專利名稱：具有帶有導(dǎo)熱接觸部的轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射輻射的器件以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)10 2010 034 913.5的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過參引的方式并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射輻射的器件以及一種用于制造該器件的方法。具有發(fā)光二極管(LED)的發(fā)射輻射的器件中通常使用轉(zhuǎn)換材料。轉(zhuǎn)換材料將入射輻射中的一部分轉(zhuǎn)換為具有改變的、更長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射，以至于經(jīng)轉(zhuǎn)換的輻射具有比入射輻射更低的能量(所謂的向下轉(zhuǎn)換down-conversion)。在大多數(shù)情況下,能量差以熱能的形式積累，以至于在此大幅加熱轉(zhuǎn)換材料。通常情況下，轉(zhuǎn)換材料的效率是溫度相關(guān)的，尤其在高溫下能夠大幅降低轉(zhuǎn)換材料的效率。由器件發(fā)射的光的色彩印象同樣能夠與器件中的溫度相關(guān)。此外，轉(zhuǎn)換材料能夠給予在斷開狀態(tài)下的器件彩色的色彩印象(所謂的“斷開狀態(tài)的外觀(off-state appearance)”)。例如通過藍(lán)色光譜范圍中的光激勵(lì)的轉(zhuǎn)換材料也吸收在斷開狀態(tài)下入射的相應(yīng)的波長(zhǎng)范圍中的光，例如日光。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)換材料，所述光具有黃色、橘色、紅色或綠色的本體色。尤其在轉(zhuǎn)換材料在空間上與發(fā)射輻射的區(qū)域分離的器件中，器件的將輻射耦合輸出的區(qū)域在斷開狀態(tài)下具有由轉(zhuǎn)換材料引起的不利于美觀的彩色的色彩印象。對(duì)于應(yīng)用而言，所期望的是具有高的效率、低的輻射損耗和高的顏色穩(wěn)定性的發(fā)射輻射的器件。此外，所期望的發(fā)射輻射的器件是，所述器件的將輻射耦合輸出的區(qū)域在斷開狀態(tài)下具有盡可能白色的或無色的色彩印象。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實(shí)施形式的待實(shí)現(xiàn)的目的在于，提出一種具有改良的特性的發(fā)射輻射的器件。另一待實(shí)現(xiàn)的目的在于，提出一種用于制造發(fā)射輻射的器件的方法。提出一種用于發(fā)射輻射的器件，所述器件包括包含有半導(dǎo)體材料的輻射源，所述輻射源在工作時(shí)發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的第一輻射。下面，發(fā)射輻射的器件也簡(jiǎn)稱為“器件”。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，器件包括透明的本體，所述本體包括基質(zhì)材料和無機(jī)填充料。透明的本體至少部分地設(shè)置在第一輻射的光路中。下面，無機(jī)填充料也只稱為“填充料”。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，器件包括轉(zhuǎn)換材料，所述轉(zhuǎn)換材料至少部分地設(shè)置在第一輻射的光路中。轉(zhuǎn)換材料將第一輻射中的至少一部分轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的第二輻射。也就是說，第一輻射具有比第二輻射更高的能量。能量差尤其能夠以熱能的形式積累。下面，通過轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的熱能也稱為“轉(zhuǎn)換熱量”。
根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換材料至少部分地與透明的本體的填充料中的至少一部分導(dǎo)熱地接觸。這導(dǎo)致，轉(zhuǎn)換熱量中的至少一部分能夠排出到填充料上或者經(jīng)由填充料從轉(zhuǎn)換材料導(dǎo)出。由此，有利地保護(hù)轉(zhuǎn)換材料防止過熱并且/或者提高轉(zhuǎn)換材料的效率。提高的效率的特征在于，第一輻射的較高的份額轉(zhuǎn)換為第二輻射。由于改善的導(dǎo)熱，器件例如也能夠用比傳統(tǒng)的發(fā)射輻射的器件更高的電流驅(qū)動(dòng)。包含有半導(dǎo)體材料的輻射源例如是發(fā)光二極管(LED)或激光二極管。作為輻射源也能夠使用在相同或不同的第一波長(zhǎng)下發(fā)射的多個(gè)發(fā)光二極管和/或激光二極管。第一輻射的光譜稱為第一波長(zhǎng)。第一波長(zhǎng)能夠位于光譜的可見范圍(420nm至780nm波長(zhǎng))中、尤其在藍(lán)光光譜范圍中、在UV范圍(<420nm)中以及在IR范圍(>780nm)中。第一輻射尤其能夠具有低于600nm的波長(zhǎng)最大值。半導(dǎo)體材料在本發(fā)明中不受限，只要所述半導(dǎo)體材料能夠至少部分地具有電致發(fā)光性。在此例如使用能夠由選自銦、鎵、鋁、氮、磷、砷、氧、硅、碳或其組合的元素構(gòu)成的化合物，例如氮化銦鎵(InGaN)或磷化鋁鎵銦(InGaAlP)0也能夠使用其他元素或添加物。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)換材料的選擇不受限制。也能夠使用稀土金屬和/或過渡金屬摻雜的陶瓷作為熒光材料，所述熒光材料例如在W098/12757中說明，其公開內(nèi)容在此通過參引的方式并入本文。轉(zhuǎn)換材料能夠包括熒光材料或不同熒光材料的組合或由其構(gòu)成。通過使用轉(zhuǎn)換材料，能夠更改所發(fā)射的輻射的色彩印象。器件例如能夠發(fā)射具有白色色彩印象或另一色彩印象的輻射。根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料的折射率和無機(jī)填充料的折射率隨著溫度改變。基質(zhì)材料的和填充料的折射率的溫度相關(guān)的分布曲線通常是不同的。折射率、也稱為折射數(shù)用折射計(jì)來確定，其中能夠調(diào)節(jié)和/或調(diào)整溫度。作為室溫采用20°C的溫度。下面提出的折射率確定用于589nm的鈉D線的波長(zhǎng)。因此，在本申請(qǐng)中，在室溫下的折射率的數(shù)據(jù)相應(yīng)于所謂的nD2°。折射率的數(shù)據(jù)的精度為至少0.001和尤其是至少 0.0005。

根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料和填充料根據(jù)本發(fā)明選擇為，使得基質(zhì)材料在室溫下具有高出填充物0.01至0.07、尤其高0.01至0.05的折射率。此外，基質(zhì)材料具有比填充料更高的熱光系數(shù)，以至于在加熱到工作溫度時(shí)，基質(zhì)材料和填充料的折射率的差變得更小。在工作溫度下，折射率的差彡0.015。熱光系數(shù)dn/dT給出折射率η隨著溫度T變化的變化。也就是說，所述熱光系數(shù)描述每。C的折射率的變化。例如，基質(zhì)材料的和填充料的折射率相對(duì)于在重要的溫度范圍中的溫度的分布曲線能夠近似地通過直線描述。所述直線能夠具有不同的斜率，其中直線的交點(diǎn)典型地位于工作溫度的范圍中。所述溫度能夠高于或低于工作溫度最多20°C、尤其最多10°C并且通常最多5°C或相應(yīng)于所述工作溫度。此外，相應(yīng)的熱光系數(shù)給出這樣的直線的斜率。對(duì)一種材料而言，熱光系數(shù)能夠通過在不同溫度下多次測(cè)量折射率來確定。根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料在室溫下具有-5*10_51/°C至_5*10_31/°C的、尤其是-1*10_41/°C至-l*10_3l/°c 的熱光系數(shù)。