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【专利摘要】一种光电组件（1），包括具有腔体（100）的外壳（20），其中布置有包括用于发射光线（30、40、42、50、51、60）的发射表面（11）的光电半导体芯片（10）以及透明灌封材料（110）。所述腔体（100）具有至少一个侧壁（101），其至少部分地反射入射在所述侧壁（101）上的光线（50、51），并且其反射率随着增加的操作时间而降低。转换颗粒（120）嵌入在所述灌封材料（110）中，其将入射在所述转换颗粒（120）上的第一波长的光线（30、53）转换为第二波长的光线（31）。更进一步地，散射颗粒（130、140）嵌入在所述灌封材料（110）中，其散射入射在所述散射颗粒（130、140）上的光线（40、42），并且其散射能力随着增加的操作时间而增加。
【专利说明】
光电组件
技术领域
[0001]本发明涉及一种光电组件。
[0002]本专利申请要求德国专利申请102014 102 258.0的优先权，其公开内容被通过引用合并到此。
【背景技术】
[0003]现有技术公开了发射白色或不同色彩的光的光电组件(例如发光二极管组件)。进一步已知的是利用光电半导体芯片来装配这样的组件以用于生成电磁辐射。通过示例的方式，在此可以使用发射特定波长范围中(例如蓝色谱范围中)的辐射的发光二极管芯片。
[0004]光电半导体芯片通常被布置在外壳(例如塑料外壳)的腔体中。腔体的侧壁可以被配置为:反射由光电半导体芯片发射的电磁辐射，并且因此支持进入所限定的立体角范围的有指向的发射。
[0005]为了生成宽发射谱(例如白光谱)，光电组件典型地包括转换器元件。后者被配置为:把由光电半导体芯片发射的第一波长范围中的辐射转换为第二波长范围中的辐射。为此，一般地转换颗粒被嵌入到被布置在外壳的腔体中并且可以包含例如聚合物(例如硅酮或环氧树脂)的透明灌封材料中。
[0006]转换颗粒通常包括发光染料。于是通过吸收具有第一波长的电磁辐射并且随后发射具有第二 (通常更高)波长的辐射来实现波长转换。也可以使用在不同的波长范围中吸收和/或发射的多个不同的转换颗粒。
[0007]光电组件所发射的整个辐射谱因此由光电半导体芯片自身的发射谱并且由所使用的转换颗粒的实施例和数量确定。根据观察者所感知的色彩印象，合适的色彩空间中的色彩轨迹可以分配给所发射的谱。
[0008]在光电组件的构造中所使用的材料的老化处理可能导致在组件的寿命上的光电组件的发射特性的改动。针对给定的操作电流所发射的光强度典型地随着光电组件日益老化而降低。组件的寿命可以于是定义为其间所发射的光强度落到平均为初始强度的例如50%的操作时段。
[0009]更进一步地，光电组件的老化经常导致所发射的电磁谱上的改变，并且因此导致色彩轨迹上的改变。这样的色彩轨迹偏移在要求色彩稳定的发射的应用中(诸如例如在LCD屏幕的背光照明中)根本是不想要的。此前，已经主要通过使用其光学性质在操作时段期间改变得尽可能少的材料(例如合适的硅酮)来抵消色彩轨迹偏移。这些材料的处理经常是相当复杂的，这可能引起高的生产成本，并且限制小型化设计的可生产性。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种改进的光电组件，其中，特别是，所发射的电磁辐射的色彩轨迹在光电组件的寿命上保持尽可能恒定，这允许特别是最小的可能设计和/或这特别是对于生产来说是特别成本有效的。
[0011]通过根据权利要求1所述的光电组件来实现该目的。在从属权利要求中指定进一步的有利的实施例。
[0012]根据本发明的光电组件包括:外壳，具有腔体，其中布置具有用于发射光线的发射面的光电半导体芯片并且还有透明灌封材料。在此情况下，所述腔体包括至少一个侧壁，其至少部分地反射入射在所述侧壁上的光线，并且其反射率随着操作时段增加而下降。转换颗粒嵌入到所述灌封材料中，所述转换颗粒将入射在所述转换颗粒上的具有第一波长的光线转换为具有第二波长的光线。此外，散射颗粒嵌入到所述灌封材料中，所述散射颗粒散射入射在所述散射颗粒上的光线，并且所述散射颗粒的散射能力随着操作时段增加而增加。
