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Title:
RADIATION EMITTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/034274
Kind Code:
A1
Abstract:
At least one embodiment of the radiation emitting device(1) comprises at least two optoelectronic semiconductor chips (2), the semiconductor chips (2) being arranged one over the other in a stack (3). A main beam of the device (1) is produced laterally relative to a longitudinal axis (A) of the stack (3). A distance (D) between two adjacent semiconductor chips (2) in the direction of the longitudinal axis (A) is at least 1 mm.

Inventors:
HERRMANN SIEGFRIED (DE)
Application Number:
PCT/DE2009/001116
Publication Date:
April 01, 2010
Filing Date:
August 06, 2009
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
HERRMANN SIEGFRIED (DE)
International Classes:
H01L25/075
Domestic Patent References:
WO2004097291A12004-11-11
WO2002061328A12002-08-08
Foreign References:
US20030102810A12003-06-05
EP1727202A22006-11-29
US20050180135A12005-08-18
JP2006293125A2006-10-26
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
- -

Patentansprüche

1. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) mit mindestens zwei optoelektronischen Halbleiterchips (2) , wobei

- die Halbleiterchips (2) in einem Stapel (3) übereinander angeordnet sind,

- eine Hauptabstrahlung der Vorrichtung (1) bezüglich einer Längsachse (A) des Stapels (3) lateral erfolgt, und

- ein Abstand (D) zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips (2) in Richtung der Längsachse (A) mindestens 1 mm beträgt .

2. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der sich zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips

(2) zumindest ein elektrischer Kontaktpunkt (4) befindet, über den die benachbarten Halbleiterchips (2) elektrisch miteinander verbunden sind.

3. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Halbleiterchips (2) als substratlose Dünnfilmchips gestaltet sind.

4. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halbleiterchips (2) dazu gestaltet sind, an zwei einander gegenüberliegenden Hauptseiten (20) die Strahlung zu emittieren.

5. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zylinderartig gestaltet ist .

6. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hauptabstrahlung eine rotationssymmetrische Abstrahlcharakteristik aufweist.

7. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mindestens fünf Halbleiterchips (2) umfasst und bei der wenigstens zwei benachbarte Halbleiterchips (2) in Richtung der Längsachse (A) deckungsgleich übereinander angeordnet sind.

8. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich, entlang der Längsachse (A) , zwischen wenigstens zwei benachbarten Halbleiterchips (2) ein Lichtleitermaterial (5) befindet und/oder bei der die Halbleiterchips (2) in das Lichtleitermaterial (5) eingebettet sind.

9. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens zwei benachbarte Halbleiterchips (2) über ein im Wesentlichen nur in Richtung parallel zur Längsachse (A) leitfähiges, Strahlung durchlässiges Verbindungsmittel (6) elektrisch miteinander kontaktiert sind.

10. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem ein Winkel (α) zwischen einem Normalenvektor (N) der Hauptseite (20) von wenigstens einem der Halbleiterchips (2) und der Längsachse (A) entweder weniger als 3° beträgt oder zwischen einschließlich 10° und 45° liegt.

11. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die, wenigstens stellenweise, U-förmig gestaltet ist.

12. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , die mit einem Hohlzylinder (7) mit einer Symmetrieachse parallel zur Längsachse (A) gestaltet ist, in dem sich die Halbleiterchips (2) befinden, wobei eine Kühlung der Halbleiterchips (2) wenigstens teilweise über eine Gas- und/oder Flüssigkeitskonvektion erfolgt.

13. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der, in einer Richtung senkrecht zur Längsachse

(A) , wenigstens zwei Halbleiterchips (2) nebeneinander angeordnet sind, wobei diese Halbleiterchips (2) in voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen Strahlung emittieren und die Hauptflächen (20) dieser Halbleiterchips (2) in Richtung der Längsachse (A) weisen.

14. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - bei der die Halbleiterchips (2) in einem mit einem Glas gestalteten Hohlzylinder (7) angeordnet sind,

- die weißes Licht abstrahlt, und

- die optische Streuelemente (8) zwischen zumindest zwei benachbarten Halbleiterchips (2) aufweist.

15. Strahlung emittierende Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei der an Stirnflächen (12) des Lichtleitermaterials (5) jeweils einer der Halbleiterchips (2) angebracht ist, wobei sich an den dem Lichtleitermaterial (5) abgewandten Hauptflächen (20) dieser Halbleiterchips (2) eine Wärmesenke (21) befindet.

Description:
Beschreibung

Strahlung emittierende Vorrichtung

Es wird eine Strahlung emittierende Vorrichtung angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Strahlung emittierende Vorrichtung anzugeben, die zu Zwecken der Allgemeinbeleuchtung einsetzbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung umfasst diese mindestens zwei optoelektronische Halbleiterchips. Die Halbleiterchips sind dazu ausgestaltet, mindestens zum Teil elektromagnetische Strahlung im ultravioletten oder im sichtbaren

Spektralbereich zu emittieren. Emittieren die Halbleiterchips UV-Strahlung oder blaues Licht, so wird diese Strahlung beziehungsweise dieses Licht bevorzugt über ein Konversionsmittel zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer größeren Wellenlänge konvertiert. Das

Konversionsmittel kann als Schicht auf mindestens einen Teil der Halbleiterchips aufgebracht sein. Ebenso ist es möglich, dass mehrere, insbesondere im blauen, grünen und roten Spektralbereich emittierende Halbleiterchips in der Strahlung emittierenden Vorrichtung miteinander kombiniert werden und hierdurch weißes Mischlicht erzeugbar ist. Die Halbleiterchips können zum Beispiel als Dünnfilmchips ausgeformt sein, wie in der Druckschrift WO 2005/081319 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des dort beschriebenen Halbleiterchips sowie des dort beschriebenen Herstellungsverfahrens hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen wird. _

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind wenigstens zwei Halbleiterchips in mindestens einem Stapel übereinander angeordnet. Bevorzugt ist der überwiegende Teil der Halbleiterchips, beispielsweise mehr als 80 % oder alle

Halbleiterchips, in mindestens einem Stapel angeordnet. Ein Stapel umfasst hierbei wenigstens zwei optoelektronische Halbleiterchips .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung weist der Stapel eine Längsachse auf. Die Längsachse schneidet alle Halbleiterchips. Beispielsweise verläuft die Längsachse in der Richtung der Hauptachse der Strahlung emittierenden Vorrichtung mit der größten Ausdehnung oder in Richtung einer Symmetrieachse der Vorrichtung. Die Längsachse kann eine fiktive Linie sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist die Längsachse keine Gerade. Das heißt, die Längsachse kann die Form einer gebogenen und/oder gewundenen Linie haben. Zum Beispiel ist die Längsachse, und somit der Stapel, U-förmig oder spiralartig geformt, etwa ähnlich einem gebogenen Stab oder einem gebogenen Rohr.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung weist die Längsachse mindestens einen Krümmungsradius auf, wobei der Krümmungsradius mindestens die Hälfte eines Durchmessers der Halbleiterchips in einer Richtung senkrecht zur Längsachse beträgt. Bevorzugt ist der mindestens eine Krümmungsradius größer als der Durchmesser der Halbleiterchips. Bevorzugt beträgt der Krümmungsradius mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 10 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung erfolgt eine Hauptabstrahlung der Vorrichtung bezüglich der Längsachse des Stapels lateral. Beispielsweise hat eine winkelabhängige Intensitätsverteilung in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Stapels ein Maximum. Die von der Vorrichtung emittierte Strahlung kann eine Intensitätsverteilung aufweisen, die der

Intensitätsverteilung bezüglich des Abstrahlwinkels eines Hertzschen Dipols oder eines Dipolstrahlers ähnelt oder entspricht. Bei einer solchen Vorrichtung wird in eine Richtung parallel zur Längsachse keine oder vernachlässigbar wenig Strahlung emittiert. Es ist möglich, dass die gesamte von der Vorrichtung emittierte Strahlung über Abstrahlflächen emittiert wird, wobei die Abstrahlflächen einen Normalenvektor aufweisen, der im Rahmen von Herstellungstoleranzen senkrecht zur Längsachse des Stapels orientiert ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung beträgt ein Abstand zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips in Richtung der Längsachse mindestens 1 mm. Mit anderen Worten sind die einander zugewandten Hauptseiten der benachbarten Halbleiterchips mindestens 1 mm voneinander entfernt . Der Abstand kann auch mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 3 mm betragen.

In mindestens einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung umfasst diese mindestens zwei optoelektronische Halbleiterchips, wobei die Halbleiterchips in einem Stapel übereinander angeordnet sind. Eine Hauptabstrahlung der Vorrichtung erfolgt bezüglich einer Längsachse des Stapels lateral. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips in Richtung der Längsachse beträgt mindestens 1 mm.

Eine solche Strahlung emittierende Vorrichtung kann hinsichtlich ihrer Form wie eine Leuchtstoffröhre oder wie eine Energiesparlampe gestaltet sein und ist zu Zwecken der Allgemeinbeleuchtung einsetzbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung berühren sich entlang der Längsachse angeordnete, benachbarte Halbleiterchips nicht. Mit Ausnahme eines ersten und eines letzten Halbleiterchips des Stapels weist, entlang der Längsachse, jeder

Halbleiterchip zwei benachbarte Halbleiterchips auf .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung beträgt ein Abstand zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips entlang der Längsachse höchstens 100 mm, insbesondere höchstens 10 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung befindet sich zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips zumindest ein elektrischer Kontaktpunkt, über den die benachbarten Halbleiterchips elektrisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise befindet sich der Kontaktpunkt auf der Hauptseite des Halbleiterchips. Der Kontaktpunkt nimmt, im Vergleich zur gesamten Hauptfläche des Halbleiterchips, bevorzugt nur eine geringe Fläche ein, beispielsweise weniger als 20 % oder weniger als 5 %. Der Kontaktpunkt kann als Lötkontakt ausgestaltet sein. - -

Ausgehend von dem Kontaktpunkt können sich über die Hauptfläche des Halbleiterchips zur Verbesserung und Homogenisierung der Stromeinspeisung etwa flächig gestaltete oder fingerartige KontaktStrukturen befinden. Flächige

KontaktStrukturen können mit einem elektrisch leitfähigen transparenten Oxid, kurz TCO, gestaltet sein oder aus einem solchen bestehen. Fingerartige Kontaktstrukturen können mit einem Metall, etwa über Aufdampfen, erzeugt sein. Die Kontaktpunkte beziehungsweise die Strukturen zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips sind beispielsweise nicht rahmenförmig gestaltet. Beispielsweise bilden die Kontaktpunkte ein einfach zusammenhängendes Gebiet, so dass die Kontaktpunkte etwa keine Fläche vollständig umgeben oder einschließen, die nicht von einem Material der Kontaktpunkte bedeckt ist. Die Kontaktpunkte haben zum Beispiel einen runden oder kreisförmigen Grundriss. Das heißt, eine Projektion der Kontaktpunkte auf eine Ebene parallel zu den Hauptflächen der Halbleiterchips weist eine runde oder kreisförmige Gestaltung auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind die Kontaktpunkte zweier benachbarter Halbleiterchips über wenigstens eine, insbesondere über genau eine elektrische Verbindung miteinander kontaktiert. Die elektrische Verbindung kann einen metallischen Draht umfassen oder als Leiterbahn gestaltet sein. Beispielsweise sind über die elektrische Verbindung die Halbleiterchips des Stapels elektrisch in Serie geschaltet. Es ist möglich, dass die elektrische Verbindung auch zur mechanischen Verbindung und/oder Befestigung der Halbleiterchips dient. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind die Halbleiterchips als substratlose Dünnfilmchips gestaltet. Solche Halbleiterchips sind in der Druckschrift DE 10 2007 004 304 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der dort beschriebenen Halbleiterchips sowie des dort beschriebenen Herstellungsverfahrens hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen wird. Eine Dicke der Halbleiterchips in einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche beträgt bevorzugt weniger als 20 μm, insbesondere weniger als 10 μm. Die

Halbleiterchips weisen bevorzugt kein Aufwachssubstrat und kein Trägersubstrat auf . Die Halbleiterchips können aus einer epitaktisch gewachsenen, selbsttragenden Schichtenfolge bestehen, wobei die Halbleiterchips auf der Schichtenfolge aufgebrachte elektrische Kontaktstrukturen aufweisen können, deren Dicke bevorzugt kleiner ist als die Dicke der Schichtenfolge .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips größer als ein Hundertfaches, insbesondere größer als ein Fünfhundertfaches der Dicke der Halbleiterchips .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind zumindest zwei, bevorzugt alle Halbleiterchips dazu ausgestaltet, an zwei einander gegenüberliegenden Hauptseiten der Halbleiterchips die Strahlung zu emittieren. Mit anderen Worten kann die im Halbleiterchip erzeugte Strahlung diesen auf dessen beiden Hauptseiten verlassen. Die Halbleiterchips der Vorrichtung weisen also insbesondere kein AufwachsSubstrat auf, das bezüglich der im Betrieb des Halbleiterchips erzeugten Strahlung reflektiv oder absorptiv wirkt. _

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist diese, mindestens teilweise, zylinderartig gestaltet. Die Vorrichtung hat also zum Beispiel die Form eines runden Stabes, eines Kreiszylinders oder eine röhrenartige Form. Ebenso kann die Vorrichtung in Form ähnlich eines beliebigen mathematischen Zylinders gestaltet sein, der zwei zueinander parallele, ebene Flächen aufweist, die entlang ihrer Ränder über zueinander parallele Geraden miteinander verbunden sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung weist diese einen Durchmesser > 1 mm und ≤ 20 mm auf. Unter Durchmesser wird hierbei die mittlere Ausdehnung der Strahlung emittierenden Vorrichtung in einer Richtung senkrecht zur Längsachse bezeichnet. Umfasst die Vorrichtung wenigstens einen Kühlkörper und/oder wenigstens eine Wärmesenke, so kann die Vorrichtung zumindest ohne den Kühlkörper oder die Wärmesenke einen Durchmesser im genannten Wertebereich aufweisen. Die Ausdehnung der Strahlung emittierenden Vorrichtung in einer Richtung parallel zur Längsachse ist ≥ 5 mm, bevorzugt ≥ 50 mm, insbesondere ≥ 300 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist das Verhältnis aus der Länge der Strahlung emittierenden Vorrichtung, längs der Längsachse, und dem Durchmesser der Strahlung emittierenden Vorrichtung, in eine Richtung senkrecht zur Längsachse, ≥ 10, insbesondere ≥ 50.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung weist die Hauptabstrahlung eine — _

rotationssymmetrische Abstrahlcharakteristik auf. Die Symmetrieachse ist hierbei bevorzugt durch die Längsachse des Stapels der Halbleiterchips gebildet. Mit anderen Worten ist die von der Vorrichtung emittierte Strahlung, die in einer bestimmten Richtung emittiert wird, im Rahmen der

Herstellungs- und Messtoleranzen invariant gegenüber einer Drehung der Vorrichtung um die Rotations- beziehungsweise Längsachse .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung umfasst diese mindestens fünf, insbesondere mindestens 15 Halbleiterchips. Hierdurch ist eine besonders hell abstrahlende Vorrichtung realisierbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind wenigstens zwei benachbarte Halbleiterchips, bevorzugt mindestens 80 % der Halbleiterchips, insbesondere alle Halbleiterchips der Vorrichtung in Richtung der Längsachse deckungsgleich übereinander angeordnet. Das heißt, wird ein Halbleiterchip auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse projiziert, so liegt beispielsweise die Projektion eines benachbarten Halbleiterchips im Rahmen der Herstellungs- und Messtoleranzen deckungsgleich über der Projektion des erstgenannten Halbleiterchips.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung befindet sich, in einer Richtung entlang der Längsachse, zwischen wenigstens zwei benachbarten Halbleiterchips ein Lichtleitermaterial. Bevorzugt befindet sich zwischen allen, jeweils benachbarten Halbleiterchips ein solches Lichtleitermaterial. Das Lichtleitermaterial ist zum Beispiel mit einem Glas, einem Kunststoff oder einer "~ —

Flüssigkeit gebildet. Das Lichtleitermaterial ist durchlässig bezüglich der von den Halbleiterchips emittierten Strahlung. Insbesondere wirkt das Lichtleitermaterial streuend für die im Betrieb der Vorrichtung erzeugte Strahlung. Das Lichtleitermaterial kann Beimengungen enthalten, die die optischen und/oder mechanischen und/oder thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften des Lichtleitermaterials gezielt beeinflussen .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist mindestens ein Halbleiterchip in das Lichtleitermaterial eingebettet. Bevorzugt sind mehr als 80 % der Halbleiterchips, insbesondere alle Halbleiterchips in das Lichtleitermaterial eingebettet. Eingebettet kann bedeuten, dass die Halbleiterchips vollständig von dem Lichtleitermaterial und von den Kontaktpunkten umgeben und eingeschlossen sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind die Halbeiterchips einzeln und/oder in Gruppen elektrisch ansteuerbar. Zum Beispiel sind alle Halbeiterchips eines Stapels und/oder alle Gruppen von Halbleiterchips elektrisch parallel geschaltet und unabhängig voneinander bestrombar. Weist die Vorrichtung mehrere Stapel auf, so können die verschiedenen Stapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sein, wobei es in diesem Fall möglich ist, dass alle Halbleiterchips eines Stapels elektrisch in Serie geschaltet sind. Insbesondere sind alle Halbleiterchips eines Stapels oder alle Halbleiterchips der Vorrichtung, die in einem bestimmten Spektralbereich emittieren, zu einer

Gruppe zusammengefasst . _

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind die elektrischen Verbindungen, mindestens teilweise, auf einer Außenfläche des Lichtleitermaterials, insbesondere auf der Abstrahlfläche, angebracht. Die elektrischen Verbindungen sind etwa als

Leiterbahnen gestaltet, die zum Beispiel über ein Druck- oder Aufdampfverfahren auf das Lichtleitermaterial aufgebracht sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind wenigstens zwei benachbarte Halbleiterchips über ein im Wesentlichen nur in Richtung parallel zur Längsachse leitfähiges, strahlungsdurchlässiges Verbindungsmittel elektrisch miteinander verbunden. Beispielsweise weist das Verbindungsmittel eine Vielzahl dünner Kanäle parallel zur Längsachse auf, die mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sind. Diese Vielzahl von Kanälen mit dem elektrisch leitfähigen Material ist insbesondere mit den Kontaktpunkten der benachbarten Halbleiterchips verbunden, wodurch die elektrische

