用于制造轉(zhuǎn)換元件的方法以及轉(zhuǎn)換元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于制造用于光學(xué)和/或光電構(gòu)件的轉(zhuǎn)換元件（10）的方法，其中該方法包括至少下列的步驟：a）將熒光物質(zhì)（4；4a）或包含所述熒光物質(zhì)（4；4a）的材料（3a）涂覆在透明的、無熒光物質(zhì)的和均勻的玻璃材料（2a）的表面（1A）上并且在升高的溫度（T1）高于所述玻璃材料（2a）的軟化溫度（Tw）時(shí)進(jìn)行熱處理（TB1），由此軟化所述玻璃材料（2a）直到所述熒光物質(zhì)（4；4a）沉降在所述玻璃材料（2a）中，以及b）冷卻包含沉降的所述熒光物質(zhì)（4；4a）的所述玻璃材料（2a）。
【專利說明】用于制造轉(zhuǎn)換元件的方法以及轉(zhuǎn)換元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造轉(zhuǎn)換元件的方法以及一種轉(zhuǎn)換元件。轉(zhuǎn)換元件結(jié)合光學(xué)和/或光電構(gòu)件用于改變光譜并且因此改變由元件射出的電磁射束的、察覺到的色覺。為此將轉(zhuǎn)換元件安裝到構(gòu)件、例如光輻射半導(dǎo)體芯片前面，以使得由構(gòu)件射出的射束穿過轉(zhuǎn)換元件。在此在轉(zhuǎn)換元件中的熒光物質(zhì)調(diào)整色區(qū)和色溫。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)地在制造轉(zhuǎn)換元件時(shí)互相混合基體材料和熒光物質(zhì)。硅樹脂傳統(tǒng)地用作基體材料，在其中懸浮著熒光物質(zhì)。接著將這種懸浮物涂裝作為薄層，例如通過篩網(wǎng)印刷。然而硅樹脂是差的熱導(dǎo)體并且在光輻射構(gòu)件運(yùn)行時(shí)只能不充分地導(dǎo)出產(chǎn)生的熱量，因此則使熒光物質(zhì)遭受升高的熱負(fù)荷并且由此失去效率。
[0003]作為基體材料的玻璃具有更好的導(dǎo)熱性的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@個(gè)導(dǎo)熱性平均比硅樹脂高10倍，因此在運(yùn)行時(shí)較少地使熒光物質(zhì)變熱并且由此是更有效率的。另一方面在將玻璃用作基體時(shí)為了嵌入熒光物質(zhì)顆粒高的溫度是必要的，由此在這個(gè)過程中使熒光物質(zhì)受損并且因此同樣可以持久地失去效率。
[0004]DElO 2008 021 438A1描述了一種用于制造具有玻璃基體的轉(zhuǎn)換元件，在該玻璃基體中混合、壓實(shí)并 且燒結(jié)由玻璃和熒光物質(zhì)組成的粉末混合物。在這種燒結(jié)方法中使用相對(duì)高的溫度(150°C高于軟化溫度)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供了一種轉(zhuǎn)換元件和一種用于制造該轉(zhuǎn)換元件的方法，利用其改進(jìn)轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)特性并且特別是可以將玻璃材料用作用于轉(zhuǎn)換元件的基體材料，其中盡可能少地或不會(huì)損害熒光物質(zhì)。相對(duì)于包含作為基體材料的硅樹脂的、商業(yè)上通用的轉(zhuǎn)換元件，在運(yùn)行轉(zhuǎn)換元件期間會(huì)達(dá)到改進(jìn)的熱導(dǎo)性。
[0006]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和通過根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換元件來實(shí)現(xiàn)。在根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中熒光物質(zhì)不是置入硅樹脂中，而是置入玻璃材料中，因?yàn)椴Ａc硅樹脂相比保證了特別高的導(dǎo)熱性。然而熒光物質(zhì)首先不會(huì)已經(jīng)在制造方法的開始就與基體材料(在此與玻璃)混合。特別是避免使由玻璃和熒光物質(zhì)組成的材料混合物(根據(jù)DElO 2008 021 438A1粉末或熔化液)經(jīng)受熱處理。替代其以緊湊的形式使用玻璃材料；可選地作為預(yù)成型的基層或作為軟化的玻璃塊。熒光物質(zhì)隨后才置入軟化的玻璃材料中。
[0007]如果由玻璃顆粒進(jìn)和熒光物質(zhì)顆粒組成的材料混合物直接經(jīng)受熱處理步驟，該熱處理步驟導(dǎo)致材料混合物的熔化和玻璃化，那么熒光物質(zhì)經(jīng)受非常強(qiáng)的溫度負(fù)荷(在較高的溫度下和/或經(jīng)過長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間)。然而在這個(gè)申請(qǐng)中利用的其中一個(gè)想法在于，當(dāng)玻璃