[0013]将所述光电半导体芯片布置在具有至少部分地反射性的侧壁的腔体中有利地使得所述光电半导体芯片所发射的电磁辐射能够被有指向地发射到所限定的立体角范围中。通过附加地将转换颗粒嵌入到所述透明灌封材料中，对于所发射的辐射的色彩轨迹而言可能的是被有利地以被标定的方式适配于所述光电组件的使用的目的。
[0014]添加其散射能力随着操作时段增加而同样地增加的散射颗粒有利地使得可以抵消由于随着操作时段增加的腔体的侧壁的降低的反射率所致的灌封材料中的平均光学路径长度的缩短。结果，可以防止转换颗粒据以将所发射的具有第一波长的光子转换为具有第二波长的光子的概率在组件的操作时段期间显著地改变。
[0015]这具有如下的优点:光电组件所发射的辐射的色彩轨迹随着操作时段增加而同样经受更小的波动。凭借以分离的颗粒的形式将散射颗粒引入到灌封材料中的事实，借助其浓度，散射能力上的增加可以有利地适配于侧壁的反射率上的降低。
[0016]在本发明的一个实施例中，转换颗粒被配置为:将具有相对短波长的入射光线转换为具有相对长波长的光线。结果，对于生成具有可见谱范围中的宽谱的光而言，特别是，对于生成白色光而言，有利地可能的是使用主要发射在蓝色谱范围中的可见光的光电半导体芯片。与具有更高发射波长的光电半导体芯片相比，所述光电半导体芯片具有高效率。
[0017]在本发明的进一步的实施例中，所述散射颗粒被配置以使得:在散射能力上的时间上的增加取决于由短波电磁辐射(特别是，UV辐射)和/或热量和/或湿气显现出的对所述散射颗粒的影响。结果，有利地可能的是将散射能力上的增加特别简单地适配于侧壁的反射率上的降低，因为后者可以同样主要由短波辐射和/或热量和/或湿气的影响所引起。灌封材料中的光子的平均路径长度的减少所引起的色彩轨迹偏移可以由此在有利地长的时间段上被补偿。
[0018]在本发明的进一步的实施例中，所述散射颗粒被配置为:随着操作时段增加而产生增加散射能力的中空空间。结果，可以以有利地简单的方式来实现其散射能力随着操作时段增加而增加的散射颗粒。
[0019]在本发明的进一步的实施例中，所述散射颗粒包括硅酮(优选地，苯基硅酮)。由于这些材料在短波电磁辐射和/或热量和/或湿气的影响下形成中空空间(特别是，微观裂缝)，因此有利地可能的是实现对其而言散射能力上的增加适配于侧壁的反射率上的降低的时间轮廓的散射颗粒。
[0020]在本发明的进一步的实施例中，所述灌封材料包括硅酮(优选地，甲基硅酮)。结果，与其它材料相比，转换颗粒和散射颗粒可以有利地嵌入到其透明度在长的操作时段上(例如在10000到100000小时上)被维持的材料中。此外，硅酮的高热稳定性和UV稳定性使得光电组件的高操作温度并且因此具有高强度的光发射成为可能。
[0021]在本发明的进一步的实施例中，散射颗粒和灌封材料两者都包括硅酮，其中，散射颗粒的硅酮的折射率高于灌封材料的硅酮的折射率。结果，有利地可能的是实现由散射颗粒和灌封材料构成的灌封，作为随着操作时段增加的散射颗粒的硅酮的老化的结果，灌封的散射能力由于微观裂缝的形成而增加。通过适配灌封材料中的散射颗粒的浓度，可以利用侧壁的反射率上的降低来附加地协调散射能力。
[0022]在本发明的进一步的实施例中，所述散射颗粒包括聚合物。这优选地牵涉透明聚合物(诸如PMMA)。结果，例如，作为在辐射和/或热量和/或湿气的影响下形成微观裂缝或使合并到聚合物中的颗粒粉化的结果，可能的是以简单的方式实现其散射能力随着操作时段增加而增加的散射颗粒。
[0023]在本发明的进一步的实施例中，散射颗粒是多成分设计，并且包括催化剂和透明包封，其中，所述包封至少部分地包围所述催化剂，并且其中，所述催化剂被配置为:支持在短波电磁辐射(特别是，UV辐射)和/或热量和/或湿气的影响下的包封的分解。
[0024]在透明包封的分解中，通过包含在所述包封中的颗粒的裂化或粉化来有利地实现随着操作时段增加的增加的散射能力。选取合适的催化剂材料有利地附加地使如下是可能的:使在辐射和/或热量和/或湿气的影响下的在散射能力上的增加匹配于腔体的侧壁的在反射率上的降低，并且在灌封材料中保持平均光学路径长度恒定。
