光電組件的制作方法
【專利摘要】一種光電組件（1），包括具有腔體（100）的外殼（20），其中布置有包括用于發(fā)射光線（30、40、42、50、51、60）的發(fā)射表面（11）的光電半導體芯片（10）以及透明灌封材料（110）。所述腔體（100）具有至少一個側壁（101），其至少部分地反射入射在所述側壁（101）上的光線（50、51），并且其反射率隨著增加的操作時間而降低。轉換顆粒（120）嵌入在所述灌封材料（110）中，其將入射在所述轉換顆粒（120）上的第一波長的光線（30、53）轉換為第二波長的光線（31）。更進一步地，散射顆粒（130、140）嵌入在所述灌封材料（110）中，其散射入射在所述散射顆粒（130、140）上的光線（40、42），并且其散射能力隨著增加的操作時間而增加。
【專利說明】
光電組件
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種光電組件。
[0002]本專利申請要求德國專利申請102014 102 258.0的優(yōu)先權，其公開內(nèi)容被通過引用合并到此。
【背景技術】
[0003]現(xiàn)有技術公開了發(fā)射白色或不同色彩的光的光電組件(例如發(fā)光二極管組件)。進一步已知的是利用光電半導體芯片來裝配這樣的組件以用于生成電磁輻射。通過示例的方式，在此可以使用發(fā)射特定波長范圍中(例如藍色譜范圍中)的輻射的發(fā)光二極管芯片。
[0004]光電半導體芯片通常被布置在外殼(例如塑料外殼)的腔體中。腔體的側壁可以被配置為:反射由光電半導體芯片發(fā)射的電磁輻射，并且因此支持進入所限定的立體角范圍的有指向的發(fā)射。
[0005]為了生成寬發(fā)射譜(例如白光譜)，光電組件典型地包括轉換器元件。后者被配置為:把由光電半導體芯片發(fā)射的第一波長范圍中的輻射轉換為第二波長范圍中的輻射。為此，一般地轉換顆粒被嵌入到被布置在外殼的腔體中并且可以包含例如聚合物(例如硅酮或環(huán)氧樹脂)的透明灌封材料中。
[0006]轉換顆粒通常包括發(fā)光染料。于是通過吸收具有第一波長的電磁輻射并且隨后發(fā)射具有第二 (通常更高)波長的輻射來實現(xiàn)波長轉換。也可以使用在不同的波長范圍中吸收和/或發(fā)射的多個不同的轉換顆粒。
[0007]光電組件所發(fā)射的整個輻射譜因此由光電半導體芯片自身的發(fā)射譜并且由所使用的轉換顆粒的實施例和數(shù)量確定。根據(jù)觀察者所感知的色彩印象，合適的色彩空間中的色彩軌跡可以分配給所發(fā)射的譜。
[0008]在光電組件的構造中所使用的材料的老化處理可能導致在組件的壽命上的光電組件的發(fā)射特性的改動。針對給定的操作電流所發(fā)射的光強度典型地隨著光電組件日益老化而降低。組件的壽命可以于是定義為其間所發(fā)射的光強度落到平均為初始強度的例如50%的操作時段。
[0009]更進一步地，光電組件的老化經(jīng)常導致所發(fā)射的電磁譜上的改變，并且因此導致色彩軌跡上的改變。這樣的色彩軌跡偏移在要求色彩穩(wěn)定的發(fā)射的應用中(諸如例如在LCD屏幕的背光照明中)根本是不想要的。此前，已經(jīng)主要通過使用其光學性質(zhì)在操作時段期間改變得盡可能少的材料(例如合適的硅酮)來抵消色彩軌跡偏移。這些材料的處理經(jīng)常是相當復雜的，這可能引起高的生產(chǎn)成本，并且限制小型化設計的可生產(chǎn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種改進的光電組件，其中，特別是，所發(fā)射的電磁輻射的色彩軌跡在光電組件的壽命上保持盡可能恒定，這允許特別是最小的可能設計和/或這特別是對于生產(chǎn)來說是特別成本有效的。
[0011]通過根據(jù)權利要求1所述的光電組件來實現(xiàn)該目的。在從屬權利要求中指定進一步的有利的實施例。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的光電組件包括:外殼，具有腔體，其中布置具有用于發(fā)射光線的發(fā)射面的光電半導體芯片并且還有透明灌封材料。在此情況下，所述腔體包括至少一個側壁，其至少部分地反射入射在所述側壁上的光線，并且其反射率隨著操作時段增加而下降。轉換顆粒嵌入到所述灌封材料中，所述轉換顆粒將入射在所述轉換顆粒上的具有第一波長的光線轉換為具有第二波長的光線。此外，散射顆粒嵌入到所述灌封材料中，所述散射顆粒散射入射在所述散射顆粒上的光線，并且所述散射顆粒的散射能力隨著操作時段增加而增加。