Kontaktierung entsteht. Das elektrisch leitfähige Material in den Kanälen kann mit einem Metall, ein die Kanäle umgebendes Matrixmaterial des Substrats beispielsweise mit einem Glas gestaltet sein. Ein solches Verbindungsmittel, das scheibenartig geformt sein kann, weist keine oder nur eine vernachlässigbare Querleitfähigkeit, also eine elektrische Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zur Längsachse, auf. Es ist möglich, dass die Halbleiterchips jeweils auf einem solchen Verbindungsmittel aufgebracht sind und mehrere derartiger Verbindungsmittel mit darauf aufgebrachten

Halbleiterchips aufeinander gestapelt und miteinander elektrisch und mechanisch verbunden sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist ein Winkel zwischen einem Normalenvektor der Hauptseite von wenigstens einem der Halbleiterchips und der Längsachse kleiner als 3°. Mit anderen Worten sind die Halbleiterchips so orientiert, dass die Normalenvektoren der Hauptseiten der Halbleiterchips im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Stapels der Halbleiterchips orientiert sind. Die Hauptabstrahlung der Vorrichtung erfolgt dann also im Wesentlichen in eine Richtung parallel zu den Hauptseiten des wenigstens einen Halbleiterchips .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung liegt ein Winkel zwischen dem Normalenvektor der Hauptseite wenigstens eines

Halbleiterchips und der Längsachse zwischen einschließlich 10° und 45°. Mit anderen Worten sind die Halbleiterchips gegenüber der Längsachse verkippt. Ebenso ist es möglich, dass benachbarte Halbleiterchips sowohl gegenüber der Längsachse verkippt als auch gegeneinander beispielsweise um

90° gedreht sind. Eine solche Anordnung der Halbleiterchips ermöglicht eine effiziente Hauptabstrahlung in eine Richtung senkrecht zur Längsachse und eine homogene, rotationssymmetrische Abstrahlung der Vorrichtung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist diese, wenigstens zum Teil, U- förmig gestaltet. Mit anderen Worten können wenigstens zwei bezüglich ihrer Längsachsen zueinander parallel angeordnete Stapel von Halbleiterchips über zum Beispiel ein

Lichtleitermaterial verbunden sein, so dass sich eine U- förmige Struktur ergibt. Es ist ebenso möglich, dass mehrere U-förmige Strukturen miteinander kombiniert werden. Hierdurch ist ein Leuchtmittel realisierbar, das bezüglich der äußeren Form ähnlich einer Energiesparlampe gestaltet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist diese mit einem Hohlzylinder gestaltet, dessen Symmetrieachse parallel zur Längsachse des Stapels orientiert ist. In dem Hohlzylinder befindet sich wenigstens ein, bevorzugt alle Halbleiterchips des mindestens einen Stapels beziehungsweise der Vorrichtung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung erfolgt eine Kühlung der Halbleiterchips wenigstens teilweise über eine Gas- und/oder Flüssigkeitskonvektion. Beispielsweise sind die Halbleiterchips in einem Hohlzylinder angebracht, in dem ein Gas und/oder eine Flüssigkeit zirkuliert oder den ein Gas und/oder eine Flüssigkeit durchströmt. Das Gas und/oder die Flüssigkeit sind bezüglich der von der Vorrichtung erzeugten Strahlung bevorzugt durchlässig. Erfolgt die Kühlung über eine Flüssigkeit, so weist die Flüssigkeit bevorzugt einen

Brechungsindex auf, der zwischen dem der Halbleiterchips und dem des Materials des Hohlzylinders liegt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung umfasst diese mindestens eine

Wärmesenke. Die Wärmesenke ist zum Beispiel mit einem Metall gestaltet und steht bevorzugt in thermischem Kontakt zu mindestens einem Halbleiterchip. Es ist möglich, dass jedem Halbleiterchip der Vorrichtung genau eine Wärmesenke zugeordnet ist. Bevorzugt weist die Wärmesenke eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe Wärmekapazität auf, so dass Wärme, die im Betrieb der Halbleiterchips entsteht, von der Wärmesenke aufgenommen und von den Halbleiterchips abgeleitet werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist an Stirnflächen des

Lichtleitermaterials jeweils mindestens ein Halbleiterchip angebracht. An den Hauptflächen dieser Halbleiterchips, die dem Lichtleitermaterial abgewandt sind, befindet sich jeweils mindestens eine Wärmesenke. Zwischen Wärmesenken und Halbleiterchips kann sich wenigstens eine Beschichtung befinden, die zum Beispiel von den Halbleiterchips emittierte Strahlung reflektiert.

Die Stirnflächen sind hierbei insbesondere solche Flächen des Lichtleitermaterials, die nicht zur Emission von Strahlung vorgesehen sind. Ist das Lichtleitermaterial zum Beispiel als Kreiszylinder geformt, so stellen Boden- und Deckflächen des Kreiszylinders die Stirnflächen dar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung ist mindestens eine der Wärmesenken, bevorzugt genau zwei Wärmesenken, in Form einer Steckverbindung gestaltet . Über eine solche Wärmesenke kann die Vorrichtung an einer externen Anschlusseinrichtung befestigt und/oder damit elektrisch verbunden werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind in einer Richtung senkrecht zur Längsachse wenigstens zwei Halbleiterchips nebeneinander, also lateral, angeordnet. Die nebeneinander angeordneten

