DE102011079697A1 - lighting device - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von weißem Licht angegeben, mit – zumindest einer Leuchtdiode einer ersten Art (1), die im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und – zumindest einer Leuchtdioden einer zweiten Art (2), die im Betrieb rotes Licht abstrahlt, wobei – die Leuchtdiode erster Art (1) einen Leuchtdiodenchip umfasst, der im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und – die Leuchtdiode zweiter Art (2) einen Leuchtdiodenchip (21), der im Betrieb UV-Strahlung und/oder blaues Licht abstrahlt, und ein Konversionselement (22), das zumindest einen Großteil der UV-Strahlung und/oder des blauen Lichts zu rotem Licht konvertiert, umfasst.The invention relates to a lighting device for generating white light, comprising: at least one light-emitting diode of a first type (1) which emits red light during operation, and at least one light-emitting diode of a second type (2) which emits red light during operation, - The light-emitting diode of the first type (1) comprises a light-emitting diode chip which emits red light during operation, and - the light-emitting diode of the second type (2) a light-emitting diode chip (21) which emits UV radiation and / or blue light during operation, and a conversion element (22) which converts at least a majority of the UV radiation and / or the blue light to red light.

Description

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben. A lighting device is specified.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, mit der weißes Licht mit hoher Lichtqualität sowie guter Temperaturstabilität bei hoher Effizienz erzeugt werden kann. An object to be solved is to provide a lighting device with which white light with high quality of light and good temperature stability can be produced with high efficiency.

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben. Die Beleuchtungsvorrichtung ist zur Erzeugung von weißem Licht geeignet. Das heißt, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung kann diese weißes Licht abstrahlen. Insbesondere ist die Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung und Abstrahlung von warmweißem Licht geeignet. Die Farbtemperatur des von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb abgestrahlten Lichts kann beispielsweise zwischen 2700 K und 3500 K liegen. A lighting device is specified. The lighting device is suitable for generating white light. That is, during operation of the lighting device, this can emit white light. In particular, the lighting device is suitable for generating and emitting warm white light. The color temperature of the light emitted by the illumination device during operation may, for example, be between 2700 K and 3500 K.

Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst zumindest eine Leuchtdiode erster Art, die im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und zumindest eine Leuchtdiode zweiter Art, die im Betrieb ebenfalls rotes Licht abstrahlt. Die dominanten Wellenlängen des von den Leuchtdioden erster Art und von den Leuchtdioden zweiter Art erzeugten roten Lichts können sich dabei voneinander unterscheiden. Insbesondere sind die Leuchtdioden erster Art und die Leuchtdioden zweiter Art der Beleuchtungsvorrichtung unterschiedlich aufgebaut. Dabei ist es möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung zwei oder mehr Leuchtdioden erster Art sowie zwei oder mehr Leuchtdioden zweiter Art umfasst. The lighting device comprises at least one light-emitting diode of the first type, which emits red light during operation, and at least one light-emitting diode of the second type, which also emits red light during operation. The dominant wavelengths of the red light generated by the light-emitting diodes of the first type and by the light-emitting diodes of the second type may differ from one another. In particular, the light-emitting diodes of the first type and the light-emitting diodes of the second type of the lighting device have a different structure. It is possible that the lighting device comprises two or more light emitting diodes of the first type and two or more light emitting diodes of the second type.

Alle Leuchtdioden erster Art sind gleichartig aufgebaut, das heißt sie weisen im Rahmen der Herstellungstoleranz den gleichen Aufbau auf und emittieren Licht mit dem gleichen Spektrum. Ebenso sind alle Leuchtdioden zweiter Art gleichartig aufgebaut, sodass sie im Rahmen der Herstellungstoleranz gleich aufgebaut sind und Licht mit dem gleichen Spektrum emittieren. All light-emitting diodes of the first type are of similar construction, that is to say they have the same structure within the scope of the manufacturing tolerance and emit light with the same spectrum. Likewise, all light-emitting diodes of the second type are of similar construction, so that they are of the same design within the scope of the manufacturing tolerance and emit light with the same spectrum.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode erster Art einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb rotes Licht abstrahlt. Das heißt, das rote Licht der Leuchtdiode erster Art wird von einem Leuchtdiodenchip der Leuchtdiode erster Art direkt erzeugt. Das Licht wird dabei beispielsweise durch Rekombination von Ladungsträgern in einem Halbleiterkörper des Leuchtdiodenchips der Leuchtdiode erster Art erzeugt. Insbesondere ist es möglich, dass die Leuchtdiode erster Art aus dem Leuchtdiodenchip besteht. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the first type comprises a light-emitting diode chip which emits red light during operation. That is, the red light of the light-emitting diode of the first type is generated directly by a light-emitting diode chip of the light-emitting diode of the first type. The light is generated, for example, by recombination of charge carriers in a semiconductor body of the light-emitting diode chip of the light-emitting diode of the first type. In particular, it is possible for the light-emitting diode of the first type to consist of the light-emitting diode chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode zweiter Art einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb UV-Strahlung und/oder blaues Licht abstrahlt und ein Konversionselement, das zumindest einen Großteil der UV-Strahlung und/oder des blauen Lichts, das im Betrieb vom Leuchtdiodenchip erzeugt wird, zu rotem Licht konvertiert. Beispielsweise konvertiert das Konversionselement wenigstens 95 % der vom Leuchtdiodenchip erzeugten primären Strahlung in rotes Licht. Mit anderen Worten wird bei der Leuchtdiode zweiter Art das rote Licht nicht direkt vom Leuchtdiodenchip erzeugt, sondern das vom Leuchtdiodenchip erzeugte Licht der Primärstrahlung wird vom Konversionselement absorbiert und Licht mit größeren Wellenlängen wird reemittiert. Die Leuchtdiode zweiter Art kann dabei beispielsweise aus dem Verbund von Leuchtdiodenchip und Konversionselement bestehen. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the second type comprises a light-emitting diode chip which emits UV radiation and / or blue light during operation and a conversion element which transmits at least a majority of the UV radiation and / or the blue light which is in operation from the light-emitting diode chip is generated, converted to red light. For example, the conversion element converts at least 95% of the primary radiation generated by the LED chip into red light. In other words, in the light-emitting diode of the second type, the red light is not generated directly by the light-emitting diode chip, but the light of the primary radiation generated by the light-emitting diode chip is absorbed by the conversion element and light with longer wavelengths is re-emitted. The light-emitting diode of the second type can consist, for example, of the combination of light-emitting diode chip and conversion element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von weißem Licht umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine Leuchtdiode einer ersten Art, die im Betrieb rotes Licht abstrahlt und zumindest eine Leuchtdiode einer zweiten Art, die im Betrieb ebenfalls rotes Licht abstrahlt. Die Leuchtdiode erster Art umfasst einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb rotes Licht abstrahlt und die Leuchtdiode zweiter Art umfasst einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb UV-Strahlung und/oder blaues Licht abstrahlt sowie ein Konversionselement, das zumindest einen Großteil der UV-Strahlung und/oder des blauen Lichts zu rotem Licht konvertiert. In accordance with at least one embodiment of the illumination device for generating white light, the illumination device comprises at least one light-emitting diode of a first type which emits red light during operation and at least one light-emitting diode of a second type which likewise emits red light during operation. The light-emitting diode of the first type comprises a light-emitting diode chip which emits red light during operation, and the light-emitting diode of the second type comprises a light-emitting diode chip which emits UV radiation and / or blue light during operation and a conversion element which transmits at least a majority of the UV radiation and / or of blue light converted to red light.

