光电组件、光电布置、用于生产光学元件的方法以及用于生产光电组件的方法技术

本发明专利技术涉及包括具有辐射发射表面的光电半导体芯片的光电组件。光学元件被布置在所述辐射发射表面上。所述光学元件具有光散射颗粒集成到其中的材料。所集成的光散射颗粒的浓度具有梯度，所述梯度形成关于所述辐射发射表面从90°偏离的角度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及如专利权利要求1中要求保护的光电组件、如专利权利要求8中要求保护的光电布置、如专利权利要求10中要求保护的用于生产光学元件的方法以及如专利权利要求15中要求保护的用于生产光电组件的方法。

技术介绍

本专利申请要求德国专利申请DE102013222702.7的优先权，其公开内容被通过引用合并到此。
被配置以便侧向发射电磁辐射的光电组件（例如发光二极管组件）从现有技术是已知的。已知的是例如使用这样的光电组件以用于液晶显示器的背光照明。在此情况下，以如下这样的方式来布置光电组件：由光电组件发射的辐射被侧面地照耀进入光导。针对已知的光电组件的辐射的侧向偏离所要求的光学部分限制了减少这样的已知布置的厚度的可能性。

技术实现思路

本专利技术的目的是提供一种光电组件。通过具有权利要求1的特征的光电组件来实现该目的。本专利技术的另一目的是提供一种光电布置。通过具有权利要求8的特征的光电布置来实现该目的。本专利技术的另一目的是提供一种用于生产光学元件的方法。通过具有权利要求10的特征的方法来实现该目的。本专利技术的另一目的是提供一种用于生产光电组件的方法。通过具有权利要求15的特征的方法来实现该目的。在从属权利要求中指定各种改良。
一种光电组件，包括：光电半导体芯片，具有辐射发射面。光学元件被布置在所述辐射发射面上。所述光学元件包括其中嵌入光散射颗粒的材料。所嵌入的光散射颗粒的浓度具有造成关于所述辐射发射面成不等于90°的角度的梯度。
有利地，该光电组件的光学元件的材料中所嵌入的光散射颗粒的倾斜浓度梯度的效果是由该光电组件的光电半导体芯片在其辐射发射面处发射的电磁辐射的侧向偏离。所述光电组件因此有利地适合于将电磁辐射耦合到被布置为侧向地挨着所述光电组件并且被平行于所述光电半导体芯片的辐射发射面定向的光导中。归因于光电半导体芯片所发射的电磁辐射的侧向偏离，因此在此情况下不必把光电半导体芯片的辐射发射面转向光导。这使得可以将光电组件的光电半导体芯片在载体上布置得平坦，这允许光电组件的光电半导体芯片的良好热连接。更进一步地，光电组件可以因此例如被配置作为表面可安装的SMD组件，这允许光电组件的简单并且经济的安装。
在所述光电组件的一个实施例中，所述角度在35°和55°之间。优选地，所述角度在40°和50°之间。例如，所述角度可以是大约45°。通过这样有利地实现的效果是，在与辐射发射面垂直的方向上在所述光电组件的光电半导体芯片的辐射发射面处所发射的电磁辐射被由所述光学元件近似地通过直角来进行偏离。
在所述光电组件的一个实施例中，所述材料包括硅酮、聚碳酸酯或玻璃。有利地，所述材料因此形成承载所嵌入的光散射颗粒的光学上本质上透明的基质。
在所述光电组件的一个实施例中，所述光散射颗粒具有在200nm和50μm之间的平均大小。有利地，所述光散射颗粒因此引起由所述光电半导体芯片发射的电磁辐射的有效散射。
在光电组件的一个实施例中，所述光散射颗粒包括TiO2、Al2O3、Hf2O5或SiO2。有利地，所述光散射颗粒因此引起由所述光电半导体芯片发射的电磁辐射的有效散射。
在所述光电组件的一个实施例中，所述光学元件在与辐射发射面垂直的方向上具有0.1mm和1mm之间的在辐射发射面上的厚度。优选地，所述光学元件具有小于0.3mm的厚度。这有利地使得可以将所述光电组件配置为具有总体上非常小的厚度（高度）。所述光学元件的小的厚度更进一步地使得可以把由所述光电组件的光电半导体芯片发射的电磁辐射耦合到具有小的厚度的光导中。
在所述光电组件的一个实施例中，波长转换颗粒被附加地耦合在所述光学元件的材料中。所述波长转换颗粒可以在此情况下例如被配置作为有机发光材料或无机发光材料。所述波长转换颗粒也可以包括量子点。所述光学元件的材料中所嵌入的所述波长转换颗粒可以被用于转换由所述光电组件的光电半导体芯片发射的电磁辐射的波长。可以例如配置所述光电半导体芯片，以便发射具有蓝色谱范围中的波长的电磁辐射。可以例如配置所述波长转换颗粒，以便将具有蓝色谱范围中的波长的电磁辐射转换为具有白色谱分布的电磁辐射。
一种光电布置，包括：上面提到的类型的光电组件；以及光导。所述光导在此情况下被布置为侧向地挨着所述光学元件。有利地，该光电布置的所述光电组件可以将电磁辐射（例如可见光）耦合到光导中。所述光电布置因此适合于例如用于液晶显示器中的背景照明。有利地，所述光电布置可以被配置为在与所述光电半导体芯片的辐射发射面垂直的方向上非常薄。
在所述光电布置的一个实施例中，所述光导被平行于所述辐射发射面定向。有利地，以此方式，在所述光电布置的所述光电组件的所述光学元件中偏离的电磁辐射可以被耦合到所述光导中，并且由所述光导传送。