Halbleiterchips befinden sich beispielsweise in einer Ebene senkrecht zur Längsachse . Diese Halbleiterchips können auf einem gemeinsamen Träger, etwa einer Glasplatte, aufgebracht sein. Bevorzugt emittieren die nebeneinander angeordneten Halbleiterchips in voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen. Die Hauptflächen der nebeneinander angeordneten Halbleiterchips weisen bevorzugt in dieselbe Richtung, beispielsweise in Richtung der Längsachse. Das heißt, die Normalenvektoren der Hauptflächen sind dann parallel zur Längsachse orientiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind drei Halbleiterchips in einer Ebene senkrecht zur Längsachse nebeneinander angeordnet . Einer dieser Halbleiterchips emittiert bevorzugt im roten, ein weiterer Halbleiterchip im grünen und ein dritter Halbleiterchip im blauen Spektralbereich. Hierdurch ist eine weißes Licht abstrahlende Vorrichtung erzielbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung weisen die Halbleiterchips einen quadratischen, einen rechteckigen, einen hexagonalen, einen kreisförmigen, einen dreieckigen oder einen rautenförmigen Grundriss auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung sind die Halbleiterchips in einem Hohlzylinder angeordnet, der ein Glas aufweist. Ein solcher Hohlzylinder bietet den Halbleiterchips Schutz gegenüber äußeren Einflüssen und weist eine hohe Durchlässigkeit bezüglich der von der Vorrichtung erzeugten Strahlung auf. Die Halbleiterchips können in dem Hohlzylinder zum Beispiel luftdicht abgeschlossen sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung umfasst diese optische Streuelemente, die zwischen zumindest zwei benachbarten Halbleiterchips angebracht sind. Beispielsweise können die optischen Streuelemente sich in dem Lichtleitermaterial befinden oder einem solchen Material beigegeben sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung befindet sich zwischen zumindest zwei benachbarten Halbleiterchips ein heterogen aufgebautes Dielektrikum. Ein solches Dielektrikum kann verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweisen, so dass das von den Halbleiterchips erzeugte Licht in eine Richtung senkrecht zur Längsachse des Stapels der Halbleiterchips umgelenkt wird. Ein solches heterogen aufgebautes Dielektrikum kann prismenartige Strukturen und/oder Streuelemente mit Facetten aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Strahlung emittierenden Vorrichtung bestehen die Halbleiterchips aus der epitaktischen Schichtenfolge und aus den elektrischen KontaktStrukturen, deren Dicke kleiner ist als die Dicke der Schichtenfolge. Die Halbleiterchips sind mechanisch über das Lichtleitermaterial miteinander verbunden, das stabartig geformt ist. Die Halbleiterchips sind über die elektrischen Verbindungen elektrisch in Serie geschaltet, wobei die elektrischen Verbindungen zwischen zwei benachbarten

Halbleiterchips im Lichtleitermaterial eingebettet sind. An Stirnflächen des Lichtleitermaterials befinden sich elektrische Anschlussvorrichtungen zum elektrischen und optional zum mechanischen Anschließen der Strahlung emittierenden Vorrichtung. Eine solche Strahlung emittierende Vorrichtung kann die äußere Form einer Leuchtstoffröhre oder einer Energiesparlampe einnehmen. Weiterhin wird ein Leuchtmittel angegeben, das mindestens eine Strahlung emittierende Vorrichtung, beispielsweise wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben, umfasst.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmittels weist dieses eine elektrische Regeleinheit auf, so dass das Leuchtmittel über beispielsweise 50 Hz- oder 60 Hz- Wechselstrom mit einer Spannung von 115 V oder von 230 V betreibbar ist. Das Leuchtmittel kann ein Edison-Gewinde aufweisen, so dass das Leuchtmittel beispielsweise in eine Fassung für eine Glühbirne einschraubbar ist. Ebenso ist es möglich, dass das Leuchtmittel Steckverbindungen aufweist. Über solche Steckverbindungen ist das Leuchtmittel in Halterungen einsetzbar, die zum Beispiel für

Leuchtstoffröhren Verwendung finden. Die äußeren Abmessungen des Leuchtmittels sind bevorzugt derart gestaltet, dass das Leuchtmittel mit der mindestens einen Strahlung emittierenden Vorrichtung anstelle etwa einer Leuchtstoffröhre oder einer Glühlampe eingesetzt werden kann.

Einige Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebene Strahlung emittierende Vorrichtungen und/oder Leuchtmittel Verwendung finden können, sind etwa die Hinterleuchtung von Displays oder Anzeigeeinrichtungen. Weiterhin können die hier beschriebenen Vorrichtungen in Beleuchtungseinrichtungen zu Projektionszwecken, in Scheinwerfern oder Lichtstrahlern sowie in der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden.

Nachfolgend wird eine hier beschriebene Vorrichtung unter

Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch ^ _

keine maßstäblichen Bezüge dargestellt. Vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Strahlung emittierenden Vorrichtung,

Figur 2 schematische Draufsichten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Vorrichtungen,

Figuren 3 bis 9 schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Strahlung emittierenden Vorrichtungen,

Figur 10 eine schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Leuchtmittels mit einer Strahlung emittierenden

Vorrichtung, und

Figur 11 eine schematische Seitenansicht eines weiteren

Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Strahlung emittierenden Vorrichtung.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Strahlung emittierenden Vorrichtung 1 dargestellt. Substratlose Dünnfilm-Halbleiterchips 2 sind in einem Stapel 3 angeordnet. Der Stapel 3 weist eine Längsachse A auf, die entlang der

Richtung der größten Ausdehnung der Strahlung emittierenden Vorrichtung 1 verläuft. Die Halbleiterchips 2 weisen jeweils zwei einander gegenüberliegende Hauptseiten 20 auf, über die die im Halbleiterchip 2 erzeugte Strahlung im Wesentlichen diesen verlässt. Eine Dicke T der Halbleiterchips 2 beträgt zirka 6 μm.

Die Halbleiterchips 2 des Stapels 3 sind in einem

Lichtleitermaterial 5 eingebettet. Das Lichtleitermaterial 5 hat die Form eines zylindrischen Stabes. Eine Abstrahlfläche 9 bildet eine äußere Begrenzungsfläche des Lichtleitermaterials 5. Die Abstrahlfläche 9 weist hierbei von der Längsachse A weg. Stirnflächen 12 des

Lichtleitermaterials 5 sind parallel zu den Hauptseiten 20 der Halbleiterchips 2 ausgerichtet. Es verlässt die von den Halbleiterchips 2 erzeugte Strahlung die Vorrichtung 1 über die Abstrahlfläche 9. Über die Stirnflächen 12 tritt keine oder nur vernachlässigbar wenig Strahlung aus der Vorrichtung 1 aus .

Die Halbleiterchips 2 sind derart angeordnet, dass ein Normalenvektor N der Hauptflächen 20 der Halbleiterchips 2 parallel zur Längsachse A orientiert ist. Ein Abstand D zwischen den einander zugewandten Hauptflächen 20 von benachbarten Halbleiterchips 2 ist größer als 3 mm. Das Verhältnis aus Abstand D zwischen benachbarten Halbleiterchips 2 und der Dicke T der Halbleiterchips 2 ist somit größer als 500. Die Halbleiterchips 2 liegen bezüglich der Längsachse A deckungsgleich übereinander. Mit anderen Worten liegen Projektionen der Halbleiterchips 2 auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse A übereinander.