Mit anderen Worten wird bei einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung ein Rotlichtanteil eines zu erzeugenden weißen Lichts auf zwei verschiedene Arten erzeugt. Zum einen umfasst die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine Leuchtdiode erster Art, bei der das rote Licht direkt von einem Leuchtdiodenchip erzeugt wird. Dieses rote Licht zeichnet sich insbesondere durch einen relativ schmalbandigen Peak der maximalen Intensität auf, dessen Halbwärtsbreite beispielsweise 40 nm oder weniger beträgt. In other words, in a lighting device described here, a red light component of a white light to be generated is generated in two different ways. On the one hand, the lighting device comprises at least one light-emitting diode of the first type, in which the red light is generated directly by a light-emitting diode chip. In particular, this red light is characterized by a relatively narrow-band maximum intensity peak whose half-width is, for example, 40 nm or less.

Zumindest eine Leuchtdiode zweiter Art der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt rotes Licht mittels so genannter Vollkonversion von UV-Strahlung und/oder blauem Licht, bei der bevorzugt wenigstens 95 % der Primärstrahlung in rotes Licht konvertiert werden. Dieses rote Licht weist einen Peak der maximalen Intensität auf, der relativ breit ist, zum Beispiel eine Halbwärtsbreite von größer 70 nm aufweisen kann. At least one light-emitting diode of the second type of lighting device generates red light by means of so-called full conversion of UV radiation and / or blue light, in which preferably at least 95% of the primary radiation is converted into red light. This red light has a peak of maximum intensity that is relatively wide, for example, may have a half width of greater than 70 nm.

Durch die Leuchtdiode zweiter Art kann rotes Licht mit relativ guter Temperaturstabilität erzeugt werden. Das heißt, für den Betrachter ist eine Farbänderung mit sich ändernder Temperatur der Beleuchtungsvorrichtung beim roten Licht der Leuchtdioden zweiter Art kaum oder nur in geringem Umfang beobachtbar. By the light-emitting diode of the second type red light can be generated with relatively good temperature stability. That is, to the viewer is a change in color with changing temperature of the lighting device in the red light of the LEDs of the second kind hardly or only to a small extent observable.

Die zumindest eine Leuchtdiode erster Art, bei der rotes Licht direkt erzeugt wird, sorgt hingegen für eine Verbesserung der Lichtqualität und trägt insbesondere zur Erhöhung des Farbwiedergabeindex des von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb erzeugten Lichts bei. The at least one light-emitting diode of the first type, in which red light is generated directly, on the other hand, ensures an improvement in the quality of light and in particular contributes to an increase in the color rendering index of the light generated by the lighting device during operation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung strahlt die Leuchtdiode erster Art im Betrieb rotes Licht mit einer dominanten Wellenlänge ab, die größer ist als die dominante Wellenlänge des Lichts, das von der Leuchtdiode zweiter Art im Betrieb abgestrahlt wird. Beispielsweise strahlt die Leuchtdiode erster Art im Betrieb Licht mit einer dominanten Wellenlänge zwischen wenigstens 625 nm und höchstens 640 nm ab, die Leuchtdiode zweiter Art strahlt rotes Licht mit einer dominanten Wellenlänge zwischen wenigstens 590 nm und höchstens 620 nm, insbesondere circa 600 nm, ab. Beispielsweise beträgt der Unterschied zwischen den dominanten Wellenlängen der Leuchtdiode erster Art und der Leuchtdiode zweiter Art wenigstens 5 nm, insbesondere wenigstens 10 nm, bevorzugt wenigstens 12 nm. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the first type in operation emits red light having a dominant wavelength that is greater than the dominant wavelength of the light emitted by the light-emitting diode of the second type during operation. For example, in operation, the first type of light emitting diode emits light having a dominant wavelength between at least 625 nm and at most 640 nm, the second type of emitting diode emits red light having a dominant wavelength between at least 590 nm and at most 620 nm, in particular approximately 600 nm. For example, the difference between the dominant wavelengths of the light-emitting diode of the first type and the light-emitting diode of the second type is at least 5 nm, in particular at least 10 nm, preferably at least 12 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode erster Art einen Leuchtdiodenchip, der auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basiert. "Auf Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge des Leuchtdiodenchips oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest eine aktive Zone und/oder ein Aufwachssubstratwafer, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mP oder AsnGamIn1-n-mP umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al beziehungsweise As, Ga, In, P), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the first type comprises a light-emitting diode chip which is based on a phosphide compound semiconductor material. "Based on phosphide compound semiconductor material" in this context means that the epitaxially grown semiconductor layer sequence of the light-emitting diode chip or at least a part thereof, particularly preferably at least one active zone and / or a growth substrate wafer, preferably Al n Ga m In 1-nm P or As n Ga m In 1-nm P, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. In this case, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may have one or more dopants as well as additional ingredients. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al or As, Ga, In, P), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode zweiter Art einen Leuchtdiodenchip, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Auf "Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge des Leuchtdiodenchips oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Zone und/oder der Aufwachssubstratwafer für das epitaktische Wachstum, ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the second type comprises a light-emitting diode chip based on a nitride compound semiconductor material. In the present context, "nitride compound semiconductor material" means that the epitaxially grown semiconductor layer sequence of the light-emitting diode chip or at least a part thereof, particularly preferably at least one radiation generating active zone and / or the growth substrate wafer for epitaxial growth, preferably a nitride compound semiconductor material Al n Ga m In 1 nm N or consists of it, where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≦ 1 and n + m ≦ 1. This material does not necessarily have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode erster Art einen Leuchtdiodenchip, der auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basiert, und die Leuchtdiode zweiter Art umfasst einen Leuchtdiodenchip, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the first type comprises a light-emitting diode chip based on a phosphide compound semiconductor material, and the light-emitting diode of the second type comprises a light-emitting diode chip based on a nitride compound semiconductor material.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung basieren die beiden rotes Licht erzeugenden Leuchtdioden auf unterschiedlichen Halbleitersystemen, die insbesondere ein unterschiedliches Temperaturverhalten aufweisen. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the two red light-emitting light-emitting diodes are based on different semiconductor systems, which in particular have a different temperature behavior.