一种用于生产光学元件的方法，包括：形成具有嵌入的光散射颗粒的材料的块的步骤，嵌入的光散射颗粒的浓度具有梯度；以及划分所述块以便获得具有下侧的光学元件的步骤，所述梯度造成关于所述下侧成不等于90°的角度。可以通过该方法获得的所述光学元件允许在与下侧垂直的方向上在下侧处偏离进入所述光学元件的电磁辐射。有利地，所述方法允许所述光学元件的简单并且经济的生产。
在所述方法的一个实施例中，为了形成所述块，执行提供具有嵌入的光散射颗粒的材料的层的步骤；允许所述光散射颗粒在所述材料中下沉从而形成浓度梯度的步骤；以及固化所述层的材料以便形成所述块的步骤。有利地，该方法允许特别简单并且经济地形成具有嵌入的光散射颗粒的块，嵌入的光散射颗粒的浓度具有梯度。在此情况下，有利地使用重力以便形成所述梯度。
在所述方法的一个实施例中，为了形成所述块，执行提供所述材料的第一层和所述材料的第二层的步骤，所述第一层具有嵌入的光散射颗粒的第一浓度，并且所述第二层具有嵌入的光散射颗粒的第二浓度；以及平坦接合所述第一层和所述第二层以便形成所述块的步骤。有利地，该方法允许特别精确地控制所述块的材料中所嵌入的所述光散射颗粒的浓度梯度的配置。可以例如借助于粘接剂通过层的粘接接合来执行所述第一层和所述第二层的平坦接合。作为替换，所述第一层和所述第二层可以在所述第一层的材料和所述第二层的材料被完全固化彼此接合。这可以使得能够避免使用分离的粘接剂。
在所述方法的一个实施例中，为了形成所述块，执行共同挤压所述材料的所述第一层和所述材料的所述第二层的步骤，所述第一层具有嵌入的光散射颗粒的第一浓度，并且所述第二层具有嵌入的光散射颗粒的第二浓度，所述第一层和所述第二层在其中一个放于另一个上的同时被共同挤压以便形成所述块。有利地，该方法还允许精确地控制所述块的材料中所嵌入的光散射颗粒的浓度梯度的配置。归因于形成所述块的层的共同挤压，层的后续接合有利地是不必要的。
在所述方法的一个实施例中，所述块由多于两个的层形成。有利地，因此可以特别精细地对所述块的材料中所嵌入的光散射颗粒的浓度梯度的的配置进行建模。
一种用于生产光电组件的方法，包括通过上面提到的类型的方法生产光学元件的步骤；提供具有辐射发射面的光电半导体芯片的步骤；以及在所述辐射发射面上布置所述光学元件的步骤。有利地，这允许所述光电组件的简单并且经济的生产。可以通过该方法获得的所述光电组件的所述光学元件可以有利地使由所述光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电组件（200），具有带有辐射发射面（211）的光电半导体芯片（210），其中，光学元件（300）被布置在所述辐射发射面（211）上，其中，所述光学元件（300）包括其中嵌入有光散射颗粒（320）的材料（310），其中，所嵌入的光散射颗粒（320）的浓度具有造成关于所述辐射发射面（211）成不等于90°的角度（331）的梯度（330）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.08 DE 102013222702.71.一种光电组件（200），
具有带有辐射发射面（211）的光电半导体芯片（210），
其中，光学元件（300）被布置在所述辐射发射面（211）上，
其中，所述光学元件（300）包括其中嵌入有光散射颗粒（320）的材料（310），
其中，所嵌入的光散射颗粒（320）的浓度具有造成关于所述辐射发射面（211）成不等于90°的角度（331）的梯度（330）。
2.如权利要求1所述的光电组件（200），
其中，所述角度（331）在35°和55°之间，优选地在40°和50°之间。
3.如前述权利要求之一所述的光电组件（200），
其中，所述材料（310）包括硅酮、聚碳酸酯或玻璃。
4.如前述权利要求之一所述的光电组件（200），
其中，所述光散射颗粒（320）具有在200nm和50μm之间的平均大小（321）。
5.如前述权利要求之一所述的光电组件（200），
其中，所述光散射颗粒（320）包括TiO2、Al2O3、Hf2O5或SiO2。
6.如前述权利要求之一所述的光电组件（200），
其中，所述光学元件（300）在与所述辐射发射面（211）垂直的方向上具有在0.1mm和1mm之间的在所述辐射发射面（211）上的厚度（303），
优选地具有小于0.3mm的厚度（303）。
7.如前述权利要求之一所述的光电组件（200），
其中，波长转换颗粒被嵌入在所述材料（310）中。
8.一种光电布置（100），
具有如前述权利要求之一所述的光电组件（200），
并且具有光导（110），
其中，所述光导（110）被布置为侧向地挨着所述光学元件（300）。
9.如权利要求8所述的光电布置（100），
其中，所述光导（110）平行于所述辐射发射面（211）定向。
10.一种用于生产光学元件（300）的方法，具有以下步骤：
—形成具有嵌入的光散射颗粒（320）的材料（310）的块（400、500、600），
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T施瓦茨，F辛格，A林科夫，S伊莱克，W门希，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE