DE102012202927A1 - Lichtquelle mit led-chip und leuchtstoffschicht - Google Patents

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Abstract

Die Lichtquelle (11) weist einen LED-Chip (12) mit einer lichtemittierenden Oberfläche (13), an welcher eine Leuchtstoffschicht (14) angeordnet ist, auf, wobei die Leuchtstoffschicht (14) nebeneinander angeordnete Bereiche (16, 17) mit unterschiedlichen Leuchtstoffen aufweist. Eine Leuchtvorrichtung (41) weist mindestens eine Lichtquelle (11) auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle, aufweisend einen LED-Chip mit einer lichtemittierenden Oberfläche, an welcher eine Leuchtstoffschicht angeordnet ist.
  • Es sind Leuchtdioden bekannt, bei denen ein LED-Chip an einer lichtemittierenden Oberfläche Primärlicht einer ersten Wellenlänge abstrahlt (z.B. blaues Licht) und die lichtemittierende Oberfläche mit Silikon gedeckt ist, dem ein erster Leuchtstoff und ein zweiter Leuchtstoff als Füllstoffe beigemengt sind. Der erste Leuchtstoff wandelt das Primärlicht teilweise in ein erstes Sekundärlicht einer größeren Wellenlänge (z.B. in grünes Licht) um und der zweite Leuchtstoff wandelt das Primärlicht teilweise in ein zweites Sekundärlicht einer anderen, noch größeren Wellenlänge (z.B. in rotes Licht) um. Die Leuchtdiode strahlt folglich ein Mischlicht mit einem Anteil des Primärlichts, des ersten Sekundärlichts und des zweiten Sekundärlichts aus, z.B. ein weißes oder weißliches (z.B. warm-weißes) Mischlicht.
  • Hierbei ist nachteilig, dass das erste Sekundärlicht mit der kürzeren Wellenlänge teilweise von dem zweiten Leuchtstoff in das zweite Sekundärlicht mit der dazu größeren Wellenlänge umgewandelt werden kann. Diese mehrfachen Wellenumwandlungsprozesse führen zu einem Quanteneffizienzverlust und auch zu einem weniger attraktiven Spektrum mit einem geringen Farbwiedergabeindex von typischerweise ca. 80. Zudem führt der Unterschied im Brechungsindex zwischen den Leuchtstoffen und dem Silikon zu weiteren Absorptionsverlusten. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Silikon von ca. 0,15 bis 0,2 W/(m·K) führt darüber hinaus zu einer hohen Temperatur der Leuchtstoffe, was eine mögliche Lichtstromdichte begrenzt, die Umwandlungseffizienz verringert (insbesondere von nitridischem oder nitridkeramischen rotem Leuchtstoff) und zu einer Degradation der Leuchtstoffe führen kann.
  • Das Problem der mehrfachen Wellenumwandlung kann bisher bei Leuchtvorrichtungen mit mehreren Leuchtdioden dadurch gelöst werden, dass eine erste Teilgruppe der Leuchtdioden eine Leuchtstoffschicht mit nur dem ersten Leuchtstoff und eine zweite Teilgruppe der Leuchtdioden eine Leuchtstoffschicht mit nur dem zweiten Leuchtstoff aufweist. Dies ermöglicht einen hohen Farbwiedergabeindex von ca. 90. Nachteilig hierbei ist, dass dazu mehrere Leuchtdioden benötigt werden und eine Farbhomogenität geringer ist, insbesondere unter großen Winkeln zur Hauptabstrahlungsrichtung.
  • Das Problem der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Leuchtstoffschicht kann bisher durch eine Verwendung keramischer Leuchtstoffschichten gelöst werden. Solche keramischen Leuchtstoffschichten weisen ein keramisches Grundmaterial auf, dem ein mindestens ein Aktivator (häufig eine seltene Erde wie Ce oder Eu) zugegeben ist. Durch Zugabe eines Aktivators wird der keramischen Leuchtstoffschicht die Fähigkeit zur Wellenlängenumwandlung verliehen. Das keramische Grundmaterial (ohne Aktivator) ist typischerweise transparent oder transluzent.
