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WO2018050921A1 - Licht emittierende vorrichtung - Google Patents

Licht emittierende vorrichtung Download PDF

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WO2018050921A1
WO2018050921A1 PCT/EP2017/073647 EP2017073647W WO2018050921A1 WO 2018050921 A1 WO2018050921 A1 WO 2018050921A1 EP 2017073647 W EP2017073647 W EP 2017073647W WO 2018050921 A1 WO2018050921 A1 WO 2018050921A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
emitting device
wavelength conversion
carrier
translucent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/073647
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sergey Kudaev
Krister Bergenek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to CN201780057563.6A priority Critical patent/CN109716545B/zh
Priority to US16/317,536 priority patent/US11201141B2/en
Publication of WO2018050921A1 publication Critical patent/WO2018050921A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H10H20/00
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/882—Scattering means

Definitions

  • a light-emitting device is specified.
  • Light sources use light-emitting diodes.
  • To produce white light can typically be blue
  • At least one object of certain embodiments is to provide a light-emitting device with a plurality of light-emitting diode chips.
  • a light-emitting device has a plurality of light-emitting diode chips.
  • the LED chips can a
  • Epitaxy process for example by means of metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) or molecular beam epitaxy (MBE), is grown on a growth substrate.
  • MOVPE metalorganic vapor phase epitaxy
  • MBE molecular beam epitaxy
  • the light-emitting diode chips may have a semiconductor layer sequence based on different semiconductor material systems. For a long-wave, infrared to red radiation, for example, a
  • suitable for red to yellow radiation has a semiconductor layer sequence based on In x Ga y Al x is, for example - y P and suitable for short wavelength visible, so in particular for green to blue, radiation and / or UV radiation, for example, a semiconductor layer sequence Basis of In x Ga y Ali_ x _ y N suitable, where in each case O ⁇ x ⁇ l, O ⁇ y ⁇ l and x + y ⁇ 1 applies.
  • the carrier may have a mounting surface on which the plurality of light-emitting diode chips is arranged.
  • all light-emitting diode chips can be the light
  • emitting device may be arranged on a same side of the carrier.
  • the carrier is elongated along a longitudinal direction.
  • this may mean that the carrier is rod-shaped with a main direction of extension in the longitudinal direction and has significantly smaller dimensions in directions perpendicular thereto.
  • the mounting surface which can extend along the longitudinal direction and a lateral direction arranged perpendicular thereto, can also have a significantly larger dimension along the longitudinal direction than along the lateral direction.
  • all the LED chips of the light-emitting device may be arranged along the longitudinal direction on the mounting surface. In other words, all the LED chips of the light-emitting
  • the carrier has electrical contact elements for the electrical contacting of the light-emitting diode chips.
  • the carrier may each have an electrical contact element at two opposite ends, particularly preferably at two ends located in the longitudinal direction.
  • all light-emitting diode chips of the light-emitting device can be electrically contacted by contact elements.
  • the light-emitting diode chips can in particular form a series connection, which by means of the electrical
  • the two electrical contact elements can in particular the only electrical contact elements of the light-emitting
  • the LED chips can be contacted electrically. Furthermore, the electrical contact elements for mechanical assembly of
  • the holder by means of which the light-emitting device can be fastened can, in particular, be part of a lighting device which has the light-emitting device as the light-generating element.
  • the holder can simultaneously an electrical supply line for the light-emitting
  • Lighting device have a construction corresponding to an incandescent lamp and in its outer shape as a
  • the light-emitting device is used instead of a filament.
  • the light-emitting device is used instead of a filament.
  • the translucent elements may be light-scattering.
  • the translucent elements may have structures on which light is scattered. Such structures may be particles in a matrix material surrounding the particles and / or surface structures and / or particle or crystal boundaries in or consist of a sintered or polycrystalline material.
  • the LED chips are thus between the first and second translucent element opposite side of the plurality of LED chips.
  • Element in particular in a direction vertical to the mounting surface, arranged.
  • light generated by the light-emitting diode chips during operation is radiated outward into the environment by both translucent elements, that is, by the first and the second translucent element.
  • the light-emitting device thus radiates at least upwards and downwards, as viewed through both translucent elements, from the mounting surface.
  • LED chips are enclosed by the first and second translucent elements, so that all the light coming from the
  • the first translucent element may have a first surface facing away from the light-emitting diode chips and the second translucent element may be one of the light-emitting diode chips
  • the first and second surfaces can be interfaces of light-emitting
  • the translucent element a litter layer or is formed by a litter layer, which may be formed, for example, as potting over the LED chips.
  • the second translucent element can also have or be a scattering layer.
  • the first translucent element can also have or be a scattering layer.
  • the support may preferably be transparent, for example with or made of glass, plastic and / or sapphire.
  • a litter layer may also be one produced in a molding process such as injection molding
  • the litter layer of the first and / or second translucent element may be transparent
  • the litter layer is as translucent as possible, so as little as possible
  • the transparent matrix material may comprise, for example, siloxanes, in particular silicones, epoxides, acrylates, methyl methacrylates, imides, carbonates, olefins, styrenes, urethanes or derivatives thereof in the form of monomers, oligomers or polymers and furthermore also mixtures, copolymers or compounds therewith.
  • the matrix material may comprise one or more materials selected from silicone resin, epoxy resin, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, polycarbonate, Polyacrylate, polyurethane and compounds and mixtures thereof or be.
  • the scattering particles can be used to provide silicone resin, epoxy resin, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, polycarbonate, Polyacrylate, polyurethane and compounds and mixtures thereof or be.
  • a metal oxide such as titanium oxide or
  • Alumina such as corundum, and / or glass particles
  • the scattering particles can diameter or grain sizes of less than a micrometer up to an order of 10 microns or even up to 100
  • cavities for example formed by gas bubbles or air bubbles, may also be contained in the matrix material.
  • the carrier has or is made of a translucent material.
  • the wearer may like one in advance
  • the carrier for example, a translucent
  • Polycrystalline ceramic for example with or out
  • Alumina or be from.
  • a side of the carrier facing away from the light-emitting diode chips may have a
  • a wavelength conversion element is arranged between each of the light-emitting diode chips and the first translucent element. This may mean that a common wavelength conversion element is arranged over the light-emitting diode chips, which extends in a coherent manner over the plurality of light-emitting diode chips.
  • the light-emitting device may also include a plurality of wavelength conversion elements, one of each of which
  • Wavelength conversion element over a light-emitting diode chip is arranged. Wavelength conversion elements via respectively adjacent light-emitting diode chips can be spatially separated from one another in this case. Such a configuration may be cheaper than a cohesive one
  • Wavelength conversion element since the required amount of wavelength conversion materials can be reduced.
  • the one or more wavelength conversion elements may in particular be arranged such that of the
  • LED light is at least partially converted into light of a different wavelength, so that in operation of the light-emitting device
  • Wavelength conversion elements are chosen so that the light-emitting device can emit white light. This can, for example, blue-emitting
  • a plurality of wavelength conversion elements are suitable, which converts at least a portion of the light generated by the LED chips blue light in yellow and / or orange and / or green and / or red light.
  • the one or more wavelength conversion elements can
  • Wavelength conversion materials include: rare earth and alkaline-earth garnets, nitrides, nitridosilicates, sions, sialons, aluminates, oxides, halophosphates,
  • Orthosilicates sulfides, vanadates and chlorosilicates.
