DE102016109138A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verwendung eines optoelektronischen Bauelements - Google Patents

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das Bauelement umfasst eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 380 nm und 440 nm emittiert und ein Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist. Das Konversionselement umfasst ein erstes und ein zweites Konvertermaterial, die die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums konvertieren. Durch die Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung wird eine weiße Gesamtstrahlung erzeugt, wobei der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm an der weißen Gesamtstrahlung bei über 6 % liegt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und eine Verwendung eines optoelektronischen Bauelements.
• Lebensmittel werden üblicherweise gelagert bevor sie verkauft oder verbraucht werden. Aufgrund der oft langen Vertriebswege und langen Lagerzeiten der Lebensmittel ist eine lange Haltbarkeit der Lebensmittel wünschenswert. Zahlreiche Erreger wie beispielsweise Keime, Bakterien und Pilze sind in natürlichen Umgebungen reichlich vorhanden. Solche Erreger führen einerseits zu einem frühzeitigen Verderben der Lebensmittel und anderseits können sie Unbehagen oder auch Krankheiten beim Menschen auslösen. Um die Verträglichkeit von Lebensmitteln zu garantieren und eine lange Haltbarkeit zu gewährleisten, ist eine niedrige Konzentration und Aktivität an Erregern erwünscht. Gleichzeitig ist eine entsprechende Präsentation der Lebensmittel im Einzelhandel wichtig, um den Verkauf der Lebensmittel zu fördern. Hierzu werden Lichtquellen mit einem hohen Farbwiedergabeindex und/oder Farbkontrastindex benötigt. Typische Lagerstätten für Lebensmittel wie beispielsweise Kühlschränke, Gefrierschränke oder Verkaufstheken setzen Lichtquellen ein, um insbesondere in Verkaufstheken die Lebensmittel für den Verkauf attraktiver erscheinen zu lassen. Mit typischen, herkömmlichen Lichtquellen können aber die Aktivität und Konzentration an Erregern durch einen Mangel an ausreichend hoch energetischen Photonen nicht vermindert werden, sie werden also nur für Beleuchtungszwecke eingesetzt.
• Um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern und damit die Konzentration und Aktivität von typischen Erregern zu vermindern, werden die Lebensmittel bislang beispielsweise mit antibakteriellen Mitteln behandelt. Eine weitere Möglichkeit besteht in dem Einfrieren der Lebensmittel oder in der Behandlung der Lebensmittel mit hoch energetischer elektromagnetischer Strahlung im UV-Bereich beispielsweise im UVC-Bereich, also im Bereich von 245 nm bis 260 nm. All diese Maßnahmen sind jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden und insbesondere die Behandlung mit antibakteriellen Mitteln oder der UV-Strahlung teilweise gesundheitsschädlich. Gerade UV-Strahlen können beispielsweise die Augen schädigen und die Ozonbildung fördern.
• Die Aufgabe der Erfindung liegt darin ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das gleichzeitig zur Beleuchtung und zur Verringerung der Konzentration und Aktivität von Erregern einsetzbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Verwendung eines optoelektronischen Bauelements zur Verringerung der Konzentration und/oder Aktivität von Erregern anzugeben.
• Die Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauelement und durch Verwendungen eines optoelektronischen Bauelements mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
• Vorteilhafte Ausbildungen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das optoelektronische Bauelement umfasst eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Primärstrahlung emittiert. Es ist möglich, dass das Bauelement eine oder mehrere weitere Schichtenfolgen umfasst.
• Bei der Schichtenfolge kann es sich um eine Leuchtdiode (LED) oder um eine Laserdiode handeln.
• Unter "Schichtenfolge" ist in diesem Zusammenhang eine mehr als eine Schicht umfassende Schichtenfolge zu verstehen, beispielsweise eine Folge einer p-dotierten und einer n-dotierten Halbleiterschicht, wobei die Schichten übereinander angeordnet sind und wobei zumindest eine aktive Schicht enthalten ist, die elektromagnetische Primärstrahlung emittiert.
• Die Schichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die Schichtenfolge beispielsweise auf der Basis von GaN oder InGaAlN ausgeführt sein. InGaAlN-basierte Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen sind insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlN oder GaN aufweisen, können beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem blauen Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 380 nm und einschließlich 440 nm emittieren.
• Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Weiterhin können beispielsweise auf einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere Spiegelschichten aufgebracht sein. Die hier beschriebenen Strukturen, die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
• In einer Ausführungsform weist die emittierte Primärstrahlung der aktiven Schicht der Schichtenfolge eine Peakwellenlänge zwischen einschließlich 380 nm und einschließlich 440 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 430 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 420 nm auf.
• Als Peakwellenlänge wird hier und im Folgenden eine Wellenlänge bezeichnet, bei welcher die spektrale Intensitätsverteilung, das heißt die Intensitätsverteilung als Funktion der Wellenlänge, der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung ein Intensitätsmaximum aufweist. Hierbei kann es sich auch um das einzige Intensitätsmaximum der spektralen Intensitätsverteilung handeln. Die spektrale Intensitätsverteilung kann jedoch auch Nebenmaxima aufweisen. Insbesondere weist die spektrale Intensitätsverteilung bei der Peakwellenlänge ein globales Maximum auf.
• In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses ein Konversionselement auf. Das Konversionselement ist im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet. Bevorzugt weist die Schichtenfolge eine Strahlungsaustrittsfläche auf über der das Konversionselement angeordnet ist.
• Dass eine Schicht oder ein Element „auf“ oder „über“ einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiter kann das auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Element zwischen der einen oder der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen oder dem anderen Element angeordnet sein.
• Die Strahlungsaustrittsfläche ist dabei eine Hauptfläche der Schichtenfolge. Die Strahlungsaustrittsfläche erstreckt sich insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Schichtenfolge. Beispielsweise tritt mindestens 85 % oder 90 % der die Schichtenfolge verlassenden Strahlung über die Strahlungsaustrittsfläche aus der Schichtenfolge heraus.
• In einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement ein erstes und ein zweites Konvertermaterial, die die elektromagnetische Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertieren. Dass die Primärstrahlung teilweise von dem ersten und dem zweiten Konvertermaterial in eine Sekundärstrahlung konvertiert wird, bedeutet, dass ein Anteil an Primärstrahlung nach außen an die Umgebung des optoelektronischen Bauelements abgestrahlt wird. Insbesondere eine Strahlung mit einer Peakwellenlänge im Bereich von einschließlich 380 nm und einschließlich 440 nm, bevorzugt 400 nm und einschließlich 430 nm, besonders bevorzugt 400 nm und einschließlich 420 nm, beispielsweise 405 nm hat sich bei der Verringerung der Konzentration und/oder Aktivität von Erregern, wie Keimen, Bakterien und Pilzen als besonders effizient herausgestellt.
