Zur Detektion von Strahlung mit einer vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsverteilung, die ein Maximum bei einer vorge- gebenen Wellenlänge oxo aufweist, werden oftmals Strahlungsde- tektoren mit einer speziell angepaßten Filteranordnung, wie beispielsweise Interferenzfiltern oder Monochromatoren ver- wendet. Derartige Detektoren zeichnen sich durch eine sehr gute Anpassung an die vorgegebene spektrale Empfindlichkeits- verteilung aus, sind aber in ihrer Handhabung und Herstellung meist vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv. Weiterhin haben sie oftmals einen hohen Platzbedarf, so dass sie für Anwendungen auf kleinem Raum nicht oder nur eingeschränkt be- nutzt werden können.

Ist die vorgegebene spektrale Empfindlichkeitsverteilung die des menschlichen Auges, so wird zur Detektion einfallender Strahlung mit dieser Empfindlichkeit häufig eine Silizium-Pho- todiode benutzt.

Die Empfindlichkeit einer Photodiode hängt unter anderem von den Wellenlängen der einfallenden Strahlung ab. Für Wellen- längen, die größer als eine Grenzwellenlänge sind, ist die Empfindlichkeit zumindest nahe null, da für einfallende Strahlung in diesem Wellenlängenbereich die Energielücke des Funktionsmaterials der Diode-beispielsweise Si-größer als die Energie der einfallenden Strahlung ist und diese somit

nicht für die Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren ausreicht.

Andererseits nimmt die Empfindlichkeit im Bereich kleiner werdender Wellenlängen ab, da mit sinkender Wellenlänge die erzeugten Elektron-Loch-Paare beispielsweise wegen der O- berflächenrekombination vermehrt nicht mehr zum Photostrom beitragen. Im Zwischenbereich weist die Empfindlichkeit der Diode ein Maximum auf, das bei einer Silizium-Photodiode bei ungefähr 800 nm liegt.

Die Verwendung einer derartigen Silizium-Photodiode als De- tektor mit der spektralen Empfindlichkeitsverteilung des helladaptierten menschlichen Auges, das ein Maximum der Emp- findlichkeit bei etwa 555 nm aufweist, erfordert zusätzlichen Aufwand, da die Wellenlängen der Empfindlichkeitsmaxima stark voneinander abweichen und die beiden spektralen Empfindlich- keitsverteilungen deshalb vergleichsweise schlecht aneinander angepasst sind. Die Anpassung der Detektorempfindlichkeit an die Empfindlichkeitsverteilung des menschlichen Auges kann durch mehrere komplexe Filter verbessert werden. In der Summe resultiert daraus die Empfindlichkeit des menschlichen Auges.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Strahlungsdetektor der eingangs genannten Art anzugeben, der möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist sowie eine gute Anpassung an die vorgegebene spektrale Empfindlichkeitsverteilung, ins- besondere die des menschlichen Auges, aufweist.

Für eine gute Anpassung ist es als im Rahmen der Erfindung ausreichend anzusehen, dass die Detektorempfindlichkeit weit- gehend der vorgegebenen Empfindlichkeit entspricht. Eine vollständige Übereinstimmung der Empfindlichkeiten ist nicht zwingend notwendig. Es soll vielmehr eine möglichst gute An-

passung an die vorgegebene Empfindlichkeit mit einem mög- lichst geringen Aufwand erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Strahlungsdetektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 beziehungsweise des Patentan- spruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein Strahlungsdetektor zur Detektion von Strahlung gemäß ei- ner vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsverteilung, die ein Empfindlichkeitsmaximum bei einer vorgegebenen Wellenlän- ge Äo aufweist, umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung min- destens einen Halbleiterchip, welcher ein III-V- Halbleitermaterial enthält.

Mit Vorzug ist der Halbleiterchip bei der Erfindung ein LED- Chip, der als Strahlungsemitter zur Anwendung in einer her- kömmlichen LED vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine kosten- günstige Verwirklichung des Strahlungsdetektors, da für eine Funktion als Strahlungsemitter vorgesehene LED-Chips als Halbleiterchips des Strahlungsdetektors verwendet werden kön- nen und der Aufwand zur Herstellung gezielt auf einen Strah- lungsdetektor abgestimmter Halbleiterchips vermieden werden kann.