塊已經(jīng)作為粘在一起(zusammenhiingender)的玻璃體存在時(shí)，則之后不再更多地需要
用于將玻璃顆粒的共同熔化成盡可能無氣泡的玻璃塊的熱能。因此根據(jù)本發(fā)明熒光物質(zhì)不是在制造開始已經(jīng)與玻璃材料混合，而是首先使用無熒光物質(zhì)的玻璃材料，首先僅僅將熒光物質(zhì)或者含熒光物質(zhì)的材料覆蓋在該玻璃材料表面(例如其上側(cè))。然后隨后通過在升高的溫度下沉降實(shí)現(xiàn)將熒光物質(zhì)嵌入玻璃材料中。在此僅僅加熱玻璃直到-不同于來自DElO2008 021 438A1的燒結(jié)方法-熒光物質(zhì)沉降在該玻璃的表面中。用于獲得無氣泡的轉(zhuǎn)換元件必需的溫度在此在相同的過程條件(持續(xù)時(shí)間)下在標(biāo)準(zhǔn)壓力(1013mbar)下比在燒結(jié)方法中低?？梢蕴峁┻@種玻璃作為還可加熱的固體的玻璃基層、或者作為已經(jīng)加熱的并且由此軟化的玻璃塊(在壓?；蜩T模中)。
[0008]首先熒光物質(zhì)或含熒光物質(zhì)的層涂覆在玻璃層或玻璃基層的外側(cè)面(例如上側(cè)面)上并且接著才隨后通過沉降置入均勻的玻璃材料中。由于與在DElO 2008 021 438A1中所述的燒結(jié)方法相比較低的溫度，所以由制造條件決定的對(duì)熒光物質(zhì)的損害的風(fēng)險(xiǎn)是更小的。因此這提高了作為在轉(zhuǎn)換元件中的硅樹脂的替代方案的玻璃材料的適用性。
[0009]因?yàn)闊晒馕镔|(zhì)通過沉降直接置入玻璃材料中，所以玻璃材料不僅僅構(gòu)成用于涂覆熒光物質(zhì)或含熒光物質(zhì)層的基體，而是它用作用于轉(zhuǎn)換元件本身的真正的基本材料。這個(gè)沉降過程可以通過充分利用地球引力、通過機(jī)械擠壓和/或通過超壓來促進(jìn)或加速，每次在熱處理中結(jié)合熱作用。在此透明的玻璃基層高于軟化溫度來加熱。完成的轉(zhuǎn)換元件包含之后在用作基體的玻璃材料中沉降的、熒光物質(zhì)種類或不同的熒光物質(zhì)種類的混合物的熒光物質(zhì)顆粒。
[0010]玻璃材料可以在進(jìn)行熱處理之前在室溫下被提供并且與上面涂覆的含熒光物質(zhì)的層一起被加熱。在此再一次軟化玻璃塊，然而僅僅直到熒光物質(zhì)沉降在這個(gè)玻璃塊中。
[0011]可替換地在將熒光物質(zhì)涂覆在加熱的和軟化的玻璃材料的表面上之前，可以進(jìn)行玻璃材料的熱處理。如果玻璃例如由玻璃粉末或由熔化液來生產(chǎn)，那么在冷卻這樣獲得的無氣泡的玻璃體之后才實(shí)現(xiàn)用熒光物質(zhì)涂裝。可替換地也可以在高于軟化溫度的溫度下的冷卻階段期間實(shí)現(xiàn)用熒光物質(zhì)涂裝和熒光物質(zhì)的沉降(必要時(shí)通過將機(jī)械擠壓或超壓來促進(jìn))。根據(jù)IS077884-3軟化溫度以粘度η =107 6dPa.s來定義。在此所述的替代方案將玻璃成型、涂裝和沉降組合為一個(gè)過程并且節(jié)省了否則再一次需要的、用于軟化玻璃的加熱。同樣也可以為了制造這種轉(zhuǎn)換元件使用已經(jīng)完成成型的或商業(yè)有售的玻璃體例如平行平面的薄玻璃、超薄玻璃、透鏡(凹形的、凸面的等等)或者泡殼。在這種情況下用熒光物質(zhì)涂裝玻璃體并且接著只加熱到直到熒光物質(zhì)沉降在玻璃表面。
[0012]將熒光物質(zhì)或含熒光物質(zhì)的材料涂覆在玻璃材料的表面上的時(shí)間點(diǎn)可以有選擇地選在熱處理之前或之中；這個(gè)時(shí)間順序是靈活的，然而取決于通過哪種方法來涂覆熒光物質(zhì)、以及含熒光物質(zhì)的材料的組成。如果含熒光物質(zhì)的材料例如作為可印刷的膏體(例如用于篩網(wǎng)印刷和刻板印刷)來涂覆，那么膏體除了熒光物質(zhì)顆粒之外通常也還包括溶劑和粘合劑。在這種情況下優(yōu)選地在加熱之前實(shí)現(xiàn)玻璃基層的涂裝，以便在加熱過程期間可以實(shí)現(xiàn)溶劑以及粘合劑的蒸發(fā)。含熒光物質(zhì)的材料通過噴鍍、涂抹、涂刷、通過電沉積或者以其他的方式涂覆在玻璃上。含熒光物質(zhì)的材料可以包括懸浮在有機(jī)溶劑(異丙醇)中的熒光物質(zhì)。
[0013]軟質(zhì)玻璃或硬化玻璃可以用做玻璃，其是透明的，即具有在UV_VIS(紫外可見吸收光譜)中高的透射性和低的自身著色性。此外也可以使用低熔點(diǎn)玻璃。例如Schott生產(chǎn)廠的標(biāo)號(hào)為D263T的硼硅玻璃適合作為軟質(zhì)玻璃，該硼硅玻璃作為薄玻璃是可購買到的。根據(jù)玻璃的選擇在熱處理中保持的或至少瞬間達(dá)到最大值的溫度處于80°C與1500°C之間。優(yōu)選地使用軟化溫度不高于740°C的玻璃，由此使熒光物質(zhì)還可以在低于800°C的溫度下用于沉降在玻璃表面中(必要時(shí)借助機(jī)械擠壓或者通過超壓)。例如可以使用具有在600°C與950°C之間的軟化溫度的硬化玻璃或軟質(zhì)玻璃。在使用低熔點(diǎn)的玻璃時(shí)溫度負(fù)荷更加明顯變小。