填充料的熱光系數(shù)通常小于基質(zhì)材料的熱光系數(shù)。在室溫下，填充料具有最大-5*10_51/°C、例如-5*10_7l/°c至-5*10_5l/°c的熱光系數(shù)。也就是說，在重要的溫度范圍中，填充料的折射率通常比基質(zhì)材料的折射率改變得更少。根據(jù)另一實(shí)施形式，與基質(zhì)材料的折射率相比，填充料的折射率能夠至少在重要的溫度范圍中視為近似于恒定的。作為重要的溫度范圍理解為在室溫和工作溫度之間的溫度。當(dāng)器件工作時(shí)，在器件中的溫度通常相應(yīng)于環(huán)境溫度、例如室溫。在器件開始工作后，在器件中的溫度首先大幅升高并且通常在一定的時(shí)間后(在恒定的電流和恒定的環(huán)境溫度下)達(dá)到相對(duì)恒定的值。通常，這在最多30分鐘之內(nèi)發(fā)生。作為工作溫度理解為器件在接通后不間斷地工作45分鐘的時(shí)間點(diǎn)的、在器件中的溫度。相應(yīng)于工作溫度的值的溫度在更早的時(shí)間點(diǎn)就已經(jīng)能夠達(dá)到并且保持恒定。下面，所述溫度同樣被稱為“工作溫度”。當(dāng)在持續(xù)工作期間(在電流恒定并且環(huán)境溫度恒定時(shí))溫度波動(dòng)為小于5°C、尤其小于:TC和通常小于1°C時(shí)，工作溫度視作恒定的。根據(jù)另一實(shí)施形式，器件的工作溫度最高為200°C。工作溫度尤其在70°C和150°C之間、通常在80°C和120°C之間、例如為110°C。透明的本體優(yōu)選在工作溫度下在第一和第二輻射的波長(zhǎng)范圍中是透明的。在波長(zhǎng)中“透明的”意味著，在相應(yīng)的波長(zhǎng)中存在> 70%的、尤其> 80%的、例如86%的透射度。根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料具有在室溫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。根據(jù)另一實(shí)施形式，在工作溫度下，基質(zhì)材料和填充料的折射率的差< 0.01、尤其(0.0075、例如< 0.005。根據(jù)另一實(shí)施形式，在工作溫度下，透明的本體在波長(zhǎng)為600nm時(shí)具有彡90%、尤其> 95%和通常> 98%的透射度。在所述數(shù)據(jù)中未考慮在輻射入射和出射(分別為大約4%)到透明的本體中時(shí)出現(xiàn)的菲涅爾損耗。在工作溫度下，基質(zhì)材料的折射率能夠高于或低于填充料的折射率或相應(yīng)于所述填充料的折射率。由于在室溫下折射率的差很小或甚至不存在，在器件中產(chǎn)生的穿過透明的本體的輻射幾乎完全不被散射和/或吸收，因此減少或避免了輻射損耗。與此相反，在接通器件時(shí)，與在工作溫度下相比，所發(fā)射的輻射的更高的份額被散射和/或吸收，因?yàn)榛|(zhì)材料和填充料的折射率的差大于在工作溫度下的折射率的差?；谔畛淞虾突|(zhì)材料的折射率的差，透明的本體在室溫下相對(duì)強(qiáng)地散射光。在此，透明的本體能夠是暗的。也在近似室溫或低于室溫的溫度下觀察所述效果。因此，透明的本體也在器件的斷開狀態(tài)下根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式相對(duì)強(qiáng)烈地散射入射的光，以至于轉(zhuǎn)換材料的本體色從外部、即對(duì)于觀察者而言幾乎不能或在理想情況下完全不再能被察覺。因此，有利地，器件的耦合輸出輻射區(qū)域具有白色的或無色的色彩印象(斷開狀態(tài)外觀)。因此，透明的本體能夠在切斷的狀態(tài)下作用為擴(kuò)散器。當(dāng)更大數(shù)量的轉(zhuǎn)換材料在空間上與輻射源分離時(shí)，尤其獲得所述優(yōu)點(diǎn)。如上面已經(jīng)描述的，填充料和基質(zhì)的折射率的差在加熱到工作溫度時(shí)下降。因此，有利地，透明的本體能夠作用為溫度相關(guān)的擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器在斷開狀態(tài)下強(qiáng)烈地吸收光，然而在工作溫度下幾乎不吸收光。因此，構(gòu)件在工作時(shí)具有比常規(guī)器件明顯更高的效率，在常規(guī)器件中轉(zhuǎn)換材料的本體色在斷開狀態(tài)下通過例如乳白色玻璃或由玻璃或塑料制成的粗化的覆層覆蓋，所述乳白色玻璃或所述粗化的覆層在器件工作時(shí)也吸收所產(chǎn)生的輻射的相當(dāng)大的部分。
根據(jù)另一實(shí)施形式，通過基質(zhì)材料和填充料的折射率的例如是0.01的小的差能夠改進(jìn)器件的輻射特性。由此例如能夠減少輻射角相關(guān)性或改善色彩均勻度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式，無機(jī)填充料能夠包含金屬氟化物、例如堿土金屬或由其制成。金屬氟化物例如能夠選自氟化鎂(MgF2)、氟化鋰(LiF)、氟化鈣(CaF2)、氟化鋇(BaF2)或上述物質(zhì)的組合。典型地，金屬氟化物在室溫下能夠具有1.37至1.50的折射率，例如對(duì)MgF2而言是1.39、對(duì)LiF而言是1.40、對(duì)CaF2而言是1.43和對(duì)BaF2而言是1.46。填充料能夠是單晶的和/或多晶的。根據(jù)另一實(shí)施形式，無機(jī)填充料能夠包含玻璃、石英、硅膠、尤其是球形SiO2顆粒的SiO2顆粒、硼硅玻璃或上述物質(zhì)的組合或由其制成。例如，在室溫下SiO2顆粒具有1.46的折射率、玻璃具有1.45至2.14的折射率、硼硅玻璃具有1.50至1.55的折射率。根據(jù)另一實(shí)施形式，填充料包含有或由硅酸鹽、陶瓷或氧化鋁，例如剛玉制成。根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料能夠包含有硅樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、聚碳酸酯或上述物質(zhì)的組合或由其制成?；|(zhì)材料也能夠包括不同的塑料和/或硅樹脂的混合物或由其制成。基質(zhì)材料尤其能夠包括硅樹脂、甲基取代的硅樹脂、例如聚(二甲基硅氧燒)和/或聚甲基苯基娃氧燒、環(huán)己基取代的娃樹脂、例如聚二環(huán)己基)娃氧燒，或上述物質(zhì)的組合或由其制成。例如，環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂在室溫下能夠具有1.46至1.60的折射率，尤其具有1.48至1.53的折射率。聚碳酸酯通常具有更高的折射率，例如是1.55至1.65、尤其是
1.58至1.60。硅樹脂具有1.40至1.54的折射率。尤其有利的是，基質(zhì)材料的折射率設(shè)置為，使得所述折射率在室溫下比填充料的折射率更高，因?yàn)橥ǔ；|(zhì)材料的熱光系數(shù)高于填充料的熱光系數(shù)，并且因此在器件工作時(shí)，基質(zhì)材料的折射率隨著溫度升高比填充料的折射率更快地降低。根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料的選擇取決于無機(jī)填充料并且在此滿足前述標(biāo)準(zhǔn):基質(zhì)材料在室溫下具有比填充料更高的折射率和更高的熱光系數(shù)。例如，能夠包含有環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯或上述物質(zhì)的組合或由其制成的基質(zhì)材料適用于由硼硅玻璃制成的填充料。例如，能夠包含有硅樹脂、丙烯酸樹脂或由其制成的基質(zhì)材料適用于由玻璃或SiO2顆粒制成的填充料。根據(jù)另一實(shí)施形式，對(duì)于包含有金屬氟化物或由其制成的無機(jī)填充料而言，將硅樹脂或不同硅樹脂的組合用作為基質(zhì)材料。在此也能夠使用至少一種硅樹脂與至少一種其他塑料的組合。硅樹脂的折射率尤其取決于在硅原子上的有機(jī)取代基R1A2和R3以及取決于硅樹脂的支化度。