Das III-V-Halbleitermaterial umfasst bevorzugt das Funktions- material des Halbleiterchips, insbesondere des LED-Chips, und/oder ist so gewählt, dass die Empfindlichkeit des Halb- leiterchips in dem Bereich der vorgegebenen spektralen Emp- findlichkeitsverteilung von null verschieden ist. Die Emp- findlichkeit des Chips wird dabei durch die Stärke des Photo- stroms bestimmt, der von einer auf den Halbleiterchip einfal- lenden Strahlung durch Generation von Elektron-Loch-Paaren im

Funktionsmaterial entsteht. Die Stromstärke des Photostroms ist von der einfallenden Strahlungsleistung und der Wellen- länge der einfallenden Strahlung abhängig und liegt typi- scherweise in der Größenordnung von nA. Deshalb durchläuft der Photostrom bevorzugt zum Zwecke besserer Signalverarbei- tung oder-detektion einen Operationsverstärker.

Besonders bevorzugt besitzt der Halbleiterchip, insbesondere der LED-Chip, ein Maximum der Empfindlichkeit bei einer Wel- lenlänge k1, die sich möglichst wenig von der vorgegebenen Wellenlänge Ao unterscheidet. Die Wellenlänge Ao liegt vor- teilhafterweise im Bereich der Emissionswellenlänge-bei- spielsweise der Peak-oder der Dominantwellenlänge-des LED- Chips, die dieser bei einem Betrieb als Strahlungsemitter aussenden würde.

Es sei allerdings angemerkt, dass die Wellenlänge A1 nicht notwendigerweise einem Maximum der Empfindlichkeit des Halb- leiterchips, insbesondere des LED-Chips, entsprechen muß. Es kann vielmehr genügen, dass sie bei/\, einen ausreichend ho- hen Wert annimmt, wenn beispielsweise kein geeignetes Halb- leitermaterial mit einem Empfindlichkeitsmaximurn bei A1/das im obigen Sinne nahe genug bei oxo liegt, vorhanden ist.

Bevorzugt ist die Differenz der Wellenlängen Ao und Al dem Be- trag nach kleiner als 50 nm, besonders bevorzugt kleiner als 15 nm. Der Strahlungsdetektor kann somit bereits durch eine geeignete Auswahl des LED-Chips beziehungsweise des III-V- Halbleitermaterials an die vorgegebene Empfindlichkeit voran- gepasst werden.

Die vorgegebene spektrale Empfindlichkeitsverte i lung wird häufig so angegeben, dass sie bei der Wellenlänge Ao den Wert

1 beziehungsweise 100% annimmt. Die Empfindlichkeit des Halb- leiterchips, insbesondere des LED-Chips, die vom Photostrom abhängt, wird häufig in Ampere pro Watt der einfallenden Strahlungsleistung angegeben.

Zum Vergleich der Detektorempfindlichkeit mit der vorgegebe- nen spektralen Empfindlichkeitsverteilung ist es deshalb zweckmäßig, die beiden Empfindlichkeiten so aneinander anzu- passen, dass die vorgegebene Empfindlichkeit bei Ao und die Empfindlichkeit des Detektors bei A1 jeweils den Wert loo% annehmen (relative Empfindlichkeiten). Die vorliegende Be- schreibung bezieht sich auf relative Empfindlichkeiten, so- fern nichts anderes angegeben ist.

Bei der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Voranpassung der Detektorempfindlichkeit an die vorgegebene spektrale Emp- findlichkeitsverteilung LED-Chips eingesetzt werden können, wie sie in handelsüblichen LEDs verwendet werden, die ein III-V-Halbleitermaterial als Funktionsmaterial besitzen. Der Aufwand und die damit verbundenen Kosten, die eine spezielle Herstellung eines neuen Halbleiterchips für einen Detektor mit sich bringt werden dadurch vorteilhaft vermieden.