[0013]將所述光電半導體芯片布置在具有至少部分地反射性的側壁的腔體中有利地使得所述光電半導體芯片所發(fā)射的電磁輻射能夠被有指向地發(fā)射到所限定的立體角范圍中。通過附加地將轉換顆粒嵌入到所述透明灌封材料中，對于所發(fā)射的輻射的色彩軌跡而言可能的是被有利地以被標定的方式適配于所述光電組件的使用的目的。
[0014]添加其散射能力隨著操作時段增加而同樣地增加的散射顆粒有利地使得可以抵消由于隨著操作時段增加的腔體的側壁的降低的反射率所致的灌封材料中的平均光學路徑長度的縮短。結果，可以防止轉換顆粒據(jù)以將所發(fā)射的具有第一波長的光子轉換為具有第二波長的光子的概率在組件的操作時段期間顯著地改變。
[0015]這具有如下的優(yōu)點:光電組件所發(fā)射的輻射的色彩軌跡隨著操作時段增加而同樣經(jīng)受更小的波動。憑借以分離的顆粒的形式將散射顆粒引入到灌封材料中的事實，借助其濃度，散射能力上的增加可以有利地適配于側壁的反射率上的降低。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，轉換顆粒被配置為:將具有相對短波長的入射光線轉換為具有相對長波長的光線。結果，對于生成具有可見譜范圍中的寬譜的光而言，特別是，對于生成白色光而言，有利地可能的是使用主要發(fā)射在藍色譜范圍中的可見光的光電半導體芯片。與具有更高發(fā)射波長的光電半導體芯片相比，所述光電半導體芯片具有高效率。
[0017]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述散射顆粒被配置以使得:在散射能力上的時間上的增加取決于由短波電磁輻射(特別是，UV輻射)和/或熱量和/或濕氣顯現(xiàn)出的對所述散射顆粒的影響。結果，有利地可能的是將散射能力上的增加特別簡單地適配于側壁的反射率上的降低，因為后者可以同樣主要由短波輻射和/或熱量和/或濕氣的影響所引起。灌封材料中的光子的平均路徑長度的減少所引起的色彩軌跡偏移可以由此在有利地長的時間段上被補償。
[0018]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述散射顆粒被配置為:隨著操作時段增加而產(chǎn)生增加散射能力的中空空間。結果，可以以有利地簡單的方式來實現(xiàn)其散射能力隨著操作時段增加而增加的散射顆粒。
[0019]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述散射顆粒包括硅酮(優(yōu)選地，苯基硅酮)。由于這些材料在短波電磁輻射和/或熱量和/或濕氣的影響下形成中空空間(特別是，微觀裂縫)，因此有利地可能的是實現(xiàn)對其而言散射能力上的增加適配于側壁的反射率上的降低的時間輪廓的散射顆粒。
[0020]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述灌封材料包括硅酮(優(yōu)選地，甲基硅酮)。結果，與其它材料相比，轉換顆粒和散射顆粒可以有利地嵌入到其透明度在長的操作時段上(例如在10000到100000小時上)被維持的材料中。此外，硅酮的高熱穩(wěn)定性和UV穩(wěn)定性使得光電組件的高操作溫度并且因此具有高強度的光發(fā)射成為可能。
[0021]在本發(fā)明的進一步的實施例中，散射顆粒和灌封材料兩者都包括硅酮，其中，散射顆粒的硅酮的折射率高于灌封材料的硅酮的折射率。結果，有利地可能的是實現(xiàn)由散射顆粒和灌封材料構成的灌封，作為隨著操作時段增加的散射顆粒的硅酮的老化的結果，灌封的散射能力由于微觀裂縫的形成而增加。通過適配灌封材料中的散射顆粒的濃度，可以利用側壁的反射率上的降低來附加地協(xié)調(diào)散射能力。
[0022]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述散射顆粒包括聚合物。這優(yōu)選地牽涉透明聚合物(諸如PMMA)。結果，例如，作為在輻射和/或熱量和/或濕氣的影響下形成微觀裂縫或使合并到聚合物中的顆粒粉化的結果，可能的是以簡單的方式實現(xiàn)其散射能力隨著操作時段增加而增加的散射顆粒。
