DE102012220980A1 - OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR ELEMENT - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Das optoelektronische Halbleiterbauelement verwendet einen Leuchtstoff, der einem Konversionselement zugeordnet ist. Das Konversionselement weist außerdem eine Glasmatrix auf sowie Streupartikel mit einem spezifischen mittleren Korngrößendurchmesser d50 im Bereich 0,05 bis 3,0 µm.The optoelectronic semiconductor component uses a phosphor which is assigned to a conversion element. The conversion element also has a glass matrix and scattering particles with a specific mean particle size diameter d50 in the range 0.05 to 3.0 microns.

Description

Translated fromGerman

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung geht aus von einem optoelektronischen Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eine Konversions-LED.The invention is based on an optoelectronic semiconductor component according to the preamble ofclaim 1, in particular a conversion LED.

Stand der TechnikState of the art

DieUS 5 998 925 offenbart eine weiße LED. Dabei wird typisch ein Leuchtstoff in Silikon suspendiert und dann auf einem Chip aufgebracht. Die Schichten sind ca. 30 µm dick. Silikon besitzt eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, die dazu führt, dass sich der Leuchtstoff im Betrieb stärker erwärmt und dadurch ineffizienter wird. Derzeit wird das Konversionselement mit einem organischen Kleber auf dem Chip befestigt.The US Pat. No. 5,998,925 discloses a white LED. Typically, a phosphor is suspended in silicone and then applied to a chip. The layers are about 30 microns thick. Silicone has a poor thermal conductivity, which causes the phosphor to heat up more during operation and become inefficient. Currently, the conversion element is attached to the chip with an organic adhesive.

DieWO 2006/122524 beschreibt eine Lumineszenzkonversions-LED, die einen Leuchtstoff verwendet, der in Glas eingebettet ist. DieDE 10 2010 042 217 beschreibt eine Glasmatrix, in die ein Leuchtstoff eingebracht ist, welche als Schicht auf eine Keramik oder Glaskeramik aufgebracht oder in eine Keramik eingebracht wird. Hier kann Streuung durch die Keramik oder Glaskeramik erfolgen.The WO 2006/122524 describes a luminescence conversion LED using a phosphor embedded in glass. The DE 10 2010 042 217 describes a glass matrix, in which a phosphor is introduced, which is applied as a layer on a ceramic or glass ceramic or introduced into a ceramic. Here, scattering can occur through the ceramic or glass ceramic.

Aus derWO 2007/107917 A2 ist eine Konversionskeramik bekannt, die u.a. die Lichtauskopplung durch den gezielten Einbau von Poren steuert.From the WO 2007/107917 A2 is a conversion ceramics known, which among other things controls the light extraction by the specific installation of pores.

DieWO2010038097 A1 beschreibt eine LED mit einem Konversionselement, das mit Silikon vergossen ist. In der Silikonmatrix sind weiße Partikel suspendiert, die bei einem bestimmten Gehalt u.a. zu einer verbesserten Lichtauskopplung führen.The WO2010038097 A1 describes an LED with a conversion element that is potted with silicone. In the silicone matrix, white particles are suspended, which lead to improved light extraction at a certain content, among other things.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem optoelektronischen Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine verbesserte Lösung für das Problem der Wärmeabfuhr beim Konversionselement anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es, gleichzeitig die Effizienz einer Lumineszenzkonversions-LED zu erhöhen und deren Farbortwiedergabe über den Winkel zu verbessern.An object of the present invention is to provide an improved solution to the problem of heat dissipation in the conversion element in an optoelectronic semiconductor device according to the preamble ofclaim 1. Another object is to simultaneously increase the efficiency of a luminescence conversion LED and improve its color reproduction over the angle.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This object is achieved by the characterizing features ofclaim 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch verbesserte Effizienz und Lebensdauer der LED infolge verbesserter Lichtauskopplung und stärkerer Wärmeabfuhr des Konversionselements aus. Dies geschieht durch Ersatz eines organischen Materials (Kunststoff) für die Matrix durch ein anorganisches Glas, das eine bessere Wärmeleitfähigkeit, Temperatur- und UV-Beständigkeit besitzt, sowie den Einsatz von Streuern in diesem Glas.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims. The present invention is characterized by improved efficiency and lifetime of the LED due to improved light extraction and greater heat dissipation of the conversion element. This is done by replacing an organic material (plastic) for the matrix with an inorganic glass, which has better thermal conductivity, temperature and UV resistance, and the use of scatterers in this glass.

Ziel der Erfindung ist eine verbesserte Effizienz der LED durch stärkere Wärmeabfuhr des anorganischen Matrixmaterials, das den konvertierenden Leuchtstoff und die Streupartikel enthält. Dies führt letztlich zu einer erhöhten Lebensdauer durch verbesserte thermische und UV-Beständigkeit. Hinzu kommt eine verbesserte Lichtauskopplung und bessere, kaum noch winkelabhängige Farbortwiedergabe. Außerdem ist eine Einsparung der Menge des benötigten Leuchtstoffs durch die Verwendung von Streupartikeln zu beobachten, was gerade bei teuren LED-Leuchtstoffen sowie bei Seltenerd-haltigen Leuchtstoffen ein wichtiger Aspekt ist.The aim of the invention is an improved efficiency of the LED by increased heat dissipation of the inorganic matrix material containing the converting phosphor and the scattering particles. This ultimately leads to an increased service life through improved thermal and UV resistance. In addition, there is an improved light extraction and better, hardly any angle-dependent color reproduction. In addition, a saving in the amount of phosphor required by the use of scattering particles is observed, which is an important aspect especially for expensive LED phosphors and rare earth-containing phosphors.

Häufig wurde bisher der Leuchtstoff in Silikon suspendiert und dann siebgedruckt. Die Schichten sind ca. 30 µm dick.Often, the phosphor has been suspended in silicone and then screen printed. The layers are about 30 microns thick.

Silikon besitzt aber eine schlechte Wärmeleitfähigkeit (ca. 0,1 W/mK), die dazu führt, dass sich der Leuchtstoff im Betrieb stärker erwärmt und dadurch ineffizienter wird. Zudem ist der Einsatz von Silikon bei Hochleistungs-LEDs grenzwertig, da es dauerhaft nur einer Temperatur von ca. 160°C standhält und bei ca. 300°C nur kurzfristig (wenige Sekunden) belastbar ist.However, silicone has a poor thermal conductivity (about 0.1 W / mK), which means that the phosphor heats up more during operation and thus becomes inefficient. In addition, the use of silicone in high-power LEDs is borderline, as it only withstands a temperature of approx. 160 ° C and can only be loaded at approx. 300 ° C for a short time (a few seconds).