Abhängig von der Wellenlänge ho können beispielsweise Halb- leiterchips, insbesondere LED-Chips, herangezogen werden, die InxGäyAli-x-yP, InGäyAli-x-yN oder InxGayAll-X-yAs, jeweils mit Osxsl, Osysl und x+ysl, als III-V-Halbleitermaterial enthal- ten. III-V-Halbleitermaterialien zeichnen sich durch eine vereinfacht erreichbare vorteilhaft hohe interne Quanteneffi- zenz aus. Insbesondere gilt dies im sichtbaren Spektralbe- reich, in dem die Wellenlänge #0 bevorzugt liegt. Für diesen Spektralbereich sind insbesondere Halbleitermaterialien aus

den Materialsystemen InXGayAll-x-yP oder In, GayAll-_,-yN besonders geeignet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dem Halbleiterchip, insbesondere dem LED-Chip, mindestens ein op- tischer Filter nachgeordnet, der die Anpassung der Detektor- empfindlichkeit an die vorgegebene Empfindlichkeitsverteilung verbessert. Dies geschieht beispielsweise durch Absorption von Wellenlängen aus der einfallenden Strahlung, für die die Empfindlichkeit des Halbleiterchips, insbesondere des LED- Chips, höher als die der vorgegebenen spektralen Empfindlich- keitsverteilung ist.

Ein derartiger Filter absorbiert bevorzugt Wellenlängen, die größer als Ao sind, und kann zumindest teilweise innerhalb, außerhalb und/oder auf einer den Halbleiterchip, insbesondere den LED-Chip, zumindest teilweise umgebenden Umhüllung ange- ordnet sein. Weiterhin kann auch das Umhüllungsmaterial selbst den optischen Filter bilden oder Teil dieses Filters sein.

Der optische Filter umfasst bevorzugt eine Mehrzahl von Fil- terpartikeln, die besonders bevorzugt in der Umhüllung ange- ordnet sind und beispielsweise organische Farbstoffe enthal- ten.

Auch kann der optische Filter, beispielsweise in Form einer Filterfolie oder eines Filtermaterials auf der Umhüllung und/oder einer Filterstruktur außerhalb der Umhüllung vorge- sehen sein.

Beispiele für Umhüllungsmaterialien sind Reaktionsharze, be- vorzugt Acryl-Epoxid-oder Silikonharze oder eine Mischung aus diesen Materialien.

Derartige Materialien werden in der Halbleitertechnik oftmals zur Umhüllung Halbleiterchips, insbesondere von LED-Chips, benutzt. Bei LEDs, die als herkömmliche Strahlungsemitter ausgebildet sind, ist das Umhüllungsmaterial der LED-Chips für die emittierte Strahlung weitgehend durchlässig. Im Rah- men der Erfindung jedoch kann ein Strahlungsdetektor eine Filteranordnung der oben genannten Art umfassen, die gerade Wellenlängen absorbiert, die vom LED-Chip in der Funktion als Strahlungsemitter erzeugt würden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der Halbleiterchip, insbesondere der LED-Chip, mindestens ei- ne Filterschicht. Diese Filterschicht ist bevorzugt auf der Oberfläche, insbesondere einer strahlungseintrittseitigen 0- berfläche, des Chips angeordnet. Mit Vorteil absorbiert die Filterschicht Wellenlängen die kleiner sind als die Wellen- länge Ao der vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsvertei- lung, wodurch die Anpassung der Detektorempfindlichkeit an die vorgegebene spektrale Empfindlichkeitsverteilung, insbe- sondere auf der kurzwelligen Seite, weitergehend verbessert wird.

Vorzugsweise ist die Filterschicht in der Form einer Passi- vierungs-, Deck-und/oder Schutzschicht ausgeführt, wie sie zum Beispiel bereits in handelsüblichen LED-Chips enthalten oder integriert ist. Die Filterschicht ist dabei so ausge- führt, dass einfallende Strahlung mit einer Wellenlänge die kleiner als Ao ist derart absorbiert wird, dass die Anpassung der Detektorempfindlichkeit an die vorgegebene spektrale Emp-

findlichkeitsverteilung weiter verbessert wird. Derartige Schichten weisen in der Regel eine Energielücke auf, die grö- ßer als die Energielücke der aktiven Zone des LED-Chips ist.

Diese Schichten sind für die von der LED erzeugten Strahlung weitgehend durchlässig und schützen das Funktionsmaterial beispielsweise vor nachteiligen äußeren Einflüssen.