  • Die keramischen Leuchtstoffschichten können insbesondere analog zu anderen keramischen Körpern hergestellt werden, z.B. durch Sintern von vorgeformten Grünkörpern, und bestehen also zumindest im Wesentlichen (ggf. unter Verbleib geringer Mengen von Sinterhilfsstoffen o.ä.) aus dem keramischen Leuchtstoff. Die Verwendung keramischer Leuchtstoffschichten weist den Vorteil auf, dass sie eine effiziente Wellenlängenumwandlung ermöglichen (z.B. mindestens 10% effizienter für eine Wellenlängenumwandlung in grün oder gelb), thermisch hochgradig leitfähig sind (mit ca. 10 W/(m·K)), mechanisch stabil sind und eine geringe Lichtdämpfung aufweisen. Nachteilig ist, dass zwar grüne und gelbe keramische Leuchtstoffe vergleichsweise einfach und preiswert herstellbar sind, jedoch keine roten keramischen Leuchtstoffe.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit für eine effiziente und preiswerte Erzeugung eines Mischlichts aus mindestens zwei Sekundärlichtanteilen bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtquelle, aufweisend einen LED-Chip mit einer lichtemittierenden Oberfläche, an welcher eine Leuchtstoffschicht angeordnet ist, wobei die Leuchtstoffschicht nebeneinander angeordnete Bereiche mit unterschiedlichen Leuchtstoffen aufweist. Durch die nebeneinander liegende Anordnung der Leuchtstoffe wird eine gegenseitige Beeinflussung bzw. Reabsorption im Vergleich zu einer bisher verwendeten Leuchtstoffmischung erheblich verringert und so ein hoher Farbwiedergabeindex bereitgestellt. Dennoch kann eine einzelne Lichtquelle mehrere Leuchtstoffe aufweisen.
  • Die Zahl der Leuchtstoffe ist grundsätzlich nicht begrenzt und kann zwei oder auch mehr Leuchtstoffe umfassen, z.B. einen grünen, gelben und/oder roten Leuchtstoff.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass ein erster Bereich einen ersten Leuchtstoff aufweist und mindestens ein zweiter Bereich einen zweiten Leuchtstoff aufweist und der mindestens eine zweite Bereich in einer jeweiligen Aussparung des ersten Bereichs angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Integration unterschiedlich herstellbarer Leuchtstoffbereiche, insbesondere eines herstellungstechnisch gut handhabbaren, z.B. mechanisch stabilen, ersten Bereichs und eine Auffüllung der mindestens einen Aussparung mit einem herstellungstechnisch schlechter handhabbaren und/oder einfacher verfüllbaren zweiten Leuchtstoff oder Bereich. Eine Größe der Aussparung, eine Menge des zweiten Leuchtstoffs und folglich auch der Konversionsgrad des zweiten Bereichs in der Aussparung sind vergleichsweise präzise dimensionierbar, was eine präzise Einstellung des Summenfarborts des Mischlichts auch einer einzelnen Lichtquelle unterstützt.
  • Selbstverständlich mag der erste Bereich auch mindestens eine Aussparung für einen dritten oder noch weiteren Leuchtstoff aufweisen, welche entsprechende dritte oder weitere Bereiche bilden.
  • Die Form der Aussparung (in Draufsicht) ist nicht beschränkt, wobei eine kreisrunde Form herstellungstechnisch bevorzugt ist. Jedoch ist z.B. auch eine eckige, ovale oder freie Form verwendbar.
  • Die Aussparung ist zur einfachen Herstellung und starken Bestrahlung mit dem Primärlicht bevorzugt durchgängig.