  • Wavelength conversion materials may be selected from Ce 3+ -doped garnets such as LuAG and YAG and / or from Eu 2+ -doped red phosphors. Furthermore, a
  • Wavelength conversion substance additionally or alternatively include organic material that comes from a group
  • the one or more wavelength conversion elements may comprise a transparent matrix material, which may be the one or more
  • the transparent matrix material may include or be one or more of the matrix materials described above in connection with the scattering layer.
  • a suitable wavelength conversion substance can also be applied directly to the light-emitting diode chips,
  • LED chips arranged a wavelength conversion layer.
  • Such a wavelength conversion layer arranged below the light-emitting diode chips can be particularly advantageous if the light-emitting diode chips also emit light in the direction of the carrier during operation.
  • Wavelength conversion layer is arranged in this case between the LED chips and the second translucent element.
  • the wavelength conversion layer can be
  • the one or more wavelength conversion elements may be applied to the one or more wavelength conversion elements. Furthermore, the one or more wavelength conversion elements may be applied to the one or more wavelength conversion elements.
  • LED chips and the wavelength conversion layer below the LED chips have different compositions from each other, so that in the switched
  • LED chips have the same wavelength conversion materials.
  • wavelength conversion layer are each covered from the outside by the translucent elements, so that they are not directly visible from the outside. As a result, it may be possible to obtain the typical color impression of wavelength conversion substances that prevails in an off state of the light-emitting device
  • the light-emitting device can thereby be compared to others
  • Light sources that have phosphors, preferably white or gray and thus not or only slightly colored act. at
  • Lighting source the light-emitting device thus act more subtle, whereby such a lighting source can be similar to classic incandescent lamps.
  • light generated during operation can be radiated on all sides by internal scattering effects in the translucent elements, which can result in high efficiency. In addition, this can reduce a glare of a viewer while at the same time one over the entire
  • Figure 1 is a schematic representation of a light
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a light-emitting diode chip for a light-emitting device according to a further exemplary embodiment
  • FIGS 3 to 5 are schematic representations of light
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a light-emitting diode chip for a light-emitting device according to a further exemplary embodiment.
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a light
  • the carrier 200 has for this purpose a mounting surface 201, on which the LED chips 100 are glued.
  • the carrier 200 is elongated with a main extension direction along a longitudinal direction indicated by the arrow 90 in FIG. Accordingly, the
  • the LED chips 100 are along the longitudinal direction 90 on the mounting surface 201
  • the light-emitting device 10 at the two opposite in the longitudinal direction 90 ends of the carrier 200 electrical contact elements 300 which may be made of metal, for example, and
  • the electrical contact elements 300 are connected via corresponding bonding wires to the first and the last light-emitting diode chip 100 of the previously described series circuit, so that the light-emitting diode chip series circuit via the
  • electrical contact elements 300 can be energized.
  • the electrical contact elements 300 are further provided and arranged for mechanical mounting of the light-emitting device 10 in an external non-light-emitting device 10 and not shown here holder.
  • the holder by means of which the light
  • the emitting device 10 may be part of a lighting device comprising the light-emitting device 10 as a light-generating element.
  • the holder can in particular also form an electrical supply line for the light-emitting device 10.
  • the illumination device may have a construction corresponding to an incandescent lamp, wherein the light-emitting device 10 instead of a
  • Annealing wire is used.
  • the light-emitting device 10 furthermore has a first translucent element 400 via the light-emitting diode chip 100.
  • the carrier 200 forms a second translucent element 500, which is located on a side of the plurality of elements opposite the first translucent element 400
  • LED chip 100 is arranged so that the
  • translucent element 400, 500 are arranged.
  • the light-emitting diode chips 100 may be enclosed by the first and second translucent elements 400, 500.
  • the first translucent element 400 is formed, in particular, by a scattering layer described above in the general part, which is used for light as
  • the first translucent element comprises a matrix material, for example a silicone or another material described above in the general part, in which scattering particles are contained, for example with or from T1O 2 and / or Al 2 O 3 .
  • the first translucent element 400 may be referred to as Potting or as produced by a molding process
  • the carrier 200 as described above, the second
  • Embodiment formed of a light-scattering dielectric material may comprise a translucent polycrystalline ceramic material
  • a polycrystalline aluminum ceramic (Al 2 O 3 ), or be from.
  • Al 2 O 3 a polycrystalline aluminum ceramic
  • Such a material can be from.
  • the light emitting device 10 has over each of the LED chips 100
  • Wavelength conversion element 600 on.
  • Wavelength conversion elements 600 are thus arranged between the light-emitting diode chips 100 and the first translucent element 400.
  • the light-emitting diode chips 100 are arranged between the light-emitting diode chips 100 and the first translucent element 400.
  • Each of the wavelength conversion elements 600 includes one or more wavelength conversion materials that are suitable for carrying out a portion of the operation of the
  • LED chips 100 be configured to emit blue light during operation while the
  • Wavelength conversion elements 600 are adapted to a part of the blue light in longer-wave light as For example, to convert yellow and / or orange and / or green and / or red light.
  • the wavelength conversion elements 600 are adapted to convert yellow and / or orange and / or green and / or red light.
  • Wave conversion elements 600 for example, Ce 3+ -doped garnets such as LuAG or YAG and / or Eu 2+ -doped
  • Wavelength conversion elements 600 cover the
  • LED chips 100 each on all five exposed sides, so that apart from the mounting surface 201 facing mounting side to all sides towards a
  • wavelength conversion elements 600 are kept as thin as possible in order to be able to form the light-emitting device 10 as thin as possible.
  • the light-emitting diode chips 100 are designed in such a way that, during operation, they radiate light away from the carrier 200 in the direction of the respective wavelength conversion element 600.
  • Substrate 101 has a semiconductor layer sequence 102.
  • a semiconductor layer sequence 102 By way of example only, two semiconductor layers 121, 122 are shown, between which an active layer 123 is arranged, which is arranged and provided for, during the operation of the
  • the semiconductor layer sequence 102, or at least the active layer 123 may be as described above in the general part described, for example, based on In x Ga y Al x _ y As, In x Ga y Al x _ y P or In x Ga y Ali_ x _ y N be formed, wherein each 0 ⁇ x ⁇ 1,
  • Compound semiconductor material systems also include II-VI compound semiconductor material systems such as ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO and compounds and combinations thereof.
  • the semiconductor layer sequence 102 may be on a
  • Growth substrate such as the substrate 101 shown to be epitaxially deposited.
  • the substrate 101 shown to be epitaxially deposited is epitaxially deposited.
  • Semiconductor layer sequence 102 are transmitted to a carrier substrate even after epitaxial growth.
  • the substrate 101 may be a semiconductor material,
  • a growth substrate and / or carrier substrate may be, for example
  • Sapphire, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si, and / or Ge may include or be of such material.
  • the semiconductor layer sequence 102 can, for example, a conventional pn junction, as an active layer 123
  • Double heterostructure a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure) have.
  • the semiconductor layer sequence 102 in addition to the active layer 123 further functional
  • Layers and functional regions that are indicated by the layers 121, 122 include, for example, p- or n-doped charge carrier transport layers, ie electron or electron
  • additional layers, such as buffer layers, barrier layers and / or protective layers also perpendicular to the growth direction of the
  • Semiconductor layer sequence 102 for example, the
  • Semiconductor layer sequence 102 may be arranged around, so approximately on the side surfaces of the semiconductor layer sequence 102nd
  • the substrate 101 in this case being particularly preferably transparent and, in the case of a semiconductor layer sequence 102 based on a nitride compound semiconductor material system, for example being formed by sapphire ,
  • the substrate 101 may be the growth substrate on which the semiconductor layer sequence 102 has been grown.