[0023]在本發(fā)明的進一步的實施例中，散射顆粒是多成分設計，并且包括催化劑和透明包封，其中，所述包封至少部分地包圍所述催化劑，并且其中，所述催化劑被配置為:支持在短波電磁輻射(特別是，UV輻射)和/或熱量和/或濕氣的影響下的包封的分解。
[0024]在透明包封的分解中，通過包含在所述包封中的顆粒的裂化或粉化來有利地實現(xiàn)隨著操作時段增加的增加的散射能力。選取合適的催化劑材料有利地附加地使如下是可能的:使在輻射和/或熱量和/或濕氣的影響下的在散射能力上的增加匹配于腔體的側壁的在反射率上的降低，并且在灌封材料中保持平均光學路徑長度恒定。
[0025]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述催化劑包括Ti02。作為光催化劑，T12有利地支持在電磁輻射的影響下(特別是在來自UV范圍或可見的藍色波長范圍的電磁輻射的影響下)包圍催化劑的合適的包封材料的分解。結果，歸因于包封的分解和粉化的散射能力上的增加可以有利地特別精確地適配于側壁的反射率上的降低。
[0026]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述包封包括塑料(優(yōu)選地，聚合物)。結果，可以以簡單的并且成本有效的方式來實現(xiàn)如下的包封:其在輻射和/或熱量和/或濕氣的影響下的分解被合適的催化劑材料支持。
[0027]在本發(fā)明的進一步的實施例中，散射顆粒包括Inm至ΙΟΟμπι的大小。散射顆粒因此有利地足夠小以能夠在典型的外殼大小的情況下以大的數(shù)量與灌封材料混合并且具有高散射能力。
[0028]在本發(fā)明的進一步的實施例中，選取灌封材料中的散射顆粒的濃度，以使得隨著光電組件的操作時段增加，由于側壁的在反射率上的降低所致的在灌封材料中的光子的在平均路徑長度上的減少被散射顆粒的在散射能力上的同時增加抵消，并且光電組件所發(fā)射的輻射的色彩軌跡在光電組件的壽命期間改變至多5%。結果，可能的是在整個壽命期間實現(xiàn)包括有利地小的色彩軌跡偏移的光電組件。
[0029]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述外殼包括塑料(優(yōu)選地，聚鄰苯二甲酰胺或PCT(聚對苯二甲酸環(huán)己烷二甲酯))。結果，有利地可能的是實現(xiàn)對于生產(chǎn)來說是簡單的并且成本有效的外殼。此外，塑料材料(諸如例如熱塑性塑料(諸如聚鄰苯二甲酰胺))適合于借助于注入模制或轉印模制方法的制備，并且在此情況下，同時使得可以生產(chǎn)有利地小的設計。
【附圖說明】
[0030]與關聯(lián)于附圖而更詳細地解釋的示例性實施例的以下描述相關聯(lián)，本發(fā)明的上面描述的性質(zhì)、特征和優(yōu)點以及其中實現(xiàn)它們的方式將變得更清楚并且被更清楚地理解，在附圖中，在示意性的圖解中:
圖1和圖2示出光電組件的截面?zhèn)纫晥D，其中，圖1示出第一操作時段之后的組件，并且圖2示出第二操作時段之后的組件。
【具體實施方式】
[0031]光電半導體芯片(例如發(fā)光二極管芯片(LED芯片))典型地用在光電組件中，以用于生成光。所述芯片被灌封在外殼中，外殼提供對于環(huán)境影響和機械影響的保護。結果，組件具有高的機械穩(wěn)定性，并且特別緊湊直至小型化的設計是可能的。與常規(guī)的照明元件(諸如熒光燈)相比，例如，光電組件除了其它方面以外還具有長壽命、低操作電壓和低功率消耗的優(yōu)點。
[0032]由于這些優(yōu)點，這樣的光電組件的一個應用領域是LCD屏幕的背光照明。作為低功率消耗和小的結構大小的結果，它們主要還適合于移動的、電池操作的設備中的使用。如果LED元件被用于背光照明，則那么所發(fā)射的光的恒定色彩軌跡是必要的，以便確保在LED元件的整個壽命上具有色彩保真度的屏幕輸出。
[0033]圖1示出光電組件I的側向截面視圖。后者由具有腔體100的外殼20構成，在腔體100的底部上布置有光電半導體芯片10。后者可以是例如發(fā)光二極管芯片(LED芯片)，而外殼20可以包括例如塑料材料(例如熱塑性塑料(諸如聚鄰苯二甲酰胺))。
[0034]此外，腔體100填充有透明灌封材料110，其包含例如甲基硅酮、環(huán)氧樹脂或硅酮一環(huán)氧樹脂混合材料。在所圖解的示例性實施例中，所述灌封材料110完全包圍光電半導體芯片10。
