DE102010030938A1 - Light box and method for mixing light - Google Patents
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Abstract
Ein Lichtkasten (1) weist ein Gehäuse (2, 3, 4) mit einer Lichtaustrittsöffnung auf, wobei in dem Gehäuse 2, 3, 4) mindestens eine Halbleiterlichtquelle (5) untergebracht ist, mindestens eine Halbleiterlichtquelle (5) zumindest teilweise auf eine Innenseite (6) einer Wand (4) des Gehäuses (2, 3, 4) strahlt, die Innenseite (6) zumindest teilweise mit mindestens einem Leuchtstoff (7; 12; 13) belegt ist, die Lichtaustrittsöffnung von einer lichtdurchlässigen Abdeckung (3) abgedeckt ist und die Abdeckung (3) eine lichtstreuende, leuchtstofffreie Abdeckung (3) ist.A light box (1) has a housing (2, 3, 4) with a light exit opening, at least one semiconductor light source (5) being accommodated in the housing 2, 3, 4), at least one semiconductor light source (5) at least partially on an inside (6) a wall (4) of the housing (2, 3, 4) radiates, the inside (6) is at least partially covered with at least one phosphor (7; 12; 13), the light outlet opening is covered by a translucent cover (3) and the cover (3) is a light-scattering, fluorescent-free cover (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen Lichtkasten (auch 'Lichtbox' genannt), wobei der Lichtkasten ein Gehäuse mit einer Lichtaustrittsöffnung aufweist, in dem Gehäuse mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere Leuchtdiode, untergebracht ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle zumindest teilweise auf eine Innenseite einer Wand des Gehäuses strahlt, die Innenseite zumindest teilweise mit mindestens einem Leuchtstoff belegt ist und die Lichtaustrittsöffnung von einer lichtdurchlässigen Abdeckung abgedeckt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Mischen von Licht.The invention relates to a light box (also called 'light box'), wherein the light box has a housing with a light exit opening in the housing at least one semiconductor light source, in particular light emitting diode is housed, the at least partially radiates at least one semiconductor light source on an inner side of a wall of the housing , the inside is at least partially covered with at least one phosphor and the light exit opening is covered by a translucent cover. The invention further relates to a method for mixing light.
Bei einer Erzeugung von weißem Mischlicht aus Licht blauer LEDs und LED-nahem Leuchtstoff (welcher das blaue Licht der LEDs teilweise in gelbes oder gelb-grünes Licht umwandelt (”blau-gelb-Konversion”), entsteht zusätzlich zu einer Erwärmung des Leuchtstoffs durch eine Wärmeentwicklung an den LEDs Wärme durch Stokes-Verluste bei der Lichtumwandlung. Dies kann oberhalb von ca. 100°C bis 150°C zu Effizienzverlusten bei der Umwandlung und zu einer Degradation des Leuchtstoffes führen.When producing white mixed light of light of blue LEDs and LED-near phosphor (which partially converts the blue light of the LEDs in yellow or yellow-green light ("blue-yellow conversion"), in addition to a heating of the phosphor by a Heat evolution at the LEDs Heat due to Stokes loss during light conversion, which can result in loss of efficiency in conversion and degradation of the phosphor above about 100 ° C to 150 ° C.
Zudem emittiert der Leuchtstoff das wellenlängenumgewandelte bzw. konvertierte Licht zum Teil zu den LEDs zurück, was bei LED-nah aufgebrachtem Leuchtstoff zu einer starken Absorption des konvertierten Lichtes in den LEDs führt.In addition, the phosphor partly emits the wavelength-converted or converted light back to the LEDs, which leads to a strong absorption of the converted light in the LEDs when the phosphor is applied close to the LED.
Das Treffen des gewünschten Zielfarborts des Mischlichts hängt bei einem Durchgang durch eine Leuchtstoffschicht (Transmission) von einer Konzentration des Leuchtstoffs und einer Schichtdicke ab, was zu Fertigungsschwankungen im Farbort führt und das Problem des sog. ”Binnings” (einer notwendigen Sortierung der Lichtquellen nach ihrem tatsächlichen Farbort) verursacht.The meeting of the desired target color location of the mixed light depends on a passage through a phosphor layer (transmission) of a concentration of the phosphor and a layer thickness, which leads to manufacturing fluctuations in the color location and the problem of so-called "Binnings" (a necessary sorting of the light sources after their actual color location).