  • Laser diode chip 100 laterally or upward in the direction of the respective wavelength conversion element 600 emitted.
  • Such a laser diode chip may also be referred to as so-called
  • Volume emitter be referred to with a rear mirror.
  • electrical contacts 104, 105 provided in the form of electrode layers or electrode structures, whose shown
  • the mirror layer 103 may, for example, also be arranged between the substrate 101 and the semiconductor layer sequence 102.
  • Such a light-emitting diode 100 can also be referred to as a so-called thin-film light-emitting diode chip, in which the
  • the semiconductor layer sequence 102 is transferred therefrom onto a suitable carrier substrate and the growth substrate is subsequently removed or at least thinned. As in the case of in
  • FIG. 2 with the mirror layer 103 on the underside of the substrate 101, can also be achieved by means of such a mirror arranged between the substrate and the semiconductor layer sequence, that the
  • LED chip 100 emits light substantially in the direction away from the carrier 200 direction.
  • the first and second translucent elements 400, 500 each have a surface 401, 501 facing away from the light-emitting diode chips 100, the boundary surfaces of the light-emitting device 10
  • the wavelength conversion elements 600 the due to the contained wavelength conversion substances may appear colored, are not or only barely recognizable.
  • the light-emitting device 10 is switched on, the light of the light-emitting diode chips 100, ie
  • blue light as described above, ie, facing away from the carrier 200, emitted.
  • Part of the light of the LED chips 100 passes through the wavelength conversion elements 600, while another part of the wavelength conversion elements 600 is converted into longer wavelength light, so that from the
  • Wavelength conversion elements 600 preferably white light emerges. Part of the white light is emitted to the outside through the first translucent element 400 via the surface 401, while another part is scattered back in the first translucent element 400. After several times
  • the carrier 200 is transparent.
  • the carrier 200 may comprise or be made of a transparent plastic and / or glass and / or sapphire.
  • the carrier 200 may comprise or be made of a transparent plastic and / or glass and / or sapphire.
  • a second translucent element 500 is formed as before for the first translucent element 100
  • first and second enclose
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a light-emitting device 10 which, in comparison with the exemplary embodiment of FIG. 1, instead of a plurality of spatially separated wavelength conversion elements 600, is a single, continuous one
  • Wavelength conversion element 600 which extends over the plurality of LED chips 100.
  • Such contiguous wavelength conversion element 600 may also be used in all others above and below
  • Light-emitting device 10 is shown, which has in comparison to the embodiment of Figure 3 instead of up-emitting LED chips such LED chips 100, which can emit light in all directions.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a
  • corresponding LED chip 100 which may be similar to the light-emitting diode chip 100 described in Figure 2, but has no mirror layer 103.
  • light can also be emitted through the transparently formed substrate 101, which can be formed in particular by a growth substrate.
  • LED chip can also be cheaper than a
  • the light-emitting device 10 of FIG. 5 has, in addition, a wavelength conversion layer 700 below the light-emitting diode chips 100, that is to say between the light-emitting diode chips 100 and the carrier 200, on the mounting surface 201 of the carrier 200.
  • the wavelength conversion layer 700 may be the same as or compared to the wavelength conversion elements 600
  • Wavelength conversion layer 700 purely exemplarily about a higher proportion of red phosphors than the
  • Wavelength conversion elements 600 include, so that on the back of the light-emitting device 10, ie via the second translucent element 500, rather warmer white light can be emitted, whereby a glowing impression can be awakened, as over the top of the light-emitting device 10, ie via the first translucent element 400.
  • LED chips 100 can be glued, for example, by spraying particles suitable
  • Matrix material such as a silicone or a polysilazane, be applied by a conventional phosphor deposition or by a phosphor-in-glass process.
  • Bonding wires 150 for the electrical connection of the LED chips 100 to
  • Wavelength conversion layer 700 is hard.
  • Elements 500 on the side of the transparent substrate 200 facing away from the light-emitting diode chips 100 may, as described in connection with FIG. 1, also be formed as a second translucent element 500.

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Abstract

Es wird eine Licht emittierende Vorrichtung (10) angegeben, die eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (100), die auf einer Montagefläche (201) eines Trägers (200) angeordnet sind, und ein erstes transluzentes Element (400) und ein zweites transluzentes Element (500) aufweist, wobei das erste transluzente Element (400) von der Montagefläche (201) aus gesehen über der Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (100) angeordnet ist und das zweite transluzente Element (500) auf einer dem ersten transluzenten Element (400) gegenüberliegenden Seite der Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (100) angeordnet ist, so dass die Leuchtdiodenchips (100) zwischen dem ersten und dem zweiten transluzenten Element (400, 500) angeordnet sind, und wobei im Betrieb von den Leuchtdiodenchips (100) erzeugtes Licht durch das erste und zweite transluzente Element (400, 500) nach außen abgestrahlt wird.

Description

Beschreibung
Licht emittierende Vorrichtung
Es wird eine Licht emittierende Vorrichtung angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 117 594.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Als Ersatz für klassische Beleuchtungselemente wie etwa Glühlampen werden immer öfter so genannte Retrofits
eingesetzt, die in ihrem Aufbau möglichst ähnlich den
klassischen Beleuchtungselementen gehalten sind, als
Lichtquellen jedoch Licht emittierende Dioden verwenden. Um weißes Licht zu erzeugen, können typischerweise blau
emittierende Licht emittierende Dioden mit gelben oder orangefarbigen Leuchtstoffen eingesetzt und beispielsweise in einer länglichen Anordnung als so genanntes Filament anstelle eines Glühdrahts verwendet werden. Im ausgeschalteten Zustand erscheint das Filament aufgrund des Leuchtstoffs jedoch üblicherweise gelblich oder orangefarbig, was aus
ästhetischen Gründen unerwünscht sein kann.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Leuchtdiodenchips anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Licht emittierende Vorrichtung eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips auf. Die Leuchtdiodenchips können eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht zur
Erzeugung von Licht aufweisen, die mittels eines
Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) , auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen wird. Je nach zu emittierender Wellenlänge können die Leuchtdiodenchips eine Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von verschiedenen Halbleitermaterialsystemen aufweisen. Für eine langwellige, infrarote bis rote Strahlung ist beispielsweise eine
Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x-yAs
geeignet, für rote bis gelbe Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli-x-yP geeignet und für kurzwellige sichtbare, also insbesondere für grüne bis blaue, Strahlung und/oder für UV-Strahlung ist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InxGayAli_x_yN geeignet, wobei jeweils O ^ x ^ l, O ^ y ^ l und x + y < 1 gilt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Licht
emittierende Vorrichtung einen Träger auf, auf dem die
Mehrzahl von Leuchtdiodenchips angeordnet ist. Insbesondere kann der Träger eine Montagefläche aufweisen, auf der die Mehrzahl von Leuchtdiodenchips angeordnet ist. Besonders bevorzugt können alle Leuchtdiodenchips der Licht
emittierenden Vorrichtung auf einer selben Seite des Trägers angeordnet sein. Das kann mit anderen Worten bedeuten, dass der Träger genau auf einer Seite eine Montagefläche zur Montage der Leuchtdiodenchips aufweist, während alle anderen Seiten des Trägers frei von Leuchtdiodenchips sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Träger länglich entlang einer longitudinalen Richtung ausgebildet. Das kann mit anderen Worten bedeuten, dass der Träger stabförmig mit einer Haupterstreckungsrichtung in longitudinaler Richtung ausgebildet ist und in dazu senkrechten Richtungen deutlich geringere Abmessungen aufweist. Entsprechend kann auch die Montagefläche, die sich entlang der longitudinalen Richtung und einer dazu senkrecht angeordneten lateralen Richtung erstrecken kann, entlang der longitudinalen Richtung eine deutlich größere Abmessung als entlang der lateralen Richtung aufweisen. Bevorzugt können alle Leuchtdiodenchips der Licht emittierenden Vorrichtung entlang der longitudinalen Richtung auf der Montagefläche angeordnet sein. Mit anderen Worten können alle Leuchtdiodenchips der Licht emittierenden
Vorrichtung entlang einer Linie, die sich in longitudinaler Richtung erstreckt, auf dem Träger angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Träger zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiodenchips elektrische Kontaktelemente auf. Insbesondere kann der Träger an zwei gegenüberliegenden Enden, besonders bevorzugt an zwei sich in longitudinaler Richtung gegenüberliegenden Enden, jeweils ein elektrisches Kontaktelement aufweisen. Mittels der
Kontaktelemente können insbesondere alle Leuchtdiodenchips der Licht emittierenden Vorrichtung elektrisch kontaktierbar sein. Dazu können die Leuchtdiodenchips insbesondere eine Serienschaltung bilden, die mittels der elektrischen
Kontaktelemente elektrisch kontaktierbar ist. Insbesondere können alle Leuchtdiodenchips der Licht emittierenden
Vorrichtung Teil der Serienschaltung sein. Die beiden elektrischen Kontaktelemente können insbesondere die einzigen elektrischen Kontakteelemente der Licht emittierenden
Vorrichtung sein, mittels derer die Leuchtdiodenchips elektrisch kontaktiert werden können. Weiterhin können die elektrischen Kontaktelemente zur mechanischen Montage der
Licht emittierenden Vorrichtung in einer externen, nicht zur Licht emittierenden Vorrichtung gehörenden Halterung
vorgesehen und eingerichtet sein. Die Halterung, mittels derer die Licht emittierende Vorrichtung befestigt werden kann, kann insbesondere Teil einer Beleuchtungseinrichtung sein, die die Licht emittierende Vorrichtung als Licht erzeugendes Element aufweist. Die Halterung kann gleichzeitig eine elektrische Zuleitung für die Licht emittierende
Vorrichtung bilden. Beispielsweise kann die
Beleuchtungseinrichtung einen einer Glühlampe entsprechenden Aufbau aufweisen und in ihrer äußeren Form wie eine
klassische Glühbirne aussehen, wobei die Licht emittierende Vorrichtung anstelle eines Glühdrahts verwendet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Licht
emittierende Vorrichtung ein erstes transluzentes Element und ein zweites transluzentes Element auf. „Transluzent" bedeutet hier und im Folgenden durchlässig aber nicht klar
durchscheinend für Licht. Die transluzenten Elemente
erscheinen daher einem Betrachter bei Tageslicht bevorzugt weiß, insbesondere milchig weiß, oder grau, wobei unter den transluzenten Elementen angeordnete Komponenten nicht oder allenfalls nur schemenhaft zu erkennen sind. Insbesondere können die transluzenten Elemente Licht streuend sein. Hierzu können die transluzenten Elemente Strukturen aufweisen, an denen Licht gestreut wird. Solche Strukturen können Partikel in einem die Partikel umgebenden Matrixmaterial und/oder Oberflächenstrukturen und/oder Partikel- oder Kristallgrenzen in einem gesinterten oder polykristallinen Material aufweisen oder daraus sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste
transluzente Element von der Montagefläche ausgesehen über der Mehrzahl von Leuchtdiodenchips angeordnet, während das zweite transluzente Element auf einer dem ersten
transluzenten Element gegenüberliegenden Seite der Mehrzahl von Leuchtdiodenchips angeordnet ist. Die Leuchtdiodenchips sind somit zwischen dem ersten und zweiten transluzenten
Element, insbesondere in einer zur Montagefläche vertikalen Richtung, angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im Betrieb von den Leuchtdiodenchips erzeugtes Licht durch beide transluzenten Elemente, also durch das erste und das zweite transluzente Element, nach außen in die Umgebung abgestrahlt. Die Licht emittierende Vorrichtung strahlt somit im Betrieb durch beide transluzenten Elemente Licht von der Montagefläche aus gesehen zumindest nach oben und unten ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die
Leuchtdiodenchips durch das erste und zweite transluzente Element umschlossen, so dass alles Licht, das von den
Leuchtdiodenchips nach außen hin in die Umgebung gelangt, zumindest eines der transluzenten Elemente durchdringen muss. Weiterhin können das erste transluzente Element eine von den Leuchtdiodenchips abgewandte erste Oberfläche und das zweite transluzente Element eine von den Leuchtdiodenchips
abgewandte zweite Oberfläche aufweisen. Die erste und zweite Oberfläche können Grenzflächen der Licht emittierenden
Vorrichtung zur Umgebung bilden. Mit anderen Worten bilden die transluzenten Elemente und insbesondere deren von den Leuchtdiodenchips weggewandten Oberflächen Außenseiten der Licht emittierenden Vorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste
transluzente Element eine Streuschicht auf oder wird durch eine Streuschicht gebildet, die beispielsweise als Verguss über den Leuchtdiodenchips ausgebildet sein kann. Weiterhin kann auch das zweite transluzente Element eine Streuschicht aufweisen oder daraus sein. Beispielsweise kann die
Streuschicht des zweiten transluzenten Elements auf einer den Leuchtdiodenchip abgewandten Seite des Trägers aufgebracht sein, etwa als Verguss. In diesem Fall kann der Träger bevorzugt transparent ausgebildet sein, beispielsweise mit oder aus Glas, Kunststoff und/oder Saphir. Anstelle eines Vergusses kann eine Streuschicht beispielsweise auch einen in einem Formprozess wie etwa Spritzguss hergestellten
Formkörper aufweisen oder daraus sein.
Insbesondere kann die Streuschicht des ersten und/oder zweiten transluzenten Elements ein transparentes
Matrixmaterial aufweisen, in dem Streupartikel enthalten sind. Das Matrixmaterial und die Streupartikel sind
insbesondere so aufeinander abgestimmt, dass die Streuschicht möglichst transluzent ist, also möglichst wenig klar
durchscheinend und dennoch möglichst durchlässig für Licht.
Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise Siloxane, insbesondere Silikone, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Silikonharz, Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polystyrol, Polycarbonat , Polyacrylat, Polyurethan sowie Verbindungen und Mischungen daraus aufweisen oder sein. Die Streupartikel können
beispielsweise ein Metalloxid, so etwa Titanoxid oder
Aluminiumoxid wie etwa Korund, und/oder Glaspartikel
aufweisen. Die Streupartikel können dabei Durchmesser oder Korngrößen von weniger als einem Mikrometer bis zu einer Größenordnung von 10 Mikrometer oder auch bis zu 100
Mikrometer aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu Partikeln können im Matrixmaterial auch Hohlräume, etwa durch Gasblasen oder Luftblasen gebildet, enthalten sein.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das zweite
transluzente Element durch den Träger gebildet ist. In diesem Fall weist der Träger ein transluzentes Material auf oder ist daraus. Beispielsweise kann der Träger wie eine vorab
beschriebene Streuschicht ausgebildet sein. Weiterhin kann der Träger beispielsweise auch eine transluzente
polykristalline Keramik, beispielsweise mit oder aus
Aluminiumoxid, aufweisen oder daraus sein. Für den Fall, dass der Träger das zweite transluzente Element bildet, kann eine den Leuchtdiodenchips abgewandte Seite des Trägers eine
Außenseite der Licht emittierenden Vorrichtung bilden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zwischen jedem der Leuchtdiodenchips und dem ersten transluzenten Element ein Wellenlängenkonversionselement angeordnet. Das kann bedeuten, dass über den Leuchtdiodenchips ein gemeinsames Wellenlängenkonversionselement angeordnet ist, das sich über die Mehrzahl von Leuchtdiodenchips zusammenhängend erstreckt. Alternativ hierzu kann die Licht emittierende Vorrichtung auch eine Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen aufweisen, von denen jeweils ein
Wellenlängenkonversionselement über einem Leuchtdiodenchip angeordnet ist. Wellenlängenkonversionselemente über jeweils benachbarten Leuchtdiodenchips können diesem Fall räumlich voneinander getrennt sein. Eine solche Ausgestaltung kann kostengünstiger als ein zusammenhängendes
Wellenlängenkonversionselement sein, da die benötigte Menge an Wellenlängenkonversionsstoffen reduziert werden kann. Das eine oder die Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen können insbesondere so eingerichtet sein, dass von den
Leuchtdiodenchips erzeugtes Licht zumindest teilweise in Licht mit einer anderen Wellenlänge konvertiert wird, so dass im Betrieb von der Licht emittierenden Vorrichtung ein
Mischlicht abgestrahlt werden kann. Insbesondere können die Leuchtdiodenchips und das eine oder die Mehrzahl von
Wellenlängenkonversionselementen so gewählt sein, dass die Licht emittierende Vorrichtung weißes Licht abstrahlen kann. Hierzu können sich beispielsweise blau emittierende
Leuchtdiodenchips in Verbindung mit einem
Wellenlängenkonversionsstoff in dem einen oder in der
Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen eignen, der zumindest einen Teil des von den Leuchtdiodenchips erzeugten blauen Lichts in gelbes und/oder orangefarbiges und/oder grünes und/oder rotes Licht konvertiert. Das eine oder die Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen können
beispielsweise einen oder mehrere der folgenden
Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate,
Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und Chlorosilikate .
Beispielsweise kann der eine oder die mehreren
Wellenlängenkonversionsstoffe ausgewählt sein aus Ce3+- dotierten Granaten wie LuAG und YAG und/oder aus Eu2+- dotierten Rotleuchtstoffen. Weiterhin kann ein
Wellenlängenkonversionsstoff zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe
ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Weiterhin kann das eine oder die Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen ein transparentes Matrixmaterial umfassen, das den oder die
Wellenlängenkonversionsstoffe umgibt oder enthält oder das an den oder die Wellenlängenkonversionsstoffe chemisch gebunden ist. Das transparente Matrixmaterial kann eines oder mehrere der oben in Verbindung mit der Streuschicht beschriebenen Matrixmaterialien aufweisen oder daraus sein. Alternativ hierzu kann ein geeigneter Wellenlängenkonversionsstoff auch direkt auf den Leuchtdiodenchips aufgebracht sein,
beispielsweise in Form eines aufgestreuten oder aufgesprühten Pulvers oder in Form eines Keramikplättchens .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der
Montagefläche des Trägers zwischen dem Träger und den
Leuchtdiodenchips eine Wellenlängenkonversionsschicht angeordnet. Eine solche, unterhalb der Leuchtdiodenchips angeordnete Wellenlängenkonversionsschicht kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Leuchtdiodenchips im Betrieb auch Licht in Richtung des Trägers abstrahlen. Die
Wellenlängenkonversionsschicht ist in diesem Fall zwischen den Leuchtdiodenchips und dem zweiten transluzenten Element angeordnet. Die Wellenlängenkonversionsschicht kann
Materialien und Merkmale wie oben in Verbindung mit dem einen oder der Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen beschrieben aufweisen. Weiterhin können das eine oder die Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen auf den
Leuchtdiodenchips sowie die Wellenlängenkonversionsschicht unterhalb der Leuchtdiodenchips voneinander unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, so dass im eingeschalteten
Zustand der Licht emittierenden Vorrichtung beispielsweise eine leicht ästhetische Farbvariation möglich ist. Alternativ hierzu können das eine oder die Mehrzahl von
Wellenlängenkonversionselementen auf den Leuchtdiodenchips sowie die Wellenlängenkonversionsschicht unter den
Leuchtdiodenchips gleiche Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen .
Das eine oder die Mehrzahl von
Wellenlängenkonversionselementen auf den Leuchtdiodenchips sowie gegebenenfalls die unter den Leuchtdiodenchips
angeordnete Wellenlängenkonversionsschicht sind jeweils von außen gesehen von den transluzenten Elementen überdeckt, so dass sie nicht direkt von außen erkennbar sind. Dadurch kann es möglich sein, den in einem ausgeschalteten Zustand der Licht emittierenden Vorrichtung vorherrschenden typischen farbigen Eindruck von Wellenlängenkonversionsstoffen
abzuschwächen oder ganz zu verdecken, da ein Betrachter von außen bevorzugt nur die transluzenten Elemente und deren weiße oder graue Erscheinung sieht. Die Licht emittierende Vorrichtung kann dadurch im Vergleich zu anderen
Lichtquellen, die Leuchtstoffe aufweisen, bevorzugt weiß oder grau und damit nicht oder nur wenig farbig wirken. Bei
Verwendung als Filament in einer Glühlampen-artigen
Beleuchtungsquelle kann die Licht emittierende Vorrichtung somit dezenter wirken, wodurch eine solche Beleuchtungsquelle klassischen Glühlampen ähnlicher sein kann. Darüber hinaus kann im Betrieb erzeugtes Licht durch interne Streueffekte in den transluzenten Elementen allseitig abgestrahlt werden, wodurch sich eine hohe Effizienz ergeben kann. Zusätzlich kann dadurch eine Blendung eines Betrachters reduziert werden, während gleichzeitig eine über die gesamte
Außenfläche der Licht emittierenden Vorrichtung gleichmäßige Lichtabstrahlung erreicht werden kann. Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Licht
emittierenden Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel ,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Leuchtdiodenchips für eine Licht emittierende Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Figuren 3 bis 5 schematische Darstellungen von Licht
emittierenden Vorrichtungen gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen und
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Leuchtdiodenchips für eine Licht emittierende Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Licht
emittierende Vorrichtung 10 gezeigt, die eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips 100 auf einem Träger 200 aufweist. Der Träger 200 weist hierzu eine Montagefläche 201 auf, auf der die Leuchtdiodenchips 100 aufgeklebt sind. Der Träger 200 ist länglich mit einer Haupterstreckungsrichtung entlang einer longitudinalen Richtung ausgebildet, die in Figur 1 durch den Pfeil 90 angedeutet ist. Entsprechend weist auch die
Montagefläche 201 in longitudinaler Richtung 90 eine größere Abmessung als in einer dazu senkrechten, in der gezeigten Darstellung aus der Bildebene herausragenden lateralen
Richtung auf. Die Leuchtdiodenchips 100 sind entlang der longitudinalen Richtung 90 auf der Montagefläche 201
angeordnet und mittels Bonddrähten 130 miteinander in Serie verschaltet.