硅樹脂的末端基團(tuán)能夠用R1R2R3SiCV2描述、線性基團(tuán)能夠用R1R2SiC^2描述，并且支鏈基團(tuán)能夠用R1SiOv2描述。在每個(gè)硅原子上能夠獨(dú)立地選擇R1和/或R2和/或R3。在此，R1、! 2和R3選自具有不同數(shù)量的碳原子的有機(jī)取代基的變體。有機(jī)取代基能夠在硅樹脂中以任意比例相對(duì)于彼此存在。通常取代基I至12、尤其I至8具有碳原子。例如，R1 > R2和R3選自甲基、乙基、環(huán)己基或苯基，尤其選自甲基和苯基。具有多個(gè)碳原子的有機(jī)取代基通常提高折射率，而較小的取代基導(dǎo)致較低的折射率。例如，具有多個(gè)甲基基團(tuán)的硅樹脂能夠具有例如1.40至1.44的低的折射率。而例如具有多個(gè)苯基基團(tuán)或環(huán)己基基團(tuán)的硅樹脂能夠具有較高的折射率。同樣，在除硅樹脂以外的其他基質(zhì)材料中，折射率經(jīng)由取代基的選擇和/或通過混合材料、例如有機(jī)硅環(huán)氧樹脂來設(shè)置。例如，能夠?yàn)樵谑覝叵戮哂?.46的折射率的、由SiO2顆粒制成的填充料添入具有在1.48和1.50之間的折射率的、例如是1.49的折射率的聚甲基苯基硅氧烷。具有1.47至1.49的、例如是1.48的折射率的環(huán)己基取代的硅樹脂同樣能夠適用于SiO2顆粒。典型地，具有多個(gè)甲基基團(tuán)的硅樹脂適用于由氟化鎂或氟化鋰制成的填充料。例如，能夠使用聚(二甲基硅氧烷)，這是有利的，因?yàn)樗鑫镔|(zhì)是非常低成本的。此外，基質(zhì)材料的折射率能夠通過混合不同基質(zhì)材料來設(shè)置。例如,硅樹脂基質(zhì)的折射率能夠通過混合不同的、具有不同折射率的硅樹脂來設(shè)置。以這種方式，基質(zhì)材料能夠具有帶有不同的有機(jī)取代基的硅樹脂的聚合物混合物或由其制成。然而也可能的是，硅樹脂共聚物由具有不同的有機(jī)取代基的不同的單體產(chǎn)生，并且因此相應(yīng)地適配于基質(zhì)材料的折射率。在此，也能夠使用具有不同折射率的不同的硅樹脂共聚物的混合物，以便能夠設(shè)置基質(zhì)材料的折射率。根據(jù)另一實(shí)施形式，透明的本體具有最高80重量％的填充料含量(重量％=重量百分比)。透明的本體尤其包含25重量％至70重量％和通常30重量％至60重量％的填充料、例如50重量％的填充料。由此，尤其能夠?qū)崿F(xiàn)透明的本體的高的導(dǎo)熱能力。在一些應(yīng)用中，例如當(dāng)透明的本體應(yīng)當(dāng)用作為溫度相關(guān)的擴(kuò)散器，以便在器件的斷開狀態(tài)下覆蓋轉(zhuǎn)換材料的本體色時(shí)，也能夠使用較低含量的填充料。根據(jù)所述另一實(shí)施形式，填充料含量能夠?yàn)?重量％至50重量％。填充料含量通常為10重量％至40重量％，尤其為15重量％至30重量％。在這個(gè)范圍中，在室溫下保持透明的本體的非常好的散射效果。在填充料含量非常高時(shí)，在室溫下散射效果可能會(huì)略微降低。根據(jù)另一實(shí)施形式，填充料在透明的本體中構(gòu)成連續(xù)的填充料路徑。所述填充料路徑也稱為滲流路徑，并且通常情況下以統(tǒng)計(jì)學(xué)的方式形成。所述填充料路徑能夠延伸經(jīng)過整個(gè)透明的本體。典型地，這從填充料含量在所謂的滲流閾值(體積％=體積百分比)的28體積％和35體積％之間起,通常在所謂的滲流閾值(體積％=體積百分比)的30體積％和32體積％之間發(fā)生。有利地，通過填充料路徑提高透明的本體的導(dǎo)熱能力。通過使基質(zhì)材料的折射率適宜地匹配于填充料，甚至在> 30體積％的高填充料含量時(shí)、尤其是> 40體積％時(shí)，減少或避免透明的本體中的輻射損耗或亮度損耗。此外，通過填充料、尤其是在填充料含量高的情況下，透明的本體的滲透性與由純聚合物材料、尤其是由硅樹脂制成的傳統(tǒng)的基質(zhì)相比減少。透明的本體尤其具有對(duì)于濕氣和/或有害氣體而言較低的滲透性。由此，尤其是保護(hù)了輻射源，因此提高了器件的使用壽命O此外，通過填充料也能夠改善透明的本體的機(jī)械特性。例如,透明的本體的熱膨脹系數(shù)比由純聚合物材料制成的傳統(tǒng)的基質(zhì)的熱膨脹系數(shù)更低。因此，能夠提高器件的使用壽命，因?yàn)槔缭谕该鞯谋倔w中的斷裂的風(fēng)險(xiǎn)降低。根據(jù)另一實(shí)施形式，填充料具有最大100 μ m的平均顆粒尺寸。平均顆粒尺寸通常位于IOOnm和20 μ m之間、尤其在5 μ m至20 μ m之間。對(duì)于一些應(yīng)用而言，例如也能夠使用具有< I μ m、優(yōu)選為200nm至800nm并且尤其為200nm至500nm的平均直徑的、至少部分較小的顆粒，因?yàn)榻柚鲱w粒能夠?qū)⑤椛鋸?qiáng)烈地散射，這能夠?qū)е赂纳频纳示鶆蚨?。具有在IOOnm和Ιμπι之間的平均直徑的顆粒尤其適用于引起在斷開狀態(tài)下透明的本體的強(qiáng)烈的散射和在工作溫度下減少的散射，即適用于提供溫度相關(guān)的擴(kuò)散器。作為用于顆粒尺寸的參數(shù)通常使用直徑。顆粒直徑經(jīng)由篩選法確定。填充料例如能夠由球形的或近似球形的顆粒制成，以至于直徑近似地相應(yīng)于顆粒尺寸。填充料也能夠具有其他顆粒形狀、例如有角的、長(zhǎng)形的或非結(jié)晶形的顆粒形狀。在這樣的顆粒中，將平均直徑用作為顆粒尺寸的大小。根據(jù)另一實(shí)施形式，填充料具有彡2 μ m且尤其彡4 μ m的顆粒尺寸。更小的顆粒能夠經(jīng)由篩選法分離。因?yàn)榫哂小? μ m且尤其〈I μ m的顆粒尺寸的顆粒在其表面上能夠非常強(qiáng)烈地散射光，在透明的本體中的輻射損耗得以減少，并且由此整體地提高器件的效率。這樣的實(shí)施形式尤其能夠應(yīng)用在下述器件中，其中轉(zhuǎn)換材料直接設(shè)置在輻射源上或輻射源的附近，因?yàn)樵谶@樣的器件中轉(zhuǎn)換材料的彩色的色彩印象對(duì)于觀察者而言較不明顯。根據(jù)另一實(shí)施形式，填充料具有比基質(zhì)材料更高的導(dǎo)熱能力。純基質(zhì)材料的導(dǎo)熱能力典型地為0.1ff/mK至0.2W/mK。例如，硅樹脂具有0.12ff/mK至0.18ff/mK的、例如為0.15ff/mK的導(dǎo)熱能力。而無機(jī)填充料具有彡1.0ff/mK的、尤其彡10ff/mK的導(dǎo)熱能力。例如，球形的SiO2顆粒具有1.38ff/mK的導(dǎo)熱能力。有利地，金屬氟化物通常具有明顯更高的導(dǎo)熱能力，例如MgF2具有14W/mK、LiF具有l(wèi)lW/mK、CaF具有10W/mK以及BaF2具有12W/mK的導(dǎo)熱能力。根據(jù)另一實(shí)施形式，透明的本體具有彡0.25W/mK且尤其彡0.30ff/mK的導(dǎo)熱能力。尤其是金屬氟化物，導(dǎo)熱能力能夠是> 2W/mK且通常> 5W/mK。通過填充料與基質(zhì)材料的組合，根據(jù)本發(fā)明的器件的透明的本體有利地具有比由純聚合物材料制成的傳統(tǒng)的基質(zhì)更高的導(dǎo)熱能力。在此，通過透明的本體的熱量輸送尤其經(jīng)由已構(gòu)成的填充料路徑進(jìn)行。即使當(dāng)填充料含量低于滲流閾值時(shí)，透明的本體的導(dǎo)熱能力也高于純基質(zhì)材料。