In Figur 2 sind verschiedene schematische Draufsichten auf Strahlung emittierende Vorrichtungen 1 gezeigt. Die Längsachse A der Vorrichtungen 1 ist in Figur 2 jeweils senkrecht zur Zeichenebene orientiert und nicht gezeichnet . _

Gemäß Figur 2A weisen die Halbleiterchips 2 einen quadratischen Grundriss auf. Die Halbleiterchips 2 sind von einem stabförmigen Lichtleitermaterial 5 umgeben beziehungsweise in dieses eingebettet. Das

Lichtleitermaterial 5 umfasst beispielsweise ein Glas oder einen Kunststoff. Die Abstrahlfläche 9 des

Lichtleitermaterials 5 kann eine Beschichtung, Aufrauung oder Strukturierung aufweisen, so dass die Effizienz bezüglich der Auskopplung der von den Halbleiterchips 2 erzeugten Strahlung aus der Vorrichtung 1 heraus gesteigert ist.

Gemäß Figur 2B weisen die Halbleiterchips 2 einen hexagonalen Grundriss, gemäß Figur 2C einen runden Grundriss auf. Die Halbleiterchips 2 des Stapels 3 sind bezüglich der Längsachse A jeweils, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, deckungsgleich angeordnet .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2D sind drei Halbleiterchips 2a, 2b, 2c in einer Ebene senkrecht zur Längsachse A angeordnet. Die Halbleiterchips 2a, 2b, 2c weisen einen rautenartigen Grundriss auf. Hierdurch ist es ermöglicht, dass die Halbleiterchips 2a, 2b, 2c in der Ebene dicht gepackt werden können. Je einer der Halbleiterchips 2a, 2b, 2c emittiert im roten, grünen und blauen Spektralbereich, so dass sich insgesamt weißes Mischlicht ergeben kann. Zur gesteigerten Homogenisierung der von den einzelnen Halbleiterchips 2a, 2b, 2c erzeugten Strahlung können benachbarte Ebenen von Halbleiterchips 2a, 2b, 2c bezüglich der Längsachse A zueinander zum Beispiel um 120° gedreht sein. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2E sind die Halbleiterchips 2 des Stapels 3 nicht deckungsgleich angeordnet, sondern gegeneinander um die nicht gezeichnete Längsachse rotiert und lateral verschoben. Durch eine solche Anordnung der Halbleiterchips 2 kann der Farbeindruck der von der Vorrichtung 1 emittierten Strahlung in einem weiten Bereich, auch beispielsweise nur in bestimmten Regionen der Vorrichtung 1, eingestellt werden.

Die Halbleiterchips 2 sind vom Lichtleitermaterial 5 umgeben, über das die Halbleiterchips 2 des Stapels 3 mechanisch starr miteinander verbunden sind. Das Lichtleitermaterial 5 ist hierbei zylinderartig geformt. Optional ist das Lichtleitermaterial 5 von einer Umhüllung 17 umgeben, die einen ellipsenartigen Grundriss aufweist. Die Umhüllung 17 kann als Hohlkörper gestaltet sein, so dass in der Umhüllung 17 das Lichtleitermaterial 5 mit dem Stapel 3 der Halbleiterchips 2 eingebracht werden kann und sich zwischen dem Lichtleitermaterial 5 und der Umhüllung 17 ein Hohlraum 21 befindet. Durch die Formgebung der Umhüllung 17 als Ellipse kann das Lichtleitermaterial 5 mit dem Stapel 3 definiert in der Umhüllung 17 platziert werden, durch die ellipsenartige Form ist eine Art Führungsschiene gebildet.

In dem Hohlraum 21 zwischen der Umhüllung 17 und dem

Lichtleitermaterial 5 kann sich optional ein Kühlmedium 19 befinden. Über Konvektion des Kühlmediums 19, das ein Gas und/oder eine Flüssigkeit beinhaltet, kann im Betrieb der Vorrichtung 1 von den Halbleiterchips 2 erzeugte Wärme von diesen, mindestens zum Teil, abgeführt werden. Das Kühlmedium 19 ist bezüglich der von der Vorrichtung 1 im Betrieb erzeugten Strahlung durchlässig. In Figur 3 ist die Verwendung einer Strahlung emittierenden Vorrichtung 1, etwa gemäß Figur 1, in Verbindung mit einem Reflektor 16 illustriert, siehe schematische dreidimensionale Darstellung in Figur 3A und schematische Seitenansicht in Figur 3B. Über den Reflektor 16 kann die

Abstrahlcharakteristik der von der Vorrichtung 1 emittierten Hauptabstrahlung gezielt eingestellt werden. Gemäß Figur 3B beträgt ein Anteil f des Stapels 3 beziehungsweise des Lichtleitermaterials 5, der sich innerhalb des Reflektors 16 befindet, etwa 50 % eines Durchmessers d des

Lichtleitermaterials 5. Um zum Beispiel eine stärkere Fokussierung der Strahlung zu erzielen, ist der Anteil f größer zu wählen.

Die Vorrichtung 1, wie in Figur 4 dargestellt, weist einen Hohlzylinder 7 auf, der ein Glas oder einen Kunststoff beinhaltet. Die Halbleiterchips 2 des Stapels 3 sind längs der Längsachse A innerhalb des Hohlzylinders 7 angebracht. Die Abstrahlfläche 9 ist von einer der Längsachse A abgewandten Außenfläche des Hohlzylinders 7 gebildet.

Optional kann im Hohlzylinder 7 das Kühlmedium 19 in Form eines Gases oder einer Flüssigkeit zirkulieren, um im Betrieb der Vorrichtung 1 eine hohe Wärmeabfuhr von den Halbleiterchips 2 weg zu gewährleisten. Über das Kühlmedium 19 kann eine Anpassung des optischen Brechungsindex zwischen Halbleiterchips 2 und Hohlzylinder 7 erfolgen. Es ist möglich, dass das Kühlmedium 19 gleichzeitig das Lichtleitermaterial 5 bildet.

Eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Strahlung emittierenden Vorrichtung 1 ist in Figur 5 gezeigt. Der Durchmesser d der Vorrichtung 1 beträgt zirka 1 mm, eine Länge L der Vorrichtung 1 entlang der Längsachse A beträgt in etwa 50 mm. Die Dicke T der Halbleiterchips 2 liegt bei ungefähr 10 μm. Die Hauptflächen 20 der Halbleiterchips 2 sind senkrecht zur Abstrahlfläche 9 orientiert.