  • Es ist eine Ausgestaltung davon, dass der erste Leuchtstoff ein keramischer Leuchtstoff ist und der erste Bereich eine aus dem ersten Leuchtstoff hergestellte keramische Schicht ist. Diese weist alle Vorteile keramischer Leuchtstoffschichten auf und ist insbesondere mechanisch stabil und ermöglicht eine präzise Einbringung der Aussparungen, z.B. durch eine entsprechende Formung eines Grünkörpers.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass die keramische Schicht als ein Plättchen (mit einer konstanten Dicke) vorliegt. Dies ermöglicht einen über die Fläche der keramischen Schicht hochgradig gleichmäßigen Konversionsgrad.
  • Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass eine Dicke der keramischen Leuchtstoff-Schicht zwischen ca. 30 und ca. 350 Mikrometern liegt. Eine solche Schichtdicke ermöglicht geringe Lichtverluste bei einer gleichzeitig präzisen Einstellung des Konversionsgrads bis hin zu einer praktisch vollständigen Konversion mit einem Konversionsgrad von ca. 98% oder mehr.
  • Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die keramische Schicht einen unteren, nicht mit Aktivator(en) versehenen (z.B. dotierten) dotierten Teilbereich (untere Teillage oder Schicht) und einen oberen, mit mindestens einem Aktivator versehenen (z.B. dotierten) Teilbereich (obere Teillage oder Schicht) aufweist. Dies ergibt den Vorteil, dass die Wellenlängenkonversion weiter entfernt von (oberhalb) der lichtemittierenden Oberfläche des LED-Chips auftritt und folglich ein geringerer Teil des (isotrop) von dem ersten Leuchtstoff emittierten ersten Sekundärlichts auf die lichtemittierende Oberfläche trifft als bei einer Wellenlängenkonversion nahe der lichtemittierenden Oberfläche des LED-Chips. Dies erhöht eine Effizienz, da der LED-Chip üblicherweise eine geringe Reflektivität aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass so eine kleinere Fläche der Aussparung(en) des ersten Bereichs benötigt wird, weil eine größere Menge an Primärlicht den in den Aussparungen befindlichen zweiten Leuchtstoff bzw. den mindestens einen zweiten (Leuchtstoff-)Bereich trifft. Auch mag dies herstellungstechnisch vorteilhaft sein und es ermöglicht zudem einen kürzeren thermischen Pfad durch den zweiten Bereich bzw. den zweiten Leuchtstoff (insbesondere durch ein als Matrixmaterial dienendes Silikon) hin zu dem ersten (insbesondere keramischen und folglich thermisch gut leitenden) Bereich und also eine verbesserte Wärmeableitung.
  • Der untere Teilbereich der keramischen Schicht besteht insbesondere aus einem transparenten oder transluzenten keramischen Material.
  • Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die keramische Schicht mit Ce als Aktivator dotiertes LuAG oder YAG als keramischen Leuchtstoff aufweist. Das Ce kann eingebaut insbesondere als Aktivator-Ion Ce3+ vorliegen. Es ist eine Weiterbildung, dass Ce bzw. das Ce3+ mit einer Konzentration zwischen ca. 0,5% und 3% vorliegt.
  • Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die keramische Schicht mit Eu als Aktivator dotiertes (Ba,Sr)-SiON als keramischen Leuchtstoff aufweist. Eu kann eingebaut insbesondere als Aktivator-Ion Eu2+ vorliegen. Es ist eine Weiterbildung, dass Eu bzw. Eu2+ mit einer Konzentration zwischen ca. 0,5% und 2% vorliegt.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der zweite Leuchtstoff als ein in ein Vergussmaterial, insbesondere Silikon, eingebetteter Füllstoff vorliegt. Ein solcher zweiter Leuchtstoff kann besonders einfach in die mindestens eine Aussparung eingefüllt werden, z.B. durch Rakeln. Der zweite Leuchtstoff kann insbesondere ein roter Leuchtstoff sein, welcher rotes zweites Sekundärlicht erzeugt.
  • Es ist eine Ausgestaltung davon, dass der zweite Leuchtstoff ein Eu-dotierter nitridkeramischer Leuchtstoff ist. Es ist eine Weiterbildung davon, dass der zweite Leuchtstoff (Sr,Ba,Ca)2Si5N8:Eu oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu ist oder aufweist. Eu kann eingebaut insbesondere als Aktivator-Ion Eu2+ vorliegen.
  • Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass ein Flächenanteil des zweiten Bereichs zwischen ca. 1/3 und ca. 2/3 liegt. Dies ermöglicht einerseits einen ausreichend hohen Anteil des zweiten Sekundärlichts und eine ausreichende Stabilität und Handhabbarkeit des ersten Bereichs.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Lichtquelle wie oben beschrieben.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine gehäuste Lichtquelle aufweist oder ist. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer Einzel-Lichtquelle mit verbesserten Eigenschaften. Die gehäuste Lichtquelle kann insbesondere eine gehäuste Leuchtdiode sein.
  • Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung mehrere auf einem gemeinsamen Träger aufgebrachte Lichtquellen aufweist. Die Leuchtvorrichtung kann insbesondere ein Leuchtmodul oder eine Lampe sein.
  • Es ist eine Ausgestaltung davon, dass den Lichtquellen ein gemeinsames Diffusorelement optisch nachgeschaltet ist. Dies erhöht eine Gleichmäßigkeit des von der Leuchtvorrichtung abgestrahlten Lichts, insbesondere im Hinblick auf dessen Helligkeit und/oder Farbe.
  • In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
  • 1 zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 zeigt die Lichtquelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Schnittdarstellung in Seitenansicht;
  • 3 zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Lichtquelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
  • 5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung mit mehreren Lichtquellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle 11 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt die Lichtquelle 11 als Schnittdarstellung in Seitenansicht.
  • Die Lichtquelle 11 weist einen LED-Chip 12 mit einer oberseitigen lichtemittierenden Oberfläche 13 auf, an welcher eine Leuchtstoffschicht 14 angeordnet ist. Von der lichtemittierenden Oberfläche 13 ist blaues Primärlicht abstrahlbar, z.B. mit einer Spitzenwellenlänge zwischen 440 nm und 460 nm.
  • Die Leuchtstoffschicht 14 bedeckt die lichtemittierende Oberfläche 13 ganzflächig bis auf eine Aussparung für ein Bondpad 15 des LED-Chips 12. Der andere elektrische Kontakt des LED-Chips 12 wird unterseitig bereitgestellt (o.Abb.).
  • Die Leuchtstoffschicht 14 weist zwei nebeneinander angeordnete Bereiche 16, 17 mit unterschiedlichen Leuchtstoffen auf, nämlich einen ersten Bereich 16 mit einem ersten Leuchtstoff und einer kreisförmigen, senkrecht durchgehenden Aussparung 18 und einem die Aussparung 18 ausfüllenden zweiten Bereich 17 mit einem zweiten Leuchtstoff. Ein Flächenanteil des zweiten Bereichs 17 (in Draufsicht) beträgt hier ca. 1/3.
  • Der erste Leuchtstoff wandelt das blaue Primärlicht zumindest teilweise in grünes oder grün-gelbes Sekundärlicht um. Der erste Leuchtstoff ist ein keramischer Leuchtstoff und umfasst hier insbesondere mit Ce als Aktivator dotiertes LuAG oder YAG, insbesondere mit einer Ce-Konzentration zwischen ca. 0,5% und 3% oder mit Eu als Aktivator dotiertes Sr-SiON mit einer Eu-Konzentration zwischen ca. 0,5% und 2%. Der erste Leuchtstoff bildet den ersten Bereich 16 als Plättchen mit einer Dicke zwischen ca. 30 und ca. 350 Mikrometern.
  • Der in der Aussparung 18 vorhandene zweite Bereich 17 ist als ein Vergussmaterial mit einem transparenten Polymer (hier: Silikon) als Grundmaterial ausgebildet, in das der zweite Leuchtstoff als Füllmaterial in Form von Leuchtstoffpartikeln eingebettet ist. Der zweite Leuchtstoff wandelt das blaue Primärlicht zumindest teilweise in rotes Sekundärlicht um. Der zweite Leuchtstoff ist hier insbesondere eine mit Eu als Aktivator dotierte Nitridkeramik Stoff, insbesondere (Sr,Ba,Ca)2Si5N8:Eu oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu.