Eine negative Auswirkung dieses unterschiedlichen Temperaturverhaltens kann insbesondere dadurch kompensiert werden, dass die Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einer Ausführungsform mindestens doppelt so viele Leuchtdioden zweiter Art wie Leuchtdioden erster Art aufweist. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens drei Mal, wenigstens vier Mal oder wenigstens fünf Mal so viele Leuchtdioden zweiter Art wie Leuchtdioden erster Art aufweisen. Die Leuchtdioden erster Art erzeugen dann lediglich einen relativ geringen Anteil an der Gesamtintensität des von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb abgestrahlten Lichts. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Leuchtdioden erster Art aufgrund der großen dominanten Wellenlänge des von ihnen erzeugten Lichts sowie aufgrund der Schmalbandigkeit des von ihnen erzeugten Lichts trotz ihrer geringen Anzahl im Vergleich zu den Leuchtdioden zweiter Art zu einer Verbesserung der Lichtqualität des von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb abgestrahlten weißen Lichts beitragen können. A negative effect of this different temperature behavior can be compensated in particular by the fact that the illumination device has at least twice as many light-emitting diodes of the second type as light-emitting diodes of the first type according to at least one embodiment. In particular, the lighting device can have at least three times, at least four times or at least five times as many light-emitting diodes of the second type as light-emitting diodes of the first type. The light-emitting diodes of the first type then generate only a relatively small proportion of the total intensity of the light emitted by the lighting device during operation. However, it has been found that the light emitting diodes of the first type due to the large dominant wavelength of the light generated by them and the narrow band of the light generated by them despite their small number compared to the light-emitting diodes of the second kind to improve the quality of light of the lighting device contribute in the operation radiated white light.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist das Konversionselement ein keramisches Konversionselement. Das heißt, das Konversionselement ist mit einem keramischen Material gebildet. Zum Beispiel kann dazu ein keramischer Leuchtstoff in ein keramisches Matrixmaterial eingebracht sein. Ferner ist es möglich, dass das keramische Konversionselement aus dem keramischen Leuchtstoff besteht. Insbesondere kann das Konversionselement zumindest eines der folgenden Materialien enthalten oder aus zumindest einem der folgenden Materialien bestehen: (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu2+, (Sr, Ca)AlSiN3:Eu2+.In accordance with at least one embodiment of the lighting device, the conversion element is a ceramic conversion element. That is, the conversion element is formed with a ceramic material. For example, a ceramic phosphor can be incorporated into a ceramic matrix material for this purpose. Furthermore, it is possible that the ceramic conversion element consists of the ceramic phosphor. Especially For example, the conversion element may contain at least one of the following materials or consist of at least one of the following materials: (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2+ .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zusätzlich zu den Leuchtdioden erster und zweiter Art zumindest eine Leuchtdiode dritter Art, die im Betrieb grünliches Licht abstrahlt und zumindest eine Leuchtdiode vierter Art, die im Betrieb blaues Licht abstrahlt, wobei sich das Licht der Leuchtdioden erster Art, zweiter Art, dritter Art und vierter Art zu weißem Licht mischt. Dabei ist es möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung lediglich die genannten Arten von Leuchtdioden aufweist und keine weiteren Arten. Das von den Leuchtdioden dritter Art erzeugte grünliche Licht liegt dabei beispielsweise in folgendem Farbraum im CIE-Normalfarbsystem: X ≥ 0,26, insbesondere ≥ 0,28 und X ≤ 0,43, Y ≥ 0,26, insbesondere ≥ 0,29 und Y ≤ 0,53.In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the illumination device comprises, in addition to the light-emitting diodes of the first and second types, at least one light-emitting diode of the third type which emits greenish light during operation and at least one fourth light-emitting diode which emits blue light during operation, wherein the light of the light emitting diodes first Style, second style, third type and fourth style to white light mix. It is possible that the lighting device has only the aforementioned types of light emitting diodes and no other types. The greenish light generated by the light-emitting diodes of the third type is, for example, in the following color space in the CIE standard color system: X ≥ 0.26, in particular ≥ 0.28 and X ≦ 0.43, Y ≥ 0.26, in particular ≥ 0.29 and Y≤0.53.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung beträgt das Verhältnis der Anzahl von Leuchtdioden erster Art zu Leuchtdioden zweiter Art zu Leuchtdioden dritter Art zu Leuchtdioden vierter Art in etwa gleich oder gleich 1:5:3:1. "In etwa gleich" heißt dabei, dass die Anzahl der Leuchtdioden jeder Art um +/–20 %, insbesondere um +/–10 % vom angegebenen Verhältnis abweichen kann. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst jedoch in jedem Fall mehr Leuchtdioden zweiter und dritter Art als sie Leuchtdioden erster oder vierter Art umfasst. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the ratio of the number of light-emitting diodes of the first type to light-emitting diodes of the second type to light-emitting diodes of the third type to light-emitting diodes of the fourth type is approximately equal to or equal to 1: 5: 3: 1. "About the same" means that the number of light emitting diodes of each type can differ by +/- 20%, in particular by +/- 10% from the specified ratio. However, the lighting device in each case comprises more light emitting diodes of the second and third kind as it comprises light emitting diodes of the first or fourth type.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist eine Leuchtdiode vierter Art zentral angeordnet und die verbleibenden Leuchtdioden sind um die zentral angeordnete Leuchtdiode vierter Art herum angeordnet, wobei alle Leuchtdioden auf einem gemeinsamen Träger aufgebracht sind. Beispielsweise sind die verbleibenden Leuchtdioden entlang eines Kreises um die zentral angeordnete Leuchtdiode vierter Art angeordnet, die sich dann beispielsweise im Mittelpunkt des Kreises befinden kann. Die Leuchtdioden können dabei auf einen Träger, bei dem es sich beispielsweise um einen Anschlussträger wie eine Leiterplatte handelt, geklebt oder gelötet sein. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, a fourth type of light emitting diode is arranged centrally and the remaining light emitting diodes are arranged around the centrally arranged light emitting diode of the fourth type, wherein all light emitting diodes are applied to a common carrier. For example, the remaining light-emitting diodes are arranged along a circle around the centrally arranged light-emitting diode of the fourth type, which can then be located, for example, in the center of the circle. The light-emitting diodes can be glued or soldered to a carrier, which is, for example, a connection carrier such as a printed circuit board.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode vierter Art einen Leuchtdiodenchip, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Die Leuchtdiode vierter Art kann dabei insbesondere aus diesem Leuchtdiodenchip bestehen. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the fourth type of light-emitting diode comprises a light-emitting diode chip based on a nitride compound semiconductor material. The light-emitting diode of the fourth type can consist in particular of this light-emitting diode chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Leuchtdiode dritter Art einen Leuchtdiodenchip, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert, wobei dem Leuchtdiodenchip ein weiteres Konversionselement nachgeordnet ist. Das weitere Konversionselement konvertiert beispielsweise zirka die Hälfte des vom Leuchtdiodenchip erzeugten insbesondere blauen Lichts in gelbes und/oder grünes Licht, sodass die Leuchtdiode dritter Art grünliches Licht abstrahlt. In accordance with at least one embodiment of the illumination device, the light-emitting diode of the third type comprises a light-emitting diode chip which is based on a nitride compound semiconductor material, wherein the light-emitting diode chip is followed by a further conversion element. The further conversion element converts, for example, approximately half of the light, in particular blue light, generated by the light-emitting diode chip into yellow and / or green light, so that the light-emitting diode of the third type emits greenish light.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist das weitere Konversionselement ein keramisches Konversionselement. Das heißt, das weitere Konversionselement ist mit einem keramischen Material gebildet. Zum Beispiel kann dazu ein keramischer Leuchtstoff in ein keramisches Matrixmaterial eingebracht sein. Ferner ist es möglich, dass das keramische Konversionselement aus dem keramischen Leuchtstoff besteht. Insbesondere kann das weitere Konversionselement zumindest eines der folgenden Materialien enthalten oder aus zumindest einem der folgenden Materialien bestehen: LuAg:Ce3+, YAG:Ce3+, (Ba, Sr)-SiON:Eu2+.In accordance with at least one embodiment of the lighting device, the further conversion element is a ceramic conversion element. That is, the further conversion element is formed with a ceramic material. For example, a ceramic phosphor can be incorporated into a ceramic matrix material for this purpose. Furthermore, it is possible that the ceramic conversion element consists of the ceramic phosphor. In particular, the further conversion element may contain at least one of the following materials or consist of at least one of the following materials: LuAg: Ce 3+ , YAG: Ce 3+ , (Ba, Sr) -SiON: Eu 2+ .