• In einer Ausführungsform konvertieren das erste und das zweite Konvertermaterial die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums.
• Dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt bedeutet, dass das Konvertermaterial eine Emission mit zumindest einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich aufweist. Als grüner Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 480 nm und 550 nm verstanden.
• Dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt bedeutet, dass das Konvertermaterial eine Emission mit zumindest einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich aufweist. Als roter Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 580 nm und 780 nm verstanden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch die Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung eine Gesamtstrahlung, bevorzugt eine weiße Gesamtstrahlung erzeugt und nach außen an die Umgebung abgestrahlt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm an der Gesamtstrahlung bei über 6 %, bevorzugt bei über 8 %, besonders bevorzugt bei über 10 %, ganz besonders bevorzugt bei über 11 %. Bevorzugt liegt der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 400 nm bis 420 nm an der Gesamtstrahlung bei über 5 %, bevorzugt bei über 7 %, besonders bevorzugt bei über 9 %, ganz besonders bevorzugt bei über 12 %. Ein Maximalwert des Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm kann bei 30 % oder 25 % liegen, ein Maximalwert des Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 400 nm bis 420 nm kann bei 20 % oder 25 % liegen. Insbesondere einer solcher Anteil an Primärstrahlung an der von dem Bauelement emittierten Gesamtstrahlung zeigt eine deutliche Verringerung der Konzentration und/oder Aktivität von Erregern, wie Keimen, Bakterien und Pilzen, die dieser Gesamtstrahlung ausgesetzt sind. Mit Vorteil ist es damit möglich potentielle Erreger, wie Krankheitserreger auf Produkten, insbesondere Lebensmitteln abzutöten und damit die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern und mögliche, durch die Erreger hervorgerufene gesundheitliche Folgen, wie Unbehagen oder Krankheiten beim Verzehr der Lebensmittel zu verhindern.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert das optoelektronische Bauelement im Betrieb weißes Licht, also eine weiße Gesamtstrahlung. Mit anderen Worten erzeugt die Gesamtstrahlung bei einem Betrachter von außerhalb eine weißen Leuchteindruck. Damit können neben der vorteilhaften Verringerung der Konzentration und/oder Aktivität von Erregern gleichzeitig die Produkte beleuchtet werden. Dies ist vor allem bei der Lagerung in Kühlvorrichtungen oder bei der Präsentation der Lebensmittel beispielsweise im Einzelhandel von Bedeutung, da eine entsprechende Präsentation und damit die Beleuchtung der Produkte verkaufsfördernd wirken.
• In einer Ausführungsform emittiert das optoelektronische Bauelement als Gesamtstrahlung weißes Licht mit einem Farbwiedergabeindex (CRI, „colour rendering index“) von wenigstens 80, bevorzugt von wenigstens 90. Dadurch werden durch das weiße Licht die Farbbereiche von blau bis rot ausreichend abgedeckt, um eine gute Beleuchtung von Produkten unterschiedlicher Farben zu gewährleisten. Je höher der CRI, desto natürlicher und angenehmer werden Farben von dem menschlichen Auge wahrgenommen. Damit weist die emittierte weiße Gesamtstrahlung des optoelektronischen Bauelements zum einen hohe Farbwiedergabe auf und gleichzeitig eine ausreichend hohe Intensität an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm und 440 nm, bevorzugt im Bereich von 400 nm und 420 nm auf, um effizient Erreger abzutöten. Aus dem Stand der Technik bekannte optoelektronische Bauelemente weisen entweder einen hohen CRI oder einen gewissen Anteil an Primärstrahlung auf, diese können dann entweder nur zur Beleuchtungszwecken oder nur zur Bekämpfung von Erregern (wegen dem niedrigen CRI keine gute Beleuchtung möglich) eingesetzt werden, während bei dem erfindungsgemäßen Bauelement beide Verwendungszwecke gleichzeitig möglich sind.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Konvertermaterial aus einer Gruppe von Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich ausgewählt die β-Sialone, Orthosilikate, Nitridoorthosilikate, EA₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce, Granate und Kombinationen daraus umfasst.
• Ein Orthosilikat kann dabei beispielsweise die Formel M₂SiO₄:Eu²⁺ aufweisen. M steht dabei für ein divalentes Metall und ist bevorzugt aus einer Gruppe von Erdalkalimetallen ausgewählt, die Magnesium, Kalzium, Strontium, Barium und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist M eine Kombination aus zumindest zwei der genannten Erdalkalimetalle, ganz besonders bevorzugt ist M eine Kombination aus Strontium und Barium.
• Ein Nitridoorthosilikat kann dabei beispielsweise die Formel AE_2-x-aRE_xEu_aSiO_4-xN_x aufweisen, wobei AE = Sr, Ba, Ca und/oder Mg und RE zumindest ein Metall der Seltenen Erden, beispielsweise Eu ist. Weiter gilt: 0 < x ≤ 0,1, bevorzugt 0,003 ≤ x ≤ 0,02 und 0 < a ≤ 0,2, bevorzugt 0,02 ≤ a ≤ 0,15. Bevorzugt enthält EA zumindest Sr und Ba, besonders bevorzugt enthält EA zumindest Sr und Ba, wobei gilt 0,5 ≤ Ba:Sr ≤ 2, besonders bevorzugt 0,75 ≤ Ba:Sr ≤ 1,25.
• Nitridoorthosilikate sind in US-B 7,489,073 und WO 2011/160944 offenbart, deren Offenbarungsgehalt hiermit in Bezug auf die Nitridoorthosilikate vollumfänglich durch Rückbezug aufgenommen wird.
• Ein β-Sialon kann ein Oxinitrid oder Nitrid sein, das in der gleichen Kristallstruktur kristallisiert wie β-Si₃N₄, in das zusätzlich ein Metall der Seltenen Erden in Form einer festen Lösung eingebaut ist. Bevorzugt folgt das β-Sialon der allgemeinen Formel Si_6-zAl_zO_zN_8-z:RE oder Si_6-xAl_zO_yN_8-y:RE_z, mit 0 < x ≤ 4, 0 < y ≤ 4, 0 < z < 1 und RE zumindest ein Metall der Seltenen Erden. Bevorzugt ist RE Eu und/oder Yb.
