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Title:
OPTOELECTRONIC LIGHTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/238434
Kind Code:
A2
Abstract:
An optoelectronic lighting device which comprises at least one optoelectronic light source (1) for producing light, at least one converter (3) for producing converted light by converting the light provided by the light source (1), and a substrate (5), in particular a thermally conductive substrate, is characterized in that the converter (3) is arranged on the substrate (5) for better heat dissipation and in that the light source (1) is likewise arranged on the substrate (5), either over the converter (3) or laterally next to the converter (3).

Inventors:
RICHTER DANIEL (DE)
PETERSEN GUNNAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/062692
Publication Date:
November 17, 2022
Filing Date:
May 10, 2022
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
H01L33/50; H01L33/46; H01L33/58; H01L33/60; H01L33/64; H01S5/00; H01S5/024
Foreign References:
DE102021112359A2021-05-12
Attorney, Agent or Firm:
SJW PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
PATENTANS PRÜCHE

Optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle (1) zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter (3) zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des von der Licht- quelle (1) bereitgestellten Lichts, und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Substrat (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter (3) zur besseren Wärmeableitung auf dem Substrat (5) angeordnet ist und dass die Lichtquelle (1) über dem Konverter (3) ist; wobei auf der dem Konverter abgewandten Seite der Lichtquelle eine Verspiegelung (9), insbesondere in Art eines Bragg- Spiegels oder einer Vollverspiegelung angeordnet ist, wo- bei, bevorzugt, die Verspiegelung (9) für das konver- tierte Licht transparent ist und/oder das von der Licht- quelle (1) erzeugte Licht reflektiert. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspiegelung (9) als eine Schicht ausgebildet ist, die sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge und Breite der Vorrichtung erstreckt. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) nur auf einer Seite elektrische Kon- takte (13) zur Stromversorgung aufweist, wobei, bevorzugt, die elektrischen Kontakte als planare Kontakte (19) ausgebildet sind, die in einer parallel zur Substratoberseite (21) liegenden Ebene verlaufen, oder, bevorzugt, die elektrischen Kontakte als Bonddraht (15) ausgebildet sind. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkapselung (11) vorgesehen ist, die sich in Um- fangsrichtung um den Konverter (3) und/oder die Licht- quelle (1) herum erstreckt, wobei, bevorzugt, die Ver- kapselung (11) das konvertierte Licht und/oder das von der Lichtquelle (1) bereitgestellte Licht reflektiert. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung der Lichtquelle (1) seitlich neben dem wenigstens einen Konverter (3) auf dem Substrat (5) wenigstens zwei Konverter (3) vorgesehen sind und die Lichtquelle (1) zwischen den beiden Konvertern (3) ange- ordnet ist. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite (21) des Substrats (5), auf welcher der

Konverter (3) angeordnet ist, einen flachen Bereich (25) und einen sich an den flachen Bereich (25) anschließen- den, ansteigenden Bereich (27) aufweist, wobei der Kon- verter (3) zumindest auf dem ansteigenden Bereich (27) und bevorzugt auch auf dem flachen Bereich (25) angeord- net ist. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) über dem flachen Bereich (25) ange- ordnet ist und eine Oberseite (7) der Lichtquelle (1) dem ansteigenden Bereich (27) zugewandt ist.

8. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (7) der Lichtquelle (1) senkrecht zur Ober- fläche (21) des flachen Bereichs (25) des Substrats (5) ausgerichtet ist.

9. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) eine hohe Reflektivität aufweist für konvertiertes Licht und/oder für das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht.

10. Optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle (1) zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter (3) zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle (1), und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Substrat (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) seitlich neben dem Konverter (3) an- geordnet ist und zwischen dem Substrat und der Licht- quelle eine lichtleitende Schicht (31), insbesondere mit einer Gitterstruktur, ausgebildet ist, um das von der Lichtquelle (1) bereitgestellte Licht zum Konverter (3) zu leiten.

11. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitende Schicht (31) auf dem Substrat (5) und der Konverter (3) und die Lichtquelle (1) auf der licht- leitenden Schicht (31) angeordnet sind.

12. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10 oder

11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Konverter (3) vorgesehen sind und die Lichtquelle (1) zwischen den beiden Konvertern (3) ange- ordnet ist, wobei zwischen der Lichtquelle (1) und einem jeweiligen Konverter (3) eine Verkapselung (11) angeord- net ist, wobei die Verkapselung (11) das konvertierte Licht und das von der Lichtquelle (1) bereitgestellte Licht reflektiert.

13. Optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle (1) zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter (3) zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle (1), und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Substrat (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Lichtquelle abgewandten Seite des Konver- ters (3) wenigstens eine im Strahlengang der Lichtquelle angeordnete Wärmeleitschicht (33) zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter (3) vorgesehen ist.

14. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) auf dem Substrat (5) und der Konverter (3) über der Lichtquelle (1) angeordnet ist, wobei, be- vorzugt, die Lichtquelle (1) elektrische Kontakte (13) zur Stromversorgung an ihrer Unterseite aufweist, die dem Substrat (5) zugewandt ist, und, weiter bevorzugt, die Oberseite (7) der Lichtquelle (1) flach ausgebildet ist, und der Konverter (3) direkt auf der flachen Oberseite (7) der Lichtquelle (1) angeordnet ist. 15. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 13 oder

14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkapselung (11) vorgesehen ist, die sich in Um- fangsrichtung um die Lichtquelle (1) herum und unter dem Konverter (3) erstreckt, wobei die Verkapselung (11) das konvertierte Licht und das von der Lichtquelle (1) be- reitgestellte Licht reflektiert.

16. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der An- sprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (33) an ihrem äußeren Rand mit einer Gehäusewand (35) der Vorrichtung thermisch in Kontakt ist.

17. Optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle (1) zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter (3) zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle (1), und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Substrat (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Konverter (3) eine oder mehrere, insbesondere transparente, Wärmeleitschichten (33) zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter (3) angeordnet sind.

18. Optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle (1) zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter (3) zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle (1), und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Substrat (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Konverter (3) wenigstens ein und bevorzugt meh- rere, insbesondere nicht-transparente, Wärmeleitelemente (39) zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter (3) ange- ordnet sind.

Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Wärmeleitelement (39) in einer Höhenrich- tung gesehen durch den Konverter (3) hindurchragt, wobei die Höhenrichtung senkrecht zur Substratoberseite ver- läuft.

Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Wärmeleitelement (39) einen dreieckigen Querschnitt aufweist, und/oder ein jeweiliges Wärmeleitelement (39) als ein länglicher Stab ausgebildet ist, wobei, bevorzugt, mehrere parallele Wärmeleitelemente (39) in den Konverter (3) ganz oder teilweise eintauchen.

Description:
OPTOELEKTRONISCHE LEUCHTVORRICHTUNG

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Erstanmeldung DE 102021112359.3 vom 12. Mai 2021 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug vollständig aufgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Licht- quelle zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts, und ein Substrat aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine verbesserte optoelektronische Leuchtvorrichtung bereitzustel- len, die insbesondere auch bei höheren Lichtleistungen einen stabilen Betrieb erlauben und/oder eine verbesserte Helligkeit aufweisen.

Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch eine optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß einem der unabhängigen Ansprüche. Be- vorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine optoelektronische Leuchtvorrichtung, die wenigstens eine optoelektronische Licht- quelle zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts, und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Substrat aufweist, wobei der Konverter zur besseren Wärmeableitung auf dem Substrat angeordnet ist und die Lichtquelle über dem Konverter angeordnet ist oder seitlich neben dem Konverter ebenfalls auf dem Substrat angeordnet ist.

Durch die verbesserte Ableitung von Wärme aus dem Konverter können wärmebedingte Effekte, die eine Verschlechterung der Konversion bewirken, vermieden oder zumindest reduziert werden. Insbesondere kann der Effekt des „thermal quenching" reduziert oder vermieden werden. Dieser Effekt bewirkt, dass bei höheren Pumpleistungen, also bei einer höheren Intensität des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts und entsprechend bei höhe- ren Strömen durch die Lichtquelle, die Intensität des konver- tierten Lichts abnimmt. Durch die verbesserte thermische Anbin- dung des Konverters kann ein derartiger Abfall der Intensität bei höheren Strömen durch die Lichtquelle vermieden oder zumin- dest reduziert werden. Somit können auch höhere Lichtleistungen erreicht werden.

Über der Lichtquelle, insbesondere auf der Oberseite der Licht- quelle, kann eine Verspiegelung, insbesondere in Art eines Bragg-Spiegels, angeordnet sein, wobei die Verspiegelung für das konvertierte Licht transparent ist und das von der Licht- quelle erzeugte Licht reflektiert. Eine unerwünschte Abstrah- lung des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts nach oben kann dadurch vermieden werden. Außerdem kann durch die Verspie- gelung das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht in den Konverter reflektiert werden. Da die Verspiegelung für das konvertierte Licht transparent ist, kann eine Abstrahlung des konvertierten Lichts nach oben erfolgen. Die Lichtquelle kann dabei insbesondere auch transparent für das konvertierte Licht sein. Die Versiegelung kann auch in klassischer Weise, zum Bei- spiel mittels einer Spiegelschicht, realisiert sein.

Nach wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung kann mit dem Begriff „transparent" bzw. dem Begriff „Transparenz" eine Durchlässigkeit von mindestens 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 98 % oder 99 % in Bezug auf eine einfallende Lichtintensität gemeint sein.

Nach wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung kann mit dem Begriff „reflektiert" bzw. dem Begriff „Reflektivität" eine Reflektivität von mindestens 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 98 % oder 99 % in Bezug auf eine einfallende Lichtintensität gemeint sein.