[0025]在本发明的进一步的实施例中，所述催化剂包括Ti02。作为光催化剂，T12有利地支持在电磁辐射的影响下(特别是在来自UV范围或可见的蓝色波长范围的电磁辐射的影响下)包围催化剂的合适的包封材料的分解。结果，归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别精确地适配于侧壁的反射率上的降低。
[0026]在本发明的进一步的实施例中，所述包封包括塑料(优选地，聚合物)。结果，可以以简单的并且成本有效的方式来实现如下的包封:其在辐射和/或热量和/或湿气的影响下的分解被合适的催化剂材料支持。
[0027]在本发明的进一步的实施例中，散射颗粒包括Inm至ΙΟΟμπι的大小。散射颗粒因此有利地足够小以能够在典型的外壳大小的情况下以大的数量与灌封材料混合并且具有高散射能力。
[0028]在本发明的进一步的实施例中，选取灌封材料中的散射颗粒的浓度，以使得随着光电组件的操作时段增加，由于侧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径长度上的减少被散射颗粒的在散射能力上的同时增加抵消，并且光电组件所发射的辐射的色彩轨迹在光电组件的寿命期间改变至多5%。结果，可能的是在整个寿命期间实现包括有利地小的色彩轨迹偏移的光电组件。
[0029]在本发明的进一步的实施例中，所述外壳包括塑料(优选地，聚邻苯二甲酰胺或PCT(聚对苯二甲酸环己烷二甲酯))。结果，有利地可能的是实现对于生产来说是简单的并且成本有效的外壳。此外，塑料材料(诸如例如热塑性塑料(诸如聚邻苯二甲酰胺))适合于借助于注入模制或转印模制方法的制备，并且在此情况下，同时使得可以生产有利地小的设计。
【附图说明】
[0030]与关联于附图而更详细地解释的示例性实施例的以下描述相关联，本发明的上面描述的性质、特征和优点以及其中实现它们的方式将变得更清楚并且被更清楚地理解，在附图中，在示意性的图解中:
图1和图2示出光电组件的截面侧视图，其中，图1示出第一操作时段之后的组件，并且图2示出第二操作时段之后的组件。
【具体实施方式】
[0031]光电半导体芯片(例如发光二极管芯片(LED芯片))典型地用在光电组件中，以用于生成光。所述芯片被灌封在外壳中，外壳提供对于环境影响和机械影响的保护。结果，组件具有高的机械稳定性，并且特别紧凑直至小型化的设计是可能的。与常规的照明元件(诸如荧光灯)相比，例如，光电组件除了其它方面以外还具有长寿命、低操作电压和低功率消耗的优点。
[0032]由于这些优点，这样的光电组件的一个应用领域是LCD屏幕的背光照明。作为低功率消耗和小的结构大小的结果，它们主要还适合于移动的、电池操作的设备中的使用。如果LED元件被用于背光照明，则那么所发射的光的恒定色彩轨迹是必要的，以便确保在LED元件的整个寿命上具有色彩保真度的屏幕输出。
[0033]图1示出光电组件I的侧向截面视图。后者由具有腔体100的外壳20构成，在腔体100的底部上布置有光电半导体芯片10。后者可以是例如发光二极管芯片(LED芯片)，而外壳20可以包括例如塑料材料(例如热塑性塑料(诸如聚邻苯二甲酰胺))。
[0034]此外，腔体100填充有透明灌封材料110，其包含例如甲基硅酮、环氧树脂或硅酮一环氧树脂混合材料。在所图解的示例性实施例中，所述灌封材料110完全包围光电半导体芯片10。
[0035]光电半导体芯片10包括布置在半导体芯片10顶侧处的发射面U。所述发射面11被配置为发射电磁辐射。这优选地牵涉来自可见的蓝色谱范围的辐射。由于光电半导体芯片(诸如LED芯片)例如一般地在相当窄的谱范围中发射，因此转换颗粒120被附加地合并到灌封材料110中。例如，所述转换颗粒将入射光线30的色彩转换为所转换的光线31的第二色彩，其可以处于黄色光学波长范围中。为此，例如，转换颗粒120可以包括发光染料，发光染料吸收入射光并且以色彩被偏移的方式重新发射它。
