah- is gebil ⁇ det in the active zone of the semiconductor layer sequence, which prior to radiation from the optoelectronic device, at least partially, in particular completely, with ⁇ means of the converter layer is converted.
  • the active zone produces ultraviolet to blue light, which is then in the converter layer, at least partially, in particular completely, is converted ⁇ converts into green light.
  • one wavelength of the converged radiated radiation be greater than a wavelength of the primary radiation.
  • Ultraviolet purposes of the present invention refers particularly to a wavelength range between 230 nm and 400 nm.
  • an active region a Kon verter für ⁇ , a converter and / or an emitter layer depending ⁇ wells diamond (C), aluminum nitride (A1N), Aluminiumgallium ⁇ nitride (AlGaN), aluminum gallium indium nitride (AlGalnN) or a combination of the aforementioned materials.
  • Violet in the context of the present invention refers to a wavelength range between 400 nm and 450 nm in particular ⁇ sondere. Violet can especially denote only the wavelength of 450 nm.
  • an active zone, a converter layer, a converter and / or an emitter layer may then each comprise indium gallium nitride (InGaN).
  • Blue in the sense of the present invention means in particular a wavelength range between 450 nm and 500 nm.
  • an active region, a converter ⁇ layer, a converter and / or an emitter layer are each zinc selenide (ZnSe), indium gallium nitride (InGaN), Siliziumkar ⁇ bid (SiC), zinc oxide (ZnO), silicon (Si) as a carrier or a combination of the aforementioned materials.
  • Green in the sense of the present invention refers in particular to a wavelength range between 500 nm and 570 nm.
  • an active zone, a converter layer, a converter and / or an emitter layer can then each
  • GaN gallium nitride
  • GaP gallium phosphide
  • AlGalnP aluminum gallium indium phosphide
  • AlGaP aluminum gallium phosphide
  • ZnO zinc oxide
  • Yellow in the sense of the present invention particularly denotes a wavelength range between 570 nm and 590 nm.
  • an active zone, a converter ⁇ layer, a converter and / or an emitter layer each comprise gallium arsenide phosphide, aluminum gallium indium phosphide (AlGalnP), gallium phosphide (GaP) or a combination of the aforementioned materials.
  • Orange for the purposes of the present invention refers in particular ⁇ sondere a wavelength range between 590 nm and 610 nm.
  • an active region, a Converter layer, a converter and / or an emitter layer, respectively GaAsP, AlGaInP, GaP or a combination of the aforementioned materials include.
  • Red in the context of the present invention means in particular a wavelength range between 610 nm and 760 nm.
  • an active region, a converter ⁇ layer, a converter and / or an emitter layer each aluminum gallium arsenide (AlGaAs), gallium arsenide phosphide ( GaAsP), aluminum gallium indium phosphide (AlGalnP), gallium phosphide or a combination of the aforementioned materials.
  • Infrared in the sense of the present invention refers in particular ⁇ a wavelength range greater than 760 nm.
  • an active zone, a converter ⁇ layer, a converter and / or an emitter layer each comprise AlGaAs, GaAs or a combination of the aforementioned materials. If it is above or below generally written by a wavelength, so this wavelength can, in particular in a wavelength range from ultraviolet to infrared lie ⁇ gen.
  • the active zone is formed, electromagnetic radiation in a wavelength range of 230 nm to 500 nm, in particular from 400 nm to 500 nm, preferably 450 nm to 500 nm.
  • the converter layer is configured to convert at least a portion of the generated radiation into electromagnetic radiation in a wavelength range of 500 nm to 570 nm.
  • the con verter ⁇ is adapted to convert by means of the converter layer Conver ⁇ oriented radiation into electromagnetic radiation having a wavelength greater than 610 nm.
  • the green radiation is then converted into red radiation.
  • a color locus shift to reddish can be compensated in an advantageous way.
  • a plurality of converters may be formed.
  • the converters can preferably be identical or in particular formed differently.
  • FIG. 1 shows an optoelectronic component
  • FIG. 2 shows a color locus shift
  • Figures 3 and 4 spectra of various dyes which can be used for emitter layers, converters, converter layers and active areas and accordingly Matterla ⁇ siege spectra;
  • FIG. 5 shows an RGB system
  • Figures further RGB systems
  • 9 shows a comparison of two color location shifts in a known optoelectronic component and at a ⁇ OF INVENTION to the invention the optoelectronic component;
  • FIG. 11 shows a spectral shift in an optoelectronic component according to the invention
  • FIG. 13 shows a graph of a dependence of the refractive index of silicone on a wavelength. Below may be used for the same features same bootsszei ⁇ chen.
  • FIG. 1 shows an optoelectronic component 101.
  • the optoelectronic device 101 includes a semiconductor layer sequence ⁇ 103 comprising a plurality of layers 103a, 103b and 103c.
  • the semiconductor layer 103b is between the two Semiconductor layers 103a and 103c formed and disposed immediately adjacent thereto.
  • the semiconductor layer 103b is formed as a Emit ⁇ ter Mrs 105 in the optoelectronic component one hundred and first This means, in particular, that the emitter layer 105 is designed to emit electromagnetic radiation.
  • vorgese ⁇ hen may be preferably that the two semiconductor layers 103a and 103c n- and p-doped semiconductor layers.
  • the emitter layer 105 emits the electromagnetic radiation 107, which is indicated symbolically in FIG. 1 by means of an arrow with the reference symbol 107.
  • the emitted electromagnetic radiation 107 reaches ⁇ at least partially a scattering body 109.
  • the scattering body 109 scatters at least a portion of the means of the emitter layer
  • the converter 113 converts the scattered electromagnetic ⁇ specific radiation 111 into an electromagnetic radiation, which at least partially has a different wavelength range than the scattered radiation 111.
  • the converted electromagnetic radiation, which is then radiated from the converter 113 is symbolically in Figure 1 with a Arrow indicated by the reference numeral 115.
  • the scattering body 109 has a positive temperature-dependent scattering cross-section, so that, as the temperature increases, a scattering of the electromagnetic radiation in the scattering body 109 in the direction of the converter 113 increases. This means in particular that, as a temperature increases, the scattering in the scattering body 109 increases, so that increased electromagnetic radiation in the direction of Converter 113 is scattered. This means, in particular, that when the temperature rises, a proportion of the electromagnetic radiation 107 emitted by means of the emitter layer 105 is converted by the converter 113.
  • the scattering body 109 is transparent at room temperature, in particular at 300 K, for the emitted electromagnetic radiation 107 of the emitter layer 105. Only with increasing temperature, thus, for example, during operation of the optoelectronic component
  • the scattering cross section is in the scattering body 109 increas ⁇ men, so that then propagated light or electromagnetic radiation in the direction of the converter is scattered 113th
  • the emitter layer 105 is formed as a converter layer and is preferably arranged on top of the semiconductor layer sequence 103 as the last semiconductor layer.
  • an active zone is then preferably provided, which is likewise electromagnetic
  • the active region emits blue light, in which case the converter layer is formed into ⁇ particular, to convert the blue light into green light. This green light is then scattered in particular at least partially by the scattering body 109 in the direction of the converter 113. It is then preferably provided that the converter 113 is designed to convert the green light into red light.
  • the converter 113 may have a phosphorus compound.
  • opto-electronic construction ⁇ elements such as light-emitting diodes
  • an active zone or a Emit ⁇ ter Mrs of the optoelectronic component is usually ambient temperature, for example room temperature, for example 300 K.
  • the duration is for example depending on the thermal resistance of the optoelectronic component and, in particular depend on a coupling
  • a temperature of the active zone or the emitter layer increases. This is achieved as long to üb ⁇ SHORT- a stable temperature in a stationary operating point. This process takes place in the rule ⁇ case in a period of the first 10 to 30 minutes after switching off.
  • the temperature is usually between about 75 ° C and 125 ° C, wherein in the stationary operating point, the temperature may also be, for example, above 150 ° C.
  • Radiation flux typically in particular as a function of the temperature, in particular in the presence of a constant, temperature-independent current.
  • Higher Anlagentemperatu ⁇ ren usually lead to a decrease in the luminous flux.
  • ⁇ is a luminous flux at 100 ° C usually examples spielswe.LSG kang. 85% of the luminous flux at 25 C.
  • this effect is usually more pronounced, especially because the emission wavelength shifts out of a range of higher Au ⁇ genarikeit. So can one at
  • InGaAlP in the yellow spectral range emitting semiconductor layer sequence the brightness at 100 ° C to about 40% of the value at 25 ° C drop. In the case of emission in the red wavelength range, this drop may amount to approximately 50%, based on the brightness perceived by the human eye.
  • This temperature dependence of the luminous flux can cause in appli ⁇ applications problems. For example, with flashing lights or taillights in the automotive sector, a certain, predetermined luminous flux is usually reached.
  • the correlated color temperature changes by 600 K from about 2400 K at room temperature to 3000 K at the stationary operating point of the optoelectronic component at about 100 ° C. So it turns reddish after turning on
  • Figure 2 shows graphically shown the above-explained Far ⁇ bortverschiebung by luminous flux in a red light-emitting semiconductor layer sequence.
  • the two lower graphs show the spectrum emitted in this case of a system comprising a red, blue and green-emitting semiconductor layer sequence ⁇ with corresponding emitter layers and optionally active zones with associated converter layer.
  • the left graph shows the situation at a temperature of 25 ° C.
  • the right graph shows the situation with ei ⁇ ner temperature of 100 ° C.
  • the intensity is plotted in watts per nanometer over the wavelength in nanometers.
  • the color space is drawn in, which is in particular the RGB (red, green, blue) color space. Above these two spectra, another spectrum is shown.
  • the Intensi ⁇ ty is also plotted in watts per nanometer versus wavelength in nanometers.
  • the curve labeled 201 identifies the case at a temperature of 25 ° C.
  • the curve with the reference numeral 203 shows the case at a temperature of
  • FIGS. 3 and 4 each show different spectra of different dyes, which can be used for emitter layers, active zones, converters and converter layers. Also plotted are correspondingly superimposed spectra, which result from the superimposition of the individual spectra. The intensity in watts per nanometer is plotted over the wavelength in nanometers. The respective curve with the reference numerals 305 and 401 indicate ⁇ draws a spectrum of a YAG dye.
  • the respective curve with the reference numerals 307 and 405 indicate ⁇ draws a spectrum for a dye-based LuAG green mixed with the spectrum 305, respectively, four hundred and first
  • the curve labeled 403 indicates a spectrum of LuAG-based green dye.
  • the curve designated by reference numeral 301 denotes a spectrum of a YaG-based green-yellow dye mixed with a spectrum of a dye mainly emitting in orange (for example, at a maximum at 606 nm) or red.
  • the curve labeled 303 denotes a spectrum mixed from the spectrum 307 with a spectrum of the predominantly orange (eg, maximum at 606 nm) or red emitting dye.
  • FIG. 5 shows an RGB system 500.