Gegebenenfalls kann die Filterschicht monolithisch im Halb- leiterchip, insbesondere im LED-Chip, integriert sein, indem die Filterschicht, beispielsweise epitaktisch auf einem Auf- wachssubstrat, zusammen mit einem Halbleiterkörper für den Halbleiterchip hergestellt wird.

Die Detektorempfindlichkeit ist dabei durch die Filterschicht bevorzugt so beeinflußt, dass bei einer beliebigen Wellenlän- ge kleiner als Ao die Differenz der Detektorempfindlichkeit und der vorgegebenen Empfindlichkeit kleiner als 25%, beson- ders bevorzugt kleiner als 15% ist.

Mit besonderem Vorteil muss die Detektorempfindlichkeit für Wellenlängen kleiner als Xo nicht mehr zusätzlich durch opti- sche Filter, die außerhalb des Halbleiterchips, insbesondere LED-Chips, angeordnet sind, an die vorgegebene Empfindlich- keit angepasst werden. Die Anpassung kann vielmehr durch die im Halbleiterchip, insbesondere LED-Chip, enthaltene Filter- schicht geschehen.

Die Filterung für Wellenlängen kleiner als Äo kann auch durch einen optischen Filter der oben genannten Art erreicht wer- den, der außerhalb des Halbleiterchips, insbesondere LED- Chips, beispielsweise in der Umhüllung angeordnet ist. Ist eine Filterschicht der oben genannten Art aber bereits im Halbleiterchip, insbesondere im LED-Chip, vorgesehen, werden

der Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten des Strah- lungsdetektors vorteilhaft verringert.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei einer beliebigen Wellenlänge die Differenz der Detek- torempfindlichkeit und der vorgegebenen Empfindlichkeit klei- ner als 40%, bevorzugt kleiner als 25%. Besonders vorteilhaft ist dafür die Kombination einer Filterschicht auf dem LED- Chip oder in diesem integriert mit einem nachgeordneten opti- schen Filter, der oben genannten Art. Derartige Detektoren weisen verglichen mit anderen Detektoren einen geringen Platzbedarf und eine gute Anpassung an die vorgegebene spekt- rale Empfindlichkeitsverteilung auf.

Besonders bevorzugt ist bei einer, insbesondere beliebigen, Wellenlänge in einem Spektralbereich, der das Maximum Ao der vorgegebenen Empfindlichkeit enthält die Differenz der Detek- torempfindlichkeit und der vorgegebenen Empfindlichkeit klei- ner als 15%.

Zur Anpassung der Empfindlichkeiten kann folgendermaßen vor- gegangen werden. Der LED-Chip wird zuerst so ausgewählt, dass seine Empfindlichkeit gut an die vorgegebene Empfindlichkeit vorangepasst ist.

Diese Voranpassung kann entweder bezüglich der Flanken-den Wellenlängenbereichen größer oder kleiner tao-der vorgegebe- nen spektralen Empfindlichkeitsverteilung oder deren Maximum, beispielsweise durch die Auswahl eines geeigneten LED-Chips, geschehen.

Zur weiteren Anpassung dienen die Filter-dem LED-Chip nach- geordnete optische Filter oder Filterschichten-, die insbe-

sondere in dem Wellenlängenbereich absorbieren, in denen der LED-Chip eine höhere Empfindlichkeit als die vorgegebene Emp- findlichkeitsverteilung besitzt.

Da LED-Chips häufig im Bereich ihrer Emissionswellenlänge die höchste Empfindlichkeit aufweisen, sei angemerkt, dass solche Filter bei einer herkömmlichen LED als Strahlungsemitter die Strahlungsausbeute verringern würden. Dies gilt insbesondere für optische Filter die in der Umhüllung des LED-Chips ange- ordnet sind. Eine derartige Umhüllung ist somit nicht mit der Umhüllung eines herkömmlichen LED-Chips als Strahlungsemitter vergleichbar.