Zur Verringerung einer Aufwärmung des Leuchtstoffs durch die Abwärme von LEDs kann dieser entfernt von der LEDs angeordnet werden (”Remote Phosphor”), wobei der Leuchtstoff immer noch in Transmission verwendet wird. Dazu ist eine Nutzung eines relativ großen Lichtkastens bekannt. Der Lichtkasten weist ein Gehäuse mit einer Lichtaustrittsöffnung auf, wobei in dem Gehäuse mindestens eine LED untergebracht ist, welche zumindest teilweise auf eine Innenseite einer Wand des Gehäuses strahlt. Die Innenseite ist hochreflektierend ausgestaltet, um Rückreflexionen auf die LEDs geometrisch zu reduzieren. Die Lichtaustrittsöffnung weist den Leuchtstoff auf. Hierbei wärmt sich der Leuchtstoff aber immer noch stark auf, was die erreichbaren Lichtströme begrenzt. Zudem ist das Binning immer noch problematisch. Nachteilig ist ferner, dass die Lichtaustrittsfläche im ausgeschalteten Zustand aufgrund des Farbstoffs grell gelb erscheint.To reduce the heating of the phosphor by the waste heat of LEDs, this can be located away from the LEDs ("remote phosphor"), wherein the phosphor is still used in transmission. For this purpose, a use of a relatively large light box is known. The light box has a housing with a light exit opening, wherein in the housing at least one LED is housed, which at least partially radiates on an inner side of a wall of the housing. The inside is highly reflective designed to geometrically reduce back reflections on the LEDs. The light exit opening has the phosphor. In this case, however, the phosphor still warms up strongly, which limits the achievable luminous flux. In addition, binning is still problematic. A further disadvantage is that the light exit surface in the off state appears garish yellow due to the dye.
Es ist auch ein Leuchtkasten bekannt, dessen Innenseite nicht hochreflektierend, sondern mit einem Leuchtstoff belegt ist. Somit ist Leuchtstoff sowohl auf der Lichtaustrittsfläche, als auch an der Innenseite des Gehäuses vorhanden. Bei dieser Variante des Lichtkastens erwärmt sich der Leuchtstoff immer noch stark, und die Lichtaustrittsfläche erscheint im ausgeschalteten Zustand ebenfalls gelb, was von einem designtechnischen Standpunkt ebenfalls nachteilig ist.It is also known a lightbox whose inside is not highly reflective, but is covered with a phosphor. Thus, phosphor is present both on the light exit surface, as well as on the inside of the housing. In this variant of the light box, the phosphor still heats up strongly, and the light exit surface also appears yellow in the off state, which is also disadvantageous from a design point of view.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest zu verringern und insbesondere einen Lichtkasten bereitzustellen, welcher eine geringe Erwärmung des Leuchtstoffs ermöglicht, welcher ein verbessertes Aussehen aufweist und welcher eine gute Farbmischung zeigt.It is the object of the present invention to at least reduce the disadvantages of the prior art, and in particular to provide a light box which allows little heating of the phosphor, which has an improved appearance and which shows good color mixing.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Lichtkasten, aufweisend ein Gehäuse mit einer Lichtaustrittsöffnung, wobei in dem Gehäuse mindestens eine Halbleiterlichtquelle untergebracht ist, mindestens eine Halbleiterlichtquelle zumindest teilweise auf eine Innenseite einer Wand des Gehäuses strahlt, die Innenseite zumindest teilweise mit mindestens einem Leuchtstoff belegt ist, die Lichtaustrittsöffnung von einer lichtdurchlässigen Abdeckung abgedeckt ist (einschließlich durch eine solche gebildet wird) und die Abdeckung eine lichtstreuende, leuchtstofffreie Abdeckung ist. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Abdeckung sich praktisch vollständig zwischen den Seitenwänden erstreckt, d. h. in der Ebene der Abdeckung praktisch keine lichtundurchlässigen Gehäuseteile des Lichtkastens angeordnet sind.The object is achieved by a light box, comprising a housing with a light exit opening, wherein at least one semiconductor light source is housed in the housing, at least one semiconductor light source at least partially radiates on an inner side of a wall of the housing, the inner side is at least partially covered with at least one phosphor, the light exit opening is covered by (and is formed by) a translucent cover and the cover is a light diffusing, phosphor-free cover. It is particularly advantageous if the cover extends almost completely between the side walls, d. H. in the plane of the cover practically no light-impermeable housing parts of the light box are arranged.
Der Leuchtstoff an dem Gehäuse kann effizient gekühlt werden, da das Gehäuse direkt an einen Kühlkörper anbindbar ist und/oder auch selbst als ein Kühlkörper wirken kann. Der vergleichsweise schlecht kühlbare Leuchtstoff in der Abdeckung entfällt hierbei. Daher sind auch hohe Lichtströme von über 3000 Lumen problemlos möglich. Durch das Fehlen des Leuchtstoffs in der Abdeckung und auch aufgrund der lichtstreuenden Eigenschaft erscheint diese nun nicht mehr gelb. Durch die Streuwirkung der Abdeckung ist zudem eine verbesserte Farb- und Orts-Homogenisierung des austretenden Lichtstroms erreichbar. Ferner sind das Gehäuse und damit der Lichtkasten besonders kompakt bzw. klein ausgestaltbar, was unter anderem eine Lichtführung durch eine nachgeschaltete Optik, z. B. eine Linse, erleichtert.The phosphor on the housing can be efficiently cooled since the housing can be connected directly to a heat sink and / or can itself act as a heat sink. The comparatively poorly coolable phosphor in the cover is omitted here. Therefore, even high luminous fluxes of more than 3000 lumens are possible without any problems. Due to the absence of the phosphor in the cover and also due to the light-scattering property, it no longer appears yellow. Due to the scattering effect of the cover also an improved color and location homogenization of the exiting luminous flux can be achieved. Furthermore, the housing and thus the light box are particularly compact or small ausgestaltbar what, among other things, a light guide through a downstream optics, z. As a lens facilitated.
Es ist eine Ausgestaltung, dass eine Außenseite des Gehäuses (insbesondere an einem dem mindestens einen Leuchtstoff abgewandten Bereich) mit einem Kühlkörper oder einem Gehäuse, insbesondere einer Leuchte oder Lampe, thermisch verbunden ist und/oder an seiner Außenseite mit einer Kühlstruktur (Kühlrippen, Kühlstifte oder andere Kühlvorsprüngen) versehen ist. Dadurch kann der Leuchtstoff besonders wirkungsvoll gekühlt werden. It is an embodiment that an outer side of the housing (in particular on a region facing away from the at least one phosphor) is thermally connected to a heat sink or a housing, in particular a lamp or lamp, and / or on its outside with a cooling structure (cooling fins, cooling pins or other cooling projections) is provided. As a result, the phosphor can be cooled particularly effectively.
Die Abdeckung kann jedes geeignete lichtstreuende und lichtdurchlässige Material sein, z. B. diffus streuendes Glas (z. B. Milchglas) oder ein diffus streuender Kunststoff. Die Abdeckung kann auch als eine Primäroptik angesehen werden und außer der Lichtstreufunktion eine (andere) Lichtformung erlauben. Die Abdeckung kann z. B. gleichzeitig als eine Linse ausgestaltet sein.The cover may be any suitable light-diffusing and translucent material, e.g. B. diffused glass (eg., Frosted glass) or a diffusely scattering plastic. The cover can also be considered as a primary optic and allow (other) light shaping in addition to the light scattering function. The cover can z. B. at the same time be configured as a lens.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Innenseite des Gehäuses zumindest teilweise mit mindestens einem Inertstreumaterial belegt ist, d. h., mit einem Material, welches für das nicht wellenlängenumgewandelte (ursprünglich von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle emittierte) Licht und/oder für wellenlängenumgewandeltes Licht als ein streuendes Material wirkt und nicht selbst als Leuchtstoff wirkt. Dadurch kann eine Streuung eines auf die Innenwand des Lichtkastens einfallenden Lichts, insbesondere auch nicht wellenlängenumgewandelten (z. B. blauen) Lichts, so eingestellt werden, dass ein gewünschter Farbort des Mischlichts besser getroffen wird. Das Inertmaterial und der Leuchtstoff können gemischt sein und in einer gleichen Schicht auf die Innenwand aufgebracht werden.It is still an embodiment that the inside of the housing is at least partially covered with at least one Inertstreumaterial, d. h., With a material which for the non-wavelength-converted (originally emitted by the at least one semiconductor light source) light and / or wavelength-converted light acts as a scattering material and does not itself act as a phosphor. As a result, a scattering of light incident on the inner wall of the light box, in particular also light which has not been converted to wavelength (for example, blue), can be set so that a desired color location of the mixed light is better hit. The inert material and the phosphor can be mixed and applied in a same layer on the inner wall.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Gehäuse eine zylindrische Grundform aufweist, was eine richtungshomogene Lichtabstrahlung verbessert. Alternativ sind aber auch andersförmige Gehäuse möglich, z. B. mit einer quaderförmigen Grundform.It is yet another embodiment that the housing has a cylindrical basic shape, which improves a directionally homogeneous light emission. Alternatively, but also different shaped housing are possible, for. B. with a cuboid basic shape.