  • RGB stands for red, green and blue. Such a system usually comprises a red electromagnetic radiation, electromagnetic radiation, blue and green electromagnetic ⁇ specific radiation-emitting optoelectronic component, so that in superposition of red, blue and green, a certain color location or a certain color temperature, such as white light results.
  • the RGB system 500 includes three opto-electronic devices 501, 503 and 505. Each of the three optoelectronic Bauele ⁇ elements 501, 503 and 505 includes a support substrate 507 on.
  • the three optoelectronic components are preferably also disclosed individually.
  • the optoelectronic component 503 is open ⁇ revealed itself al ⁇ lein without the other two elements 501 and 505 to ⁇ special.
  • the components 501, 503, 505 are each drawn twice in each case one above the other in two rows.
  • the upper row be ⁇ writes the case at a temperature of 25 ° C.
  • the lower row describes the case at a temperature of 90 ° C. on a carrier substrate surface 507a of the optoelectronic ⁇ rule component 501 and the optoelectronic component 505 is in each case a Ti02- Silicone layer 509 applied.
  • a lens 515 is applied comprising a konve ⁇ xe form respectively.
  • the lens 515 comprises a silicone as the material.
  • the component 501 emits blue light.
  • the device 505 emits red light.
  • red light due to an increasing temperature, there will usually be a drop in luminous flux in the device 505 emitting red light.
  • arrows which are identified by the reference numeral 519.
  • the reference numeral 517 denotes arrows with respect to the component 501 intended to represent the emission of blue light.
  • the optoelectronic component 503 has the Stromsub ⁇ stratober Structure 507a a blue light emitting active region 521, on which a layer is applied converter 523 may convert the blue light from the active region 521 in green light on. The then emitted green light is here marked with arrows, which are identified by the reference numeral 527.
  • the converter ⁇ layer 523 may comprise a LuAG Ceramic converter material.
  • the two converters 529 have a phosphorus connection, which ensures that the converters 529 can convert the green light 527 into roo tes light when the green light 527 reaches them.
  • a scattering body 525 is arranged, which here is preferably designed as a converging lens, having a convex shape.
  • a scattering body 525 is arranged on the converters 529 and on the converter layer 523, which here is preferably designed as a converging lens, having a convex shape.
  • other shapes for the scattering body are possible. This therefore means in particular that the embodiment described in FIG. 5 is not intended to be limited to collecting lenses having a convex shape.
  • the converging lens 525 has a positive temperature-dependent scattering cross section, so that with increasing temperature of the scattering body 525, so here the convergent lens, can scatter light.
  • This therefore advantageously results in the operation of the opto ⁇ electronic component 503, that the green light 527 is ver ⁇ strength scattered, and preferably in the direction of the converter 529th These convert so increasingly with increasing temperature, the green light 527 in red light , which is then emitted by the converters 529.
  • the converted light is indicated here by arrows with the reference numeral 531. This is exemplified here at a temperature of 90 ° C.
  • This converted red light 531 compensates for the loss of red light 519 that the optoelectronic device 505 has. That means in particular that a decline of the emission from the optoelectronic device 505, which emits directly ro ⁇ tes light, can be compensated by an additional emission of the green-red converted light 531 of the optoelectronic component 503rd
  • a simple optical Kom ⁇ pensation of Farbortdrifts or the color location shift can be achieved by converting amplified into red light 531 at least partially or with increasing temperature for a temperature-activated diffusion, namely, by the diffuser 525, the green light 527 , Characterized so in an advantageous manner, the loss of red light by thermal quenching processes in the device 505 is compensated for by means of a ⁇ n ⁇ alteration of the red-green ratio, whereby the color locus 500 can be stabilized in the off-blasted total spectrum of the RGB system.
  • the scattering body 525 preferably comprises as the matrix material a silicone in which scattering particles, for example SiO 2, are embedded.
  • the scattering particles have at room temperature ⁇ , especially at 300 K, about the same Bre ⁇ chung index to as the matrix material, in this example, silicone.
  • the RGB system 600 according to FIG. 6 has a carrier substrate 507.
  • various semiconductor layers or semiconductor layer sequences are applied as follows:
  • a converter 529 Seen firstly from left to right relative to a top view, first a converter 529 is applied, to the right of the converter 529 the active blue zone 511 being applied.
  • the system 600 emits both blue and red as well as green light insofar as the blue light of the zone 521 is converted into green light by means of the converter layer 523.
  • the scattering body 525 is formed analogously to the scattering body 525 according to FIG. Explanations made with regard to the temperature-dependent scattering in connection with the system 500 according to FIG. 5 apply analogously to the RGB system 600 according to FIG. 6.
  • the active zone 513 comprises InGaAlP.
  • the active zone 521 and the active Zo ⁇ ne 511 may preferably include InGaN.
  • the converters 529 preferably comprise a phosphorus compound.
  • FIG. 7 shows a further RGB-system 700 which is constructed in Wesent ⁇ union analogous to the RGB system 600 of FIG. 6 Reference may be made to the corresponding explanations.
  • the scattering body 525 in FIG. 7 has two non-scattering regions 701 and one scattering region 703.
  • the region 703 has a positive temperature-dependent scattering cross section.
  • the two non-scattering regions 701 are transpa rent ⁇ for the emitted electromagnetic radiation.
  • the scattering region 703 is formed above the converter layer 523.
  • the region 703 has a rectangular shape in the sectional view and has a width equal to the width of the converter layer 523. Left and right next to the scattering region 703, the two non-scattering regions 701 are arranged.
  • the scattering region 703 has both a matrix material, for example silicone, and scattering ⁇ particle, for example silicon dioxide.
  • the non-scattering regions 701 preferably have single ⁇ Lich a matrix material, such as silicone, and are far as free of scattering particles. So they are in particular scattered particles free.
  • the matrix material of the scattering region, and the matrix material of not scatter ⁇ the range of the same material can, for example, dialkyl kylpoylsiloxan be formed.
  • by scattering and non-scattering area both have the Mat ⁇ rixmaterialien in the same chemical composition.
  • FIG. 8 shows another RGB system 800.
  • the RGB system 800 is essentially constructed analogously to the RGB system 700 according to FIG. Reference may be made to the corresponding explanations.
  • the non-scattering regions and the scattering regions are reversed in their geometric arrangement. That means in particular that the scattering region 703 to the left and right extending ⁇ rich or from the non-scattering Be 701 is arranged. So that means the ⁇ special is that the non-scattering area 701 extends above the converter layer 523rd
  • FIG. 9 shows a comparison between a color locus shift in a known optoelectronic component and an optoelectronic component according to the invention.
  • Reference numeral 901 denotes the position which the color locus of the respective optoelectronic component has at a temperature of 25 ° C.
  • the reference numeral 903 the position is marked, which has the color locus of he ⁇ inventive optoelectronic component at a temperature of 90 ° C. That means in particular that this optoelectronic component has a diffuser with ei ⁇ nem positive temperature-dependent scattering cross-section and a correspondingly disposed converter.
  • Reference numeral 905 denotes the position of a Far ⁇ Borts at a temperature of 90 ° C in an optoelectronic component according to the prior art, in which no compensation of the color location shift has taken place.
  • FIG. 10 shows a spectral shift
  • the intensity in watts per nanometer is plotted over the wavelength in nanometers.
  • the reference numeral 1001 denotes the spectrum of a red light-emitting semiconductor layer sequence at a Tempe ⁇ temperature of 25 ° C.
  • Reference numeral 1003 denotes the corresponding spectrum at a temperature of 90 ° C. It is clearly recognizable due to the increased temperature Shifting the spectrum, which leads to a corresponding color locus shift.
  • FIG. 11 shows a spectral shift in an optoelectronic component according to the invention.
  • Reference numeral 1101 denotes the spectrum of the red
  • the reference numeral 1103 denotes the ent ⁇ speaking spectrum at a temperature of 90 ° C.
  • the GroE compared to the spectral shift in accordance with Figure 10 ßere shift towards red in some wavelength preparation ⁇ chen stirred especially therefore that an increased Phos ⁇ phorkonzentration is provided in the converter here.
  • FIG. 12 shows absorption curves of various red phosphors.
  • the region labeled 1201 indicates the wavelength range in which LuAG preferentially absorbs photons. This is especially a green wavelength range here.
  • Reference numerals 1203 and 1205 indicate corresponding absorption curves for 2 possible phosphorus compounds.
  • Such phosphorus compounds may include, for example, Eu doped CaAlSiN.
  • FIG. 13 shows a dependence of a refractive index of a silicone over a wavelength.
  • the reference numeral 1301 denotes the course at a temperature of 25 ° C.
  • Reference numeral 1303 denotes the course at a temperature of 120 ° C.
  • n denotes the refractive index
  • a refractive index of silicon dioxide is 1.4600.
  • the refractive index of silicone at a temperature of 25 ° C is 1.410.
  • a refractive index difference is 0.05.
  • a refractive index of silica is 1.4595.
  • a refractive index of Silicon at ei ⁇ ner temperature of 125 ° C is 1.377.
  • a refractive index difference at a temperature of 125 ° C is 0.0825.
  • the refractive index difference increases with increasing temperature.
  • the silicone it is preferable to provide polysiloxane or subgroups.
  • methylene side groups may be provided, in particular phenylene side groups may be provided.
  • the converter layer 523 which converts red light into green light, has a thickness of between 50 ym and 400 ym.
  • a thickness of the converters 529 that convert green light to red light is between 100 ym and 500 ym.
  • a weight concentration of phosphorus or phosphorus compound in the converter 529 may be between 5% by weight (weight percent) and 80% by weight.
  • SiO 2 can be provided as matrix particles, for example.
  • a particle size can be between 200 ym and 10,000 ym.
  • the scattering particles here for example, the silica may be gebil- det with adjusted refractive index, for example, as milled glass, in particular Gemah ⁇ lenes glass. So that means that glass can be ground to make these scattering particles.
  • the invention particularly includes the idea of providing a scattering body having a positive temperature-dependent scattering cross-section, which increases electromagnetic radiation in an increasing temperature Direction of a converter scatters, so that the scattered light can then be converted by the converter.
  • a color locus shift can therefore advantageously be compensated, for example.
  • it requires no complex electrical control for a compensation of a color location shift, resulting in lower costs and a lower cost in the production.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (101), umfassend: - eine Halbleiterschichtenfolge (103) aufweisend eine Emitterschicht (105) zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung, - einen Konverter (113) zum Konvertieren von elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Wellenlänge in eine elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, die von der ersten Wellenlänge verschieden ist, - einen Streukörper (109) zum Streuen zumindest einen Teils der mittels der Emitterschicht (105) emittierten elektromagnetischen Strahlung in Richtung des Konverters (113), um zumindest einen Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren, wobei der Streukörper (109) einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist, so dass bei zunehmender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper (109) in Richtung des Konverters zunehmbar ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Streukörper (109).

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.
Aus der Offenlegungsschrift WO 2012/022628 AI sind ein opto¬ elektronisches Halbleiterbauteil und ein Streukörper bekannt. Der Streukörper ist ausgebildet, Licht zu streuen, wobei die Lichtstreuung mit steigender Temperatur abnimmt. Bei einer Temperatur von 300 K ist der Streukörper für eine Strahlung lediglich teildurchlässig. Erst bei steigender Temperatur wird der Streukörper transparent. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, einen Streukörper bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden mittels des Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge¬ genstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen. Nach einem Aspekt wird ein optoelektronisches Bauelement be¬ reitgestellt. Das Bauelement umfasst eine Halbleiterschich¬ tenfolge, die eine Emitterschicht zum Emittieren von elektro¬ magnetischer Strahlung aufweist. Ferner ist ein Konverter vorgesehen, welcher elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge, also insbesonde¬ re elektromagnetische Strahlung einem ersten optischen Spektrum entsprechend, in eine elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, also insbesondere in eine elektro- magnetische Strahlung einem zweiten optischen Spektrum entsprechend, konvertieren kann, wobei die zweite Wellenlänge von der ersten Wellenlänge verschieden ist. Des Weiteren umfasst das optoelektronische Bauelement einen Streukörper zum Streuen zumindest einen Teils der mittels der Emitterschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung in Richtung des Konverters, um zumindest einen Teil der emit¬ tierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
Der Streukörper weist einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt auf, so dass bei zunehmender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper in Richtung des Konverters zunehmbar ist. Das heißt also ins¬ besondere, dass bei zunehmender Temperatur die Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper in Richtung des Konverters zunimmt. Das heißt also insbesondere, dass bei höheren Temperaturen mehr elektromagnetische Strahlung in
Richtung des Konverters gestreut wird im Vergleich zu niedri¬ geren Temperaturen.
Der Streukörper kann dazu eingerichtet sein, mit einfallender elektromagnetische Strahlung zu wechselwirken, also einfal¬ lende elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, zu trans- mittieren und zu streuen. Dabei ergeben der Anteil der Absorption Ia und der Anteil an Transmission It und der Anteil an Streuung Is in der Summe 100%. Es gilt Ia+It+Is=100% . Je nach Beschaffenheit des Streukörpers können Ia, It und Is von der Temperatur abhängig sein.
Das bei zunehmender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper zunehmbar ist, heißt insbesondere, dass der Anteil an Streuung Is des Streukörpers bei höheren Temperaturen größer ist als der Anteil an Streuung Is bei tieferen Temperaturen, wobei die Summe aus Ia, It und Is bei der jeweiligen Temperatur 100% ergibt. Das heißt also insbesondere, dass der Streukörper bei höheren Temperaturen einen größeren Anteil der elektromagnetischen Strahlung streut und damit weniger transmittiert und absor¬ biert im Vergleich zu niedrigeren Temperaturen.
In Richtung des Konverters meint hier und im Folgenden, dass die gestreute elektromagnetische zumindest auf eine Oberflä¬ che des Konverters trifft. Insbesondere ist diese Oberfläche des Konverters quer zum Hauptstrahlungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung angeordnet. Die Hauptstrahlungsrichtung meint hier, quer zur Wachstumsrichtung der Halbleiter- schichtenfolge.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein Streukörper zum Streuen von elektromagnetischer Strahlung für ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, wobei der Streukörper einen posi- tiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist, so dass bei zunehmender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper zunehmbar ist.
Ein positiver temperaturabhängiger Streuquerschnitt heißt insbesondere, dass die Streuung des Streukörpers in Richtung Konverter mit Erhöhung der Temperatur größer wird. Insbesondere streut der Streukörper bei höheren Temperaturen mehr elektromagnetische Strahlung im Vergleich zu niedrigeren Temperaturen. Insbesondere kann eine Temperaturerhöhung von min- destens 25°C, 30 °C oder 40 °C und maximal 100 °C, 125 °C o- der 150 °C erfolgen. Insbesondere ist die Temperaturdifferenz ΔΤ zwischen End- und Anfangstemperatur mindestens 30 K, 40 K oder 50 K und maximal 75 K, 80 K, 100 K oder 150 K. Bei optoelektronischen Bauelementen ist es in der Regel so, dass diese im Betrieb wärmer werden. Das heißt also, dass ei¬ ne Temperatur des Bauelements im Betrieb ansteigt. Dies führt in der Regel zu einer spektralen Verschiebung der emittierten elektromagnetischen Strahlung. Beispielsweise kann das Spekt- rum Rot verschoben oder Blau verschoben sein. Beispielsweise kann sich bei steigender Temperatur eine Intensitätsverteilung der emittierten elektromagnetischen Strahlung ändern. Die vorgenannten Effekte führen in der Regel zu einer Farbortverschiebung . Durch das Vorsehen eines Streukörpers aufweisend einen posi¬ tiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt können die vorgenannten Effekte, insbesondere die Farbortverschiebung, in vorteilhafter Weise zumindest teilweise, insbesondere ganz, kompensiert werden. Dies deshalb, da der Streukörper bei zu- nehmender Temperatur die ursprünglich emittierte elektromagnetische Strahlung vermehrt in Richtung des Konverters streut. Das heißt also insbesondere, dass bei steigender Tem¬ peratur der Konverter vermehrt elektromagnetische Strahlung konvertiert und insofern die entsprechend konvertierte elekt- romagnetische Strahlung wieder abstrahlt. Die konvertierte elektromagnetische Strahlung kann dann beispielsweise Lücken oder Intensitätsschwankungen des Spektrums der mittels der Emitterschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung kompensieren .
Sofern also beispielsweise aufgrund der zunehmenden Tempera¬ tur eine Rotverschiebung des Spektrums der ursprünglich emittierten elektromagnetischen Strahlung stattgefunden hat, kann der Konverter beispielsweise die nun geringeren Blau- oder Grün-Anteile im Spektrum ergänzen, so dass in der Überlage¬ rung der beiden Spektren der emittierten Strahlung der Emitterschicht und der emittierten konvertierten Strahlung des Konverters ein Farbort erzielt wird, welcher im Wesentlichen dem Farbort bei einer Temperatur entspricht, welche vor der spektralen Verschiebung des Spektrum vorliegt, was in der Regel kurz nach Inbetriebnahme des Bauelements der Fall ist.
Es kann des Weiteren in vorteilhafter Weise eine nahezu vollständige optische Kompensation der Farbortverschiebung durch eine rein passive optische Vorrichtung, hier der Streukörper, bewirkt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise auf eine zusätzliche elektrische Kompensation verzichtet werden. Dies vereinfacht einen Aufbau erheblich. Bei einer entsprechenden optischen Güte des Streukörpers kann eine Stabilisierung des emittierten Spektrums des optoelektronischen Bauelements effizienzneutral gestaltet werden.
Ein Streuquerschnitt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass zwi¬ schen einer einfallenden Wellenstrahlung, hier die elektromagnetische Strahlung, und dem Streukörper eine Streuung, al- so eine Wechselwirkung zwischen der elektromagnetischen
Strahlung und dem Streukörper, stattfindet.
Dass der Streuquerschnitt ein positiver temperaturabhängiger Streuquerschnitt ist, bedeutet insbesondere, dass der Streu- querschnitt mit zunehmender Temperatur zunimmt.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der
Streukörper für die mittels der Emitterschicht emittierte Strahlung bei einer Temperatur von 300 K transparent ist. Erst bei zunehmender Temperatur wird der Streukörper aufgrund des zunehmenden Streuquerschnitts nur noch teildurchlässig oder teiltransparent für die mittels der Emitterschicht emit¬ tierte Strahlung oder allgemein für elektromagnetische Strahlung sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Streukörper ein strahlungsdurchlässiges Matrixmate¬ rial mit einem ersten Brechungsindex und darin eingebettete Streupartikel mit einem zweiten Brechungsindex aufweist, wo- bei eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Brechungsindex mit zunehmender Temperatur zunehmbar ist. Das heißt also insbesondere, dass die Differenz zwischen dem ers¬ ten und dem zweiten Brechungsindex mit zunehmender Temperatur zunimmt. Das heißt also insbesondere, dass der Brechungsinde- xunterschied zwischen dem Matrixmaterial und dem Streuparti¬ keln mit zunehmender Temperatur zunehmbar ist oder zunimmt. Aufgrund dieser Eigenschaft ist in vorteilhafter Weise insbe- sondere bewirkt, dass der Streukörper einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist.
In einer anderen Ausführungsform weisen die Streupartikel bei einer vorbestimmten Temperatur, insbesondere 300 K, in etwa den gleichen Brechungsindex auf wie das Matrixmaterial. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass bei dieser Temperatur kein optischer Kontrast zwischen den Streupartikeln und dem Matrixmaterial vorhanden ist. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass elektromagnetische Strahlung ungehindert durch den Streukörper propagieren und insofern ausgekoppelt werden kann .
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei einer höheren Temperatur sich die Brechzahl des Matrixmaterials stärker als die der Streupartikel ändert, so dass ei¬ ne Differenz zwischen den einzelnen Brechungsindizes zunimmt. Es kommt also in vorteilhafter Weise zu einer verstärkten optischen Streuung.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Matrixmaterial ein Sili¬ kon sein. Das Silikon kann beispielsweise ein Polysiloxan, ein Methylen-Silikon, ein Phenylen-Silikon oder ein Silikon- Epoxid-Hybridmaterial sein. Vorzugsweise kann das Silikon auch ein Silikon aus einer jeweiligen Nebengruppe der vorgenannten Silikonarten sein. Vorzugsweise kann bei einem Methylen-Silikon ein Brechungsindex zwischen 1,40 und 1,42 betra¬ gen. Bei einem Phenylen-Silikon kann beispielsweise ein Brechungsindex größer als 1,41 betragen. Insbesondere kann ein Brechungsindex eines Phenylen-Silikons maximal 1,56 betragen.
Insbesondere die Phenylen-Silikone weisen in vorteilhafter Weise eine erhöhte thermische Stabilität und eine erhöhte chemische Widerstandsfähigkeit auf.
Insbesondere weisen die Methylen-Silikone gute Eigenschaften, beispielsweise mechanische Eigenschaften, hinsichtlich einer Verwendung im Gesundheitsbereich auf. Ferner können die Methylen-Silikone aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaf¬ ten für Verkapselungen verwendet werden. Das heißt also beispielsweise, dass ein Konverter umfassend ein Matrixmaterial aus einem Methylen-Silikon sich besonders für eine Verkapse- lung des optoelektronischen Bauelements eignet. Somit ist das Bauelement in vorteilhafter Weise gegen äußere Einflüsse be¬ sonders gut geschützt. Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Partikelmaterial, also das Material, aus dem die Streupartikel gebildet sind, Glas, BaF2, LiF oder MgF2 ist. Vorzugsweise können unterschiedliche Streupartikel in dem Matrixmaterial eingebettet sein. Beispielsweise kann das Par- tikelmaterial ein Siliziumoxid, Siliziumdioxid oder ein Me- tallfluorid sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Streupartikelgröße zwischen 200 ym und 10.000 ym, insbesondere zwischen 200 ym und 1.000 ym beträgt. Vorzugs¬ weise weisen die Streupartikel jeweils die gleiche Größe oder eine unterschiedliche Größe auf. Die Streupartikel können beispielsweise jeweils eine unterschiedliche Form oder eine gleiche Form aufweisen. Die Streupartikel können homogen oder inhomogen in dem Streukörper verteilt sein.
Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Streukörper als Linse zum Brechen der nicht gestreuten elektromagnetischen Strahlung gebildet ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Streukörper die nicht gestreute elektromagnetische Strahlung brechen und somit eine Strahl¬ richtung ändern. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Streukörper als Sammellinse zum Fokussieren der nicht gestreuten elektromagnetischen Strahlung gebildet ist. Vorzugs- weise weist der Streukörper als Sammellinse eine konvexe oder bikonvexe Form auf. Bei einer entsprechenden geometrischen Anordnung des Konverters relativ zu der Linse, kann diese auch die konvertierte elektromagnetische Strahlung brechen und im Fall der Sammellinse fokussieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Halbleiterschichtenfolge und der Konverter auf einer gemeinsamen Trägersubstratoberfläche benachbart zueinander angeordnet sind.
Ein „benachbart zueinander" im Sinne der vorliegenden Erfin- dung bedeutet insbesondere, dass der Konverter und die Halb¬ leiterschichtenfolge unmittelbar benachbart zueinander ange¬ ordnet sind, also ohne einen Abstand zwischen dem Konverter und der Halbleiterschichtenfolge. Benachbart zueinander um- fasst insbesondere den Fall, dass die Halbleiterschichtenfol- ge und der Konverter beabstandet voneinander auf der Trägersubstratoberfläche angeordnet sind, also mittelbar benach¬ bart .
In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Halbleiterschichtenfolge und der Konverter jeweils auf einer eigenen Trägersubstratoberfläche benachbart zueinander angeordnet sind, also insbesondere unmittelbar oder mittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Streukörper zumindest auf einer der beiden der Trägersubstratoberfläche gegenüberliegenden jeweiligen Oberflä¬ chen der Halbleiterschichtenfolge und des Konverters angeord¬ net ist. Das heißt also insbesondere, dass der Streukörper auf der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge, die der Trä¬ gersubstratoberfläche gegenüberliegt, angeordnet sein kann. Vorzugsweise ist der Streukörper auf der Oberfläche des Kon¬ verters angeordnet, die der Trägersubstratoberfläche gegen¬ überliegt. Insbesondere ist der Streukörper sowohl auf der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge, die der Trägersub¬ stratoberfläche gegenüberliegt, als auch auf der Oberfläche des Konverters, die der Trägersubstratfläche gegenüber liegt, angeordnet. Die vorgenannten und nachfolgenden Ausführungen gelten unabhängig davon, ob die Halbleiterschichtenfolge und der Konverter auf einer gemeinsamen oder auf jeweils einer eigenen Trägersubstratoberfläche angeordnet sind.
Die Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge, die der Trä¬ gersubstratoberfläche gegenüber liegt, kann insbesondere als eine Halbleiterschichtenfolgeoberfläche bezeichnet werden. Die Oberfläche des Konverters, die der Trägersubstratoberflä- che gegenüberliegt, kann beispielsweise als Konverteroberflä¬ che bezeichnet werden.
Dadurch, dass der Streukörper auf der Konverteroberfläche angeordnet ist, wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass ein Großteil der gestreuten Strahlung auch den Konverter erreichen kann, was eine Effizienz oder einen Wirkungsgrad erheblich erhöht.
Dadurch, dass der Streukörper auf der Halbleiterschichtenfol- geoberfläche angeordnet ist, wird in vorteilhafter Weise be¬ wirkt, dass ein Großteil der mittels der Emitterschicht emit¬ tierten Strahlung den Streukörper erreicht, so dass ein Großteil der emittierten Strahlung auch gestreut wird. Dies kann in vorteilhafter Weise einen Wirkungsgrad erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Streukörper als Verkapselung auf der Trägersubstratoberfläche mit der Halbleiterschichtenfolge und dem Konver¬ ter angeordnet ist. Das heißt also insbesondere, dass der Streukörper die Trägersubstratoberfläche mit der Halbleiter¬ schichtenfolge und dem Konverter verkapselt.
In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Streukörper als Schutzschicht gebildet ist, die auf den jeweiligen Oberflächen der einzelnen Elemente angeordnet ist. Vorzugsweise können die Verkapselung respektive die Schutz¬ schicht eine Rechteckform oder eine Halbkreisform aufweisen.
Durch das Vorsehen einer Verkapselung respektive einer
Schutzschicht können die verkapselten respektive beschichte¬ ten Elemente in vorteilhafter Weise gegenüber äußeren Einflüssen, wie beispielsweise mechanische Beanspruchungen oder chemischen Einflüssen, geschützt werden. Eine Lebensdauer eines entsprechenden optoelektronischen Bauelements kann somit in vorteilhafter Weise erhöht werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Streukörper einen nicht streuenden Bereich zum Emittieren einer Minimalintensität einer nicht konvertierten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Der Bereich, welcher die Strahlung streut, wird insbesondere als streuender Be¬ reich bezeichnet. Vorzugsweise können mehrere nicht streuende Bereiche gebildet sein, die insbesondere gleich oder vorzugs¬ weise unterschiedlich gebildet sein können.
Durch das Vorsehen eines nicht streuenden Bereichs wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass der Streukörper einen gewissen Anteil an elektromagnetischer Strahlung, die mittels der Emitterschicht erzeugt wurde, nicht streut, sondern durchlässt, so dass das optoelektronische Bauelement stets eine Minimalintensität an elektromagnetischer Strahlung abstrahlt. Vorzugsweise ist der nicht streuende Bereich aus dem Matrixmaterial gebildet, wobei dann das Matrixmaterial frei von eingebetteten Streupartikeln ist. Vorzugsweise kann vor- gesehen sein, dass der nicht streuende Bereich aus einem verschieden von dem Matrixmaterial des streuenden Bereichs ge¬ bildeten Matrixmaterial gebildet ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der nicht streuende Bereich auf zumindest einer der bei¬ den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge und des Konverters angeordnet ist. Das heißt also insbesondere, dass der nicht streuende Bereich auf der Halbleiterschichten- folgeoberflache und/oder auf der Konverteroberfläche angeord¬ net ist. Der oder die streuenden Bereiche sind dann vorzugs¬ weise auf den entsprechenden freien Oberflächen angeordnet, auf denen die nicht streuenden Bereiche nicht angeordnet sind .
Ein streuender Bereich bezeichnet insbesondere einen Bereich, in dem Streuung stattfinden kann. Der streuende Bereich weist also insbesondere einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt auf. Vorzugsweise weist der streuende Bereich ein Matrixmaterial mit eingebetteten Streupartikeln auf. Der nicht streuende Bereich weist insofern insbesondere nur ein Matrixmaterial ohne eingebettete Streupartikel auf, ist also streupartikelfrei . Vorzugsweise sind mehrere streuende Berei¬ che gebildet, die insbesondere gleich oder vorzugsweise un¬ terschiedlich gebildet sein können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Emitterschicht als Konverterschicht zum Konvertieren von elektromagnetischer Strahlung mit einer dritten Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung mit einer von der drit¬ ten Wellenlänge verschiedenen vierten Wellenlänge gebildet ist und dass die Halbleiterschichtenfolge eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweist, die mittels der Konverterschicht zumindest teilweise konvertier¬ bar ist.
Das heißt also insbesondere, dass zunächst eine Primärstrah- lung in der aktiven Zone der Halbleiterschichtenfolge gebil¬ det wird, welche vor einer Abstrahlung aus dem optoelektronischen Bauelement zumindest teilweise, insbesondere ganz, mit¬ tels der Konverterschicht konvertiert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die aktive Zone ultraviolettes bis blaues Licht erzeugt, welches dann in der Konverterschicht zumindest teilweise, insbesondere ganz, in grünes Licht umge¬ wandelt wird. Vorzugsweise kann eine Wellenlänge der konver- tierten Strahlung größer sein als eine Wellenlänge der Primärstrahlung .
Ultraviolett im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere einen Wellenlängenbereich zwischen 230 nm und 400 nm. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Kon¬ verterschicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht je¬ weils Diamant (C) , Aluminiumnitrid (A1N) , Aluminiumgallium¬ nitrid (AlGaN) , Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGalnN) oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen.
Violett im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbe¬ sondere einen Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 450 nm. Violett kann insbesondere auch nur die Wellenlänge von 450 nm bezeichnen. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverterschicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils Indiumgalliumnitrid (InGaN) umfassen.
Blau im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbeson- dere einen Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 500 nm. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverter¬ schicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils Zinkselenid (ZnSe) , Indiumgalliumnitrid (InGaN), Siliziumkar¬ bid (SiC) , Zinkoxid (ZnO) , Silizium (Si) als Träger oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen.
Grün im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere einen Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 570 nm. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverter- Schicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils
InGaN, Galliumnitrid (GaN) , Galliumphosphid (GaP) , Aluminium- Gallium-Indium-Phosphid (AlGalnP) , Aluminium-Gallium-Phosphid (AlGaP) , Zinkoxid (ZnO) oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen.
Gelb im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere einen Wellenlängenbereich zwischen 570 nm und 590 nm. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverter¬ schicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils Galliumarsenidphosphid, Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGalnP) , Galliumphosphid (GaP) oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen.
Orange im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbe¬ sondere einen Wellenlängenbereich zwischen 590 nm und 610 nm. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverter- Schicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils GaAsP, AlGalnP, GaP oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen.
Rot im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbeson- dere einen Wellenlängenbereich zwischen 610 nm und 760 nm. Vorzugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverter¬ schicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) , Galliumarsenidphosphid (GaAsP) , Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGalnP) , Galli- umphosphid oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen .
Infrarot im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet ins¬ besondere einen Wellenlängenbereich größer als 760 nm. Vor- zugsweise können dann eine aktive Zone, eine Konverter¬ schicht, ein Konverter und/oder eine Emitterschicht jeweils AlGaAs, GaAs oder eine Kombination der vorgenannten Materialien umfassen. Wenn zuvor oder im Folgenden allgemein von einer Wellenlänge geschrieben wird, so kann diese Wellenlänge insbesondere in einem Wellenlängenbereich von Ultraviolett bis Infrarot lie¬ gen . Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die aktive Zone ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 230 nm bis 500 nm, insbesondere von 400 nm bis 500 nm, vorzugsweise 450 nm bis 500 nm, zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Konverterschicht ausgebildet, zumindest einen Teil der erzeugten Strahlung in elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 500 nm bis 570 nm zu konvertieren. Vorzugsweise ist der Kon¬ verter ausgebildet, die mittels der Konverterschicht konver¬ tierte Strahlung in elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von größer als 610 nm zu konvertieren. Das heißt also insbesondere, dass zunächst in der aktiven Zo¬ ne insbesondere ultraviolettes bis blaues Licht erzeugt wird, die in der Konverterschicht in grünes Licht konvertiert wird. In dem Konverter wird dann die grüne Strahlung in rote Strahlung konvertiert. Somit kann in vorteilhafter Weise ein auf- grund einer zunehmenden Temperatur im Betrieb des optoelektronischen Bauelements verursachten Abfall eines Lichtstroms an rotem Licht, welches beispielsweise durch ein entsprechend ausgebildetes weiteres Bauelement emittiert wird, kompensiert werden. Einer Farbortverschiebung ins rötliche kann in vor- teilhafter Weise kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform können mehrere Konverter gebildet sein. Die Konverter können vorzugsweise gleich oder insbesondere unterschiedlich gebildet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
Figur 1 ein optoelektronisches Bauelement; Figur 2 eine Farbortverschiebung; Figuren 3 und 4 Spektren verschiedener Farbstoffe, die für Emitterschichten, Konverter, Konverterschichten und aktive Zonen verwendet werden können sowie entsprechend überla¬ gerte Spektren;
Figur 5 ein RGB-System; Figuren weitere RGB-Systeme ; Figur 9 ein Vergleich zweier Farbortverschiebungen bei einem bekannten optoelektronischen Bauelement und bei einem erfin¬ dungsgemäßen optoelektronischen Bauelement ;
Figur 10 eine spektrale Verschiebung bei einem
kannten optoelektronischen Bauelement; Figur 11 eine spektrale Verschiebung bei einem erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelement ;
Figur 12 Absorptionskurven von Phosphoren; und
Figur 13 eine graphische Darstellung einer Abhängigkeit des Brechungsindex von Silikon von einer Wellenlänge. Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszei¬ chen verwendet werden.
Figur 1 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 101. Das optoelektronische Bauelement 101 umfasst eine Halbleiter¬ schichtenfolge 103 umfassend mehrere Schichten 103a, 103b und 103c. Die Halbleiterschicht 103b ist zwischen den beiden Halbleiterschichten 103a und 103c gebildet und unmittelbar benachbart zu diesen angeordnet. Die Halbleiterschicht 103b ist in dem optoelektronischen Bauelement 101 als eine Emit¬ terschicht 105 ausgebildet. Das heißt also insbesondere, dass die Emitterschicht 105 zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist. Hierbei kann vorzugsweise vorgese¬ hen sein, dass die beiden Halbleiterschichten 103a und 103c n- und p-dotierte Halbleiterschichten sind. Die Emitterschicht 105 emittiert die elektromagnetische Strahlung 107, was in Figur 1 mittels eines Pfeils mit dem Bezugszeichen 107 symbolisch gekennzeichnet ist.
Die emittierte elektromagnetische Strahlung 107 erreicht zu¬ mindest teilweise einen Streukörper 109. Der Streukörper 109 streut zumindest einen Teil des mittels der Emitterschicht
105 emittierten elektromagnetischen Strahlung 107 in Richtung eines Konverters 113. Dieses gestreute Licht ist in Figur 1 symbolisch mittels eines Pfeils mit dem Bezugszeichen 111 gekennzeichnet .
Der Konverter 113 konvertiert die gestreute elektromagneti¬ sche Strahlung 111 in eine elektromagnetische Strahlung, die zumindest teilweise einen anderen Wellenlängenbereich aufweist als die gestreute Strahlung 111. Die konvertierte elektromagnetische Strahlung, die dann von dem Konverter 113 abgestrahlt wird, ist symbolisch in Figur 1 mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 115 gekennzeichnet.
In dem optoelektronischen Bauelement 101 weist der Streukör- per 109 einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt auf, so dass bei zunehmender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper 109 in Richtung des Konverters 113 zunimmt. Das heißt also insbesondere, dass, während eine Temperatur ansteigt, die Streuung in dem Streukörper 109 zunimmt, so dass vermehrt elektromagnetische Strahlung in Richtung des Konverters 113 gestreut wird. Das heißt also insbesondere, dass bei einem Anstieg der Temperatur ein Anteil der mittels der Emitterschicht 105 emittierten elektromagnetischen Strahlung 107 von dem Konverter 113 konvertiert wird.
Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Streukörper 109 bei Raumtemperatur, insbesondere bei 300 K, für die emittierte elektromagnetische Strahlung 107 der Emitterschicht 105 transparent ist. Erst bei zunehmender Temperatur, also bei- spielsweise bei Betrieb des optoelektronischen Bauelements
101, wird der Streuquerschnitt in dem Streukörper 109 zuneh¬ men, so dass dann vermehrt Licht bzw. elektromagnetische Strahlung in Richtung des Konverters 113 gestreut wird. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Emitterschicht 105 als eine Konverterschicht gebildet ist und vorzugsweise als letzte Halbleiterschicht oben auf der Halbleiterschichtenfolge 103 angeordnet ist. An¬ stelle der Halbleiterschicht 103b ist dann vorzugsweise eine aktive Zone vorgesehen, welche ebenfalls elektromagnetische
Strahlung emittieren kann. Diese emittierte Strahlung strahlt dann aber zunächst in die Konverterschicht und wird dort kon¬ vertiert. Erst dieses konvertierte Licht wird dann zumindest teilweise in Richtung des Streukörpers 109 abgestrahlt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die aktive Zone blaues Licht emittiert, wobei dann die Konverterschicht ins¬ besondere ausgebildet ist, das blaue Licht in grünes Licht zu konvertieren. Dieses grüne Licht wird dann insbesondere zu- mindest teilweise von dem Streukörper 109 in Richtung des Konverters 113 gestreut. Vorzugsweise ist dann vorgesehen, dass der Konverter 113 ausgebildet ist, das grüne Licht in rotes Licht zu konvertieren. Beispielsweise kann hierfür der Konverter 113 eine Phosphorverbindung aufweisen.
Es ist nämlich in der Regel so, dass optoelektronische Bau¬ elemente, wie beispielsweise Leuchtdioden, in der Regel bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Beim Anschalten hat beispielsweise eine aktive Zone oder eine Emit¬ terschicht des optoelektronischen Bauelements in der Regel Umgebungstemperatur, beispielsweise Raumtemperatur, bei- spielsweise 300 K. Während einer Aufwärmphase, deren Dauer beispielsweise abhängig von thermischen Widerständen des optoelektronischen Bauelements ist und insbesondere abhängig von einer Ankopplung an eine eventuell optional vorhandene Wärmesenke ist, steigt üblicherweise eine Temperatur der ak- tiven Zone oder der Emitterschicht an. Dies so lange, bis üb¬ licherweise eine stabile Temperatur in einem stationären Arbeitspunkt erreicht ist. Dieser Vorgang spielt sich im Regel¬ fall in einem Zeitraum der ersten 10 bis 30 Minuten nach dem Einschalten ab. Nach der Aufwärmphase liegt üblicherweise die Temperatur insbesondere zwischen ca. 75°C und 125°C, wobei in dem stationären Arbeitspunkt die Temperatur auch beispielsweise bei über 150°C liegen kann.
Bei für optoelektronische Bauelemente verwendeten Material- Systemen ändert sich in der Regel ein Lichtstrom oder ein
Strahlungsfluss typischerweise insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur, insbesondere bei Vorliegen eines konstanten, temperaturunabhängigen Stroms. Höhere Arbeitstemperatu¬ ren führen in der Regel zu einem Abnehmen des Lichtstroms. Beispielsweise für auf InGaN basierende Halbleiterschichten¬ folgen beträgt ein Lichtstrom bei 100°C in der Regel bei- spielswe.LSG Cä . 85% des Lichtstroms bei 25 C. Bei auf InGaAlP basierenden Halbleiterschichtenfolgen ist dieser Effekt in der Regel etwas stärker ausgeprägt, insbesondere auch, da sich die Emissionswellenlänge aus einem Bereich höherer Au¬ genempfindlichkeit herausschiebt. So kann bei einer auf
InGaAlP basierender, im gelben Spektralbereich emittierender Halbleiterschichtenfolge die Helligkeit bei 100°C auf ca. 40% des Werts bei 25°C abfallen. Bei einer Emission im roten Wel- lenlängenbereich kann dieser Abfall etwa 50% bezogen auf die vom menschlichen Auge empfundene Helligkeit betragen. Diese Temperaturabhängigkeit des Lichtstroms kann in Anwen¬ dungen Probleme verursachen. Beispielsweise bei Blinklichtern oder Rücklichtern im Automobilbereich ist ein bestimmter, vorgegebener Lichtstrom in der Regel zu erreichen. Sind die verwendeten optoelektronischen Bauelemente, wie beispielswei¬ se Leuchtdioden, kalt, also beispielsweise nahe Raumtempera¬ tur, so leuchten diese in der Regel zu hell. Bei der Allge¬ meinbeleuchtung von Arbeitsräumen oder von Wohnräumen werden insbesondere grünlich-weiß emittierende optoelektronische Bauelemente mit mehreren Halbleiterschichtenfolgen verwendet, die insbesondere im roten, grünen, blauen und/oder gelben Wellenlängenbereich emittieren, so dass die entsprechenden Spektren miteinander kombiniert werden können. Bei einer derartigen Kombination von verschiedenartig emittierenden Halb- leiterschichtenfolgen und dem mit steigender Temperatur einhergehenden, vergleichsweise starken Abfall des Lichtstroms der rot emittierenden Halbleiterschichtenfolge und gegebenen¬ falls der gelb emittierenden Halbleiterschichtenfolge kann es zu starken Farbveränderungen kommen, also zu einer Verschie- bung des Farborts.
Beispielsweise ändert sich die korrelierte Farbtemperatur um 600 K von ca. 2400 K bei Raumtemperatur hin zu 3000 K am stationären Arbeitspunkt des optoelektronischen Bauelements bei ca. 100°C. Es wird also nach dem Einschalten rotstichiges
Licht emittiert, bevor nach ca. 10 Minuten bis 30 Minuten die gewünschte Lichtfarbe erreicht ist. Weiterhin können derarti¬ ge temperaturabhängige und sich über vergleichsweise lange Zeiträume erstreckende Farbänderungen bei Hinterleuchtungen, beispielsweise für Flüssigkristallanzeigen, Probleme berei¬ ten .
Die vorgenannten Erläuterungen bezüglich einer Farbortverschiebung bei rot emittierenden Halbleiterschichtenfolgen hat ihre Ursache insbesondere in einer starken Verringerung der Quanteneffizienz bei InGaAlP. Die Farbortverschiebung kann beispielsweise durch eine geeignete elektrische Ansteuerung ausgeglichen werden. Dies erfordert aber in der Regel zusätzlichen Aufwand bei einer Treiberauslegung und führt daher, je nach Präzision der Kompensa- tion, zu hohen Mehrkosten des Systems.