Es ist möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Leuchtdioden dritter Art aufweist, die gleichartig aufgebaut sind sowie mehrere Leuchtdioden vierter Art, die ebenfalls gleichartig aufgebaut sind.It is possible that the lighting device has a plurality of light-emitting diodes of the third type, which are of similar construction, as well as a plurality of light-emitting diodes of the fourth type, which are likewise of similar construction.

Aufgrund der hohen Lichtqualität sowie der guten Temperaturstabilität des von einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb erzeugten Lichts, eignet sich die Beleuchtungsvorrichtung besonders gut zum Einsatz in der Allgemeinbeleuchtung, beispielsweise in so genannten Retrofits, die als Ersatz für herkömmliche Glühlampen, Entladungslampen oder ähnliches dienen können. Due to the high quality of light and the good temperature stability of the light generated by a lighting device described herein in operation, the lighting device is particularly well suited for use in general lighting, for example in so-called retrofits, which can serve as a replacement for conventional incandescent lamps, discharge lamps or the like.

Im Folgenden wird die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. In the following, the lighting device described here will be explained in more detail by means of exemplary embodiments and the associated figures.

Die 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung. The 1 shows a schematic plan view of an embodiment of a lighting device described here.

Die 2, 3 und 4 zeigen grafische Auftragungen, anhand derer hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtungen näher erläutert sind. The 2 . 3 and 4 show graphical applications, with reference to lighting devices described here are explained in more detail.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. Rather, individual elements may be exaggerated in size for better representability and / or better intelligibility.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Draufsicht. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen Träger 10. Bei dem Träger 10 kann es sich um einen Anschlussträger wie beispielsweise eine Leiterplatte handeln. Bei der Leiterplatte kann es sich um eine bedruckte Leiterplatte, eine Metallkernplatine oder eine Leiterplatte mit einem keramischen Grundkörper handeln. Auf oder in dem Träger sind Leiterbahnen 11 strukturiert, mit denen die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung elektrisch kontaktiert werden können. Eine mechanische Befestigung des Trägers 10 am Bestimmungsort kann beispielsweise an den in Ecken des Trägers 10 angeordneten Befestigungsöffnungen 12 erfolgen, durch die beispielsweise Schrauben zur Befestigung des Trägers 10 geführt werden können. The 1 shows an embodiment of a lighting device described herein in a schematic plan view. The lighting device comprises a carrier 10 , At the carrier 10 it may be a connection carrier such as a printed circuit board. The printed circuit board can be a printed circuit board, a metal core board or a printed circuit board with a ceramic base body. On or in the carrier are printed conductors 11 structured, with which the components of the lighting device can be electrically contacted. A mechanical attachment of the carrier 10 at the destination, for example, in the corners of the wearer 10 arranged fastening openings 12 done by, for example, screws for fixing the carrier 10 can be performed.

Auf den Träger 10 sind Leuchtdioden 1, 2, 3, 4 aufgebracht und elektrisch angeschlossen. Beispielsweise sind die Leuchtdioden 1, 2, 3, 4 auf den Träger 10 aufgelötet oder aufgeklebt. On the carrier 10 are light emitting diodes 1 . 2 . 3 . 4 applied and electrically connected. For example, the light-emitting diodes 1 . 2 . 3 . 4 on the carrier 10 soldered or glued on.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine einzige Leuchtdiode erster Art 1. Bei der Leuchtdiode erster Art 1 handelt es sich um eine Leuchtdiode, die auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Beispielsweise basiert die Leuchtdiode erster Art 1 auf AlGaInP. Die Leuchtdiode erster Art erzeugt beispielsweise rotes Licht mit einer dominanten Wellenlänge zwischen wenigstens 625 nm und höchstens 640 nm. Beispielsweise liegt die dominante Wellenlänge bei 635 nm. In the present exemplary embodiment, the lighting device comprises a single light-emitting diode of the first type 1 , In the light-emitting diode of the first kind 1 it is a light-emitting diode based on a phosphide compound semiconductor material. For example, the light-emitting diode of the first type is based 1 on AlGaInP. The light-emitting diode of the first type generates, for example, red light with a dominant wavelength between at least 625 nm and at most 640 nm. For example, the dominant wavelength is 635 nm.

Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der 1 umfasst weiter fünf Leuchtdioden zweiter Art. Die Leuchtdioden zweiter Art 2 umfassen jeweils einen Leuchtdiodenchip 21 sowie ein Konversionselement 22, das dem Leuchtdiodenchip 21 nachgeordnet ist. Vorliegend basiert der Leuchtdiodenchip 21 auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie beispielsweise InGaN. Der Leuchtdiodenchip 21 erzeugt im Betrieb beispielsweise blaues Licht, das vom Konversionselement 22 größtenteils zu rotem Licht konvertiert wird. Das Konversionselement 22 enthält oder besteht beispielsweise aus einem keramischen Material wie (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu2+ und/oder (Sr, Ca)AlSiN:Eu2+. Die Leuchtdioden zweiter Art 2 erzeugen im Betrieb rotes Licht, insbesondere in einem Wellenlängenbereich der dominanten Wellenlänge zwischen wenigstens 590 nm und höchstens 620 nm. Insbesondere kann die dominante Wellenlänge des von den Leuchtdioden zweiter Art 2 im Betrieb erzeugten roten Lichts beispielsweise bei 600 nm liegen, dies entspricht einem Peak bei circa 615 nm. The lighting device according to the 1 further comprises five light-emitting diodes of the second kind. The light-emitting diodes of the second kind 2 each comprise a light-emitting diode chip 21 as well as a conversion element 22 that the LED chip 21 is subordinate. In the present case, the LED chip is based 21 on a nitride compound semiconductor material such as InGaN. The LED chip 21 generates blue light in operation, for example, from the conversion element 22 mostly converted to red light. The conversion element 22 contains or consists for example of a ceramic material such as (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ and / or (Sr, Ca) AlSiN: Eu 2+ . The light-emitting diodes of the second kind 2 generate red light during operation, in particular in a wavelength range of the dominant wavelength between at least 590 nm and at most 620 nm. In particular, the dominant wavelength of the light-emitting diodes of the second kind 2 For example, red light generated during operation may be at 600 nm, which corresponds to a peak at approximately 615 nm.

Das von den Leuchtdioden zweiter Art 2 erzeugte rote Licht weist ein besonders breites Intensitätsmaximum auf, das beispielsweise eine Halbwärtsbreite von größer 70 nm aufweisen kann. Die Lichtqualität kann daher, wenn nur Leuchtdiodenchips zweiter Art 2 und keine Leuchtdiodenchips erster Art 1 zum Einsatz kommen, geringer sein als wenn Leuchtdioden beider Arten zum Einsatz kommen. Die Leuchtdiodenchips erster Art 1 zeichnen sich nämlich durch einen schmaleren Peak der maximalen Intensität aus, der beispielsweise eine Halbwärtsbreite von 40 nm oder weniger aufweisen kann. That of the light-emitting diodes of the second kind 2 generated red light has a particularly broad intensity maximum, which may for example have a half-width of greater than 70 nm. The quality of light can therefore, if only LED chips of the second kind 2 and no LED chips of the first kind 1 are used, be less than when light emitting diodes of both types are used. The LED chips of the first kind 1 Namely, they are characterized by a narrower peak of maximum intensity, which may, for example, have a half-width of 40 nm or less.

Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel weiter drei Leuchtdioden dritter Art, die im Betrieb grünliches Licht erzeugen. Die Leuchtdioden dritter Art umfassen jeweils einen Leuchtdiodenchip 31, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert sowie ein weiteres Konversionselement 32, das zirka die Hälfte des vom Leuchtdiodenchip 31 im Betrieb erzeugten Lichts zu gelbem beziehungsweise gelb-grünem Licht konvertieren. Das weitere Konversionselement 32 umfasst oder besteht aus einem keramischen Material wie beispielsweise LuAg:Ce3+, YAG:Ce3+, wobei die Leuchtstoffe jeweils Beimischungen von Ga, Sc, Tb, und Gd enthalten können, um ihre Emissionseigenschaften anzupassen. Ferner ist für das weitere Konversionselement 32 die Verwendung von (Ba, Sr)-SiON:Eu2+ möglich. In the present exemplary embodiment, the lighting device further comprises three light-emitting diodes of the third type, which generate greenish light during operation. The light-emitting diodes of the third type each comprise a light-emitting diode chip 31 which is based on a nitride compound semiconductor material and another conversion element 32 , which is about half of that of the LED chip 31 convert light generated during operation to yellow or yellow-green light. The further conversion element 32 comprises or consists of a ceramic material such as LuAg: Ce 3+ , YAG: Ce 3+ , wherein the phosphors may each contain admixtures of Ga, Sc, Tb, and Gd to match their emission properties. Furthermore, for the further conversion element 32 the use of (Ba, Sr) -SiON: Eu 2+ possible.

Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem in Verbindung mit der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst weiter eine einzige Leuchtdiode vierter Art 4, die vorliegend aus einem Leuchtdiodenchip besteht, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert und im Betrieb blaues Licht abstrahlt. Die Leuchtdiode vierter Art 4 erzeugt im Betrieb beispielsweise blaues Licht mit einer dominanten Wellenlänge von 450 nm. The lighting device according to the in connection with the 1 described embodiment further comprises a single light emitting diode fourth type 4 , which in the present case consists of a light-emitting diode chip which is based on a nitride compound semiconductor material and emits blue light during operation. The light-emitting diode of the fourth kind 4 generates, for example, blue light with a dominant wavelength of 450 nm during operation.