Die Verspiegelung kann als eine Schicht ausgebildet sein, die sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge und Breite der Vorrichtung erstreckt. Damit kann in effizienter Weise ver- mieden werden, dass von der Lichtquelle bereitgestelltes Licht nach oben aus der Vorrichtung entweichen kann. Alternativ kann sich die Verspiegelung nur über die gesamte Oberseite der Licht- quelle erstrecken.

Die Lichtquelle kann obenliegende elektrische Kontakte zur Stromversorgung aufweisen. Die elektrischen Kontakte können als planare Kontakte ausgebildet sein, die in einer parallel zur Substratoberseite liegenden Ebene verlaufen. Die elektrischen Kontakte können auch als Bonddraht ausgebildet sein. Da die elektrischen Kontakte bei der Lichtquelle oben liegen, kann die Unterseite der Lichtquelle direkt auf dem Konverter angeordnet werden. Falls vorgesehen ist, dass die Lichtquelle neben dem Konverter angeordnet ist, kann die Unterseite der Lichtquelle direkt auf dem Substrat angeordnet werden, und über das Substrat kann eine gute Wärmeabfuhr für die in der Lichtquelle erzeugte Wärme erreicht werden. Die Vorrichtung kann eine Verkapselung aufweisen, die sich in Umfangsrichtung um den Konverter und/oder um die Lichtquelle herum erstreckt, wobei, bevorzugt, die Verkapselung das konver- tierte Licht und/oder das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht reflektiert. Durch die Verkapselung kann mehr von dem Licht aus der Lichtquelle in den Konverter gebracht und somit konvertiert werden. Ferner kann für das konvertierte Licht der Lichtaustritt nach oben verbessert werden.

Bei einer Anordnung der Lichtquelle seitlich neben dem Konverter auf dem Substrat können wenigstens zwei Konverter vorgesehen sein und die Lichtquelle kann zwischen den beiden Konvertern angeordnet sein. Eine effiziente Konversion des von der Licht- quelle bereitgestellten Lichts in konvertiertes Licht kann dadurch erreicht werden.

Eine Oberseite des Substrats, auf welcher der Konverter ange- ordnet ist, kann einen flachen Bereich und einen sich an den flachen Bereich anschließenden, ansteigenden Bereich aufweisen, wobei der Konverter zumindest auf dem ansteigenden Bereich und bevorzugt auch auf dem flachen Bereich angeordnet ist. Durch den ansteigenden Bereich des Substrats kann konvertiertes Licht in verbesserter Weise nach oben reflektiert und somit eine hö- here Lichtaustrittseffizienz an der Oberseite der Leuchtvor- richtung erreicht werden. Das Substrat kann dabei eine hohe Reflektivität aufweisen für konvertiertes Licht und/oder für das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht.

Die Lichtquelle kann über dem flachen Bereich angeordnet sein und eine Oberseite der Lichtquelle kann dem ansteigenden Bereich zugewandt sein. Eine effiziente Beaufschlagung des Konverters mit Licht aus der Lichtquelle kann somit realisiert werden.

Die Oberseite der Lichtquelle kann senkrecht zur Oberfläche des flachen Bereichs des Substrats ausgerichtet sein. Die Licht- quelle kann mit ihrer Unterseite an einer senkrecht zum flachen Bereich des Substrats verlaufenden Wand befestigt sein. Bei der Wand kann er sich beispielsweise um eine Wand einer Submount handeln, die elektrische Anschlüsse für die Lichtquelle bereit- stellen kann. Vorzugsweise ist die Lichtquelle als ein Flip- Chip ausgebildet.

Die Erfindung betrifft auch eine optoelektronische Leuchtvor- richtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle, und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Sub- strat aufweist, wobei die Lichtquelle seitlich neben dem Kon- verter angeordnet ist und zwischen dem Substrat und der Licht- quelle eine lichtleitende Schicht, insbesondere mit einer Git- terstruktur, ausgebildet ist, um das von der Lichtquelle be- reitgestellte Licht zum Konverter zu leiten. Über die Git- terstruktur kann eine verbesserte Ein- und/oder Auskopplung er- reich werden. Die Gitterstruktur kann durch parallel zueinander verlaufende Gräben gebildet sein, die in die lichtleitende Schicht eingebracht sind. Mittels der lichtleitenden Schicht kann das von der Lichtquelle erzeugte Licht in effizienter Weise zum Konverter gelenkt wer- den. Im Ergebnis kann eine erhöhte Lichtausbeute an konvertier- tem Licht erreicht werden. Die lichtleitende Schicht kann auf dem Substrat und der Konver- ter und die Lichtquelle können auf der lichtleitenden Schicht angeordnet sein. Eine besonders kompakte Anordnung lässt sich dadurch realisieren. Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung der Erfindung können we- nigstens zwei Konverter vorgesehen sein, und die Lichtquelle kann zwischen den beiden Konvertern angeordnet sein, wobei zwi- schen der Lichtquelle und einem jeweiligen Konverter eine Ver- kapselung angeordnet ist, wobei, bevorzugt, die Verkapselung das konvertierte Licht und das von der Lichtquelle bereitge- stellte Licht reflektiert. Eine effiziente Konversion des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts in konvertiertes Licht kann dadurch erreicht werden. Die Erfindung betrifft auch eine optoelektronische Leuchtvor- richtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle, und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Sub- straf aufweist, wobei über dem Konverter, insbesondere unmit- telbar über dem Konverter, wenigstens eine Wärmeleitschicht zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter vorgesehen ist. Mittels der Wärmeleitschicht kann eine effiziente Ableitung der im Kon- verter entstehenden Wärme erreicht werden. Die Wärmeleitschicht ist dabei vorzugsweise als transparente Schicht ausgebildet, sodass eine Emission von konvertiertem Licht durch die Wärme- leitschicht hindurch nach oben aus der Vorrichtung heraus mög- lich ist.