Figur 2 zeigt graphisch dargestellt die obig erläuterte Far¬ bortverschiebung durch Lichtstromabfall in einer rotes Licht emittierenden Halbleiterschichtenfolge. Die beiden unteren Graphen zeigen hierbei das emittierte Spektrum eines Systems umfassend eine rote, blaue und grün emittierende Halbleiter¬ schichtenfolge mit jeweils entsprechenden Emitterschichten und gegebenenfalls aktiven Zonen mit zugeordneter Konverterschicht. Der linke Graph zeigt die Situation bei einer Tempe- ratur von 25°C. Der rechte Graph zeigt die Situation bei ei¬ ner Temperatur von 100°C. Aufgetragen ist die Intensität in Watt pro Nanometer über die Wellenlänge in Nanometer. Oberhalb des Spektrums ist der Farbraum eingezeichnet, wobei es sich hierbei insbesondere um den RGB (Rot, Grün, Blau) - Farbraum handelt. Oberhalb dieser beiden Spektren ist ein weiteres Spektrum gezeigt. Hierbei ist ebenfalls die Intensi¬ tät in Watt pro Nanometer über die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen. Die Kurve mit dem Bezugszeichen 201 kennzeichnet den Fall bei einer Temperatur von 25°C. Die Kurve mit dem Be- zugszeichen 203 zeigt den Fall bei einer Temperatur von
100°C. Beide Spektren entsprechen dem roten Licht der rotes Licht emittierenden Halbleiterschichtenfolge.
Deutlich zu erkennen ist eine starke Farbortverschiebung bei T = 100° C.
Figuren 3 und 4 zeigen jeweils verschiedene Spektren von verschiedenen Farbstoffen, wie sie für Emitterschichten, aktiven Zonen, Konverter und Konverterschichten verwendet werden kön- nen. Ebenfalls eingezeichnet sind entsprechend überlagerte Spektren, die sich aus der Überlagerung der einzelnen Spektren ergeben. Aufgetragen ist die Intensität in Watt pro Nanometer über die Wellenlänge in Nanometern. Die jeweilige Kurve mit den Bezugszeichen 305 und 401 kenn¬ zeichnet ein Spektrum eines YaG-Farbstoffs .
Die jeweilige Kurve mit den Bezugszeichen 307 und 405 kenn¬ zeichnet ein Spektrum für einen auf LuAG basierenden grünen Farbstoff gemischt mit dem Spektrum 305 respektive 401.
Die Kurve mit dem Bezugszeichen 403 kennzeichnet ein Spektrum eines auf LuAG basierenden grünen Farbstoffs. Die Kurve mit dem Bezugszeichen 301 kennzeichnet ein Spektrum eines auf YaG basierenden grün-gelben Farbstoff gemischt mit einem Spektrum eines hauptsächlich im orange (beispielsweise mit einem Maximum bei 606 nm) oder rot emittierenden Farbstoffs .
Die Kurve mit dem Bezugszeichen 303 kennzeichnet ein Spektrum gemischt aus dem Spektrum 307 mit einem Spektrum des hauptsächlich im orange (beispielsweise mit einem Maximum bei 606 nm) oder rot emittierenden Farbstoffs.
Für das in Fig. 3 links eingezeichnete Spektrum gilt insbe¬ sondere, dass eine Temperatur am p-n-Übergang 100° C beträgt und ein Farbwiedergabeindex 91 ist und eine Lichtausbeute (auf englisch: luminous efficacy of radiation (LER) ) = 45-350 lm/W ist.
Figur 5 zeigt ein RGB-System 500.
RGB steht hierbei für Rot, Grün und Blau. Ein solches System umfasst üblicherweise ein rote elektromagnetische Strahlung, blaue elektromagnetische Strahlung und grüne elektromagneti¬ sche Strahlung emittierendes optoelektronisches Bauelement, so dass sich in Überlagerung von rot, blau und grün ein bestimmter Farbort oder eine bestimmte Farbtemperatur, beispielsweise Weißlicht, ergibt. Das RGB-System 500 umfasst drei optoelektronische Bauelemente 501, 503 und 505. Jedes der drei optoelektronischen Bauele¬ mente 501, 503 und 505 weist ein Trägersubstrat 507 auf.
Die drei optoelektronischen Bauelemente sind vorzugsweise auch jeweils für sich allein genommen offenbart. So ist ins¬ besondere das optoelektronische Bauelement 503 für sich al¬ lein ohne die beiden anderen Bauelemente 501 und 505 offen¬ bart . Die Bauelemente 501, 503, 505 sind jeweils zweimal jeweils übereinander in zwei Reihen gezeichnet. Die obere Reihe be¬ schreibt den Fall bei einer Temperatur von 25° C. Die untere Reihe beschreibt den Fall bei einer Temperatur von 90° C. Auf einer Trägersubstratoberfläche 507a des optoelektroni¬ schen Bauelements 501 und des optoelektronischen Bauelements 505 ist jeweils eine Ti02-Silikon-Schicht 509 aufgebracht. Bei dem Bauelement 501 weist die Ti02-Silikon-Schicht 509 ei¬ ne blaues Licht emittierende aktive Zone 511 auf. Bei dem optoelektronischen Bauelement 505 weist die Ti02-Silikon- Schicht 509 eine rotes Licht emittierende aktive Zone 513 auf. Auf der Ti02-Silikon-Schicht 509 der beiden Bauelemente 501 und 505 ist jeweils eine Linse 515 aufweisend eine konve¬ xe Form aufgebracht. Vorzugsweise umfasst die Linse 515 ein Silikon als Material.
Im Betrieb der beiden Bauelemente 501 und 505 emittiert also das Bauelement 501 blaues Licht. Das Bauelement 505 emittiert rotes Licht. Aufgrund einer ansteigenden Temperatur wird es aber in der Regel zu einem Lichtstromabfall in dem Bauelement 505, das rotes Licht emittiert, kommen. Symbolisch dargestellt ist dieses Emittieren von rotem Licht mit Pfeilen, die mit dem Bezugszeichen 519 gekennzeichnet sind. Das Bezugszeichen 517 kennzeichnet Pfeile bezüglich des Bauelements 501, die das Emittieren von blauem Licht darstel- len sollen.
Das optoelektronische Bauelement 503 weist auf der Trägersub¬ stratoberfläche 507a eine blaues Licht emittierende aktive Zone 521, auf welcher eine Konverterschicht 523 aufgebracht ist, die das blaue Licht der aktiven Zone 521 in grünes Licht konvertieren kann, auf. Das dann emittierte grüne Licht ist hier mit Pfeilen gekennzeichnet, die mit dem Bezugszeichen 527 gekennzeichnet sind. Vorzugsweise kann die Konverter¬ schicht 523 ein LuAG-keramisches Konvertermaterial aufweisen.
Ebenfalls angeordnet auf der Trägersubstratoberfläche 507a sind zwei Konverter 529, die links und rechts von der aktiven Zone 521 benachbart zu dieser angeordnet sind. Hierbei weisen die beiden Konverter 529 eine Phosphorverbindung auf, die da- für sorgt, dass die Konverter 529 das grüne Licht 527 in ro¬ tes Licht konvertieren können, wenn das grüne Licht 527 sie erreicht .
Auf den Konvertern 529 und auf der Konverterschicht 523 ist ein Streukörper 525 angeordnet, welcher hier vorzugsweise als Sammellinse, aufweisend eine konvexe Form, ausgebildet ist. In einer nicht gezeigten Form sind andere Formen für den Streukörper möglich. Das heißt also insbesondere, dass sich die in Figur 5 beschriebene Ausführungsform nicht nur auf Sammellinsen aufweisend eine konvexe Form beschränken soll.
Die Sammellinse 525 weist einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt auf, so dass bei zunehmender Temperatur der Streukörper 525, also hier die Sammellinse, Licht streuen kann. Dies bewirkt also in vorteilhafter Weise im Betrieb des opto¬ elektronischen Bauelements 503, dass das grüne Licht 527 ver¬ stärkt gestreut wird und zwar vorzugsweise in Richtung der Konverter 529. Diese konvertieren also bei zunehmender Tempe- ratur zunehmend das grüne Licht 527 in rotes Licht, was dann von den Konvertern 529 abgestrahlt wird. Das konvertierte Licht ist hier mit Pfeilen mit dem Bezugszeichen 531 gekennzeichnet. Dies ist hier beispielhaft bei einer Temperatur von 90° C dargestellt.
Da das grüne Licht 527 in der Regel nicht vollständig ge¬ streut wird, wird weiterhin ein Teil des grünen Lichts durch die Sammellinse 525 nach außen abgestrahlt. Gleichzeitig wird rotes Licht 531 abgestrahlt.
Dieses konvertierte rote Licht 531 kompensiert den Verlust an rotem Licht 519, den das optoelektronische Bauelement 505 aufweist . Das heißt also insbesondere, dass ein Rückgang der Emission aus dem optoelektronischen Bauelement 505, welches direkt ro¬ tes Licht abstrahlt, durch eine zusätzliche Emission des grün-rot konvertierten Lichts 531 von dem optoelektronischen Bauelement 503 ausgeglichen werden kann.
Das heißt also insbesondere, dass eine einfache optische Kom¬ pensation des Farbortdrifts oder der Farbortverschiebung erreicht werden kann, indem über eine temperaturaktivierte Streuung, nämlich durch den Streukörper 525, das grüne Licht 527 zumindest teilweise oder bei ansteigender Temperatur verstärkt in rotes Licht 531 konvertiert wird. Dadurch wird also in vorteilhafter Weise der Verlust an rotem Licht durch thermische Quenchprozesse in dem Bauelement 505 mittels einer Än¬ derung des Rot-Grün-Verhältnisses kompensiert, wodurch im ab- gestrahlten Gesamtspektrum des RGB-Systems 500 der Farbort stabilisiert werden kann. Es wird also eine nahezu vollständige optische Kompensation der Farbortverschiebung durch eine rein passive optische Vorrichtung, hier der Streukörper mit dem positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt, bewirkt, so dass in vorteilhaf- ter Weise keine zusätzliche elektrische Kompensation benötigt wird. Dies vereinfacht das RGB-System 500 erheblich. Bei ei¬ ner geeigneten optischen Güte der einzelnen Bauteile kann eine Stabilisierung effizientneutral gestaltet werden. Vorzugsweise umfasst der Streukörper 525 als Matrixmaterial ein Silikon, in welchem Streupartikel, beispielsweise Si02, eingebettet sind. Hierbei weisen die Streupartikel bei Raum¬ temperatur, insbesondere bei 300 K, in etwa den gleichen Bre¬ chungsindex auf wie das Matrixmaterial, hier beispielsweise Silikon. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass bei dieser Temperatur, also der Raumtemperatur, insbesondere 300 K, kein optischer Kontrast zwischen den Streupartikeln und dem Matrixmaterial vorhanden ist. Dies bewirkt in vorteilhafter Wei¬ se, dass elektromagnetische Strahlung ungehindert durch den Streukörper 525 propagieren und insofern ausgekoppelt werden kann .