Insbesondere zur präzisen Einstellung eines gewünschten Farborts, z. B. eines weißen Mischlichts, insbesondere mittels einer partiellen Blau-Gelb-Konversion, kann es eine Weiterbildung sein, dass der direkt auf die Abdeckung treffende Anteil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle emittierten Lichts in etwa dem zur Einstellung des gewünschten Farborts benötigten Lichtanteil unkonvertierten Lichts entspricht. Dadurch kann insbesondere auf eine vergleichsweise fehlerbehaftete Einstellung eines Wellenlängenumwandlungsgrads des Leuchtstoffs an der Innenseite verzichtet werden, z. B. indem der Wellenlängenumwandlungsgrad des Leuchtstoffs (z. B. durch eine Einstellung der Leuchtstoffdichte und/oder der Schichtdicke) so gewählt wird, dass an der Innenseite praktisch eine Vollkonversion (von nahezu 100%) stattfindet. Ein Farbort des Lichtkastens mag dann insbesondere nur durch die geometrische Gestalt des Lichtkastens (Grundform, Dimensionen usw.) erreicht werden, ggf. unter einer Berücksichtigung einer Abstrahlcharakteristik der Halbleiterlichtquelle(n).In particular, for the precise setting of a desired color location, z. As a white mixed light, in particular by means of a partial blue-yellow conversion, it may be a development that the directly striking the cover portion of the emitted light from the at least one semiconductor light source in about the required for setting the desired color location light component unconverted light equivalent. As a result, in particular a comparatively erroneous adjustment of a wavelength conversion degree of the phosphor on the inside can be dispensed with, for example, By selecting the wavelength conversion degree of the phosphor (eg, by adjusting the phosphor density and / or the layer thickness) such that virtually full conversion (of nearly 100%) takes place on the inside. A color location of the light box may then be achieved in particular only by the geometric shape of the light box (basic shape, dimensions, etc.), possibly taking into account a radiation characteristic of the semiconductor light source (s).
Insbesondere für ein weißes Mischlicht, das aus einer Blau-Gelb-Konversion erzeugt wird, beträgt ein Anteil des blauen Lichts an dem weißen Mischlicht ca. 25%. Daraus kann insbesondere bei einer lambertschen Abstrahlcharakteristik der mindestens einen Halbleiterlichtquelle auf eine bevorzugte Höhe h des Gehäuses von mindestens tan(30°) × Radius r des Gehäuses, also h ~ 2·r, für direkt auf die Abdeckung einfallendes blaues Licht geschlossen werden. Es ist eine bevorzugte Weiterbildung, dass eine Höhe des Gehäuses zumindest ungefähr einem zweifachen des Radius' des Gehäuses (insbesondere bei zylindrischer Grundform, sonst z. B. auch einer Kantenlänge oder einer Länge einer Flächenhalbierenden einer Deckfläche) entspricht. Bei einem geringeren Konversions- oder Umwandlungsgrad des Leuchtstoffs mag der Lichtkasten beispielsweise eine größere Höhe h aufweisen.In particular, for a white mixed light generated from a blue-yellow conversion, a proportion of the blue light on the white mixed light is about 25%. From this, in particular with a Lambert radiation characteristic of the at least one semiconductor light source to a preferred height h of the housing of at least tan (30 °) × radius r of the housing, ie h ~ 2 · r, be closed for directly incident on the cover blue light. It is a preferred development that a height of the housing corresponds at least approximately to twice the radius of the housing (in particular in the case of a cylindrical basic shape, otherwise eg an edge length or a length of a surface bisector of a cover surface). For example, with a lower degree of conversion or conversion of the phosphor, the light box may have a greater height h.
