具有带有导热接触部的转换材料的发射辐射的器件以及其制造方法技术

本发明专利技术的一个实施形式说明了发射辐射的器件（1），其包括：包含有半导体材料的辐射源（10），所述辐射源在工作时发射第一波长的第一辐射；透明的本体（20），所述透明的本体包含有基质材料和无机填充料并且至少部分地设置在第一辐射的光路（11）中；以及转换材料（30），所述转换材料至少部分地设置在第一辐射的光路（11）中，并且第一辐射至少部分地转换为具有更长的第二波长的第二辐射。在此转换材料（30）至少部分地与透明的本体（20）的填充料中的至少一部分导热地接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利申请要求德国专利申请10 2010 034 913.5的优先权，其公开内容通过参引的方式并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及一种发射辐射的器件以及一种用于制造该器件的方法。具有发光二极管(LED)的发射辐射的器件中通常使用转换材料。转换材料将入射辐射中的一部分转换为具有改变的、更长波长的辐射，以至于经转换的辐射具有比入射辐射更低的能量(所谓的向下转换down-conversion)。在大多数情况下,能量差以热能的形式积累，以至于在此大幅加热转换材料。通常情况下，转换材料的效率是温度相关的，尤其在高温下能够大幅降低转换材料的效率。由器件发射的光的色彩印象同样能够与器件中的温度相关。此外，转换材料能够给予在断开状态下的器件彩色的色彩印象(所谓的“断开状态的外观(off-state appearance)”)。例如通过蓝色光谱范围中的光激励的转换材料也吸收在断开状态下入射的相应的波长范围中的光，例如日光。因此，根据转换材料，所述光具有黄色、橘色、红色或绿色的本体色。尤其在转换材料在空间上与发射辐射的区域分离的器件中，器件的将辐射耦合输出的区域在断开状态下具有由转换材料引起的不利于美观的彩色的色彩印象。对于应用而言，所期望的是具有高的效率、低的辐射损耗和高的颜色稳定性的发射辐射的器件。此外，所期望的发射辐射的器件是，所述器件的将辐射耦合输出的区域在断开状态下具有尽可能白色的或无色的色彩印象。
技术实现思路
因此，本专利技术的实施形式的待实现的目的在于，提出一种具有改良的特性的发射辐射的器件。另一待实现的目的在于，提出一种用于制造发射辐射的器件的方法。提出一种用于发射辐射的器件，所述器件包括包含有半导体材料的辐射源，所述辐射源在工作时发射具有第一波长的第一辐射。下面，发射辐射的器件也简称为“器件”。根据至少一个实施形式，器件包括透明的本体，所述本体包括基质材料和无机填充料。透明的本体至少部分地设置在第一辐射的光路中。下面，无机填充料也只称为“填充料”。根据至少一个实施形式，器件包括转换材料，所述转换材料至少部分地设置在第一辐射的光路中。转换材料将第一辐射中的至少一部分转换为具有更长的第二波长的第二辐射。也就是说，第一辐射具有比第二辐射更高的能量。能量差尤其能够以热能的形式积累。下面，通过转换所产生的热能也称为“转换热量”。 根据至少一个实施形式，转换材料至少部分地与透明的本体的填充料中的至少一部分导热地接触。这导致，转换热量中的至少一部分能够排出到填充料上或者经由填充料从转换材料导出。由此，有利地保护转换材料防止过热并且/或者提高转换材料的效率。提高的效率的特征在于，第一辐射的较高的份额转换为第二辐射。由于改善的导热，器件例如也能够用比传统的发射辐射的器件更高的电流驱动。包含有半导体材料的辐射源例如是发光二极管(LED)或激光二极管。作为辐射源也能够使用在相同或不同的第一波长下发射的多个发光二极管和/或激光二极管。第一辐射的光谱称为第一波长。第一波长能够位于光谱的可见范围(420nm至780nm波长)中、尤其在蓝光光谱范围中、在UV范围(<420nm)中以及在IR范围(>780nm)中。第一辐射尤其能够具有低于600nm的波长最大值。半导体材料在本专利技术中不受限，只要所述半导体材料能够至少部分地具有电致发光性。在此例如使用能够由选自铟、镓、铝、氮、磷、砷、氧、硅、碳或其组合的元素构成的化合物，例如氮化铟镓(InGaN)或磷化铝镓铟(InGaAlP)0也能够使用其他元素或添加物。根据本专利技术，转换材料的选择不受限制。也能够使用稀土金属和/或过渡金属掺杂的陶瓷作为荧光材料，所述荧光材料例如在W098/12757中说明，其公开内容在此通过参引的方式并入本文。转换材料能够包括荧光材料或不同荧光材料的组合或由其构成。通过使用转换材料，能够更改所发射的辐射的色彩印象。器件例如能够发射具有白色色彩印象或另一色彩印象的辐射。根据另一实施形式，基质材料的折射率和无机填充料的折射率随着温度改变。基质材料的和填充料的折射率的温度相关的分布曲线通常是不同的。折射率、也称为折射数用折射计来确定，其中能够调节和/或调整温度。作为室温采用20°C的温度。下面提出的折射率确定用于589nm的钠D线的波长。因此，在本申请中，在室温下的折射率的数据相应于所谓的nD2°。折射率的数据的精度为至少0.001和尤其是至少 0.0005。 根据另一实施形式，基质材料和填充料根据本专利技术选择为，使得基质材料在室温下具有高出填充物0.01至0.07、尤其高0.01至0.05的折射率。此外，基质材料具有比填充料更高的热光系数，以至于在加热到工作温度时，基质材料和填充料的折射率的差变得更小。在工作温度下，折射率的差彡0.015。热光系数dn/dT给出折射率η随着温度T变化的变化。也就是说，所述热光系数描述每。C的折射率的变化。例如，基质材料的和填充料的折射率相对于在重要的温度范围中的温度的分布曲线能够近似地通过直线描述。所述直线能够具有不同的斜率，其中直线的交点典型地位于工作温度的范围中。所述温度能够高于或低于工作温度最多20°C、尤其最多10°C并且通常最多5°C或相应于所述工作温度。此外，相应的热光系数给出这样的直线的斜率。对一种材料而言，热光系数能够通过在不同温度下多次测量折射率来确定。根据另一实施形式，基质材料在室温下具有-5*10_51/°C至_5*10_31/°C的、尤其是-1*10_41/°C至-l*10_3l/°c 的热光系数。填充料的热光系数通常小于基质材料的热光系数。在室温下，填充料具有最大-5*10_51/°C、例如-5*10_7l/°c至-5*10_5l/°c的热光系数。也就是说，在重要的温度范围中，填充料的折射率通常比基质材料的折射率改变得更少。根据另一实施形式，与基质材料的折射率相比，填充料的折射率能够至少在重要的温度范围中视为近似于恒定的。作为重要的温度范围理解为在室温和工作温度之间的温度。当器件工作时，在器件中的温度通常相应于环境温度、例如室温。在器件开始工作后，在器件中的温度首先大幅升高并且通常在一定的时间后(在恒定的电流和恒定的环境温度下)达到相对恒定的值。通常，这在最多30分钟之内发生。作为工作温度理解为器件在接通后不间断地工作45分钟的时间点的、在器件中的温度。相应于工作温度的值的温度在更早的时间点就已经能够达到并且保持恒定。下面，所述温度同样被称为“工作温度”。当在持续工作期间(在电流恒定并且环境温度恒定时)温度波动为小于5°C、尤其小于:TC和通常小于1°C时，工作温度视作恒定的。根据另一实施形式，器件的工作温度最高为200°C。工作温度尤其在70°C和150°C之间、通常在80°C和120°C之间、例如为110°C。透明的本体优选在工作温度下在第一和第二辐射的波长范围中是透明的。在波长中“透明的”意味着，在相应的波长中存在> 70%的、尤其> 80%的、例如86%的透射度。根据另一实施形式，基质材料具有在室温下比填充料的折射率高出0.01至0.04和尤其高0.015至0.035的折射率。根据另一实施形式，在工作温度下，基质材料和填充料的折射率的差< 0.01、尤其(0.0075、例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.20 DE 102010034913.51.发射辐射的器件(1)，包括: 包含有半导体材料的辐射源(10)，所述辐射源在工作时发射第一波长的第一辐射；透明的本体(20)，所述透明的本体包含有基质材料和无机填充料，并且所述透明的本体至少部分地设置在所述第一辐射的光路(11)中； 转换材料(30 )，所述转换材料至少部分地设置在所述第一辐射的所述光路(11)中，并且所述第一辐射至少部分地转换为具有更长的第二波长的第二辐射； 其中所述转换材料(30)至少部分地与所述透明的本体(20)的所述填充料的至少一部分导热地接触。2.根据权利要求1所述的器件(1)， 其中所述基质材料在室温下具有比所述填充料高出0.01至0.07的折射率和更高的热光系数，以至于在所述器件(I)的工作温度下，所述折射率的差< 0.015。3.根据权利要求2所述的器件(I)， 其中所述基质材料在室温下具有比所述填充料的所述折射率高出0.01至0.04，并且尤其高0.015至0.035的折射率。4.根据权利要求2所述的器件(I)， 其中在工作温度下，所述折射率的所述差< 0.01并且尤其< 0.0075。5.根据前述权利要求之一所述的器件(I)， 其中所述填充料包含有金属氟化物、尤其是MgF2、LiF、CaF2, BaF2或其组合。6.根据前述权利要求之一所述的器件(I)， 其中所述填充料包含有玻璃、石英、球形SiO2颗粒、硼硅玻璃或其组合。7.根据前述权利要求之一所述的器件(I)， 其中所述填充料在所述透明的本体(20)中构成连续的填充料路径。8.根据前述权利要求之一所述的器件(I)， 其中所述透明的本体(20)具有彡0.25ff/mK并且尤其彡0.30ff/mK的导热能力。9.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：格特鲁德·克劳特，拉尔夫·维尔特，斯特凡·朗格，弗兰克·耶尔曼，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，欧司朗股份有限公司，
类型：
国别省市：