Bei einer höheren Temperatur ändert sich die Brechzahl des Matrixmaterials stärker als die der Streupartikel, so dass eine Differenz zwischen den einzelnen Brechungsindizes zunimmt. Es kommt also in vorteilhafter Weise zu einer ver¬ stärkten optischen Streuung. Diese Streuung führt dann in vorteilhafter Weise dazu, dass die grünen Photonen auf die neben der aktiven blauen Zone 521 angeordneten Konverter 529, welche insbesondere als rote Phosphorschicht ausgebildet sein können, gestreut werden, so dass diese dann in rote Photonen umgewandelt, also konvertiert, werden können. Dies führt also in vorteilhafter Weise zu einer Verschiebung des Spektrums des ursprünglichen grün emittierenden Bauelements 503 ins rötliche, womit der starke Rückgang der Emission des Bauele¬ ments 505 ausgeglichen werden kann. Figuren 6, 7 und 8 zeigen jeweils eine weitere Ausführungs¬ form eines RGB-Systems 600 respektive 700 respektive 800.
Das RGB-System 600 gemäß Figur 6 weist ein Trägersubstrat 507 auf. Auf der Trägersubstratoberfläche 507a sind verschiedene Halbleiterschichten bzw. Halbleiterschichtenfolgen wie folgt aufgebracht :
Von links nach rechts relativ zu einer Draufsicht gesehen ist zuerst ein Konverter 529 aufgebracht, wobei rechts neben dem Konverter 529 die aktive blaue Zone 511 aufgebracht ist.
Rechts neben der aktiven blauen Zone 511 ist ein weiterer Konverter 529 aufgebracht. Rechts benachbart zu dem Konverter 529 ist eine weitere blaue aktive Zone 521 angeordnet. Be- nachbart zu dieser aktiven Zone 521 ist ein weiterer Konverter 529 auf der Trägersubstratoberfläche 507a aufgebracht. Benachbart zu diesem Konverter 529 ist eine rote aktive Zone 513 aufgebracht. Benachbart zu dieser roten aktiven Zone 513 ist noch ein Konverter 529 auf der Substratoberfläche 507a aufgebracht.
Das heißt also insbesondere, dass die drei optoelektronischen Bauelemente 501, 503, 505 gemäß dem System 500 gemäß Figur 5, welche dort noch als einzelne Bauelemente mit einem eigenen Trägersubstrat vorgesehen waren, nun gemäß Figur 6 auf einem gemeinsamen Trägersubstrat, hier dem Trägersubstrat 507 ge¬ bildet sind. Analog zu dem Bauelement 503 weist auch hier die blaue aktive Zone 521 eine Konverterschicht 523 auf, die auf der aktiven Zone 521 angeordnet ist.
Das System 600 emittiert also sowohl blaues als auch rotes als auch grünes Licht, insofern das blaue Licht der Zone 521 mittels der Konverterschicht 523 in grünes Licht konvertiert wird .
Ferner ist analog zu den Bauelementen 501, 503, 505 eine Sam¬ mellinse 525 als Streukörper auf den auf dem Trägersubstrat 507 angeordneten Elementen aufgebracht, wobei als ein Unterschied zu Figur 5 die Sammellinse 525 als gemeinsame Sammel¬ linse für die einzelnen Licht emittierenden Elemente vorgese¬ hen ist.
Der Streukörper 525 ist analog zu dem Streukörper 525 gemäß Figur 5 gebildet. Im Zusammenhang mit dem System 500 gemäß Figur 5 gemachten Ausführungen bezüglich der temperaturabhängigen Streuung gelten analog für das RGB-System 600 gemäß Fi- gur 6.
Hier kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die aktive Zone 513 InGaAlP umfasst. Die aktive Zone 521 sowie die aktive Zo¬ ne 511 können vorzugsweise InGaN umfassen. Die Konverter 529 umfassen vorzugsweise eine Phosphorverbindung.
Figur 7 zeigt ein weiteres RGB-System 700, welches im Wesent¬ lichen analog zu dem RGB-System 600 gemäß Figur 6 aufgebaut ist. Auf die entsprechenden Ausführungen kann verwiesen wer- den.
Als ein Unterschied weist der Streukörper 525 in Figur 7 zwei nicht streuende Bereiche 701 und einen streuenden Bereich 703 auf. Das heißt also insbesondere, dass der Bereich 703 einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist. Die beiden nicht streuenden Bereiche 701 sind hingegen transpa¬ rent für die emittierte elektromagnetische Strahlung. Hierbei ist der streuende Bereich 703 oberhalb der Konverterschicht 523 gebildet. Der Bereich 703 weist in der Schnittansicht ei- ne Rechteckform auf und weist eine Breite gleich der Breite der Konverterschicht 523 auf. Links und rechts neben dem streuenden Bereich 703 sind die beiden nicht streuenden Bereiche 701 angeordnet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der streuende Bereich 703 sowohl ein Matrixmaterial, beispielsweise Silikon, und Streu¬ partikel, beispielsweise Siliziumdioxid, aufweist. Die nicht streuenden Bereiche 701 weisen vorzugsweise ledig¬ lich ein Matrixmaterial, beispielsweise Silikon, auf und sind insofern frei von Streupartikeln. Sie sind also insbesondere streupartikelfrei . Insbesondere können das Matrixmaterial des streuenden Bereichs und das Matrixmaterial des nicht streuen¬ den Bereichs aus dem gleichen Material, beispielsweise Dial- kylpoylsiloxan, gebildet sein. Insbesondere weisen die Mat¬ rixmaterialien von streuendem und nicht streuendem Bereich beide die gleiche chemische Zusammensetzung auf.
Wenn also im Betrieb des RGB-Systems 700 eine Temperatur an¬ steigt, so wird lediglich der streuende Bereich 703 das mit¬ tels der Konverterschicht 523 emittierte grüne Licht in Rich- tung der Konverter 529 zumindest teilweise zurückstreuen.
Licht, welches von der Konverterschicht 523 in Richtung der nicht streuenden Bereiche 701 emittiert wird, wird nicht in Richtung der Konverter 529 gestreut. Vielmehr durchdringt das Licht die nicht streuenden Bereiche 701 und wird dann ent- sprechend aus dem Streukörper 525 ausgekoppelt.
Somit steht in vorteilhafter Weise stets ein Minimalanteil an grün konvertierter elektromagnetischer Strahlung zur Verfügung, da immer ein gewisser Teil nicht gestreut wird und in- sofern ungehindert ausgekoppelt werden kann.
Figur 8 zeigt ein weiteres RGB-System 800.
Das RGB-System 800 ist im Wesentlichen analog zu dem RGB- System 700 gemäß Figur 7 aufgebaut. Auf die entsprechenden Ausführungen kann verwiesen werden.
Als ein Unterschied sind hier die nicht streuenden Bereiche und die streuenden Bereiche in ihrer geometrischen Anordnung vertauscht. Das heißt also insbesondere, dass der streuende Bereich 703 sich jeweils links und rechts von dem nicht streuenden Be¬ reich 701 erstreckt bzw. angeordnet ist. Das heißt also ins¬ besondere, dass sich der nicht streuende Bereich 701 oberhalb der Konverterschicht 523 erstreckt.
Figur 9 zeigt einen Vergleich zwischen einer Farbortverschiebung in einem bekannten optoelektronischen Bauelement und einem erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelement.
Aufgetragen sind die Koordinaten Cy und Cx des RGB-Farbraums . Mit dem Bezugszeichen 901 ist die Position gekennzeichnet, die der Farbort des jeweiligen optoelektronischen Bauelements bei einer Temperatur von 25°C aufweist. Mit dem Bezugszeichen 903 ist die Position gekennzeichnet, die der Farbort des er¬ findungsgemäßen optoelektronischen Bauelements bei einer Temperatur von 90°C aufweist. Das heißt also insbesondere, dass dieses optoelektronische Bauelement einen Streukörper mit ei¬ nem positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt und einen entsprechend angeordneten Konverter aufweist.
Das Bezugszeichen 905 kennzeichnet die Position eines Far¬ borts bei einer Temperatur von 90° C in einem optoelektronischen Bauelement nach dem Stand der Technik, in dem keine Kompensation der Farbortverschiebung stattgefunden hat.
Figur 10 zeigt eine spektrale Verschiebung.
Aufgetragen ist die Intensität in Watt pro Nanometer über die Wellenlänge in Nanometern.
Das Bezugszeichen 1001 kennzeichnet das Spektrum einer rotes Licht emittierenden Halbleiterschichtenfolge bei einer Tempe¬ ratur von 25°C. Das Bezugszeichen 1003 kennzeichnet das ent- sprechende Spektrum bei einer Temperatur von 90 °C. Deutlich zu erkennen ist aufgrund der erhöhten Temperatur die Ver- Schiebung des Spektrums, was zu einer entsprechenden Farbortverschiebung führt.
Figur 11 zeigt eine spektrale Verschiebung in einem erfin- dungsgemäßen optoelektronischen Bauelement.
Aufgetragen ist die Intensität in Watt pro Nanometer über die Wellenlänge in Nanometern. Das Bezugszeichen 1101 kennzeichnet das Spektrum der rotes
Licht emittierenden Halbleiterschichtenfolge bei einer Tempe¬ ratur von 25°C. Das Bezugszeichen 1103 kennzeichnet das ent¬ sprechende Spektrum bei einer Temperatur von 90 °C. Die im Vergleich zu der spektralen Verschiebung gemäß Figur 10 grö- ßere Verschiebung ins Rötliche in einigen Wellenlängenberei¬ chen rührt insbesondere daher, dass hier eine erhöhte Phos¬ phorkonzentration in dem Konverter vorgesehen ist.
Figur 12 zeigt Absorptionskurven verschiedener roter Phospho- re.
Aufgetragen ist die Absorption in willkürlichen Einheiten über eine Wellenlänge in Nanometern. Der Bereich, der mit dem Bezugszeichen 1201 gekennzeichnet ist, zeigt den Wellenlängenbereich, in dem LuAG bevorzugt Photonen absorbiert. Dies ist hier insbesondere ein grüner Wellenlängenbereich . Die Bezugszeichen 1203 und 1205 kennzeichnen entsprechende Absorptionskurven für 2 mögliche Phosphorverbindungen.
Solche Phosphorverbindungen können beispielsweise Eu- dotiertes CaAlSiN umfassen. Figur 13 zeigt eine Abhängigkeit eines Brechungsindexes eines Silikons über eine Wellenlänge.
Aufgetragen ist der Brechungsindex n über die Wellenlänge in Nanometern.
Das Bezugszeichen 1301 kennzeichnet den Verlauf bei einer Temperatur von 25°C. Das Bezugszeichen 1303 kennzeichnet den Verlauf bei einer Temperatur von 120°C.