• Ein CSS kann dabei beispielsweise die Formel EA₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce aufweisen. EA steht Dabei für ein divalentes Metall und ist bevorzugt aus einer Gruppe von Erdalkalimetallen ausgewählt, die Magnesium, Kalzium, Strontium, Barium und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist EA zumindest Kalzium oder eine Kombination aus zumindest Kalzium und Magnesium.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Konvertermaterial ein Granat mit der Summenformel (Lu_1-yRE_y)_1-xCe_x)₃(Al,Ga)₅O₁₂, wobei 0 < x ≤ 0,05, 0 ≤ y ≤ 0,3 und RE = Y, Gd und/oder Tb. Bevorzugt gilt: 0,005 < x ≤ 0,03, besonders bevorzugt 0,0075 < x ≤ 0,02. Bevorzugt gilt: bevorzugt 0 ≤ y ≤ 0,2, besonders bevorzugt 0 ≤ y ≤ 0,1. Insbesondere weisen die Granate eine Peakwellenlänge zwischen 480 nm und 550 nm auf. Die Emission liegt damit im tiefgrünen, auch als cyanfarben bezeichenbaren, Bereich des elektromagnetischen Spektrums, wodurch auch dieser Farbbereich durch die von dem Bauelement emittierte Gesamtstrahlung abgedeckt wird. Dies führt mit Vorteil zu einer Erhöhung des Farbwiedergabeindex, insbesondere zu einem Farbwiedergabeindex über 80, bevorzugt über 90. Mit Vorteil kann bei dieser Ausführungsform der Spektralbereich im tiefgrünen Bereich abgedeckt werden und somit die Wiedergabe tiefgrünen Farben verbessert werden. Insbesondere kann durch eine Erhöhung des Gallium-Anteils die Peakwellenlänge zu kürzeren Wellenlängen verschoben werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Konvertermaterial ein Granat mit der Summenformel (Lu_1-yRE_y)_1-xCe_x)₃(Al_1-zGa_z)₅O₁₂, wobei 0 < x ≤ 0,05, bevorzugt 0,005 < x ≤ 0,03, besonders bevorzugt 0,0075 < x ≤ 0,02, 0 ≤ y ≤ 0,3, bevorzugt 0 ≤ y ≤ 0,2, besonders bevorzugt 0 ≤ y ≤ 0,1, 0,20 ≤ z < 0,60, bevorzugt 0,30 ≤ z < 0,50, besonders bevorzugt 0,35 ≤ z < 0,45 und RE = Y, Gd und/oder Tb. Insbesondere hat sich ein Gallium Anteil 0,20 ≤ z < 0,60 in dem Granat als besonders geeignet erwiesen, da deren Peakwellenlänge der Emission im tiefgrünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt und somit ein hoher Farbwiedergabeindex erzielt werden kann. Zudem lassen sich diese Granate effizient mit einer Primärstrahlung einer Peakwellenlänge zwischen 380 nm und 440 nm anregen und weisen eine sehr hohe Quanteneffizienz auf.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das zweite Konvertermaterial aus einer Gruppe von Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich ausgewählt, die Sr(Sr,Ca)Si₂Al₂N₆:Eu, (Sr,Ca)AlSiN₃:Eu, (Sr,Ca,Ba)₂Si₅N₈:Eu und Kombinationen daraus umfasst.
• Weiterhin kann das zweite Konvertermaterial aus einem Materialsystem mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich ausgewählt sein, das in der Patentanmeldung PCT/EP2014/071544 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit diesbezüglich vollumfänglich durch Rückbezug aufgenommen wird.
• Die hier und im Folgenden für die Leuchtstoffe angegebenen Materialsysteme sind in Bezug auf die Summenformeln nicht streng mathematisch zu verstehen. Vielmehr kann der Leuchtstoff immer noch unter die angegebenen Summenformeln gefasst werden, wenn zu einem geringen Grad zusätzliche Materialien, beispielsweise Verunreinigungen, enthalten sind.
• Im Falle von Granatleuchtstoffen kann beispielsweise der Sauerstoff zu einem geringen Teil durch Materialien wie etwa N, F, Cl, Br ersetzt sein.
• In einer Ausführungsform weist das Konversionselement einen direkten mechanischen Kontakt zu der Schichtenfolge insbesondere zu der Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge auf.
• In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Konvertermaterial in dem Konversionselement homogen verteilt.
• In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Konvertermaterial mit einem Konzentrationsgradienten in dem Konversionselement verteilt. Insbesondere ist die Konzentration an erstem und zweitem Konvertermaterial im Bereich des Konversionselements der räumlich näher an der Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge liegt, höher. Besonders bevorzugt ist diese Ausführungsform, wenn es sich bei dem Konversionselement um einen Verguss oder einen Teil des Vergusses der Schichtenfolge handelt, da hier die durch die Konversion entstehende Wärme sehr gut über die Schichtenfolge abgeleitet werden kann.
• In einer Ausführungsform ist das Konversionselement vollflächig über der Schichtenfolge, insbesondere der Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge angeordnet.
• In einer Ausführungsform ist das Konvertermaterial mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich dem Konvertermaterial mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich nachgeordnet um Absorptionsverluste zu verringern.
• In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten und zweiten Konvertermaterial um Partikel des entsprechenden Materials.
• Die Partikel des ersten und des zweiten Konvertermaterials können unabhängig voneinander eine mittlere Korngröße zwischen 1 µm und 50 µm, bevorzugt zwischen 5 µm und 40 µm, besonders bevorzugt zwischen 8 µm und 35 µm, ganz besonders bevorzugt zwischen 8 µm und 30 µm umfassen. Mit diesen Korngrößen wird die Primärstrahlung beziehungsweise die Sekundärstrahlung an diesen Partikeln vorteilhafterweise nur wenig gestreut, was zu Effizienzverlusten führen würde.
• In einer Ausführungsform umfasst das erste Konversionselement ein Matrixmaterial. Das erste und/oder das zweite Konvertermaterial kann in dem Matrixmaterial verteilt sein, beispielsweise ist es in dem Matrixmaterial homogen verteilt.
• Das Matrixmaterial ist gemäß zumindest einer Ausführungsform sowohl transparent für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung und ist beispielsweise ausgewählt aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Gläser, Silikone, Epoxidharze, Polysilazane, Polymethylmethacrylate und Polycarbonate sowie Kombinationen davon.
• In einer Ausführungsform besteht das Konversionselement aus dem ersten und dem zweiten Konvertermaterial oder aus dem ersten und dem zweiten Konvertermaterial und dem Matrixmaterial.
• In einer Ausführungsform ist das Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet. Das Plättchen kann dabei eine Dicke von 1 µm bis 1 mm, bevorzugt 10 µm bis 150 µm, besonders bevorzugt 25 µm bis 100 µm aufweisen.
• Die Schichtdicke des Plättchens kann insbesondere gleichmäßig sein. So kann über die gesamte Fläche des Plättchens ein konstanter Farbort erzielt werden.
• In einer Ausführungsform kann es sich bei dem ersten Konversionselement um ein keramisches Plättchen handeln. Darunter ist zu verstehen, dass das Plättchen aus zusammengesinterten Partikeln des ersten und des zweiten Konvertermaterials besteht.
• In einer Ausführungsform umfasst das Plättchen ein Matrixmaterial, beispielsweise Glas, in dem das erste und das zweite Konvertermaterial eingebettet sind. Das Plättchen kann auch aus dem Matrixmaterial beispielsweise aus Glas und dem ersten und dem zweiten Konvertermaterial bestehen. Als Matrixmaterialien für das Plättchen sind auch Silikone, Epoxidharze, Polysilazane, Polymethylmethacrylate und Polycarbonate sowie Kombinationen davon möglich.
• In einer Ausführungsform ist das Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet, das über der Schichtenfolge angeordnet ist. Das Konversionselement kann als Plättchen ausgeformt direkt auf der Schichtenfolge aufgebracht sein. Es ist möglich, dass das Plättchen die gesamte Oberfläche insbesondere die Strahlungsaustrittsfläche der Schichtenfolge vollständig bedeckt.
• Das optoelektronische Bauelement kann ein Gehäuse umfassen. In dem Gehäuse kann in der Mitte eine Ausnehmung vorhanden sein. Die Schichtenfolge kann in der Ausnehmung angebracht sein. Möglich ist auch, dass eine oder mehrere weitere Schichtenfolgen in der Ausnehmung angebracht sind.
• Es ist möglich, dass die Ausnehmung mit einem die Schichtenfolge abdeckenden Verguss aufgefüllt ist. Die Ausnehmung kann aber auch aus einem Luftraum bestehen.
• In einer Ausführungsform ist das Konversionselement über der Ausnehmung des Gehäuses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform besteht insbesondere kein direkter und/oder formschlüssiger Kontakt des Konversionselements mit der Schichtenfolge. Das heißt, dass zwischen dem Konversionselement und der Schichtenfolge ein Abstand bestehen kann, mit anderen Worten ist das Konversionselement der Schichtenfolge nachgeordnet und wird von der Primärstrahlung angestrahlt. Zwischen dem Konversionselement und der Schichtenfolge kann dann ein Verguss oder ein Luftspalt ausgebildet sein.
• In einer Ausführungsform ist das Konversionselement Teil eines Vergusses der Schichtenfolge oder das Konversionselement bildet den Verguss.
• In einer Ausführungsform ist das Konversionselement als eine Schicht ausgebildet. Die Schicht kann über der Strahlungsaustrittsfläche des Schichtenstapels oder über der Strahlungsaustrittsfläche und den Seitenflächen des Schichtenstapels angeordnet sein.
• In einer Ausführungsform trifft so wenig Primärstrahlung wie möglich auf das Gehäuse und/oder den Verguss, um eine Vergilbung der hierzu verwendeten Materialien zu vermindern. Beispielsweise kann eine Bauform ohne Einsatz eines Gehäuses verwendet werden.
• Die beschriebenen Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements können für nachfolgend beschriebene Verwendung eingesetzt werden. Alle Merkmale des optoelektronischen Bauelements sind damit auch für dessen Verwendung offenbart und umgekehrt.
• Es wird eine Verwendung eines optoelektronischen Bauelements angegeben.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 380 nm und 440 nm, bevorzugt zwischen 400 und 420 nm, emittiert und ein Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist. Das Konversionselement umfasst ein erstes und ein zweites Konvertermaterial, die die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums konvertieren, wobei durch die Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung eine weiße Gesamtstrahlung erzeugt wird und der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm an der weißen Gesamtstrahlung bei über 6 %, bevorzugt bei über 8 %, besonders bevorzugt bei über 10 %, ganz besonders bevorzugt bei über 11 % liegt. Bevorzugt liegt der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 400 nm bis 420 nm an der weißen Gesamtstrahlung bei über 5 %, bevorzugt bei über 7 %, besonders bevorzugt bei über 9 %, ganz besonders bevorzugt bei über 12 %.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das optoelektronisches Bauelement zur Verringerung der Konzentration und/oder der Aktivität von Erregern insbesondere von Bakterien, Keimen und Pilzen verwendet. Durch die Bestrahlung der Erreger mit einer Gesamtstrahlung, bei der ein an Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm an der Gesamtstrahlung bei über 6 %, bevorzugt im Bereich von 400 nm bis 420 nm an der Gesamtstrahlung bei über 5 % liegt und die Peakwellenlänge der Primärstrahlung im Bereich zwischen 380 nm und 440 nm, bevorzugt zwischen 400 und 420 nm liegt, können Erreger, beispielsweise Keime, Pilze oder Bakterien abgetötet werden und/oder ihre Aktivität verringert werden. Dadurch können beispielsweise Lebensmittel länger frisch gehalten und somit auch ihre Haltbarkeit verlängert werden. Es ist somit möglich die Lebensmittel vor ihren Verkauf oder Verzehr länger zu lagern.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das optoelektronische Bauelement zudem als Beleuchtungsmittel verwendet.
• Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Verwendung die Verringerung der Konzentration und/oder der Aktivität von Erregern auf Lebensmitteln.
• Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Verwendung die Abtötung von Erregern.
• Durch die Verwendung des optoelektronischen Bauelements zur Verringerung der Konzentration und/oder der Aktivität beziehungsweise der Abtötung von Erregern kann es vermieden werden potentiell gesundheitsschädliche Chemikalien zu diesem Zweck einzusetzen. Zudem ist die emittierte Gesamtstrahlung des optoelektronischen Bauelements wirksam zur Abtötung von Erregern, die durch konventionelle antibakterielle Mittel nicht abgetötet werden können. Es handelt sich um eine kostensparende und einfache Kombination von antibakteriellen Eigenschaften und hochqualitativen Beleuchtungseigenschaften für beispielsweise Lebensmittel kombiniert in einem optoelektronischen Bauelement. Durch den hohen Farbwiedergabeindex der emittierten Gesamtstrahlung können die Lebensmittel attraktiv und damit kauffördernd dargestellt werden. Zudem ist zur Abtötung der Bakterien keine UV-Strahlung nötig, die bekannter Weise Bildung von Ozon fördert und zudem schädlich für die Augen ist.
• Es wird die Verwendung eines optoelektronisches Bauelements zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln angegeben.
• Es wird die Verwendung eines optoelektronisches Bauelements in Kühlvorrichtungen oder Beleuchtungsvorrichtungen, wie Verkaufstheken, angegeben. Bei den Kühlvorrichtungen kann es sich beispielsweise um Kühlschränke, gekühlte Frischetheken, Kühllager, Gefrierschränke handeln.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• 1A und 1B zeigen die relative Quanteneffizienz von verschiedenen Ausführungsbeispielen eines Granatleuchtstoffs.
• 2A bis 2E zeigen Emissionsspektren von Ausführungsbeispielen eines Granatleuchtstoffs bei unterschiedlichen Anregungswellenlängen.
• 3 zeigt die Kubelka-Munk-Funktion für verschiedene Ausführungsbeispiele eines Granatleuchtstoffs im Vergleich zu herkömmlich eingesetzten grün-emittierenden Leuchtstoffen.
• 4A und 4B zeigen Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele von optoelektronischen Bauelementen und deren Eigenschaften.
• 5 zeigt Emissionsspektren verschiedener Ausführungsbeispiele von optoelektronischen Bauelementen.
• 6 zeigt Emissionsspektren eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel.
• 7 zeigt Emissionsspektren von verschiedenen Ausführungsbeispielen eines optoelektronischen Bauelements im Vergleich zu Vergleichsbeispielen.
• Die 8 bis 10 zeigen schematische Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von hier beschriebenen optoelektronischen Bauelementen.
• In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente insbesondere Schichtdicken zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
• In 1A sind verschiedene Leuchtstoffe der allgemeinen Summenformel (Lu_1-xCe_x)₃(Al_1-zGa_z)₅O₁₂ mit unterschiedlichen Gallium- und Cer-Anteilen (c(Ce); c (Ga)), also unterschiedlichen Werten für x und z dargestellt. Zudem zeigt die Tabelle in 1A die relative Quanteneffizienz (relQE) der entsprechenden Leuchtstoffe.
• 1B zeigt die relative Quanteneffizienz relQE bei Granatleuchtstoffen in Abhängigkeit von dem Gallium-Anteil (c(Ga)). Wie ersichtlich sinkt die relative Quanteneffizienz mit zunehmendem Gallium-Anteil. Bis zu einem Gallium-Anteil von unter 60%, was einem z-Wert in der allgemeinen Summenformel (Lu_1-xCe_x)₃(Al_1-zGa_z)₅O₁₂ von kleiner 0,6 entspricht, wird eine sehr gute Quanteneffizienz erzielt.
• 2A zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs (Lu_0,982Ce_0,018)₃(Al_0,75Ga_0,25)₅O₁₂ bei Anregungswellenlängen (exc.) beziehungsweise einer Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 430 nm, 440 nm, 450 nm und 460 nm. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge λ in Nanometern und auf der y-Achse die relative Emissionsintensität E in Prozent aufgetragen. In nachfolgender Tabelle ist die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs bei der jeweiligen Anregungswellenlänge angegeben.

  Anregungswellenlänge [nm]	Peakwellenlänge [nm]
  430	531,5
  440	531,0
  450	529,0
  460	530,5

• 2B zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs (Lu_0,995Ce_0,0005)₃(Al_0,70Ga_0,30)₅O₁₂ bei Anregungswellenlängen (exc.) beziehungsweise einer Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 430 nm, 440 nm, 450 nm und 460 nm. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge λ in Nanometern und auf der y-Achse die relative Emissionsintensität E in Prozent aufgetragen. In nachfolgender Tabelle ist die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs bei der jeweiligen Anregungswellenlänge angegeben.

  Anregungswellenlänge [nm]	Peakwellenlänge [nm]
  430	501,0
  440	505,5
  450	507,0
  460	505,5

• 2C zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs (Lu_0,995Ce_0,0005)₃(Al_0,65Ga_0,35)₅O₁₂ bei Anregungswellenlängen (exc.) beziehungsweise einer Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 430 nm, 440 nm, 450 nm und 460 nm. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge λ in Nanometern und auf der y-Achse die relative Emissionsintensität E in Prozent aufgetragen. In nachfolgender Tabelle ist die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs bei der jeweiligen Anregungswellenlänge angegeben.

  Anregungswellenlänge [nm]	Peakwellenlänge [nm]
  430	499,0
  440	502,0
  450	502,5
  460	519,0

• 2D zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs (Lu_0,995Ce_0,0005)₃(Al_0,60Ga_0,40)₅O₁₂ bei Anregungswellenlängen (exc.) beziehungsweise einer Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 430 nm, 440 nm, 450 nm und 460 nm. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge λ in Nanometern und auf der y-Achse die relative Emissionsintensität E in Prozent aufgetragen. In nachfolgender Tabelle ist die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs bei der jeweiligen Anregungswellenlänge angegeben.

  Anregungswellenlänge [nm]	Peakwellenlänge [nm]
  430	497,0
  440	503,0
  450	505,0
  460	518,5

• 2E zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs (Lu_0,995Ce_0,0005)₃(Al_0,55Ga_0,45)₅O₁₂ bei Anregungswellenlängen (exc.) beziehungsweise einer Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 430 nm, 440 nm, 450 nm und 460 nm. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge λ in Nanometern und auf der y-Achse die relative Emissionsintensität E in Prozent aufgetragen. Wie ersichtlich weist der Leuchtstoff eine Peakwellenlänge von etwa xxx nm auf. In nachfolgender Tabelle ist die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs bei der jeweiligen Anregungswellenlänge angegeben.

  Anregungswellenlänge [nm]	Peakwellenlänge [nm]
  430	494,0
  440	503,5
  450	503,0
  460	512,5

• Wie aus den 2A bis 2E ersichtlich verschiebt sich die Peakwellenlänge der Granat-Leuchtstoffe der allgemeinen Formel (Lu_1-xCe_x)₃(Al_1-zGa_z)₅O₁₂ mit zunehmendem Gallium-Anteil z zu kürzeren Wellenlängen. Zudem wird das Anregungsmaximum auch zu kürzeren Wellenlängen verschoben, so dass die Leuchtstoffe effizient mit einer Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge im Bereich von 380 bis 440 nm, anregbar sind. Durch Peakwellenlängen in diesem Bereich, kann der Farbwiedergabeindex der Gesamtstrahlung des erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements erhöht werden.
• 3 zeigt eine normierte Kubelka-Munk Funktion (K/S) aufgetragen gegen die Wellenlänge λ in nm für verschiedene Leuchtstoffe. K/S wurde dabei wie folgt berechnet: K/S = (1 – R_inf)²/2R_inf), wobei R_inf der diffusen Reflexion (Remission) des jeweiligen Leuchtstoffs entspricht
• Die Kurven mit dem Bezugszeichen Nr.1, Nr.2, Nr.3, Nr.4, Nr.5 sind den erfindungsgemäß eingesetzten Leuchtstoff wie folgt zuzuordnen (siehe auch 1A):

  Nr.1	(Lu0,982Ce0,018)3(Al0,75Ga0,25)5O12
  Nr.2	(Lu0,995Ce0,005)3(Al0,70Ga0,30)5O12
  Nr.3	(Lu0,995Ce0,005)3(Al0,65Ga0,35)5O12
  Nr.4	(Lu0,995Ce0,005)3(Al0,60Ga0,40)5O12
  Nr.5	(Lu0,995Ce0,005)3(Al0,55Ga0,45)5O12

• Die Kurve mit den Bezugszeichen VG1 repräsentiert K/S für einen herkömmlich eingesetzten Leuchtstoff Lu₃Al₅O₁₂:Ce, die Kurve mit den Bezugszeichen VG2 repräsentiert K/S für einen herkömmlich eingesetzten Leuchtstoff Y₃₍Al,Ga)₅O₁₂:Ce und die Kurve mit den Bezugszeichen VG3 repräsentiert K/S für einen herkömmlich eingesetzten Leuchtstoff Y₃Al₅O₁₂:Ce.
• Aus 3 ist ersichtlich, dass das Maximum von K/S bei den erfindungsgemäß eingesetzten Leuchtstoffen signifikant zu kürzeren Wellenlängen verschoben ist im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik üblicherweise eingesetzten Granat-Leuchtstoffen in Weißlicht-emittierenden optoelektronischen Bauelementen mit hohem Farbwiedergabeindex. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine effiziente Anregung mit einer Primärstrahlung einer Peakwellenlänge unter 440 nm erzielt wird.
• In den 4A und 4B sind verschiedene Ausführungsbeispiele von strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelementen gezeigt. In den Bauelementen ist über der Schichtenfolge im Strahlengang der Primärstrahlung ein Konversionselement in Form eines Vergusses angeordnet. Das Konversionselement besteht aus einem Matrixmaterial und einem ersten und einem zweiten Konvertermaterial, die in dem Matrixmaterial homogen verteilt sind. AB-2700K, AB-3000K, AB-3500K, AB-3900K und AB-4100K stehen dabei für erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelements, wobei 2700K, 3000K, 3500K, 3900K und 4100K für die jeweilige Farbtemperatur stehen. Bei den jeweils mit „VGB“ gekennzeichneten Ausführungsformen von optoelektronischen Bauelementen handelt es sich um Vergleichsbeispiele aus dem Stand der Technik. λ_Pp steht dabei für die Peakwellenlänge der Primärstrahlung und λ_Pdom steht für die Dominanzwellenlänge der Primärstrahlung. In der vierten und fünften Spalte der 4A sind jeweils das erste und das zweite Konvertermaterial angeben. Der „Anteil“ in Spalte sechs von 4A gibt die Massenprozent des ersten und zweiten Konvertermaterials in Bezug auf die Gesamtmasse aus Matrixmaterial und erstem und zweitem Konvertermaterial an. In der ersten Spalte der 4B ist das Verhältnis des ersten und des zweiten Konvertermaterials zueinander angegeben. In der zweiten Spalte der 4B ist der Anteil an Primärstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 400 bis 420 nm an der Gesamtstrahlung angeben und wird in Spalte zwei als rel. Emission von 400 nm bis 420 nm bezeichnet. In Spalte drei von 4B ist der Anteil an Primärstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 380 bis 440 nm an der Gesamtstrahlung angeben und wird in Spalte drei als rel. Emission von 380 nm bis 440 nm bezeichnet. CIE_x und CIE_y geben die Farbkoordinaten x und y der Gesamtstrahlung in der CIE-Normfarbtafel von 1931 an. CCT/K gibt die korrelierte Farbtemperatur der Gesamtstrahlung in Kelvin an. Ra8 steht für den Farbwiedergabeindex CRI, bei dem bekannter Weise 8 Testfarben zur Berechnung einbezogen werden. R9 steht für einen weiteren dem Fachmann bekannten Farbwiedergabeindex (gesättigtes Rot). FCI (feeling of contrast index) steht für einen Index der den Farbkontrast wiederspiegelt. Wie ersichtlich ist bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen der Anteil an Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge im Bereich zwischen 400 bis 420 nm an der Gesamtstrahlung bei über 9 Prozent. Durch diesen Anteil an Primarstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 420 nm können Erreger wie Keime, Pilze und Bakterien effizient abgetötet und deren Vermehrung verhindert werden. Durch den zudem sehr hohen CRI können nahezu alle Farben sehr gut wiedergegeben werden und die Produkte, wie Lebensmittel können beleuchtet werden und erwecken beim Betrachter einen natürlichen und angenehmen Farbeindruck. Dies fördert die Attraktivität der Lebensmittel für den Betrachter, was beispielsweise verkaufsfördernd wirken kann. Im Vergleich dazu zeigen die Vergleichsbeispiele zur Erzielung der jeweiligen Farbtemperatur und eines hohen CRIs nur einen sehr vernachlässigbaren Anteil an Primärstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 420 nm und sind daher nicht geeignet mit ihrer Gesamtstrahlung Erreger abzutöten beziehungsweise ihre Vermehrung zu verhindern.
• 5 zeigt die relative Emission der Gesamtstrahlung von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen AB-2700K, AB-3000K, AB-3500K, AB-3900K und AB-4100K, die wie in 4 beschrieben, aufgebaut sind. Die Spektren wurden bei einer Stromdichte von 350mA/mm2 aufgenommen. Wie ersichtlich weisen alle erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele eine hohe Intensität der Emission im Bereich zwischen 400 nm und 420 nm auf (Anteil über 9 % an der Gesamtstrahlung der Bauelemente).
• 6 zeigt die relative Emission der Gesamtstrahlung von dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel AB-3000K im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel VGB-3000K, die wie in 4 beschrieben, aufgebaut sind. Die Spektren wurden bei einer Stromdichte von 350mA/mm2 aufgenommen. Wie ersichtlich weist das erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel AB-3000K eine hohe Intensität der Emission im Bereich zwischen 400 nm und 420 nm auf (Anteil über 9 % an der Gesamtstrahlung des Bauelements), während das Vergleichsbeispiel in diesem Bereich praktisch keine Emission aufweist und damit auch nicht für die Verringerung der Konzentration und Aktivität von Erregern geeignet ist.
• 7 zeigt die relative Emission der Gesamtstrahlung von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen AB-3900K und AB-4100K im Vergleich zu dem Vergleichsbeispielen VGB-4000K-1, VGB-4000K-1 und VGB-4000K-1, die wie in 4 beschrieben, aufgebaut sind. Die Spektren wurden bei einer Stromdichte von 350mA/mm2 aufgenommen. Wie ersichtlich weisen die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel AB-3900K und AB-4100K eine hohe Intensität der Emission im Bereich zwischen 400 nm und 420 nm auf (Anteil über 16 % an der Gesamtstrahlung des Bauelements), während die Vergleichsbeispiele in diesem Bereich praktisch keine Emission aufweisen und die Bestrahlung von Erregern mit einer solchen Gesamtstrahlung nicht zur Verringerung der Konzentration und Aktivität der Erreger führt.
• Das optoelektronische Bauelement 1 gemäß 8 weist eine Schichtenfolge 2 auf, die auf einem Substrat 10 angeordnet ist. Das Substrat 10 kann beispielsweise reflektierend ausgebildet sein. Über der Schichtenfolge ist ein Konversionselement 3 in Form einer Schicht angeordnet. Die Schichtenfolge 2 weist eine aktive Schicht auf (nicht gezeigt), die im Betrieb des optoelektronischen Bauelements eine Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge von 405 nm emittiert. Das Konversionselement umfasst ein Matrixmaterial wie beispielsweise ein Silikon und ein erstes und ein zweites Konvertermaterial, die die Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine Sekundärstrahlung im roten und grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertieren. Das erste und das zweite Konvertermaterial sind in dem Konversionselement 3 in dem Matrixmaterial im Rahmen der Herstellungstoleranz homogen verteilt. Das Konversionselement 3 ist über der Strahlungsaustrittsfläche 2a der Schichtenfolge 2 und über den Seitenflächen der Schichtenfolge 2 aufgebracht und steht mit der Strahlungsaustrittsfläche 2a der Schichtenfolge 2 und den Seitenflächen der Schichtenfolge 2 in direktem mechanischem Kontakt. Die Primärstrahlung kann auch über die Seitenflächen der Schichtenfolge 2 austreten. Das Konversionselement 3 befindet sich im Strahlengang der Primärstrahlung S. Das Konversionselement 3 kann durch Spritzguss, Spritzpress oder durch Spray-Coating-Verfahren aufgebracht werden. Zudem weist das Bauelement 1 elektrische Kontaktierungen auf (nicht gezeigt), deren Ausbildung und Anordnung dem Fachmann bekannt sind. Das Bauelement 1 emittiert im Betrieb weißes Licht. Insbesondere setzt sich dieses Licht, also die Gesamtstrahlung, die von dem optoelektronischen Bauelement emittiert wird, zusammen aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung, wobei ein Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm an der Gesamtstrahlung bei über 6 %, bevorzugt bei über 8 %, besonders bevorzugt bei über 10 %, ganz besonders bevorzugt bei über 11 % liegt. Bevorzugt liegt der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 400 nm bis 420 nm an der Gesamtstrahlung bei über 5 %, bevorzugt bei über 7 %, besonders bevorzugt bei über 9 %, ganz besonders bevorzugt bei über 12 %.t.
• In 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 1 gezeigt. Im Vergleich zu 8 ist das Konversionselement 3 als Plättchen ausgeformt. Das Plättchen kann aus zusammengesinterten Partikeln des ersten und des zweiten Konvertermaterials bestehen und somit ein keramisches Plättchen sein oder das Plättchen besteht beispielsweise aus einem Glas, Silikon, Epoxidharz, Polysilazan, Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat mit darin eingebetteten Partikeln des ersten und des zweiten Konvertermaterials. Das Konversionselement 3 ist über der Strahlungsaustrittsfläche 2a der Schichtenfolge 2 vollflächig aufgebracht. Insbesondere tritt keine Primärstrahlung über die Seitenflächen der Schichtenfolge 2 aus, sondern überwiegend über die Strahlungsaustrittsfläche 2a. Das Konversionselement 3 kann über eine Haftschicht (nicht gezeigt) beispielsweise aus Silikon auf der Schichtenfolge 2 aufgebracht sein.
• Das optoelektronische Bauelement gemäß 10 weist ein Gehäuse 11 mit einer Ausnehmung auf. In der Ausnehmung ist eine Schichtenfolge 2 angeordnet, die eine aktive Schicht aufweist (nicht gezeigt), die im Betrieb des Bauelements eine Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 400 und 420 nm emittiert. Das Konversionselement 3 ist als Teil eines Vergusses der Schichtenfolge 2 in der Ausnehmung ausgeformt und umfasst ein Matrixmaterial wie beispielsweise ein Silikon und ein erstes und ein zweites Konvertermaterial, die die Primärstrahlung im Betrieb des Bauelements teilweise in eine Sekundärstrahlung im roten und grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertieren. Das erste und das zweite Konvertermaterial sind in dem ersten Konversionselement in dem Matrixmaterial im Rahmen der Herstellungstoleranz homogen verteilt. Möglich ist auch, dass das erste und das zweite Konvertermaterial in dem Konversionselement 3 vornehmlich über der Strahlungsaustrittsfläche 2a konzentriert sind. Dies kann beispielsweise durch Sedimentation erreicht werden. Bei einer räumlichen Anordnung des ersten und des zweiten Konvertermaterials an der Strahlungsaustrittsfläche 2a kann die entstehende Wärme besser abgeleitet werden, als bei einer homogenen Verteilung aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Silikons. Alternativ kann bei dieser Ausführungsform die Schichtenfolge auf einem Substrat angeordnet sein und somit nicht in der Ausnehmung eines Gehäuses.
• Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
• Bezugszeichenliste