Bevorzugt ist die Differenz der Werte der Detektorempfind- lichkeit und der vorgegebenen Empfindlichkeit bei einer vor- gegebenen Wellenlänge für Empfindlichkeitswerte größer als 50 % kleiner als 25%, besonders bevorzugt kleiner als 15%.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die vorgegebene spektrale Empfindlichkeitsverteilung die des menschlichen Auges mit einem Maximum bei der Wellenlänge Ao. Diese Wellenlänge liegt gewöhnlich für ein helladaptier- tes Auge (Tagsehen) bei ungefähr 555 nm und für ein dunkel- adaptiertes Auge (Nachtsehen) bei ungefähr 500 nm.

LED-Chips mit einer Emissionswellenlänge im sichtbaren, ins- besondere im roten, Spektralbereich sind für diese vorgegebe- ne Empfindlichkeit besonders geeignet, da sie trotz ihrer ro- ten Emissionswellenlänge eine hohe Empfindlichkeit bei den oben genannten Wellenlängen aufweisen können. Ein für die Empfindlichkeitsverteilung des helladaptierten Auges vorteil- haftes Halbleitermaterial ist InGäyAli-x-yP, da ein auf diesem Material basierender LED-Chip je nach der genauen Zusammen-

setzung ein Maximum der Empfindlichkeit aufweisen kann, das im Bereich der oben angeführten Wellenlänge liegt. Durch op- tische Filter und Filterschichten der oben genannten Art, kann die Detektorempfindlichkeit weiter an die Augenempfind- lichkeit angepasst werden.

Weiterhin kann der Strahlungsdetektor als oberflächenmontier- bares Bauelement ausgebildet sein.

Erfindungsgemäße Strahlungsdetektoren werden vorzugsweise zur Steuerung und/oder Einflussnahme auf Vorrichtungen, deren Funktionsweise, Funktionszeitraum Wahrnehmung und/oder Anwen- dung mit der vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsvertei- lung in Verbindung steht verwendet.

Beispiele hierfür sind die Steuerung der Helligkeiten von Be- leuchtungseinrichtung und Anzeigen, sowie des Ein-und/oder Ausschaltzeitpunkts von Beleuchtungseinrichtungen. Solche Be- leuchtungseinrichtungen können als Innen-und Aussenraumbe- leuchtungen für Wohnungen, Straßen oder Autos sowie die Hin- terleuchtungseinrichtungen von Displays, wie Handydisplays, Autodisplays oder LCD-Bildschirmen realisiert sein. Für die letztgenannten Anwendungen ist ein geringer Platzbedarf des Strahlungsdetektors von besonderem Interesse.

Bei den genannten Verwendungen der Erfindung ist die vorgege- bene Empfindlichkeit bevorzugt die des menschlichen Auges ge- geben. Somit werden etwa die Helligkeiten der genannten Be- leuchtungseinrichtungen können damit-durch Erhöhung oder Erniedrigung der Helligkeit-vorteilhaft entsprechend der Wahrnehmung durch das menschliche Auge gesteuert.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Verwendung eines derar- tigen Strahlungsdetektors als Umgebungslichtsensor. Die vor- gegebene Empfindlichkeit ist auch hier mit Vorzug durch die des menschlichen Auges gegeben.

Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Beschreibungen der folgenden Ausfüh- rungsbeispiele in Verbindung mit den folgenden Figuren.

Es zeigen Figur la und Figur lb eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors sowie eine schematische Schnittansicht eines Teiles eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strahlungs- detektors ; Figur 2 schematisch die spektrale Verteilung der Detektor- empfindlichkeiten eines dritten Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors mit verschiedenen optischen Filtern und die vorge- gebene spektrale Empfindlichkeitsverteilung des menschlichen helladaptierten Auges, die bezüglich der Empfindlichkeitswerte auf die Empfindlichkeit des Chips bezogen ist ; Gleichartige und gleich wirkende Elemente besitzen in den Fi- guren gleiche Bezugszeichen.

In der Figur la ist eine schematische Schnittansicht eines LED-Chips 1 dargestellt, wie er in einem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor verwendet werden kann. Der Chip 1 weist

eine Schicht aus einem Funktionsmaterial 2 auf, die bei- spielsweise das III-V-Halbleitermaterial InGaAlP enthält und von Confinementschichten begrenzt wird. Derartiges Halblei- termaterial zeichnet sich durch eine hohe Quanteneffizienz aus und wird häufig in Leuchtdioden, wie beispielsweise der Diode mit der Typenbezeichnung F 1998 A (Hersteller Osram Op- to Semiconductors GmbH), benutzt. Diese LED hat eine Emissi- onswellenlänge im roten Spektralbereich von ungefähr 630 nm.