[0036]在所图解的示例性实施例中，光电组件I所发射的光原则上由两个谱分量组成。后者首先牵涉由光电半导体芯片10直接发射的光线60的谱分布。第二分量由转换颗粒120的发射谱确定。有利地，从相对短的到相对长的波长的入射光线30的斯托克斯偏移发生在转换中。然而，其它转换处理以及还有从相对长的到相对短的波长的转换处理(例如双光子处理)也是可能的。
[0037]借助于灌封材料110中的转换颗粒120的类型和组分以及还有其密度，可能的是影响由光电组件I发射的光的光谱或色彩轨迹。在这点上，可能的是实现例如被配置为在相对宽的谱范围中发射光(特别是白色光)的光电组件。例如，针对对于可能的应用的更精确的适配，还可能的是引入采取不同浓度的多个不同类型的转换颗粒。
[0038]腔体100由可以以倾斜方式体现的侧壁1I横向地界定，例如，以使得腔体100在腔体的底部105的方向上渐细。然而，其它实施例也是可想见的，例如垂直的或弯曲的侧壁。侧壁101被配置为反射或散射入射光。在所图解的示例性实施例中，连同侧壁101的倾斜的实施例一起，出现在发射方向2上会聚由光电半导体芯片10发射的光的反射器。一般而言，侧面101在此情况下起朗伯发射器的作用，并且漫射地反射入射光线50。
[0039]在反射之后，入射在侧壁上的光线50可以作为反射光线52而从光电组件射出。然而，在射出之前，由转换颗粒120之一进行的第二反射光线53的转换也可以发生，如入射在侧壁101之一上的第二光线51的情况下那样。
[0040]—般而言，作为老化的结果，所发射的光的性质随着光电组件I的操作时段增加而变化。在此情况下，操作时段是如下的时间段:在自从其生产起的特定时间点光电组件I已经在该时间段上处于完全操作中。随着操作时段增加，例如，针对给定的操作电流的所发射的光的强度可能降低，以使得寿命可以被定义为如下的操作时段:在该操作时段之后，所发射的光的强度落在针对在考虑下的所有光电组件的特定百分比的预先限定的值之下。在这点上，例如，存在规定为如下的习惯上的定义:在总体的所有光电组件的50%中在寿命结束之后，所发射的光强度已经落到初始强度的50%或70%(分别地，L50B50和L70B50)之下。
[0041]出于与生产工程和/或成本有关的技术原因，在特定情况下，由于例如在此可能不使用抗老化材料(例如硅酮)，因此主要是外壳材料经受老化影响。对于使用注入模制或转印模制方法生产的小的设计而言，情况尤为如此。
[0042]老化的原因可能是例如短波电磁辐射或热量或湿气的影响。特别是，在操作期间所生成的光电半导体芯片10的UV辐射和热量损耗导致老化。
[0043]结果，光电组件I的寿命极大地取决于特定技术构形，并且除了其它方面以外还由耗散来自光电半导体芯片10的热量或保护组件不受湿气的可能性确定。典型的寿命处于10,000至100,000小时的范围中，其中，例如，相对小的设计更有可能具有15,000小时的寿命，并且例如，相对大的设计更有可能具有35，000小时的寿命。
[0044]在由聚合物构成的外壳的情况下，主要是可见的蓝色和紫外辐射的影响可能导致聚合物基质的变动。因此，特别是，侧壁101的反射率也降低。由于这一般不针对光的所有波长范围以相同的程度发生，因此由此产生侧壁101的变色。通过示例的方式，在蓝色谱范围中的反射率减少的情况下，侧壁101将显得泛黄或泛蓝。
[0045]作为侧壁101的在反射率上的降低的结果，由灌封材料110中的光电半导体芯片10发射的光线所覆盖的平均路径长度也降低。特别是，存在更少的在侧壁101处的反射之后进一步传播通过灌封材料110并且可能地转换为具有更长波长的光线的光线。
[0046]这造成由光电组件I发射的光的色彩轨迹的偏移，因为在灌封材料110中的更短路径长度的情况下，由光电半导体芯片10发射的光线30、40、42、50、51或60之一据以撞击在转换颗粒120之一上的概率也降低。对于其中转换颗粒120发射在黄色谱范围中的发光辐射的情况而言，所发射的光的谱整体偏移到例如蓝色波长(蓝色偏移)。一般而言，该影响主导在反射之后直接从外壳射出的更小比例的光线所引起的色彩轨迹偏移。
[0047]通过示例的方式，在发射白色光的光电组件的情况下，CIExy色度图中的色彩轨迹可以通过成对坐标(Cx，Cy) = (0.30; 0.29)来支配。在组件的寿命上的典型的绝对色彩轨迹偏移导致在色彩坐标Cx和Xy中的一个或两者上的0.03至0.05的改变。