Die verbleibenden Leuchtdioden sind um die Leuchtdiode vierter Art 4 herum kreisförmig angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung kann weiter ein nicht gezeigtes optisches Element umfassen, das zur Strahlformung und/oder Durchmischung des von den Leuchtdioden 1, 2, 3, 4 im Betrieb abgestrahlten Lichts sorgen kann. The remaining light-emitting diodes are fourth around the light-emitting diode 4 arranged in a circle. The illumination device may further comprise an optical element, not shown, for beam shaping and / or mixing of the light emitting diodes 1 . 2 . 3 . 4 can provide light emitted during operation.

Die grafische Auftragung der 2 zeigt ein Spektrum des von der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 im Betrieb erzeugten weißen Mischlicht. The graphic plot of the 2 shows a spectrum of the of the lighting device according to the embodiment of 1 in operation generated white mixed light.

Das Spektrum zeichnet sich insbesondere durch den Peak 5 aus, der auf das rote Licht der Leuchtdiode erster Art 1 zurückgeht. Dieser schmale Peak bei einer relativ hohen Wellenlänge sorgt für eine Verbesserung der vom Betrachter wahrgenommenen Lichtqualität. Das weiße Licht weist dabei die folgenden Farbkoordinaten auf: cx = 0,4327, cy = 0,3953.The spectrum is characterized in particular by the peak 5 out on the red light of the first kind LED 1 declining. This narrow peak at a relatively high wavelength provides an improvement in the viewer perceived light quality. The white light has the following color coordinates: cx = 0.4327, cy = 0.3953.

Die korrelierte Farbtemperatur beträgt vorliegend 2999 K. Ferner ergeben sich folgende Werte für die Farbwiedergabeindizes:
RA = 95
R1 = 98
R2 = 99
R3 = 99
R4 = 94
R5 = 97
R6 = 95
R7 = 92
R8 = 86
R9 = 69
R10 = 98
R11 = 89
R12 = 95
R13 = 98
R14 = 99
R15 = 0
R16 = 0 The correlated color temperature in the present case is 2999 K. Furthermore, the following values result for the color rendering indices:
RA = 95
R1 = 98
R2 = 99
R3 = 99
R4 = 94
R5 = 97
R6 = 95
R7 = 92
R8 = 86
R9 = 69
R10 = 98
R11 = 89
R12 = 95
R13 = 98
R14 = 99
R15 = 0
R16 = 0

Insgesamt zeichnet sich das von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb erzeugte weiße Licht durch eine hohe Temperaturstabilität und einen sehr hohen Farbwiedergabeindex RA aus, der durch die Kombination der Leuchtdioden erster und zweiter Art möglich wird. Overall, the white light generated by the lighting device in operation is characterized by a high temperature stability and a very high color rendering index RA, which is made possible by the combination of the light emitting diodes of the first and second type.

Die 3 zeigt ein Spektrum für eine alternative Beleuchtungsvorrichtung, bei der auf eine Leuchtdiode erster Art verzichtet wird. Die Farbkoordinaten sind wie folgt: cx = 0,44, cy = 0,4.The 3 shows a spectrum for an alternative lighting device, is dispensed with a light-emitting diode of the first kind. The color coordinates are as follows: cx = 0.44, cy = 0.4.

Die korrelierte Farbtemperatur beträgt 3003 K. Die Farbwiedergabeindizes sind wie folgt:
RA = 86
R1 = 85
R2 = 94
R3 = 94
R4 = 88
R5 = 88
R6 = 96
R7 = 83
R8 = 61
R9 = 13
R10 = 89
R11 = 93
R12 = 90
R13 = 88
R14 = 97
R15 = 0
R16 = 0The correlated color temperature is 3003 K. The color rendering indices are as follows:
RA = 86
R1 = 85
R2 = 94
R3 = 94
R4 = 88
R5 = 88
R6 = 96
R7 = 83
R8 = 61
R9 = 13
R10 = 89
R11 = 93
R12 = 90
R13 = 88
R14 = 97
R15 = 0
R16 = 0

Insbesondere der Farbwiedergabeindex RA ist also deutlich verringert. Die dem Spektrum der 3 zugrundeliegende Beleuchtungsvorrichtung weist lediglich Leuchtdioden zweiter, dritter und vierter Art auf. Dies hat den Vorteil, dass die Beleuchtungsvorrichtung weißes Licht mit hoher Effizienz und sehr hoher Farbstabilität erzeugt. Der Farbwiedergabeindex kann durch Auswahl von geeigneten Konversionselementen erhöht werden, wobei die Effizienz der Lichterzeugung jedoch sinkt. Da das Spektrum des von den Leuchtdioden zweiter Art im Betrieb erzeugten roten Lichts recht breit ist und eine Halbwärtsbreite von mehr als 70 nm aufweisen kann, erscheint die Lichtqualität des erzeugten weißen Lichts jedoch relativ schlecht im Vergleich zum weißen Licht, das von der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 erzeugt wird. Zur Verbesserung der Lichtqualität können Konversionselemente 22 zum Einsatz kommen, die keramische Leuchtstoffe wie M2Si5N8:Eu2+ oder (Sr, Ca)AlSiN:Eu2+ umfassen. Diese Leuchtstoffe sind jedoch schwer herstellbar und relativ teuer. In particular, the color rendering index RA is thus significantly reduced. The the spectrum of 3 underlying lighting device has only light-emitting diodes of the second, third and fourth type. This has the advantage that the lighting device generates white light with high efficiency and very high color stability. The color rendering index can be increased by selecting suitable conversion elements, but the efficiency of light generation decreases. However, since the spectrum of the red light generated by the second type light emitting diodes in operation is quite wide and may have a half width of more than 70 nm, the light quality of the generated white light appears relatively poor compared to the white light emitted by the lighting device according to the present invention Embodiment of 1 is produced. To improve the quality of light, conversion elements can be used 22 which include ceramic phosphors such as M 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ or (Sr, Ca) AlSiN: Eu 2+ . However, these phosphors are difficult to produce and relatively expensive.