Organische Matrizes haben den Nachteil, dass sie meist niederbrechend sind, also einen Brechungsindex n_D in der Gegend von 1,5 besitzen. Die einzubettenden Leuchtstoffe besitzen in der Regel einen deutlich höheren Brechungsindex n_D, der bei Granaten bei ca. 1,85 und bei Nitriden um 2 liegt. Dadurch ergibt sich eine geringere Variabilität als bei einer glasigen anorganischen Matrix, da Gläser einen deutlich größeren Bereich an Brechungsindizies abdecken können(n_D ca. 1,5 bis > 2) und so z.B. die Möglichkeit bieten, ein Glas mit einem ähnlichen Brechungsindex als Matrix für den Leuchtstoff einzusetzen. Gleiches gilt auch in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Streupartikeln, für deren Auswahl dadurch auch ein größerer Spielraum gegeben ist.Organic matrices have the disadvantage that they are usually low-refractive, that is have a refractive index n_D in the region of 1.5. The phosphors to be embedded generally have a significantly higher refractive index n_D , which is around 1.85 in the case of garnets and around 2 in the case of nitrides. This results in a lower variability than in a glassy inorganic matrix, since glasses can cover a much wider range of refractive indices (n_D approx. 1.5 to> 2) and thus offer the possibility, for example, of a glass with a similar refractive index as a matrix to use for the phosphor. The same applies in connection with the scattering particles according to the invention, for their selection thereby a greater latitude is given.

Bereits bekannt ist die Einbettung von Leuchtstoff in Glas, beispielsweise mit Verfahren wie inDE 10 2005 023 134 angegeben. Glas besitzt eine bessere Wärmeleitfähigkeit (ca. 1 W/mK) und eine bessere Temperatur- und Wärmestabilität als Silikon. Als bevorzugte Glasmatrix haben sich niederschmelzende Gläser mit einer Erweichungstemperatur von max. 600°C bewährt. Dies sind z. B. bleihaltige Gläser aus den Systemen PbO-B2O3, PbO-SiO2, PbO-B2O3-SiO2, sowie PbO-B2O3-ZnO2, PbO-B2O3-Al2O3, auch eine Kombination mit Bi2O3 ist möglich. Ferner können auch Gläser aus den bleifreien Systemen B2O3-ZnO, ZnO-B2O3-SiO2, B2O3-ZnO-SiO2, Bi2O3-B2O3, Bi2O3-B2O3-ZnO, Bi2O3-B2O3-SiO2, Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2 verwendet werden. Außerdem können auch weitere Glaskomponenten wie Al2O3, Erdalkalioxide, Alkalioxide, ZrO2, TiO2, HfO2, Nb2O5, Ta2O5, TeO2, WO3, MO3, Sb2O3, Ag2O, SnO2 sowie Seltenerdoxide enthalten sein. Ferner sind auch Phosphatgläser wie z.B. Alkaliphosphat, Aluminiumphosphat und SnO-Phosphat sowie Tellurid-Gläser als Matrix möglich. Wichtig für die Auswahl der geeigneten Glasmatrix ist ihre hohe Transmission im VIS und ihre weitgehend fehlende Reaktion mit dem Leuchtstoff, um die Quanteneffizienz des Leuchtstoffs nicht oder so gering wie möglich zu reduzieren. Besonders effektiv ist der Einsatz von Streupartikeln in der Glasmatrix, wenn Glasmatrix und Leuchtstoff möglichst wenig Unterschied im Brechungsindex aufweisen. Damit ist das Streuverhalten des Systems Konversionsmaterial von den Eigenschaften des verwendeten Leuchtstoffs entkoppelt, wodurch auch Leuchtstoffe mit einem Feinanteil eingesetzt werden, der normalerweise bei der Einbettung in organische Matrizes abgetrennt wird, um eine zu starke Rückstreuung im Konversionselement zu vermeiden. Nachteilig ist bei einem geringen Unterschied der Brechungsindizies, dass das Licht aufgrund von Totalreflektion schlechter ausgekoppelt wird. Die Auskopplung kann durch Streumittel, deren Zugabe an sich bereits bekannt ist, deutlich verbessert werden. Jedoch ist bisher nicht darauf geachtet worden, dass die Eigenschaften des Konversionselements durch sorgfältige Wahl der Eigenschaften des Streumittels gezielt verändert werden können.Already known is the embedding of phosphor in glass, for example with methods such as DE 10 2005 023 134 specified. Glass has a better thermal conductivity (about 1 W / mK) and better temperature and heat stability than silicone. As a preferred glass matrix are low-melting glasses having a softening temperature of max. 600 ° C proven. These are z. As lead-containing glasses from the systems PbO-B2O3, PbO-SiO2, PbO-B2O3-SiO2, and PbO-B2O3-ZnO2, PbO-B2O3-Al2O3, a combination with Bi2O3 is possible. Furthermore, glasses made of the lead-free systems B2O3-ZnO, ZnO-B2O3-SiO2, B2O3-ZnO-SiO2, Bi2O3-B2O3, Bi2O3-B2O3-ZnO, Bi2O3-B2O3-SiO2, Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2 can also be used. In addition, other glass components such as Al2O3, alkaline earth oxides, alkali oxides, ZrO2, TiO2, HfO2, Nb2O5, Ta2O5, TeO2, WO3, MO3, Sb2O3, Ag2O, SnO2 and rare earth oxides may be included. Furthermore, phosphate glasses such as alkali metal phosphate, aluminum phosphate and SnO phosphate and telluride glasses are also possible as a matrix. Important for the selection of the suitable glass matrix is its high transmission in the VIS and its largely lacking reaction with the phosphor, in order to reduce the quantum efficiency of the phosphor not or as little as possible. Particularly effective is the use of scattering particles in the glass matrix, if the glass matrix and phosphor have as little difference in the refractive index. Thus, the scattering behavior of the system conversion material is decoupled from the properties of the phosphor used, which also phosphors are used with a fines, which is usually separated when embedded in organic matrices to avoid excessive backscatter in the conversion element. A disadvantage of a small difference in the refractive indices that the light is coupled out worse due to total reflection. The decoupling can be significantly improved by scattering agents, the addition of which is already known. However, it has not yet been taken into account that the properties of the conversion element can be selectively changed by careful selection of the properties of the scattering agent.