根據(jù)另一實(shí)施形式，器件具有帶有凹部的殼體。殼體例如能夠包含有塑料、陶瓷或上述物質(zhì)的組合物或由其制成。所述殼體也能夠尤其在凹部的側(cè)壁上包含有反射輻射的材料。輻射源、透明的本體和轉(zhuǎn)換材料能夠設(shè)置在凹部中。凹部的側(cè)壁尤其能夠傾斜于凹部的底部成形，以至于能夠反射輻射。根據(jù)另一實(shí)施形式，輻射源設(shè)置在凹部的底部上。透明的本體至少部分地填滿凹部，并且能夠承擔(dān)澆注料或散射體的功能。根據(jù)另一實(shí)施形式，器件包括焊盤和焊線，所述焊線將輻射源與焊盤導(dǎo)電地連接。焊盤同樣能夠設(shè)置在凹部中。焊盤和輻射源與能導(dǎo)電的端子連接，所述端子能夠從殼體中引出。能導(dǎo)電的端子能夠是導(dǎo)體框架(lead frame)的至少一部分。根據(jù)另一實(shí)施形式，輻射源與熱沉、例如導(dǎo)體框架的一部分導(dǎo)熱地接觸。根據(jù)另一實(shí)施形式，至少部分的輻射源、電端子、和/或?qū)w框架具有高的導(dǎo)熱能力并且能夠用于將熱量從器件并且尤其從輻射源導(dǎo)出。在此，熱量也能夠經(jīng)由透明的本體或經(jīng)由在透明的本體中的填充料路徑導(dǎo)出。根據(jù)又一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換材料至少部分導(dǎo)熱地經(jīng)由透明的本體或經(jīng)由在透明的本體中的填充料路徑與輻射源和/或與能導(dǎo)電的端子和/或與導(dǎo)體框架連接。由此，轉(zhuǎn)換熱量能夠從轉(zhuǎn)換材料被導(dǎo)出并且然后進(jìn)一步從器件引出。由此進(jìn)一步改進(jìn)了在器件中的導(dǎo)熱。
轉(zhuǎn)換材料并且尤其是在光譜的紅光范圍中發(fā)射的和例如在光譜的藍(lán)光范圍中用短波輻射激勵(lì)的轉(zhuǎn)換材料產(chǎn)生大量轉(zhuǎn)換熱量，并且出現(xiàn)過熱的危險(xiǎn)。此外，在加熱到工作溫度時(shí)，所述轉(zhuǎn)換材料的效率能夠強(qiáng)烈下降，例如直至50%。由此，在加熱時(shí)，由器件發(fā)射的輻射的色彩印象可能會(huì)改變。由于透明的本體的改善的導(dǎo)熱能力，與由純聚合物材料制成的、不具有導(dǎo)熱的填充料的傳統(tǒng)的基質(zhì)相比，轉(zhuǎn)換材料的效率提高。根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施形式，在與透明的本體的填充料導(dǎo)熱地接觸的轉(zhuǎn)換材料上的溫度與類似結(jié)構(gòu)類型的、不具有填充料的傳統(tǒng)的器件相比能夠降低最多40%。例如，借助在透明的本體中40重量％至50重量％的SiO2顆粒，在轉(zhuǎn)換材料上的溫度能夠降低15%至30%、尤其為22%至30%且通常為25%至30%。借助由金屬氟化物制成的填充料，在填充料含量是40重量％至60重量％時(shí)，溫度能夠降低20%至40%、尤其為30%至40%且通常為35%至40%。因此也能夠避免轉(zhuǎn)換材料的過熱或至少降低其概率。此外，由器件發(fā)射的輻射典型地具有恒定的色彩印象。在根據(jù)本發(fā)明的器件的一些實(shí)施形式中，當(dāng)器件具有折射率如上述這樣適配于填充料的折射率的基質(zhì)材料使得基質(zhì)材料和填充料的折射率的差在工作溫度下降低時(shí)，在從室溫加熱到工作溫度的情況下轉(zhuǎn)換材料的降低的效率能夠至少部分地通過減少散射和/或吸收透明的本體中的輻射來補(bǔ)償。有利地，由此得到用于由器件發(fā)射的輻射的恒定的色彩印象。此外，在轉(zhuǎn)換材料中也能夠隨著溫度改變被轉(zhuǎn)換的輻射的波長(zhǎng)，以至于造成被轉(zhuǎn)換的輻射在CIE曲線圖中的色坐標(biāo)的位移。被轉(zhuǎn)換的輻射的色彩印象的所述溫度相關(guān)的位移也稱為色坐標(biāo)移位。一般來說，這樣的色坐標(biāo)移位尤其在相對(duì)于輻射源的主輻射方向(θ=0° )的大的輻射角θ ( Θ =theta)的情況下顯現(xiàn)出來。在根據(jù)本發(fā)明的器件中，這樣的色坐標(biāo)移位與傳統(tǒng)的發(fā)射輻射的器件相比減少，因?yàn)檗D(zhuǎn)換熱量經(jīng)由透明的本體或經(jīng)由透明的本體中的填充料路徑從轉(zhuǎn)換材料引出。由此，以有利的方式得到更高的色彩穩(wěn)定性。根據(jù)另一實(shí)施形式，將透明的本體摻入包含有轉(zhuǎn)換材料或由其制成的顆粒。所述顆粒能夠在透明的本體中均勻分布。透明的本體例如能夠連同顆粒一起構(gòu)成澆注料，所述澆注料完全地或部分地填滿器件的凹部。透明的本體例如也能夠作為層生成，所述層能夠設(shè)置在凹部中或在凹部的開口的區(qū)域中。在此，包含在顆粒中的轉(zhuǎn)換材料至少部分地與填充料導(dǎo)熱地接觸。根據(jù)另一實(shí)施形式，顆粒與至少一個(gè)填充料路徑導(dǎo)熱地接觸。填充料路徑能夠由于這樣的顆粒被中斷，并且盡管如此仍能夠具有其正常的導(dǎo)熱能力。這樣的被中斷的填充料路徑也能夠理解為由顆粒從透明的本體中引出的兩個(gè)單獨(dú)的填充料路徑。例如，具有填充料的顆粒也能夠構(gòu)成連續(xù)的路徑或滲流路徑。根據(jù)另一實(shí)施形式，包含有轉(zhuǎn)換材料或由轉(zhuǎn)換材料制成的顆粒通常具有最大60 μ m的尺寸、尤其具有5 μ m至40 μ m且通常為10 μ m至30 μ m的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式，器件包括轉(zhuǎn)換元件。轉(zhuǎn)換元件包含有轉(zhuǎn)換材料，所述轉(zhuǎn)換材料也能夠含有例如是粘合劑的其他材料。轉(zhuǎn)換元件能夠構(gòu)成為分立的元件，也就是說，轉(zhuǎn)換元件通過光學(xué)方法、例如通過使用光學(xué)顯微鏡，能夠明確地區(qū)別于其環(huán)境或器件的其他部分。轉(zhuǎn)換元件能夠是自支承的，以至于能夠借助鑷子或其他工具來處理所述轉(zhuǎn)換元件。根據(jù)另一實(shí)施形式，具有含有轉(zhuǎn)換材料或由其制成的顆粒的透明的本體構(gòu)成轉(zhuǎn)換元件。轉(zhuǎn)換元件能夠包含有例如是粘合劑的其他材料。轉(zhuǎn)換元件能夠構(gòu)成為分立的和/或自支承的。通過將轉(zhuǎn)換材料與填充料導(dǎo)熱地接觸，轉(zhuǎn)換熱量至少部分地引出到轉(zhuǎn)換元件的邊緣上。根據(jù)另一實(shí)施形式，含有轉(zhuǎn)換材料和能夠包圍透明的本體的轉(zhuǎn)換元件與輻射源間隔開。用于間隔開的轉(zhuǎn)換元件的示例是所謂的“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”。在一些應(yīng)用中，這樣的轉(zhuǎn)換元件也能夠與鄰近地或直接設(shè)置在輻射源上的第二轉(zhuǎn)換元件(所謂的“芯片級(jí)轉(zhuǎn)換”)進(jìn)行組合。根據(jù)另一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換元件通過澆注料與輻射源間隔開。所述澆注料能夠是由聚合物材料制成的傳統(tǒng)的澆注料。澆注料尤其能夠包括透明的本體或由其制成。轉(zhuǎn)換熱量至少部分地經(jīng)由透明的本體或經(jīng)由填充料路徑從轉(zhuǎn)換元件引出。特別是，由此將熱量從轉(zhuǎn)換元件至少部分地進(jìn)一步引出到輻射源和/或能導(dǎo)電的端子和/或?qū)w框架上。器件能夠包括具有透明的本體的轉(zhuǎn)換元件并且也能夠包括包含有透明的本體或由其制成的澆注料。根據(jù)另一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換元件和輻射源之間的間距< 200 μ m、并且尤其< 50 μ m，以至于轉(zhuǎn)換鄰近于輻射源進(jìn)行(芯片級(jí)轉(zhuǎn)換)。轉(zhuǎn)換元件在此優(yōu)選具有小板形狀或芯片形狀。同樣，能夠應(yīng)用其他形狀。轉(zhuǎn)換元件在此例如材料配合地通過澆注料與輻射源連接。器件能夠包含有例如完全地或部分地填滿剩余凹部的其他澆注料。澆注料中的至少一種包含有透明的本體或由透明的本體制成。兩個(gè)澆注料也能夠是相同的。根據(jù)另一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換元件能夠具有>200μπκ尤其為> 750μπι和通常為> 900 μ m的到輻射源的間距，以至于轉(zhuǎn)換以到輻射源的大的間距進(jìn)行(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)。轉(zhuǎn)換元件能夠經(jīng)由澆注料與輻射源間隔開。