[0035]光電半導體芯片10包括布置在半導體芯片10頂側處的發(fā)射面U。所述發(fā)射面11被配置為發(fā)射電磁輻射。這優(yōu)選地牽涉來自可見的藍色譜范圍的輻射。由于光電半導體芯片(諸如LED芯片)例如一般地在相當窄的譜范圍中發(fā)射，因此轉換顆粒120被附加地合并到灌封材料110中。例如，所述轉換顆粒將入射光線30的色彩轉換為所轉換的光線31的第二色彩，其可以處于黃色光學波長范圍中。為此，例如，轉換顆粒120可以包括發(fā)光染料，發(fā)光染料吸收入射光并且以色彩被偏移的方式重新發(fā)射它。
[0036]在所圖解的示例性實施例中，光電組件I所發(fā)射的光原則上由兩個譜分量組成。后者首先牽涉由光電半導體芯片10直接發(fā)射的光線60的譜分布。第二分量由轉換顆粒120的發(fā)射譜確定。有利地，從相對短的到相對長的波長的入射光線30的斯托克斯偏移發(fā)生在轉換中。然而，其它轉換處理以及還有從相對長的到相對短的波長的轉換處理(例如雙光子處理)也是可能的。
[0037]借助于灌封材料110中的轉換顆粒120的類型和組分以及還有其密度，可能的是影響由光電組件I發(fā)射的光的光譜或色彩軌跡。在這點上，可能的是實現(xiàn)例如被配置為在相對寬的譜范圍中發(fā)射光(特別是白色光)的光電組件。例如，針對對于可能的應用的更精確的適配，還可能的是引入采取不同濃度的多個不同類型的轉換顆粒。
[0038]腔體100由可以以傾斜方式體現(xiàn)的側壁1I橫向地界定，例如，以使得腔體100在腔體的底部105的方向上漸細。然而，其它實施例也是可想見的，例如垂直的或彎曲的側壁。側壁101被配置為反射或散射入射光。在所圖解的示例性實施例中，連同側壁101的傾斜的實施例一起，出現(xiàn)在發(fā)射方向2上會聚由光電半導體芯片10發(fā)射的光的反射器。一般而言，側面101在此情況下起朗伯發(fā)射器的作用，并且漫射地反射入射光線50。
[0039]在反射之后，入射在側壁上的光線50可以作為反射光線52而從光電組件射出。然而，在射出之前，由轉換顆粒120之一進行的第二反射光線53的轉換也可以發(fā)生，如入射在側壁101之一上的第二光線51的情況下那樣。
[0040]—般而言，作為老化的結果，所發(fā)射的光的性質(zhì)隨著光電組件I的操作時段增加而變化。在此情況下，操作時段是如下的時間段:在自從其生產(chǎn)起的特定時間點光電組件I已經(jīng)在該時間段上處于完全操作中。隨著操作時段增加，例如，針對給定的操作電流的所發(fā)射的光的強度可能降低，以使得壽命可以被定義為如下的操作時段:在該操作時段之后，所發(fā)射的光的強度落在針對在考慮下的所有光電組件的特定百分比的預先限定的值之下。在這點上，例如，存在規(guī)定為如下的習慣上的定義:在總體的所有光電組件的50%中在壽命結束之后，所發(fā)射的光強度已經(jīng)落到初始強度的50%或70%(分別地，L50B50和L70B50)之下。
[0041]出于與生產(chǎn)工程和/或成本有關的技術原因，在特定情況下，由于例如在此可能不使用抗老化材料(例如硅酮)，因此主要是外殼材料經(jīng)受老化影響。對于使用注入模制或轉印模制方法生產(chǎn)的小的設計而言，情況尤為如此。
[0042]老化的原因可能是例如短波電磁輻射或熱量或濕氣的影響。特別是，在操作期間所生成的光電半導體芯片10的UV輻射和熱量損耗導致老化。
[0043]結果，光電組件I的壽命極大地取決于特定技術構形，并且除了其它方面以外還由耗散來自光電半導體芯片10的熱量或保護組件不受濕氣的可能性確定。典型的壽命處于10,000至100,000小時的范圍中，其中，例如，相對小的設計更有可能具有15,000小時的壽命，并且例如，相對大的設計更有可能具有35，000小時的壽命。
[0044]在由聚合物構成的外殼的情況下，主要是可見的藍色和紫外輻射的影響可能導致聚合物基質(zhì)的變動。因此，特別是，側壁101的反射率也降低。由于這一般不針對光的所有波長范圍以相同的程度發(fā)生，因此由此產(chǎn)生側壁101的變色。通過示例的方式，在藍色譜范圍中的反射率減少的情況下，側壁101將顯得泛黃或泛藍。
[0045]作為側壁101的在反射率上的降低的結果，由灌封材料110中的光電半導體芯片10發(fā)射的光線所覆蓋的平均路徑長度也降低。特別是，存在更少的在側壁101處的反射之后進一步傳播通過灌封材料110并且可能地轉換為具有更長波長的光線的光線。