Enthält die Glasmatrix Streuzentren, so wird das vom Chip emittierte primäre Licht zusätzlich im Konversionselement zum eingebetteten Leuchtstoff hin gestreut. Dadurch erfolgt eine verbesserte Farbwiedergabe über den Winkel, eine bessere Lichtauskopplung und eine effektivere Konversion durch den Leuchtstoff. Dadurch reicht beim Einsatz von Streupartikeln weniger Leuchtstoff zur Erzielung des gleichen Farborts aus als ohne Streupartikel. D.h. durch den Einsatz von Streuzentren kann die Menge an teurem Konversions-Leuchtstoff reduziert werden. Dadurch lässt sich ein erheblicher Kostenvorteil realisieren.If the glass matrix contains scattering centers, the primary light emitted by the chip is additionally scattered in the conversion element towards the embedded phosphor. This results in improved color rendering over the angle, better light extraction, and more effective conversion through the phosphor. As a result, when using scattering particles, less phosphor is sufficient to achieve the same color locus than without scattering particles. That Through the use of scattering centers, the amount of expensive conversion phosphor can be reduced. This can realize a significant cost advantage.

Wenn der Unterschied der Brechzahl der Glasmatrix und des Leuchtstoffs > 0,1 ist, erfolgt bereits eine Lichtstreuung aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes. Diese Streuung wird umso größer, je größer der Unterschied der Brechungsindizes ist und wird zudem von der Korngrößenverteilung des Leuchtstoffs beeinflusst. Trotzdem führen auch hier zusätzliche Streupartikel in der Glasmatrix zu einer verbesserten Farbwiedergabe über den Winkel sowie zu einer Leuchtstoffeinsparung aufgrund der Streuung der Primärstrahlung. Als Streupartikel sind optisch nicht anregbare anorganische Verbindungen z.B. TiO2, CeO2, Bi2O3, Y2O3, ZrO2, ZrSiO4, SiO2, Al₂O₃, Mullit, ZnO, SnO₂, CaO, BaSO₄ geeignet oder auch Glaspartikel, die eine andere Brechzahl als die Glasmatrix aufweisen und eine höhere Erweichungstemperatur aufweisen als die Glasmatrix. In diesem Fall wirken die zugesetzten Streupartikel auch wie ein Füllstoff bei Kompositloten. Eine andere Möglichkeit ist die gezielte Entmischung der Glasmatrix in zwei nicht mischbare Glasphasen. Die mittlere Partikelgröße d50 der Streupartikel sollte bevorzugt in einem Bereich von ungefähr 0,05 µm bis ungefähr 3 µm liegen. Der d50-Wert bezieht sich auf die Partikelanzahl. Ein Brechzahlunterschied DELTA n von Streupartikeln und Matrix sollte vorhanden sein (DELTA n > 0), vorzugsweise ist DELTA n 0,01, besonders bevorzugt ist DELTA n 0,1. Prinzipiell wäre es auch möglich, eine Streuung durch den gezielten Einbau von Blasen in die Glasmatrix zu erzielen, jedoch ist dies prozesstechnisch nur schwer reproduzierbar herzustellen.If the difference in the refractive index of the glass matrix and the phosphor is> 0.1, light scattering already occurs due to the different refractive indices. The larger the difference in the refractive indices, the greater the scattering and, moreover, it is influenced by the particle size distribution of the phosphor. Nevertheless, additional scattering particles in the glass matrix also lead to improved color rendering over the angle and to a saving in phosphor due to the scattering of the primary radiation. Suitable scattering particles are inorganic compounds which can not be excited optically, forexample TiO 2,CeO 2, Bi₂ O₃ , Y₂ O₃ , ZrO₂ , ZrSiO₄ , SiO₂ , Al₂ O₃ , mullite, ZnO, SnO₂ , CaO, BaSO₄ or glass particles which have a different refractive index than the Have glass matrix and a higher softening temperature than the glass matrix. In this case, the added scattering particles also act as a filler in Kompositloten. Another possibility is the targeted separation of the glass matrix into two immiscible glass phases. The mean particle size d50 of the scattering particles should preferably be in a range of about 0.05 μm to about 3 μm. The d50 value refers to the number of particles. A refractive index difference DELTA n of scattering particles and matrix should be present (DELTA n> 0), preferably DELTA n is 0.01, more preferably DELTA n is 0.1. In principle, it would also be possible to achieve a scattering by the targeted incorporation of bubbles into the glass matrix, but this process is difficult to produce reproducible.

Die Art der Streupartikel, ihre Korngröße, die Anzahl im Glasvolumen sowie der Brechzahlunterschied von Streuer und Glasmatrix beeinflussen die Streuwirkung und Intensität. Da die Rückstreuung durch die Streupartikel die Effizienz der Lichtauskopplung negativ beeinflussen kann, muss ein Optimum zwischen Streuung und Rückstreuung gefunden werden, wohingegen eine stärkere Streuung den Farbort über Winkel verbessert.The type of scattering particles, their grain size, the number in the glass volume and the difference in refractive index of the spreader and glass matrix influence the scattering effect and intensity. Since the backscatter from the scattering particles can adversely affect the efficiency of light extraction, an optimum between scattering and backscattering must be found, whereas greater scattering improves the color locus over angles.

Das Konversionselement kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden:
Auftragen einer Glaslotpulverschicht mit Streupartikeln auf ein Substrat, Verglasen der Pulverschicht durch Temperaturbehandlung, Auftragen der Leuchtstoffpartikel, Einsinken des Leuchtstoffs in die Glaslotschicht durch Temperaturbehandlung. Eine andere Möglichkeit der Herstellung der glasigen Matrix ist das Sol-Gel-Verfahren.The conversion element can be produced, for example, as follows:
Applying a Glaslotpulverschicht with scattering particles on a substrate, vitrifying the powder layer by temperature treatment, applying the phosphor particles, sinking of the phosphor in the glass solder layer by temperature treatment. Another way of producing the glassy matrix is the sol-gel method.

Das Konversionselement kann mit der Chipoberfläche verklebt sein (CLC-Technik) oder davon beabstandet sein (remotephosphor-Technik). Vorzugsweise ist die glasige Schicht mit Leuchtstoff und Streupartikeln dem Chip zugewandt. Dies gilt sowohl für Voll- als auch Teilkonversion.The conversion element may be glued to the chip surface (CLC technique) or spaced therefrom (remote phosphor technology). Preferably, the glassy layer with phosphor and scattering particles faces the chip. This applies to both full and partial conversion.

Die Dicke DG der Glasschicht ist typisch DG 1 µm und DG 200 µm, vorzugsweise DG 5 µm und DG 100 µm, insbesondere DG 10 µm und DG 50 µm. Bevorzugt ist die Dicke der Glasschicht mindestens so hoch wie die größten Leuchtstoffpartikel des verwendeten Leuchtstoffpulvers, insbesondere mindestens doppelt so dick. Als Material für die Glasschicht eignet sich bevorzugt ein niedrigschmelzendes Glas mit einer Erweichungstemperatur < 500°C, bevorzugt im Bereich 350 bis 480°C, wie beispielsweise inDE 10 2010 009 456 oder inDE-Az 10 2011 078 689.9 beschrieben.The thickness DG of the glass layer is typicallyDG 1 μm and DG 200 μm, preferablyDG 5 μm and DG 100 μm, in particular DG 10 μm and DG 50 μm. Preferably, the thickness of the glass layer is at least as high as the largest phosphor particles of the phosphor powder used, in particular at least twice as thick. As the material for the glass layer is preferably a low-melting glass having a softening temperature <500 ° C, preferably in the range 350 to 480 ° C, such as for example in DE 10 2010 009 456 or in DE-Az 10 2011 078 689.9 described.

Das Konversionselement kann entweder mit einem anorganischen Kleber wie einem niedrigschmelzenden Glas oder einem anorganischen Sol-Gel als auch mit organischem Kleber wie Silikon oder auch einem organischen Sol-Gel auf dem Chip befestigt werden. Ebenfalls kann es als „remote phosphor“, also mit Abstand zum Chip, eingesetzt werden.The conversion element can be attached to the chip either with an inorganic adhesive such as a low melting glass or an inorganic sol-gel as well as with organic adhesive such as silicone or also an organic sol-gel. It can also be used as a "remote phosphor", ie away from the chip.

Insbesondere ist das Glas hochbrechend (vorzugsweise n 1.8), insbesondere ist der Brechungsindex des Glases ähnlich dem Brechungsindex der eingebetteten Leuchtstoffkomponente gewählt und unterscheidet sich davon um nicht mehr als 0,15, bevorzugt maximal um 0,1. Für den Fall, dass mehr als eine Leuchtstoffkomponente im Glas eingebettet wird und sich zudem die Brechungsindizes der Leuchtstoffe um mehr als 0,1 unterscheiden, wird der Brechungsindex der Glasmatrix vorzugsweise an den der Leuchtstoffhauptkomponente angepasst. Die Differenz dieser beiden Brechungsindizes liegt dann bei 0,15, bevorzugt maximal 0,1.In particular, the glass is of high refractive index (preferably n 1.8), in particular the refractive index of the glass is chosen to be similar to the refractive index of the embedded phosphor component and differs therefrom by not more than 0.15, preferably not more than 0.1. In the event that more than one phosphor component is embedded in the glass and, in addition, the refractive indices of the phosphors differ by more than 0.1, the refractive index of the glass matrix is preferably matched to that of the main phosphor component. The difference between these two refractive indices is then 0.15, preferably a maximum of 0.1.

Als Glasmatrix eignen sich beispielsweise Phosphatgläser und Boratgläser, insbesondere Bleiboratgläser, Alkaliphosphatgläser, Aluminiumphosphatgläser, Zinkphosphatgläser, Phospotelluritgläser, Bismuthboratgläser, Zinkboratgläser und Zink-Bismuth-Boratgläser sowie Alkalisilicatgläser, Germanatgläser und Telluritgläser.Suitable glass matrix are, for example, phosphate glasses and borate glasses, in particular lead borate glasses, alkali phosphate glasses, aluminum phosphate glasses, zinc phosphate glasses, phosphotellurite glasses, bismuth borate glasses, zinc borate glasses and zinc bismuth borate glasses, as well as alkali silicate glasses, germanate glasses and tellurite glasses.

Darunter fallen Zusammensetzungen aus den Systemen:
R₂O-ZnO-Al₂O₃-B₂O₃-P₂O₅ und R₂O-SiO₂ und R₂O-Al2O3-SiO2 (R₂O = Alkalioxid);
R₂O-TeO₂-P₂O₅(R₂O = Alkali- und/oder Silberoxid), auch in Verbindung mit ZnO und/oder Nb₂O₅ wie z.B. Ag₂O-TeO₂-P₂O₅ ZnO-Nb₂O₅;
Bi₂O₃-B₂O_3, auch in Verbindung mit SiO₂ und/oder Alkakli- und/oder Erdalkalioxid und/oder Al₂O₃ wie z.B. Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂;
ZnO-Bi₂O₃-B₂O_3, auch in Verbindung mit SiO₂ und/oder Alkali- und/oder Erdalkalioxid und/oder Al₂O₃ wie z.B. ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂ oder ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-BaO-SrO-SiO₂;
Die Bi₂O₃-haltigen Systeme können auch weitere Glaskomponenten aufweisen, beispielsweise Al₂O₃, Erdalkalioxide, Alkalioxide, ZrO₂, TiO₂, HfO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, TeO₂, WO₃, PbO, MO₃, Sb₂O₃, Ag₂O, SnO₂, sowie Seltenerdoxide.This includes compositions from the systems:
R₂ O-ZnO-Al₂ O₃ -B₂ O₃ -P₂ O₅ and R₂ O-SiO₂ and R₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ (R₂ O = alkali oxide);
R₂ O-TeO₂ -P₂ O₅ (R₂ O = alkali and / or silver oxide), also in combination with ZnO and / or Nb₂ O₅ such as Ag₂ O-TeO₂ -P₂ O₅ ZnO -Nb₂ O₅ ;
Bi₂ O₃ -B₂ O_3, also in conjunction with SiO₂ and / or Alkakli- and / or alkaline earth oxide and / or Al₂ O₃ such as Bi₂ O₃ -B₂ O₃ -SiO₂ ;
ZnO-Bi₂ O₃ -B₂ O_3, also in conjunction with SiO₂ and / or alkali and / or alkaline earth metal oxide and / or Al₂ O₃ such as ZnO-Bi₂ O₃ -B₂ O₃ -SiO₂ or ZnO-Bi₂ O₃ -B₂ O₃ -BaO-SrO-SiO₂ ;
The Bi₂ O₃ -containing systems can also have other glass components, for example Al₂ O₃ , alkaline earth oxides, alkali oxides, ZrO₂ , TiO₂ , HfO₂ , Nb₂ O₅ , Ta₂ O₅ , TeO₂ , WO₃ , PbO , MO₃ , Sb₂ O₃ , Ag₂ O, SnO₂ , and rare earth oxides.

ZnO-B₂O_3, auch in Verbindung mit SiO₂ und/oder Alkali- und/oder Erdalkalioxid und/oder Al₂O₃ wie z.B. ZnO-B₂O₃-SiO₂;
Bleihaltige Systeme wie PbO-B₂O₃, PbO-SiO₂, PbO-B₂O₃-SiO₂, PbO-B₂O₃-ZnO₂, PbO-B₂O₃-Al₂O₃.ZnO-B₂ O_3, also in conjunction with SiO₂ and / or alkali and / or alkaline earth metal oxide and / or Al₂ O₃ such as ZnO-B₂ O₃ -SiO₂ ;
Lead-containing systems such as PbO-B₂ O₃ , PbO-SiO₂ , PbO-B₂ O₃ -SiO₂ , PbO-B₂ O₃ -ZnO₂ , PbO-B₂ O₃ -Al₂ O₃ .

Tellurit- und Germanatgläser mit der Hauptkomponente TeO₂ bzw. GeO₂.Tellurite and Germanatgläser with the main component TeO₂ and GeO₂ .

Wesentlich ist, daß das Konversionselement eine Glasmatrix mit Streuern aufweist, in die ein Leuchtstoff eingebettet ist. Die Glasmatrix kann u. U. gleichzeitig als Kleber für den Verbund von Chip und Konversionselement dienen. Das verwendete Glas sollte bevorzugt kompakt gewählt sein, d.h. aufgeschmolzen und blasenarm. Der Streuer sollte im Glas homogen verteilt sein. Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann insbesondere eine LED oder auch ein Laser bzw. Laserdiode sein.It is essential that the conversion element has a glass matrix with scatterers, in which a phosphor is embedded. The glass matrix can u. U. simultaneously serve as an adhesive for the composite of chip and conversion element. The glass used should preferably be chosen to be compact, i. melted and low in blisters. The spreader should be homogeneously distributed in the glass. The optoelectronic semiconductor component can in particular be an LED or else a laser or laser diode.

Das neuartige Konversionselement auf Basis von niederschmelzendem Glas mit Leuchtstoff und Streupartikeln eignet sich für die direkte Aufbringung auf dem Chip (CLC) oder auch für die Anbringung in gewissem Abstand (remote phosphor). Durch den Einsatz von Streupartikeln wird die Farbwiedergabe, insbesondere die Winkelabhängigkeit, verbessert, außerdem ergibt sich eine bessere Lichtauskopplung und eine effektivere Konversion durch den Leuchtstoff; dadurch ist eine Einsparung an Leuchtstoff möglich.The novel conversion element based on low-melting glass with phosphor and scattering particles is suitable for direct application on the chip (CLC) or for mounting at a certain distance (remote phosphor). The use of scattering particles improves the color reproduction, in particular the angle dependence, and also results in better light extraction and more effective conversion by the phosphor; As a result, a saving of phosphor is possible.

Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:

• 1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Lichtquelle, einem Gehäuse und elektrischen Anschlüssen, wobei die Lichtquelle einen Chip aufweist, der primäre Strahlung emittiert, deren Peakwellenlänge insbesondere im Bereich 300 bis 490 nm liegt, wobei die primäre Strahlung teilweise oder vollständig durch ein davor angebrachtes Konversionselement in Strahlung anderer Wellenlänge umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement eine Glasmatrix aufweist, in die Streupartikel, die selbst optisch nicht angeregt werden bzw. nicht optisch anregbar sind, eingebettet sind, deren mittlerer Korndurchmesser d50 im Bereich 0,05µm bis 3 µm liegt und außerdem zumindest Partikel einer Sorte Leuchtstoff eingebettet sind, wobei sich die Brechungsindizes von Glasmatrix und Streupartikeln mindestens um 0,1 unterscheiden.
• 2. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brechungsindizes von Glasmatrix und Leuchtstoff um maximal 0,15 unterscheiden.
• 3. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix mehr als eine Leuchtstoffkomponente enthält und sich die Brechungsindizes der Leuchtstoffeum mehr als 0,1 unterscheiden. Die Differenz der Brechungsindizes der Glasmatrix und der Leuchtstoffhauptkomponente liegt dann bei maximal 0,15, bevorzugt maximal 0,1.
• 4. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix niedrigschmelzend ist und eine Erweichungstemperatur < 500°C besitzt.
• 5. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Streupartikel ausgewählt ist aus mindestens einem der folgenden Gruppe: optisch nicht anregbare anorganische Verbindungen wie Streuzentren bildende Oxide oder Glaspartikel.
• 6. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Streupartikel Glaspartikel sind mit einer Erweichungstemperatur, die höher liegt als die des Materials der Glasmatrix.
• 7. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Streupartikel mindestens eine Verbindung ausgewählt aus folgender Gruppe enthalten: TiO2, CeO2, Bi2O3, Y2O3, ZrO2, ZrSiO4, SiO2, Al2O3, Mullit, ZnO, SnO2, CaO, BaSO4.
• 8. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix blasenarm oder im wesentlichen frei von Blasen ist.
• 9. OptoelektronischesHalbleiterbauelement nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement mittels eines Klebers auf dem Chip befestigt ist oder beabstandet vom Chip angebracht ist.

Essential features of the invention in the form of a numbered list are:

• 1. An optoelectronic semiconductor component having a light source, a housing and electrical connections, wherein the light source has a chip emitting primary radiation, the peak wavelength is in particular in the range 300 to 490 nm, wherein the primary radiation partially or completely by a conversion element mounted in front Radiation of different wavelength is converted, characterized in that the conversion element has a glass matrix, are embedded in the scattering particles, which are not excited optically or are not optically excitable, whose average grain diameter d50 in the range 0.05 .mu.m to 3 .mu.m and in addition at least particles of one kind of phosphor are embedded, the refractive indices of glass matrix and scattering particles differing by at least 0.1.
• 2. Optoelectronic semiconductor component according toclaim 1, characterized in that the refractive indices of glass matrix and phosphor differ by a maximum of 0.15.
• 3. The optoelectronic semiconductor component according toclaim 1, characterized in that the glass matrix contains more than one phosphor component and the refractive indices of the phosphors differ by more than 0.1. The difference of the refractive indices of the glass matrix and the main phosphor component is then at most 0.15, preferably at most 0.1.
• 4. Optoelectronic semiconductor component according toclaim 1, 2 or 3 characterized in that the glass matrix has a low melting point and a softening temperature <500 ° C.
• 5. Optoelectronic semiconductor component according to claim 1-4, characterized in that the material of the scattering particles is selected from at least one of the following group: optically non-stimulable inorganic compounds such as scattering centers forming oxides or glass particles.
• 6. Optoelectronic semiconductor component according toclaim 5, characterized in that the material of the scattering particles are glass particles having a softening temperature which is higher than that of the material of the glass matrix.
• 7. The optoelectronic semiconductor component according toclaim 5, characterized in that the scattering particles contain at least one compound selected from the following group:TiO 2,CeO 2, Bi 2O 3, Y 2O 3,ZrO 2,ZrSiO 4,SiO 2, Al 2O 3, mullite, ZnO,SnO 2, CaO,BaSO 4.
• 8. The optoelectronic semiconductor component according to claim 1-7, characterized in that the glass matrix is low in bubbles or substantially free of bubbles.
• 9. Optoelectronic semiconductor component according to claim 1-8, characterized in that the conversion element is fixed by means of an adhesive on the chip or spaced from the chip is mounted.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. The figures show:

1 eine Konversions-LED mit neuartigem Konverterelement für CLC; 1 a conversion LED with a novel converter element for CLC;

2 eine Konversions-LED mit neuartigem Konverterelement für remote-phosphor-Anwendungen; 2 a conversion LED with a novel converter element for remote phosphor applications;

3 bis5 verschiedene Darstellungen des Streuverhaltens eines Konversionselements. 3 to 5 different representations of the scattering behavior of a conversion element.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

1 zeigt als Halbleiterbauelement eine Konversions-LED1, die als primäre Strahlungsquelle einen Chip2 vom Typ In GaN verwendet. Sie hat ein Gehäuse3 mit einem Board4, auf dem der Chip sitzt, und einem Reflektor5. Dem Chip ist ein Konversionselement6 direkt per CLC Technik vorgeschaltet, das teilweise die blaue Strahlung mittels eines Leuchtstoffs, beispielweise YAG:Ce, in längerwellige Strahlung, hier gelb, konvertiert. Das Konversionselement6 ist prinzipiell plättchenförmig und weist eine Glasmatrix auf, in der Leuchtstoffpulver und Streumaterial dispergiert ist. Die elektrischen Anschlüsse sind nicht dargestellt, sie entsprechen üblicher Technik. 1 shows as a semiconductor device aconversion LED 1 that uses a chip as the primary source ofradiation 2 of the type used in GaN. She has ahousing 3 with aboard 4 on which the chip sits, and areflector 5 , The chip is aconversion element 6 directly preceded by CLC technology, which partially converts the blue radiation by means of a phosphor, for example YAG: Ce, into longer-wave radiation, here yellow. Theconversion element 6 is in principle platelet-shaped and has a glass matrix in which phosphor powder and scattering material is dispersed. The electrical connections are not shown, they correspond to conventional technology.

Weitere Ausführungsbeispiele eines Konvertermaterials für die Konversion in blaues Licht sind z. B. hocheffiziente Leuchtstoffe vom Typ (Ba_0.4Eu_0.6)MgAl₁₀O₁₇, (Sr_0,96Eu_0,04)₁₀(PO₄)₆Cl₂. Ein Ausführungsbeispiel eines Konverters für die Konversion in gelbes Licht ist z. B. (Sr_1-x-yCe_xLi_y)₂Si₅N₈. Insbesondere liegt hier x und y jeweils im Bereich 0,1 bis 0,01. Besonders geeignet ist ein Leuchtstoff (Sr_1-x-yCe_xLi_y)₂Si₅N₈, bei dem x = y. Ferner sind auch Granate wie z.B. LuAG für eine Konversion in gelbes Licht möglich. Ausführungsbeispiele eines Konverters für die Konversion in rotes Licht sind z. B. Nitridosilikate, Calsine oder Sione des Typs MSi2O2N2:Eu, die für sich genommen gut bekannt sind. Eine Konversion in grünes Licht mit den entsprechenden Leuchtstoffen ist ebenfalls möglich.Further embodiments of a converter material for the conversion to blue light are z. B. highly efficient phosphors of the type (Ba_0.4 Eu_0.6 ) MgAl₁₀ O₁₇ , (Sr_0.96 Eu_0.04 )₁₀ (PO₄ )₆ Cl₂ . An embodiment of a converter for the conversion in yellow light is z. B. (Sr_1-xy Ce_x Li_y )₂ Si₅ N₈ . In particular, x and y are each in the range of 0.1 to 0.01. Particularly suitable is a phosphor (Sr_1-xy Ce_x Li_y )₂ Si₅ N₈ , in which x = y. Furthermore, grenades such as LuAG are also possible for conversion to yellow light. Embodiments of a converter for the conversion in red light are z. B. nitridosilicates, calsines or sions of the type MSi2O2N2: Eu, which are well known per se. A conversion in green light with the corresponding phosphors is also possible.

Die2 zeigt einen vergleichbaren Aufbau, bei dem das Konversionselement zum Chip beabstandet ist (remote-phosphor-Konzept). In beiden Figuren ist die glasige Schicht mit Leuchtstoff und Streupartikeln vorzugsweise dem Chip zugewandt. Das Konversionselement kann prinzipiell sowohl für Voll- als auch Teilkonversion eingesetzt werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Glasmatrix ist wie folgt angegeben: 96 g Glaspulver aus dem System PbO-B2O3-SiO2 wird mit 4g TiO2 (Rutil) mit einer Korngröße d50 von 0,20 µm, bezogen auf die Anzahl, homogen gemischt. Der Brechungsindex n_D der Glasmatrix liegt bei ca. 1,8 und der Brechungsindex n_D von Rutil bei ca. 2,7. Daraus ergibt sich ein Brechzahlunterschied von 0,9. Zu der Pulvermischung wird durch den Zusatz eines Mediums mit Binder eine sieb- oder schablonendruckfähige Paste hergestellt. Ein dünnes 0,7 mm dickes Glasplättchen, das einen Brechungsindex n_D von ca. 1,5 besitzt, wird mit dieser Paste durch Sieb- oder Schablonendruck mit einer etwa 30 µm dicken Schicht beschichtet und im Anschluss an die Trocknung bei Temperaturen zwischen 400–800°C, vorzugsweise zwischen 500–700°C für 10–60 Minuten, vorzugsweise für 20–40 Minuten an Luft zu einer möglichst blasenarmen Schicht verglast. Auf die glasige Kompositschicht wird dann eine siebdruckfähige Leuchtstoffpaste, bestehend z.B. aus einem Granatleuchtstoff YAG:Ce mit einen Brechungsindex von ca. 1,85 und einem d50 von 10,0–14,0 m, in einem Medium mit Binder, durch Siebdruck aufgebracht. Die nasse, ca. 30 µm dicke Leuchtstoffschicht wird getrocknet. Bei einer weiteren Temperaturbehandlung zwischen 400–800°C, vorzugsweise 500–700°C, idealerweise bei 600°C für 10–60 Minuten, vorzugsweise für 20–40 Minuten in Luft sinkt der Leuchtstoff komplett in die glasige Schicht mit den TiO2-Streupartikeln ein. Dadurch erhält man ein intensiv gelbes, gleichmäßig semitransparentes Konversionselement, siehe3a. Das Einsinken erfolgt vorzugsweise bei geringeren Temperaturen als das Verglasen, um den Leuchtstoff möglichst geringen Temperaturen auszusetzen.The 2 shows a comparable structure in which the conversion element to the chip is spaced (remote phosphor concept). In both figures, the glassy layer with phosphor and scattering particles preferably faces the chip. The conversion element can be used in principle for both full and partial conversion. An exemplary embodiment of a glass matrix is given as follows: 96 g of glass powder from the PbO-B2O3-SiO2 system are mixed homogeneously with 4 g of TiO2 (rutile) with a particle size d50 of 0.20 μm, based on the number. The refractive index n_{D of} the glass matrix is about 1.8 and the refractive index n_D of rutile is about 2.7. This results in a refractive index difference of 0.9. To the powder mixture is prepared by the addition of a medium with binder a screen or stencil printable paste. A thin 0.7 mm thick glass plate, which has a refractive index n_D of approx. 1.5, is coated with this paste by screen or stencil printing with an approximately 30 μm thick layer and after drying at temperatures between 400 ° C. 800 ° C, preferably vitrified between 500-700 ° C for 10-60 minutes, preferably for 20-40 minutes in air to a low-bubble layer as possible. On the glassy composite layer is then a screen-printable phosphor paste, consisting for example of a garnet phosphor YAG: Ce with a refractive index of about 1.85 and a d50 of 10.0-14.0 m, applied in a medium with binder by screen printing. The wet, about 30 micron thick phosphor layer is dried. In a further temperature treatment between 400-800 ° C, preferably 500-700 ° C, ideally at 600 ° C for 10-60 minutes, preferably for 20-40 minutes in air, the phosphor completely sinks into the glassy layer with the TiO2 scattering particles one. This gives an intense yellow, uniformly semitransparent conversion element, see 3a , The sinking is preferably carried out at lower temperatures than the vitrification to expose the phosphor as low as possible temperatures.

Stellt man ein vergleichbares Konversionselement ohne Streupartikel her, so erhält man ein gelbes transparentes Konversionselement, da die Brechzahldifferenz von Leuchtstoff und Glasmatrix ca. 0,05 beträgt, s.3b. If one produces a comparable conversion element without scattering particles, a yellow transparent conversion element is obtained, since the refractive index difference between phosphor and glass matrix is about 0.05, see FIG. 3b ,

Durch die geringe Brechzahldifferenz von Glasmatrix und eingebettetem Leuchtstoff gibt es kaum Streuung am Leuchtstoff. Dies hat zwar den Vorteil, dass der Leuchtstoff ein breites Korngrößenspektrum haben darf. Nachteilig ist aber, dass dadurch die Primär- und Sekundärstrahlung sehr wenig durchmischt werden. Dies hat zur Folge, dass sich der Farbort als Funktion des Betrachtungswinkels deutlich ändert. Aufgrund des hohen Brechungsindex der Glasmatrix ergibt sich zusätzlich das Problem, dass das Licht aus dem Konversionselement schlecht ausgekoppelt wird und vielfach im Substratglas hin- und her reflektiert wird. Dies wird deutlich, wenn man das im Beispiel beschriebene Konversionselement ohne Streupartikel (3b) über der blauen Strahlung einer LED mit Peak-Wellenlänge von ca. 460 nm positioniert.5 zeigt einen derartigen Aufbau. Hier wird das konvertierte Licht schlecht ausgekoppelt, wodurch die Kanten des Substratglases des Konversionselementes gelb leuchten. Zusätzlich ist ein Bereich mit überwiegend blauer Strahlung erkennbar. Hier leuchten die Kanten80 des Substratglases des Konversionselementes nicht, da das Licht in vertikaler Richtung deutlich besser ausgekoppelt wird. Ferner sind keine Bereiche81 mit blauer Primärstrahlung erkennbar, was auf eine bessere Lichtdurchmischung zurückzuführen ist. Hier leuchten die Kanten80 des Substratglases des Konversionselementes, da das Licht in vertikaler Richtung schlecht ausgekoppelt wird. Ferner sind Bereiche81 mit blauer Primärstrahlung erkennbar, was auf eine schlechte Lichtdurchmischung zurückzuführen ist.Due to the low refractive index difference of glass matrix and embedded phosphor there is hardly any scattering on the phosphor. Although this has the advantage that the phosphor may have a wide range of grain sizes. The disadvantage, however, is that the primary and secondary radiation are very little mixed. This has the consequence that the color location changes significantly as a function of the viewing angle. Due to the high refractive index of the glass matrix, the additional problem arises that the light from the conversion element is poorly coupled out and is often reflected back and forth in the substrate glass. This becomes clear when the conversion element described in the example without scattering particles ( 3b ) is positioned above the blue radiation of a LED with a peak wavelength of about 460 nm. 5 shows such a structure. Here, the converted light is poorly coupled out, whereby the edges of the substrate glass of the conversion element shine yellow. In addition, an area with predominantly blue radiation is visible. Here the edges shine 80 the substrate glass of the conversion element not, since the light is coupled out significantly better in the vertical direction. Furthermore, there are noareas 81 recognizable with blue primary radiation, which is due to a better light mixing. Here the edges shine 80 the substrate glass of the conversion element, since the light is poorly coupled in the vertical direction. Further, there areareas 81 recognizable with blue primary radiation, which is due to poor light mixing.

4 zeigt den gleichen Aufbau mit dem im Beispiel beschriebenen Konversionselement mit den erfindungsgemäßen Streupartikeln. Hier leuchten die Kanten80 des Substratglases des Konversionselementes nicht, da das Licht in vertikaler Richtung deutlich besser ausgekoppelt wird. Ferner sind keine Bereiche81 mit blauer Primärstrahlung erkennbar, was auf eine bessere Lichtdurchmischung zurückzuführen ist. Ferner ist der Bereich mit weißem Licht in vergleichbarer Leuchtdichte gegenüber der5 deutlich aufgeweitet. Somit zeigt sich, dass durch die Streupartikel in der hochbrechenden Glasmatrix die Lichtauskopplung und der Farbort als Funktion des Betrachtungswinkels deutlich verbessert werden kann. Ein weiterer positiver Effekt des Konversionselementes mit den erfindungsgemäßen Streupartikeln ist, dass zur Erzielung des gleichen Farborts weniger Leuchtstoff benötigt wird, da die Streupartikel die Primärstrahlung zu den Leuchtstoffpartikeln ablenken, wodurch diese effektiver ausgenutzt werden. Durch den geringeren Anteil an Leuchtstoff bzw. die geringere Anzahl an Leuchtstoffpartikeln pro Volumen der Glasmatrix, reduzieren sich auch entsprechend die Verluste durch Remission und erhöhen dadurch dementsprechend nochmals die Effizienz des Konversionselementes. 4 shows the same structure with the conversion element described in the example with the scattering particles according to the invention. Here the edges shine 80 the substrate glass of the conversion element not, since the light is coupled out significantly better in the vertical direction. Furthermore, there are noareas 81 recognizable with blue primary radiation, which is due to a better light mixing. Furthermore, the range of white light in comparable luminance over the 5 significantly widened. Thus, it can be seen that the scattering particles in the high-index glass matrix can significantly improve the light extraction and the color locus as a function of the viewing angle. Another positive effect of the conversion element with the scattering particles according to the invention is that less phosphor is needed to achieve the same color location, since the scattering particles divert the primary radiation to the phosphor particles, whereby they are utilized more effectively. Due to the lower proportion of phosphor or the smaller number of phosphor particles per volume of the glass matrix, the losses are correspondingly reduced by remission and thus increase accordingly again the efficiency of the conversion element.

Neben dem mittleren Korndurchmesser d50 des Glaspulvers kann auch die Verteilungsbreite ein interessanter Parameter. Sie wird charakterisiert durch die Werte b20 und b80. Vorteilhaft hier sind enge Verteilungsbreiten, insbesondere ein b20 der mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, von d50 gleichkommt und ein b80, das höchstens dem fünffachen Wert, bevorzugt höchstens dem vierfachen Wert, von d50 entspricht.In addition to the average particle diameter d50 of the glass powder, the distribution width can also be an interesting parameter. It is characterized by the values b20 and b80. Advantageous here are narrow distribution widths, in particular a b20 which equals at least 10%, preferably at least 20%, of d50 and a b80 which corresponds at most to five times the value, preferably at most four times the value, of d50.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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• DE 102011078689[0019]DE 102011078689[0019]

Claims (9)

Translated fromGerman

Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Lichtquelle, einem Gehäuse und elektrischen Anschlüssen, wobei die Lichtquelle einen Chip aufweist, der primäre Strahlung emittiert, deren Peakwellenlänge insbesondere im Bereich 300 bis 490 nm liegt, wobei die primäre Strahlung teilweise oder vollständig durch ein davor angebrachtes Konversionselement in Strahlung anderer Wellenlänge umgewandelt wird,dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement eine Glasmatrix aufweist, in die Streupartikel, die selbst optisch nicht angeregt werden, eingebettet sind, deren mittlerer Korndurchmesser d50 im Bereich 0,05 µm bis 3 µm liegt und außerdem zumindest Partikel einer Sorte Leuchtstoff eingebettet sind, wobei sich die Brechungsindizes von Glasmatrix und Streupartikeln mindestens um 0,1 unterscheiden.Optoelectronic semiconductor component having a light source, a housing and electrical connections, wherein the light source has a chip emitting primary radiation whose peak wavelength is in particular in the range 300 to 490 nm, wherein the primary radiation partially or completely by a previously applied conversion element in radiation of others Wavelength is converted,characterized in that the conversion element has a glass matrix, are embedded in the scattering particles, which are not optically excited themselves, whose mean grain diameter d50 is in the range 0.05 .mu.m to 3 .mu.m and also at least embedded particles of a sort of phosphor are, with the refractive indices of glass matrix and scattering particles differ by at least 0.1.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brechungsindizes von Glasmatrix und Leuchtstoff um maximal 0,15 unterscheiden.Optoelectronic semiconductor component according to claim 1,characterized in that the refractive indices of glass matrix and phosphor differ by a maximum of 0.15.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix mehr als eine Leuchtstoffkomponente enthält und sich die Brechungsindizes der Leuchtstoffe um mehr als 0,1 unterscheiden. Die Differenz der Brechungsindizes der Glasmatrix und der Leuchtstoffhauptkomponente liegt dann bei maximal 0,15, bevorzugt maximal 0,1.Optoelectronic semiconductor component according to claim 1,characterized in that the glass matrix contains more than one phosphor component and the refractive indices of the phosphors differ by more than 0.1. The difference of the refractive indices of the glass matrix and the main phosphor component is then at most 0.15, preferably at most 0.1.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix niedrigschmelzend ist und eine Erweichungstemperatur < 500°C besitzt.Optoelectronic semiconductor component according to claim 1, 2 or 3,characterized in that the glass matrix is low melting and has a softening temperature <500 ° C.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1–4,dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Streupartikel ausgewählt ist aus mindestens einem der folgenden Gruppe: optisch nicht anregbare anorganische Verbindungen wie Streuzentren bildende Oxide oder Glaspartikel.Optoelectronic semiconductor component according to claim 1-4,characterized in that the material of the scattering particles is selected from at least one of the following group: optically non-stimulable inorganic compounds such as scattering centers forming oxides or glass particles.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Streupartikel Glaspartikel sind mit einer Erweichungstemperatur, die höher liegt als die des Materials der Glasmatrix.Optoelectronic semiconductor component according to claim 5,characterized in that the material of the scattering particles are glass particles having a softening temperature which is higher than that of the material of the glass matrix.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, 6dadurch gekennzeichnet, dass die Streupartikel mindestens eine Verbindung ausgewählt aus folgender Gruppe enthalten: TiO2, CeO2, Bi2O3, Y2O3, ZrO2, ZrSiO4, SiO2, Al2O3, Mullit, ZnO, SnO2, CaO, BaSO4.Optoelectronic semiconductor component according to claim 5,characterized in that the scattering particles contain at least one compound selected from the following group: TiO 2, CeO 2, Bi 2 O 3, Y 2 O 3, ZrO 2, ZrSiO 4, SiO 2, Al 2 O 3, mullite, ZnO, SnO 2, CaO, BaSO 4.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1–7,dadurch gekennzeichnet, dass die Glasmatrix blasenarm oder im wesentlichen frei von Blasen ist.Optoelectronic semiconductor component according to claim 1-7,characterized in that the glass matrix is low in bubbles or substantially free of bubbles.Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1–8,dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement mittels eines Klebers auf dem Chip befestigt ist oder beabstandet vom Chip angebracht ist.Optoelectronic semiconductor component according to claim 1-8,characterized in that the conversion element is fixed by means of an adhesive on the chip or spaced from the chip is mounted.

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