澆注料在此能夠包含有硅樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、聚碳酸酯或上述物質(zhì)的組合或由其制成。但是，澆注料也能夠包含有透明的本體或由其制成。轉(zhuǎn)換元件也能夠經(jīng)由空腔與輻射源間隔開。這樣的空腔能夠用空氣、惰性氣體或氣體混合物填充。這樣的實(shí)施形式能夠有利地低成本地制造。轉(zhuǎn)換元件能夠如上所述同樣包含有透明的本體。根據(jù)另一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在凹部的開口中。轉(zhuǎn)換元件在此例如能夠構(gòu)造為平坦的或拱起的層。在此，轉(zhuǎn)換元件能夠具有ΙΟμπι至2000μπι的平均層厚度。層厚度能夠?yàn)?0 μ m至1000 μ m、尤其為50 μ m至500 μ m。根據(jù)另一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換元件圍成拱起的空心體。所述空心體尤其理解為，將轉(zhuǎn)換元件連同至少其他部分的構(gòu)件共同圍成空心體。所述部分例如能夠是上面設(shè)置有輻射源的載體，或者能夠是在凹部中設(shè)置有輻射源的殼體。轉(zhuǎn)換材料在此能夠構(gòu)造為層，所述轉(zhuǎn)換材料具有如前面的章節(jié)中所描述的平均層厚度?？招捏w例如能夠具有空心半球、空心球扇形的形狀。輻射源優(yōu)選設(shè)置在空心體中并且能夠例如以>750 μ m與轉(zhuǎn)換元件間隔開(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)。所得到的空心體例如能夠用空氣、惰性氣體，但是也能夠用填充料或透明的本體根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式部分地或完全地填充。轉(zhuǎn)換元件同樣能夠包含有根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式的透明的本體。因此，有利地，在室溫下對(duì)于觀察者而言從外部幾乎不能或完全不能看到轉(zhuǎn)換材料的本體色；相反，轉(zhuǎn)換元件引起有利于美觀的白色或無色的印象。根據(jù)另一實(shí)施形式，器件包括包含有轉(zhuǎn)換材料并且與輻射源間隔開的轉(zhuǎn)換元件，其中透明的本體設(shè)置在轉(zhuǎn)換元件的背離輻射源的側(cè)上。透明的本體在此能夠直接在轉(zhuǎn)換元件上生成，以至于填充料也至少部分地與轉(zhuǎn)換材料導(dǎo)熱地接觸。替選地，在其間也能夠是例如由玻璃、硅樹脂或塑料生成的導(dǎo)熱的、透明的層。有利地，轉(zhuǎn)換元件包圍透明的本體，以至于所述轉(zhuǎn)換元件從外部包覆，并且因此對(duì)于觀察者而言在室溫下幾乎不會(huì)顯示為彩色的，而是一定程度上顯示為白色或無色的。在所述實(shí)施形式的改進(jìn)方案中，設(shè)置在轉(zhuǎn)換元件上的透明的本體具有50μπι至500 μ m的平均層厚度。在所述小的層厚度的情況下，在工作時(shí)僅吸收非常少的輻射。根據(jù)另一實(shí)施形式，以轉(zhuǎn)換材料摻雜和/或例如在轉(zhuǎn)換元件中的轉(zhuǎn)換材料的選擇適配為，使得通過轉(zhuǎn)換熱量在工作溫度下剛好達(dá)到所需要的溫度，其中透明的本體具有其最高的透明度。在此，“剛好”理解為< 3°C、尤其是< 2°C的偏差。所述偏差甚至能夠< 1°C?！白罡叩耐该鞫取痹诖死斫鉃榘该鞫鹊淖畲笾档膮^(qū)域。在所述區(qū)域中，透明度為> 95%、尤其為> 97%的最大透明度。在此，透明度甚至能夠> 99%的最大透明度。根據(jù)另一實(shí)施形式，在轉(zhuǎn)換元件上至少部分地生成包覆層。所述層尤其能夠由玻璃或透明的塑料制成，并且也能夠構(gòu)成器件的外壁，例如發(fā)光體的外殼。根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式，在轉(zhuǎn)換元件和包覆層之間能夠設(shè)置有透明的本體。根據(jù)另一實(shí)施形式，轉(zhuǎn)換元件或澆注料能夠構(gòu)成透鏡。透鏡例如能夠填滿凹部的開口或設(shè)置在所述凹部的開口中。透鏡能夠具有能夠用另一材料填充的空腔。所述材料例如能夠包括氣體、氣體混合物、塑料材料或聚合物材料、玻璃或其他材料或多種材料的組合或由上述物質(zhì)制成。一般來說，在具有“芯片級(jí)轉(zhuǎn)換”的器件中，轉(zhuǎn)換熱量更好地從轉(zhuǎn)換材料弓丨出，因?yàn)槔绲捷椛湓春?或到導(dǎo)電端子和/或到導(dǎo)體框架的距離是短的。然而在具有“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”的器件中，轉(zhuǎn)換材料能夠取決于結(jié)構(gòu)地具有比在“芯片級(jí)轉(zhuǎn)換”中的相同的轉(zhuǎn)換材料更高的效率。這適用于下述器件，在所述器件中包含有轉(zhuǎn)換材料或由其制成的顆粒與澆注料混合。由于到輻射源的較大的距離，轉(zhuǎn)換熱量通常僅能夠不充分地從轉(zhuǎn)換材料引出。在根據(jù)本發(fā)明的器件的一個(gè)實(shí)施形式中，熱量輸送能夠至少部分地經(jīng)由透明的本體或經(jīng)由透明的本體中的填充料路徑進(jìn)行。由此，尤其在具有“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”或具有帶有與包含有轉(zhuǎn)換材料或由其制成的顆?；旌系?、透明的本體的澆注料的器件中，提高轉(zhuǎn)換材料的效率并且避免轉(zhuǎn)換材料的過熱。具有“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”的器件相對(duì)于其他轉(zhuǎn)換方法的普遍優(yōu)點(diǎn)例如是，較低的輻射負(fù)荷的轉(zhuǎn)換材料暴露出來。因此，也能夠使用不適用于靠近輻射源的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換材料(“芯片級(jí)轉(zhuǎn)換”)。此外，具有“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”的器件具有更好的輻射特性，因?yàn)槟軌颢@得漫射輻射，不會(huì)像在例如靠近輻射源的轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的、令觀察者目眩的情況。此外，用于輻射源和殼體的溫度負(fù)荷能夠是更小的，因此提高器件的使用壽命。在具有“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”的器件中，與具有靠近輻射源的轉(zhuǎn)換的器件相比提高了效率，因?yàn)闅んw對(duì)于第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的輻射而言通常具有比輻射源更高的反射率。殼體例如能夠設(shè)有反射器，以至于反射率>90%，而輻射源的反射率通?！?0%。根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式的透明的本體也能夠使用在白熾燈、鹵素白熾燈、尤其是具有例如E27燈頭的大的燈頭的鹵素白熾燈或也例如緊湊型熒光燈中。在所述器件中，轉(zhuǎn)換材料的本體色或燈絲或端子能夠在室溫下通過構(gòu)成為溫度相關(guān)的擴(kuò)散器的透明的本體覆蓋。透明的本體例如能夠設(shè)置在這樣的發(fā)光體的外泡殼上或所述外泡殼中。因此，在工作溫度下不吸收或僅少量吸收所發(fā)射的輻射，因?yàn)橥该鞯谋倔w是透明的。根據(jù)本發(fā)明的另一變型方案，在室溫下基質(zhì)材料的折射率能夠等于或小于填充料的折射率0.04。在加熱到工作溫度時(shí)，所述差能夠增大，例如增大到0.04至0.08，因此輻射被更強(qiáng)地散射，這能夠是所期望的，以便改善色彩均勻度。