  • Das von der Lichtquelle 11 abgestrahlte Licht ist hier ein warm-weisses Mischlicht mit einer Farbtemperatur zwischen 2700 K und 3000 K aus dem nicht umgewandelten Teil des Primärlichts, dem ersten Sekundärlicht und dem zweiten Sekundärlicht.
  • 3 zeigt in Draufsicht eine Lichtquelle 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Lichtquelle 21 unterscheidet sich von der Lichtquelle 11 dadurch, dass sie vier Aussparungen 22 in dem ersten Bereich 23 aufweist, welche aber nur ein Viertel der Fläche der Aussparung 18 aufweisen. Die Aussparungen 22 sind mit jeweiligen zweiten Bereichen 24 mit dem zweiten Leuchtstoff aufgefüllt.
  • 4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Lichtquelle 31 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der ansonsten ähnlichen Lichtquelle 11 weist der als keramische Schicht ausgebildete erste Bereich 32 nun einen unteren, nicht mit Aktivatoren versehenen Teilbereich 33 oder Lage (z.B. aus LuAG, YAG oder (Ba,Sr)-SiON) und einen oberen, mit mindestens einem Aktivator (z.B. Ce und/oder Eu) versehenen (z.B. dotierten) Teilbereich 34 oder Lage einer Leuchtstoffschicht 35 auf. Dabei ist das keramische Grundmaterial bevorzugt identisch. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch als ein keramischer Zweischichtenaufbau verstanden werden, dessen oberer Teilbereich 34 oder Schicht keramischen Leuchtstoff aufweist und dessen unterer Teilbereich 33 oder Schicht eine lichtdurchlässige (insbesondere transparente) Keramik aufweist, welche keine Wellenlängenkonversionseigenschaft aufweist.
  • Das Ausführungsbeispiel ergibt den Vorteil, dass die Wellenlängenkonversion des ersten Bereichs 32 weiter entfernt (oberhalb) der lichtemittierenden Oberfläche 13 des LED-Chips 12 auftritt und folglich ein geringerer Teil des (isotrop) von den zugehörigen Leuchtstoffionen emittierten ersten Sekundärlichts auf die lichtemittierenden Oberfläche trifft als bei einer Wellenlängenkonversion nahe der lichtemittierenden Oberfläche 13.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass so eine kleinere Fläche der Aussparung 18 des ersten Bereichs 32 benötigt wird, weil eine größere Menge an Primärlicht den in der Aussparung 18 befindlichen zweiten Leuchtstoff trifft.
  • Zudem mag dieses Ausführungsbeispiel herstellungstechnisch vorteilhaft sein und ermöglicht zudem einen kürzeren thermischen Pfad durch den zweiten Bereich 17 hin zu dem ersten, thermisch gut leitenden Bereich 32 und also eine verbesserte Wärmeableitung.
  • 5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 41 in Form eines Leuchtmoduls mit mehreren Lichtquellen 11. Die Leuchtvorrichtung 41 weist einen gemeinsamen Träger 42 auf, auf deren Vorderseite 43 mehrere Lichtquellen 11 angeordnet sind. Der Träger 42 mag beispielsweise eine Leiterplatte (insbesondere eine Metallkern-Leiterplatte zur effektiven Wärmeabfuhr) oder ein Keramiksubstrat sein. Der Träger 42 mag z.B. kreisscheibenförmig sein. Die Vorderseite 43 des Trägers 42 ist zwischen den Lichtquellen 11 mit einer reflektierenden Lage 44 ausgestattet, um eine Lichtausbeute zu erhöhen. Die Lichtquellen 11 und die reflektierende Lage 44 sind von einer ringförmig umlaufenden Seitenwand 45 umgeben, welche auch eine transluzent lichtdurchlässige Diffusorplatte 46 trägt.