Die Lichtquelle kann auf dem Substrat und der Konverter kann über der Lichtquelle angeordnet sein. Insbesondere kann der Konverter unmittelbar auf der Lichtquelle angeordnet sein. Die Lichtquelle kann ebenfalls unmittelbar auf dem Substrat ange- ordnet sein. Das Substrat kann dabei elektrische Kontakte be- reitstellen, an die die elektrischen Kontakte der Lichtquelle angeschlossen werden können. Bevorzugt ist die Lichtquelle als Flip-Chip ausgebildet, sodass beide elektrischen Kontakte der Lichtquelle an der Unterseite liegen und direkt mit elektrischen Kontakten auf dem Substrat in Verbindung gebracht werden können. Insbesondere kann die Oberseite der Lichtquelle flach ausgebil- det sein, und der Konverter kann direkt auf der flachen Ober- seite der Lichtquelle angeordnet sein. Eine direkte Einkopplung des von der Lichtquelle erzeugten Lichts in den Konverter lässt sich dadurch erreichen.

Eine Verkapselung kann sich in Umfangsrichtung um die Licht- quelle herum und unter dem Konverter erstrecken, wobei die Ver- kapselung das konvertierte Licht und das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht reflektiert. Dadurch kann das von der Lichtquelle erzeugte Licht in verbesserter Weise in den Konver- ter gebracht werden. Außerdem lässt sich die Effizienz der Ab- strahlung von konvertiertem Licht nach oben verbessern.

Die Wärmeleitschicht kann an ihrem äußeren Rand mit einer Ge- häusewand der Vorrichtung thermisch in Kontakt sein. Ein Wär- mestau in der Wärmeleitschicht kann dadurch vermieden werden. Die Erfindung betrifft auch eine optoelektronische Leuchtvor- richtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle, und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Sub- strat aufweist, wobei in dem Konverter eine oder mehrere, ins- besondere transparente, Wärmeleitschichten zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter angeordnet sind. Eine verbesserte Ab- leitung von Wärme aus dem Konverter kann durch die Wärmeleit- schicht bewerkstelligt werden. Unerwünschte thermische Effekte im Konverter lassen sich daher vermeiden oder zumindest redu- zieren. Die Erfindung betrifft ferner eine optoelektronische Leuchtvor- richtung, die wenigstens eine optoelektronische Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, wenigstens einen Konverter zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Lichts von der Lichtquelle, und ein, insbesondere thermisch leitfähiges, Sub- straf aufweist, wobei in dem Konverter wenigstens ein und be- vorzugt mehrere, insbesondere nicht-transparente, Wärmeleitele- mente zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter angeordnet sind. Durch die Wärmeleitelemente lassen sich ebenfalls unerwünschte thermische Effekte im Konverter vermeiden oder zumindest redu- zieren.

Ein jeweiliges Wärmeleitelement kann in einer Höhenrichtung ge- sehen durch den Konverter hindurchragen, wobei die Höhenrich- tung senkrecht zur Substratoberseite verläuft. Eine effiziente Wärmeabfuhr über die gesamte Höhe des Konverters kann somit erreicht werden.

Ein jeweiliges Wärmeleitelement kann einen dreieckigen Quer- schnitt aufweisen. Aufgrund eines dreieckigen Querschnitts der Wärmeleitelemente eignet sich ein jeweiliges Element besonders gut als Reflektor für das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht und/oder für das konvertierte Licht.

Ein jeweiliges Wärmeleitelement kann als längliches, stabför- miges Element ausgebildet sein. Derartige Wärmeleitstäbe können parallel zueinander und voneinander beabstandet in den Konver- ter ganz oder teilweise eintauchen. In einer Struktur aus Kon- verter und eintauchenden Wärmeleitstäben kann eine gute Wärme- abfuhr erreicht werden.

Ein jeweiliges Wärmeleitelement kann aus einem Metall, wie bei- spielsweise Kupfer, Silber oder Gold, hergestellt sein. Ein jeweiliges Wärmeleitelement kann hochreflektierend für das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht und/oder für das konver- tierte Licht ausgestaltet sein.

Der Konverter kann als Konverterplättchen mit beispielsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein. Konverter sind an sich bekannt, und weisen optisch aktive Materialien auf, die in an sich bekannter Weise Licht einer ersten Wellenlänge in we- nigstens eine andere, zweite Wellenlänge konvertieren können, wobei die zweite Wellenlänge größer als die erste Wellenlänge ist. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine LED oder einen LED- Chip handeln. LED steht dabei für light emitting diode.