Hierbei ist für Silikon dn/dT ~ 3,2e-4. Eine Änderung des Brechungsindexes in Abhängigkeit der Tempe¬ ratur für Si02 ist ungefähr dn/dT ~ 5e-6.
Im Folgenden folgt eine Beispielrechnung für die Änderung der entsprechenden Berechnungsindizes bei einer Temperatur von 25°C und 125°C. n bezeichnet hierbei den Brechungsindex.
Bei einer Temperatur von 25°C ist ein Brechungsindex von Si- liziumdioxid 1,4600. Der Brechungsindex von Silikon bei einer Temperatur von 25°C beträgt 1,410.
Das heißt also insbesondere, dass ein Brechungsindexunter¬ schied 0,05 beträgt.
Bei einer Temperatur von 125°C beträgt ein Brechungsindex von Siliziumdioxid 1,4595. Ein Brechungsindex von Silikon bei ei¬ ner Temperatur von 125°C beträgt 1,377.
Das heißt also insbesondere, dass ein Brechungsindexunter schied bei einer Temperatur von 125°C 0,0825 beträgt. Das heißt also insbesondere, dass mit zunehmender Temperatur der Brechungsindexunterschied zunimmt. Das bedeutet insbeson¬ dere, dass entsprechend die Streuung zunimmt. Als Silikon können vorzugsweise Polysiloxan oder Nebengruppen vorgesehen sein. Beispielsweise können Methylen-Seitengruppen vorgesehen sein, insbesondere können Phenylen-Seitengruppen vorgesehen sein. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Konverterschicht 523, welche rotes Licht in grünes Licht konvertiert, eine Dicke von zwischen 50 ym und 400 ym hat. Eine Dicke der Konverter 529, die grünes Licht in rotes Licht konvertieren, beträgt insbesondere zwischen 100 ym und 500 ym.
Vorzugsweise kann eine Gewichtskonzentration von Phosphor o- der einer Phosphorverbindung in dem Konverter 529 zwischen 5 Gew.-% (Gewichtsprozent) und 80 Gew.-% betragen.
Als Matrixpartikel kann beispielsweise Si02 vorgesehen sein. Eine Partikelgröße kann zwischen 200 ym und 10.000 ym betra- gen.
Die Streupartikel, hier beispielsweise das Siliziumdioxid, kann beispielsweise als gemahlenes Glas, insbesondere gemah¬ lenes Glas mit entsprechend angepasstem Brechungsindex gebil- det sein. Das heißt also, dass Glas gemahlen werden kann, um diese Streupartikel herzustellen.
Zusammenfassend umfasst also die Erfindung insbesondere den Gedanken, einen Streukörper mit einem positiven temperaturab- hängigen Streuquerschnitt bereitzustellen, der bei einer zunehmenden Temperatur vermehrt elektromagnetische Strahlung in Richtung eines Konverters streut, so dass das gestreute Licht dann vom Konverter konvertiert werden kann.
In entsprechenden RGB-Systemen kann somit beispielsweise in vorteilhafter Weise eine Farbortverschiebung kompensiert werden. Es bedarf hier insbesondere keine aufwändige elektrische Ansteuerung für einen Ausgleich einer Farbortverschiebung, was zu niedrigeren Kosten und einem niedrigeren Aufwand bei der Herstellung führt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012217643.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Optoelektronisches Bauelement (101), umfassend:
- eine Halbleiterschichtenfolge (103) aufweisend eine Emitterschicht zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung,
- einen Konverter (113) zum Konvertieren von elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Wellenlänge in eine elektromagnetische Strahlung mit einer zwei¬ ten Wellenlänge, die von der ersten Wellenlänge ver¬ schieden ist,
- einen Streukörper (109) zum Streuen zumindest einen Teils der mittels der Emitterschicht (105) emittier¬ ten elektromagnetischen Strahlung in Richtung des Konverters (113), um zumindest einen Teil der emit¬ tierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren, wobei der Streukörper (109) einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist, so dass bei zunehmender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper (109) in Richtung des Konverters (113) zunehmbar ist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach Anspruch 1, wobei der Streukörper (109) zumindest einen streuenden Bereich (703) und mehrere nicht streuende Bereiche (701) aufweist, wobei der streuende Bereich (703) einen posi¬ tiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist, wobei die nicht streuenden Bereiche (701) transparent für die emittierte elektromagnetische Strahlung sind, wobei der streuende Bereich (703) oberhalb des Konver¬ ters gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach Anspruch 1, wo¬ bei der Streukörper (109) ein strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial mit einem ersten Brechungsindex und darin eingebettete Streupartikel mit einem zweiten Brechungs¬ index aufweist, wobei eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Brechungsindex mit zunehmender Tempera¬ tur zunehmbar ist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach Anspruch 3, wo¬ bei eine Streupartikelgröße zwischen 200 ym und 10000 ym beträgt .
Optoelektronisches Bauelement (101) nach einem der vor¬ herigen Ansprüche, wobei der Streukörper (109) als Sammellinse zum Fokussieren der nicht gestreuten elektromagnetischen Strahlung gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach einem der vor¬ herigen Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (103) und der Konverter (113) auf einer Trägersubstra¬ toberfläche benachbart zu einander angeordnet sind und wobei der Streukörper (109) zumindest auf einer der bei¬ den der Trägersubstratoberfläche gegenüberliegenden je¬ weiligen Oberflächen der (103) und des Konverters (113) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach einem der vor¬ herigen Ansprüche, wobei der Streukörper (109) einen nicht streuenden Bereich (701) zum Emittieren einer Minimalintensität an nicht konvertierter elektromagneti¬ scher Strahlung aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei der nicht streuende Bereich auf zumindest einer der beiden jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge (103) und des Konverters (113) angeordnet ist .
Optoelektronisches Bauelement (101) nach einem der vor¬ herigen Ansprüche, wobei die Emitterschicht (105) als Konverterschicht zum Konvertieren von elektromagneti¬ scher Strahlung mit einer dritten Wellenlänge in elekt- romagnetische Strahlung mit einer von der dritten Wellenlänge verschiedenen vierten Wellenlänge gebildet ist und wobei die Halbleiterschichtenfolge (103) eine aktive Zone (517) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweist, die mittels der Konverterschicht (523) zumindest teilweise konvertierbar ist.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach Anspruch 9, wo¬ bei die aktive Zone ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 230 nm bis 500 nm zu erzeugen, und wobei die Konverterschicht aus¬ gebildet ist, zumindest einen Teil der erzeugten Strah¬ lung in elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 500 nm bis 570 nm zu konvertieren, wobei der Konverter (113) ausgebildet ist, die mittels der Konverterschicht konvertierte Strahlung in elektromagne¬ tische Strahlung mit einer Wellenlänge von größer als 610 nm zu konvertieren.
Optoelektronisches Bauelement (101) nach einem der vor¬ herigen Ansprüche, wobei das Matrixmaterial ein Silikon ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Silikonen um- fasst: Poly-Siloxan, Methylen-Silikon und Phenylen- Silikon .
Streukörper (109) zum Streuen von elektromagnetischer Strahlung für ein optoelektronisches Bauelement (101), wobei der Streukörper (109) einen positiven temperaturabhängigen Streuquerschnitt aufweist, so dass bei zuneh¬ mender Temperatur eine Streuung der elektromagnetischen Strahlung in dem Streukörper (109) zunehmbar ist.
Streukörper (109) nach Anspruch 12, wobei ein strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial mit einem ersten Bre¬ chungsindex und darin eingebettete Streupartikel mit ei¬ nem zweiten Brechungsindex gebildet sind, wobei eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Brechungs- index mit zunehmender Temperatur zunehmbar ist, so dass bei zunehmender Temperatur eine Streuung von elektromagnetischer Strahlung in dem Streukörper (109) zunehmbar ist .
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014100991A1 (de) 2014-01-28 2015-07-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemittierende Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Anordnung
BR102016004795B1 (pt) 2015-03-05 2021-09-08 Nichia Corporation Diodo emissor de luz
EP3273850B1 (de) * 2015-03-23 2021-11-24 Koninklijke Philips N.V. Optischer lebenszeichensensor
US10761246B2 (en) * 2017-12-22 2020-09-01 Lumileds Llc Light emitting semiconductor device having polymer-filled sub-micron pores in porous structure to tune light scattering
JP7224355B2 (ja) * 2017-12-22 2023-02-17 ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 光散乱を調整するための多孔質のミクロン・サイズの粒子
FR3083371B1 (fr) * 2018-06-28 2022-01-14 Aledia Dispositifs émetteurs, écran d'affichage associé et procédés de fabrication d'un dispositif émetteur
DE102018125138A1 (de) * 2018-10-11 2020-04-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes bauteil und verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden bauteils

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090268273A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Ravenbrick Llc Glare Management of Reflective and Thermoreflective Surfaces
EP2113949A2 (de) * 2008-05-02 2009-11-04 Cree, Inc. Verkapselung für phosphorkonvertierte weißlichtemittierende Diode
WO2012022628A1 (de) 2010-08-20 2012-02-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauteil und streukörper

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6429583B1 (en) * 1998-11-30 2002-08-06 General Electric Company Light emitting device with ba2mgsi2o7:eu2+, ba2sio4:eu2+, or (srxcay ba1-x-y)(a1zga1-z)2sr:eu2+phosphors
JP2005310756A (ja) * 2004-03-26 2005-11-04 Koito Mfg Co Ltd 光源モジュールおよび車両用前照灯
TWI280673B (en) * 2004-09-22 2007-05-01 Sharp Kk Optical semiconductor device, optical communication device, and electronic equipment
KR101562772B1 (ko) * 2008-03-31 2015-10-26 서울반도체 주식회사 백열등 색의 발광 디바이스
DE102010038396B4 (de) * 2010-07-26 2021-08-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Bauelement und Leuchtvorrichung damit
DE102010054280A1 (de) * 2010-12-13 2012-06-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Erzeugen einer Lumineszenzkonversionsstoffschicht, Zusammensetzung hierfür und Bauelement umfassend eine solche Lumineszenzkonversionsstoffschicht
TW201226530A (en) * 2010-12-20 2012-07-01 Univ Nat Chiao Tung Yellow phosphor having oxyapatite structure, preparation method and white light-emitting diode thereof
DE102011009697A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtmodul zur Abstrahlung von Mischlicht
DE102011085645B4 (de) * 2011-11-03 2014-06-26 Osram Gmbh Leuchtdiodenmodul und Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdiodenmoduls

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090268273A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Ravenbrick Llc Glare Management of Reflective and Thermoreflective Surfaces
EP2113949A2 (de) * 2008-05-02 2009-11-04 Cree, Inc. Verkapselung für phosphorkonvertierte weißlichtemittierende Diode
WO2012022628A1 (de) 2010-08-20 2012-02-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauteil und streukörper

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