An den Hauptseiten 20 der Halbleiterchips 2 befindet sich in etwa mittig ein Kontaktpunkt 4. Die Kontaktpunkte 4 von benachbarten Halbleiterchips 2 sind über eine elektrische Verbindung 11 elektrisch leitend miteinander verbunden und somit elektrisch in Serie geschaltet. Die elektrische Verbindung 11 kann in Form eines Drahtes gestaltet sein, der im Lichtleitermaterial 5 zum Beispiel über einen Spritz- oder Gießprozess eingebracht ist. Die Stirnflächen 12a, 12b der Vorrichtung 1 sind parallel zu den Hauptseiten 20 der

Halbleiterchips 2 orientiert. Die Stirnfläche 12a ist durch das Lichtleitermaterial 5, die Stirnfläche 12b durch den Halbleiterchip 2 gebildet.

Optional können die Stirnflächen 12a, 12b mit einer

Beschichtung 13 versehen sein. Beispielsweise ist die Beschichtung 13 reflektierend für die von den Halbleiterchips 2 im Betrieb der Vorrichtung 1 erzeugte Strahlung gestaltet, so dass keine Strahlung die Vorrichtung 1 über die Stirnflächen 12a, 12b verlässt. Das Lichtleitermaterial 5 kann für die von den Halbleiterchips 2 erzeugte Strahlung streuend wirken, so dass eine über die gesamte Abstrahlfläche 9 homogene Abstrahlung der Hauptabstrahlung gewährleistet ist. Hierdurch weist die von der Vorrichtung 1 emittierte Strahlung ein Intensitätsmaximum in einer Richtung senkrecht zur Längsachse A auf . Die Abstrahlcharakteristik der Vorrichtung 1 ähnelt oder entspricht in diesem Fall der eines Hertzschen Dipols oder eines Dipolstrahlers. Befinden sich die Halbleiterchips 2, wie etwa gemäß Figur 4, in einem Hohlzylinder 7, so können die elektrischen Verbindungen 11 auch zur mechanischen Verbindung oder Befestigung der Halbleiterchips 2 dienen, insbesondere falls die Vorrichtung 1 kein Lichtleitermaterial 5 aufweist, das die Halbleiterchips 2 einbettet.

Anders als in Figur 5 dargestellt, können die elektrischen Verbindungen 11 auf der Abstrahlfläche 9 des

Lichtleitermaterials 5 aufgebracht sein, zum Beispiel in Form von dünnen Leiterbahnen, die optische Eigenschaften der Vorrichtung 1 nicht oder nicht signifikant beeinflussen.

In der Seitenansicht gemäß Figur 6A ist der Halbleiterchip 2 mit der Hauptseite 20b auf einem Verbindungsmittel 6 aufgebracht. Das Verbindungsmittel 6 weist ein Matrixmaterial 22 auf, das aus Glas oder einem Kunststoff besteht. In das Verbindungsmittel 6 sind die elektrischen Verbindungen 11 in Form von mit einem Metall gefüllten Kanälen gestaltet. Das Verbindungsmittel 6 weist über den gesamten Durchmesser d hinweg eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen 11 auf, so dass eine über die Hauptfläche 20b vergleichsweise homogene Bestromung des Halbleiterchips 2 möglich ist. Das Verbindungsmittel 6 mit den elektrischen Verbindungen 11 ist über die Kontaktpunkte 4 , die als Lötreservoir geformt sein können, elektrisch mit dem Halbleiterchip 2 verbunden.

Die elektrischen Verbindungen 11 sind parallel zur Längsachse A ausgerichtet. Hierdurch weist das Verbindungsmittel 6 eine elektrische Leitfähigkeit nur oder überwiegend in eine Richtung parallel zur Längsachse A auf . Eine Querleitfähigkeit des Verbindungsmittels 6, in eine Richtung senkrecht zur Längsachse A, ist vernachlässigbar.

In Figur 6B ist in einer schematischen Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zu sehen, bei dem eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln 6 mit Halbleiterchips 2, wie etwa in Figur 6A dargestellt, aufeinander gestapelt ist und somit den Stapel 3 bildet. Die elektrischen Verbindungen 11 sind in Figur 6B nicht gezeichnet. Die Stirnfläche 12a ist vom Verbindungsmittel 6 gebildet, die Stirnfläche 12b vom Halbleiterchip 2. Optional können beide Stirnflächen 12a, 12b vom Verbindungsmittel 6 oder von den Halbleiterchips 2 gebildet sind und auch eine Beschichtung, etwa gemäß Figur 5, aufweisen.

Die Verbindungsmittel 6 weisen eine vergleichsweise große Dicke auf, verglichen mit den Halbleiterchips 2. Somit ist es möglich, dass ein Durchmesser d der Vorrichtung 1 im Bereich mehrerer Millimeter realisiert werden kann. Die Länge L der Vorrichtung 1 ist über die Anzahl an Verbindungsmitteln 6 mit Halbleiterchips 2, die übereinander gestapelt sind, auf eine effiziente Weise einstellbar und variierbar.

Die Hauptflächen 20 der Halbleiterchips 2, wie in Figur 7 dargestellt, sind mit einer Aufrauung 14 versehen, um die Lichtauskoppeleffizienz aus dem Halbleiterchip 2 heraus zu verbessern. Begrenzungsflächen der Halbleiterchips 2, deren Normalenvektor senkrecht zur Längsachse A orientiert ist, sind mit einer Passivierung 15 versehen. Die Passivierung 15 kann für die von den Halbleiterchips 2 erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektierend wirken oder durchlässig gestaltet sein. - Zo -

An jeder Hauptseite 20 der Halbleiterchips 2 sind zwei der Kontaktpunkte 4 aufgebracht, die zum Beispiel einen kreisförmigen Grundriss aufweisen. Über die Kontaktpunkte 4 und die elektrischen Verbindungen 11 sind die Halbleiterchips 2 elektrisch in Serie geschaltet. Alternativ können die elektrischen Verbindungen 11 auch über die Abstrahlfläche 9 und die Passivierungen 15 geführt werden, so dass die Halbleiterchips 2 elektrisch parallel verschaltbar sind. Hierdurch kann beispielsweise der Farbpunkt der von der Vorrichtung 1 emittierten Strahlung im Betrieb variiert werden, insbesondere wenn die Halbleiterchips 2 Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche emittieren.