Bei der Lichtquelle kann es sich auf um einen optoelektronischen Laser handeln, wie etwa eine Laserdiode oder einen VCSEL. VCSEL steht hierbei für Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser. Sol- che Laser sind an sich bekannt.

Die Lichtquelle kann beispielsweise blaues Licht emittieren, das von dem Konverter in Licht einer anderen Farbe, beispiels- weise rotes Licht oder infrarotes Licht oder weißes Licht, kon- vertiert wird. Der Begriff „Licht" ist hierbei nicht auf den sichtbaren Spektralbereich begrenzt, sondern umfasst auch elektromagnetische Strahlung außerhalb des Sichtbaren, wie etwa infrarotes oder ultraviolettes Licht.

Merkmale, die in Kombination mit einer Ausgestaltung hierin offenbart sind, können auch bei einer anderen Ausgestaltung realisiert sein, selbst wenn dies hierin nicht explizit offen- bart wird.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine seitliche geschnittene Ansicht einer Variante ei- ner erfindungsgemäßen optoelektronischen Leuchtvor- richtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 1, Fig. 3 eine seitliche geschnittene Ansicht einer weiteren Va- riante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen LeuchtVorrichtung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 3, Fig. 5 eine seitliche geschnittene Ansicht einer weiteren Va- riante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen LeuchtVorrichtung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 5, Fig. 7 eine seitliche geschnittene Ansicht einer weiteren Va- riante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen LeuchtVorrichtung,

Fig. 8 eine seitliche geschnittene Ansicht einer weiteren Va- riante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen LeuchtVorrichtung,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 8, Fig. 10 eine seitliche geschnittene Ansicht einer weiteren Va- riante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen LeuchtVorrichtung, Fig. 11 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 10, Fig. 12 eine seitliche geschnittene Ansicht von noch einer wei- teren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektroni- schen Leuchtvorrichtung,

Fig. 13 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 12, Fig. 14 eine seitliche geschnittene Ansicht von noch einer wei- teren Variante einer erfindungsgemäßen optoelektroni- schen Leuchtvorrichtung, und

Fig. 15 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 14. Die in Fig. 1 und 2 gezeigte optoelektronische Leuchtvorrichtung umfasst eine optoelektronische Lichtquelle 1, wie etwa eine LED oder eine Laserdiode, zur Erzeugung von Licht, zum Beispiel blaues Licht, wenigstens einen Konverter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht, zum Beispiel infrarotes Licht, durch Kon- Version des von der Lichtquelle 1 bereitgestellten Lichts, und ein thermisch leitfähiges Substrat 5. Der Konverter 3 ist zur besseren Wärmeableitung auf dem Substrat 5 angeordnet. Die Lichtquelle 1 ist oberhalb des Konverters 3 angeordnet, so dass eine Ableitung der in der Lichtquelle 1 entstehenden Wärme über den Konverter 3 und in das Substrat 5 erfolgen kann.

Durch die verbesserte Wärmeableitung können wärmebedingte Ef- fekte, wie etwa „thermal quenching", vermieden oder zumindest reduziert werden. Zumindest in machen Ausgestaltungen führen höhere Ströme durch die Lichtquelle 1, die eine höhere Inten- sität des bereitgestellten Lichts aus der Lichtquelle, nachfol- gend auch als Pumplicht bezeichnet, zur Folge haben, somit nicht zu einem Absinken der Intensität des konvertierten Lichts. Durch die thermische Anbindung des Konverters 3 direkt an das Substrat 5 kann ein derartiges Absinken der Intensität bei höheren In- tensitäten des Pumplichts vermieden oder zumindest reduziert werden. Höhere Lichtleistungen in Bezug auf das konvertierte Licht sind somit möglich. Außerdem kann ein stabiler Betrieb der Vorrichtung erreicht werden. Direkt auf der Oberseite 7 der Lichtquelle 1 ist eine Verspie- gelung 9 angeordnet. Die Verspiegelung 9 kann in Form einer Beschichtung und zum Beispiel als Bragg-Spiegel ausgestaltet sein. Die Verspiegelung 9 kann für das konvertierte Licht trans- parent sein, so dass eine Abstrahlung des konvertierten Lichts nach oben in Richtung einer Hauptabstrahlrichtung H erfolgen kann. Die Verspiegelung 9 kann das von der Lichtquelle bereit- gestellte Licht reflektierten, so dass dieses Licht in den Kon- verter 3 gelenkt wird.

Nach wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung kann mit dem Begriff „transparent" bzw. dem Begriff „Transparenz" eine Durchlässigkeit von mindestens 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 98 % oder 99 % in Bezug auf eine einfallende Lichtintensität gemeint sein.

Nach wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung kann mit dem Begriff „reflektieren" bzw.dem Begriff „Reflektivität" eine Reflektivität von mindestens 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 98 % oder 99 % in Bezug auf eine einfallende Lichtintensität gemeint sein.