作為本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，提出一種用于制造發(fā)射輻射的器件的方法，其中所述方法包括下述方法步驟:(a)提供包含有半導(dǎo)體材料的輻射源，所述輻射源在工作時(shí)發(fā)射第一波長(zhǎng)的第一福射;(b)生成透明的本體，所述本體包含有基質(zhì)材料和無機(jī)填充料；(C)將透明的本體設(shè)置在第一輻射的光路中；以及(d)將轉(zhuǎn)換材料設(shè)置在第一輻射的光路中，以至于轉(zhuǎn)換材料中的至少一部分與透明的本體的填充料中的至少一部分導(dǎo)熱地接觸。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式，在方法步驟(b)中，根據(jù)填充料調(diào)節(jié)基質(zhì)材料，使得所述基質(zhì)材料在室溫下具有比填充料高出0.01至0.07、尤其高0.01至0.05的折射率。此外，基質(zhì)材料選擇為，使得在器件的工作溫度下基質(zhì)材料的和填充料的折射率的差<0.015。這尤其能夠在考慮到基質(zhì)材料和填充料的不同的熱光系數(shù)的情況下發(fā)生。尤其是，基質(zhì)材料的折射率在室溫下比填充料的折射率高出0.01至0.04、通常高出0.015至
0.035。尤其是，折射率的 差在工作溫度下≤0.01、通常≤0.075、例如≤0.005。根據(jù)另一實(shí)施形式，在方法步驟(b)中將具有硅原子的有機(jī)取代基的至少一種硅樹脂用作為基質(zhì)材料。硅樹脂在室溫下在1.40至1.54的范圍內(nèi)的折射率能夠經(jīng)由具有不同數(shù)量的碳原子的有機(jī)取代基的變體和比例如上述地設(shè)置。根據(jù)另一實(shí)施形式，基質(zhì)材料的折射率能夠至少部分地通過不同的塑料和/或不同的硅樹脂的組合來設(shè)置。根據(jù)另一實(shí)施形式，在方法步驟(b)中實(shí)施下述子方法步驟:1.在室溫下和/或在器件的工作溫度下確定填充料的折射率。2.在考慮基質(zhì)材料的熱光系數(shù)的情況下設(shè)置基質(zhì)材料的折射率，以至于在器件的工作溫度下得出< 0.015的基質(zhì)材料和填充料的折射率的差。尤其在工作溫度下，折射率的差≤0.01、通?！堋?.0075、例如≤0.005。3.生成透明的本體。在2.中首先也能夠確定多種不同的塑料和/或不同的硅樹脂的折射率。根據(jù)另一實(shí)施形式，步驟(b)和(C)能夠共同實(shí)現(xiàn)?；|(zhì)材料能夠在室溫下與填充料摻雜或?qū)Υ寺晕⒓訜帷Ｋ鰮诫s通常在<70°C、尤其在<60°C的溫度下進(jìn)行。能夠添加其他材料。所述混合物例如能夠填入器件的凹部中并且構(gòu)成第一輻射的光路中的透明的本體。為了硬化透明的本體能夠?qū)⑵浼訜岬礁叩臏囟?。根?jù)另一實(shí)施形式，結(jié)合步驟(b)、(c)和(d)。例如基質(zhì)材料在室溫下或在如上所述< 70°C、尤其< 60°C的溫度下能夠與填充料以及包含有轉(zhuǎn)換材料或由其制成的顆粒摻雜。能夠添加其他材料。所述混合物例如能夠填入器件的凹部中并且在第一輻射的光路中構(gòu)成與顆?；旌系耐该鞯谋倔w。為了硬化，必要時(shí)能夠加熱。由此也能夠構(gòu)成轉(zhuǎn)換元件。
在沒有預(yù)設(shè)特定的順序的其他方法步驟中，能夠提供或設(shè)置有器件的其他組成部分。其他方法步驟也能夠與已經(jīng)提到的方法步驟共同實(shí)現(xiàn)。


下面，參考附圖尤其借助于實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。在此，在各個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記分別指定相同的元件。然而，未示出合乎比例的關(guān)系，相反，為了更好的理解，放大地和/或示意地示出各個(gè)元件。附圖示出:圖1示出器件的一個(gè)實(shí)施例，圖2示出具有間隔開的轉(zhuǎn)換元件(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)的器件的另一實(shí)施例，圖3示出具有靠近輻射源的轉(zhuǎn)換元件(芯片級(jí)轉(zhuǎn)換)的另一實(shí)施例，圖4示出表示透明的本體的導(dǎo)熱能力與填充料含量的相關(guān)性的曲線圖，圖5示出表示在根據(jù)本發(fā)明的器件中與傳統(tǒng)的器件相比減少的色坐標(biāo)移位的曲線圖，圖6至圖8示出具有間隔開的轉(zhuǎn)換元件(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)的器件的其他實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施形式的發(fā)射輻射的器件I的示意的橫截面視圖。器件I具有帶有凹部6的殼體5，在所述凹部中半導(dǎo)體芯片、LED作為輻射源10設(shè)置在凹部6的底部上。在凹部6的底部上設(shè)置有焊盤15，所述焊盤經(jīng)由焊線16與半導(dǎo)體芯片10導(dǎo)通。半導(dǎo)體芯片10以 及焊盤15與能導(dǎo)電的端子17a、17b連接，所述端子能夠從器件I的殼體5中引出并且設(shè)置為用于電接觸。能導(dǎo)電的端子17a、17b能夠是導(dǎo)體框架的一部分。凹部6的側(cè)壁7能夠具有例如是TiO2的反射材料或金屬覆層。凹部6用澆注料填滿。澆注料由透明的本體20以及由包含有至少一種轉(zhuǎn)換材料30或由其制成的顆粒構(gòu)成。澆注料能夠包含有4重量％至12重量％、尤其為5重量％至10重量％的轉(zhuǎn)換材料30。澆注料也能夠包含有其他材料。因此，透明的本體20和轉(zhuǎn)換材料30至少部分地設(shè)置在這里作為虛線的箭頭示出的光路11中。在此為了清楚起見，作為光路11給出主輻射方向。輻射也能夠以相對(duì)于主輻射方向的角度Θ發(fā)射。在所述實(shí)施形式中，澆注料能夠在凹部6的上端上構(gòu)成透鏡40。為了清楚起見，未示出在透明的本體20中的填充料。填充料能夠構(gòu)成填充料路徑，所述填充料路徑將轉(zhuǎn)換材料30至少部分地與輻射源10和/或與能導(dǎo)電的端子17a、17b和/或?qū)w框架導(dǎo)熱地連接。由此，在工作時(shí)將轉(zhuǎn)換熱量從轉(zhuǎn)換材料30引出。透明的本體20例如包含有環(huán)己基取代的硅樹脂作為具有1.47至1.49的、例如是1.48的折射率的基質(zhì)材料，以及包含有40重量％至50重量％的SiO2顆粒作為填充料。在室溫下，輻射通過透明的本體散射，而在100°C下，透明的本體在600nm的波長(zhǎng)下是具有彡95%、尤其彡98%的透射度透明的。在轉(zhuǎn)換材料上的溫度與具有由硅樹脂制成的澆注料的傳統(tǒng)的器件相比降低15%至30%，因此提高了轉(zhuǎn)換材料的效率。在圖2中示出穿過根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式的器件I的示意的橫截面視圖。包含有至少一種轉(zhuǎn)換材料30的轉(zhuǎn)換元件31在凹部6的開口的區(qū)域中延伸。在轉(zhuǎn)換元件31中，轉(zhuǎn)換材料30的含量例如能夠?yàn)?0重量％至30重量％、尤其為15重量％至25重量％。轉(zhuǎn)換元件31也能夠包含有透明的本體20。到輻射源10的間距在此是>200 μ m、尤其為^ 750 μ m(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)。在所述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換元件31構(gòu)成透鏡40。轉(zhuǎn)換元件31通過能夠由透明的本體20制成的澆注料與輻射源10間隔開。尤其是，轉(zhuǎn)換元件31和澆注料都能夠包含有透明的本體或由所述透明的本體制成。在工作時(shí)，轉(zhuǎn)換熱量經(jīng)由透明的本體20或經(jīng)由在透明的本體20中的填充料路徑從轉(zhuǎn)換材料30引出，并且由此提高轉(zhuǎn)換材料30的效率。