[0046]這造成由光電組件I發(fā)射的光的色彩軌跡的偏移，因為在灌封材料110中的更短路徑長度的情況下，由光電半導體芯片10發(fā)射的光線30、40、42、50、51或60之一據(jù)以撞擊在轉換顆粒120之一上的概率也降低。對于其中轉換顆粒120發(fā)射在黃色譜范圍中的發(fā)光輻射的情況而言，所發(fā)射的光的譜整體偏移到例如藍色波長(藍色偏移)。一般而言，該影響主導在反射之后直接從外殼射出的更小比例的光線所引起的色彩軌跡偏移。
[0047]通過示例的方式，在發(fā)射白色光的光電組件的情況下，CIExy色度圖中的色彩軌跡可以通過成對坐標(Cx，Cy) = (0.30; 0.29)來支配。在組件的壽命上的典型的絕對色彩軌跡偏移導致在色彩坐標Cx和Xy中的一個或兩者上的0.03至0.05的改變。
[0048]可以以簡單的方式通過增加光電半導體芯片10的輻射功率來補償由光電組件I發(fā)射的光的強度上的降低。例如，迄今，已經(jīng)可能的是原則上通過使用抗老化外殼材料(諸如硅酮)來抵消作為老化的結果的色彩軌跡偏移。除了高成本之外，這些材料與另外地慣用的聚合物相比還具有如下缺點:它們不適合于通常使用注入模制或轉印模制方法生產(chǎn)的小型化設計。
[0049]根據(jù)本發(fā)明，還可以通過將附加的散射顆粒嵌入到灌封材料110中來抵消歸因于老化的色彩軌跡偏移，附加的散射顆粒的散射能力在操作時間期間增加。這樣的散射顆?？梢泽w現(xiàn)為例如單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140;在圖1和圖2中圖解這兩個變形。在光電組件I的壽命的開始處，單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140顯得是透明的，例如，以使得入射光線40、42可以幾乎在沒有方向上的改變的情況下通過它們，除了在入口和發(fā)射面處的折射以外。該情況對應于圖1中的圖解。
[0050]圖2圖解在其壽命內(nèi)的稍后時間點處的同一光電組件I。作為老化的側壁102的減少的反射率的結果，入射在后者上的光線50、51不再被反射，而是相反被吸收。在沒有單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140的情況下，更少的光將撞擊在轉換顆粒120上，整個發(fā)射譜中的被轉換的輻射的比例將降低，并且由光電組件I發(fā)射的光的色彩軌跡將偏移。
[0051]通過老化的單成分散射顆粒131和/或多成分散射顆粒141的增加的散射能力來防止該情況。通過示例的方式，入射在老化的單成分散射顆粒131之一上的光線40不再透射，而是相反被側向地散射到灌封材料110中。同樣，老化的多成分散射顆粒141的老化的包封146的散射能力增加。
[0052]作為在灌封材料110中的路徑長度上的相關的增加的結果，被以此方式散射的光線41撞擊在轉換顆粒120之一上并且發(fā)射被轉換的光線31的概率也增加。在更早的時間點，光線40如圖1中圖解那樣應該已經(jīng)由甚至更少地老化的單成分散射顆粒130之一透射，而沒有后續(xù)的轉換。
[0053]一般而言，在光電組件I的壽命上側壁101的反射率上的降低取決于所顯現(xiàn)的輻射、熱量和/或濕氣的影響。因此，如果配置單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140以使得散射能力上的增加同樣取決于這些參數(shù)，則這是有利的。
[0054]可以例如憑借如下的事實來實現(xiàn)該情況:初始地透明的單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140隨著操作時段增加而形成中空空間。在此情況下，例如，這樣的中空空間的尺寸可以處于納米范圍中。這樣的微孔顆粒由于它們的與同一材料的實心顆粒相比的更大的表面面積而具有增加的散射能力。在熱量和/或濕氣的影響下但主要在藍色或紫外光的影響下形成微孔中空空間的合適的材料將是例如聚合物(諸如PVC、PP、PE或PMMA)以及還有特定的娃酮(例如苯基娃酮)O
[0055]如果單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140包括硅酮，并且如果灌封材料110同樣包括硅酮，則那么優(yōu)選地，不同的硅酮被用于散射顆粒130、140和灌封材料110。散射顆粒130、140可以包括例如具有相對高折射率的硅酮(例如苯基硅酮)。這些材料老化得相當快，并且在處理中形成微孔中空空間。灌封材料110于是優(yōu)選地包括具有相對低的折射率的硅酮(例如甲基硅酮)，其更耐受老化并且在更長的時間內(nèi)保持其透明度。然而，硅酮顆粒也可以嵌入到對于本領域技術人員已知的某種其它合適的灌封材料中。