[0048]可以以简单的方式通过增加光电半导体芯片10的辐射功率来补偿由光电组件I发射的光的强度上的降低。例如，迄今，已经可能的是原则上通过使用抗老化外壳材料(诸如硅酮)来抵消作为老化的结果的色彩轨迹偏移。除了高成本之外，这些材料与另外地惯用的聚合物相比还具有如下缺点:它们不适合于通常使用注入模制或转印模制方法生产的小型化设计。
[0049]根据本发明，还可以通过将附加的散射颗粒嵌入到灌封材料110中来抵消归因于老化的色彩轨迹偏移，附加的散射颗粒的散射能力在操作时间期间增加。这样的散射颗粒可以体现为例如单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140;在图1和图2中图解这两个变形。在光电组件I的寿命的开始处，单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140显得是透明的，例如，以使得入射光线40、42可以几乎在没有方向上的改变的情况下通过它们，除了在入口和发射面处的折射以外。该情况对应于图1中的图解。
[0050]图2图解在其寿命内的稍后时间点处的同一光电组件I。作为老化的侧壁102的减少的反射率的结果，入射在后者上的光线50、51不再被反射，而是相反被吸收。在没有单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140的情况下，更少的光将撞击在转换颗粒120上，整个发射谱中的被转换的辐射的比例将降低，并且由光电组件I发射的光的色彩轨迹将偏移。
[0051]通过老化的单成分散射颗粒131和/或多成分散射颗粒141的增加的散射能力来防止该情况。通过示例的方式，入射在老化的单成分散射颗粒131之一上的光线40不再透射，而是相反被侧向地散射到灌封材料110中。同样，老化的多成分散射颗粒141的老化的包封146的散射能力增加。
[0052]作为在灌封材料110中的路径长度上的相关的增加的结果，被以此方式散射的光线41撞击在转换颗粒120之一上并且发射被转换的光线31的概率也增加。在更早的时间点，光线40如图1中图解那样应该已经由甚至更少地老化的单成分散射颗粒130之一透射，而没有后续的转换。
[0053]一般而言，在光电组件I的寿命上侧壁101的反射率上的降低取决于所显现的辐射、热量和/或湿气的影响。因此，如果配置单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140以使得散射能力上的增加同样取决于这些参数，则这是有利的。
[0054]可以例如凭借如下的事实来实现该情况:初始地透明的单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140随着操作时段增加而形成中空空间。在此情况下，例如，这样的中空空间的尺寸可以处于纳米范围中。这样的微孔颗粒由于它们的与同一材料的实心颗粒相比的更大的表面面积而具有增加的散射能力。在热量和/或湿气的影响下但主要在蓝色或紫外光的影响下形成微孔中空空间的合适的材料将是例如聚合物(诸如PVC、PP、PE或PMMA)以及还有特定的娃酮(例如苯基娃酮)O
[0055]如果单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140包括硅酮，并且如果灌封材料110同样包括硅酮，则那么优选地，不同的硅酮被用于散射颗粒130、140和灌封材料110。散射颗粒130、140可以包括例如具有相对高折射率的硅酮(例如苯基硅酮)。这些材料老化得相当快，并且在处理中形成微孔中空空间。灌封材料110于是优选地包括具有相对低的折射率的硅酮(例如甲基硅酮)，其更耐受老化并且在更长的时间内保持其透明度。然而，硅酮颗粒也可以嵌入到对于本领域技术人员已知的某种其它合适的灌封材料中。