Es ist allgemein eine Ausgestaltung, dass ein von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle auf die Innenseite der Wand des Gehäuses abgestrahltes Licht zum größten Teil wellenlängenumgewandelt wird. Dies kann insbesondere ab einer bestimmten Schichtdicke schichtdickenunabhängig geschehen. Dadurch kann insbesondere ein Anteil des wellenlängenumgewandelten Lichts zu dem Anteil des nicht wellenlängenumgewandelten Lichts an dem Abdeckelement besonders genau eingestellt werden. Unter einem größten Teil kann insbesondere ein Anteil von mindestens 90% verstanden werden, insbesondere eine Vollkonversion mit einer praktisch vollständigen Wellenlängenumwandlung oder Konversion.It is generally a configuration that a light emitted by the at least one semiconductor light source onto the inside of the wall of the housing is for the most part wavelength-converted. This can be done layer thickness independent in particular from a certain layer thickness. As a result, in particular a proportion of the wavelength-converted light to the proportion of the non-wavelength-converted light to the cover element can be set particularly precisely. In particular, a majority can be understood to mean a proportion of at least 90%, in particular a full conversion with virtually complete wavelength conversion or conversion.
Es ist eine für eine Erreichung eines besonders hohen Umwandlungsgrads vorteilhafte Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle eine auf die Innenwand gerichtete Hauptabstrahlrichtung aufweist ('breit strahlende Halbleiterlichtquelle'). Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle kann allgemein mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweisen, welche einen stärkeren seitlichen (von einer optischen Achse weiter abweichenden) Lichtstrom bzw. Intensität aufweist als ein Lambertscher Strahler. Dadurch wird ein Auftreten von Mehrfachreflexionen an der Innenwand des Gehäuses unterstützt, was wiederum den Umwandlungsgrad erhöht. Auch kann das Gehäuse dann niedriger (mit einer geringeren Höhe h) ausgestaltet werden.It is an embodiment that is advantageous for achieving a particularly high degree of conversion that the at least one semiconductor light source has a main emission direction directed toward the inner wall ('broadly emitting semiconductor light source'). The at least one semiconductor light source may generally have at least one semiconductor light source which has a stronger lateral (or deviating from an optical axis) luminous flux or intensity than a Lambertian radiator. This assists in the occurrence of multiple reflections on the inner wall of the housing, which in turn increases the degree of conversion. Also, the housing can then be configured lower (with a lower height h).
Ein Beispiel für eine breit strahlende Halbleiterlichtquelle sind die mit einer Primäroptik versehenen Leuchtdioden der Linie ”Golden Dragon Argus” der Fa. Osram. Es kann daher eine vorteilhafte Weiterbildung sein, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine breit strahlende Leuchtdiode umfasst.An example of a broadly emitting semiconductor light source are the LEDs provided with a primary optics of the "Golden Dragon Argus" line. the company Osram. It may therefore be an advantageous development that the at least one semiconductor light source comprises at least one wide-emitting light emitting diode.
Es ist eine zur Erhöhung einer Lichtausbeute und eines Wellenlängenumwandlungsgrads vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Innenseite der Wand eine hochreflektierende Oberfläche aufweist, auf welcher der mindestens eine Leuchtstoff aufgebracht ist. Dadurch wird durch die Leuchtstoffschicht hindurchlaufendes Licht oder in Richtung der Innenseite von dem Leuchtstoff abgestrahltes Licht im Wesentlich wieder vollständig in den Innenraum des Gehäuses zurückgeworfen. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für dünne Leuchtstoffschichten, insbesondere solchen, bei denen ohne die reflektierende Oberfläche keine Vollkonversion auftritt, mit der reflektierenden Oberfläche hingegen schon. Die hochreflektierende Oberfläche kann mittels einer Reflexionsschicht gebildet werden (welche z. B. ein Teil eines Reflexionsschichtsystems sein kann), insbesondere einer Miro-Schicht oder eines Miro-Schichtsystems, z. B. 'Miro' oder 'Miro Silver' der Fa. alanod, oder einer auf eine andere Weise hochreflektiv beschichteten Wand, insbesondere aus Aluminium.It is an advantageous embodiment for increasing a luminous efficacy and a wavelength conversion degree that the inside of the wall has a highly reflective surface on which the at least one phosphor is applied. As a result, light passing through the phosphor layer or light radiated toward the inside by the phosphor is substantially completely reflected back into the interior of the housing. This embodiment is particularly advantageous for thin phosphor layers, in particular those in which no full conversion occurs without the reflective surface, with the reflective surface, however, already. The highly reflective surface may be formed by means of a reflective layer (which, for example, may be part of a reflective layer system), in particular a miro-layer or a miro-layer system, e.g. B. 'Miro' or 'Miro Silver' Fa. Alanod, or another highly reflective coated wall, in particular made of aluminum.
Der mindestens eine Leuchtstoff kann einen oder mehrere unterschiedliche (z. B. in unterschiedliche Wellenlängen umwandelnde und/oder für unterschiedliche Wellenlängen empfindliche) Leuchtstoffe umfassen, d. h. der Begriff des mindestens einen Leuchtstoffs impliziert ausdrücklich auch die Verwendung von mehr als einem Leuchtstoff. Die Verwendung unterschiedlicher Leuchtstoffe erleichtert oder ermöglich sogar erst eine Einstellung bestimmter Farborte, z. B. von warmweißen Farborten.The at least one phosphor may comprise one or more different phosphors (eg, converting into different wavelengths and / or sensitive to different wavelengths), i. H. the concept of the at least one phosphor also expressly implies the use of more than one phosphor. The use of different phosphors even facilitates or even allows a setting of certain color locations, eg. B. of warm white colors.
Unterschiedliche Leuchtstoffe können z. B. gemischt sein (Leuchtstoffmischung). Es ist jedoch eine für eine geringere gegenseitige Beeinflussung der Leuchtstoffe vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Innenseite der Wand mit mehreren unterschiedlich positionierten Leuchtstoffbereichen mit mindestens zwei unterschiedlichen Leuchtstoffen belegt ist. In anderen Worten ist auch eine geometrisch getrennt Aufbringung mehrerer Leuchtstoffe möglich. Die Innenwand ist vorteilhafterweise vollständig mit den Leuchtstoffen belegt. Dies ist auch für nur einen Leuchtstoff vorteilhaft. Die unterschiedlichen Leuchtstoffbereiche grenzen somit vorteilhafterweise unmittelbar aneinander.Different phosphors can z. B. be mixed (phosphor mixture). However, it is an advantageous embodiment for a lower mutual influence of the phosphors, that the inside of the wall is covered with a plurality of differently positioned phosphor areas with at least two different phosphors. In other words, a geometrically separate application of multiple phosphors is possible. The inner wall is advantageously completely covered with the phosphors. This is also advantageous for only one phosphor. The different phosphor regions thus advantageously adjoin one another directly.
Es ist eine für eine einfache Aufbringung der Leuchtstoffe, insbesondere in einer flächendeckenden Anordnung, vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Leuchtstoffbereiche streifenförmig angeordnet sind. Die Streifen können senkrecht oder waagerecht ausgerichtet sein. Eine mögliche Winkel- oder richtungsabhängige Farbinhomogenität kann durch schmalere Streifen und/oder die Streuwirkung der Abdeckung nivelliert werden.It is advantageous for a simple application of the phosphors, in particular in a full-coverage arrangement, advantageous embodiment that the phosphor regions are arranged in strips. The stripes can be vertical or horizontal. A possible angular or directional color inhomogeneity can be leveled by narrower stripes and / or the scattering effect of the cover.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle eine blau leuchtende Lichtquelle umfasst und mindestens ein Leuchtstoff blaues Licht in gelbliches (gelbes oder gelbgrünes) Licht umwandeln kann. Es sind jedoch auch andersfarbige Lichtquellen und Leuchtstoffe einsetzbar.It is also an embodiment that the at least one semiconductor light source comprises a blue-emitting light source and at least one phosphor can convert blue light into yellowish (yellow or yellow-green) light. However, it is also different colored light sources and phosphors used.
Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle kann allgemein mindestens eine Leuchtdiode umfassen. Das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht kann ein sichtbares Licht, ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z. B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.The at least one semiconductor light source may generally comprise at least one light-emitting diode. The light emitted by the at least one light emitting diode may be a visible light, an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED). The at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount"). The at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, z. At least one Fresnel lens, collimator and so on. Instead of or in addition to inorganic light emitting diodes, z. Based on InGaN or AlInGaP, organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs) can generally also be used. Alternatively, the at least one semiconductor light source z. B. have at least one diode laser.