Der Funktionsschicht 2 ist eine Filterschicht 3 nachgeordnet, die einfallende Strahlung mit Wellenlängen, die kleiner sind als die der Energielücke der Funktionsschicht 2 entsprechen- den Wellenlänge, absorbiert. Diese Filterschicht ist bei dem LED-Chip, wie er in der F 1998 A verwendet wird, bereits vor- gesehen und hat in der dortigen LED in der Funktion als Strahlungsemitter beispielsweise die Funktion einer Schutz- und/oder Deckschicht, die schädlichen äußeren Einflüssen auf den LED-Chip vorbeugen kann.

Figur lb zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teiles eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strah- lungsdetektors. Der LED-Chip 1 aus Figur la ist in einer Um- hüllung 4 angeordnet, die ein Reaktionsharz enthält. Dieses Reaktionsharz ist bevorzugt mit organischen Farbstoffparti- keln 5 versehen, die spektrale Teilbereiche der einfallenden Strahlung absorbieren können und somit als optischer Filter wirken. Weiterhin ist der LED-Chip mit einem Bondpad 6 und einer Elektrode 7 zur elektrischen Kontaktierung des LED- Chips versehen. Über den mit der Elektrode 7 verbundenen ex- ternen elektrischen Anschluss 8 und einen mit dem Bonddraht 9 verbundenen weiteren externen Anschluss, der in der Figur 1b nicht dargestellt ist, kann ein von einer einfallenden Strah- lung in der Funktionsschicht erzeugter Photostrom, eventuell

über einen Operationsverstärker, gemessen werden. Die Abhän- gigkeit des Photostroms von der einfallenden Strahlungsleis- tung und der Wellenlänge der Strahlung bestimmt die Einpfind- lichkeit eines Strahlungsdetektors, der eine derartige Struk- tur mit dem LED-Chip 1, der die Filterschicht 3 aufweist, und der Umhüllung 4, in der die Farbstoffpartikel 5 angeordnet sind, umfasst.

Ein derartiger Strahlungsdetektor kann kostengünstig herge- stellt werden, da LED-Chips Verwendung finden, wie sie in herkömmlichen als Strahlungsemitter ausgebildeten LEDs be- nutzt werden. Unterschiede zwischen diesen Detektoren-und LEDs bestehen in der Beschaffenheit des Umhüllungsmaterials.

Während bei LEDs das Umhüllungsmaterial für die erzeugte Strahlung durchlässig ist, kann es im Falle des Strahl-ungsde- tektors mit dem LED-Chip erwünscht sein, dass die Umhüllung 4 mit den Filterpartikeln 5 gerade Wellenlängen aus dem Be- reich, in dem der LED-Chip emittieren würde, absorbiert, um die Anpassung der Detektorempfindlichkeit an die vorgegebene Empfindlichkeit vorteilhaft zu verbessern.

Aus Figur 2 wird deutlich, wie die DetektorempfindlichReit durch optische Filterung, beispielsweise in der Umhüllung des LED-Chips, an die spektrale Empfindlichkeitsverteilung des menschlichen Auges angepasst wird.

In der Figur 2 sind schematisch die spektralen Verteilungen der relativen Detektorempfindlichkeiten 10,11 und 12 erfin- dungsgemäßer Strahlungsdetektoren mit verschiedenen optischen Filtern und die vorgegebene spektrale Empfindlichkeitswertei- lung 14 des menschlichen helladaptierten Auges in Abhängig- keit von der Wellenlänge Ä der einfallenden Strahlung darge- stellt. Die Empfindlichkeit S ist dabei in Prozent angegeben.