[0056]为了灌封材料110中的转换率被保持为尽可能恒定，单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140优选地被配置以使得它们的散射能力主要针对被由转换颗粒120转换为不同波长范围的入射光的波长而增加。散射率主要对于近似具有与入射光的波长相同的尺寸或与入射光的波长相比更小的尺寸的结构而言是高的。如果发光染料被使用并且吸收例如蓝色波长范围中的转换颗粒120，则所形成的裂缝应当因此优选地小于近似500nm，这可以通过合适的材料选择来实现。
[0057]带来单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140的散射能力上的增加的进一步的机制是由合并到散射颗粒130、140中的其它材料构成的极度小的颗粒的粉化。在从其制备散射颗粒130、140的材料的分解期间，所述分解可以是例如由辐射的影响和/或热量的影响和/或湿气的影响引起的，所述极度小的颗粒附接到散射颗粒130、140的外表面，并且因此引起入射光的增加的散射。
[0058]其散射能力随着操作时段增加而增加的多成分散射颗粒140可以包括例如催化剂142和透明包封145，其中，包封145部分地或完全地包围催化剂142。催化剂142优选地体现为光催化剂，并且支持在光的影响下(例如在蓝色光的影响下)的包封145的分解。这在多成分散射颗粒140的表面处引起包含在包封145中的相对小的颗粒的裂化或粉化，并且可以因此带来散射能力上的增加。
[0059]催化剂142的合适的选择使得在此可以控制分解处理的时间轮廓，并且将其适配于侧壁101的反射率上的降低。可能的材料组分将是例如用于催化剂142的T12以及用于包封145的聚合物(诸如PMMA)。包封145的分解和粉化有利地主要导致在如下的波长范围中的散射率上的增加:转换颗粒120主要从该波长范围把光转换成具有不同波长的光。
[0060]对于所发射的光的色彩轨迹偏移的最佳的可能的补偿而言关键的是，将单成分散射颗粒130和/或多成分散射颗粒140的浓度和老化行为适配于光电组件I的所设想的操作状态的能力。主要地，所寻找的光电半导体芯片10的发射强度和功率消耗、作为结果而引起的光电组件I的加热以及还有周围温度和湿气在此是相关的。
[0061]散射颗粒130、140优选地被均匀地并且同质地引入到灌封材料110中。这造成尽可能同质的光电组件I的发射特性。散射颗粒130、140的浓度关于侧壁1I以及散射颗粒130、140本身的老化行为的给定的合适的配位(coordinat1n)，例如CIE xy色度图中的所发射的光的色彩轨迹的坐标的随着光电组件I的寿命的改变可以被限制为至多0.01。相对于(0.30; 0.29 )的白色点，这将造成小于5%的相对改变。
[0062]多成分散射颗粒140可以还包括三种或更多种不同的材料。如果各个成分具有不同的老化行为，则那么这允许将散射能力上的增加甚至更精确地适配于侧壁101的反射率据以降低的时间和谱特性。
[0063]如所图解的示例性实施例中那样，借助单成分散射颗粒130和多成分散射颗粒140的同时混合的方式，色彩轨迹偏移的减少是可能的。然而，还可能的是使用例如专有单成分或专有多成分散射颗粒。在此情况下，所述散射颗粒可以都是同一实施例，或另外由不同实施例的颗粒组成。取决于应用，在每种情况下可以使用合适的数量和浓度的被不同地体现的类型的散射颗粒。
[0064]除了具有随操作时段增加的散射能力的散射颗粒130、140之外，具有近似恒定的散射能力的进一步的散射颗粒也可以嵌入到灌封材料110中。这些散射颗粒可以包括例如金属氧化物(例如氧化钛或氧化铝)、金属氟化物(例如氟化钙)或二氧化硅。
[0065]用于嵌入光电组件I中使用的转换颗粒120和散射颗粒130、140的合适的方法将是例如在静止的液体灌封材料110被引入到腔体100之前与静止的液体灌封材料110的混合。替换地，也可以执行在已经填充的但尚未固化的灌封材料110中的转换颗粒120和/或散射颗粒130、140的沉淀。像散射颗粒130、140那样，转换颗粒120也优选地以均匀地并且同质地分布的方式与灌封材料110混合。
[0066]原则上可以在宽范围上自由地选取散射颗粒130、140的尺寸。它们优选地处于近似Inm至几百微米的范围中，甚至更优选地处于1nm至ΙΟμπι的范围中。散射颗粒130、140因此足够小而被以充足的数量引入到具有例如几百微米至几毫米的尺寸的腔体中。