Der Lichtaustrittsbereich für das konvertierte Licht kann der Fläche der Oberseite 7 der Lichtquelle 1 entsprechen. Den ver- bleibenden Bereich der Oberseite der Vorrichtung kann eine Ge- häusewand bedecken (nicht gezeigt). Die Vorrichtung kann außer- dem an den seitlichen Außenflächen und an der Unterseite von Gehäusewänden eingefasst sein (nicht gezeigt). Das optionale Gehäuse kann dabei ein Teil der Vorrichtung sein.

Die Vorrichtung kann eine Verkapselung 11 aufweisen, die den Konverter 3 und die Lichtquelle 1 umgibt. Insbesondere kann die Verkapselung 11 ein verbleibendes Volumen zwischen Substrat 5 und Lichtaustrittsfläche ausfüllen. Die Verkapselung 11 kann das Pumplicht reflektieren. Insbesondere kann die Verkapselung 11 für die auftretenden Wellenlängen des Pumplichts hochreflek- tiv ausgestaltet sein.

Damit sich die Lichtquelle 1 direkt auf dem Konverter 3 anordnen lässt, sind bei der Lichtquelle 1 die beiden elektrischen Kon- takte 13 auf der Unterseite angeordnet, die bei der Darstellung gemäß Fig. 1 nach oben weist. Über einen jeweiligen Bonddraht

15 ist ein jeweiliger Kontakt 13 mit einem elektrischen Kontakt 17 auf dem Substrat 5 verbunden.

Bei der Lichtquelle 1 kann es sich zum Beispiel um eine LED handeln, die als Flip-Chip ausgebildet ist. Der Flip-Chip kann als Oberflächenemitter ausgestaltet sein, der an seiner Ober- seite das Pumplicht emittiert. Aber auch eine Ausgestaltung als Volumenemitter ist möglich, wobei dann nicht nur an der Ober- seite, sondern auch an den seitlichen Flächen eine Lichtemission erfolgt.

Die Variante der Fig. 3 und 4 unterscheiden sich von der vor- stehend beschriebenen Vorrichtung dadurch, dass die Verspiege- lung 9 als eine Schicht ausgebildet ist, die sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge und Breite der Vorrichtung erstreckt. Die Verspiegelung 9 ist dabei direkt auf der Ober- seite 7 der Lichtquelle 1 angeordnet. Die Verkapselung 11 umgibt die Lichtquelle 1 und den Konverter 3, deckt allerdings die Lichtquelle 1 nicht nach oben ab. Die Verkapselung 11 kann somit hochreflektiv für das Pumplicht und das konvertierte Licht sein, wodurch eine Verbesserung der Auskopplung nach oben längs der Lichtabstrahlrichtung H erreicht wird.

Bei der Variante der Fig. 3 und 4 sind planare Kontakte 19 anstelle von Bonddrähten vorgesehen, die in einer parallel zur planen Oberseite 21 des Substrats 5 liegenden Ebene verlaufen und die elektrischen Kontakten der Lichtquelle 1 mit weiter außen in der gleichen Ebene liegenden elektrischen Kontakten einer Stromversorgung verbinden. Bei der Variante der Fig. 5 und 6 umfasst die optoelektronische Leuchtvorrichtung eine optoelektronische Lichtquelle 1 zur Er- zeugung von Pumplicht und zwei Konverter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Pumplichts. Die Licht- quelle 1 ist zwischen den beiden Konvertern 3 angeordnet. Dabei kontaktiert eine jeweilige Längsseite der Lichtquelle 1 eine Längsseite eines jeweiligen Konverters 3. Zur besseren Wärme- ableitung sind die Konverter 3 und die Lichtquelle 1 jeweils direkt auf einem thermisch leitenden Substrat 5 angeordnet. Thermische Effekte, wie etwa „thermal quenching", die die Kon- version von Licht negativ beeinflussen, können dadurch verrin- gert oder vermieden werden. Ferner ist direkt auf der Oberseite 7 der Lichtquelle 1 eine Verspiegelung 9 angeordnet. Die Verspiegelung 9 kann in Form einer Beschichtung und zum Beispiel als Bragg-Spiegel ausge- staltet sein. Die Verspiegelung 9 kann für das konvertierte Licht transparent sein, so dass eine Abstrahlung des konver- tierten Lichts nach oben in Richtung der Hauptabstrahlrichtung H erfolgen kann. Da zwei Konverter 3 vorgesehen sind, erfolgt die Abstrahlung von konvertiertem Licht aus jedem Konverter 3 nach oben, wie durch die jeweilige gezeigte Hauptabstrahlrich- tung H angezeigt wird.

Bei der Variante der Fig. 5 und 6 sind wiederum planare Kontakte 19 vorgesehen, die in einer parallel zur planen Oberseite 21 des Substrats 5 liegenden Ebene verlaufen und die die elektri- schen Kontakte der Lichtquelle 1 mit weiter außen in der glei- chen Ebene liegenden elektrischen Kontakten einer Stromversor- gung verbinden.