  • Die Diffusorplatte 46 dient als den Lichtquellen 11 gemeinsames Diffusorelement und ist diesen beabstandet optisch nachgeschaltet. Die Diffusorplatte 46 erhöht eine Homogenität des von der Leuchtvorrichtung 41 abgestrahlten Mischlichts. Die Diffusorplatte 46 mag z.B. aus mit diffus reflektierenden Teilchen (z.B. Aluminiumoxid-Partikeln) versetztem Silikon bestehen.
  • Ein Raum 47 zwischen den Lichtquellen 11 und der reflektierenden Lage 44 einerseits und der Diffusorplatte 46 andererseits mag frei sein oder, wie dargestellt, mittels eines transparenten Silikons 48 oder anderen Polymers gefüllt, insbesondere vergossen, sein. Insbesondere bei einem gefüllten Raum 47 mag die Diffusorplatte 46 mittels eines Vergussprozesses bereitgestellt worden sein. Eine weitere Alternative ist, dass die Diffusorschicht nicht von der mindestens einen Lichtquelle beabstandet ist, sondern z.B. die mindestens eine Lichtquelle direkt bedeckt. In diesem Fall ist also kein zusätzlicher Raum gibt zwischen der mindestens einen Lichtquelle und der Diffusorschicht vorhanden.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • So mögen die Lichtquellen auch dritte oder weitere Bereiche mit einem dritten oder weiteren Leuchtstoff aufweisen.
  • Zudem mag die Leuchtvorrichtung auch andere Lichtquellen aufweisen, z.B. gemäß dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel.

Claims (14)

  1. Lichtquelle (11; 21; 31), aufweisend einen LED-Chip (12) mit einer lichtemittierenden Oberfläche (13), an welcher eine Leuchtstoffschicht (14; 35) angeordnet ist, wobei die Leuchtstoffschicht (14; 35) nebeneinander angeordnete Bereiche (16, 17; 16, 24) mit unterschiedlichen Leuchtstoffen aufweist.
  2. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 1, wobei ein erster Bereich (16) einen ersten Leuchtstoff aufweist und mindestens ein zweiter Bereich (17) einen zweiten Leuchtstoff aufweist und der mindestens eine zweite Bereich (17) in einer jeweiligen Aussparung (18) des ersten Bereichs (16) angeordnet ist.
  3. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 2, wobei der erste Leuchtstoff ein keramischer Leuchtstoff ist und der erste Bereich (16) eine aus dem ersten Leuchtstoff hergestellte keramische Schicht, insbesondere Plättchen, ist.
  4. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 3, wobei eine Dicke der keramischen Schicht (16) zwischen ca. 30 und ca. 350 Mikrometern liegt.
  5. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die keramische Schicht (16) einen unteren, nicht mit Aktivatoren versehenen Teilbereich (33) und einen oberen, mit mindestens einem Aktivator versehenen Teilbereich (33) aufweist.
  6. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die keramische Schicht (16) mit Ce dotiertes LuAG oder YAG als keramischen Leuchtstoff aufweist, insbesondere mit einer Konzentration von Ce zwischen ca. 0,5% und 3%.
  7. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die keramische Schicht (16) mit Eu dotiertes (Ba,Sr)-SiON als keramischen Leuchtstoff aufweist, insbesondere mit einer Konzentration von Eu zwischen ca. 0,5% und 2%.
  8. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Leuchtstoff als ein in ein Vergussmaterial, insbesondere Silikon, eingebetteter Füllstoff vorliegt.
  9. Lichtquelle (11; 21; 31) nach Anspruch 8, wobei der zweite Leuchtstoff ein Eu-dotierter nitridischer Leuchtstoff ist, insbesondere (Sr,Ba,Ca)2Si5N8:Eu oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu.
  10. Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Flächenanteil des zweiten Bereichs (17; 24) zwischen ca. 1/3 und ca. 2/3 liegt.