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式的器件I的示意的橫截面視圖。具有轉(zhuǎn)換材料30的轉(zhuǎn)換元件31經(jīng)由在此能夠承擔(dān)膠粘劑的功能的透明的本體20與半導(dǎo)體芯片10材料配合地連接。轉(zhuǎn)換元件31例如能夠包含20重量％至70重量％、尤其為30重量％至60重量％的轉(zhuǎn)換材料30。到輻射源10的間距< 200 μ m、尤其< 50 μ m (芯片級(jí)轉(zhuǎn)換)。轉(zhuǎn)換元件31能夠包含有透明的本體(未示出)。轉(zhuǎn)換元件31具有小板的形狀；在此也能夠使用用于轉(zhuǎn)換元件31的其他形狀。凹部6用能夠由透明的本體20制成的澆注料填滿。在所述實(shí)施形式中，澆注料能夠構(gòu)成透鏡40。在圖4中示出的是以W/mK為單位的導(dǎo)熱能力(y軸線)與澆注料的以重量％為單位的填充料含量(X軸線)的相關(guān)性，所述澆注料具有透明的本體20，所述透明的本體由作為基質(zhì)材料的聚(二甲基硅氧烷)以及作為填充料的變化的百分比的球形SiO2顆粒制成，并且與7重量％的、由用鈰摻雜的釔鋁石榴石(YAG:Ce)制成的顆粒混合。在不具有填充料顆粒的情況下，澆注料具有大約0.15ff/mK的導(dǎo)熱能力。在具有30重量％的SiO2顆粒的情況下，在澆注料中觀察到大約0.23ff/mK的導(dǎo)熱能力，并且在具有50重量％的SiO2顆粒的情況下觀察到大約0.35ff/mK的導(dǎo)熱能力。在圖5中描述不出 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形式的器件100與傳統(tǒng)的器件200相比改進(jìn)的色彩穩(wěn)定性的曲線圖。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的器件具有由透明的本體20制成的、構(gòu)成為透鏡40的澆注料，所述透明的本體由聚(二甲基硅氧烷)和50重量％的球形SiO2顆粒制成并且與7重量％的、由YAG: Ce制成的顆粒混合。傳統(tǒng)的器件的澆注料僅由聚(二甲基硅氧烷)和7重量％的、由YAG = Ce制成的顆粒構(gòu)成。Cx值繪制在y軸線上，相對(duì)于主輻射方向(θ=0° )的角Θ繪制在X軸線上。在室溫下，直接在器件開始工作后測(cè)量。在根據(jù)本發(fā)明的器件100中的色坐標(biāo)移位明顯小于傳統(tǒng)的器件200的色坐標(biāo)移位。在圖6中示出穿過根據(jù)另一實(shí)施形式的具有“遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換”的器件I的示意的橫截面視圖。一個(gè)或多個(gè)輻射源10 (在此示出三個(gè))設(shè)置在包括引線框架的載體2上并且導(dǎo)電地連接。在此，由于清楚起見未示出焊盤、焊線和其他電端子。作為輻射源10能夠使用LED芯片，其例如在光譜的藍(lán)光范圍中或在紅光范圍中發(fā)射。在光路11中，緊跟著輻射源10的下游設(shè)置有轉(zhuǎn)換元件31，所述轉(zhuǎn)換元件包含有轉(zhuǎn)換材料(未單獨(dú)示出)。在圖6中示出的實(shí)施例中,轉(zhuǎn)換元件也包含有無機(jī)填充料,例如金屬氟化物或SiO2顆粒，以及如上述根據(jù)其調(diào)節(jié)的基質(zhì)材料、例如硅樹脂。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換元件也包含有透明的本體20。轉(zhuǎn)換材料例如能夠在透明的本體中以精密分布的方式存在，以至于填充料和轉(zhuǎn)換材料至少部分地彼此導(dǎo)熱地接觸。轉(zhuǎn)換元件31在此構(gòu)成為具有例如10 μ m至1000 μ m、尤其為50 μ m至500 μ m的平均層厚度的層并且成形為拱起的空心體。在轉(zhuǎn)換元件31和輻射源之間存在空腔50。所述空腔50能夠用空氣或惰性氣體、例如氮?dú)饣蛳∮袣怏w來填充。在此也可設(shè)想的是，空腔50至少部分地用澆注料來填充(在此未示出)。在透明的本體20中，基質(zhì)材料和填充料彼此調(diào)節(jié)，使得基質(zhì)材料與填充料相比具有高出0.01至0.05的折射率和更高的熱光系數(shù)，以至于在器件I的工作溫度下，折射率的差<0.015。因此，在室溫下，透明的本體強(qiáng)烈地散射入射光，以至于轉(zhuǎn)換材料的本體色對(duì)于觀察者而言從外部幾乎不能看到。因此，器件I的耦合輸出輻射的區(qū)域在斷開狀態(tài)下具有有利于美觀的無光澤的、白色的或無色的印象。然而，在工作時(shí)折射率差降低，以至于透明的本體20幾乎不吸收輻射，因此得到器件I的高的效率。因此，透明的本體20或轉(zhuǎn)換元件31作用為溫度相關(guān)的擴(kuò)散器。在透明的本體中的填充料含量為最多80重量％。優(yōu)選地，在所述實(shí)施例中使用5重量％至50重量％的、和通常為10重量％至40重量％的相對(duì)低的填充料含量。在所述區(qū)域中，在室溫下得到透明的本體的非常好的散射效果。在此，填充料具有IOOnm和20 μ m的平均顆粒尺寸。在圖6中示出的實(shí)施例中，平均直徑為彡Ιμπι、尤其為200nm至800nm，這在室溫下或在斷開狀態(tài)下引起特別好的散射效果。在轉(zhuǎn)換元件31上能夠生成由玻璃或透明塑料制成的包覆層(未示出)，所述包覆層將器件I或轉(zhuǎn)換元件31向外進(jìn)行保護(hù)。例如，能夠使用例如包含有InGaN的LED的在光譜的藍(lán)光范圍中發(fā)射的輻射源10以及具有由在綠光范圍和紅光范圍中發(fā)射的轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成的混合物的轉(zhuǎn)換元件31 (遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)，以便提供發(fā)射白光的構(gòu)件I。例如，也能夠使用例如包含有InGaAlP的LED的在紅光范圍中發(fā)射的輻射源10與例如包含有InGaN的LED的在藍(lán)光范圍中發(fā)射的輻射源10的組合，以至于構(gòu)件I包括不同地發(fā)射的不同的輻射源10。在此，同樣能夠使用借助例如包含有在綠光和紅光范圍中發(fā)射的轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成的混合物的轉(zhuǎn)換元件31的轉(zhuǎn)換(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)，以便提供發(fā)白光的構(gòu)件
1在圖7中示出穿過根據(jù)另一實(shí)施形式的器件I示意的橫截面視圖。所述器件I的元件能夠相應(yīng)于圖6中的器件的元件。在圖7中示出的器件中，根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式的透明的本體20設(shè)置在與輻射源間隔開的轉(zhuǎn)換元件31上。因此，在透明的本體20中的填充料中的至少一部分與轉(zhuǎn)換元件31的轉(zhuǎn)換材料導(dǎo)熱地接觸。透明的本體20能夠具有50 μ m至500 μ m的平均層厚度。必要時(shí)在透明的本體20和轉(zhuǎn)換元件31之間也能夠生成例如由玻璃、硅樹脂或塑料構(gòu)成的其他透明的層，所述層同樣建立導(dǎo)熱的接觸。轉(zhuǎn)換元件31能夠可選地，如相對(duì)于圖6說明的，同樣包含有根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施形式的另一透明的本體。示例地,在此在福射源10上設(shè)置有第二轉(zhuǎn)換元件32,所述轉(zhuǎn)換元件例如構(gòu)造為轉(zhuǎn)換小板，以至于轉(zhuǎn)換靠近輻射源10進(jìn)行(芯片級(jí)轉(zhuǎn)換)。第二轉(zhuǎn)換元件32也能夠存在用于多個(gè)輻射源10。一個(gè)或多個(gè)第二轉(zhuǎn)換元件也能夠在本申請(qǐng)的其他實(shí)施形式中的形式類似地存在。例如，在器件I中能夠?qū)⒗绨蠭nGaN的LED的在光譜的藍(lán)光范圍中發(fā)射的輻射源10，與包含有在紅光范圍中發(fā)射的轉(zhuǎn) 換材料的第二轉(zhuǎn)換元件32 (芯片級(jí)轉(zhuǎn)換)以及與在轉(zhuǎn)換元件31中的由在綠光和紅光范圍中發(fā)射的轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成的混合物(遠(yuǎn)程熒光粉轉(zhuǎn)換)進(jìn)行組合，以便獲得輻射出白光的器 件I。