Als weitere Alternative zu einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung wäre es auch möglich, auf die Leuchtdioden zweiter Art 2 zu verzichten und lediglich Leuchtdioden erster Art 1, Leuchtdioden dritter Art 3 und Leuchtdioden vierter Art 4 einzusetzen. Damit kann Licht relativ guter Qualität bei einem hohen Farbwiedergabeindex zwischen 85 und 90 erzeugt werden. Dies ist auf dem relativ engen Intensitätspeak des von der Leuchtdiode erster Art 1 im Betrieb erzeugten roten Lichts zurückzuführen. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung weist jedoch gegenüber der in Verbindung mit der 1 beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung eine stark reduzierte Effizienz auf und zeigt weiter ein relativ schlechtes Temperaturverhalten, da sich die Farbkoordinaten des erzeugten weißen Mischlichts mit steigender Temperatur der Beleuchtungsvorrichtung stark ändern. As a further alternative to a lighting device described here, it would also be possible to the light-emitting diodes of the second kind 2 to dispense and only light-emitting diodes of the first kind 1 , LEDs of the third kind 3 and light-emitting diodes of the fourth kind 4 use. Thus, light of relatively good quality can be produced with a high color rendering index between 85 and 90. This is due to the relatively narrow intensity peak of the LED of the first kind 1 due to red light generated during operation. Such a lighting device, however, compared with that in connection with the 1 described lighting device on a greatly reduced efficiency and further shows a relatively poor temperature behavior, since the color coordinates of the white mixed light produced change greatly with increasing temperature of the lighting device.

Zur Verbesserung der Effizienz und des Farbwiedergabeindex kann bei einer solchen Beleuchtungsvorrichtung auch eine Leuchtdiode zum Einsatz kommen, die auf AlGaInP basiert und eine dominante Wellenlänge zwischen 612 und 620 nm aufweist. In diesem Wellenlängenbereich befindet man sich jedoch in einem besonders empfindlichen Bereich des menschlichen Auges (vergleiche die 4, die die Ableitung 7 der Augenempfindlichkeitskurve zeigt, dort den Peak 6). In order to improve the efficiency and the color rendering index, such a lighting device can also use a light-emitting diode based on AlGaInP and having a dominant wavelength between 612 and 620 nm. In this wavelength range, however, one finds oneself in a particularly sensitive area of the human eye (compare the 4 that the derivative 7 the eye sensitivity curve shows there the peak 6 ).

Temperaturbedingte Veränderungen in der Wellenlänge des erzeugten roten Lichts werden daher in diesem Wellenlängenbereich besonders stark wahrgenommen. Für die in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eingesetzten Leuchtdioden erster Art ist dies nicht der Fall, vergleiche Peak 5 in der 4. Temperature-induced changes in the wavelength of the generated red light are therefore perceived particularly strongly in this wavelength range. For in the lighting device according to the embodiment of 1 this is not the case, compare Peak 5 in the 4 ,

Insgesamt zeichnet sich eine hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung durch einen oder mehrere der folgenden Vorteile aus:

  • 1. Da ein Großteil des Lichts der Beleuchtungsvorrichtung durch Leuchtdioden zweiter und dritter Art erzeugt wird, bei denen jeweils eine Voll-Konversion stattfindet, findet Lichterzeugung mit hoher Effizienz statt.
  • 2. Hohe Farbwiedergabeindizes von CRI > 95 sind möglich.
  • 3. Das Spektrum des von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten weißen Lichts umfasst einen engen Peak des Lichts der Leuchtdiode erster Art 1, der das subjektive Empfinden der Farbqualität verbessert. Die relative hohe Wellenlänge dieses Lichts kann die Farbqualität für manche beleuchtete Objekte zwar verschlechtern, erweist sich jedoch als vorteilhaft, da Änderungen der Wellenlänge in diesem Wellenlängenbereich weniger stark wahrgenommen werden.
  • 4. Die Temperaturstabilität ist sowohl hinsichtlich der Effizienz als auch des Farbortes sehr gut, da relativ wenig Licht von den Leuchtdioden erster Art 1 stammt, bei den verwendeten langen Wellenlängen des Lichts der Leuchtdioden erster Art 1 der Effizienzrückgang bei höheren Temperaturen kleiner ist als bei kürzeren Wellenlängen und die Ableitung der Augenempfindlichkeitskurve 7 im Bereich der verwendeten Wellenlängen kleiner ist als bei kürzeren Wellenlängen.
  • 5. Die Verwendung von Leuchtdioden erster Art 1, die einen relativ engen Peak der maximalen Intensität bei relativ hoher Wellenlänge aufweisen, ermöglicht es, auf eine aktive Ansteuerung der Leuchtdioden der Beleuchtungsvorrichtung zu verzichten. Das heißt, es muss zum Erhalt von weißem Licht mit guter Lichtqualität bei hoher Temperaturstabilität keine Nachregelung des Stroms, mit dem die Leuchtdioden betrieben werden, in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgen. Das erzeugte Licht weist an sich schon eine hohe Temperaturstabilität auf, sodass geeignete Klasseneinteilung der Leuchtdiodenchips vor dem Verbauen ("binning") und/oder die Verwendung von Vorwiderständen für die Leuchtdioden der Beleuchtungsvorrichtung zur Einstellung eines gewünschten Farbortes ausreichend ist.
Overall, a lighting device described here is characterized by one or more of the following advantages:
  • 1. Since much of the light of the lighting device is produced by second and third type light emitting diodes, each of which undergoes full conversion, light generation takes place with high efficiency.
  • 2. High color rendering indices of CRI> 95 are possible.
  • 3. The spectrum of the white light generated by the illumination device comprises a narrow peak of the light of the first type of light emitting diode 1 that improves the subjective perception of color quality. Although the relatively high wavelength of this light can degrade the color quality for some illuminated objects, it proves to be advantageous since changes in the wavelength are less strongly perceived in this wavelength range.
  • 4. The temperature stability is very good both in terms of efficiency and the color location, since relatively little light from the light emitting diodes of the first kind 1 originates in the long wavelengths of light used of the light-emitting diodes of the first kind 1 the efficiency decrease at higher temperatures is less than at shorter wavelengths and the derivation of the eye sensitivity curve 7 in the range of wavelengths used is smaller than at shorter wavelengths.
  • 5. The use of light-emitting diodes of the first kind 1 , which have a relatively narrow peak of maximum intensity at a relatively high wavelength, makes it possible to dispense with an active driving of the LEDs of the lighting device. This means that in order to obtain white light with good light quality and high temperature stability, it is not necessary to readjust the current with which the light-emitting diodes are operated as a function of the temperature. The generated light already has a high temperature stability, so that suitable classification of the light-emitting diode chips before binning and / or the use of series resistors for the light-emitting diodes of the lighting device is sufficient for setting a desired color location.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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.The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

Claims (11)

Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von weißem Licht mit – zumindest einer Leuchtdiode einer ersten Art (1), die im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und – zumindest einer Leuchtdiode einer zweiten Art (2), die im Betrieb rotes Licht abstrahlt, wobei – die Leuchtdiode erster Art (1) einen Leuchtdiodenchip umfasst, der im Betrieb rotes Licht abstrahlt, und – die Leuchtdiode zweiter Art (2) einen Leuchtdiodenchip (21), der im Betrieb UV-Strahlung und/oder blaues Licht abstrahlt, und ein Konversionselement (22), das zumindest einen Großteil der UV-Strahlung und/oder des blauen Lichts zu rotem Licht konvertiert, umfasst.Lighting device for generating white light with - at least one light-emitting diode of a first type ( 1 ), which emits red light during operation, and - at least one light-emitting diode of a second type ( 2 ), which emits red light during operation, wherein - the light-emitting diode of the first type ( 1 ) comprises a light-emitting diode chip which emits red light during operation, and - the light-emitting diode of the second type ( 2 ) a LED chip ( 21 ), which emits in operation UV radiation and / or blue light, and a conversion element ( 22 ) which converts at least a majority of the UV radiation and / or the blue light to red light. Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Leuchtdiode erster Art (1) im Betrieb rotes Licht mit einer dominanten Wellenlänge abstrahlt, die größer ist, als die dominante Wellenlänge des Lichts, das von der Leuchtdiode zweiter Art (2) im Betrieb abgestrahlt wird. Lighting device according to the preceding claim, in which the light-emitting diode of the first type ( 1 ) emits in operation red light having a dominant wavelength which is greater than the dominant wavelength of the light emitted by the second type of light emitting diode ( 2 ) is emitted during operation. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Leuchtdiode erster Art (1) einen Leuchtdiodenchip umfasst, der auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basiert, und die Leuchtdiode (2) zweiter Art einen Leuchtdiodenchip (21) umfasst, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.Lighting device according to one of the preceding claims, in which the light-emitting diode of the first type ( 1 ) comprises a light-emitting diode chip based on a phosphide compound semiconductor material, and the light-emitting diode ( 2 ) second type a LED chip ( 21 ) based on a nitride compound semiconductor material. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens doppelt so vielen Leuchtdioden zweiter Art (2) wie Leuchtdioden erster Art (1). Lighting device according to one of the preceding claims with at least twice as many light-emitting diodes of the second type ( 2 ) like light-emitting diodes of the first kind ( 1 ). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Konversionselement (22) ein keramisches Konversionselement ist und insbesondere zumindest eines der folgenden Materialien enthält oder insbesondere aus zumindest einem der folgenden Materialien besteht: (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu2+, (Sr, Ca)AlSiN3:Eu2+.Lighting device according to one of the preceding claims, in which the conversion element ( 22 ) is a ceramic conversion element and in particular contains at least one of the following materials or in particular consists of at least one of the following materials: (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2 + . Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche mit zumindest einer Leuchtdiode dritter Art (3), die im Betrieb grünliches Licht abstrahlt und zumindest einer Leuchtdiode vierter Art (4), die im Betrieb blaues Licht abstrahlt, wobei sich das Licht der Leuchtdioden erster Art (1), zweiter Art (2), dritter Art (3) und vierter Art (4) zu weißem Licht mischt.Lighting device according to one of the preceding claims with at least one light emitting diode of the third type ( 3 ), which emits greenish light in operation and at least one light emitting diode of the fourth type ( 4 ), which emits blue light during operation, whereby the light of the light-emitting diodes of the first type ( 1 ), second kind ( 2 ), third kind ( 3 ) and fourth type ( 4 ) mix to white light. Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der das Verhältnis der Anzahl von Leuchtdioden erster Art (1) zu Leuchtdioden zweiter Art (2) zu Leuchtdioden dritter Art (3) zu Leuchtdioden vierter Art (4) in etwa gleich oder gleich 1:5:3:1 ist.Lighting device according to the preceding claim, in which the ratio of the number of light-emitting diodes of the first type ( 1 ) to light-emitting diodes of the second kind ( 2 ) to light-emitting diodes of the third kind ( 3 ) to light emitting diodes of the fourth type ( 4 ) is equal to or equal to 1: 5: 3: 1. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der eine Leuchtdiode vierter Art (4) zentral angeordnet ist und die verbleibenden Leuchtdioden um die zentral angeordnete Leuchtdiode vierter Art (4) herum angeordnet sind, wobei alle Leuchtdioden auf einem gemeinsamen Träger (10) aufgebracht sind.Lighting device according to claim 6 or 7, wherein a light emitting diode of the fourth type ( 4 ) is arranged centrally and the remaining LEDs around the centrally arranged light emitting diode fourth type ( 4 ) are arranged around, with all the LEDs on a common support ( 10 ) are applied. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Leuchtdiode vierter Art (4) einen Leuchtdiodenchip umfasst, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Lighting device according to one of claims 6 to 8, in which the light emitting diode of the fourth type ( 4 ) comprises a light emitting diode chip based on a nitride compound semiconductor material. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der die Leuchtdiode dritter Art (3) einen Leuchtdiodenchip (31) umfasst, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert, wobei dem Leuchtdiodenchip ein weiteres Konversionselement (32) nachgeordnet ist.Lighting device according to one of Claims 6 to 9, in which the light-emitting diode of the third type ( 3 ) a LED chip ( 31 ), which is based on a nitride compound semiconductor material, wherein the LED chip another conversion element ( 32 ) is subordinate. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei der das weitere Konversionselement (32) ein keramisches Konversionselement ist und insbesondere zumindest eines der folgenden Materialien enthält oder insbesondere aus zumindest einem der folgenden Materialien besteht: LuAg:Ce3+, YAG:Ce3+, (Ba, Sr)-SiON:Eu2+.Lighting device according to one of claims 6 to 10, wherein the further conversion element ( 32 ) is a ceramic conversion element and in particular contains at least one of the following materials or in particular consists of at least one of the following materials: LuAg: Ce 3+ , YAG: Ce 3+ , (Ba, Sr) -SiON: Eu 2+ .
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