  11. Leuchtvorrichtung (41), aufweisend mindestens eine Lichtquelle (11; 21; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Leuchtvorrichtung eine gehäuste Lichtquelle aufweist.
  13. Leuchtvorrichtung (41) nach Anspruch 11, wobei die Leuchtvorrichtung (41) mehrere auf einem gemeinsamen Träger (42) aufgebrachte Lichtquellen (11; 21; 31) aufweist.
  14. Leuchtvorrichtung (41) nach Anspruch 13, wobei den Lichtquellen (11; 21; 31) ein gemeinsames Diffusorelement (46) optisch nachgeschaltet ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207448A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konverterelement, Baugruppe, Hintergrundbeleuchtung und Anzeigevorrichtung
DE102013217410A1 (de) * 2013-09-02 2015-03-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102015203578A1 (de) 2015-02-27 2016-09-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung von optoelektronischen bauelementen und optoelektronische bauelemente
US10760771B2 (en) 2017-06-19 2020-09-01 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Foil structure with generation of visible light by means of LED technology
US10847692B2 (en) 2017-06-19 2020-11-24 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Foil structure with generation of visible light by means of LED technology

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6728931B2 (ja) * 2016-04-21 2020-07-22 セイコーエプソン株式会社 光源装置およびプロジェクター

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10349038A1 (de) * 2002-10-22 2004-05-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtquelle mit einer LED und einem Lumineszenzkonversionskörper und Verfahren zum Herstellen des Lumineszenzkonversionskörpers
WO2004093203A2 (de) * 2003-04-10 2004-10-28 Patent-Treuhand-Gesell Schaft Für Elektrische Glühlampen Mbh Leuchtstoffbasierte led und zugehöriger leuchtstoff
DE102009032606A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Flachlichtquelle
DE102009037186A1 (de) * 2009-08-12 2011-02-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil
DE202010007032U1 (de) * 2010-04-09 2011-08-09 Tridonic Jennersdorf Gmbh LED-Modul für Strahler
DE202011106052U1 (de) * 2011-09-23 2011-11-09 Osram Ag Lichtquelle mit Leuchtstoff und zugehörige Beleuchtungseinheit.

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3040953C2 (de) * 1979-11-01 1984-03-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka Bildanzeigeeinrichtung
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
JP2003164760A (ja) * 2001-11-29 2003-06-10 Denso Corp セラミック触媒体
EP1413619A1 (de) * 2002-09-24 2004-04-28 Osram Opto Semiconductors GmbH Lumineszentes Material, insbesondere zur Anwendung in Leuchtdioden
US7250715B2 (en) * 2004-02-23 2007-07-31 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength converted semiconductor light emitting devices
US7361938B2 (en) * 2004-06-03 2008-04-22 Philips Lumileds Lighting Company Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
JP5285435B2 (ja) 2006-03-06 2013-09-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 発光ダイオードモジュール
JP2007287842A (ja) 2006-04-14 2007-11-01 Ricoh Co Ltd 半導体装置
DE102006024165A1 (de) * 2006-05-23 2007-11-29 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Optoelektronischer Halbleiterchip mit einem Wellenlängenkonversionsstoff sowie optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einem solchen Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips
US7521862B2 (en) * 2006-11-20 2009-04-21 Philips Lumileds Lighting Co., Llc Light emitting device including luminescent ceramic and light-scattering material
WO2008068689A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-12 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Illumination device, particularly with luminescent ceramics
WO2008096301A1 (en) * 2007-02-07 2008-08-14 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Illumination system comprising composite monolithic ceramic luminescence converter
DE102007035592B4 (de) * 2007-07-30 2023-05-04 Osram Gmbh Temperaturstabiler Leuchtstoff, Verwendung eines Leuchtstoffs und Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs
US7863635B2 (en) * 2007-08-07 2011-01-04 Cree, Inc. Semiconductor light emitting devices with applied wavelength conversion materials