Allgemein können bei einem Vorliegen mehrerer Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten.In general, in the presence of a plurality of semiconductor light sources, in particular light-emitting diodes, they can shine in the same color or in different colors.
Sind in dem Gehäuse verschiedenfarbige Halbleiterlichtquellen vorhanden, kann mindestens ein Leuchtstoff bezüglich einiger oder aller Farben empfindlich bzw. aktiv sein. Alternativ weist der Lichtkasten unterschiedliche Leuchtstoffe für verschiedenfarbige Halbleiterlichtquellen auf.If different colored semiconductor light sources are present in the housing, at least one phosphor can be sensitive or active with respect to some or all of the colors. Alternatively, the light box on different phosphors for different colored semiconductor light sources.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass für Halbleiterlichtquelle(n) einer ersten Farbe mindestens ein Leuchtstoff vorgesehen ist und für Halbleiterlichtquelle(n) einer zweiten Farbe kein Leuchtstoff vorgesehen ist. In anderen Worten kann die Leuchtvorrichtung mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweisen, welcher kein Leuchtstoff zugeordnet ist.It is a further development that at least one phosphor is provided for semiconductor light source (s) of a first color and no phosphor is provided for semiconductor light source (s) of a second color. In other words, the lighting device may have at least one semiconductor light source to which no phosphor is assigned.
Das Licht der Halbleiterlichtquellen) der ersten Farbe wird somit zumindest teilweise in eine andere Farbe konvertiert, während das Licht der Halbleiterlichtquelle(n) der zweiten Farbe nicht umgewandelt wird. Diese Weiterbildung ermöglicht eine besonders einfache Einstellung des gewünschten Farborts.The light of the semiconductor light sources 1) of the first color is thus at least partially converted to another color while the light of the semiconductor light source (s) of the second color is not converted. This development allows a particularly simple setting of the desired color location.
Insbesondere kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle, der kein Leuchtstoff zugeordnet ist, mindestens eine rot leuchtende Halbleiterlichtquelle umfassen. Dadurch kann insbesondere bei einer blau-gelb-Konversion, bei welcher der Leuchtstoff blaues Licht in ein gelb-grünes Licht umwandelt, der Farbort in Richtung weiß oder warm-weiß verschoben werden, ohne dass es (wie z. B. bei einer zusätzlichen Verwendung eines blau in rot umwandelnden Leuchtstoffs) zu Lichtverlusten kommt. Der Lichtkasten weist somit zumindest eine blaue Halbleiterlichtquelle und mindestens eine rote Halbleiterlichtquelle auf, sowie eine Leuchtstoff, welcher auf das von der blauen Halbleiterlichtquelle emittierte blaue Licht, aber nicht auf das von der roten Halbleiterlichtquelle emittierte rote Licht reagiert. An der Abdeckung bzw. Lichtaustrittsfläche werden also blaues Primärlicht, gelb-grünes Konversionslicht und rotes Primärlicht gemischt, so dass sich insgesamt ein weißes, insbesondere warm-weißes, Mischlicht ergibt. Es ist beispielsweise aber auch möglich, mindestens eine blaue Halbleiterlichtquelle mit einem blaues in gelbes oder gelbgrünes Licht umwandelnden Leuchtstoff und mit einem blaues in rotes Licht umwandelnden Leuchtstoff zu verwenden, wobei die Leuchtstoffe insbesondere räumlich getrennt angeordnet sein können. In particular, the at least one semiconductor light source to which no phosphor is assigned can comprise at least one red-emitting semiconductor light source. As a result, in particular in the case of a blue-yellow conversion, in which the phosphor converts blue light into a yellow-green light, the color locus can be shifted towards white or warm-white without it (as in the case of additional use, for example) a blue in red converting phosphor) to light losses occurs. The light box thus has at least one blue semiconductor light source and at least one red semiconductor light source, as well as a phosphor which reacts to the blue light emitted by the blue semiconductor light source but not to the red light emitted by the red semiconductor light source. Thus, blue primary light, yellow-green conversion light and red primary light are mixed at the cover or light exit surface, so that overall a white, in particular warm white, mixed light results. However, it is also possible, for example, to use at least one blue semiconductor light source with a blue phosphor converting into yellow or yellow-green light and with a blue phosphor converting into red light, wherein the phosphors can be arranged in particular spatially separated.