[0014]根據(jù)一個(gè)改進(jìn)方案設(shè)置為，附加地涂覆由其他的玻璃材料組成的另一個(gè)層。這個(gè)玻璃材料優(yōu)選地是同一個(gè)如在步驟a)中以熒光物質(zhì)覆蓋的玻璃材料；然而其也可以使用其他的具有不同(abweichender)的材料組成的玻璃材料(例如薄玻璃或超薄玻璃)。這種薄板根據(jù)方法步驟c)至e)來制造，即優(yōu)選地通過另一個(gè)熱處理。
[0015]當(dāng)兩個(gè)不同的或不同種的熒光物質(zhì)應(yīng)該通過沉降來沉入玻璃材料中時(shí)，根據(jù)上述的改進(jìn)方案特別適合于進(jìn)行步驟c)至e)。在這種情況下第一熒光物質(zhì)置入在步驟a)中處理的玻璃材料中，然而第二熒光物質(zhì)置入其他的玻璃材料(例如以薄玻璃或超薄玻璃的形式的第二玻璃基層中)的層中。由此兩種熒光物質(zhì)也可以在沉降之后空間地彼此分開；這產(chǎn)生一種由設(shè)有不同的熒光物質(zhì)種類和/或熒光物質(zhì)濃度的玻璃材料組成的多個(gè)子層的薄板。在轉(zhuǎn)換元件的層厚度的方向上第一熒光物質(zhì)種類和第二熒光物質(zhì)種類的最大濃度的位置例如以大約相應(yīng)于隨后安放的薄玻璃或超薄玻璃的厚度的間距彼此隔開。
[0016]可替換地其他的熒光物質(zhì)也可以在單獨(dú)的方法步驟中涂覆在(之前已經(jīng)用熒光物質(zhì)在一個(gè)側(cè)面上處理的)玻璃材料的相反的表面上。此外在涂層中的不同的熒光物質(zhì)種類也能夠以混合物存在。在另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中兩個(gè)單獨(dú)制造的轉(zhuǎn)換元件利用兩個(gè)含熒光物質(zhì)的表面互相連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面利用有關(guān)的【專利附圖】

【附圖說明】若干實(shí)施例。附圖示出:
[0018]圖1A至ID是使用于所述方法的玻璃的成型的不同建議方案，
[0019]圖2A至21是用于轉(zhuǎn)換元件的提出的制造方法的實(shí)施類型的不同的方法步驟以及
[0020]圖3至7是具有各一個(gè)轉(zhuǎn)換元件和至少一個(gè)光學(xué)或光電構(gòu)件的裝置的不同的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了進(jìn)行在此提出的用于制造轉(zhuǎn)換元件的方法首先使用無熒光物質(zhì)的玻璃材料；例如根據(jù)圖1A至ID中的任一個(gè)。根據(jù)圖1A使用固體的、預(yù)成型的玻璃基層I的形式玻璃材料2a。玻璃基層I特別可以是薄玻璃7或超薄玻璃，其具有低于1.0mm、例如在5與100 μ m之間、特別是在5與50 μ m之間的層厚度。
[0022]根據(jù)圖1B可以模具22 (Form)使用作為用于這種玻璃基層的基體，該模具用于加熱、即軟化玻璃塊2以及用于成型。在根據(jù)圖1A的玻璃基層I的或根據(jù)圖1B的玻璃塊2的、位于上面的表面IA上則涂覆熒光物質(zhì)或含熒光物質(zhì)的材料，也就是說優(yōu)選地在加熱之前?？商鎿Q地也可以用熒光物質(zhì)涂裝模具，這樣該熒光物質(zhì)同時(shí)起到分隔介質(zhì)的作用。因?yàn)椴Ａг谲浕瘯r(shí)由于表面張力而集中，所以在熱處理期間應(yīng)該通過壓模23保持該玻璃的形狀?？商鎿Q地也可以在冷卻過程中使得該玻璃形成形狀。[0023] 在圖1B中除了用作基體的模具22還示出兩個(gè)不同的壓模23。兩個(gè)壓模23的其中一個(gè)在冷卻過程中用于成型，即向模具22擠壓，由此軟化的和提供有沉降的熒光物質(zhì)的玻璃在冷卻期間保持它的外部的形狀(相應(yīng)于在模具部件22，23中的槽)。模具22和壓模23可以用熒光物質(zhì)涂裝，以使得熒光物質(zhì)特別是在玻璃的兩個(gè)表面中沉降。與此相比也可以用其他的、例如陶瓷的顆粒涂裝在兩個(gè)表面中的一個(gè)上，該顆粒同樣沉降并且之后散射光線。這種顆粒的光學(xué)折射率與玻璃的折射率的區(qū)別優(yōu)選為0.1或更多。根據(jù)圖1B由模具22支撐的玻璃材料也可以是厚的玻璃。為此優(yōu)選地使用出自圖1B (具有槽)的上方的壓模23。在此接著在模具22中和在壓模23中的槽共同確定冷卻的玻璃體的外形。如果使用薄的或超薄的玻璃基層，那么在模具22中的槽是足夠的；在這種情況下優(yōu)選地使用出自圖1B的下方的壓模23。
[0024]替換完成成型的玻璃基層可以使用用于成型的模具22，這時(shí)將玻璃熔化液填滿模具22。在這種情況下玻璃典型地具有在η =IO2至104dPa.s的范圍內(nèi)的粘度。此外要用熒光物質(zhì)覆蓋的玻璃塊2不需要平行平面的層，而是也可以根據(jù)圖1C作為透鏡形的(冷卻的或加熱的)玻璃體在相應(yīng)的成形的模具22中被提供。
[0025]為了將熒光物質(zhì)置入玻璃體的透鏡形的或其他彎曲的構(gòu)型的、拱形的上側(cè)面1A，如在圖1D中所示，可以使用由下側(cè)的模具22和上側(cè)的壓模23組成的多部分的結(jié)構(gòu)，其中壓模23在進(jìn)行熱處理期間至少暫時(shí)地、優(yōu)選地至少在冷卻過程期間朝著模具22擠壓，以在冷卻玻璃材料2a期間保證期望的成型。只要壓模23還沒有嵌接在模具22中，用于涂覆熒光物質(zhì)的彎曲的表面IA是可供使用的。
[0026]根據(jù)圖1A至ID中的任一個(gè)或其他的方式提供的、構(gòu)成用于方法的原始材料的玻璃材料2a由此是均勻的、緊湊的、粘在一起的和無熒光物質(zhì)的(和此外透明的)以及盡可能無氣泡的玻璃塊。與在DElO 2008 021438A1中所述的燒結(jié)方法相比在此玻璃已經(jīng)無氣泡地存在并且只是還軟化到熒光物質(zhì)沉降在該玻璃的表面中的程度。通常這與在燒結(jié)方法相比在更低的溫度下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@種熒光物質(zhì)顆粒起到提高粘度的作用并且因此在較高的溫度下或者在針對(duì)地使用真空時(shí)排出在粉末顆粒間包含的空氣。此外氣泡比重(多孔性)是對(duì)于轉(zhuǎn)換元件的照射特性的重要的常數(shù)。為了達(dá)到相同的光色轉(zhuǎn)換元件的厚度隨著升高的多孔性而增加。這導(dǎo)致向側(cè)邊加強(qiáng)的輻射(例如作為“黃色的環(huán)”)并且因此導(dǎo)致不均勻的關(guān)于角度的光分布。在此所述的方法的優(yōu)點(diǎn)是，熒光物質(zhì)只在表面中沉降并且因此在表面上集中地存在，也就是在垂直的方向上(在層厚度的方向上)不均勻地分布。這個(gè)表面優(yōu)選地靠近芯片定位，以使得熒光物質(zhì)盡可能緊密地位于上芯片。因此存在沉降的熒光物質(zhì)的區(qū)域小于在均勻分布的燒結(jié)部分中的區(qū)域。石榴石(例如YAG:Ce,LuAG等等)、氮化物、SiONe和/或原硅酸鹽可以用作熒光物質(zhì)，利用他們可以設(shè)置不同的色區(qū)。在此所述的轉(zhuǎn)換元件也可以結(jié)合轉(zhuǎn)換陶瓷用作也具有其他的光色的薄板。也在這種情況下玻璃質(zhì)的轉(zhuǎn)換元件的、富含熒光物質(zhì)的側(cè)面優(yōu)選地靠近芯片即靠近陶瓷存在(其中陶瓷布置在芯片與玻璃質(zhì)的轉(zhuǎn)換元件之間)。在這個(gè)設(shè)計(jì)方案中玻璃質(zhì)的轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換陶瓷也借助另一種熱處理(類似于TB2)直接彼此粘接。轉(zhuǎn)換元件不但能夠直接安裝在芯片上而且也能夠以與芯片(remotephosphor(遠(yuǎn)程突光粉))具有一定距離地安裝,和不但用于部分轉(zhuǎn)換而且用于完全轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換元件也可以如通常一樣利用硅樹脂、利用低熔點(diǎn)的玻璃或借助Sol-Gel (溶膠凝膠)固定在芯片上或相互固定。用于進(jìn)行下述的方法步驟的玻璃能夠可選擇地在已經(jīng)加熱的狀態(tài)中或者首先作為冷的、預(yù)成型的玻璃體存在。
[0027]根據(jù)圖2A將由含熒光物質(zhì)的材料3a組成的涂層3涂覆在玻璃塊的表面IA上。玻璃塊可以例如是平面的、平面平行的玻璃基層I (如在圖1A和IB中)或者是以其他的方式、例如透鏡形地(如在圖1C或ID中)或泡殼形地成型的玻璃體。同樣根據(jù)圖2A至21用作基層I的玻璃塊可以是預(yù)加熱的、特別是高于其軟化溫度加熱的，但還不可流動(dòng)的玻璃塊2a (圖1C或1D)。下面關(guān)于玻璃塊2a不同的可設(shè)想的形態(tài)不再區(qū)別并且為了簡(jiǎn)潔的目的，仍然僅僅涉及玻璃基層I。如在剩余的附圖中大小關(guān)系、特別是示意性示出的層厚的不是按正確比例的。
[0028]根據(jù)圖2B在高于玻璃材料2a的軟化溫度的溫度Tl時(shí)進(jìn)行熱處理TBl，其中只在熱處理TBl的一部分持續(xù)時(shí)間內(nèi)需要達(dá)到最高溫度Tl?？梢栽谕扛灿蔁晒馕镔|(zhì)4或含熒光物質(zhì)的材料3a組成的涂層3之后進(jìn)行熱處理TBl，然而也在涂覆含熒光物質(zhì)的材料之中或之前已經(jīng)進(jìn)行了熱處理。在這種情況下，即熱處理TBl在涂覆之中或之前進(jìn)行熱處理，優(yōu)選地只將沒有其他添加物的熒光物質(zhì)粉末涂覆在玻璃材料2a上。
[0029]根據(jù)圖2A或2B涂覆的涂層3包含熒光物質(zhì)4，該熒光物質(zhì)以固體的顆粒的形式包含在懸浮液或溶液中。熒光物質(zhì)4可以包括一個(gè)或多個(gè)不同種類的熒光物質(zhì)4a，4b，以便產(chǎn)生不同的色區(qū)。如果在之后的方法步驟中(圖2F)再一次涂覆熒光物質(zhì)，那么根據(jù)圖2A和2B優(yōu)選地只涂覆單一種類的熒光物質(zhì)4，即4a。
[0030]圖2C示意性地示出在熱處理TBl期間熒光物質(zhì)4的沉降。熒光物質(zhì)顆粒從由包含熒光物質(zhì)4，4a的材料3a組成的涂層3逐漸地沉降在玻璃基層I的表面中或在加熱的玻璃塊2中。由地球引力引起的沉降可以通過機(jī)械擠壓、例如借助出自圖1D的壓模23來促進(jìn)或加速。通過熒光物質(zhì)的沉降(在圖2C通過指向下的箭頭示出)給玻璃基層I或玻璃材料2a的塊料摻有熒光物質(zhì)4。
[0031]圖2D示意性地示出在玻璃基層I中的熒光物質(zhì)4的分布；優(yōu)選地?zé)晒馕镔|(zhì)優(yōu)選地主要集中、即不均勻地分布在玻璃材料2a中的上側(cè)的表面上或附近。在此在玻璃基層I的層厚度中的熒光物質(zhì)濃度的梯度11指向第一的、上側(cè)的表面IA的方向；熒光物質(zhì)4a的濃度在表面IA上或靠近表面的下方呈現(xiàn)局部的最大值。
[0032]根據(jù)從圖2E的改進(jìn)方案，在之后還有其他的玻璃材料可以被涂覆并且提供有其他的熒光物質(zhì)。然而根據(jù)圖2D處理的玻璃基層I (在冷卻之后)自身已經(jīng)表示完成的轉(zhuǎn)換元件10，該轉(zhuǎn)換元件可以連同一個(gè)或多個(gè)光電構(gòu)件或半導(dǎo)體芯片一起來構(gòu)造。
[0033]出自圖2D的轉(zhuǎn)換元件10也可以還先經(jīng)過其他的處理步驟。例如此時(shí)其他的熒光物質(zhì)4(例如在圖2A中涂覆的熒光物質(zhì)的其他的熒光物質(zhì)4b)可以被涂覆到相反的表面IB處并且通過從表面IB開始的第二熱處理經(jīng)過沉降置入玻璃基層I中。為了涂覆和沉降其他的熒光物質(zhì)4b翻轉(zhuǎn)出自圖2D的轉(zhuǎn)換元件10，由此表面IB指向上。
[0034]根據(jù)可替換的、在圖2E至2H所示的改進(jìn)方案，層厚度d5的、由其他的玻璃材料2a組成的涂層5 (根據(jù)圖2E)涂覆在相同的表面IA上并且(根據(jù)圖2F)同樣地將其他的由含熒光物質(zhì)的材料組成的涂層6覆蓋在該表面的之后暴露的上側(cè)面5A上。在此特別是涂覆其他的熒光物質(zhì)4 ;4b、例如那個(gè)之前根據(jù)圖2A涂覆的熒光物質(zhì)。以這種方式用其他的熒光物質(zhì)4 ；4b覆蓋的涂層5可以例如是薄玻璃7或超薄玻璃，其層厚度優(yōu)選地是小于1.0mm并且可以特別是在5μπι與ΙΟΟμπι之間、優(yōu)選地在5μπι與50μπι之間。接著根據(jù)圖2G在溫度T2下進(jìn)行第二熱處理TB2，以便將其他的熒光物質(zhì)4b通過沉降置入由其他的玻璃材料2a組成的涂層5中，如在圖2G中通過指向下的箭頭示出。
[0035]以這種方式形成在圖2H中示意性示出的轉(zhuǎn)換元件10，該轉(zhuǎn)換元件在首先處理過的基層I上具有另一個(gè)由含熒光物質(zhì)的玻璃組成的(要么由相同要么由另一種基底材料、以及熒光物質(zhì)4 ；4b組成的)子層la。在實(shí)際中原始的玻璃基層I和子層Ia熔化成轉(zhuǎn)換元件10的一體的玻璃層。盡管如此在圖2H和其他的下列附圖中在基層I或由含熒光物質(zhì)的玻璃組成的下子層與由其他的含熒光物質(zhì)的玻璃組成的上子層Ia之間的之前的分界面描述為分界線，以便標(biāo)明在轉(zhuǎn)換元件10的內(nèi)部的熒光物質(zhì)濃度的變化走向。出自圖2H的轉(zhuǎn)換元件10形成一種薄板，在該薄板中第一熒光物質(zhì)4a在轉(zhuǎn)換元件的層厚度的方向上集中在兩個(gè)子層1，Ia之間的位置上。優(yōu)選地上子層比下子層或之前的玻璃基層I更薄，以使得第一熒光物質(zhì)4a的濃度比相反的表面IB更加接近表面1A。因此如在圖2D中之前置入的熒光物質(zhì)顆粒4a的濃度隨著與表面1A、即對(duì)于上子層Ia的之后的分界面IA減少的距離升高(正如通過梯度11表示的)，也根據(jù)圖2H沉降的其他的熒光物質(zhì)4b的濃度隨著與露出的上表面IA減少的距離而升高(正如通過梯度11'表示的)。因此當(dāng)轉(zhuǎn)換元件10的子層I和Ia互相熔合時(shí)，在其之間的之前的分界面大致形成第一熒光物質(zhì)4a的最大濃度的位置，然而第二熒光物質(zhì)4b的最大濃度位于轉(zhuǎn)換元件10的表面IA上、即在之前涂覆的涂層5的之前的表面5A上(圖2E)。在根據(jù)圖2H獲得的轉(zhuǎn)換元件10中因此第一和第二熒光物質(zhì)4a，4b是空間上彼此分離的。
[0036]然而可替換地兩個(gè)單獨(dú)制造的轉(zhuǎn)換元件也可以互相連接，各個(gè)熒光物質(zhì)從表面通過沉降置入這兩個(gè)轉(zhuǎn)換元件中。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換元件特別是能夠以它們的兩個(gè)含熒光物質(zhì)的表面互相來固定。由此產(chǎn)生在圖21中所示的、組合的轉(zhuǎn)換元件，其中不但在子層I內(nèi)的(第一)熒光物質(zhì)4 ；4a的濃度而且在子層Ia內(nèi)的(第二)熒光物質(zhì)4 ；4b的濃度分別朝著兩個(gè)子層1，1a之間的分界面升高。
[0037]圖3至7示出示例性的轉(zhuǎn)換元件10的實(shí)施例，該轉(zhuǎn)換元件可以連同至少一個(gè)光學(xué)的和/或光電構(gòu)件20、特別是半導(dǎo)體芯片19 一起來構(gòu)造。在圖2H中位于上部的表面IA根據(jù)圖3與構(gòu)件20連接，在該表面上熒光物質(zhì)4b的濃度是最高的。從相反的表面IB出發(fā)第一熒光物質(zhì)4a的濃度隨著越發(fā)地靠近構(gòu)件20而增高。轉(zhuǎn)換元件10也可以僅僅單獨(dú)地由玻璃基層1 (例如薄玻璃7)構(gòu)成；省略由含熒光物質(zhì)的玻璃組成子層la，以使得轉(zhuǎn)換元件10相應(yīng)于出自圖2D的這樣的轉(zhuǎn)換元件。然而如果設(shè)置子層la，那么優(yōu)選地該子層是薄玻璃7或超薄玻璃。首先處理的玻璃基層I (或者是從中產(chǎn)生的玻璃材料的子層)不需要是薄玻璃。
[0038]特別是基層I可以如在圖4中設(shè)計(jì)為光學(xué)的透鏡15并且具有彎曲的(背面的)表面1B。在圖4中示出第一和第二熒光物質(zhì)4a，4b的濃度的梯度11和11'，其分別指向構(gòu)件20。同樣如在圖3中省略薄玻璃7或子層la。
[0039]圖5示出裝置21的實(shí)施方式，該裝置在玻璃基層I與構(gòu)件20之間還具有陶瓷轉(zhuǎn)換層17。陶瓷轉(zhuǎn)換層17可以包含與玻璃基層不同的熒光物質(zhì)。陶瓷轉(zhuǎn)換層17比玻璃基層具有更高的熱功率，然而具有缺點(diǎn)，即只能置入用于確定的顏色或光譜區(qū)域的熒光物質(zhì)。陶瓷轉(zhuǎn)換層可以具有在50 μ m與300 μ m之間的、優(yōu)選地在去100 μ m與200 μ m之間或也低于100ym (例如大于50 μπ)的層厚度。玻璃基層I可以是薄玻璃或超薄玻璃(具有在這個(gè)申請(qǐng)中已經(jīng)提到的、對(duì)于它的厚度的帶寬)，然而也可以是較厚的、平面平行的玻璃(具有直到2mm的層厚度)或者可替換地是(如在圖4中或以其他的方式)成型為光學(xué)元件的玻璃。
[0040]圖6示出一個(gè)實(shí)施方式，其中轉(zhuǎn)換元件10以與光電構(gòu)件20或半導(dǎo)體19隔開的距離A來布置。轉(zhuǎn)換元件10例如像出自圖3的那個(gè)轉(zhuǎn)換元件來構(gòu)造，即具有兩個(gè)不同的子層l，la，其帶有相應(yīng)的熒光物質(zhì)4a或4b的、分別向半導(dǎo)體芯片19處升高的濃度。升高的熒光物質(zhì)濃度在圖6中通過相應(yīng)的層1，Ia的劃影線的下部的區(qū)域來示出(替代通過如在圖4中的梯度箭頭11，IP )。兩個(gè)層I，Ia可以分別是薄玻璃7或超薄玻璃(具有在這個(gè)申請(qǐng)中已經(jīng)提到的、對(duì)于它的厚度的帶寬)。優(yōu)選地下子層Ia至少是薄玻璃或超薄玻璃。轉(zhuǎn)換元件10可以利用反射器或其他的支架保持在與半導(dǎo)體芯片19的距離A上。轉(zhuǎn)換元件10也具有這樣的特性，即全部的熒光物質(zhì)4a，4b在下部的、朝向半導(dǎo)體芯片19的表面IA上具有其最大的熒光物質(zhì)濃度；與此相應(yīng)地省略子層Ia (和由此引起的在相應(yīng)的熒光物質(zhì)4a，4b的最大濃度之間的垂直偏移)。
[0041]圖7示出一個(gè)實(shí)施方式，其中轉(zhuǎn)換元件10設(shè)計(jì)為泡殼狀的玻璃體8。玻璃體8在那個(gè)表面IA上是凹形成型的并且由此封閉空腔9，在該表面上熒光物質(zhì)4的濃度(通過陰影線標(biāo)明)是最高的。相反的、無熒光物質(zhì)的表面IB指向外地凸出并且可以(化學(xué)地和/或機(jī)械地)粗糙化或者用可選的散射層16來覆蓋。這個(gè)散射層同樣可以在所有的其他的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)換元件10、特別是圖2D、2H和3至6的那些轉(zhuǎn)換元件上存在。在圖7中可以在載板18可選擇地布置單個(gè)的或也多個(gè)半導(dǎo)體芯片19或構(gòu)件20，其分別射出電磁射線。這是在這種情況下多個(gè)構(gòu)件20借助粗糙化或散射層16達(dá)到了改進(jìn)的輻射特性。轉(zhuǎn)換元件10與光電的構(gòu)件20隔開地布置,其中最大突光物質(zhì)濃度的表面IA朝向構(gòu)件20,從該表面出發(fā)突光物質(zhì)4置入玻璃材料中。在圖6和7中分別地可替換地也可以將第一轉(zhuǎn)換元件直接安裝在芯片或者多個(gè)芯片上并且將第二轉(zhuǎn)換元件、特別是這種具有其他的熒光物質(zhì)的第二轉(zhuǎn)換元件隔開地(如所述地)來布置。
[0042]對(duì)于在申請(qǐng)中提出的轉(zhuǎn)換元件可以使用硬化玻璃、軟質(zhì)玻璃或者甚至低熔點(diǎn)的(特別是無鉛的)玻璃。對(duì)于這種情況，轉(zhuǎn)換元件固定在芯片上或者結(jié)合陶瓷轉(zhuǎn)換元件來使用，優(yōu)選地使用具有在6 X 10—7K與20 X 10—7K之間的、理想的在8 X 10—7K與12 X 10_6/K之間的膨脹系數(shù)a (20-300°C)的玻璃。如果使用光學(xué)的折射率近似于沉降的熒光物質(zhì)的折射率的玻璃(例如具有在石榴石中的大約在1.8下的折射率nD)，那么可以再次提高光學(xué)的構(gòu)件的效率。此外轉(zhuǎn)換元件可以用無熒光物質(zhì)的硅樹脂層、由低熔點(diǎn)的玻璃組成或借助Sol-Gel (溶膠凝膠)法固定在元件上的層。
[0043]如果無鉛的、低熔點(diǎn)的玻璃(具有大約在400與600°C之間的軟化溫度)代替軟質(zhì)玻璃或硬化玻璃(具有在650與950°C之間的軟化溫度)用作玻璃材料，那么這種作為主要組成部分的玻璃包括含鋅的硼酸鹽玻璃、鋅鉍硼酸鹽玻璃、鋁磷酸鹽玻璃，鋁鋅磷酸鹽玻璃或堿性磷酸鹽玻璃。同樣可能的是使用所謂的1w-Tg玻璃例如Schott的P-PK53，其Tg通常處于最大550°C。例如石榴石(例如YAG:Ce, LuAG等等)、氮化物、SiON和/或原硅酸鹽可以用作用于沉降入硬化玻璃、軟質(zhì)玻璃或低熔點(diǎn)的玻璃中的熒光物質(zhì)。此外可以互相結(jié)合地使用多個(gè)不同種的熒光物質(zhì)，以便產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)不同的次級(jí)光譜或確定的色區(qū)。第一熒光物質(zhì)可以置入轉(zhuǎn)換元件10的第一子層中并且第二的、其他的熒光物質(zhì)可以置入轉(zhuǎn)換元件的第二的、其他的子層中。[0044]借助根據(jù)本發(fā)明隨后進(jìn)行的熒光物質(zhì)的沉降特別是可以產(chǎn)生在玻璃或玻璃材料的層厚度的方向上的、相應(yīng)的熒光物質(zhì)的不均勻的分布。在平行于轉(zhuǎn)換元件的表面1A，1B的方向上熒光物質(zhì)的分布可以是均勻的?？商鎿Q地在橫向的方向上也可以存在不均勻的熒光物質(zhì)分布。為此在圖2A和2F中的熒光物質(zhì)可以不均勻地涂裝在玻璃材料的表面。通過橫向的熒光物質(zhì)分布的適當(dāng)?shù)倪x擇可以針對(duì)性地影響輻射特性。作為附加的措施或?yàn)榇丝商鎿Q地，圖2D，2H或3至7的轉(zhuǎn)換元件可以在表面IA上粗糙化或者配有散射層。因此在與構(gòu)件隔開的以球形或半球形的轉(zhuǎn)換元件的情況下改進(jìn)了輻射特性。這例如在具有多個(gè)構(gòu)件的改型燈(特別是不同的光色)中在轉(zhuǎn)換元件下起到更加均勻的顏色分布的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造用于光學(xué)和/或光電構(gòu)件(20)的轉(zhuǎn)換元件(10)的方法，其中所述方法至少包括下述步驟: a)將熒光物質(zhì)(4;4a)或包含所述熒光物質(zhì)(4 ;4a)的材料(3a)涂覆在透明的、無熒光物質(zhì)的并且均勻的玻璃材料(2a)的表面(1A)上并且在升高的溫度(Tl)高于所述玻璃材料(2a)的軟化溫度(Tw)時(shí)進(jìn)行熱處理(TB1)， 由此軟化所述玻璃材料(2a)直到所述熒光物質(zhì)(4 ；4a)沉降在所述玻璃材料(2a)中，以及 b)冷卻包括沉降的所述熒光物質(zhì)(4；4a)的所述玻璃材料(2a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述熒光物質(zhì)(4 ；4a)或包含所述熒光物質(zhì)(4 ；4a)的所述材料(3a)通過噴鍍、涂抹、涂刷、電沉積、通過印刷軟膏狀的涂層或者以其他的方式直接涂覆在所述玻璃材料(2a)的所述表面(IA)上或作為分離介質(zhì)涂覆在用于使所述玻璃材料成型而確定的模具(22)或壓模(23)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2 所述的方法， 其特征在于， 作為緊湊的、粘在一起的和無氣泡的玻璃層的所述玻璃材料(2a)以所述熒光物質(zhì)(4 ；4a)或包含所述熒光物質(zhì)(4 ；4a)的所述材料(3a)來覆蓋并且經(jīng)受所述熱處理(TBl)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述緊湊的、粘在一起的和無氣泡的玻璃層在還沒有加熱的狀態(tài)中被提供并且通過所述熱處理(TBI)來軟化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在進(jìn)行所述熱處理(TBl)之前，首先所述玻璃材料(2a)作為預(yù)成型的固體的玻璃基層(I)被提供并且利用所述熒光物質(zhì)(4 ;4a)或包含所述熒光物質(zhì)(4 ;4a)的所述材料(3a)來覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在將所述熒光物質(zhì)(4 ;4a)涂覆在軟化的或者至少加熱的所述玻璃材料(2a)的所述表面(1A)之前，首先開始所述玻璃材料(2a)的所述熱處理(TBl)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法， 在冷卻所述玻璃材料(2a)之前、期間和/或之后的其他步驟的特征在于: c)將由其他的玻璃材料(2a)構(gòu)成的涂層(5)涂覆在步驟a)中處理的所述玻璃材料(2a)上， d)將其他的熒光物質(zhì)(4;4b)或包含所述其他的熒光物質(zhì)(4 ;4b)的涂層涂覆在其他的所述涂層(5)的表面(5A)上，其中所述表面(5A)背向于在步驟a)中處理的所述玻璃材料(2a)，以及 e)在升高的溫度(T2)時(shí)通過沉降將所述其他的熒光物質(zhì)(4;4b)置入所述其他的玻璃材料(2a)的背向的表面(5A)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述其他的玻璃材料(2a)涂覆在步驟a)中處理的所述玻璃材料(2a)的、已經(jīng)利用所述熒光物質(zhì)(4 ；4a)覆蓋的側(cè)面上并且在步驟d)和e)中提供有與在步驟a)中處理的所述玻璃材料(2a)不同的其他的熒光物質(zhì)(4 ;4b)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法， 在冷卻所述玻璃材料(2a)之前、期間和/或之后的其他步驟的特征在于: c)其他的熒光物質(zhì)(4;4b)或包含所述其他的熒光物質(zhì)(4 ;4b)的涂層(6)涂覆在步驟a)中處理的所述玻璃材料(2b)的另一個(gè)、相反的表面(IB)上，以及 d)在升高的溫度(T2)時(shí)通過沉降將所述其他的熒光物質(zhì)(4；4b)置入第二的、所述相反的表面中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)或c)中使用的所述玻璃材料(2a)是具有在5 μ m與1000 μ m之間、優(yōu)選地在5 μ m與500 μ m之間的玻璃厚度的平行平面的薄玻璃或超薄玻璃或者是具有在一側(cè)的空腔(9)或透鏡的泡殼狀的玻璃體(8)。
11.一種用于光學(xué)和/或光電構(gòu)件(20 )的轉(zhuǎn)換元件(10 )，其中所述轉(zhuǎn)換元件(10 )至少具有: -透明的、層狀的或者以其他的方式成型的玻璃基層(1)， -其中所述玻璃基層(I)具有至少一個(gè)平面的或拱形的第一表面(IA)和與所述第一表面(1A)相反的平面的或拱形的第二表面(1B)，所述玻璃基層(I)在所述第一表面與所述第二表面之間具有恒定的或變化的層厚度(dlO)， -其中所述轉(zhuǎn)換元件(10)由玻璃材料(2a)構(gòu)成，所述玻璃材料包含熒光物質(zhì)(4 ；4a,4b)， -其中所述熒光物質(zhì)(4 ;4a，4b)不均勻地分布在所述轉(zhuǎn)換元件(10)的所述層厚度(dlO)的方向上，以及 -其中所述熒光物質(zhì)(4 ；4a, 4b)的濃度在兩個(gè)表面(1A，1B)的所述第一表面(1A)上具有局部的最大值并且在向第二，相反的所述表面(IB)的方向上下降。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換元件， 其特征在于， 所述轉(zhuǎn)換元件(10)在第二、相反的所述表面(IB)上粗糙化、磨毛或以散射層(16)來覆至JHL ο
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的轉(zhuǎn)換元件， 其特征在于， 所述轉(zhuǎn)換元件(10)的所述玻璃材料(2a)包含兩個(gè)不同的熒光物質(zhì)(4 ;4a，4b)，其中第一熒光物質(zhì)(4a)在所述轉(zhuǎn)換元件(10)的所述層厚度的方向上集中在所述兩個(gè)表面(1A，1B)之間的第一位置，相反所述第二熒光物質(zhì)(4b)主要集中在所述轉(zhuǎn)換元件(10)的所述兩個(gè)表面(1A，1B)的所述第一表面(1A)上或者集中在第二位置，所述第二位置在所述層厚度的方向上位于所述第一表面(IA)與所述第一位置之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換元件， 其特征在于， 所述玻璃基層(I)的所述第一表面(IA)是平面或凹形成型的并且在所述第一表面(IB)與所述第二熒光物質(zhì)(4b)的所述最大濃度的所述位置之間的、在所述轉(zhuǎn)換元件(10)的所述層厚度(blO)的方向上測(cè)量的距離是小于1.0mm、優(yōu)選地小于200 μ m。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換元件， 其特征在于， 所述轉(zhuǎn)換元件(10)利用這一表面(IA)安裝在、特別是貼在陶瓷的轉(zhuǎn)換層(17)上或在光學(xué)的和/或光電的構(gòu)件(20)、特別是半導(dǎo)體芯片上，在所述表面上所述熒光物質(zhì)(4 ;4a)的所述濃度具有局部的最大值。
【文檔編號(hào)】C03C4/12GK103648998SQ201280033345
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月5日
【發(fā)明者】安杰拉·埃伯哈德, 賴因霍爾德·施密特, 哈拉爾德·斯特里克斯尼爾 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司