[0067]此外，散射能力在相对大的颗粒的情况下对于色彩轨迹偏移的有效补偿而言是过低的。由于对于其尺寸比要被散射的光的波长更小或与之相当的散射颗粒130、140而言散射能力是特别高的，因此散射颗粒130、140的大小优选地适配于原则上要被散射的光分量的波长。由用于制备颗粒和光电组件I的所选取的方法给出针对单成分散射颗粒130或多成分散射颗粒140的大小的下限。
[0068]替代仅利用一种灌封材料110填充腔体100，如在所图解的示例性实施例中那样，还可能的是引入多个层的例如不同类型的灌封材料。在此情况下，光电半导体芯片10也可以仅部分地或根本不与灌封材料中的一种或多种直接接触。作为关键的全部在于，由光电半导体芯片10发射的光可以通过一个或多个灌封材料层从光电组件I射出，并且在处理中通过包括所合并的转换颗粒和散射颗粒的层。
[0069]在所图解的示例性实施例中，光电半导体芯片10包括单个发射面U。然而，包括多个发射面的实施例也是可能的。为了接触光电半导体芯片10，建立与光电半导体芯片10的接触焊盘13的电接触的接触元件70可以被布置在光电组件中。接触元件70可以更进一步地如所图解那样导电地连接到腔体100的腔体底部105上的接触焊盘106。然而，若是被引导出腔体100并且被连接到合适的其它表面或元件，那它们也可以例如采用布线的形式。可以例如通过焊接来同样执行光电半导体芯片10的下侧12上的接触焊盘与外壳20的腔体的底部105处的接触焊盘的平坦接触。
[0070]光电半导体芯片10本身优选地包括半导体层堆叠，其中嵌入有用于生成辐射的有源层。所述有源层可以包括例如Pn结、双异质结构或量子阱结构。为了将紫外区中的电磁辐射通过可见发射到红外谱范围，半导体层堆叠可以包含II1-1V族半导体材料。
[0071]在薄膜组件的情况下，半导体层堆叠在生产期间至少部分地从生长衬底脱离。其中半导体层堆叠保留在(如果适当的话包括透明材料)衬底上的实施例也是可能的。
[0072]作为灌封材料110中的增加的散射的结果避免由光电组件I发射的光的色彩轨迹偏移的可能性允许更自由地选择用于制备外壳20的材料。特别是，可能的是使用如下的材料:其反射率随着操作时段增加而降低，但其使得能够进行例如特别紧凑的设计、使得能够例如使用注入模制或转印模制方法进行特别简单的光电组件I的生产，或是特别成本有效的。这样的合适的材料可以是例如聚邻苯二甲酰胺、硅酮、环氧树脂材料或硅酮-环氧树脂混合材料。
[0073]具有高色彩轨迹稳定性的紧凑的光电组件可以用于例如用于LCD的背光照明(例如在移动电子设备中)。这样的元件的典型的外壳尺寸处于从几百微米达到几毫米的范围中。
[0074]虽然已经借助优选的示例性实施例更具体地详细图解并且描述了本发明，然而本发明不局限于所公开的示例，并且在不脱离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以由此得到其它变化。
[0075]参考标号列表 I光电组件 2发射方向 10光电半导体芯片 11发射面 12下侧
13光电半导体芯片上的接触焊盘 20外壳
30入射在转换颗粒上的光线 31被转换的光线 40入射在散射颗粒上的光线 41被散射的光线
42入射在散射颗粒上的进一步的光线 50入射在侧壁上的光线 51入射在侧壁上的光线 52反射光线
53入射转换颗粒上的反射光线
60直接发射的光线
70接触元件
100腔体
101侧壁
102老化的侧壁
105腔体的底部
106腔体的底部处的接触焊盘
110灌封材料
120转换颗粒
130单成分散射颗粒
131老化的单成分散射颗粒
140双成分散射颗粒
141老化的双成分散射颗粒
142催化剂
145包封
146老化的包封
【主权项】