DE102007060198A1 (de) * 2007-12-14 2009-06-18 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Konversions-LED
KR20100127286A (ko) * 2008-03-21 2010-12-03 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 발광 장치
JP2009258057A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Hamamatsu Photonics Kk 放射線像変換パネル
DE102008050643B4 (de) * 2008-10-07 2022-11-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtmittel
TWI481069B (zh) * 2008-11-27 2015-04-11 Lextar Electronics Corp 光學薄膜
CN101752483B (zh) 2008-12-15 2011-09-28 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 发光二极管
CA2755838C (en) * 2009-03-19 2018-01-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device with remote luminescent material
US8556437B2 (en) * 2009-12-17 2013-10-15 Stanley Electric Co., Ltd. Semiconductor light source apparatus and lighting unit
CN101847680A (zh) 2009-12-21 2010-09-29 深圳市成光兴实业发展有限公司 采用丝网印刷工艺的白光led荧光粉膜层及制作方法
JP4949525B2 (ja) * 2010-03-03 2012-06-13 シャープ株式会社 波長変換部材、発光装置および画像表示装置ならびに波長変換部材の製造方法
US8263422B2 (en) * 2010-04-26 2012-09-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Bond pad isolation and current confinement in an LED using ion implantation
JP5635832B2 (ja) * 2010-08-05 2014-12-03 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
US8354784B2 (en) * 2010-09-28 2013-01-15 Intematix Corporation Solid-state light emitting devices with photoluminescence wavelength conversion
EP2458268B1 (de) * 2010-11-26 2016-04-20 LG Innotek Co., Ltd. Phosphorplatte und Beleuchtungsvorrichtung
DE102011010118A1 (de) * 2011-02-02 2012-08-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Keramisches Konversionselement, Halbleiterchip mit einem keramischen Konversionselement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements
US9140808B2 (en) 2011-02-03 2015-09-22 Koninklijke Philips N.V. Single or multi-energy vertical radiation sensitive detectors
US9159886B2 (en) * 2011-04-19 2015-10-13 Intellectual Discovery Co., Ltd. Lighting apparatus with a carrier layer
US20130094179A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Intematix Corporation Solid-state light emitting devices with multiple remote wavelength conversion components
US9379103B2 (en) * 2012-10-17 2016-06-28 Semtech Corporation Semiconductor device and method of preventing latch-up in a charge pump circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10349038A1 (de) * 2002-10-22 2004-05-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtquelle mit einer LED und einem Lumineszenzkonversionskörper und Verfahren zum Herstellen des Lumineszenzkonversionskörpers
WO2004093203A2 (de) * 2003-04-10 2004-10-28 Patent-Treuhand-Gesell Schaft Für Elektrische Glühlampen Mbh Leuchtstoffbasierte led und zugehöriger leuchtstoff
DE102009032606A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Flachlichtquelle
DE102009037186A1 (de) * 2009-08-12 2011-02-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil
DE202010007032U1 (de) * 2010-04-09 2011-08-09 Tridonic Jennersdorf Gmbh LED-Modul für Strahler
DE202011106052U1 (de) * 2011-09-23 2011-11-09 Osram Ag Lichtquelle mit Leuchtstoff und zugehörige Beleuchtungseinheit.

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207448A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konverterelement, Baugruppe, Hintergrundbeleuchtung und Anzeigevorrichtung
DE102013217410A1 (de) * 2013-09-02 2015-03-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102015203578A1 (de) 2015-02-27 2016-09-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung von optoelektronischen bauelementen und optoelektronische bauelemente
US10760771B2 (en) 2017-06-19 2020-09-01 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Foil structure with generation of visible light by means of LED technology
US10847692B2 (en) 2017-06-19 2020-11-24 Schreiner Group Gmbh & Co. Kg Foil structure with generation of visible light by means of LED technology

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WO2013127653A1 (de) 2013-09-06
CN104106151A (zh) 2014-10-15
DE102012202927B4 (de) 2021-06-10
KR20140141615A (ko) 2014-12-10
US10533729B2 (en) 2020-01-14
US20140376223A1 (en) 2014-12-25

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