在圖8中示出穿過根據(jù)另一實(shí)施形式的器件I的示意的橫截面視圖。在此，輻射源10設(shè)置在能夠與載體2連接的殼體5中。殼體5的內(nèi)壁能夠構(gòu)造為反射的，在所述殼體中所述內(nèi)壁例如用如TiO2的反射的涂料或用金屬覆層。在光路11中設(shè)置有轉(zhuǎn)換元件31和緊接著的透明的本體20。所述兩個(gè)元件在此示作為平坦的層，然而所述層也能夠是拱起的?？涨?0也能夠構(gòu)成為殼體壁之間的凹部。殼體壁也能夠是傾斜的(在此未示出)。在這里示出的構(gòu)件I中，例如能夠類似于附圖地使用關(guān)于前面的附圖提到的輻射源10和轉(zhuǎn)換元件31。本發(fā)明不由于借助于實(shí)施例的說明而受限制。相反，本發(fā)明包括每個(gè)新的特征以及特征的每個(gè)組合，這尤其包括在權(quán)利要求中的特征的每個(gè)組合，即使所述特征或該組合本身并未在權(quán)利要求中或?qū)嵤├忻鞔_地說明。
權(quán)利要求
1.發(fā)射輻射的器件(1)，包括: 包含有半導(dǎo)體材料的輻射源(10)，所述輻射源在工作時(shí)發(fā)射第一波長(zhǎng)的第一輻射；透明的本體(20)，所述透明的本體包含有基質(zhì)材料和無機(jī)填充料，并且所述透明的本體至少部分地設(shè)置在所述第一輻射的光路(11)中； 轉(zhuǎn)換材料(30 )，所述轉(zhuǎn)換材料至少部分地設(shè)置在所述第一輻射的所述光路(11)中，并且所述第一輻射至少部分地轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的第二輻射； 其中所述轉(zhuǎn)換材料(30)至少部分地與所述透明的本體(20)的所述填充料的至少一部分導(dǎo)熱地接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件(1)， 其中所述基質(zhì)材料在室溫下具有比所述填充料高出0.01至0.07的折射率和更高的熱光系數(shù)，以至于在所述器件(I)的工作溫度下，所述折射率的差< 0.015。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件(I)， 其中所述基質(zhì)材料在室溫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.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件(I)， 其中在工作溫度下，所述折射率的所述差< 0.01并且尤其< 0.0075。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的器件(I)， 其中所述填充料包含有金屬氟化物、尤其是MgF2、LiF、CaF2, BaF2或其組合。
6.根據(jù)前述權(quán)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顆粒、硼硅玻璃或其組合。
7.根據(jù)前述權(quán)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體(20)中構(gòu)成連續(xù)的填充料路徑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的器件(I)， 其中所述透明的本體(20)具有彡0.25ff/mK并且尤其彡0.30ff/mK的導(dǎo)熱能力。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的器件(I)， 其中將所述透明的本體(20)摻以包含有所述轉(zhuǎn)換材料(30)的顆粒。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的器件(I)， 其中所述器件(I)包括轉(zhuǎn)換元件(31)，所述轉(zhuǎn)換元件包含有所述透明的本體(20)和所述轉(zhuǎn)換材料(30)，并且所述轉(zhuǎn)換元件與所述輻射源(10)間隔開。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的器件(1)，其中所述轉(zhuǎn)換元件(31)包圍拱起的空心體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8和11之一所述的器件， 其中所述器件包括轉(zhuǎn)換元件(31),所述轉(zhuǎn)換元件包含有所述轉(zhuǎn)換材料(30)并且與所述輻射源(10)間隔開，其中所述透明的本體設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換元件(31)的背離所述輻射源(10)的側(cè)上。
13.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至12所述的、發(fā)射輻射的器件(I)的方法，所述方法包括下述方法步驟: (a)提供包含有半導(dǎo)體材料的輻射源(10)，所述輻射源在工作時(shí)發(fā)射第一波長(zhǎng)的第一福射;(b)生成透明的本體(20)，所述透明的本體包含有基質(zhì)材料和無機(jī)填充料； (c)將所述透明的本體(20)設(shè)置在所述第一輻射的所述光路(11)中；以及 Cd)將轉(zhuǎn)換材料(30)設(shè)置在所述第一輻射的所述光路(11)中，以至于所述轉(zhuǎn)換材料(30)中的至少一部分與所述透明的本體(20)的所述填充料中的至少一部分導(dǎo)熱地接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其中在所述方法步驟(b)中將所述基質(zhì)材料根據(jù)所述填充料調(diào)節(jié)，使得所述基質(zhì)材料在室溫下具有高出0.01至0.07的折射率，并且在所述器件(I)的工作溫度下所述折射率的差< 0.015。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中在所述方法步驟(b)中作為基質(zhì)材料使用具有硅原子的有機(jī)取代基的至少一種硅樹脂，并且在室溫下，所述至少一種硅樹脂的折射率經(jīng)由具有不同數(shù)量的碳原子的有機(jī)取代基的變體和比例在1.40至 1.54的范圍中設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形式說明了發(fā)射輻射的器件(1)，其包括包含有半導(dǎo)體材料的輻射源(10)，所述輻射源在工作時(shí)發(fā)射第一波長(zhǎng)的第一輻射；透明的本體(20)，所述透明的本體包含有基質(zhì)材料和無機(jī)填充料并且至少部分地設(shè)置在第一輻射的光路(11)中；以及轉(zhuǎn)換材料(30)，所述轉(zhuǎn)換材料至少部分地設(shè)置在第一輻射的光路(11)中，并且第一輻射至少部分地轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的第二輻射。在此轉(zhuǎn)換材料(30)至少部分地與透明的本體(20)的填充料中的至少一部分導(dǎo)熱地接觸。
文檔編號(hào)H01L33/56GK103180977SQ201180051039
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者格特魯?shù)隆た藙谔? 拉爾夫·維爾特, 斯特凡·朗格, 弗蘭克·耶爾曼 申請(qǐng)人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司, 歐司朗股份有限公司