Den blågula duon tog hem det första setet övertygande, men bröderna Lebrun lade in en extra växel och vände till 2–1. Svenskarna kvitterade till 2–2, och det avgörande setet blev en rysare.
Svenskarna tog ledningen med 3–0 i femte set, men efter ett par blågula misstag blev ställningen snabbt 3–3. Bröderna Lebrun vann till slut det sista setet med 11–8 och matchresultatet blev 3–2 i set.
– Enorm besvikelse naturligtvis. Tufft när vi spelar så bra dubbel och det inte räcker hela vägen, säger Kristian Karlsson.
Tidigare under dagen slog Anton Källberg ut norrmannen Borgar Haug i kvartsfinalen i singel med 4–2 i set.
– Jag är väldigt glad och lycklig nu, sade Källberg till SVT efter matchen i Slovenien.
Därmed får svenskarna revansch efter att den 213-rankade Haug överraskande slog ut världsfyran Truls Möregårdh under gårdagen.
– Jag såg ju vilket spel han bjöd på i går, så jag var fullt inställd på att det skulle bli en supertuff match, sade Källberg.
Den svenska bordtennisstjärnan ställs mot tysken Dang Qiu i semifinal i morgon klockan 13.45. Ett intressant möte eftersom de är klubbkamrater i Borussia Düsseldorf i tyska bundesliga. Källberg är rankad 31:a i världen, Qiu är rankad tia.