1.一种光电组件(I)，包括具有腔体(100)的外壳(20)，其中布置有具有用于发射光线(30、40、42、50、51、60)的发射面(11)的光电半导体芯片(10)并且还有透明灌封材料(110)， 其中，所述腔体(100)包括至少一个侧壁(101)，其至少部分地反射入射在所述侧壁(101)上的光线(50、51)，并且其反射率随着操作时段增加而下降， 其中，转换颗粒(120)嵌入到所述灌封材料(110)中，所述转换颗粒将入射在所述转换颗粒(120)上的具有第一波长的光线(30、53)转换为具有第二波长的光线(31)，以及 其中，散射颗粒(130、140)嵌入到所述灌封材料(110)中，所述散射颗粒散射入射在所述散射颗粒(130、140)上的光线(40、42)，并且所述散射颗粒的散射能力随着操作时段增加而增加。2.如权利要求1所述的光电组件(I)， 其中，所述转换颗粒(120 )被配置为:将具有相对短的波长的入射光线(3O、53 )转换为具有相对长的波长的光线(31)。3.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述散射颗粒(130、140)被配置以使得:所述散射能力上的时间上的增加取决于由短波电磁辐射(特别是，UV辐射)和/或热量和/或湿气所显现的对所述散射颗粒(130、140)的影响。4.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述散射颗粒(130、140)被配置为随着操作时段增加而产生增加所述散射能力的中空空间，特别是微观裂缝。5.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述散射颗粒(130、140 )包括硅酮，优选地苯基硅酮。6.如权利要求1至4中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述灌封材料(110)包括硅酮，优选地甲基硅酮。7.如权利要求5所述的光电组件(I)， 其中，所述灌封材料(110)包括硅酮，优选地甲基硅酮，其折射率低于所述散射颗粒(130、140 )的硅酮的折射率。8.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述散射颗粒(130、140 )包括聚合物，优选地PMMA。9.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述散射颗粒(140)是多成分设计，并且 包括催化剂(142 )和透明包封(145 )， 其中，所述包封(145)至少部分地包围所述催化剂(142)，以及 其中，所述催化剂(142)被配置为:在短波电磁辐射(特别是，UV辐射)和/或热量和/或湿气的影响下支持所述包封(145 )的分解。10.如权利要求9所述的光电组件(I)， 其中，所述催化剂(142)包括Ti02。11.如权利要求9或1所述的光电组件(I)， 其中，所述包封(145)包括聚合物。12.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述散射颗粒(130、140 )包括Inm至10ym的大小。13.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，选取所述灌封材料(110)中的所述散射颗粒(130、140)的浓度以使得:随着光电组件(I)的操作时段增加，由于所述侧壁(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径长度上的改变被所述散射颗粒(130、140 )的在散射能力上的同时增加抵消，以及 由所述光电组件(I)发射的辐射的色彩轨迹在所述光电组件(I)的寿命期间改变至多5% ο14.如前述权利要求中的任一项所述的光电组件(I)， 其中，所述外壳(20 )包括塑料，优选地聚邻苯二甲酰胺或PCT。
【文档编号】H01L33/56GK105981187SQ201580009573
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月18日
【发明人】L.海贝格尔, M.维特曼
【申请人】奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司