Weiterhin weist die Licht emittierende Vorrichtung 10 an den zwei sich in longitudinaler Richtung 90 gegenüberliegenden Enden des Trägers 200 elektrische Kontakteelemente 300 auf, die beispielsweise aus Metall sein können und die zur
elektrischen Kontaktierung der Licht emittierenden
Vorrichtung 10 vorgesehen und eingerichtet sind. Insbesondere sind die elektrischen Kontakteelemente 300 über entsprechende Bonddrähte mit dem ersten und dem letzten Leuchtdiodenchip 100 der vorab beschriebenen Serienschaltung verbunden, so dass die Leuchtdiodenchip-Serienschaltung über die
elektrischen Kontaktelemente 300 bestromt werden kann.
Die elektrischen Kontaktelemente 300 sind weiterhin zur mechanischen Montage der Licht emittierenden Vorrichtung 10 in einer externen, nicht zur Licht emittierenden Vorrichtung 10 gehörenden und hier nicht gezeigten Halterung vorgesehen und eingerichtet. Die Halterung, mittels derer die Licht emittierende Vorrichtung 10 befestigt werden kann, kann insbesondere Teil einer Beleuchtungseinrichtung sein, die die Licht emittierende Vorrichtung 10 als Licht erzeugendes Element aufweist. Die Halterung kann insbesondere auch eine elektrische Zuleitung für die Licht emittierende Vorrichtung 10 bilden. Beispielsweise kann die Beleuchtungseinrichtung einen einer Glühlampe entsprechenden Aufbau aufweisen, wobei die Licht emittierende Vorrichtung 10 anstelle eines
Glühdrahts verwendet wird.
Die Licht emittierende Vorrichtung 10 weist weiterhin über den Leuchtdiodenchips 100 ein erstes transluzentes Element 400 auf. Der Träger 200 bildet ein zweites transluzentes Element 500, das auf einer dem ersten transluzenten Element 400 gegenüberliegenden Seite der Mehrzahl von
Leuchtdiodenchips 100 und somit unterhalb der
Leuchtdiodenchips 100 angeordnet ist, so dass die
Leuchtdiodenchips 100 zwischen dem ersten und zweiten
transluzenten Element 400, 500 angeordnet sind. Insbesondere können die Leuchtdiodenchips 100 vom ersten und zweiten transluzenten Element 400, 500 umschlossen sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste transluzente Element 400 insbesondere durch eine oben im allgemeinen Teil beschriebene Streuschicht ausgebildet, die für Licht als
Diffusor wirkt und für einen Betrachter bei Tageslicht weiß, bevorzugt milchig weiß, oder grau wirkt. Hierzu weist das erste transluzente Element ein Matrixmaterial, beispielsweise ein Silikon oder ein anderes oben im allgemeinen Teil beschriebenes Material auf, in dem Streupartikel enthalten sind, beispielsweise mit oder aus T1O2 und/oder AI2O3. Das erste transluzente Element 400 kann beispielsweise als Verguss oder als durch einen Formprozess hergestellten
Formkörper aufgebracht werden.
Der Träger 200, der wie vorab beschrieben das zweite
transluzente Element 500 bildet, ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel aus einem Licht streuenden dielektrischen Material gebildet. Insbesondere kann der Träger 200 ein transluzentes polykristallines Keramikmaterial,
beispielsweise eine polykristalline Aluminiumkeramik (AI2O3) , aufweisen oder daraus sein. Ein solches Material kann
beispielsweise im Vergleich zu üblichen Trägern, die aus Saphir sind, kostengünstiger sein.
Weiterhin weist die Licht emittierende Vorrichtung 10 über jedem der Leuchtdiodenchips 100 ein
Wellenlängenkonversionselement 600 auf. Die
Wellenlängenkonversionselemente 600 sind somit zwischen den Leuchtdiodenchips 100 und dem ersten transluzenten Element 400 angeordnet. Insbesondere werden die
Wellenlängenkonversionselemente 600 vom ersten transluzenten Element 400 und vom als zweites transluzentes Element 500 ausgebildeten Träger 200 wie die Leuchtdiodenchips 100 umschlossen. Jedes der Wellenlängenkonversionselemente 600 enthält einen oder mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe, die geeignet sind, einen Teil des im Betrieb von den
Leuchtdiodenchips 100 emittierten Lichts in Licht mit einer anderen Wellenlänge zu konvertieren, so dass die Licht emittierende Vorrichtung 10 im Betrieb ein gewünschtes
Mischlicht abstrahlen kann. Beispielsweise können die
Leuchtdiodenchips 100 dazu eingerichtet sein, im Betrieb blaues Licht abzustrahlen, während die
Wellenlängenkonversionselemente 600 dazu eingerichtet sind, einen Teil des blauen Lichts in längerwelliges Licht wie beispielsweise gelbes und/oder orangefarbenes und/oder grünes und/oder rotes Licht umzuwandeln. Hierzu können die
Wellenkonversionselemente 600 beispielsweise Ce3+-dotierte Granate wie etwa LuAG oder YAG und/oder Eu2+-dotierte
Rotleuchtstoffe oder auch andere oben im allgemeinen Teil genannte Leuchtstoffe enthalten. Die
Wellenlängenkonversionselemente 600 decken die
Leuchtdiodenchips 100 jeweils auf allen fünf freiliegenden Seiten ab, so dass abgesehen von der der Montagefläche 201 zugewandten Montageseite zu allen Seiten hin eine
Lichtkonversion erreicht werden kann. Weiterhin sind die Wellenlängenkonversionselemente 600 möglichst dünn gehalten, um die Licht emittierende Vorrichtung 10 ebenfalls möglichst dünn ausbilden zu können.
Die Leuchtdiodenchips 100 sind derart ausgebildet, dass sie im Betrieb Licht vom Träger 200 weggewandt in Richtung des jeweiligen Wellenlängenkonversionselements 600 abstrahlen. Ein Ausführungsbeispiel für einen entsprechenden
Leuchtdiodenchip 100 ist in Figur 2 gezeigt, der auf einem
Substrat 101 eine Halbleiterschichtenfolge 102 aufweist. Rein beispielhaft sind zwei Halbleiterschichten 121, 122 gezeigt, zwischen denen eine aktive Schicht 123 angeordnet ist, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb des
Leuchtdiodenchips 100 Licht zu erzeugen.
Je nach gewünschter Wellenlänge des abgestrahlten Lichts kann die Halbleiterschichtenfolge 102 oder zumindest die aktive Schicht 123 wie oben im allgemeinen Teil beschriebenen beispielsweise auf Basis von InxGayAli-x_yAs , InxGayAli-x_yP oder InxGayAli_x_yN ausgebildet sein, wobei jeweils 0 ^ x ^ 1,
0 ^ y ^ 1 und x + y < 1 gilt. Um wie oben in Verbindung mit Figur 1 beschrieben blaues Licht zu erzeugen, kann die Halbleiterschichtenfolge 102 insbesondere auf dem letztgenannten Nitrid-VerbindungshalbleitermaterialSystem basieren. Alternativ oder zusätzlich kann die
Halbleiterschichtenfolge 102 oder zumindest die aktive
Schicht 123 anstelle der genannten III-V-
Verbindungshalbleitermaterialsysteme auch II-VI- Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen, so etwa ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO und Verbindungen und Kombinationen daraus .
Die Halbleiterschichtenfolge 102 kann auf einem
Aufwachssubstrat wie das gezeigte Substrat 101 epitaktisch abgeschieden sein. Alternativ kann die
Halbleiterschichtenfolge 102 auch nach dem epitaktischen Aufwachsen auf ein Trägersubstrat übertragen werden. Das Substrat 101 kann dabei ein Halbleitermaterial,
beispielsweise ein oben genanntes
Verbindungshalbleitermaterial, oder ein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus sein. Insbesondere kann ein Aufwachssubstrat und/oder Trägersubstrat beispielsweise
Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si und/oder Ge umfassen oder aus einem solchen Material sein.
Die Halbleiterschichtenfolge 102 kann als aktive Schicht 123 beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine
Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW- Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW- Struktur) aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge 102 kann zusätzlich zur aktiven Schicht 123 weitere funktionale
Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, die durch die Schichten 121, 122 angedeutet sind, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder
Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement- , Cladding- oder Wellenleiterschichten sowie weiterhin auch Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten und/oder Schutzschichten sowie Kombinationen daraus. Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge 102 beispielsweise um die
Halbleiterschichtenfolge 102 herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 102.
Weiterhin ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer der Halbleiterschichtenfolge 102 abgewandten Seite des Substrats
101 und damit zwischen der Halbleiterschichtenfolge 102 und dem in Figur 1 gezeigten Träger 200 eine Spiegelschicht 103 angeordnet, wobei das Substrat 101 in diesem Fall besonders bevorzugt transparent ausgebildet ist und im Fall einer auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialsystem basierenden Halbleiterschichtfolge 102 beispielsweise durch Saphir gebildet sein kann. Insbesondere kann es sich dabei beim Substrat 101 um das Aufwachssubstrat handeln, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 102 aufgewachsen wurde. Durch die Spiegelschicht 103 wird Licht, das in der aktiven Schicht 123 erzeugt und in Richtung der der Halbleiterschichtenfolge 102 gegenüber liegenden Rückseite des Substrats 101 abgestrahlt wird, reflektiert und so im Wesentlichen in der in Figur 1 gezeigten Licht emittierenden Vorrichtung 10 aus dem
Laserdiodenchip 100 seitlich oder nach oben in Richtung des jeweiligen Wellenlängenkonversionselements 600 abgestrahlt. Ein solcher Laserdiodenchip kann auch als so genannter
Volumenemitter mit einem Rückseitenspiegel bezeichnet werden.
Zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge
102 und damit zur Bestromung der aktiven Schicht 123 sind elektrische Kontakte 104, 105 in Form von Elektrodenschichten oder Elektrodenstrukturen vorgesehen, deren gezeigte
Positionen auf der Halbleiterschichtenfolge 102 rein
beispielhaft zu verstehen sind.
Alternativ zum gezeigten Aufbau sind auch andere Anordnungen der Schichten möglich. Insbesondere kann die Spiegelschicht 103 beispielsweise auch zwischen dem Substrat 101 und der Halbleiterschichtenfolge 102 angeordnet sein. Eine solche Leuchtdiode 100 kann auch als so genannter Dünnfilm- Leuchtdiodenchips bezeichnet werden, bei dem die
Halbleiterschichtenfolge 102 nach dem Aufwachsen auf einem Aufwachssubstrat von diesem auf ein geeignetes Trägersubstrat übertragen wird und bei dem das Aufwachssubstrat anschließend entfernt oder zumindest gedünnt wird. Wie im Fall der in
Figur 2 gezeigten Anordnung mit der Spiegelschicht 103 an der Unterseite des Substrats 101 kann auch durch einen solchen zwischen dem Substrat und der Halbleiterschichtenfolge angeordneten Spiegel erreicht werden, dass der
Leuchtdiodenchip 100 Licht im Wesentlichen in die dem Träger 200 abgewandte Richtung abstrahlt.
Wie in Figur 1 ersichtlich ist, weisen das erste und das zweite transluzente Element 400, 500 jeweils eine von den Leuchtdiodenchips 100 abgewandte Oberfläche 401, 501 auf, die Grenzflächen der Licht emittierenden Vorrichtung 10 zur
Umgebung und damit Außenseiten dieser bilden. Beim Betrachten der Licht emittierenden Vorrichtung 10 in einem
ausgeschalteten Zustand sieht man daher von einer Seite das als zweites transluzentes Element 500 ausgebildete Substrat 200 und von der anderen Seite das erste transluzente Element 400, die beide streuend weiß oder grau sind, so dass
insbesondere die Wellenlängenkonversionselemente 600, die aufgrund der enthaltenen Wellenlängenkonversionsstoffe farbig erscheinen können, nicht oder nur kaum erkennbar sind. Im eingeschalteten Zustand der Licht emittierenden Vorrichtung 10 wird das Licht der Leuchtdiodenchips 100, also
insbesondere im gezeigten Ausführungsbeispiel blaues Licht, wie beschrieben nach oben, also vom Träger 200 weggewandt, emittiert. Ein Teil des Lichts der Leuchtdiodenchips 100 durchstrahlt die Wellenlängenkonversionselemente 600, während ein anderer Teil von den Wellenlängenkonversionselementen 600 in längerwelliges Licht umgewandelt wird, so dass aus den
Wellenlängenkonversionselementen 600 bevorzugt weißes Licht austritt. Ein Teil des weißen Lichts wird durch das erste transluzente Element 400 über die Oberfläche 401 nach außen emittiert, während ein anderer Teil im ersten transluzenten Element 400 zurückgestreut wird. Nach mehrmaligen
Streuereignissen im ersten transluzenten Element 400 und im als zweites transluzentes Element 500 ausgebildeten Substrat 200 wird auch dieses Licht nach außen über die Oberflächen 401 und 501 abgestrahlt. Da es im gezeigten Aufbau der Licht emittierenden Vorrichtung 10 nur wenige Bereiche gibt, die für Licht absorbierend können, wird der größte Anteil des erzeugten Lichts nach außen emittiert, wodurch eine hohe Effizienz erreicht werden kann. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine
Licht emittierende Vorrichtung 10 gezeigt, bei der der Träger 200 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 1
transparent ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Träger 200 einen transparenten Kunststoff und/oder Glas und/oder Saphir aufweisen oder daraus sein. Auf der den
Leuchtdiodenchips 100 abgewandten Seite des Trägers 200, also von den Leuchtdiodenchips 100 aus gesehen unter dem Träger 200, ist ein zweites transluzentes Element 500 ausgebildet, das wie vorab für das erste transluzente Element 100
beschrieben eine Streuschicht aufweisen oder daraus sein kann. Insbesondere umschließen das erste und zweite
transluzente Element 400, 500 die Leuchtdiodenchips 100 und die Wellenlängenkonversionselemente 600, so dass die Licht emittierende Vorrichtung 10 wie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben im ausgeschalteten Zustand bei Tageslicht von allen Seiten bevorzugt weiß oder grau erscheint, während im eingeschalteten Zustand weißes Licht von den Oberflächen 401, 501 nach außen abgestrahlt wird.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 10 gezeigt, die im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 anstelle einer Mehrzahl von räumlich getrennten Wellenlängenkonversionselementen 600 ein einziges, zusammenhängendes
Wellenlängenkonversionselement 600 aufweist, das sich über die Mehrzahl von Leuchtdiodenchips 100 erstreckt. Ein
derartiges zusammenhängendes Wellenlängenkonversionselement 600 kann auch in allen anderen vorab und im Folgenden
gezeigten Ausführungsbeispielen anstelle der räumlich
getrennten einzelnen Wellenlängenkonversionselemente 600 verwendet werden. In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine
Licht emittierende Vorrichtung 10 gezeigt, die im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 3 anstelle von nach oben emittierenden Leuchtdiodenchips solche Leuchtdiodenchips 100 aufweist, die nach allen Seiten hin Licht abstrahlen können. In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel für einen
entsprechenden Leuchtdiodenchip 100 gezeigt, der ähnlich wie der in Figur 2 beschriebene Leuchtdiodenchip 100 ausgebildet sein kann, jedoch keine Spiegelschicht 103 aufweist. Dadurch kann Licht auch durch das transparent ausgebildete Substrat 101 hindurch abgestrahlt werden, das insbesondere durch ein Aufwachssubstrat gebildet werden kann. Ein solcher
Leuchtdiodenchip kann außerdem kostengünstiger als ein
Leuchtdiodenchip mit einer Spiegelschicht sein.
Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen weist die Licht emittierende Vorrichtung 10 der Figur 5 unter den Leuchtdiodenchips 100, also zwischen den Leuchtdiodenchips 100 und dem Träger 200, auf der Montagefläche 201 des Trägers 200 zusätzlich eine Wellenlängenkonversionsschicht 700 auf. Die Wellenlängenkonversionsschicht 700 kann im Vergleich zu den Wellenlängenkonversionselementen 600 gleiche oder
verschiedene Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, so dass gleiche oder unterschiedliche Mischfarben, insbesondere beispielsweise gleiche oder unterschiedliche Weißtöne, erzeugt werden können, wodurch gewünschte ästhetische
Farbvariationen erreicht werden können. So kann die
Wellenlängenkonversionsschicht 700 rein beispielhaft etwa einen höheren Anteil von Rotleuchtstoffen als die
Wellenlängenkonversionselemente 600 enthalten, so dass über die Rückseite der Licht emittierenden Vorrichtung 10, also über das zweite transluzente Element 500, eher wärmeres weißes Licht abgestrahlt werden kann, wodurch ein glühender Eindruck erweckt werden kann, als über die Oberseite der Licht emittierenden Vorrichtung 10, also über das erste transluzente Element 400.
Die Wellenlängenkonversionsschicht 700, auf der die
Leuchtdiodenchips 100 aufgeklebt werden, kann beispielsweise durch Aufsprühen von Partikeln geeigneter
Wellenlängenkonversionsstoffe in einem geeigneten
Matrixmaterial wie etwa einem Silikon oder einem Polysilazan, durch eine übliche Leuchtstoffdeposition oder durch einen Leuchtstoff-in-Glas-Prozess aufgebracht werden. Um ein anschließendes Drahtbonden mit den Bonddrähten 150 zur elektrischen Verbindung der Leuchtdiodenchips 100 zu
ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die
Wellenlängenkonversionsschicht 700 hart ist.
Anstelle des in Figur 5 gezeigten zweiten transluzenten
Elements 500 auf der von den Leuchtdiodenchips 100 gesehen abgewandten Seite des transparenten Substrats 200 kann, wie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben ist, auch das Substrat 200 als zweites transluzentes Element 500 ausgebildet sein.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch mit einander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele weitere und/oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugs zeichenliste
10 Licht emittierende Vorrichtung
100 Leuchtdiode
101 Substrat
102 Halbleiterschichtenfolge
103 Spiegelschicht
104, 105 elektrischer Kontakt
121, 122 Halbleiterschicht
123 aktive Schicht
130 Bonddraht
200 Träger
201 Montagefläche
300 elektrisches Kontaktelement
400 erstes transluzentes Element
401 Oberfläche
500 zweites transluzentes Element
501 Oberfläche
600 Wellenlängenkonversionselement
700 Wellenlängenkonversionsschicht

Claims

Patentansprüche
1. Licht emittierende Vorrichtung (10), aufweisend,
eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (100), die auf einer
Montagefläche (201) eines Trägers (200) angeordnet sind, und
ein erstes transluzentes Element (400) und ein zweites
transluzentes Element (500),
wobei das erste transluzente Element (400) von der
Montagefläche (201) aus gesehen über der Mehrzahl von
Leuchtdiodenchips (100) angeordnet ist und das zweite transluzente Element (500) auf einer dem ersten
transluzenten Element (400) gegenüberliegenden Seite der Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (100) angeordnet ist, so dass die Leuchtdiodenchips (100) zwischen dem ersten und dem zweiten transluzenten Element (400, 500) angeordnet sind, und
wobei im Betrieb von den Leuchtdiodenchips (100) erzeugtes Licht durch das erste und zweite transluzente Element (400, 500) nach außen abgestrahlt wird.
Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite transluzente Element (400, 500) bei Tageslicht weiß oder grau erscheinen.
Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leuchtdiodenchips (100) vom ersten und zweiten transluzenten Element (400, 500) umschlossen sind .
Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das zweite transluzente Element (500) durch den Träger (200) gebildet wird.
5. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das zweite transluzente Element (500) eine von den Leuchtdiodenchips (100) aus gesehen unter dem Träger (200) angeordnete Streuschicht aufweist.
6. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das erste transluzente
Element (400) eine Streuschicht aufweist.
7. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das erste und das zweite transluzente Element (400, 500) jeweils eine von den Leuchtdiodenchips (100) abgewandte Oberfläche (401, 501) aufweist, die eine Grenzfläche der Licht emittierenden Vorrichtung (10) zu einer Umgebung bildet.
8. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei zwischen jedem der
Leuchtdiodenchips (100) und dem ersten transluzenten Element (400) ein Wellenlängenkonversionselement (600) angeordnet ist.
9. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei das Wellenlängenkonversionselement (600) ein sich über die Mehrzahl von Leuchtdiodenchips (100)
erstreckendes zusammenhängendes
Wellenlängenkonversionselement (600) ist.
10. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei die Licht emittierende Vorrichtung (10) eine
Mehrzahl von Wellenlängenkonversionselementen (600) aufweist, von denen jeweils ein Wellenlängenkonversionselement (600) auf einem Leuchtdiodenchip (100) angeordnet ist, und die
Wellenlängenkonversionselemente (600) über jeweils benachbarten Leuchtdiodenchips (100) räumlich
voneinander getrennt sind.
11. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem Träger (200) und den Leuchtdiodenchips (100) auf der Montagefläche (201) eine Wellenlängenkonversionsschicht (700)
angeordnet ist.
12. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, wobei das Wellenlängenkonversionselement (600) und die Wellenlängenkonversionsschicht (700) voneinander
unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.
13. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei die Leuchtdiodenchips (100) im Betrieb Licht in eine vom Träger (200) angewandte Richtung abstrahlen.
14. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Leuchtdiodenchips (100) im Betrieb zusätzlich Licht in Richtung des Trägers (200) abstrahlen.
15. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei jeder der Leuchtdiodenchips (100) zwischen einer zur Lichterzeugeng vorgesehenen aktiven Schicht (123) und dem Träger (200) eine Spiegelschicht (103) aufweist.
16. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei alle Leuchtdiodenchips (100) auf einer selben Seite des Trägers (200) angeordnet sind .
17. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (200) länglich entlang einer longitudinalen Richtung (90) ausgebildet ist und alle Leuchtdiodenchips (100) entlang der longitudinalen Richtung (90) auf dem Träger (200) angeordnet sind.
18. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (200) in
longitudinaler Richtung (90) an zwei gegenüberliegenden Enden elektrische Kontaktelemente (300) aufweist.
19. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 18, wobei die elektrischen Kontaktelemente (300) zur mechanischen Montage der Licht emittierenden Vorrichtung (10) in einer Halterung eingerichtet und vorgesehen sind .
20. Licht emittierende Vorrichtung (10) nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Leuchtdiodenchips (100) eine
Serienschaltung bilden, die mittels der elektrischen Kontaktelemente (300) elektrisch kontaktierbar ist.
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