Eine Verkapselung 11 umgibt die Lichtquelle 1 und die Konverter 3. Die Verkapselung 11 kann hochreflektiv für das Pumplicht und das konvertierte Licht sein, wodurch eine Verbesserung der Aus- kopplung nach oben erreicht wird. Die in Fig.7 gezeigte Variante einer optoelektronischen Leucht- vorrichtung umfasst eine optoelektronische Lichtquelle 1 zur Erzeugung von Pumplicht, einen Konverter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Pumplichts und ther- misch leitfähiges Substrat 5. Der Konverter 3 ist wiederum zur besseren Wärmeableitung auf dem Substrat 5 angeordnet, und die Lichtquelle 1 ist seitlich über dem Konverter 3 angeordnet. Wie Fig. 7 zeigt, ist die Oberseite des Substrats 3, auf welcher der Konverter 3 angeordnet ist, in einen flachen Bereich 25 und einen sich an den flachen Bereich 25 anschließenden, ansteigen- den Bereich 27 unterteilt. Der ansteigende Bereich 27 bildet dabei eine Rampe, die der Oberseite 7 der Lichtquelle 1 zuge- wandt ist. Durch diese Anordnung kann der Konverter 1 besonders gut mit Pumplicht bestrahlt werden, und konvertiertes Licht kann mittels des ansteigenden Bereichs 27 des Substrats 5 besonders gut nach oben reflektiert und über die Oberseite der Vorrichtung längs der Hauptabstrahlrichtung H abgestrahlt werden. Das Sub- strat 5 kann dabei eine hohe Reflektivität für das konvertierte Licht und für das Pumplicht aufweisen. Eine das Volumen zwischen Konverter 3 und Lichtquelle 1 ausfüllende Verkapselung 11 ist bevorzugt transparent ausgebildet, und zwar sowohl für konver- tiertes Licht als auch für Pumplicht.

Die Oberseite 7 der Lichtquelle 1 ist, wie dargestellt, senk- recht zur Oberseite 21 des flachen Bereichs 25 des Substrats 5 ausgerichtet. Die Lichtquelle 1 ist mit der Unterseite an einer senkrecht zum flachen Bereich 25 des Substrats 5 verlaufenden Wand 29 befestigt. Bei der Wand 29 kann es sich beispielsweise um eine Wand einer Submount handeln, die elektrische Anschlüsse für die Lichtquelle 1 bereitstellt. Vorzugsweise ist die Licht- quelle 1 als ein Flip-Chip ausgebildet, so dass die elektrischen Kontakte der Lichtquelle 1 der Wand 29 zugewandt sind. Bei der Variante der Fig. 8 und 9 umfasst die optoelektronische Leuchtvorrichtung eine optoelektronische Lichtquelle 1 zur Er- zeugung von Pumplicht, zwei Konverter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Pumplichts und ein thermisch leitfähiges Substrat 5. Die Lichtquelle 1 ist seitlich neben und zwischen den beiden Konvertern 3 angeordnet. Zwischen dem Substrat 5 und der Lichtquelle 1 und den beiden Konvertern 3 ist eine lichtleitende Schicht 31, insbesondere mit einer Gitterstruktur, ausgebildet, um das Pumplicht von der Licht- quelle 1 zu den Konvertern 3 zu leiten.

Über die lichtleitende Schicht 31 und das darunterliegende Sub- strat 5 kann eine gute Ableitung der in den Konvertern 3 er- zeugten Wärme ermöglicht werden. Störende thermische Effekte in den Konvertern 3 können dadurch vermieden oder zumindest redu- ziert werden. Zur Verbesserung der Lichtleitung ist zwischen der Lichtquelle 1 und den Konvertern 3 eine Verkapselung 11 vorgesehen, die sowohl für das Pumplicht als auch für das konvertierte Licht hochreflektiv sein kann.

Zur Stromversorgung der Lichtquelle 1 können wiederum, wie zuvor beschrieben, planare Kontakte 19 vorgesehen sein. Außerdem kann eine obenliegende Verspiegelung 9 sich über die gesamte Länge und Breite der Vorrichtung erstrecken. Die Verspiegelung 9 kann das Pumplicht reflektieren und transparent sein für das konver- tierte Licht, um eine Lichtabstrahlung nach oben längs der Hauptabstrahlrichtung H zu ermöglichen.

Bei der Variante gemäß den Fig. 10 und 11 umfasst die darge- stellte optoelektronische Leuchtvorrichtung zwei optoelektro- nische Lichtquellen 1 zur Erzeugung von Pumplicht, einen Kon- verter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Pumplichts, und ein thermisch leitfähiges Substrat 5. Über dem Konverter 3, insbesondere unmittelbar über dem Konverter 3, ist eine Wärmeleitschicht 33 zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter 3 vorgesehen. Mittels der Wärmeleitschicht 33 kann eine effiziente Ableitung der im Konverter 3 entstehenden Wärme erreicht werden. Die Wärmeleitschicht 33 ist dabei als trans- parente Schicht ausgebildet, sodass eine Emission von konver- tiertem Licht durch die Wärmeleitschicht 33 hindurch nach oben aus der Vorrichtung heraus möglich ist.