Zwischen den Halbleiterchips 2 befindet sich das Lichtleitermaterial 5. Dem Lichtleitermaterial 5 sind Streuelemente 8 beigegeben, über die eine Lichtauskoppeleffizienz über die Abstrahlfläche 9 erhöht werden kann. Das Lichtleitermaterial 5 ist also heterogen aufgebaut .

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Lichtleitermaterial 5 verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist. Beispielsweise kann in einem Bereich entlang der Längsachse A ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als in Bereichen, die von der Längsachse A weiter entfernt sind, eingesetzt werden. Optional kann dem Lichtleitermaterial 5 ein Konversionsmittel, ein Filtermittel oder ein Mittel zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit des Lichtleitermaterials 5 beigegeben sein.

Von den jeweils zwei Kontaktpunkten 4 pro Hauptfläche 20 der Halbleiterchips 2 können flächige elektrische Kontaktstrukturen, die etwa mit einem transparenten leitfähigen Oxid, kurz einem TCO, gestaltet sind, auf den Hauptseiten 20 aufgebracht sein. Ebenso ist es möglich, dass von den Kontaktpunkten 4 finger- oder strahlenförmige, beispielsweise metallische Stromverteilungsstrukturen aufgebracht sind.

In der schematischen Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Strahlung emittierenden Vorrichtung 1 gemäß Figur 8 schließt der Normalenvektor N der Hauptfläche 20 der Halbleiterchips 2 einen Winkel α mit der Längsachse A der Vorrichtung 1 ein. Der Winkel α liegt im Bereich zwischen einschließlich 10° und 45°, gemäß Figur 8 zirka 16°. Die Halbleiterchips 2 sind parallel zueinander angeordnet. Durch die relativ zur Längsachse A gekippte Anordnung der Halbleiterchips 2 kann die Lichtauskopplung über die Abstrahlfläche 9 verbessert werden.

Anders als in Figur 8 dargestellt ist es zusätzlich möglich, dass benachbarte Halbleiterchips 2 beispielsweise um 60°, 90° oder 120° um die Längsachse A gegeneinander rotiert sind. Hierdurch ist eine weitere Homogenisierung der von der Vorrichtung 1 emittierten Strahlung möglich.

Die Vorrichtung 1 gemäß Figur 9 umfasst zwei separat gefertigte Stapel 3a, 3b, die jeweils drei Halbleiterchips 2 aufweisen. Die Stirnflächen 12 der Stapel 3a, 3b sind vom Lichtleitermaterial 5 gebildet. Die Stirnflächen 12 des Lichtleitermaterials 5 werden von Kontaktbereichen 40 überragt. Über die Kontaktbereiche 40 sind die Stapel 3a, 3b elektrisch in Serie schaltbar. Es ist also über die Kontaktbereiche 40 ein effizientes Kontaktieren von einzelnen oder auch von mehreren Stapeln 3a, 3b gewährleistet. Jeder - 21 -

einzelne Stapel 3a, 3b stellt ein Modul dar. Mehrere Module sind ähnlich etwa zu Batterien miteinander kombinierbar. Durch die Verwendung modulartiger Stapel 3a, 3b ist es ohne Änderungen an den Stapeln 3 selbst möglich, beispielsweise die elektrische Leistungsaufnahme und somit die Helligkeit der Vorrichtung 1 anzupassen. Gemäß Figur 9 sind die einzelnen Stapel 3a, 3b in einem Hohlzylinder 7, der aus einem Glas geformt ist, eingebracht.

Anders als in Figur 9 gezeigt, können eine oder zwei

Stirnflächen 12 der Stapels 3a, 3b von den Halbleiterchips 2 gebildet sein. Die Kontaktbereiche 40 können auch flächig ausgestaltet sein und einen Anteil von zum Beispiel mehr als 20 % der Stirnfläche bedecken.

In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines Leuchtmittels 10 illustriert. Das Leuchtmittel 10 weist zwei Vorrichtungen Ia, Ib auf, die jeweils zwei Stapel 3 umfassen. Die einzelnen Strahlung emittierenden Vorrichtungen Ia, Ib sind U-förmig ausgeformt. Jeweils ein Stapel 3 einer Vorrichtung Ia, Ib befindet sich in einem langen Schenkel eines U's. Die Vorrichtungen Ia, Ib sind von einer Umhüllung 17 umgeben, die aus einem die von den Vorrichtungen 1 emittierte Strahlung diffus streuendem Glas besteht und die mit einem Konversionsmittel beschichtet sein kann.

Über die Umhüllung 17 sind die Vorrichtungen Ia, Ib an einem Sockel 18 befestigt. Über den Sockel 18 erfolgt eine elektrische Ansteuerung der Stapel 3 beziehungsweise der Vorrichtungen Ia, Ib. Gemäß Figur 10 ist der Sockel 18 als Steckverbindung gestaltet. Insbesondere kann der Sockel 18 eine elektrische Schaltung beinhalten, die dazu geeignet ist, das Leuchtmittel 10 mit einer Netzspannung von 115 V oder 230 V 50 Hz-Wechselstrom zu betreiben. Alternativ zu dem Sockel 18 gemäß Figur 10 kann der Sockel 18 mit einem Edison- Gewinde, ähnlich zu Glühlampen, versehen sein.

Das Leuchtmittel 10 kann dem äußeren Erscheinungsbild einer Energiesparlampe, einer Glühlampe oder einer Leuchtstoffröhre entsprechen und einen Sockel 18 aufweisen, der über geeignet gestaltete Steck- oder Schraubverbindungen zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung des Leuchtmittels verfügt.

Beim Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 gemäß Figur 11 sind die zwei Halbleiterchips 2 an den Stirnflächen 12 des Lichtleitermaterials 5 angebracht. Das Lichtleitermaterial 5 ist hierbei transparent und zylinderartig geformt. An den dem Lichtleitermaterial 5 abgewandten Hauptflächen 20 der Halbleiterchips 2 befinden sich die Beschichtungen 13, die reflektierend bezüglich der von den Halbleiterchips 2 emittierten Strahlung wirken. Auf den Halbleiterchips 2 abgewandten Seiten der Beschichtungen 13 befinden sich weiterhin zwei Wärmesenken 21. Die Wärmesenken 21 können sowohl zur Kühlung und zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips 2 dienen, als auch eine Steckverbindung darstellen, mittels der die Vorrichtung 1 an externen, nicht zur Vorrichtung 1 gehörigen und in Figur 11 nicht gezeichneten Anschlüssen befestigt werden kann.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede

Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 048 650.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.