Die Strahlungsdetektoren enthalten jeweils einen LED-Chip, wie er beispielsweise in der LED F 1998 A (Hersteller Osram Opto Semiconductors GmbH), verwendet wird. Der LED-Chip hat eine Emissionswellenlänge im roten Spektralbereich von unge- fähr 630 nm und enthält InGaAlP als Funktionsmaterial. Die dargestellten relativen Empfindlichkeitsverteilungen 10,11 und 12 der Detektoren sind für einen Lichteinfall von der Seite der Filterschicht 3 her angegeben, die, wie in Figur la oder lb dargestellt, der Funktionsschicht 2 des LED-Chips 1 nachgeordnet ist. Alle Kurvenverläufe 10,11 und 12 der De- tektorempfindlichkeiten weisen ein Empfindlichkeitsmaximum 13 bei A1=560 nm auf. Die diesen Kurven entsprechenden Detekto- ren unterscheiden sich in den dem LED-Chip 1 nachgeordneten optische Filteranordnungen. Der der Empfindlichkeitsvertei- lung 10 entsprechende Detektor ist ohne eine dem LED-Chip 1 nachgeordnete Filteranordnung ausgeführt, während bei den Verteilungen 11 und 12 eine 1 mm beziehungsweise 2 mm dicke filternde Umhüllung um den LED-Chip vorgesehen ist. Die fil- ternde Umhüllung ist beispielsweise wie in Figur lb ein Reak- tionsharz, das zum Beispiel grüne organische Farbstoffe auf- weist.

Die relative spektrale Empfindlichkeitsverteilung eines hell- adaptierten menschlichen Auges ist bei Ao=555 nm maximal und in der Figur 2 durch eine gepunktete Kurve 14 dargestellt. Im Zweifel kann im Rahmen der Erfindung die Augenempfindlich- keitsverteilung nach der entsprechenden DIN herangezogen wer- den.

Weiterhin sind in der Figur 2 Wellenlängen Aa/Ab, Ac, Ad und dargestellt, die verschiedene Bereiche der gezeigten Emp- findlichkeitsverteilungen kennzeichnen.

Im Wellenlängenbereich zwischen ungefähr Aa und A1 stimmen die Empfindlichkeiten 10,11 und 12 schon gut mit der Augen- empfindlichkeit 14 überein, was durch die Filterschicht 3 er- reicht wird, die einfallende Strahlung in diesem Wellenlän- genbereich absorbieren kann und dadurch die Anpassung der De- tektorempfindlichkeit 10,11, 12 an die Augenempfindlichkeit 14 vorteilhaft beeinflußt.

Die Detektor-und die Augenempfindlichkeit weichen bezüglich ihrer Wellenlängen bei einem gemeinsamen Wert der Empfind- lichkeit in diesem Wellenlängenbereich bevorzugt um weniger als 30 nm besonders bevorzugt weniger als 15 nm voneinander ab.

Weiterhin ist die Differenz der Empfindlichkeitswerte der Au- gen-und der Detektorempfindlichkeit bei einer vorgegebenen Wellenlänge in diesem Bereich kleiner als 15%.

Für X < Xg. allerdings fallen die Detektorempfindlichkeiten 10,11, 12 im Gegensatz zur Augenempfindlichkeit 14 deutlich stärker ab und sind bereits für Wellenlängen kleiner als un- gefähr Ab zumindest nahe null. Eine Ursache dafür kann die Oberflächenrekombination von Elektron-Loch-Paaren sein, da diese Paare nicht mehr zum Photostrom beitragen können. Auch für Wellenlängen größer als ungefähr Xc fallen die Detektor- empfindlichkeiten stärker als die Augenempfindlichkeit ab, da die Energie der einfallenden Strahlung für Wellenlängen grö- ßer als Ac nicht mehr für die Generation von Elektron-Loch- Paaren ausreicht.

Die Kurve 10 zeigt neben dem Empfindlichkeitsmaximum 13 noch weitere lokale Maxima 151 und 161. Diese liegen im Bereich um

die Emissionswellenlänge des LED-Chips, die bei ungefähr 630 nm liegt. Wie der Kurve 10 zu entnehmen ist, weicht die De- tektorempfindlichkeit für X> Ao in ihrem gesamten Verlauf noch relativ stark-die maximale Differenz der Empfindlich- keitswerte beträgt ungefähr 70%-von der Augenempfindlich- keit ab.

Für manche Anwendungen eines derartigen Strahlungsdetektors, insbesondere für Anwendungen die auf Wellenlängen kleiner als Äo abzielen, kann diese Anpassung an die Augenempfindlichkeit bereits ausreichend sein. Dies ist besonders dann von Vor- teil, wenn der Detektor für Anwendungen auf kleinem Raum vor- gesehen ist und eine relativ dicke filternde Umhüllung die Bauteilgröße nachteilig erhöht.

Eine derartige Anpassung kann, wie oben ausgeführt, bereits durch die geeignete Auswahl des Halbleitermaterials, bezie- hungsweise des LED-Chips, erreicht werden.

Um die Anpassung der Detektorempfindlichkeit an die Augenemp- findlichkeit zu verbessern, ist bei den den Kurven 11 und 12 entsprechenden Detektoren eine Umhüllung vorgesehen, die aus der einfallenden Strahlung Wellenlängen größer als 555 nm- insbesondere im roten Spektralbereich des lokalen Maximums 151 bei ungefähr 630 nm-absorbiert.

Die Dicke der Umhüllung bestimmt die in ihr absorbierte Strahlungsleistung der einfallenden Strahlung und damit den erzeugten Photostrom und die Detektorempfindlichkeit.

Verglichen mit der Detektorempfindlichkeit 10 wird die Anpas- sung an die Augenempfindlichkeit 14 durch eine 1 mm dicke grüne Umhüllung wie der dargestellten Detektorempfindlichkeit

11 entnommen werden kann, weiter deutlich verbessert. Das lo- kale Maximum 151 der Kurve 10 entspricht der Schulter 152 in der Kurve 11 und ist durch die Absorption in der Umhüllung stark abgeflacht. Das lokale Maximum 161 ist in Form des Ma- ximums 162, das wegen der Absorption in der Umhüllung einen geringeren Empfindlichkeitswert als das lokale Maximum 161 besitzt, noch vorhanden.

Wird eine 2 mm dicke grüne Umhüllung vorgesehen, ist die An- passung der entsprechenden Detektorempfindlichkeit 12 an die Augenempfindlichkeit 14 wegen der höheren absorbierten Strah- lungsleistung noch weiter verbessert. Auch hier bleibt das lokale Maximum 162 in Form des Maximums 163 erhalten. Das ur- sprüngliche Maximum 151 ist bei 153 so stark abgeflacht, dass es nicht mehr erkennbar ist.

Bei einer vorgegebenen Wellenlänge ist hierbei die Differenz der entsprechenden Detektor-und Augenempfindlichkeitswerte kleiner als 25%.

Für Werte der Empfindlichkeit S-größer als ungefähr 50%- ist der Detektor sehr gut an die Augenempfindlichkeit ange- passt und die Differenz der Detektor-und der Augempfindlich- keitswerte kleiner als ungefähr 10%. Eine derartige Anpassung an die Augenempfindlichkeit kann für Anwendungen ausreichend sein, da dies gerade der Bereich ist, in dem das Auge am emp- findlichsten ist.

Zwischen ungefähr Äe und Äc weicht die Detektorempfindlich- keit 12 noch relativ stark von der Augenempfindlichkeit 14 ab. Würde im Strahlungsdetektor eine weitere Filteranordnung vorgesehen, die im Bereich der dem lokalen Maximum 163,162 oder 161 entsprechenden Wellenlänge absorbiert, kann die An-

passung an die Augenempfindlichkeit 13 in diesem Bereich ge- gebenenfalls noch weiter verbessert werden.

Die Erfindung ist nicht als auf die Augenempfindlichkeit be- schränkt, sondern auf alle vorgegebenen spektralen Empfind- lichkeiten anwendbar anzusehen, die ein Maximum bei einer Wellenlänge Xo aufweisen, und an die die Empfindlichkeit ei- nes Strahlungsdetektors, welcher einen LED-Chip enthält ange- passt werden kann. Sollte die Empfindlichkeit des LED-Chips in manchen Wellenlängenbereichen kleiner als die vorgegebene Empfindlichkeit sein, so können insbesondere auch optische Verstärkeranordnungen vorgesehen sein, die sich vorteilhaft auf die Anpassung der Detektorempfindlichkeit an die vorgege- bene Empfindlichkeit auswirken.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 103 45 410 1, deren gesamter Offenbarungs- gehalt hiermit durch Rückbezug explizit in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfin- dung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Pa- tentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder die- se Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.