Die Lichtquellen 1 sind auf dem Substrat 5 angeordnet und als Flip-Chips ausgebildet, so dass deren elektrische Kontakte 13 nach unten weisen und an nicht gezeigte Kontaktstellen auf dem Substrat 5 angeschlossen werden können.

Die Oberseiten 7 der Lichtquellen 1 können, wie dargestellt, flach ausgebildet sein, und der Konverter 3 ist direkt auf den flachen Oberseiten 7 angeordnet. Eine direkte Einkopplung des von der Lichtquelle 1 erzeugten Lichts in den jeweiligen Kon- verter 3 lässt sich dadurch erreichen. Die Lichtquelle 1 ist dazu bevorzugt als Oberflächenemitter ausgestaltet.

Eine Verkapselung 11 umgibt die Lichtquellen 1 und die Unter- seite des Konverters 3. Die Verkapselung 11 kann dabei das konvertierte Licht und das Pumplicht reflektieren.

Die Wärmeleitschicht 33 ist an ihrem jeweiligen äußeren Rand mit einer Gehäusewand 35 der Vorrichtung thermisch in Kontakt. Ein Wärmestau in der Wärmeleitschicht 33 kann dadurch vermieden werden. Außerdem kann überschüssige Wärme über die Gehäusewand 35 abgeleitet werden.

Die in den Fig. 12 und 13 gezeigte Variante einer optoelektro- nische Leuchtvorrichtung umfasst zwei optoelektronische Licht- quellen 1 zur Erzeugung von Pumplicht, wenigstens einen Konver- ter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Pumplichts und ein thermisch leitfähiges Substrat 5. Der Konverter 3 ist in Form eines Multilagenaufbaus 37 ausgestaltet. Dabei sind in dem Konverter 3 mehrere transparente Wärmeleit- schichten 33 zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter 3 ange- ordnet. Unerwünschte thermische Effekte im Konverter 3 lassen sich somit vermeiden oder zumindest reduzieren. Die in den Fig. 14 und 15 gezeigte Variante einer optoelektro- nische Leuchtvorrichtung umfasst zwei optoelektronische Licht- quellen 1 zur Erzeugung von Pumplicht, einen Konverter 3 zur Erzeugung von konvertiertem Licht durch Konversion des Pumplichts und ein thermisch leitfähiges Substrat 5. In dem Konverter 3 sind mehrere nicht-transparente Wärmeleitelemente 39 zur Ableitung von Wärme aus dem Konverter 3 angeordnet. Durch die Wärmeleitelemente 39 lassen sich ebenfalls unerwünschte thermische Effekte im Konverter 3 vermeiden oder zumindest re- duzieren.

Ein jeweiliges Wärmeleitelement 39 kann in einer Höhenrichtung gesehen durch den Konverter 3 hindurchragen, wobei die Höhen- richtung senkrecht zur Substratoberseite verläuft. Eine effi- ziente Wärmeabfuhr über die gesamte Höhe des Konverters 3 kann somit erreicht werden.

Ein jeweiliges Wärmeleitelement 39 kann einen dreieckigen Quer- schnitt aufweisen.Aufgrund des dreieckigen Querschnitts eignet sich ein jeweiliges Element besonders gut als Reflektor für das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht und/oder für das konvertierte Licht.

Ein jeweiliges Wärmeelement 39 kann, wie dargestellt, als läng- liches, stabförmiges Element, bevorzugt mit einem dreieckigen Querschnitt, ausgestaltet sein. Ein derartiger Wärmeleitstab kann in den Konverter 3 ganz oder teilweise eintauchen, um die Abfuhr von Wärme zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist dabei eine Anordnung von mehreren parallelen, voneinander beabstan- deten Wärmeleitstäben, die ganz oder teilweise in den Konverter 3 eintauchen. Bevorzugt entspricht dabei die Dicke des Quer- schnitts der Dicke des Konverters 3. Ein jeweiliges Wärmeleitelement 39 kann aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, Silber oder Gold hergestellt sein. Der Konverter 3 kann als Konverterplättchen mit beispielsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein.

Bei der Lichtquelle 1 kann es sich um eine LED oder einen LED- Chip handeln. Bei der Lichtquelle 1 kann es sich auf um einen optoelektronischen Laser handeln, wie etwa eine Laserdiode oder einen VCSEL.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Lichtquelle

3 Konverter 5 Substrat

7 Oberseite 9 Verspiegelung

11 Verkapselung

13 elektrischer Kontakt 15 Bonddraht

17 elektrischer Kontakt 19 planarer Kontakt 21 Oberseite 25 flacher Bereich 27 ansteigender Bereich

29 Wand 31 lichtleitende Schicht 33 Wärmeleit S chicht 35 Gehäusewand 37 Multilägenaufbau

39 Wärmeleitelement