[0056]為了灌封材料110中的轉換率被保持為盡可能恒定，單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140優(yōu)選地被配置以使得它們的散射能力主要針對被由轉換顆粒120轉換為不同波長范圍的入射光的波長而增加。散射率主要對于近似具有與入射光的波長相同的尺寸或與入射光的波長相比更小的尺寸的結構而言是高的。如果發(fā)光染料被使用并且吸收例如藍色波長范圍中的轉換顆粒120，則所形成的裂縫應當因此優(yōu)選地小于近似500nm，這可以通過合適的材料選擇來實現(xiàn)。
[0057]帶來單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140的散射能力上的增加的進一步的機制是由合并到散射顆粒130、140中的其它材料構成的極度小的顆粒的粉化。在從其制備散射顆粒130、140的材料的分解期間，所述分解可以是例如由輻射的影響和/或熱量的影響和/或濕氣的影響引起的，所述極度小的顆粒附接到散射顆粒130、140的外表面，并且因此引起入射光的增加的散射。
[0058]其散射能力隨著操作時段增加而增加的多成分散射顆粒140可以包括例如催化劑142和透明包封145，其中，包封145部分地或完全地包圍催化劑142。催化劑142優(yōu)選地體現(xiàn)為光催化劑，并且支持在光的影響下(例如在藍色光的影響下)的包封145的分解。這在多成分散射顆粒140的表面處引起包含在包封145中的相對小的顆粒的裂化或粉化，并且可以因此帶來散射能力上的增加。
[0059]催化劑142的合適的選擇使得在此可以控制分解處理的時間輪廓，并且將其適配于側壁101的反射率上的降低?？赡艿牟牧辖M分將是例如用于催化劑142的T12以及用于包封145的聚合物(諸如PMMA)。包封145的分解和粉化有利地主要導致在如下的波長范圍中的散射率上的增加:轉換顆粒120主要從該波長范圍把光轉換成具有不同波長的光。
[0060]對于所發(fā)射的光的色彩軌跡偏移的最佳的可能的補償而言關鍵的是，將單成分散射顆粒130和/或多成分散射顆粒140的濃度和老化行為適配于光電組件I的所設想的操作狀態(tài)的能力。主要地，所尋找的光電半導體芯片10的發(fā)射強度和功率消耗、作為結果而引起的光電組件I的加熱以及還有周圍溫度和濕氣在此是相關的。
[0061]散射顆粒130、140優(yōu)選地被均勻地并且同質(zhì)地引入到灌封材料110中。這造成盡可能同質(zhì)的光電組件I的發(fā)射特性。散射顆粒130、140的濃度關于側壁1I以及散射顆粒130、140本身的老化行為的給定的合適的配位(coordinat1n)，例如CIE xy色度圖中的所發(fā)射的光的色彩軌跡的坐標的隨著光電組件I的壽命的改變可以被限制為至多0.01。相對于(0.30; 0.29 )的白色點，這將造成小于5%的相對改變。
[0062]多成分散射顆粒140可以還包括三種或更多種不同的材料。如果各個成分具有不同的老化行為，則那么這允許將散射能力上的增加甚至更精確地適配于側壁101的反射率據(jù)以降低的時間和譜特性。
[0063]如所圖解的示例性實施例中那樣，借助單成分散射顆粒130和多成分散射顆粒140的同時混合的方式，色彩軌跡偏移的減少是可能的。然而，還可能的是使用例如專有單成分或?qū)Ｓ卸喑煞稚⑸漕w粒。在此情況下，所述散射顆?？梢远际峭粚嵤├?，或另外由不同實施例的顆粒組成。取決于應用，在每種情況下可以使用合適的數(shù)量和濃度的被不同地體現(xiàn)的類型的散射顆粒。
[0064]除了具有隨操作時段增加的散射能力的散射顆粒130、140之外，具有近似恒定的散射能力的進一步的散射顆粒也可以嵌入到灌封材料110中。這些散射顆?？梢园ɡ缃饘傺趸?例如氧化鈦或氧化鋁)、金屬氟化物(例如氟化鈣)或二氧化硅。
[0065]用于嵌入光電組件I中使用的轉換顆粒120和散射顆粒130、140的合適的方法將是例如在靜止的液體灌封材料110被引入到腔體100之前與靜止的液體灌封材料110的混合。替換地，也可以執(zhí)行在已經(jīng)填充的但尚未固化的灌封材料110中的轉換顆粒120和/或散射顆粒130、140的沉淀。像散射顆粒130、140那樣，轉換顆粒120也優(yōu)選地以均勻地并且同質(zhì)地分布的方式與灌封材料110混合。
[0066]原則上可以在寬范圍上自由地選取散射顆粒130、140的尺寸。它們優(yōu)選地處于近似Inm至幾百微米的范圍中，甚至更優(yōu)選地處于1nm至ΙΟμπι的范圍中。散射顆粒130、140因此足夠小而被以充足的數(shù)量引入到具有例如幾百微米至幾毫米的尺寸的腔體中。
[0067]此外，散射能力在相對大的顆粒的情況下對于色彩軌跡偏移的有效補償而言是過低的。由于對于其尺寸比要被散射的光的波長更小或與之相當?shù)纳⑸漕w粒130、140而言散射能力是特別高的，因此散射顆粒130、140的大小優(yōu)選地適配于原則上要被散射的光分量的波長。由用于制備顆粒和光電組件I的所選取的方法給出針對單成分散射顆粒130或多成分散射顆粒140的大小的下限。
[0068]替代僅利用一種灌封材料110填充腔體100，如在所圖解的示例性實施例中那樣，還可能的是引入多個層的例如不同類型的灌封材料。在此情況下，光電半導體芯片10也可以僅部分地或根本不與灌封材料中的一種或多種直接接觸。作為關鍵的全部在于，由光電半導體芯片10發(fā)射的光可以通過一個或多個灌封材料層從光電組件I射出，并且在處理中通過包括所合并的轉換顆粒和散射顆粒的層。
[0069]在所圖解的示例性實施例中，光電半導體芯片10包括單個發(fā)射面U。然而，包括多個發(fā)射面的實施例也是可能的。為了接觸光電半導體芯片10，建立與光電半導體芯片10的接觸焊盤13的電接觸的接觸元件70可以被布置在光電組件中。接觸元件70可以更進一步地如所圖解那樣導電地連接到腔體100的腔體底部105上的接觸焊盤106。然而，若是被引導出腔體100并且被連接到合適的其它表面或元件，那它們也可以例如采用布線的形式?？梢岳缤ㄟ^焊接來同樣執(zhí)行光電半導體芯片10的下側12上的接觸焊盤與外殼20的腔體的底部105處的接觸焊盤的平坦接觸。
[0070]光電半導體芯片10本身優(yōu)選地包括半導體層堆疊，其中嵌入有用于生成輻射的有源層。所述有源層可以包括例如Pn結、雙異質(zhì)結構或量子阱結構。為了將紫外區(qū)中的電磁輻射通過可見發(fā)射到紅外譜范圍，半導體層堆疊可以包含II1-1V族半導體材料。
[0071]在薄膜組件的情況下，半導體層堆疊在生產(chǎn)期間至少部分地從生長襯底脫離。其中半導體層堆疊保留在(如果適當?shù)脑挵ㄍ该鞑牧?襯底上的實施例也是可能的。
[0072]作為灌封材料110中的增加的散射的結果避免由光電組件I發(fā)射的光的色彩軌跡偏移的可能性允許更自由地選擇用于制備外殼20的材料。特別是，可能的是使用如下的材料:其反射率隨著操作時段增加而降低，但其使得能夠進行例如特別緊湊的設計、使得能夠例如使用注入模制或轉印模制方法進行特別簡單的光電組件I的生產(chǎn)，或是特別成本有效的。這樣的合適的材料可以是例如聚鄰苯二甲酰胺、硅酮、環(huán)氧樹脂材料或硅酮-環(huán)氧樹脂混合材料。
[0073]具有高色彩軌跡穩(wěn)定性的緊湊的光電組件可以用于例如用于LCD的背光照明(例如在移動電子設備中)。這樣的元件的典型的外殼尺寸處于從幾百微米達到幾毫米的范圍中。
[0074]雖然已經(jīng)借助優(yōu)選的示例性實施例更具體地詳細圖解并且描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不局限于所公開的示例，并且在不脫離本發(fā)明的保護范圍的情況下，本領域技術人員可以由此得到其它變化。
[0075]參考標號列表 I光電組件 2發(fā)射方向 10光電半導體芯片 11發(fā)射面 12下側
13光電半導體芯片上的接觸焊盤 20外殼
30入射在轉換顆粒上的光線 31被轉換的光線 40入射在散射顆粒上的光線 41被散射的光線
42入射在散射顆粒上的進一步的光線 50入射在側壁上的光線 51入射在側壁上的光線 52反射光線
53入射轉換顆粒上的反射光線
60直接發(fā)射的光線
70接觸元件
100腔體
101側壁
102老化的側壁
105腔體的底部
106腔體的底部處的接觸焊盤
110灌封材料
120轉換顆粒
130單成分散射顆粒
131老化的單成分散射顆粒
140雙成分散射顆粒
141老化的雙成分散射顆粒
142催化劑
145包封
146老化的包封
【主權項】
1.一種光電組件(I)，包括具有腔體(100)的外殼(20)，其中布置有具有用于發(fā)射光線(30、40、42、50、51、60)的發(fā)射面(11)的光電半導體芯片(10)并且還有透明灌封材料(110)， 其中，所述腔體(100)包括至少一個側壁(101)，其至少部分地反射入射在所述側壁(101)上的光線(50、51)，并且其反射率隨著操作時段增加而下降， 其中，轉換顆粒(120)嵌入到所述灌封材料(110)中，所述轉換顆粒將入射在所述轉換顆粒(120)上的具有第一波長的光線(30、53)轉換為具有第二波長的光線(31)，以及 其中，散射顆粒(130、140)嵌入到所述灌封材料(110)中，所述散射顆粒散射入射在所述散射顆粒(130、140)上的光線(40、42)，并且所述散射顆粒的散射能力隨著操作時段增加而增加。2.如權利要求1所述的光電組件(I)， 其中，所述轉換顆粒(120 )被配置為:將具有相對短的波長的入射光線(3O、53 )轉換為具有相對長的波長的光線(31)。3.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述散射顆粒(130、140)被配置以使得:所述散射能力上的時間上的增加取決于由短波電磁輻射(特別是，UV輻射)和/或熱量和/或濕氣所顯現(xiàn)的對所述散射顆粒(130、140)的影響。4.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述散射顆粒(130、140)被配置為隨著操作時段增加而產(chǎn)生增加所述散射能力的中空空間，特別是微觀裂縫。5.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述散射顆粒(130、140 )包括硅酮，優(yōu)選地苯基硅酮。6.如權利要求1至4中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述灌封材料(110)包括硅酮，優(yōu)選地甲基硅酮。7.如權利要求5所述的光電組件(I)， 其中，所述灌封材料(110)包括硅酮，優(yōu)選地甲基硅酮，其折射率低于所述散射顆粒(130、140 )的硅酮的折射率。8.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述散射顆粒(130、140 )包括聚合物，優(yōu)選地PMMA。9.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述散射顆粒(140)是多成分設計，并且 包括催化劑(142 )和透明包封(145 )， 其中，所述包封(145)至少部分地包圍所述催化劑(142)，以及 其中，所述催化劑(142)被配置為:在短波電磁輻射(特別是，UV輻射)和/或熱量和/或濕氣的影響下支持所述包封(145 )的分解。10.如權利要求9所述的光電組件(I)， 其中，所述催化劑(142)包括Ti02。11.如權利要求9或1所述的光電組件(I)， 其中，所述包封(145)包括聚合物。12.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述散射顆粒(130、140 )包括Inm至10ym的大小。13.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，選取所述灌封材料(110)中的所述散射顆粒(130、140)的濃度以使得:隨著光電組件(I)的操作時段增加，由于所述側壁(101)的在反射率上的降低所致的在所述灌封材料(110 )中的光子的在平均路徑長度上的改變被所述散射顆粒(130、140 )的在散射能力上的同時增加抵消，以及 由所述光電組件(I)發(fā)射的輻射的色彩軌跡在所述光電組件(I)的壽命期間改變至多5% ο14.如前述權利要求中的任一項所述的光電組件(I)， 其中，所述外殼(20 )包括塑料，優(yōu)選地聚鄰苯二甲酰胺或PCT。
【文檔編號】H01L33/56GK105981187SQ201580009573
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月18日
【發(fā)明人】L.海貝格爾, M.維特曼
【申請人】奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司