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die den Leuchtstoff tragende Wand des Gehäuses Aluminium oder ein gebogenes Blech aufweist. Dadurch wird eine gut wärmeleitende Wand bei vergleichsweise geringen Kosten und mit einem geringen Gewicht bereitgestellt.It is still an embodiment that the phosphor-carrying wall of the housing comprises aluminum or a bent sheet metal. As a result, a good heat-conducting wall is provided at a comparatively low cost and with a low weight.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Mischen von Licht, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- – (Insbesondere anteiliges) Aussenden von Licht mindestens einer Halbleiterlichtquelle auf mindestens einen Leuchtstoff an einer Innenwand eines Lichtkastens, wobei zumindest ein von dem Leuchtstoff wellenlängenumgewandeltes Licht auf eine lichtdurchlässige lichtstreuende und leuchtstofffreie Abdeckung fällt (dabei kann es eine Variante sein, dass ein Teil des auf den Leuchtstoff auftreffenden Lichts nicht wellenlängenumgewandelt wird);
- – Aussenden von Licht mindestens einer Halbleiterlichtquelle (z. B. auch einer Halbleiterlichtquelle, der kein Leuchtstoff zugeordnet ist) direkt auf die Abdeckung, so dass an der Abdeckung wellenlängenumgewandeltes Licht und das von mindestens einer Halbleiterlichtquelle direkt auf die Abdeckung abgestrahlte Licht mittels der Abdeckung gemischt werden (wobei die Abdeckung selbst keine Wellenlängenumwandlung vornimmt).
- - (In particular proportionate) emitting light from at least one semiconductor light source to at least one phosphor on an inner wall of a light box, wherein at least one of the phosphor wavelength converted light falls on a translucent light-scattering and phosphor-free cover (it may be a variant that a part of on the phosphor incident light is not wavelength converted);
- - Sending light from at least one semiconductor light source (eg., Also a semiconductor light source, which is not assigned to phosphor) directly on the cover, so that at the cover wavelength-converted light and the at least one semiconductor light source directly emitted to the cover light mixed by means of the cover (the cover itself does not perform wavelength conversion).
Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die der Lichtkastens und kann auch analog ausgestaltet werden.The method gives the same advantages as the light box and can also be configured analog.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.In the following figures, the invention will be described schematically with reference to exemplary embodiments. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.
Von den Leuchtdioden
Durch eine Dicke und/oder eine Konzentration des schichtartig auf die Innenseite
Kurve K1 zeigt beispielhaft die Reflexion von blauem (remittiertem) Licht einer blauen (blaue Farbe emittierenden) Leuchtdiode mit einer lambertartigen Abstrahlcharakteristik an dem Leuchtstoff
Die Kurven K1 und K2 zeigen, dass mit größerer Schichtdicke d der Umwandlungsgrad (ausgedrückt hier durch das Verhältnis der Reflexion des wellenlängenumgewandelten Lichts gegenüber der Reflexion des nicht wellenlängenumgewandelten Lichts) des Leuchtstoffs
Die Kurven K3 und K4 zeigen zu den Kurven K1 bzw. K2 analoge Abhängigkeiten, jedoch nun für Leuchtdioden in Form einer breit strahlenden Leuchtdiode, welche einen größeren Anteil ihres Lichts auf den Leuchtstoff
Nun wieder bezüglich
Die Leuchtdioden können mindestens eine Leuchtdiode aufweisen, welcher kein Leuchtstoff
Die Leuchtstoffe
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.Of course, the present invention is not limited to the embodiment shown.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lichtkastenlight box
- 22
- untere Deckseitelower cover page
- 33
- Abdeckungcover
- 44
- Mantelflächelateral surface
- 55
- Leuchtdiodeled
- 66
- Innenseite der MantelflächeInside of the lateral surface
- 77
- Leuchtstofffluorescent
- 88th
- Außenseite der MantelflächeOutside of the lateral surface
- 1111
- Lichtkastenlight box
- 1212
- Leuchtstofffluorescent
- 1313
- Leuchtstofffluorescent
- 1414
- Streifenstrip
- 1515
- Streifenstrip
- 2121
- Lichtkastenlight box
- 2222
- Streifenstrip
- 2323
- Streifenstrip
- dd
- Schichtdickelayer thickness
- hH
- Höheheight
- KK
- KurveCurve
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- rr
- Radiusradius
- RR
- Reflektionsgradreflectivity
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