1

optoelektronischen Bauelements

2

Schichtenfolge

2a

Strahlungsaustrittsfläche

3

Konversionselement

10

Substrat

11

Gehäuse

CRI

Farbwiedergabeindex

CCT

korrelierte Farbtemperatur

Ra8

Farbwiedergabeindex

R9

Farbwiedergabeindex

FCI

Farbkontrastindex

K/S

Kubelka-Munk Funktion

K

Kelvin

R_inf

normierten Reflexion

E

relative Emission

nm

Nanometer

λ

Wellenlänge

λ_Pp

Peakwellenlänge der Primärstrahlung

λ_Pdom

Dominanzwellenlänge der Primärstrahlung

S

Strahlengang der Primärstrahlung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 7489073 B [0028]
• WO 2011/160944 [0028]
• EP 2014/071544 [0034]

Claims (15)

1. Optoelektronisches Bauelement (1) umfassend – eine Schichtenfolge (2) mit einer aktiven Schicht, die im Betrieb des Bauelements elektromagnetische Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 380 nm und 440 nm emittiert; – ein Konversionselement (3), das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung (S) angeordnet ist, wobei das Konversionselement (3) einen erstes und ein zweites Konvertermaterial umfasst, die die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen und roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums konvertieren, wobei durch die Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung eine weiße Gesamtstrahlung erzeugt wird und der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 380 nm bis 440 nm an der weißen Gesamtstrahlung bei über 6 % liegt.
2. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 1, wobei die aktive Schicht der Schichtenfolge (2) im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Primärstrahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 400 nm und 420 nm emittiert und der Anteil an Primärstrahlung im Bereich von 400 nm bis 420 nm an der weißen Gesamtstrahlung bei über 5 % liegt.
3. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Konvertermaterial aus einer Gruppe von Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich ausgewählt ist, die β-Sialone, Orthosilikate, Nitridoorthosilikate, CSS, Granate und Kombinationen daraus umfasst.
4. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Konvertermaterial ein Granat mit der Summenformel ((Lu_1-yRE_y)_1-xCe_x)₃(Al,Ga)₅O₁₂ umfasst, wobei 0 < x ≤ 0,05, 0 ≤ y ≤ 0,3 und RE = Y, Gd und/oder Tb.
5. Optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 4, wobei das erste Konvertermaterial ein Granat mit der Summenformel ((Lu_1-yRE_y)_1-xCe_x)₃(Al_1-zGa_z)₅O₁₂ umfasst, wobei 0 < x ≤ 0,05, 0 ≤ y ≤ 0,3, 0,20 ≤ z < 0,6 und RE = Y, Gd und/oder Tb.
6. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Konvertermaterial aus einer Gruppe von Leuchtstoffen mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich ausgewählt ist, die Sr(Sr,Ca)Si₂Al₂N₆:Eu, (Sr,Ca)AlSiN₃:Eu, (Sr,Ca,Ba)₂Si₅N₈:Eu und Kombinationen daraus umfasst.
7. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtstrahlung einen Farbwiedergabeindex CRI ≥ 80 aufweist.
8. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Konversionselement (3) Teil eines Vergusses der Schichtenfolge (2) ist oder das Konversionselement (3) den Verguss bilden.
9. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Konversionselement (3) als eine Schicht ausgebildet ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Konversionselement (3) als ein keramisches Plättchen oder ein Plättchen umfassend ein Matrixmaterial ausgebildet ist.
11. Verwendung eines optoelektronisches Bauelements (1) nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Verringerung der Konzentration und/oder der Aktivität von Erregern.
12. Verwendung nach Anspruch 11 Verringerung der Konzentration und/oder der Aktivität von Erregern auf Lebensmitteln.
13. Verwendung nach Anspruch 11 oder 12 zur Abtötung von Erregern.
14. Verwendung eines optoelektronisches Bauelements (1) nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln.
15. Verwendung eines optoelektronisches Bauelements (1) nach den Ansprüchen 1 bis 10 in Beleuchtungs- oder Kühlvorrichtungen.

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